JPS61236666A

JPS61236666A - 耐水性発泡製品

Info

Publication number: JPS61236666A
Application number: JP61029130A
Authority: JP
Inventors: ジヨゼフ・ワイドナー; ラセル・エム・マローン
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1985-02-14
Filing date: 1986-02-14
Publication date: 1986-10-21
Also published as: US4596834A; CN1004632B; JPH0157076B2; EP0192423A2; CA1250005A; AU5299486A; EP0192423A3; DE3682915D1; AU585307B2; CN86100899A; EP0192423B1; BR8600622A

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】発明の分野本発明は、地下蒸気管及び類似物を絶縁又は再絶縁する
のに用いることができる耐水性発泡製品に関する。

発明の背景大都市において地下内部の深い所からマンホールのふた
の外に上昇する蒸気の吹き出しを見るのは、夜ふけのシ
ョーで昔からの殺人ミステリーの場面を見るようなもの
である。このような場面は、多くの大都市が経験するエ
ネルギー損失問題の代表的な一例である。街路の下には
蒸気管が数百マイルにわたって埋設されそして市内を交
差している。これらの蒸気管は、初期のものでは数年前
に埋設されている可能性がある。これらを熱損失に対し
て絶縁するために、それらには典型的にはけい酸カルシ
ウム耐火材の４　ｉｎ　厚ブロックが備えられ、そして
このブロックは管状部材によって包囲されその耐熱性ブ
ロックと管状部材との間に２ｉｎ　の死空隙を残すよう
になっている。多年にわたるとか〜る管状部材は自然環
境によって腐食した状態になる場合があり、その結果、
この死空隙に水かにじみ出て耐火性ブロックを腐食して
絶縁に対するその効力を低下させる。この効力の損失は
、マンホールのふたから上昇する蒸気の吹き出しにおい
て明白である。

数年が経過するにつれて、初期の絶縁効力はだんだん小
さくなりそして熱の損失はだんだん大きくなる。多くの
大都市では、この損失は、現在、絶縁材を新しいのと取
り換えるのが緊急になっている程に大きくなっている。

通常、絶縁材を新しいのと取り換えるのは、地面を配管
まで掘り下げることが必要である。しかしながら、か〜
る方法は大変費用がか匁る。と云うのは、掘削費用だけ
でも典型的には線フィート当り１．０００〜１．５００
米ドルの範囲又はそれ以上になると思われるからである
。これらのばく大な掘削費用を排除するためには、蒸気
管まで地面に掘られた１つの小さい穴から又は蒸気管が
マンホールを通過する点から各方向において約１５０　
ｆｔ　　の距離で死空隙に沿って耐水性絶縁材をポンプ
送りすることができるのが望ましい。この場合に、かか
る絶縁材はそれが配管に沿って流動した後に硬化しこれ
によって絶縁材を新しいのと取り換えるのが望ましい。

ブリット氏姓の米国特許第４．５４１．５６１号に開示
される如き、水硬セメントと微粒状不活性充填剤と骨材
との乾燥混合物に水を混合しその得られたスラリー混合
物に鉱酸を加えて化学的発泡を誘発させることによって
か〜る乾燥混合物から製造した発泡細胞状耐火性製品は
、多くの用途に対して好適であるけれども、地下水及び
水分が存在するところの上記の如き地下蒸気管の再絶縁
の如き野外用途（この場合には、絶縁製品は軽い重量、
高い強度及び特に耐水性を有することが望ましい）に対
しては十分には適していない。その上、ブリット氏姓の
製品の密度を下げると、典型的には低い強度がもたらさ
れる。

ビール氏外の米国特許第４．４２５．２９１号に開示さ
れる如き、天然ラテックス分散液を添加した発泡水ガラ
スセメントは、結合水を脱離しそれ故に風乾時に収縮し
、そして蒸気管に沿ってギャップをもたらしそわ故に蒸
気管を十分には絶縁しない。この問題は、鉱酸の量を増
加して収縮を防止することによって解決することができ
る。しかしながら、あまり多すぎる鉱酸を加えると、物
質のガス発生及び破壊が起こる場合がある。かくして、
この製品が有効であるためには、極めて正確な割合の水
ガラス及び鉱酸を供給して発泡物質を作ることが要求さ
れる。もちろん、これは制御するのが困難である。加え
て、水力ラスセメント中にあるナトリウム、カリウム又
はリチウムが浸出して河水中に見い出される塩素と化合
し、そしてカルシウムが絶縁材中に見い出される場合よ
りも絶縁材を劣化させる可能性が大きい。

