JPH0579909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機質繊維をブロツクに成形し、この
ブロツクを炉壁の断熱材として使用する断熱炉壁
に関する。

〔従来の技術〕 従来からセラミツクフアイバーは、軽くて高い
耐熱性や、低い熱伝導率といつた優れた特徴を有
することを利用して工業炉の断熱材として広く使
用されてきた。

セラミツクフアイバーを素材とする製品は、種
種あるが、主として、工業炉の断熱材として使用
されてきたものとして、ブランケツトやフエルト
といつたシート状の製品がある。

ブランケツトやフエルトを炉壁断熱材として使
用する場合は、通常、炉ケーシングにあらかじめ
取り付けられた耐熱性金属ピンに適当な厚みにな
るまで重ねながら突き刺し、耐熱性金属で作られ
たワツシヤー、ナツトで固定していた。この方法
を普通レヤーライニングと称している。

しかし、近年、高温炉への対応や施工時の時間
の短縮に対応するために、スタツクライニングが
多く採用されるようになつてきた。このスタツク
ライニングとは、例えば第１図イに示すように、
あらかじめ無機繊維で作つたブランケツトを、適
当な大きさの短冊に切断して、短冊状ブランケツ
ト１を作り、この短冊状ブランケツト１を多数圧
縮しながら積層した状態に並べ、積層方向に耐熱
性金属棒３を挿通し、炉ケーシングに溶接等で固
定した支持金具４で、該耐熱性金属棒３を支持す
る構造になつている。

一方、この短冊状ブランケツトは、そのシート
面に平行な方向に並んだ多数の単繊維から構成さ
れている。このことは単繊維はシートの切口に対
して垂直な面内に並んでいることを示す。したが
つて炉ケーシング１に対して単繊維は垂直な面内
に並んでいると言える。

このように炉ケーシング１に対して単繊維が垂
直面内に並んでいるため、短冊状ブランケツトを
積層方向に圧縮した時は容易に圧縮することがで
き、その圧縮力を解放した時、元の状態に戻ろう
とする復元力を持つている。そのため炉ケーシン
グに短冊状ブランケツトを積層しながら取り付け
る時は、復元力を熱間の使用時においても発揮す
るべき積層方向に強く圧縮しながら取り付ける。
このため、使用時に短冊状ブランケツトが熱収縮
を起しても、復元力によつて互いの短冊状ブラン
ケツトが作つている目地５には隙間が生じ難い。
このように従来のスタツクライニングは熱収縮に
よつて目地５が開き難い特徴を有している。別の
言い方をすると積層方向に強く圧縮しながら取り
付けると、積層方向の見掛けの熱収縮を減少する
ことができるといえる。

しかし、短冊状ブランケツトは切口に垂直な方
向に圧縮してもほとんど復元性がない。そのう
え、圧縮に対する抗力が非常に大きく、圧縮しな
がら取り付けることは不可能である。

こういつた理由により、積層方向と垂直な方向
では、復元力を期待できないから、熱間で目地５
が開いてくる。第１図ロにおいては、目地５がこ
れに相当する。さらに炉壁の厚み方向の寸法Ｄも
復元力がないから熱間の熱収縮で寸法が大きく減
じた。すなわち、他の２方向においては見掛けの
熱収縮を小さくすることができなかつた。このよ
うに従来の方法においては三次元方向のうち一方
向のみに対して見掛け上、熱収縮を小さくするこ
とができたが、他の二方向に対しては小さくする
ことができなかつた。その結果開いた目地５から
熱が炉壁の内部に侵入し、断熱効果を減ずる結果
となつたり、耐熱性金属棒３が熱で酸化され、消
耗し、ついには炉壁崩壊を招くということにな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は従来のものがもつ上記のような問題点
を解消させ、熱間で少なくとも互いに直交する二
軸方向に復元力を有する無機繊維質ブロツクの製
造方法とこの無機繊維質ブロツクを利用した断熱
炉壁を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は次の工程
を踏む。

