JPH01126486A - 耐熱保護管の耐熱性向上方法及び耐熱保護管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶融金属等の採取並びに測温、成分測定といっ
た場合に使用される耐熱保護管の耐熱性、断熱性、スプ
ラッシュ防止性等を向上させる方法と該方法により諸性
能を向上せしめた耐熱保護管に関する。

〔従来の技術〕

溶融金属の測温、成分測定並びに見本採取等に用いられ
る耐熱保護管としては、専ら紙管本体にアスベスト層を
外装させたものが知られているが、近年アスベストによ
る環境汚染が問題視されるに至った結果、アスベストを
用いず高耐熱性が実現できる保護管の開発がのぞまれて
いる。本出願人はこの課題を達成すべく特願昭６２−２
２９１６号を出願した。

この発明は、珪酸ソーダ等の無機発泡材を繊維間に介在
させたセラミックシートを紙管本体に巻回して耐熱保護
管を構成す゛るものであり、該保護管を高温状態下にお
いたときの無機発泡材の発泡現象により熱の伝播を遮断
若しくは遅延せしめて耐熱保護管の耐熱性能を向上させ
るものであった。

そして、該構成の耐熱保護管では、造管加工時のセラミ
ックシートの保水強度を高めるとともに珪酸ソーダ等の
無機発泡材の含有量調節のためセラミックシートに無機
粉体としてタルク粉を相当量含有させていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

セラミックシート構成中の無機粉体は実際使用時に有効
無機成分として耐火、スプラッシュ防止等に機能するも
のと考えられ、特に該タルク粉は酸化マグネシウムを元
素代表値のかなりの部分に有しているので耐火度に関し
ては問題がない。

しかし粉体を繊維間に定着させる為には相当量の有機固
着材を用いねばならず、又シート抄紙時に柔軟性を持た
すため有機繊維を若干混入せねばならなかった。このよ
うな有機諸成分に関し無機繊維あるいは無機粉体が伝達
する熱量はその乾留炭化温度をはるかに超え、発火して
しまうので前記無機発泡材を伴わない場合実際使用時に
は大スプラッシュとともに耐火層の剥落が瞬時に発生し
た。

結果として無機発泡材を繊維及び粉体間に介在させその
発泡材の加熱発泡によって空気層を生成せしめて気泡の
もつ熱遮断効果によって有機成分の発火現象を抑制し強
いてはシートの剥落を阻止せねばならなかった。また該
タルク粉も物件に多少の差異が存在し、タルクのガラス
質転移温度の限界付近での使用に際しては、タルク粉自
体の発泡膨張が発生し特に焼成処理を施していないタル
ク粉においては珪酸と同様結晶水及び水酸基の酸化によ
る水によって誘発されるスプラッシュの現象も知見され
、更にガラス質転移温度を超えて臨界温度到達に至る過
程においてタルク粉より析出された不純物を原因とした
スプラッシュの発生の問題等もあり、無機粉体の熱遮断
効果の拙劣さと合わせて耐熱保護管の耐火時間を満足な
ものとすることが出来ず重大な欠陥を発生さす原因とな
る危険性があった。

このように耐熱層を構成する無機粉体のタルク粉は耐火
性、経済性には優れているものの反面熱遮断効果及びス
プラッシュ防止効果には問題があるため、特願昭６２−
２２９１６号で開示したように珪酸塩等の無機発泡材を
比較的多量に耐熱シート中に介在させ、この珪酸塩等の
発泡によって生じる気泡の持つ空気層の断熱効果に頼る
以外に耐熱保護管の耐熱性能を向上させる方法はなかっ
た。

しかし過大な無機発泡材の介在は逆に大スプラッシュ発
生の原因となり前述の諸反応同様耐熱管の性能を劣化さ
せてしまう結果となる。前記タルク粉と同じく珪酸塩等
も結晶水、水酸基の酸化還元による水の発生を原因とし
た反応があり、断熱性能向上のため耐熱層中に過大に介
在させた場合、活性的な環境にさらされてしまうので珪
酸塩等の破壊に起因するスプラッシュが激化し耐火時間
も珪酸塩の耐熱度の拙劣さから著しく低下してしまう、
そこで耐熱シート構成中のタルク粉との比率が非常に重
要な要素となる。

