JPH10206032A - 軽量不定形耐火物の吹付施工方法および耐火壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量骨材を含む坏土を水分量多くしてもかつ長
距離搬送してもダレのない吹付施工を可能とし、結果と
して断熱性に優れた耐火壁を吹付けにより形成する。 【解決手段】軽量骨材とアルミナセメント等の耐火性粉
末にアクリル酸エステル共重合エマルジョンおよび水か
らなる坏土をポンプ圧送により配管中を搬送せしめ、吹
付ノズル部でこれにアルカリ可溶性アクリル酸エステル
共重合エマルジョン増粘剤を圧縮空気とともに混入し吹
付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば焼却炉や
工業用加熱炉などの内部耐火断熱材や外部保温保冷材と
して好ましく使用できる軽量不定形耐火物の吹付施工方
法およびそれにより形成された耐火壁に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみや産業廃棄物の焼却炉では、断
熱性を高めるために外壁の鉄板の内側に軽量断熱材を施
工する。従来から使用されている軽量断熱材としては、
セラミックスファイバーを成形した断熱ボードやセラミ
ックスファイバーを含有した断熱吹付材が使用されてい
る。

【０００３】断熱ボードの施工では、鋼板などの表面に
固定されたアンカーの隙間に、通常５０〜１８０ｍｍの
厚みの断熱ボードを切断加工して取り付けるため、切断
時に粉じんを発生し作業環境が悪く、また、取付自体多
大な人手を要していた。

【０００４】断熱吹付材としては、特公昭59-19746や、
特公昭59-19747、特開昭63-40778に提案されているよう
に、セラミックスファイバーやロックウールなどの無機
質繊維を多量に（６０重量％以上）含むものがある。し
かしこれら多量の無機質繊維は、吹付施工時に多量に飛
散し作業環境を劣化させ、特に、ロックウールは、肌に
刺さったり、人体に吸い込んだりするので好ましくな
い。

【０００５】特開平8- 59359では、耐火性粉末と無機質
軽量骨材およびゲル化性樹脂エマルジョンからなる無機
質水和硬化物およびそれらを吹付施工する方法が提案さ
れている。この方法はそれなりに有用な方法であるが、
一方では吹付後の坏土の粘性が乏しく、断熱性能を得る
に必要なライニング厚みとして３０ｍｍ以上の吹付けを
行うと、自重でダレを生じるなどの問題を有しているこ
とがわかった。このために、添加水量を減らせばある程
度ダレ性を低下できるが、その結果として比重が増加す
るため断熱性を犠牲にすることとなる。

【０００６】この問題は、近年混練坏土の搬送距離が長
くても施工する必要性が施工環境等から増しているとと
もに、優れた軽量耐火壁を形成することのできる組成物
を生かすことからしても重要なこととなっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術が有していた前述の種々の問題点を解決した坏土の搬
送距離の長短にかかわりなく軽量の耐火壁を形成しうる
軽量不定形耐火物の吹付施工方法およびそれにより形成
される軽量の耐火壁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の、軽量不定形耐
火物の吹付施工方法は、無機質軽量骨材と耐火性粉末の
混合物に対して合成樹脂エマルジョン、水を加えて混練
した坏土を、吹付ノズルに搬送し、吹付ノズルで所要量
の増粘剤を坏土中に注入して吹付けることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の軽量不定形耐火物の吹付施工方法
で使用される、無機質軽量骨材としては、断熱性のある
各種の軽量骨材、たとえば焼成バーミキュライト、真珠
岩系パーライト、黒曜石系パーライト等が好ましく使用
できる。吹付材中の気孔率を大きく（嵩比重を小さく
し）して断熱性を確保するため、無機質軽量骨材の配合
量は耐火性粉末との混合物１００重量部中３０〜６０重
量部が好ましい。

【００１０】しかしあまり多く配合されると組成物の坏
土のダイラタンシー性が強くなり、配管での圧送や空気
輸送が難しくなるので、６０重量部以下とする。この、
無機質軽量骨材の好ましい粒径は、施工性や断熱性の観
点から約０．１〜５ｍｍである。

【００１１】本発明の軽量不定形耐火物の吹付施工方法
で使用される、無機質軽量骨材との合量中４０〜７０重
量部を占める耐火性粉末としてはその一部が望ましくは
水硬性結合剤により構成されている。水硬性結合剤とし
ては、アルミナセメント、ポルトランドセメント、石膏
等が使用でき、使用温度に応じて適宜単独もしくは組み
合わせて使用できる。特に使用温度が、１０００℃以上
の場合は、耐熱性に富むアルミナセメントを使用するの
が好ましい。また、その配合量は、耐火性粉末４０〜７
０重量部のうち２０〜６０重量部がアルミナセメントお
よび／またはポルトランドセメントの１種以上の合計と
するのが好ましい。

