JPH05301779A - 表面硬化型断熱モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックファイバーモジュール（ＣＦモジ
ュール）の稼働面の耐熱強度を高め、スケールによる影
響を低減することができ、長期にわたり安定的な使用を
可能とする。 【構成】 ＣＦモジュール本体２の稼働面Ｐを含む外周
面に耐熱性繊維材により形成されたメッシュ材３を囲繞
してこのメッシュ材３を内蔵する耐火性コーティング層
を固化形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種加熱炉の内張り材
として使用される断熱モジュールに係り、特に稼働面を
硬化して耐熱性、耐風速性、および耐侵食性を高めた断
熱モジュールおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種雰囲気炉、加熱炉等の内張り材とし
て、近時省エネルギー、低慣性化（低蓄熱量）の見地か
ら、断熱性が高く熱容量の小さいセラミックファイバー
モジュール（以下ＣＦモジュールという）が多く使用さ
れるようになっている。

【０００３】この種のＣＦモジュールは、例えば３００
×３００（mm）程度のブランケットを複数枚積層してブ
ロック状としたものを炉の鉄皮の内側にＣＦモジュール
内のアンカー金物と鉄皮とを溶接ガンにより溶接して固
定しながら配列することにより炉の内面を構成するよう
にしている。この場合、ブランケットの繊維の端面が現
われる面をＣＦモジュールの稼働面として使用すること
が、ファイバーの収縮抑制効果によりモジュール間に隙
間が生じにくい利点を有することから通常このような向
きとして使用される。また、ファイバーの繊維端がモジ
ュールの稼働面となる方が炉内のガス流に対しても強靭
である。

【０００４】しかしこのようなファイバーは表面積が非
常に大きく、炉内雰囲気や温度によってスケールの発生
やスケールの溶融が生じたときに弱く、毛細管現象によ
り溶融スケールが繊維間に侵入してＣＦモジュールを損
傷させることがある。

【０００５】そこで従来では、セラミック粉末、セメン
ト、ファイバー等を混練した構成のコーティング材をス
プレー等によりＣＦモジュールの稼働面となる端面に積
層したり、さらに激しい損傷が生じた場合はその箇所に
耐火性シートを貼付してＣＦモジュールの繊維間にスケ
ールが侵入することを防ぐようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに前記のような
コーティング材をスプレーにより吹付けるには、その材
料として泥漿を調合して使用することになるため、手数
を要するとともに相当の水分を持ち込むことになる。ま
た吹付けの際にコーティング材のリバウンドにより作業
環況が著しく悪化するなどの問題がある。

【０００７】一方、耐火性シートを貼付するものでは、
特に損傷の激しい部位であっても上面へ載せることによ
り貼付する箇所はよいが、側壁への適用は実際上困難を
極める。また耐火性シートを貼る場合、モルタルをバイ
ンダとして使用されるが、この耐火性シートはＣＦモジ
ュールに比して重量が大きいため、使用中の熱サイクル
により徐々に肌分かれし、剥離を生じるなど、信頼性に
欠ける面がある。

【０００８】本発明はこれに鑑み、ＣＦモジュールの稼
働面を含む外周面の耐熱強度を高め、スケールによる影
響を大幅に低減することができ、長期間にわたり安定的
に使用することを可能とする表面硬化型断熱モジュール
およびその製造方法を提供することを目的としてなされ
たものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来の技術が有する
問題点を解決することを課題として、本発明は、セラミ
ックファイバーモジュールの稼働面を含む外周面に耐熱
性繊維材により形成されたメッシュ材を囲繞してこのメ
ッシュ材を内蔵する耐火性コーティング層を固化形成し
たことを特徴とする表面硬化型断熱モジュールとその製
造方法にある。

【００１０】

【作用】ＣＦモジュールの稼働面には、耐熱性繊維材か
らなるメッシュ材が内蔵された耐火性コーティング層が
形成されているので、コーティング材がメッシュ材にく
い込んで固着されており、これにより熱サイクルによっ
てＣＦモジュールからコーティング層が肌分かれするこ
とが防がれ、剥離脱落がない。これによりＣＦモジュー
ルの稼働面の繊維端はコーティング層により確実に覆わ
れた状態を保ち、繊維間にスケールが浸食することがな
く、長期間にわたっての使用が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照して
説明する。

【００１２】本発明によるＣＦモジュール１は、図１に
稼働面（矢印Ｐ）の一部を破断して示すように、例えば
３００×３００mmのＣＦファイバーブランケット２ａ，
２ａ…を複数枚積層してブロック状に形成されたＣＦモ
ジュール本体２の稼働面Ｐとなる端面を含む外周面に耐
熱性繊維材からなるメッシュ材３を内蔵した耐火性コー
ティング材４ａによるコーティング層４が形成されて表
面が硬化された構造となっている。