機械的に発泡される絶縁材は、容易には制御することが
できない。何故ならば、それは発泡が誘発されるや否や
発泡を開始しそしてその発泡作用はそれが地下蒸気管で
望まれる如き１００　ｆｔ　又はそれ以上ポンプ送りさ
れる前に失われる可能性があるからである。

発明の概要それ故に、本発明の目的は、耐水性の耐熱性絶縁材を提
供することである。

本発明の他の目的は、地下蒸気管を絶縁又は再絶縁する
ために結合前に１００　ｆｔ　　又はそれ以上の如き長
い距離にわたって流動させることができるかへる絶縁材
を提供することである。

本発明の更に他の目的は、低い密度、高い強度及びレジ
リエンスを有するか〜る絶縁材を提供することである。

本発明の尚更に他の目的は、河水からの塩素と結合した
ときに容易には劣化しないか振る絶縁材を提供すること
である。

本発明の尚更に他の目的は、発泡されそして　ｉ　ＯＯ
ｆｔ　の如き長い距離にわたってポンプ送りされつ瓦あ
るときに発泡を続けるか〜る絶縁材を提供することであ
る。

本発明の尚更に他の目的は、処方するのが容易なか〜る
絶縁材を提供することである。

本発明を特徴づける新規性の種々の特徴は、特許請求の
範囲に詳細に示されている。本発明、その操作上の利益
及びその使用によって達成される特定の目的を更によく
理解するためには、本発明の好ましい具体例を例示する
以下の記載を参照されたい。

好ましい具体例の記述本発明に従えば、重量比で約１５〜約９５％の水硬セメ
ント、０〜約８５％の不活性充填剤、０〜約８５Ｘの骨
材及び０〜約２０％の安定剤より本質上なる混合物に水
を加えてスラリーを形成しこのスラリーにラテックスを
加えそしてこのスラリーを下記の如くして発泡させてか
〜る混合物から製造した発泡製品が提供される。

本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語［発泡製品」
は、例えば化学反応によって発生されるガスを導入する
ことによって気孔を形成した製品を意味する。か〜る発
泡製品は、細胞状として特徴づけることができる。

絶縁材が地下水からの塩素と容易に結合して製品を劣化
させるナトリウム、カリウム又はリチウムの如き元素を
含有しないために、また製品を化学的に発泡させるに当
りその処方を容易にするために、本発明に従えば、使用
されるセメントは、アルミン酸カルシウム又はけい酸カ
ルシウムセメントの如き水硬セメントである。「水硬セ
メントゴとは、水と混合したときに水和して結合を形成
するセメントを意味する。これは、結合水を脱離するこ
とによって風乾時に収縮しこねによって結合物質に隙間
をもたらす水ガラスセメントとは対照的である。カルシ
ウム及びアルミン酸塩の両方とも本発明で使用される鉱
酸と結合するので、最終発泡製品の強度を向上させるた
めＫは、セメントはリハイ・セメント・カンパニーから
入手できる”レフコン（Ｒｅｆｃｏｎ　）”の如きアル
ミン酸カルシウムセメントであるのが好ｉｔ−い。セメ
ントの好ましい量は、乾燥成分の総重量を基にして約２
５重量％である。加えて、アルミン酸カルシウムセメン
トは、けい酸カルシウムセメントよりモ少ない汚染物を
有すると一般に見なされている。

乾燥混合物中には約２２重（％−蟹の不活性充填剤が存
在するのが好ましい。これらの充填剤は微細に粉砕され
るのが好ましく、そしてその例としては、例えば、アー
ル・ティー・バンダービルト・カンパニーによって販売
される”ＲＧ−２００ピロフイライト（Ｐｙｒｏｐｈｙ
ｌｌｊｔｅ　）”　’（細孔安定剤として作用）及びナ
イフ・コーポレーションによって供給される”ナイアド
（Ｎｖａｄ　）　４００ウオラストナイト（Ｗｏｌｌａ
ｓｔｏｎｉｔｅ　）”の如きウオラストナイト（最終製
品に低い密度を提供する）を挙げることができる。