【００１２】上記水硬性結合剤以外の耐火性粉末として
は、粘土や針状珪灰石粉末が好ましくは配合される。粘
土は坏土に粘性を与え、分散性や施工性を高める効果が
あり、耐火性粉末４０〜７０重量部のうち２〜１５重量
部配合するのが好ましい。

【００１３】耐火性粉末４０〜７０重量部の一部とし
て、針状珪灰石粉末を５〜３０重量部配合するのが好ま
しい。針状珪灰石粉末は、例えば平均的な太さが５．０
μｍで、長さが約３５０μｍの針状をした１５０〜２０
０メッシュの粉末が使用できる。

【００１４】針状珪灰石粉末を５重量％以上配合する
と、吹付材後の強度が高まり、施工体の寸法の安定性と
施工後に加熱を受けたときの熱収縮を小さくする効果が
得られる。しかし、３０重量部を超えて配合しても添加
効果はそれ以上向上しない。針状珪灰石粉末のより好ま
しい配合量は７〜２６重量部である。

【００１５】本発明の軽量不定形耐火物用組成物には、
無機質軽量骨材と耐火性粉末の混合物１００重量部に対
して、有機繊維が０．１〜５重量部添加するのが好まし
い。

【００１６】有機繊維としては、２〜３デニールの太さ
で、長さ２ｍｍ以上より好ましく５ｍｍ前後のもので、
材質は、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維等々が使用
できる。これら微細な繊維は、分散すると、適度な粘性
を付与できるので吹付け後のダレ性をある程度緩和でき
る。その混合量は、０．１〜５重量部であって、有機繊
維が０．１重量部以下では添加効果が十分でなく、５重
量部以上では坏土がダイラタンシー性となり搬送が困難
となる。

【００１７】また、耐火性粉末の一部として、無機質軽
量骨材と耐火性粉末の混合物１００重量部に対して、
０．０５〜５重量部のＣａＳＯ₄ 、および／またはＮａ
₂ ＳＯ₄ の１種以上を添加することにより、坏土の粘性
を増加し吹付け後のダレ性を好ましく防止可能である。
この場合、０．０５重量部以下では、坏土粘性が不十分
のことが多く、５重量部以上では粘性があがりすぎ、混
練後のポンプ搬送、もしくは空気搬送が困難になる。な
お、上記ＣａＳＯ₄ 、および／またはＮａ₂ ＳＯ₄ は、
耐火性粉末中のアルミナセメントおよび／またはポルト
ランドセメントの水和生成物と緩やかに反応し坏土を凝
集させるはたらきがあるので同時に共存するエマルジョ
ン粒子に対しても凝集剤としてはたらくことで上記粘性
の増加を得ることができる。また、ＣａＳＯ₄ 、Ｎａ₂
ＳＯ₄ 以外でも、無機質炭酸塩、生石灰、消石灰、カル
シウムアルミネート類、アルミン酸塩類、炭酸リチウム
等公知の凝集成分１種もしくは複数を混合使用しても効
果がある。

【００１８】なお、このようにこれらの添加成分は坏土
の粘性を増すことに効果のあるものであるが、一方では
本発明によれば後述するように吹付ノズルで増粘剤を注
入することを特徴とするため必ずしも必要でないことが
特徴の１つでもある。

【００１９】また、上記凝集剤は、吹付ノズルで増粘剤
を注入する場合に増粘剤と混合使用したり増粘剤に代替
して注入することも可能である。

【００２０】本発明で使用される合成樹脂エマルジョン
としては、ポリ酢酸ビニル・エマルジョン、酢酸ビニル
・コポリマー・エマルジョン、アクリル酸エステル・コ
ポリマー・エマルジョン、各種熱可塑性樹脂エマルジョ
ン、各種熱硬化性樹脂エマルジョン、合成ゴムラテック
スなどが適用可能である。

【００２１】合成樹脂エマルジョンは、水とともに添加
されると、無機質軽量骨材と耐火性粉末の混合物からな
る坏土混練後坏土の有するダイラタンシー性を緩和し、
混練後の液体ポンプ搬送、もしくは空気搬送時の流体抵
抗を減少し、たとえば搬送流路である鋼管やゴムホース
での圧力損失を低減できるばかりか、閉塞を防止できる
などの優れた特徴を有する。このことは特に長距離搬送
に有効である。

