JPH1087373A - 耐火断熱材 - Google Patents

耐火断熱材

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JPH1087373A
JPH1087373A JP8263613A JP26361396A JPH1087373A JP H1087373 A JPH1087373 A JP H1087373A JP 8263613 A JP8263613 A JP 8263613A JP 26361396 A JP26361396 A JP 26361396A JP H1087373 A JPH1087373 A JP H1087373A
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refractory
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Keizo Oka
桂三 岡
Shinichi Takebayashi
慎一 竹林
Masanori Nagafune
昌則 長船
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Shikoku Chemicals Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 築炉が容易で且つ耐久性に富み、アルカリ金
属塩、酸化ホウ素、酸化珪素雰囲気下における耐蝕性に
優れた耐火断熱材を提供する。 【解決手段】 必須成分としてホウ酸アルミニウムを配
合した耐火断熱材、あるいは必須成分としてホウ酸アル
ミニウムを配合した被覆材により表面が覆われた耐火断
熱材を用いて築炉する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼成炉、加熱炉、
焼却炉等の炉材として使用される耐火断熱材に関するも
のであり、アルカリ塩や酸化珪素、酸化ホウ素等の雰囲
気下において耐蝕性に優れ且つ昇温、降温の繰り返しに
おいても耐久性に富む耐火断熱材を提供するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】耐火断熱材として煉瓦は良く知られてい
るが、煉瓦を用いた焼成炉等は耐久性に優れるものの、
築炉に要する工期が長く、また熱容量が大きいため炉内
部の昇温、降温に時間がかかるなどの難点があった。
【０００３】このようなことから、アルミナ・シリカ系
繊維等を用いた熱容量の小さいファイバー系の断熱材が
開発され、築炉の工期短縮が図られている。（例えば、
特開平４−２３８８４８号、同５−３２４４８号、同６
−２６３５０７号公報） ファイバー系の断熱材は空隙率が大きく、軽量で断熱性
に優れ、炉の構造体や断熱材の厚さを薄くできる等の特
徴を有しており、築炉に要するコスト低減に寄与してい
る。しかしながら、アルミナ・シリカ繊維を用いたファ
イバー系の断熱材は、熱収縮が起こりやすく、特にアル
カリ塩、酸化珪素、酸化ホウ素の蒸気が存在する雰囲気
下においては、シリカ部がアルカリ塩、酸化珪素、酸化
ホウ素などと化学反応を起こし、わずか数回の熱サイク
ルによって断熱材に亀裂が生じて、長期の使用に耐え難
いものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、耐火断熱材には
高性能・高品質が求められてきており、数回の使用によ
って加熱炉の状態が大きく変化したり、また維持に手間
とコストを要するようでは、アルカリ塩、酸化珪素、酸
化ホウ素等が蒸気として発生する雰囲気下において、ア
ルミナ・シリカ繊維の耐火断熱材は、利用し難いもので
あった。
【０００５】本発明の目的は、ファイバー系耐火断熱材
の持つ築炉の容易性及びコスト低減、昇温及び降温時間
の短縮という利点を併せ持ち、軽量で且つ断熱性に優
れ、アルカリ塩、酸化珪素、酸化ホウ素等の雰囲気下に
おいても収縮したり、亀裂を発生しない耐蝕性に優れた
耐火断熱材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な事情に鑑み、鋭意試験研究を重ねた結果、必須成分と
して繊維状ホウ酸アルミニウムを配合したことにより、