また、乾燥混合物中には焼成カオリンの如き骨材が約４
８重量％存在するのが好ましい。骨材の寸法は、骨材の
粒子が発泡剤（以下に記載）を希釈するのに多すぎる水
を使用しないように、また可使寿命を増長することがで
き且つ製品の強度を増大することができるように十分な
だけ粗いのが好ましい。また、骨材の寸法は、粒子をス
ラリー中に十分なだけ長い期間懸濁させることができる
程に十分なだけ微細であるのが好ましい。それ故に、製
品に対して向上した強度、長い可使寿命及び上記の他の
品質を捷供するために、好ましい骨材寸法は、約−２ｏ
〜約＋３２５メツシュ好ましくは一１５０〜＋２５０メ
ツシュの範囲内である。

良好な流動性、低い沈殿傾向及び混合物中における良好
な物質分散性を提供するための焼幌カオリンの好適な例
は、コンパッション・エンジニアリング・カンパニーに
よって販売される”　２　ｏＯＭＭｕｌｃｏａ　４７　
”である。使用することができる他の骨材の例としては
、トラップロック（ｔｒａｐｒｏｃｋ　）、アルミナ及
びシリカサンドが挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。

混合物の沈殿を減少させ、その可使寿命を増長させそし
て混合物のｐＨを維持する際の緩衝剤として作用させる
ために、例えば無水二塩基性燐酸カルシウムの如き安定
剤が加えられる。好ましい具体例では、無水二塩基性燐
酸カルシウムは乾燥混合物の約５重量％の量で存在する
。

水は良好な熱伝導体であるので、水を絶縁蒸気管に近づ
けないのが望ましい。発泡した細胞と細胞との間にウェ
ブを形成して細胞を閉鎖し水がそのウェブを通過するこ
とができないようにし、これによって最終製品に耐水性
を提供し且つ最終製品のレジリエンスを向上させるため
に、ラテックスがスラ゛リー混合物に連続的に混合しな
がら乾燥混合物の好ましくは約５〜約５０重量％（製品
のコストを低下させるために、より好ましくは約５Ｘ）
の量で添加される。例えば、もし乾燥混合物の重量が１
００　ｌｂ　　であるならば、スラリーに５１ｂ　のラ
テックス（これは、乾燥混合物の５重量％に相当する）
を加えることができる。ラテックスは自然に凝固する傾
向を有するので、ラテックスを分散させるためにそれに
有機塩又は脂肪酸の塩の如き表面活性剤が添加される。

これによってラテックスはイオン性になる、即ち、その
粒子は正又は負に帯電した状態になる。しかしながら、
表面活性剤それ自体は発泡剤（以下に記載される）と反
応して凝固を引き起こしそして発泡製品を運ぶのに使用
されるノズルの閉塞をもたらしこれによって流動性に悪
影響を及ぼす可能性がある。陰イオン性ラテックスは地
下蒸気管に沿った製品のポンプ送り間にノズルを閉塞す
る可能性があるので、吹き付けの如き迅速な沈降が望ま
しいような用途では、ビー・エフ・グツドリッチ・カン
パニーによって製造されるｌ１２６７１ラテツクス１の
如き陰イオン性ラテックスが望ましい場合もある。

ラテックス粒子上の電荷を除去するために、これらは、
本明細書において“非イオン性６ラテツクスと称される
ものを提供するためにポリビニルアルコール、パラフィ
ンワックス又は他の好適な不活性コーチングの如きコー
チング材で被覆することもできる。かくして、「非イオ
ン性ラテックス」とは、分散するように処理されたラテ
ックスであってその粒子が帯電されていないものを意味
する。