【００２２】また、合成樹脂エマルジョンを重合する行
程で必須である乳化剤、もしくは重合後に安定化もしく
はゲル化促進等々を目的として各々添加される乳化剤、
界面活性剤等の働きで、無機質軽量骨材と耐火性粉末お
よび水と混練時に、微細な気泡を生成し混練後の坏土中
に多量の気泡を混入させることができ坏土がニュートン
流動できるばかりか、最終的に吹付施工したときの組織
を多孔質で断熱性に富むものにすることができる。

【００２３】さらに、合成樹脂エマルジョンのエマルジ
ョン粒子が、上記坏土に適度な粘性を与え、坏土内の生
成気泡を安定化させるなどの優れた性質を有するもので
ある。

【００２４】上記の理由で、特に、合成樹脂エマルジョ
ンがアクリル酸エステル共重合体を主成分とするエマル
ジョンであることが好ましい。

【００２５】さらに好ましい使用例としては、例えば固
形分濃度が４５重量％、粘度が１００ｃｐｓ以下、ガラ
ス転移温度が２０℃かつアルカリ性で安定分散するアク
リル酸エステル共重合体を主成分とするエマルジョンに
ノニオン乳化剤系感熱ゲル化剤の２０％希釈水溶液を含
有したものを使用することで、坏土に適度な粘性を与
え、坏土内の生成気泡の浮上防止しを安定化させるなど
の優れた性質を有するものである。

【００２６】例えば、上記固形分濃度および特性を有す
る合成樹脂エマルジョンの添加量は、無機質軽量骨材と
耐火性粉末の混合物１００重量部に対して０．１〜３０
重量部添加するのがよい。すなわち、添加量で０．１重
量部以下では、無機質軽量骨材と耐火性粉末の混合物か
らなる混練後坏土の有するダイラタンシー性の緩和や気
泡生成が不十分であり、３０重量部以上では、使用時の
強度や耐火性能が劣化するので好ましくない。

【００２７】本発明の軽量不定形耐火物の吹付施工方法
は、無機質軽量骨材と耐火性粉末の混合物に対して合成
樹脂エマルジョン、水を加えて混練した坏土を、搬送機
と圧送配管もしくは圧送ホースによって吹付ノズルに搬
送し、吹付ノズルで所要量の増粘剤を坏土中に注入して
吹付けることを特徴とするが、ここでの増粘剤の役割
は、吹付け後の坏土のダレを防止し、軽量耐火壁を形成
しうる優れた坏土の幅広い活用を可能とすることにあ
る。

【００２８】増粘剤としては、耐火性粉末中として望ま
しい成分であるアルミナセメントやポルトランドセメン
トの水和反応を促進する物質もしくは、合成樹脂エマル
ジョンの粘性を急激に生じせしめる物質が広く選定可能
であるが、本発明の軽量不定形耐火物用組成物の坏土が
通常アルカリ性を呈するので、好ましくは、アルカリ可
溶性エマルジョンを使用する。

【００２９】さらに合成樹脂エマルジョンとしてアクリ
ル酸エステル共重合体を主成分とするエマルジョンを使
用した場合に選ばれる好適な増粘剤としては、固形分３
０重量部、粘度３０ｃｐｓ以下、ｐＨ３．２のアルカリ
可溶性アクリルエマルジョン系増粘剤であって、すなわ
ち、ｐＨが８以上でエマルジョン粒子が可溶、膨潤する
性質を有することで、耐火物用組成物の坏土に添加され
たのち坏土の粘性を急激に増加して、吹付け後のダレを
防止することができる。

【００３０】ここで、上記固形分濃度および特性を有す
る合成樹脂エマルジョン増粘剤は、無機質軽量骨材と耐
火性粉末の混合物１００重量部に対して０．０５〜５重
量部となるように添加するのがよい。

【００３１】なお、吹付ノズルで注入するに際しては、
均一に混合かつダレのない施工をするためには増粘剤１
重量部に対し０．５〜５重量部位の水で希釈して使用す
ることが好ましい。

【００３２】本発明では、吹付ノズルで増粘剤を坏土に
注入するものであるため、無機質軽量骨材と耐火性粉末
の混合物に対して合成樹脂エマルジョン、水を加えて混
練した坏土を、液体搬送ポンプもしくは空気搬送機を用
い圧送配管もしくは圧送ホースによって長距離搬送する
ことも好ましく実施できる。