実際使用に関しては耐熱シートを構成している諸原料を
珪酸塩等の無機発泡体分子単位で取り巻くような介在の
させかたが好ましく、加熱時には無機繊維、無機粉体に
対しては破壊温度到達時間を遅延さす緩衝材的な機能を
気泡で取り巻くことに依存し、有機繊維又は有機バイン
ダーに関しては珪酸を周囲に配することによって発生し
た乾溜ガスを吸着させ炭化ガスによる大スプラッシュを
抑制できる程度の介在量が理想である。

しかし実際製作上の問題として前述の比率は非常に厳格
なものであり、シート抄紙時の抄紙速度プレスの掛は具
合、厚薄、等々の僅かな差異で該比率が変わってしまう
のが実情であり、安定した耐熱保護管の供給といった面
で問題があった。

又耐熱シートの繊維母材として耐火性能の高いセラミッ
クファイバーを用いねばならず、耐熱保護管の経済性に
も安価に供給出来ないといった問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、無機
粉体としてタルク粉を用いる代わりに、多気孔性の無機
粉体若しくは中空形状を有する無機粉体を用いて、無機
粉体が形状的に保有する断熱性を利用することにより、
耐熱紙管の諸性能を向上せんとするもので、その要旨と
するところは、紙管本体に外装される耐熱層に多気孔性
無機物質又は中空形状を有する無機物質を主体にあるい
は複合的に無機繊維と合わせて用い、これら無機物質の
形状に由来した熱遮断性能を利用して保護管としての断
熱効果、耐熱効果及び耐スポーリング性能等を向上させ
てなることを特徴とする点にある。

また、第２発明としての耐熱保護管の要旨は、多気孔性
無機物質若しくは高かさ比率を持った無機物質を成形す
ることによって紙管本体に直接外被してなることを特徴
とする点にある。

〔作　用〕

このような構成の耐熱紙管は、無機粉体自体が内部に保
有する空気層により、紙管外部から伝播する熱を遮断す
ることとしたから、珪酸塩等の無機発泡材の加熱発泡に
よる気泡がなくとも十分な耐熱性、強いては耐熱紙管の
耐熱性能向上を実現できうるのである。そしてさらに耐
熱性能を向上せしめる目的で珪酸塩等を配合する場合で
もその配合量を少なく出来るので、スプラッシュの発生
を抑制することができる。また無機粉体内部の気孔によ
る断熱効果は極めて優れているので、無機繊維としても
殊更高価なセラミックファイバーを用いる必要もなく、
ガラス繊維等の比較的耐火度の低い繊維を用いることが
出来るので、低いコストで優れた耐熱、断熱、耐スポー
リング性能を実現した耐熱保護管を提供できるのである
。

また第２発明である耐熱保護管では、必ずしもシートを
形成する必要がなく、このことは有機繊維、有機質固着
材を混入せずに管体に成形出来ることを意味しており、
炭化ガス発生によるスプラッシュを皆無にすることがで
き珪酸塩を混入しな（とも高い熱遮断性能を発揮するの
で非常に安定して使用することができるのである。又耐
火層を一体成形したときには、該耐火層の形成部位は自
由に設定できるので、紙管本体の上に必要な部分だけ成
形することが可能で高価な耐熱材料を節約することがで
き、非常に性能のよい耐熱保護管を安価に提供すること
ができる。

〔実施例〕

次に本発明の詳細を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明にかかる耐熱紙管の一実施例を示す説明
用斜視図であり、第２図は同実施例の断面説明図である
。耐熱紙管１は紙管本体２と、該紙管本体２にスパイラ
ル状に巻回された耐熱シート３より構成される。耐熱シ
ート３の基材４としては無機質繊維ならば何でもよく、
本実施例ではセラミックファイバー、ガラス繊維、耐熱
ロックウールを試験的に使用してみた。