第一工程としてバルク状の無機繊維を結合剤と
混ぜまたは混ぜないで無機繊維集合物となす。

無機繊維としては、セラミツクフアイバー、ア
ルミナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維等の
中から選ばれた一種または二種以上の混合物であ
る。その種類は必要とする耐熱性に応じて適時選
択すればよい。この時、あらかじめフエノールレ
ジン、ラテツクス、コロイド状シリカ等といつた
結合剤をバルク状の無機繊維に混合して使用して
もよい。結合剤は後の工程で行うところの糸によ
る形状の固定を助け、ブロツクに強度と硬さを与
える。有機結合剤の場合は高温で使用時に燃焼し
て焼失し、無機繊維は復元力を回復する。このよ
うに結合剤を使用する時は結合剤の種類に応じた
硬さの無機繊維質ブロツクができるが、使用しな
い場合は最も柔軟性のある無機繊維質ブロツクが
できる。

第二工程として、複数の押え板で互いに直交す
る二軸方向または三軸方向に無機繊維集合物を圧
縮し圧縮物となす。この押え板は無機繊維集合物
を圧縮するためのものであり、さらにこの押え板
にはあらかじめスリツトが設けられている。この
スリツトは後の工程で上から針を突き刺して糸で
縫うためのものである。軸方向とは立方的な空間
を、互いに直交する三軸方向の座標軸の座標で表
現する時の軸の方向という意味で、無機繊維集合
物に対しては任意に設定できる。無機繊維集合物
を一軸方向に圧縮するには無機繊維集合物を対向
する二枚の押え板の間に入れ、この押え板の間隔
をせばめるようにして行うことができる。互いに
直交する二軸方向に圧縮するには、先ず一軸方向
に圧縮する方法を行い、その後で先の方向と直角
な軸方向にこの方法を適用すればよい。また二軸
方向に同時に押え板で圧縮することもできる。同
様互いに直交する三軸方向に圧縮するには、それ
ぞれの軸方向に順次、圧縮してもよいし、同時に
三軸方向に圧縮してもできる。さらに固定した押
え板と移動できる押え板を組み合わせて、互いに
直交する二軸方向または三軸方向に圧縮すること
もできる。例えば底面をなす第一番目の押え板
と、これに垂直に設けられ、対抗する二つの壁、
または四つの壁をなす第二番目の押え板で囲まれ
た室の中に無機繊維集合物をつめて、底面と平行
な天井をなす第三番目の押え板で圧縮することに
より、四つの壁または六つの壁で同時に押したの
と同じ効果を生じさせることができる。この方法
は無機質繊維が有する弾性を利用した方法であ
る。つまり、結果として互いに直交する二軸方向
または三軸方向に圧縮された状態となり、その効
果として圧縮力を解放すると、逆に圧縮力の方向
と反対方向に反発する力を生じる場合も本発明に
含まれる。さらに、互いに直交する二軸方向に圧
縮した圧縮物を圧縮状態を維持したまま別の容器
に移し、残りの一軸方向を別の押え板で圧縮し、
この押え板に設けたスリツトの上から縫う等の方
法も本発明に含まれる。これ等の方法を適用する
時、無機繊維集合物の取り扱いが薬なように、あ
らかじめ無機繊維集合物を糸でくくつたり、紙、
プラスチツクフイルムで包んでおくことも好まし
い方法である。

第三工程として、第二工程で行つた圧縮の状態
を維持しながら押え板に設けたスリツトの上から
糸で縫つて圧縮物の形を固定し、大型の無機繊維
質ブロツクを作る。その結果大型無機繊維質ブロ
ツクは糸の張力によつて圧縮状態を維持してい
る。したがつて、糸が切れると、縫われた軸方向
に反発力（回復力）を生じる。