【００３３】すなわち、本発明では坏土を圧送配管もし
くは圧送ホース中を３０ｍ以上さらには５０ｍ以上搬送
しても所望の軽量耐火壁を形成しうる。

【００３４】また、一方では水分量を多く配合した坏土
を搬送吹付けしてもダレのない耐火壁を形成しうるた
め、近距離搬送も容易となり、より軽量の耐火壁を吹付
けにより形成しうる。すなわち、水分量の多い坏土、具
体的には無機質軽量骨材と耐火性粉末１００重量部に対
し１４０重量部以上の水分量で施工した場合を例にとっ
てみても、１０００℃−３時間焼成後で嵩比重０．５ｇ
／ｃｃ以下のダレのない軽量壁が長距離搬送でも容易に
可能であり、さらには１０ｍ以下程度の短距離搬送であ
れば、嵩比重０．４ｇ／ｃｃ以下の軽量耐火物の形成も
容易となる。

【００３５】液体搬送ポンプによる搬送は、コンクリー
トの輸送等で使用できる公知のスクイーズポンプなどに
より実施でき、これによれば、７．５ｋＷ程度のモータ
を有する小規模な設備で、内径５０ｍｍ程度の圧送配管
により水平で１００ｍ以上の圧送が可能である。この場
合は、混練した坏土を圧送配管もしくは圧送ホースで吹
付ノズルに搬送し、吹付ノズルで所要量の増粘剤を圧縮
空気とともに坏土中に注入して吹付けることが可能であ
る。

【００３６】空気搬送機による搬送は、耐火物の施工で
使用される公知の乾式吹付機により空気輸送することも
可能である。すなわち、上記混練した坏土を、回転する
ローターを備える乾式吹付機に投入し、坏土を定量分割
しながら圧縮空気とともに圧送配管もしくは圧送ホース
によって吹付ノズルに搬送し、吹付ノズルで所要量の増
粘剤を坏土中に注入して吹付けることが可能である。こ
の場合、増粘剤は、単独で注入してもよいし、もしくは
液体搬送ポンプの場合と同様に増粘剤を圧縮空気ととも
に坏土中に注入することもできる。

【００３７】ここで、増粘剤の吹付ノズルに注入するこ
とによる添加効果は、前述のアルカリ可溶性アクリルエ
マルジョン系増粘剤等が効果が大きい。軽量不定形耐火
物の焼成後の嵩比重はできるだけ小さいほど断熱性能に
富む優れた耐火壁を構成できるが、例えば吹付後に１０
００℃−３時間で焼成した嵩比重で０．５ｇ／ｃｃ以下
とするためには、添加する水量を自ずと多くする必要が
あり、その結果吹付後の坏土粘性が低下し坏土がダレて
うまく吹き付け施工できない不都合を生ずるが、この場
合、アルカリ可溶性アクリルエマルジョン系増粘剤等の
増粘性能に富む物質を先端で注入することで、搬送距離
にかかわらず吹付後にダレを生じない吹付施工が実施可
能となる。

【００３８】しかしながら、増粘性の高い物質を混練時
に多量に添加すると、液体搬送ポンプもしくは空気搬送
機搬送の場合でも坏土粘性の増加により、搬送抵抗が上
昇するため、搬送時に坏土が強く圧縮され結果として坏
土中に生成した微細な気泡を消滅し結果として坏土の緻
密性を高める等の問題を生ずるため、搬送中の坏土粘性
をできるだけ下げかつ、吹付直前で急速に粘性を上げる
操作が理想的である。

【００３９】以下、本発明を実施例にてさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらによって何ら制限されるも
のではない。

【００４０】

【実施例】表１〜表４に本発明の軽量不定形耐火物の吹
付施工方法の実施例および比較例を示した。例１は増粘
剤を添加せずに吹付けを行った比較例であり、例２〜例
７は本発明による実施例である。

【００４１】合成樹脂エマルジョンとしては、固形分濃
度が４５重量％、粘度が１００ｃｐｓ以下、ガラス転移
温度が２０℃かつアルカリ性で安定分散するアクリル酸
エステル共重合体を主成分とするエマルジョンにノニオ
ン乳化剤系感熱ゲル化剤の２０％希釈水溶液を含有した
アクリル酸エステル共重合体を主成分とするエマルジョ
ンを用いた。

【００４２】ノズルで添加する増粘剤としては、固形分
３０重量部、粘度３０ｃｐｓ以下、ｐＨ３．２のアルカ
リ可溶性アクリルエマルジョン系増粘剤、純度９８％の
硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄ ・１／２Ｈ₂ Ｏ）粉末、炭
酸リチウム粉末を各々表１および表３の増粘剤の項に示
す重量部秤量し増粘剤の希釈水に均一混合して使用し
た。