所期の目的が達成できることを見い出し、本発明を完遂
するに至った。
【０００７】また、必須成分として繊維状ホウ酸アルミ
ニウムを配合した被覆材により耐火断熱基材の表面を覆
った耐火断熱材を用いることにより、さらにその実用性
を高めることができることを見い出した。
【０００８】ホウ酸アルミニウムは、化学式９Ａｌ2 Ｏ
3 ・２Ｂ2 Ｏ3 及び２Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 で表される
結晶性の物質である。そして、これらのウィスカーは、
特公平４−２１６４０号及び同４−２２８８００号公報
に示されているように、各種のアルカリ塩をフラックス
として育成されている。即ち、９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2Ｏ
3 は１２００℃まで、２Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 は９００
℃までは夫々アルカリ塩に侵食されない性質を有してい
る。また、酸化珪素や酸化ホウ素に対しても同様に耐蝕
性を示し、ホウ酸アルミニウムは物質として安定してい
るために、繊維状ホウ酸アルミニウムから成る成型体は
収縮や割れが発生しないものである。
【０００９】本発明の繊維状ホウ酸アルミニウムを必須
成分とする耐火断熱材及び耐火断熱基材の表面に繊維状
ホウ酸アルミニウムを必須成分とする被覆材を貼付ある
いは吹き付けた耐火断熱材を用いて築炉することによ
り、アルカリ塩、酸化珪素、酸化ホウ素の雰囲気下にお
いて耐蝕性があり、熱収縮及び亀裂の発生しない耐久性
に富む炉を提供し得るものである。
【発明の実施の形態】
【００１０】本発明の実施において、使用し得る繊維状
ホウ酸アルミニウムは、平均繊維長１０μｍ〜５００μ
ｍの範囲にあるもので、その代表的なものとしては、化
学式９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 、または２Ａｌ2 Ｏ3 ・
Ｂ2 Ｏ3 で表されるホウ酸アルミニウムウィスカーであ
り、前記ホウ酸アルミニウムウィスカーは、成型性や施
工性を向上させる目的に応じて、その表面処理したもの
を使用しても差し支えない。
【００１１】本発明の実施にあたって、繊維状ホウ酸ア
ルミニウムの耐蝕性を損なわない範囲において、繊維状
ホウ酸アルミニウムと各種の耐火物及び耐火繊維を混合
して使用することが可能であり、アルミナ繊維、シリカ
繊維、ジルコニア繊維等が用いられる。また、被覆材に
より覆われた耐火断熱基材の材質としても、アルミナ繊
維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等を用いることができ
る。
【００１２】本発明の耐火断熱材及び耐火断熱基材の被
覆材における繊維状ホウ酸アルミニウムの含有率は、焼
成後の乾固型分において４０重量％以上含有させるべき
である。ホウ酸アルミニウムの含有率が４０重量％を下
回ると、耐火断熱材の耐蝕作用が明らかに低下する。
【００１３】本発明の実施にあたって、繊維状ホウ酸ア
ルミニウムのバインダーとしては、成型性や施工性を向
上するために、カチオン化でんぷん、アニオン化でんぷ
んなどの変性でんぷん、ポリビニールアルコール、ポリ
エチレングリコール、メチルセルロース、各種のワック
ス、合成樹脂等の有機系のバインダー、シリカゾル、ア
ルミナゾル、カルシア、水ガラス、エチルシリケート、
燐酸アルミニウム等の無機系のバインダーを用いること
ができる。
【００１４】本発明の実施にあたって、各成分を調合し
た耐火断熱材を煉瓦状に成型加工し、炉体そのものの耐
火断熱材として使用する方法、また既存の耐火断熱基材
により構築した炉の内部に板状に成型した被覆材を貼付
する方法、あるいは耐火断熱基材の表面に被覆材を吹き
付ける方法等、何れの使用態様においても良好な結果が
得られる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づき具
体的に説明する。なお、実施例及び比較例における評価
方法は、次のとおりである。厚さ１０ｃｍの耐火断熱材
を用いて、一辺３０ｃｍの立方体形状を呈する炉を製作
し、その炉床は耐火煉瓦とした。加熱は二珪化モリブデ