この方法は例えば先に本発明者が発明した特殊
なミシン（特願昭59−19399号）によつて行うこ
とができる。このミシンは非常に厚く堆積した無
機繊維を木綿糸、ナイロン糸等の糸で縫つて形を
固定することができるもので、本発明の場合に
も、最も好適に使用できる。縫う方向が一軸方向
のみの場合、縫つたあとで圧縮力を解放すると縫
つた軸方向と直交する残りの軸方向に僅かに膨張
する傾向がある。しかしこの程度の膨張は、本発
明の効果を損うものではない。膨張が僅かなのは
無機繊維が長いことと、この長い無機繊維が絡み
合つた状態で圧縮されているので、糸で縫う方向
が一軸方向だけであつて繊維同志の摩擦力で膨張
が防げられるものと考えられる。さらに互いに直
交する二軸方向または三軸方向に縫えばそれだけ
強度を増すし、また後でどの方向で切断しても形
が崩れ難い等の利点もある。このような特殊なミ
シンがない場合は手で縫うことも可能である。こ
のようにして作つた大型無機繊維質ブロツクを切
断して小型無機繊維質ブロツクとなす。この場合
一軸方向にだけ縫つたものは糸を切断しない場所
で切断する注意が必要である。糸がほどけて形が
くずれてしまうからである。しかし大型ブロツク
を製造するとき、縫い目に接着剤を付けて固定す
る等して縫つた糸が抜けないようにする方法を併
用した場合にはその限りでない。

このようにして大型無機繊維質ブロツクを切断
して作つた小型無機繊維質ブロツクも、たとえ縫
う方向が一方向であつても、縫つた糸が抜けない
かぎりは糸を縫う方向と直角の方向に膨張するこ
とはほとんどない。その理由は前述の通りであ
る。

このようにして作つた大型、小型無機繊維質ブ
ロツクは少くとも互いに直交する二軸方向に圧縮
され、その圧縮状態を糸によつて維持されている
から、使用時に高温によつて糸が焼失したり、ま
たは軟化して切断した時圧縮物は糸によつて拘束
されていた反発力が復元力となつて、圧縮される
前の寸法に復元しようとする。次にこのようにし
て作つた大型、小型無機繊維質ブロツクを炉ケー
シングに取り付けて断熱炉壁を形成する方法につ
いて述べる。

これ等のブロツクを炉ケーシングに取り付ける
方法として次の方法がある。ここでいう炉ケーシ
ングとは炉の外殻をなすものであり、さらにブロ
ツクを支持するためのものであり、鉄板構造物、
鉄アングル構造物、Ｈ鋼構造物、耐火煉瓦壁、キ
ヤスタブル耐火物等をさし、必ずしも面のみで構
成されたものに限定されない。

(イ) ブロツクを間接的に炉ケーシングに取り付け
る方法 先ずブロツクを基板に取付けた無機繊維質モジ
ユールを作る。この場合、ブロツクと基板の位置
関係はブロツクを作る時に加えた圧縮の軸方向の
うち、少なくとも二つの軸方向が基板に対して平
行であるように取り付ける。そして、この無機繊
維質モジユールを炉ケーシングに直接に取り付け
る。この方法で基板はブロツクを支える支持体の
役目をもつており、鉄板、パンチングメタル、金
網、無機繊維質ボード等が使用できる。

ブロツクをこの基板に支持する方法として３つ
の方法がある。第１の方法としてブロツクに耐熱
性金属棒を突き刺し、貫通させ、貫通した耐熱性
金属棒の両端を耐熱性金属棒と平行に配置した基
板に他の支持金具を介して支持する場合であり、
この場合、耐熱性金属棒と支持金具は共同してブ
ロツクを基板に支持している。

第２の方法として基板に孔を多数あけておき
（基板がパンチングメタル、金網の場合この操作
は不必要）この基板とブロツクを耐熱性接着剤で
接着して固定する方法がある。この場合、ブロツ
クを基板に支持しているのは耐熱性接着剤であ
る。耐熱性接着剤として例えば水ガラス、リン酸
アルミニウム等がある。さらに接着剤ではない
が、アルミナセメント、石膏等もこの目的に使用
できる。