【００４３】また、例６以外では耐火性粉末の一部とし
て、純度９８％の硫酸カルシウム（（ＣａＳＯ₄ ・１／
２Ｈ₂ Ｏ）粉末を坏土の粘性を増加するために添加し
た。

【００４４】表中の成分に対して、水および合成樹脂エ
マルジョン液を外数として加え、１００ｋｇ練り用モル
タルミキサーで約５分間混練して得た坏土を、７．５ｋ
Ｗのモーターを備えるスクイーズポンプにより吹付ノズ
ルへの圧送を行った。

【００４５】例１〜例６については、ポンプから吹付ノ
ズルまでは、配管呼び径２インチの鋼管７０ｍと吹付ノ
ズル手前で呼び径２Ｂのゴムホース１０ｍを接続し合計
８０ｍの水平搬送を、また例７については配管を使用せ
ずホース８ｍのみの短距離水平搬送をそれぞれ行った。

【００４６】さらに、吹付ノズル部で、所定の流量に制
御した増粘剤の希釈水混合物を、圧縮空気とともに坏土
中に注入して吹付けを行った。

【００４７】吹付けの強さは、吹付ノズルと吹付壁の距
離を６０ｃｍ程度に保持し、吹付ノズル直前の圧縮空気
圧で１ｋｇ／ｃｍ² 程度に保持した。

【００４８】吹付壁は、２ｍ角の自立する鋼製壁に、垂
直方向に吹付けを行い、概ね１ｍ角で厚み１５０ｍｍに
吹付施工し約１８時間放置し保形成を得た軽量不定形耐
火物の吹付施工体からサンプルを採取し、その物性を測
定し、表２および表４に示した。

【００４９】例１は、ノズルで添加すべき増粘剤を添加
せず、吹付ノズル部で圧縮空気のみを添加して吹付けた
比較例であるが、１００ｍｍ厚み吹付時に自重による剥
がれを顕著に生じ吹付けが実施できなかった。

【００５０】また、例１と同様の坏土について、例２に
記載の吹付ノズルで添加する増粘剤を予め圧送前に添加
混練した坏土として搬送したところ、配管の途中ほぼ圧
送ポンプから１０ｍ程のところで閉塞してしまいそれ以
上の搬送ができなかった。

【００５１】例２〜７は本発明の増粘剤を添加した場合
の吹付施工例であるが、吹付時のダレを抑制可能であ
り、吹付け後の嵩比重で０．４ｇ／ｃｃ以下、特に例７
では０．３５ｇ／ｃｃ以下と極めて軽量で断熱性に富む
耐火壁が得られ、壁の強度も十分高く良好な物性を示し
ていた。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、軽量断熱耐火壁
を坏土の吹付けにより可能にする。特に短距離の坏土搬
送による軽量な耐火壁を容易に可能とする一方で、長距
離の坏土搬送によっても軽量の耐火壁の形成を可能とす
るものであり、作業環境を劣化することなく、かつ多く
の人手を要することもなく、ダレなどのない吹付施工を
可能とする。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無機質軽量骨材と耐火性粉末の混合物に対
   して合成樹脂エマルジョン、水を加えて混練した坏土
   を、吹付ノズルに搬送し、吹付ノズルで所要量の増粘剤
   を坏土中に注入して吹付けることを特徴とする軽量不定
   形耐火物の吹付施工方法。
2. 【請求項２】合成樹脂エマルジョンがアクリル酸エステ
   ル共重合体を主成分とするゲル化性エマルジョンである
   請求項１の軽量不定形耐火物の吹付施工方法。
3. 【請求項３】増粘剤がアルカリ可溶性アクリル酸エステ
   ル共重合体を主成分とするエマルジョンである請求項１
   または２の軽量不定形耐火物の吹付施工方法。
4. 【請求項４】耐火性粉末の一部として、ＣａＳＯ₄ 、Ｎ
   ａ₂ ＳＯ₄ の１種以上を含む請求項１〜３のいずれかの
   軽量不定形耐火物の吹付施工方法。
5. 【請求項５】吹付ノズルで所要量の増粘剤と圧縮空気を
   同時に坏土中に注入して吹付ける請求項１〜４のいずれ
   かの軽量不定形耐火物の吹付施工方法。
6. 【請求項６】混練した坏土を液体搬送ポンプもしくは空
   気搬送機を用い圧送配管もしくは圧送ホースによって搬
   送する請求項１〜５のいずれかの軽量不定形耐火物の吹
   付施工方法。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれかの吹付施工方法に
   より所定形状に成形したのち１０００℃で３時間焼成し
   て形成した、嵩比重が０．５ｇ／ｃｃ以下であることを
   特徴とする耐火壁。