ン〔カンタル・ガデリウス（株）社製、商品名「カンタ
ルスーパー３３」〕ヒーターを使い、その処理条件は、
アルミナ坩堝（純度99.5％以上、Ｂ１）に１０ｇの対象
物質を入れて、加熱は３時間で昇温し、所定の温度で２
時間保持し、その後８時間かけて自然降温することを１
サイクルとした。評価は、炉を構成する耐火断熱材の厚
さが、５ｃｍ以下になる部分が発生した時点で終了とし
た。
【００１６】〔実施例１〕９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の
化学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー１００
重量部に水を加えて１０％のスラリーに調製し、ホウ酸
アルミニウムウィスカー１００重量部に対して５重量部
のシリカゾル（ＳｉＯ2 換算で２０％）、０．８重量部
のカチオン化デンプン、０．０１重量部の凝集剤を加
え、これを湿式吸引プレスで厚さ１０ｃｍの板状体に成
型した。前記板状体を１１００℃まで加熱して、空隙率
７０％の耐火断熱材を作製し、この耐火断熱材を加工
し、築炉して評価試験を実施したところ、その結果は表
１に示したとおりであった。なお、耐火断熱材中に含ま
れるホウ酸アルミニウムウィスカーの乾燥固形分は９９
重量％であった。
【００１７】〔実施例２〕２Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｂ2 Ｏ3 の化
学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー１００重
量部に水を加えて１０％のスラリーに調製し、ホウ酸ア
ルミニウムウィスカー１００重量部に対して５重量部の
アルミナゾル（Ａｌ2 Ｏ3 換算で２０％）、１重量部の
ポリビニルアルコールを加え、これを湿式吸引プレスで
厚さ１０ｃｍの板状体に成型した。前記板状体を９００
℃まで加熱して、空隙率７５％の耐火断熱材を作製し、
築炉して評価試験を実施したところ、その結果は表１に
示したとおりであった。なお、耐火断熱材中に含まれる
ホウ酸アルミニウムウィスカーの乾燥固形分は９９重量
％であった。
【００１８】〔実施例３〕９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の
化学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー１００
重量部に、１重量部のカルシア、３０重量部のワックス
パウダーを加え、これをプレスで厚さ１ｃｍの板状体に
成型した後、１１００℃まで加熱して、空隙率６５％の
耐火断熱基材の被覆材を作製した。出来上がった耐火断
熱基材の被覆材を、厚さ９ｃｍ、耐火温度１４００℃の
アルミナシリカブロックから成る耐火断熱基材に貼付け
て耐火断熱材を作製し、被覆材を貼付けた面を内側にし
て築炉し、評価試験を実施したところ、その結果は表１
に示したとおりであった。なお、耐火断熱基材の被覆材
中に含まれるホウ酸アルミニウムウィスカーの乾燥固形
分は９９重量％であった。
【００１９】〔実施例４〕９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の
化学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー５０重
量部と耐火温度１４００度のアルミナシリカバルクファ
イバー５０重量部を混合し、水を加えて５％のスラリー
に調製し、５重量部のシリカゾル（ＳｉＯ2 換算で２０
％）、０．８重量部のカチオン化デンプン、０．０１重
量部の凝集剤を加え、これを湿式吸引プレスにより厚さ
１ｃｍの板状体に成型した後、１１００℃まで加熱し
て、空隙率８５％の耐火断熱基材の被覆材を作製した。
出来上がった耐火断熱基材の被覆材を、厚さ９ｃｍ、耐
火度１４００℃のアルミナシリカブロックから成る耐火
断熱基材に貼付けて耐火断熱材を作製し、被覆材を貼付
けた面を内側にして築炉し、評価試験を実施したとこ
ろ、その結果は表１に示したとおりであった。なお、耐
火断熱基材の被覆材中に含まれるホウ酸アルミニウムウ
ィスカーの乾燥固形分は４９．５重量％であった。
【００２０】〔実施例５〕９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の