【００１３】上記メッシュ材３の素材としては、例えば
Ａｌ₂ Ｏ₃ ファイバーメッシュ、グラスファイバーメッ
シュ、セラミックファイバーメッシュ、あるいはその素
材であるＡｌ₂ Ｏ₃ ファイバーヤーン、グラスファイバ
ーヤーン等を使用したメッシュに類似の形態および機能
を持つものが用いられる。このメッシュ構造とする場
合、メッシュの目開きが余り大きいとコーティング材４
ａとの結合力が弱くなり、また余り小さいとコーティン
グ材４ａとのなじみが悪くなることから、一般には３〜
３０mm、好ましくは５〜２０mm程度がよい。ヤーンを用
いる場合もこれに準ずる。

【００１４】コーティング層４の構成材となるコーティ
ンク材４ａとしては、例えば耐火粉、ファイバー、バイ
ンダ、セメント等をブレンドした不定形材、そのほかＡ
ｌ₂Ｏ₃ 主体の合成ハイアルミナ原料、ムライト原料、
ボーキサイト等が耐スケール抵抗性の点で有利である。
またスピネル、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂ 等も使用可能である。

【００１５】これらに保水性を付与するため、若干の粘
度や分散剤（メチルセルロース、ＣＭＣ、ハイドロオキ
シメチルセルロース、スターチ類など）を短く切断した
セラミックファイバー、グラスファイバー、カーボンフ
ァイバー、Ａｌ₂ Ｏ₃ ファイバー、ウイスカー等を適宜
配合し、施工性のためにこれらの混合材料を水、ＳｉＯ
₂ ゾル、合成樹脂液、エマルジョン等で混練して得る。
これらのうち合成樹脂エマルジョン、例えば酢酸ビニル
アクリル酸エステル樹脂エマルジョン、ゴムラテックス
エマルジョンを使用して混練すると粘着力が高く、適度
の乾燥によって可撓性を残したコーティング層４を形成
することができ、施工の際の若干の変形に対してもコー
ティング層４が破壊されることがなく、全体として変形
能を有するＣＦモジュール１とすることができる。

【００１６】前記メッシュ材３を含むコーティング層４
を形成するに当っては、メッシュ材３もファイバーの一
種であることからこれが稼働面Ｐに露出していてはＣＦ
モジュール同様スケールの侵食を受けるこおそれがあ
る。そのため稼働面Ｐの表面より少しでも内部にメッシ
ュ材３がおかれるようにする必要がある。

【００１７】そこでこれを実現させる一つの手段とし
て、図３を参照すると、図３（Ａ）のようにＣＦモジュ
ール本体２の稼働面Ｐとなる端面を含む外周面にコーテ
ィング材４ａを吹付け、こて塗り、刷毛塗り、ディッピ
ング等により施工した直後または硬化性を発現する前段
階にメッシュ材３を巻き付け（図３（Ｂ））、コーティ
ング材４ａの層中にくい込ませるようにして巻端３ａ同
士を固定する（図３（Ｃ））。こうすることによりコー
ティング層４内にメッシュ材３が内蔵された断面形態と
なり、稼働面Ｐにメッシュ材３が直接露出しない構造と
することができる。このほか上記のようにＣＦモジュー
ル本体２の稼働面Ｐにコーティング材４ａを施工したの
ちメッシュ材３を巻き付け、その上に再度コーティング
材４ａを施工してメッシュ材３を層中に内蔵させるよう
にしてもよい。

【００１８】さらにメッシュ材３を巻き付ける際に図３
（Ｂ）のようにＣＦモジュール本体２をブラケット２
ａ，２ａ…の積層方向に５〜３０％程度圧縮して巻き付
け、所謂プレ圧縮モジュールとすることができる。こう
することにより施工後のＣＦモジュール１の各ブランケ
ットに反力が与えられるので、使用中ＣＦモジュール１
間に隙間を発生することが防がれる。従来ではＣＦモジ
ュールの炉内面への施工時にプレ圧縮を与えながら施工
していたものが、上記実施例ではプレ圧縮状態がメッシ
ュ材３の巻き付けにより維持されているので施工段階で
圧縮させる必要がなく、施工性も改善される。

【００１９】なお、メッシュ材３の巻端３ａの固定は、
ホットメルト接着剤を用いて止着することが最も簡単で
あり、実用的であるが、より確実な止着を求めるなら
ば、上記ホットメルト接着剤による止着後、その上から
コーティング材４ａを塗着するようにしておけば、耐火
性をもたせることができ、使用中もメッシュ材３の外れ
を防ぐ意味で好ましい。