セラミックファイバーを用いれば耐火度も一番高く使用
時の耐火時間も一番良好であるが、熔融金属の温度裁定
のみを目的とするならば一番廉価なロックウール、スラ
グウール等に代替しても十分である。基材４には、珪酸
ソーダ等無機発泡材５と内部に空気層を有する無機粉体
６とが介在させられている。無機粉体としては二内部に
空気を保有しているものであれば任意の物が採用でき、
例えば多気孔性無機物質である珪藻殻を用いることや、
中空形状を有するフィライト、ガラスバルーン、シリカ
バルーン又は高かさ比率をもつパーライト焼成膨張体等
の無機物質を用いることもできる。特に珪藻殻は耐火性
能もアスベストよりも高く、且つ鉱物組織も不活性なり
リストパライト成状を有しているところから、無機粉体
として珪藻土を用いたときには、あらゆる金属に対して
もスプラッシュ等の反応のない極めて安定した耐熱保護
紙管を得ることができるのである。

本実施例では無機粉体６と共に無機発泡材５を共存させ
ているが、無典粉体として珪藻土を用い、且つ該珪藻殻
の配合比率を高めた場合、タルク粉を介在させた場合と
は異なり、珪藻殻に内在する気孔の高断熱性能から必ず
しも無機発泡材５を共存させる必要がない。このことは
紙管巻回時、通常の紙管の製造方法を踏襲出来得ること
を意味する。つまり珪藻溶液を含浸させ保水させたシー
トを紙管本体上に巻回するといった極めて困難な作業を
回避することが出来、又巻回後強制乾燥といった手間を
省略することが可能であるため、造管加工費を安価なも
のとすることができる。−無機粉体や無機発泡材の介在
のさせ方としては無機粉体をシート抄紙時に無機繊維及
び有機繊維等と同時に漉き込み、二次加工時に珪酸溶液
に含浸する方法が代表的であるが、和紙のように密度の
低い無機繊維シートに無機粉体と無機発泡材との適宜に
混合したものを塗付または含浸し該シートを積層するこ
とにより各シート間にあるはいシート中に介在させる等
任意である。

以下、本発明にかかる耐熱紙管に用いる耐熱シートの具
体例を示す。

１）（シートＡ（珪藻土混入セラミックファイバーシー
ト）〕 セラミックファイバー　３０％ 珪藻±　　　　　　　　６０％ マニラ麻　　　　　　　６％ バインダー　　　　　　　３％ その他　　　　　　　　　１％ Ｉｔ）　　（シートＢ（珪藻土混入ロックウールシート
）〕 耐熱ロックウール　　　３０％ 珪藻±　　　　　　　　６０％ マニラ麻　　　　　　　６％ バインダー　　　　　　　３％ その他　　　　　　　　　１％ １１［）　　（シートＣ（珪藻土混入グラスファイバー
シート）〕 グラスファイバー　　　３０％ 珪藻±　　　　　　　　６０％ マニラ麻　　　　　　　６％ バインダー　　　　　　　３％ その他　　　　　　　　　１％ シートＡ−Ｃは他の条件は同じにして珪藻土を介在させ
、該無機粉体の高い断熱性をもつ気孔の連続を保証する
ため必要な無機繊維の種類を変えてみた具体例である。

有機繊維としてマニラ麻を配合したのは、例えばパルプ
繊維でもよいのであるが、繊維単位の強度がパルプ繊維
よりはるかに強いため少ない配合率でシートの引張強度
をあげ、必要な柔軟性を確保することが出来るので結果
的に全体の有機質の含有量を抑制することを目的として
いる。特にセラミックファイバー、ロックウール、スラ
グウール等繊維強度の比較的低い無機繊維を用いたとき
には効果的である。またグラスファイバー等の比較的繊
維強度のあるものはパルプ繊維でもよく、マニラ麻を使
用した場合さらに有機繊維の配合量を低減することが可
能である。

珪藻土としては、珪藻殻の粒度が１０μｍ〜５０μｍ程
度の範囲にあるものをもちいた。珪藻殻の粒度はあまり
耐熱性能の優劣には関係ないが、シートに形成する場合
３０μｍ内外のものを用いた時に抄紙時の分散水の漏水
が良好でそれ以下の殻を用いた場合に問題となる歩留り
の悪さもなく非常に良好であった。