本発明の好ましい具体例に従えば、発泡物質な運ぶノズ
ルの閉塞を減少させて発泡物質の流動性を向上させ且つ
物質の発泡間における沈殿を抑制するためには、本発明
の混合物に加えられるラテックスは、例えば、イー・ア
イ・デュポン社によって販売される“１１５ネオブレ／
ラテツクス（Ｎｅｏｐｒｅｎｅ　Ｉ、ａｔｅｘ　）”又
はビー・エフ・グツドリッチ・カンパニーによって販売
される”　２６１２０ラテツクス５の如き非イオン性ラ
テックスである。

また、ネオブレンラテックスは、例えばアクリルラテッ
クスと比較したときに高温使用制限を示す。

本発明に従えば、乾燥混合物及びラテックスは水と混合
されて好ましくは約５５〜７０％の固形分含量を有する
安定なスラリーを形成し、しかる後それは以下に記載の
如くして発泡される。ラテックス分散液は、好ましくは
、スラリー混合物に連続的に混合しながら最後に加えら
れる。

製品が使用しようとする場所にポンプ送りされ又は他の
方法で配置された後、それは硬化させられる。発泡が開
始されるや否や機椋的発泡が始まるが、それは製品を１
００　ｆｔ　　又はそれ以上の所望の距離にわたってポ
ンプ送りするのに十分なだけ長くは続かないかもしれな
いので、反応を遅らせて発泡が物質をポンプ送りするま
で開始せずに長い距離にわたる物質のポンプ送りを許容
するのに十分なだけ長い間続くことができるように発泡
作用を具合よく制御するためには、本発明の好ましい具
体例によれば、スラリーを化学的に発泡させるためにそ
れに例えば燐酸、硫酸、塩酸又は弗化水素酸の如き鉱酸
が加えられる。もしあまりにも多すぎる鉱酸をスラリー
に加えると、混合物を破壊させる可能性があるガス発生
が起る場合がある。他方、あまりにも少なすぎる鉱酸を
スラリーに加えると、その強度が低下しそして生じる発
泡が少なく、従って密度の大きい製品がもたらされる。

それ故に、製品の強度を向上させ且つ結合間にその破壊
を防止するためには、鉱酸は、約２：１〜７：１の範囲
内のスラリー対酸比でスラリーに添加されるのが好まし
い。燐酸カルシウム又は燐酸アルミニウムの如き燐酸塩
結治は不溶性が大きくかくして容易には洗い落されずし
かも耐火性が高いので、また燐酸は使用に当りより安全
であると考えられるので、鉱酸は燐酸であるのが好まし
い。

こ匁で表■について説明すると、本発明を具体化する発
泡製品の幾つかの例、並びに密度、常温圧縮強度（ＣＣ
８）、吸水性（これは、水抵抗性の尺度である）、硬化
時間、上昇時間及び容積増加を示す試験結果が示されて
いる。密度の値は、発泡製品が一夜硬化した後１５０’
Ｐで測定されたＩ　ｂ　／ｃａ’の単位で示される。常
温破壊強度（ＣＣ８）は、同様に製品が一夜硬化した後
に１５０下で測定されたｌｂ／ｉｎ２の単位で与えられ
る。浸漬及び再乾燥前後に得られた実験値が示されてい
る。

示される粘度は、絶縁しようとする位置に発泡製品を適
用するのに使用される適用装置のノズルにおいてスラリ
ー混合物に鉱酸を混合する場合に得られるものである。

吸水率％は、各試料を水中に２日間浸漬した後に測定さ
れた。吸水率は、加えられた原型量の百分率を表わす。

表Ｉは、最終製品の密度が約２２〜５５１ｂ／ｆｔ５の
範囲（これは、ブリット氏姓の米国特許の生成物の密度
よりも低い）であることを示す。本発明が属する技術分
野において通常の知識を有する者には、密度が低下する
につれて常温破壊強度も低下することが通常予想される
。しかしながら、かかる予想される結果とは反対に、表
Ｉの結果は、一般には、常温破壊強度（浸漬及び２日間
再乾燥後）の２１〜２５　ｐｓｉの範囲への増加を示す
。これは、ブリット氏姓の米国特許の製品の典型的には
２０　ｐｓｔそして通常せいぜい３０　ｐｓｉの常温破
壊強度よりも一般に太きい。この予想外の結果の理由は
確実には知られていないけれども、ラテックスは、セメ
ントの代用をする有機結合剤として作用しかくして強度
及びレジリエンスの増加を提供すると考えられる。

