JPS61500179A - 絶縁系 - Google Patents

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】 絶縁系 本発明は粘着性無機結合剤で被覆された繊維の層を表面に塗布する方法に関する 。更に詳し２くは、本発明はモンモリロナイト粘土を含む高温無機結合剤で被覆 された耐火性繊維の層を吹き付ける方法である。これに制限を加える積りではｋ いが、更にその特徴を挙げると、本発明はモンモリロナイト粘土を含む新規な結 合剤で被覆された耐火繊維を表面に成句け、この被覆繊維を硬化する方法と装置 である。

従来技術の説明 過去に於いては、耐熱性繊維材料は、その種の繊維をＳんだ甲入れ綿又は帯状物 を加熱面に取付けて、熱処理炉や窯の様な加熱面に取付けられて来た。この方法 では加熱面に帯状物を取付けるのに機械的な固定具又は固定手段が必要である。

この種の機械的取付は法は、帯状物の取伺けに大量の労力と固定材料が必要だと 言う点で高価につく。その上この方法には時間が掛かるから、炉又は窯を長期間 に亘って休止する必要がある。最後に取付は工程中又はその後の熱収縮のために 隣接する帯状物の間に隙間が出来る事があり、その結果繊維層間の熱漏洩を起こ す。

比の様な、窯や炉の壁に耐火性繊維内張りを取付ける２１積Ｂ肛１−５０（１１ ７９（３） 方法の改良が例えば米国特許ＮＩＬ　４，３８１，６３４に述べられた様な方法 で行われている。この方法はモジュールを機械的に取付ける事から成り、多くの 層状内張り材に付随する問題点、特に高温に於ける熱収縮に基く層の縁部間の間 隔の拡大問題を克服している。然しなから上記の方法と同様、モジュールの採用 には炉の金属製外殻への機械的な取付は操作が必要になり、この事で又相当な労 務コストが必要になる。モジュールの採用は又耐火煉瓦の様な古くなった緻密な 耐火内張り材の再内張りには有用である事も知られている。この場合には耐火モ ルタル又は一般的に水硬性を持った接着剤を使って、折り畳１れるか又はひだの 付いたモノニールが古くなった一枚岩状又は煉瓦の内張り材に接着される。この 炉の再内張り法は労働集約的で、煉瓦構築物にモルタルを塗布し次いでその上に 速やかに折畳まれたモノニールを貼布する必要がある。この方法では新たに内張 すされた窯が加熱出来る様になる迄に、水硬モルタルの固化のだめの時間を取っ て置く必要がある。

上記の方法には全て、共通した一つの特徴がある、即ちそれは窯の内部に耐火繊 維が未結合の内張シ材の形で存在すると言う事である。時間の経過と共に上記の 繊維は失透（結晶化）し、そうなる過程でその機械的強度の一部が失われ、繊維 は窯の加熱機構によって生ずる高粘度ガスに基く機械的摩耗及び破壊作用を受け 易くなる。

耐熱性結合剤粉末が水と混合され耐火繊維と共に吹き付け・られている。この様 力方法には大体、強いアルカリ性で懸濁させると沈降する傾向のあるカルシウム ・アルミナ・セメントが用いられている。この様な一系で繊維と結合剤の均一な 混合物を得る事も困難である。セメントが乾く前に水硬性の結合状態を造り出す 必要がある、ざもなければ繊維の結合状態は生じないであろう。その上、甚だし い剥離状態を避けるため吹付けられた混合物を注意深く乾燥する必要がある。

過去に利用された有機結合剤では、別の絶縁物吹付は方法が採用された。例えば １９６０年３月２２日に公表された米国特許２９２９４３６では、繊維と樹脂材 料混合物を吹付ける方法と装置を開示している。それまでの塗布方法で示された 様に、この特許ではノズル内で繊維と樹脂を混合し、この混合物を表面に吹付け る事を開示している。然しなから、その意図した目的にはかなっているけれども 、この様な方法及び装置では、耐火繊維の吹付けに粘着性の無機結合剤が使われ ると、ノズルの詰シが起るであろう。その上鞘火繊維の被覆法が不完全であると 脆弱な繊維層が生じ、それが引いては高温時の絶縁層の不備を招くことになろう 。屡々２０００下又はそれ以上の、温度に耐火繊維がさらされるため、その様な 不備は鉄鋼産業の様な工業の作業者に危険を斉らす事があり又炉や窯に甚だしい 損傷を及ぼす事がある。従ってこの種の炉や窯を安全且つ効率よく操業するには 、耐火繊維と粘着性無機結合剤を十分に混合して一体化した層を構成する事が肝 ・要になる。