シー）Ａ、Ｂ、Ｃを用いて、各々珪酸溶液浸漬法及び珪
酸溶液を用いずに無機接着剤を塗付し通常紙管巻回方法
で製作し１６４０℃〜１６７０℃の高温溶鋼中に浸漬し
、経時変化を観測したところ通常法でも５秒〜７秒耐火
できた。浸漬法で製作したものでは１０秒を超えて使用
することが確認され、シートＢのロックウールを用いた
もの以外は１３秒以上の耐火時間が認められた。

このことは特に通常巻回法で無機粉体に無水タルクを使
用し、同種の実験を行なった結果、前述のように大スプ
ラッシュとともに僅か１秒程度の瞬時に紙管本体表層ま
で耐熱層が破壊された結果と比較してみると格段の向上
としてとらえることが出来、多気孔質無機粉体として珪
藻殻の熱遮断効果の高いことを実証しており、耐火度は
タルク粉より劣るが結果において耐熱保護管としての重
要な役務を考慮すれば耐火時間の延長、内容物つまり被
保護物を破壊的な高温度から隔絶するといった用途には
優れた性能を発揮するものとなった。

以上示したものは、多孔質無機粉体である珪藻土を無機
繊維間に介在させたシートを紙管本体に積層して巻回し
造管した場合であるが、多気孔質無機粉体に限らず、内
部に空気層をもった中空質無機粉体あるいは高かさ比率
の無機粉体に代替することも出来、あるいはこれら複数
種類の粉体を複合して用いることもできる。

つぎに前記耐熱シートを形成することなく、型材を用い
て紙管本体に一体成型した場合の具体例及び方法を示す
。

第３図、第４図として示すものが、該方法による耐熱保
護管の一例である。第３図は型材を用いて紙管２の必要
部分のみに耐火層７を形成した場合であり、第４図は耐
火層７の形成に際しては紙管２を用いるが、耐火Ｎ７が
固化した後は紙管２を抜き去って耐火層７だけで耐熱保
護管を構成した場合である。本方法によれば、耐火材に
よる被覆範囲を自由に設定することができるので、耐火
材の使用量を節約することができる上に、保水させた耐
熱シートを紙管に巻回する必要もなくなるので、抄紙段
階より完成品までの原料のロスを極端に低減させること
ができる。

尚、本実施例では、成分中に固結用の有機バインダーお
よび有機繊維を含有させる必要は全くない。このことは
シートに形成する場合にも機能するが、本来珪藻殻は大
体の品種に針状突起を保有しており殻どうしの固結ある
いは繊維との定着には有利な形状を持っており、シート
に成型しないばあいには裁断巻回といった加工時に必要
な柔軟性を無視できるので粉体どうしの強固な固結を行
なうことができる。つまり針状突起をシートでは加工性
をもとめるため針状突起を繊維または殻どうし絡ませる
のみに留めておかなければシートの柔軟性が損なわれ、
脆性破壊されて巻回加工できないという難点があり結局
粘結用の有機バインダーを配合して殻の固結力を補わね
ばならなかった。

しかし一体成型法によると、２次加工の必要がないので
配合したシリカ、シリカゲル等の若干のアルカリ性によ
って殻の針状突起は侵され突起どうしの融着によって固
結力が増すので逆に好都合となる。また耐熱材料のアル
カリ度を操作することによって自由に管体の硬度を設定
することができる。そして−切の有機成分を含んでない
ので有機物質の存在に起因するスプラッシュの発生も皆
無で、安全面、耐火性能、断熱性能、”経済性等何れを
とっても非常にすぐれた耐熱保護管としての機能をもつ
ようにできる。

本実施例では溶液の保形材としてアッタゲル、′及びシ
リカ・ゲルの２種類の方法を採用した。

アッタパルジャイトまたはセピオライト、ゼオライト等
の無機物質は水溶液に混入すれば効率のよい増粘剤とし
て機能するとともに、特にアッタゲル、セピオライト等
の繊維状結晶体は珪藻土同様気孔をもっているので、そ
れ自体熱遮断効果がある。次にゲル化珪酸溶液を用いる
方法であるが、耐熱シート巻回方法のうち含浸法をおこ
なう場合２種のイオン濃度の異なる珪酸溶液を混合し部
分的固化を促してシート間での定着、シートどうしの接
着を実行したことと同様、該成型法においても溶液の保
形性をもたす上で上記無機増粘とおなし機能を果たすが
、該シリカ・ゲルを用いたばあいシリカ溶液の混合比率
を操作することによって溶液のアルカリ度を自在に設定
することができる。