第３の方法として、第１の方法と第２の方法を
併用する場合である。すなわち孔を多数あけた基
板にブロツクを耐熱性接着剤で支持するとともに
耐熱性金属棒と支持金具を第１の方法のように使
用する方法である。

(ロ) 直接的に炉ケーシングに取り付ける方法 この方法によれば、(イ)で説明したような無機繊
維質モジユールを作らないで、ブロツクを直接炉
ケーシングに取り付ける方法である。この方法に
も三つの方法がある。それ等の方法は(イ)において
説明した三つの方法の説明の中で基板を炉ケーシ
ングと読み換えた場合の方法である。

〔作用〕

バルク状の無機繊維を結合剤と混ぜまたは混ぜ
ないで、無機繊維集合物となし、スリツトを設け
た複数の押え板で、互いに直交する二軸方向また
は三軸方向にこの無機繊維集合物を圧縮し、圧縮
物となす。この圧縮物の圧縮状態を維持しなが
ら、スリツトの上から糸で縫つて形を固定する
と、バルク状の無機繊維は、少なくとも、互いに
直交する二軸方向に圧縮された大型無機繊維質ブ
ロツクとなる。このブロツクをそのままの状態
で、または小さく切断して圧縮時の軸方向のう
ち、少なくとも二軸方向が炉ケーシングと平行に
なるように炉ケーシングに直接的にまたは間接的
に取り付けて断熱炉壁を形成する。

〔発明の効果〕

本発明に係る断熱炉壁は少なくとも互いに直交
する二軸方向に圧縮を加えて圧縮物となし、その
形を糸で固定して作つた無機繊維質ブロツクを圧
縮方向が炉ケーシングに平行になるように炉ケー
シングに取り付けたものであるから、熱間で使用
した時、糸が燃えたり、軟化して切断して、無機
繊維質ブロツクは圧縮された軸方向と逆方向に復
元力を有し、熱収縮が起きても、どの方向の目地
も開かないように配置することができる。このた
め目地からの熱リークがないから安心して使用で
きる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第２図、第３図について説明
する。

第２図イ，ロ，ハは大型（小型）無機繊維質ブ
ロツクの製造方法を説明する正面を示す断面図で
あり、トはでき上つた大型無機繊維質ブロツクの
斜面図である。ニ，ホ，ヘはイ，ロ，ハの平面図
である。

第３図イ，ロ，ハは無機繊維質ブロツクを炉ケ
ーシングに取り付けて作つた断熱炉壁を示す断面
図である。

第２図において押え板６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ
は固定板で、鉄板で作られており、他の固定金具
（図示せず）によつて一体に固定されている。押
え板６ｅ，６ｆは可動板で、それぞれ油圧駆動装
置（図示せず）によつて移動できるようになつて
いる。押え板６ｂにはスリツト８が設けてある。
さらに、押え板６ｅ，６ａ，６ｆにも同様のスリ
ツトが設けてある。図イのそれぞれの押え板は紙
面上で、上方に開口した部屋を形成しており、こ
の部屋の底面の大きさはそれぞれ600×1000mmで
ある。この部屋に高さ600mmまで、18Kgのバルク
状のセラミツクフアイバーが均一に充填してあ
る。図ロは図イの押え板６ｅを紙面上で右方向に
移動し、バルク状セラミツクフアイバーをその方
向に圧縮した図である。押え板６ｅの移動距離は
押え板６ｂの内寸法600mmの半分で300mmになるよ
うにしてある。図ハは図ロの開口部分に、はまり
込むように設定した押え板６ｆを、紙面上で上か
ら下へ向かつて移動して、内部のバルク状セラミ
ツクフアイバーを、その方向に圧縮した図であ
る。移動距離は300mmである。次に図ハの状態を
維持しながら、押え板６ｆに設けたスリツトを上
面とし、押え板６ｂに設けたスリツトを下面とし
て、上面と下面の間を多数のスフ糸が通るように
上下方向に機械で縫つた。この時、同時に縫い目
に接着剤９を付けて、縫い目の糸の結束部分を固
定した。次にこれと同様の縫う操作を押え板６
ｅ，baに設けたスリツトの位置にも加え、紙面
上で左右方向に圧縮物７を縫つた。この操作によ
つて圧縮物７はその形が固定され、押え板を取り
除いても形が変形しなかつた。図トはこのように
してできた大型の無機繊維質ブロツクである。