耐火繊維を結合するだめの従来技術結合剤にはコロイダル・シリカと燐酸（実際 には適当な温度条・件の下でＨ３ＰＯ３から誘導する事の出来るＰ２Ｏ５）を含 んだ種々の組成物がある。この種の結合剤組成物はある種の用途には有用である が、相対的な欠点がないと言う訳では力い。

例えば従来技術の燐酸結合剤は耐火繊細・に十分接着しない。コロイダル・シリ カを含む結合剤は、結合剤が凍結温度にさらされてし捷うと不可逆的なシリカの 沈降を招く。

従来技術の結合剤組成物の持つ極めて重大な欠点は結合剤のマイグレー７ヨンで ある。即ち結合剤が硬化するに伴って結合剤は材料の表面に移動し内部ｆ非常に 柔かな材料てなってし捷う。これがこの結果、得られた材料に伴う重大な問題を 引き起すことになる。従って一体化した構造である事が必要な用途に使うのに、 は不適当である。その上コロイダル・シリカ或いはアルミナの様なコロイド状懸 濁液を用いる従来技術の結合組成物は非常に慎重に硬化させる必要がある。即ち 結合剤のマイグレイジョンのために、コロイド状ゾルを硬化前にケゝルに移行さ せる必要がある。そうしないと内部から絶縁層の表面への結合剤粒子のマイグレ ーションを招く結果になる。

その上従来技術の結合剤は冷えた表面に吹き付ける必要がちシ従って炉を絶縁出 来る前に相当長期の冷却期間が必要となる。

従来技術の結合剤のもう一つの欠点は、結合剤が耐火繊維そのもの程耐熱性であ るとは言えない事にあった。

従って繊維・結合剤混合体の耐高温用途は、繊維より牽ろ結合剤の特性によって 制約されている。例えば、それ自体は２６００下迄の温度に耐もる耐火繊維で造 られた絶縁製品でも、その製品に用いられた結合剤が２０００下迄にしか有効で なければ、２０００下迄の温度環境にしか使え寿いであろう。繊維組成を溶かす 傾向のある結合剤と繊維とのどんな反応も、繊維の収縮増大の原因になる。

従って繊維・結合剤系に対チる使用温度は、繊維単独の使用温度より低目の、あ る温度迄に限定される。

従来の結合剤組成物を使用する際に当面するその他の実際的な問題点は、組成物 が高価な事、その使用に当って安全及び環境上の問題が起る場合がある事及び最 後にこれまでの燐酸結合剤では、結合剤が多くの使用用途に望ましい粘着及び接 着特性を備えていない事である。炉壁の様な表面上に耐火繊維を吹き付ける事が 望捷しい様な使用用途に於いては、結合剤が十分に粘着性を備えていて繊維をお 互い同志及び表面に接着出来る事が不可欠本発明は、界面に繊維の層を取付け、 同時に繊維を粘着性の無機結合−剤で被覆するための方法である。結合剤で被覆 された繊維の層は、層が一体化物になる様に硬化される。繊維は、スプレーガン から放出される間に結合剤で被覆され、被覆された繊維は、相互に及び繊維が放 出された表面にへばシ付く様になる。繊維が一旦表面に接合すると、層の密度を 変えるために突き固めなどの手段によって圧縮される事もある。層は硬化されそ の結果水分は全て層から追い出される。結合剤と繊維を硬化するため層を数時間 少くとも３５０下の温度に曝すことが望ましい。然しなから層を無損傷で直ちに １．０００’Ｆ迄の温度に曝すことも出来る。

本発明では、耐熱粘土を含んだ無機結合剤マトリックスが組合わされる。結合剤 に粘着性があるため、広い範囲の使用用途に好適である。

本発明で得られる結合剤は少くとも３０００下迄の耐熱性を持ち、その結果高温 耐火繊維と一緒に用いる事が出来る。鼓で用いられる耐火繊維は、１５００下を 越える温度で悪影響を受け々い無機非晶質又は結晶性繊維と定義される。