このことは前述のように珪藻殻を使用した場合珪藻殻の
針状突起融着の度合いを加減できることを意味しており
、必要に応じて耐熱保護管の硬度を増加させることがで
きる。

このようにして作成゛された耐熱保護管を熔融金属中に
浸漬させると、管体のｆ４　＆Ｈに接した面には耐熱材
の臨界温度を超えた熱が作用するがそれ以外では耐熱層
自体のもつ断熱効果で層目体の破壊から免れ、各気室を
透過する熱量を漸次小さいものとしてしまうので保護管
体の焼損までの時間は耐熱材の厚さの比率よりも長い延
長が期待でき、十分な時間の余裕がとれるので安全にま
た確実に作業することができる。

また無機粉体に高断熱性があるので、無機発泡材の含有
量を低減させることができ、又、一体成型品に至っては
無機発泡材は珪藻殻及び無機繊維の固着剤として使用し
ているのみであり珪酸塩等の物性破埠に起因するスプラ
ッシュもなく、珪藻土自体不活性であるため粉体破壊時
もスプラッシュ等の反応も皆無に近く、満足した性能の
耐熱保護管を提供できるのである。

そして珪藻土やフィライト、パーライトといった材料は
無害且つ安価であるから、健康上心配のない優れた耐熱
保護管を安価に提供できるのである。

〔発明の効果〕

本発明にかかる耐熱保護管の耐熱性向上方法及び耐熱保
護管は、紙管本体に外装される耐熱材料に無機繊維を主
体とした繊維構造体と多気孔性無機物質又は中空形状を
有する無機物質あるいは高かさ比率を有する無機物質を
シード状にしたものを紙管に外被し、又は成型によって
耐熱保護管を構成し、該無機物質の形状に由来して保有
する熱遮断性を利用して管体外部から被保護物に伝播す
る熱を遮断若しくは遅延させることとしたので、タルク
粉を使用したときの不安定さを排除することが出来、多
少の配合量の変動にも該無機粉体の高い断熱性と耐火性
及び安全性から安定した使用具合が得られる。又無機発
泡剤を配合する場合でも珪藻上等の無機粉体のために不
活性な環境で加熱発泡するので、無機発泡材を原因とし
たスプラッシュの発生も少存い。

しかも本耐熱保護管は有害なアスベストを一切使用して
いないので作業者の健康を害するおそれも皆無である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる耐熱保護管の一実施例の説明用
斜視図、第２図は同実施例の説明用断面図、第３図及び
第４図は耐熱保護管の他の実施例である。 １、耐熱紙管、　　　　２９紙管本体、３、耐熱シート
、　　　４．基材、 ５、無機発泡材二　　　６．無機粉体、７、耐火層。 第２図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）紙管に外装される無機繊維製外装材の繊維間に多気
   孔性無機物質又は中空形状を有する無機物質を介在させ
   、これら無機物質の形状に由来した熱遮断性能を利用し
   て紙管外部から紙管内部への紙管径方向の熱の伝播を遮
   断してなる耐熱保護管の耐熱性向上方法。 ２）無機繊維間に多気孔性無機物質若しくはかさ比率の
   高い無機物質を介在させて形成した耐熱材を外装に用い
   てなる耐熱保護管。 ３）多気孔性無機物質としては珪藻土を用いてなる前記
   特許請求の範囲第２項記載の耐熱保護管。 ４）高かさ比率の無機物質としては、パーライト焼成膨
   張体またはガラスバルーン、シリカバルーンフィライト
   等の無機中空物質を用いてなる前記特許請求の範囲第２
   項記載の耐熱保護管。 ５）耐熱材はシート状に成形して、紙管本体に巻回して
   なる前記特許請求の範囲第２項、第３項又は第４項記載
   の耐熱保護管。 ６）耐熱材は、型材を用いて紙管本体外面に直接充填す
   ることにより一体成形してなる前記特許請求の範囲第２
   項、第３項又は第４項記載の耐熱保護管。 ７）紙管本体を伴わず耐熱材単体にて管体を構成してな
   る特許請求の範囲第２項記載の耐熱保護管。