このブロツクは300×1000×300mmであつて、嵩
比重が0.2であつた。次にこの大型無機繊維質ブ
ロツクを図トのＡ−Ｂ方向で切断し、300×300×
300mmの小型無機繊維質ブロツクを得た。

切断にはバンドソウを使用した。

次にこのようにして作つた無機繊維質ブロツク
を炉ケーシングに取り付けて作つた断熱炉壁を第
３図について説明する。

第３図イは無機繊維質ブロツク１５を無機繊維
質モジユール１３に加工して、この無機繊維質モ
ジユール１３を鉄板で形成してある炉ケーシング
２に取り付けた断熱炉壁である。無機繊維質モジ
ユール１３は、先に説明した方法によつて作つた
300×300×300mmの小型無機繊維質モジユールの
一面に300×300mmのパンチングメタルで作つた基
板１２を耐熱性接着剤１４で接着し、さらにこの
基板１２に平行に耐熱性金属棒３を二本刺し込
み、その両端をあらかじめ基板１２に溶接した支
持金具４にカシメて固定したものである。炉ケー
シング２への取付けは溶接によつて行つた。第３
図ロは炉ケーシング２がキヤスタブル耐火物の場
合で、300×300×50mmの無機繊維質ブロツク１５
の300×300mmの面に耐熱性接着剤１４を塗つて炉
ケーシング２に接着して取り付けた断熱炉壁であ
る。

第３図ハは鉄板で作つた炉ケーシング２に、無
機繊維質ブロツク１５を直接に取り付けた断熱炉
壁である。炉ケーシング２に穴のあいた支持金具
４を溶接で取り付ける。次に所定の位置に300×
300×300mmの無機繊維質ブロツク１５を押し付け
ながら、支持金具４の穴から耐熱性金属棒３を刺
り込み、貫通した一端を別の支持金具の穴に刺し
込んだ。

第３図イ，ロ，ハで構築した断熱炉壁はいずれ
も高温で使用したとき、どの方向の目地も開くこ
となく、また炉壁の厚み方向の減少もなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はイは従来の断熱炉壁の正面図、第１図
ロは従来の断熱炉壁の側面図、第２図イ，ロ，
ハ，ニ，ホ，ヘは無機繊維質ブロツクの製造方法
を示す説明図、第２図トは無機繊維質ブロツクの
斜面図、第３図イ，ロ，ハは無機繊維質ブロツク
を炉ケーシングに取り付けた断熱炉壁を示す断面
図である。 ２……炉ケーシング、３……耐熱性金属棒、４
……支持金具、１２……基板、１３……無機繊維
質モジユール、１４……耐熱性接着剤、１５……
無機繊維質ブロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バルク状の無機質繊維を結合材と混ぜまたは
   混ぜないで無機繊維集合物となし、複数の押え板
   で前記無機繊維集合物を互いに直交する二軸方向
   または三軸方向に圧縮して圧縮物となし、圧縮状
   態を維持しながら、押え板に設けたスリツトの上
   から糸で縫つて圧縮物の形を固定し、大型無機繊
   維質ブロツクとなし、前記大型無機繊維質ブロツ
   クを切断して小型無機繊維質ブロツクに分割しま
   たは分割しないで少なくとも前記二軸方向と炉ケ
   ーシングが平行になるように炉ケーシングに直接
   的にまたは間接的に取り付けたことを特徴とする
   断熱炉壁。 ２ 無機質繊維がセラミツクフアイバー、アルミ
   ナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維のうちか
   ら選ばれた一種または二種以上の混合物である特
   許請求の範囲第１項記載の断熱炉壁。