この様な繊維の一例はアルミナ・シリケート繊維である。然しなから当業者に知 られている様に、ソルコニャ、クロム、カルシウム、マグネシウム及びこれに類 するものを含んだ繊維も利用出来る。鼓に開始された結合剤は金属酸化物と共に 使用して、その様な素材の絶縁層にする事も出来よう。

その外、本発明の結合剤組合物は従来技術の結合剤に見られる結合剤のマイグレ ーションを大幅に低下又は解消する。

結合剤には燐酸アルミニウムの様な燐酸塩結合剤マトリックスに関連した粘着剤 が含寸れる。好捷しい粘着剤はモンモリロナイト粘土の様な耐熱性粘土である。

最も好ましい粘土はウェスタンベントナイト粘土である。高温に於ける結合剤と 繊維の結゛合力を強めるために融剤を少量結合剤に添加することができる。高温 に於ける結合剤の繊維付着安定度を高めるために結合剤に酸化クロムを添加して もよい。この外酸化クロムが結合剤を着色しこれが被覆工程に好都合なこともあ る。

適当な結合剤を得るために、燐酸塩化合物の外に、コロイダル・シリカ、コロイ ダル・アルミナ及びコロイダル・ジルコニヤの様なコロイド状懸濁液が、鼓で開 示された粘着剤に組合わされる事もある。開示された粘着剤に上記のコロイド状 懸濁液が組合わされると、コロイダルノリ力などのコロイド状懸濁液の場合に起 こる甚だしい結合剤マイグレーション問題が克服される。粘着剤の添加は結合剤 にすぐれた懸濁特性を付与する。その上本発明で推奨された結合剤は直接熱い表 面に吹き付ける事も出来、その結果完全冷却を必要とする炉の絶縁作業の長期の 遅れを解消出来よう。最後に、舷に述べた新規な結合剤は被覆繊維の収縮を軽減 しその結果その耐火特性を向上する。収縮が最小限になるため層に亀裂が生じて 絶縁層が駄目になる事例が少なくなる。従来技術の結合剤、特に鼓で開示された 粘着剤を持たないコロイダル・シリカ系結合剤では、コロイダル・シリカのケゞ ル化が必要である。そうしないと絶縁層の表面への甚だしい結合剤のマイグレイ ジョンが起こるであろう。

第１図は結合剤で被覆した繊維を炉に塗布している挿絵である； 第２図は本発明の方法を実施するための新規なスプレー・ガンの拡大透視図であ る１ 第３図は第２図の線３−３に沿って見た垂直断面図である； 第４図は新規なスプレー・ガ゛ンの立面図である；第５図は円形の繊維通路を備 えたスプレー・ガ゛ンの別の具体例の正面からの透視図であり１ 第６図は本発明の方法を実施するための好寸しいスプレー・ガンの横断面図であ る。

好捷しい具体例の説明 図１に就いて述べると、作業者１１が、密封された呼吸装置１３を含めた適当な 防護衣料１２を着用して、一般的に１４の様に設計されたスプレー装置を持つＣ いる所が示されており、１４から結合剤で被覆された繊維の流れ１５が炉壁１６ 上に達している。鼓で用いられる耐火繊維は１５００下を越える温度で悪影響を 受けない様な無機質の非晶性又は結晶性繊維と定義される。この様な繊維の実例 はアルミナ・シリカ・ソルコニャ繊ｍ　、ア／ｌ／ミナ・シリカ繊維及び当業者 に知られている様なその他の耐火繊維である。繊維は適当な圧縮装置（鼓には示 してない）からの空気圧で吹き飛ばされる事が望寸しい。

炉壁１６は炉１１の露出金属壁である。同様に、天井１７も炉１１の露出金属壁 で、これに流れ１５が当てられる事もある。炉１１のすでに加熱されているが又 は新しい耐火煉瓦壁１８も結合剤被覆繊維の層で被覆される事がある。同様に、 技術に精通した者に知られている様な耐火繊維モジュールで予め覆われた壁１９ も本発明の方法を利用して被覆することが出来る。一般的に２１で表示されたも う一人の作業員も、防護衣料と呼吸装置を付け、圧縮装置２２を持っている所が 示されて居り、この装置は本発明の方法によって沈着された層の密度を変える目 的で結合剤被覆繊維の層を突き固めるのに使われる事がある。