【００２０】次に具体的な実施例とそのテスト使用結果
について説明する。 〔実施例１〕（図１、図２） ＣＦモジュール本体２に、合成Ａｌ₂ Ｏ₃ 微粉８８％、
水簸粘度４％、Ａｌ₂Ｏ₃ ファイバー解砕綿８％、これ
らに若干のメチルセルロースを加え、アクリル酸エステ
ルエマルジョンで混練した練土をコーティング材４ａと
してＣＦモジュールの稼働面Ｐとなる面に厚さ３〜５mm
塗布し、その直後にＡｌ₂ Ｏ₃ ファイバー製メッシュ材
（目開き８mm）を上記コーティング材の層中にくい込ま
せるように巻回し、メッシュ材の端部同士が重なったＣ
Ｆモジュール本体２の裏面側でホットメルト接着剤で仮
止めし、その上から前記と同じコーティング材４ａを塗
り込んで６０℃で３０分乾燥させた。 〔実施例２〕 実施例１と同じＣＦモジュール本体２に、Ａｌ₂ Ｏ₃ 微
粉７９％、ρ‐Ａｌ₂Ｏ₃ １０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ファイバ
ー解砕綿８％、クレー３％に若干のハイドロオキシエチ
ルセルロースを加えて水で混練したコーティング材を３
〜４mmにこて塗りし、その直後にグラスファイバー製メ
ッシュ材（目開き１４mm）を実施例１と同様に巻回止着
し、その上から同じコーティング材をすり込むように厚
さ２〜３mm塗布し、１２時間養成後１０５℃で３時間乾
燥させた。 〔実施例３〕（図４） ＣＦモジュール本体２の稼働面Ｐとなる面に合成Ａｌ₂
Ｏ₃ 微粉８０％、グラスファイバーカット綿４％、水簸
粘度４％、ＭｇＯ粉１２％に若干のハイドロオキシエチ
ルセルロースを加え、ＳｉＯ₂ ゾル３０％、酢酸ビニル
樹脂エマルジョン５％を水と混合したバインダ液で混練
してこのコーティング材とし、これをリシンガンにより
厚さ３〜４mmに吹付け施工し、その直後にセラミックフ
ァイバー製メッシュ材（目開き８mm）を被せ、その上に
上記のコーティング材を厚さ１〜２mm吹付けを継続して
若干こて仕上げしたのち１０５℃で４時間乾燥させた。
この場合のＣＦモジュール本体２は、施工厚みが２００
mmあるため、メッシュ材３はＣＦモジュール本体２の側
面にまわし、稼働面Ｐから１５０mm程度の位置で実施例
１で使用した材料とホットメルト接着剤とで固定した。
さらに図４のようにＵ字形のピン５を刺し込んで固定状
態を補強した。 〔実施例４〕（図５） ＣＦモジュール本体２をファイバーブランケット２ａ，
２ａ…の積層方向に１０％圧縮して治具で固定してから
稼働面Ｐに実施例１と同じコーティング材４ａを同条件
で塗布し、その後、Ａｌ₂ Ｏ₃ ファイバーヤーン６をス
パイラル状に巻き付けて固定させた。

【００２１】一方、比較例として、ＣＦモジュール本体
２に実施例２，３におけるコーティング材４ａを塗布
し、メッシュ材を用いずに用意し、一つの比較例はコー
ティング層を上向きとしてその上にスケール粉末を載
せ、１３００℃で２４時間還元性雰囲気中で前記実施例
１〜４と共に加熱テストを行った。他の一つの比較例
は、テスト焼成炉の側壁に使用して長期耐用テストを同
様に行った。

【００２２】上記テストの結果、スケールとの反応テス
トにおいてはいずれの試料もコーティング層の極く表面
しかスケールは浸潤せず、保護層としての役目を果し
た。

【００２３】耐用テストにおいては、比較例１、２は４
ケ月強経過により部分的な剥離がみられた。実施例２は
５ケ月後若干表面クラックが観察されたが、７ケ月経過
後においても他の各実施例は全く異常のない表面状態で
あり、前記実施例２もコーティング層が剥離するには至
らなかった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、炉
内面へ施工したのち表面へのコーティング施工が不要と
なり、内張施工時における作業環況の悪化をもたらすこ
とがなく、施工が容易になる。またコーティング層内に
耐火性繊維材からなるメッシュ材が内蔵されているの
で、長期使用においてもコーティング層の剥離がなく、
炉の長期安定性が得られる。そして本発明による製造方
法によれば、上記のＣＦモジュールを高能率に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＣＦモジュールの一実施例を示す
一部破断斜視図。

【図２】同、側面図。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はコーティング材およびメッシ
ュ材の施工状態を示す説明図。

【図４】メッシュ材の止着の変形例を示す説明図。

【図５】メッシュ材をヤーンとした場合の一例を示す斜
視図。

【符号の説明】

１ ＣＦモジュール ２ ＣＦモジュール本体 ２ａ ファイバーブランケット ３ メッシュ材 ４ コーティング層 ４ａ コーティング材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックファイバーモジュールの稼働面
   を含む外周面に耐熱性繊維材により形成されたメッシュ
   材を囲繞してこのメッシュ材を内蔵する耐火性コーティ
   ング層を固化形成したことを特徴とする表面硬化型断熱
   モジュール。
2. 【請求項２】セラミックファイバーモジュールの稼働面
   に耐火性コーティング材を吹付けあるいは塗布等の手段
   により積層し、その上に耐熱性繊維材により形成された
   メッシュ材を囲繞して前記コーティング材の層内に埋設
   し、このメッシュ材の巻端を固定したのちコーティング
   材を乾燥固化して前記メッシュ材を内蔵する耐火性コー
   ティング層を形成することを特徴とする表面硬化型断熱
   モジュールの製造方法。