また、予想外にも、表■から、ラテックスの量を２５Ｘ
から３０Ｘに増加すると、常温破壊強度が極めて著しく
増大し、か（して良好な衝撃吸収能が製品に付与される
ことが分る。加えて、吸水率は、ラテックスの量を２５
Ｘから３０Ｘに増加させると、有益下に実質上低下する
。かくして、製品に低い吸水率及び良好な衝撃吸収能を
提供するためには、ラテックスは、乾燥混合物の少なく
とも約３０重量％に相当する量でスラリー混合物に加え
られるのが好ましい。

表■に示される如き試験結果によれば、本発明を具体化
する製品の吸水率（加えられる原重量の百分率）は約３
７％〜１０３％の範囲内であることが示されているが、
これは、ブリット氏他の特許の製品の１２８％及びけい
酸カルシウム絶縁材の４００％の典型的な吸水率よりも
実質上低い。

発泡ボロシリケートガラス絶縁材は２１％の典型的な吸
水率を有しているかもしれないけれども、発泡ボロシリ
ケートガラス絶縁材並びにけ−い酸カルシウム絶縁材は
絶縁及び防水用途に典型的に用いられる硬質の予備形成
絶縁材であり、そしてこの予備形成絶縁材は、本発明を
具体化する新規な耐水性無機発泡製品とは違って、硬化
前に適所に流動させることができない。先に記載したよ
うに、本発明の発泡製品を硬化前に適所に流動させるこ
とができることは、発泡ボロシリケートガラス絶縁材の
如き慣用材料で再絶縁し防水するのに発掘が必要とされ
るような０埋股”蒸気管を配置したような地斌で使用す
るのに有益である。

本明細書では本発明の特定の具体例を例示記載したけれ
ども、当業者には本発明の範囲内で幾多の変更修正をな
し得ることが明らかであろう。

表Ｉ耐水性無機フオームの特性苦乾燥成分Ａ（Ｗｔ、チ）　　　　　　１２３’４５　
　６Ｎ、吸水率　１５０°Ｆ／−夜　　　８２　８５　
７８　７３　６９　４９０、ノズルにおける粘度、Ｗ／
酸　中　中　中　中　中　中釜乾燥成分は、５５〜７０
％の固形分を有する安定スラリーを形成するために水と
混合され次いで７５％燐酸と４．５　：　ｌ　（ｗｔ／
ｗｔ　）スラリー対酸で混合される。