第２図に就いて延べると、スプレーが７１４が更ニ詳しく示されている。詳しく 言うと耐火繊維の流れ２４が、変流器本体２５とマニホールド２６とによって区 切られた環状の通路から流れ出る様に通路２３の中を移動する。

変流器本体２５は第３図に図示されている様に円錐形である事が望捷しく１個又 はそれ以上の胴板２７でマニホールド２６内に保持されている。変流器本体２５ は、変流器２５とマニホールド２６の形状に応じて楕円又は円形の構成を持った 環状の通路を通る様に繊維塊の流れの向きを変える。こうして繊維の薄いリボン 流が、以下に説明する様な両側から被覆される環状の通路から流れ出る。

結合剤溶液は結合剤供給ライン２７及び結合剤弁２８を経て外側ノズルマニホー ルド２６に供給され、マニホールド２６が環状の繊維の流れ２４の外側３７を取 巻いている幾つかの、間隔を置いて配置されたノズル３１に原料を送る。ノズル ３１は繊維がスプレーガン１４から出る時に外側の繊維３７に液状の結合剤溶液 を吹き付けられる様に内側を向いている。同じ様に変流器２５には環状の内側ノ ズル３２が、繊維の流れ２４の内側表面３０に結合剤を吹き伺けられる様に設け られている。結合剤は結合剤供給ライン２８、弁２９及びマニホールド２６を経 てノズル３１に加圧下に供給される。結合剤はライン２８、弁２９及び変流器２ ５を経てノズル３２に加圧下に供給される。繊維は、ガン１４から吹き飛ば冬れ る際両側から結合剤により均一に濡らされる。

こうして繊維は仮覆さるべき表面に達する前に液状の結合剤溶液に依り均一に被 覆される。

第４図に就いて述べると、スプレーが７１４の横からの立面図が、可撓性のチュ ーブ３３に接続された形で示されている可撓性チューブ３３によシ供給される繊 維はそこを通って、離れた場所からスプレーガン１４の通路２３に達し、そのお 陰げで作業員は吹付けるべき箇所を動き回る自由が得られる。同様に結合剤は可 撓性ライン２８を経てガン１４に供給される。

第５図に就いて述べると、別の具体例のスプレー・ガンの透視図が示されており 、この場合には変流器２５とマニホールド２６が円形でその結果スプレーが７１ ４から吹き出される繊維の環状の通路２４が円形である。

第６図に就いては、新規なスプレー・ガンの好捷しい具体例の横断面図が示され ている。このスプレー・ガンでは、繊維の流れ２４の通路を変える変流器は用い られていない。ノズルは絃では繊維の流れ２４の通路のはゾ中心に位置する供給 ライン３５に接続され且つ支持されている。従ってノズル３１が結合剤を繊維の 流れ２４の外側部分３７に吹付ける一方、ノズル３６は、繊維の流れ２４の中心 の繊維を結合剤で被覆する役目を果す。ノズル３６は図に示されている様に繊維 が完全に被覆される様に、円錐状に結合剤を吹き付ける。１個のノズル３６が開 示されているが、繊維の流れ２４の中には１個以上のノズル３６が配置される事 も本発明の意図する全範囲内にある事を明確に理解すべきである。

かくしてノズル３１及び３２の組合せが移動する繊維の流れ３６の中の繊維を均 一に被覆するのに役立つ。この様にして全ての繊維が粘着性のある無機質結合剤 で被覆される。この事は結合剤が極度にべた付いて移動する拐料の流れのどんな 深さにも吹き付ける事が困難な場合に特に重要になる。繊維及び結合剤はある高 温環境中で使用されるから、繊維が均一に被覆されその結果被覆繊維で構成され た層が炉壁−ヒに一体化した層を生成するに十分な集合性のものである事が重要 になる。層の受ける熱のために、繊維の被覆状態が不完全であると、内張りが早 目に駄目になる結果を招くであろう。

実際には、この方法は成句けるべき表面のある箇所に置かれた大きなドラム中の 粘着性の高温無機結合剤濃厚液に水を添加して実施すると最も具合がよい。アル ミナ・シリカ・ジルコニヤ繊維の様な耐熱性繊維の塊体をホッパー中に入れるか 必要ならばそこからスプレーがンを経て吹付は出来る様に寸断してもよい。