化学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー１００
重量部に１０重量部のシリカゾル（ＳｉＯ2 換算で２０
％）、１重量部のカチオン化デンプンを混合し、水を加
えて２０％のスラリーに調製し、これを厚さ１０ｃｍ、
耐火温度１４００℃のアルミナシリカブロックから成る
耐火断熱基材の表面に２ｍｍの厚さで吹き付け乾燥し、
耐火断熱材を作製した。出来上がった耐火断熱材の被覆
材を吹き付けた面を内側にして築炉し、評価試験を実施
したところ、その結果は表１に示したとおりであった。
なお、耐火断熱基材の被覆材中に含まれるホウ酸アルミ
ニウムウィスカーの乾燥固形分は９８重量％であった。
【００２１】〔実施例６〕９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 Ｏ3 の
化学式で表されるホウ酸アルミニウムウィスカー３５重
量部と耐火温度１４００度のアルミナシリカバルクファ
イバー６５重量部を混合し、水を加えて５％のスラリー
に調製し、５重量部のシリカゾル（ＳｉＯ2 換算で２０
％）、０．８重量部のカチオン化デンプン、０．０１重
量部の凝集剤を加え、これを湿式吸引プレスにより厚さ
１ｃｍの板状体に成型した後、１１００℃まで加熱し
て、空隙率８５％の耐火断熱基材の被覆材を作製した。
出来上がった耐火断熱基材の被覆材を、厚さ９ｃｍ、耐
火度１４００℃のアルミナシリカブロックから成る耐火
断熱基材に貼付けて耐火断熱材を作製し、被覆材を貼付
けた面を内側にして築炉し、評価試験を実施したとこ
ろ、その結果は表１に示したとおりであった。なお、耐
火断熱基材の被覆材中に含まれるホウ酸アルミニウムウ
ィスカーの乾燥固形分は３４．７重量％であった。
【００２２】〔比較例１〕厚さ１０ｃｍ、耐火温度１４
００℃のアルミナシリカバルクファイバー１００重量部
から成るアルミナシリカブロックを用いて築炉し、評価
試験を実施したところ、その結果は表１に示したとおり
であった。
【００２３】〔比較例２〕直径３μｍのアルミナ繊維１
００重量部に２重量部のシリカゾル、１重量部のカチオ
ン化デンプンを加え、水を加えて１０％のスラリーに調
製し、これを厚さ１０ｃｍ、耐火温度１４００℃のアル
ミナシリカブロックから成る耐火断熱基材の表面に２ｍ
ｍの厚さで吹き付け乾燥し、耐火断熱材を作製した。出
来上がった耐火断熱材の被覆材を吹き付けた面を内側に
して築炉し、評価試験を実施したところ、その結果は表
１に示したとおりであった。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、従来、アルカリ金属
塩、酸化ホウ素、酸化珪素雰囲気下において、耐蝕性が
なかったアルミナシリカ繊維のファイバー系断熱材の代
替、またはアルミナシリカ繊維の炉内側を被覆すること
によって、耐蝕、耐久性に優れた炉を提供することがで
き、本発明によりファイバー系断熱材を使用した焼成炉
等の応用範囲は一段と広がることが期待される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 必須成分として繊維状ホウ酸アルミニウ
    ムを配合したことを特徴とする耐火断熱材。
  2. 【請求項２】 必須成分として繊維状ホウ酸アルミニウ
    ムを配合した被覆材により耐火断熱基材の表面を覆った
    ことを特徴とする耐火断熱材。
  3. 【請求項３】 化学式９Ａｌ2 Ｏ3 ・２Ｂ2 ０3 で示さ
    れる繊維状ホウ酸アルミニウムを用いたことを特徴とす
    る請求項１又は請求項２に記載の耐火断熱材。
JP8263613A 1996-09-11 1996-09-11 耐火断熱材 Pending JPH1087373A (ja)

Priority Applications (1)

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JP8263613A JPH1087373A (ja) 1996-09-11 1996-09-11 耐火断熱材

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