表■（続き）Ａ、、　　４８　　４８　　５７　　５７　　５７　　
５７Ｂ。

Ｃ０Ｄ。

Ｅ、　　１３　　１３　　１３　　１３　　１３　　１
！ＩＦ、９９Ｇ、５　　５　　５　　５　　５　　５Ｈ６＋４０　　
＋５０　　　＋５　　　＋１０　　　＋１５　　　＋２
０１、＋、２５　　＋、２５　　＋、２５　　＋、２５
Ｊ、２５　　２５　　２５　　２５　　２５　　２５に
、５２　　５５　　２９　　２８　　２９　　３５Ｌ、
２９０　４５３　　２１　　２６　　２２　　２５Ｍ、
　　２５１　２００　　２１　　２３　　２２　　２５
Ｎ、　　４７　　３７　　６８　　７２　　８９　　９
４０、　　中　　　中　　　低　　　　低　　　　低　
　　　低Ｐ、５０−３０３０−３０９０−１２０９０−
１２０９０−１２０９Ｏ−１２０Ｑ、３０−３０３０−
３０９０−１２０９０−１２０９０−１２０９Ｏ−１２
ＯＲ１１２５１２５１５０１５０１５０１２５表■（続
き）Ａ、５７　５７　５７　５７Ｂ、５７Ｃ８５７Ｄ、５７Ｅ、１３　１３　１３　１３　　１３　　１３１３Ｆ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比で約１５〜約９５％の水硬セメント、０〜
約８５％の不活性充填剤、０〜約８５％の骨材及び０〜
約２０％の安定剤より本質上なる混合物に水を加えてス
ラリーを形成しこのスラリーにラテックス及び鉱酸を加
えたものから製造した発泡製品。
（２）水硬セメントがアルミン酸カルシウムセメントで
ある特許請求の範囲第１項記載の発泡製品。
（３）不活性充填剤がパイロフイライト及びウオラスト
ナイトを包含する特許請求の範囲第１項記載の発泡製品
。
（４）製品が細胞耐火性製品である特許請求の範囲第１
項記載の発泡製品。
（５）骨材が焼成カオリンである特許請求の範囲第１項
記載の発泡製品。
（６）骨材の寸法が約−２０〜約＋３２５メッシュの間
である特許請求の範囲第１項記載の発泡製品。
（７）安定剤が無水二塩基性燐酸カルシウムである特許
請求の範囲第１項記載の発泡製品。
（８）ラテックスの添加後にスラリー中に水が約５５〜
約７０％の間の固形分含量を提供するのに十分な量で存
在する特許請求の範囲第１項記載の発泡製品。
（９）ラテックスが非イオン性ラテックスである特許請
求の範囲第１項記載の発泡製品。
（１０）スラリーに添加するラテックスの量が混合物の
少なくとも約３０重量％に相当する特許請求の範囲第９
項記載の発泡製品。
（１１）鉱酸が燐酸である特許請求の範囲第１項記載の
発泡製品。
（１２）ラテックスの添加後のスラリー対鉱酸の重量比
が約２：１〜約７：１の間である特許請求の範囲第１項
記載の発泡製品。
（１３）スラリーに添加されるラテックスの量が混合物
の約５〜約５０重量％に相当する特許請求の範囲第１項
記載の発泡製品。
（１４）スラリーに添加されるラテックスの量が混合物
の少なくとも約３０重量％に相当する特許請求の範囲第
１項記載の発泡製品。
（１５）重量比で約１５〜約９５％の水硬セメント、０
〜約８５％の不活性充填剤、０〜約８５％の骨材及び０
〜約２０％の安定剤より本質上なる混合物に水を加えて
スラリーを形成しこのスラリーに鉱酸及び該混合物の少
なくとも約５重量％の非イオン性ラテックスを加えたも
のから製造した発泡細胞状絶縁耐水性製品であつて、硬
化前に少なくとも１００ｆｔの距離にわたつて流動する
ことができる発泡細胞状絶縁耐水性製品。
（１６）鉱酸が燐酸であり、そしてラテックスの添加後
のスラリー対鉱酸の重量比が約２：１〜約７：１の間で
ある特許請求の範囲第１５項記載の発泡製品。
（１７）不活性充填剤がパイロフイライト及びウオラス
トナイトを包含する特許請求の範囲第１５項記載の発泡
製品。
（１８）安定剤が無水二塩基性燐酸カルシウムである特
許請求の範囲第１５項記載の発泡製品。
（１９）ラテックスの添加後にスラリー中に水が約５５
％〜約７０％の間の固形分含量を提供するのに十分な量
で存在する特許請求の範囲第１５項記載の発泡製品。
（２０）骨材の寸法が約−２０メッシュ〜約＋３２５メ
ッシュの間である特許請求の範囲第１５項記載の発泡製
品。
（２１）混合物が重量比で約２５％のアルミン酸カルシ
ウムセメント、約２２％の不活性充填剤、約４８％の骨
材及び約５％の安定剤より本質上なり、そしてラテック
スの量が混合物の約５重量％に相当する特許請求の範囲
第１５項記載の発泡製品。
（２２）不活性充填材が重量比で乾燥混合物の約１３％
のパイロフイライト及び約９％のウオラストナイトより
本質上なり、骨材が焼成カオリンより本質上なり、ラテ
ックスの添加後にスラリー中に水が約６７％の固形分含
量を提供するのに十分な量で存在し、そして鉱酸が燐酸
である特許請求の範囲第２１項記載の発泡製品。
（２３）スラリーに加えられるラテックスの量が混合物
の少なくとも約３０重量％に相当する特許請求の範囲第
１５項記載の発泡製品。