ドラム中で液状結合剤濃厚液を好ましくははソ容積で水４５部に対して結合剤濃 厚液１の割合いで水と混合する　稀釈率は結合剤の濃度及び特定使用目的によっ て左右きれる事を明確に理解すべきである。被覆すべき表面に直接稀釈結合剤を 吹きイ１けると繊維結合剤層の表面への接合が改善される。稀釈結合剤の均質な 混合物を得るために、スプレーガンに供給される間、稀釈結合剤はドラム中で断 えず攪拌される。第６簡に就いて、稀釈結合剤溶液は結合剤供給ライン２８を経 て外側ノズル・マニホールド２６に供給され、マニホールドはノズル３１に通シ ている。結合剤はライン３５を経てノズル３６に供給される。ノズル３１及び３ ６は結合剤を繊維の流れ２４に吹き付ける。繊維約１．７５ポンドに対して液体 結合剤約１ポンドの割合いが好ましい。結合剤の稀釈度に就いて、上記の割合い は特定の結合剤稀釈率及び用途に応じて変わる事がある。

吹付けられる表面に移動する間に繊維がお互い同志並びに表面に接着し、所望の 厚さまで積み重ねられて湿つた繊維の層を形成する本発明の方法により繊維の均 一な被覆が達成される。実際に１４インチ迄の厚さの湿った繊維が得られた。ヌ ゾレーガン１４は、所望により表面から約２〜４フイートの範囲又はそれ以上の 所に位置することが出来る。

吹付けられた結合剤溶液は吹付けられた繊維の軸線上に、表面に達する前に集中 してもよいがある場合には、表面に達する前には全く集中点がなく、吹付けられ る表面より遠くの想像上の点に集中点があってもよい。繊維の塊体は適当な吹付 は装置（鼓に：ｄ示してない）によυ、好ましくは繊維供給ライン２３を経て空 気約２００立方フイート／分までの割合いで吹付けられる。

水は、その利用し易さ及びコストの面から見て奸才しい稀釈剤であるが、アルコ ール或いはエーテルなどの他の適当な不活性稀釈剤を使うことも出来る。第１図 に見られる様に被覆された繊維が一旦表面に塗布されると、第１図のもう一人の 作業者２１に依る様に、結合剤被覆繊維の層は突き固めてもよい。作業員２１が 被覆繊維を所望の密度に押し込むために圧縮とて２２を使っている所が示されて いる。繊維が一旦所望の密度布表面に貼付けられると、炉の温度を少くとも３５ ０下、好ましくは約４５０下又はそれ以上に上げて結合剤が硬化される。この方 法が繊維の硬化に望ましい手段であるが被覆繊維層から水又はその他の稀釈剤及 び全ての水分を追い出すいかｈる硬化方法も本発明の方法には利用出来る。

第１図に示されている様に、不発明の方法は、種々の表面に結合剤被覆繊維を取 付けるのに使用出来る。結合剤被覆繊維の流れは、支持物なしで直接表面に取付 けられるが、ある場合には繊維層のために追加支持物を準備することが望ましい 事もある。即ち、例えば結合剤被覆繊維層に追加支持物を設けるため、炉１１の 天丼１７に拡張金属盤が取付けられる事もある。描業者に知られている様な他の どんな支持構成物も利用出来る。この他結合剤被覆繊維は、適当に準備された表 面に取付けるのが奸才しいと言う事を銘記すべきである。即ち壁１８で示されて いる様な耐火煉瓦又はその他の一体化した緻密な耐火物の場合には、この種の煉 瓦をサンド・プラストスるか又はその他の処理により被覆すべき表面からぐらぐ らするか剥離し易い材料を取除かなければならない。第１図の１７又は壁１６の 様な金属表面に結合剤被覆繊維を取付けようと言う場合には、ある場合にはアス ファルト又はその他の防獲被覆物が望ましい事がある。この方法を第１図の壁１ ９の様な既存の耐火繊維の壁に結合剤被覆繊維を取付けるのに利用しようとする 場合には、この時も被覆さるべき表面からぐらぐらするが剥離し易い面を全て取 除くことが望せしい。結合剤被覆繊維は、前に吹付けられた結合剤被覆繊維又は 繊維状の成形物の既存の層上にも取付けられる事がある。即ち前の層の一部が機 械的又は他の表面との接触によって剥ぎ取られた様な場合、損傷箇所上に新しい 結合剤被覆繊維の層が取付けられることがある。多くの場合層を表面に取付けた 後、繊維・結合剤層の上に結合剤の被覆物を吹付ける事が望捷しい。

この耐火繊細内張り取付は方法は、これまで述べた欠点の多くを克服している事 が容易に分かる。この方法では、例えば、従来技術の方法の様にモデュール方式 で繊維を取付けるために、古い煉瓦構築物又は耐火内張りにモルタルを塗付する 必要がない。結合剤は新しい層が取付けられる時に、接着作用を発揮する、その 結果労働コストが軽減される。又本法ではモルタルが水硬性結合箇所を生成し、 次いで加熱前に徐々に乾固するのを待つ特別な期間も全く必要としない。本法で は耐摩耗性を付与する様に層状物又はモジュールを設置した後露出耐火繊維層を 結合材料で覆う必要があった従来の取付は方法の基本的な欠点の一つが解消され る。本法によれば層全体の全ての繊維が互いに十分接合され、本質的にすぐれた 一体化した内張りが構成されると言う結果が得られる。

本法で取付けられた内張りの表面は機械的又はガス速度による摩耗の影響を受け る度合いが遥かに少い。この説明を裏書きするため次の様な実験を行った二本法 に従ってＩ　Ｂ／／　Ｘ　９／／　のそれ自体で独立している耐火煉瓦壁に、厚 さ約２インチの２６００　’Ｆ耐火繊Ｍｖ　ｉ　Ｉ　１　ｅ　）のセラクロム（ Ｃｅｒａｃｈｒｏｍｅ　）］の層を吹付けた。この壁をバーナーから２４″　の 距離の所で吹付けられた内張りの表面が火焔に９０下になる様に炉の空気天然ガ スバーナーポートの直前に置いた。温度が２２００”Ｆ、　２４００？及び２６ ００’Ｆになる様に反復燃燃焼した所、この極端な温度及びガス流速度条件でも 、吹き付は層に損傷は生じなかった。

表面に結合剤を被覆した耐火又はその他の繊維を取付ける新規な方法が開示され た。この方法により耐熱繊維相互の接合及びその表面への接着法が確立されたか ら、熱絶縁繊維の厚い層を極めて速かに取付ける事が出来よう。本法によれば普 通必要とされる時間の極く僅かな一部で絶縁物の取付けが行われるから、設置コ スト並びに絶縁される炉又はその他の装置の休止時間が大幅に低下する。最後に 弦に開示された方法によれば、繊維層の即時加熱が可能となり、そのため吹付は 後殆んど直ちに炉又はその他の装置を操業状態にする事が出来る。事実ロボット の様な遠隔制御装置或いは水冷ランスからの空気を使えば、操業温度の所にある 炉Ｖこ結合剤繊維層を取付ける事も出来よう。この事は未だ操業状態にある炉の 修理に有用であろう。

本発明によって、好捷しくはクロム・アルミニウム・ホスフェートと適当な粘着 剤とからなるす−ぐれた結合剤組成物が発見された。本発明で推奨されるクロム ・アルミニウム・ホスフェートは下記の一般式でその特徴を示すことが出来る： 　Ｍ２Ｏ３３Ｐ２Ｏ５・ＸＣｒ２０３　鼓でＸの範囲は約０１〜１０である。

本発明で用いられている「粘着剤」と言う用語は本発明の結合剤組成物に粘着又 は接着特性を付与する様な物質と定義されよう。一般にその様な粘着剤は無機的 な特性をもったものであろう。耐熱性粘土、特にモンモリロナイト粘土（好捷し くけ西部ベントナイト種）が本発明に有用である事が分った。南部ベントナイト の様なナトリウム及びカルシウム系粘土も粘着剤として使えよう。

勿論どんな粘着剤を使うにしても、粘着剤は結合剤組成物全体とよくなじみ又化 学的及び物理的特性の両面で意図した用途に合致したものでなければならない。

粘着剤は、その使用量の所で、高温に於いて結合剤・繊維系の溶融現象を起さな い事が特に重要である。

発明の結合剤組成物は、熟練した当業者に知られたどの適当な方法によっても造 る事が出来ようが、本発明の優れた結合剤組成物は以下に述べる一般的プロセス に従って造る事が望ましい。

燐酸溶液、連節な、硼酸の様な融剤及びベントナイト粘土を一緒に攪拌し次いで 成分が互いに反応するに十分なある温度（代表的には１００下）迄加熱する。使 用される燐酸の濃度は変える事が出来るが、本発明に於いては、７５％又はそれ 以上の燐酸溶液が好ましい。鼓で用いら力ている適当な融剤と言う用語は、高温 に於いてガラス状結合状態を向上して発明の結合剤組成物の強度を高める様な物 質を含む事を意味している。硼酸は好ましい融剤であるが、炭酸ソーダ、塩化マ グネシウム、硝酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化コバルト及びその他の様 な他の無機金属塩・も使う事が出来よう。

はソ１００下に加熱した後上記の反応混合物を水利アルミナと一体にする。好寸 しいアルミナは現在Ａｔ　Ｃｏ　ａからＣ−３１と言う商品名で販売されている 様な水利アルミナである。次いで混合物をはソ１８０下と言う温度迄加熱し、こ の時に酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）　を添加する。好ましい酸化クロムの比重は５ ．１で、重量係で混合物の総重量の１２６％だけ添加する。この時点で反応は発 熱反応となり、温度はほに２３８下に上昇し、混合物の容積ははソ２倍になり、 反応は終わる。溶液を放冷し、水などの不活性担体を加え、結合剤の比重が室温 で１．７０になる様に調整する。

上記の成分を結合剤の総重量をベースにして下記の、一般的、好ましい及び最も 好ましい重量％の所で本発明で用いる。

表 成分　一般的　好ましい　最も好捷しい燐酸溶液　６０〜９０　７５〜８５　７ ８．８融剤　０〜５　２〜４　２８７ 粘着剤　１〜８　１〜５２８７ 水和アルミナ　５〜３０　１０〜２０　１４．２クロム化合物　０．５〜５　１ 〜　’２　１．２６酸化クロムＣｒ２Ｏ３を開示したが、他の適当なりロム化合 物としてクロム酸（Ｈ２ＣｒＯ，）の溶液が挙げられ、又適当な温度条件の下で クロミア（Ｃｒ２Ｏ３）　に変換出来るクロム酸マグネシウムの様なりロム酸塩 溶液も加える事が出来よう。

同様に、燐酸溶液と反応出来る好ましい金属酸化物としてアルミナを開示したが 、酸化マグネシウム或いはその他の適当な金属酸化物も本発明の範囲を逸脱する ことなく燐酸溶液と反応出来よう。

別の結合剤組成物として粘着剤と合体されたコロイダ使用が奸才しい。約４０ポ ンド（４０１ｂｓ　）の上記のコロイダルシリカを１．２５ポンドの西部ベント ナイトと混合して粘着結合剤を作った。

西部ベントナイトの様なモンモリロナイト粘土をバインダーマトリックスに添加 すると、事実上でんな表面にも接着する粘着性の結合剤が出来る事が分つたつ西 部ベントナイトが好ましいが、モンモリロナイト型の粘土鉱物から選ばれたどの 粘土も適当な粘着剤になる事が分った。

本発明の結合剤は、吹き付はプロセスで耐火繊維と共に具合よく用いる事が出来 よう。即ち耐火繊維をスプレーがンから放出する事が出来、一方間時に本発明の 結合剤で被覆する。この様な耐火繊維と結合剤の使用法により、耐火繊維の使用 温度がその普通の規定の温度以上に高められる事が分った。炉壁の様な壁に耐火 繊維を取付けるに当っては、結合剤を水で、容積で水と結合剤の比を４５：ｌに 稀釈する。

この比を容積で２＝１から１５＝１迄変えてもよい。

稀釈された結合剤は稀釈容器中で攪拌し吹付は過程中均質な混合物に保つことが 望捷しい。稀釈された結合剤は、結合剤組成物に応じたある割合いで繊維と共に 表面上に吹付ける事が出来る。上に開示した推奨するクロム・アルミニウム・ホ スフェート結合剤の場合、繊＃１゜７５ｆ！ンドに結合剤１０ボンドと言う割合 いが好ましい。

種々の結合剤調合物と濃度の実例が以下に列挙しである： ダルシリカＮａ１ｃｏ　ＡＧ　１．１１５　の混合物であった。この溶液４０ポ ンドを西部ベントナイト１２５ポンドと混合した。

得られた結合剤を重量比で結合剤３０％、アルミナ・シリカ・ジルコニヤ繊維７ ０％の形で吹付け１０．００下で硬化した。得られた１２ポンド／ｆｔ３の複合 材の一体性は良好であった。

結合剤＋２は前に開示した最も好ましい配合量のクロム・アルミニウム・ホスフ ェート結合剤マトリックスとベントナイト粘土と硼酸の混合物であった。この結 合剤濃厚液を水で、容積で４：１に稀釈し、重量で結合剤１４％ト繊維８６％の 割合いでアルミナ・シリカジルコニヤ繊維と共に吹付けた。この複合物を次いで １０００下で硬化し、１２ボンド／ｆｔ３の材料を得た。

結合剤≠３は水４０ポンド中の、コロイダル・シリカ１／２ポンド、３２５メツ シユＡＩ！２０３　粒子２ポンド及びベントナイトト１／４　ポンドの混合物で あった。この結合剤濃厚液を、結合剤４０％と繊維６０％の割合いで、アルミナ ・シリカ・ジルコニヤ繊維と共に吹き付けた。得られた拐料を１０００下で硬化 し、煉瓦基質に十分接着せず又正確に密度を測るのに、十分な一体性を持たない 材料を得た。

結合剤≠４はカオリン粘土１１ポンド、西部ベントナイト３／４ポンド及び水３ ０ポンドの混合物であった。この結合剤混合物は余りにも粘度が高く吹付けが出 来な力・つた。

結合剤−４＝５は前に開示した最も好寸しい組成の・クロム・アルミニウム・ホ スフェート結合剤マトリックスとベントナイト粘土及び硼酸の混合物であった。

この結合剤濃厚液を容積で１０対１に水で稀釈し、アルミナ・ノリ力・ジルコニ ヤ繊維と共に同重量で吹付けた。得られた材料を１０００下で硬化し密度１５ポ ンド／ｆｔ３の材料を得た。

結合剤≠６は前に開示した最も奸才しい配合比のクロム・アルミニウム・ホスフ ェート結合剤マトリックスとベントナイト粘土及び硼酸の混合物であった。この 結合剤濃厚液を容積で１５：１に水で稀釈し、重量で結合剤４５％とアルミナ・ シリカ・ジルコニヤ繊維５５％の割合いで吹付けた。得られた材料を室温で硬化 し密度が１３ポンド／ｆｔ”の材料を得た。

結合剤≠７は前に開示した最も好ましい配合比のクロム・アルミニウム・ホスフ ェート結合剤マトリックスとベントナイト粘土及び硼酸の混合物であった。この 結合剤を水で容積比１５：１に稀釈し、重量で結合剤３６％とアルミナ・ノリ力 ・ジルコニヤ繊維６４％の割合いで吹き付けた。得られた材料を１０００下で硬 化したが密度測定が行える様な十分な一体性を持つ材料は得られなかった。

結合剤≠８はベントナイト粘土を含捷ぬ、結合剤＃１で開示した様なコロイダル ・シリカ系結合剤であった。

この結合剤をアルミナ・シリカ・ジルコニヤ繊維と共に重量で結合剤６０％と繊 維４０％の割合いで吹き付けた。

得られた材料を１０００下で硬化したが結合剤のマイグレーションのために密度 測定値が得られる様な十分な一体性を持った材料は得られなかった。

結合剤＋９は重量でベントナイト１０係と水９０％の割合いの、ベントナイト粘 土と水との混合物であった。

この結合剤はアルミナ・シリカ・ジルコニヤ繊維と接合しなかった。

結合剤組成物の特性の比較を以下に示しである：結合剤　硬化後の　結合剤の 粘着性　繊維との一体性　マイグレーション結合剤≠１　あり　良　多少 結合剤＋２　あり　可　極く僅が 結合剤≠３　あり　可　多少 結合剤≠４　あり　不明　不明 結合剤≠５　あり　優　極く僅が 結合剤≠６　あり　優　極く僅が 結合剤＋７　あり　可　不明 結合剤≠８　なし　劣悪　甚だしい 結合剤≠９　あシ　なし　不明 結合剤材料＋１．２，３．５及び６間の収縮度の比較を相互に就いて及び繊維だ けの場合に就いて行った。

２４００下の温度に４時間曝露した後、結合剤・繊維複合物は下記の様な収縮特 性を示した： 収縮率（制 結合剤≠１２．６ 結合剤≠２１．５ 結合剤≠３　１６ 結合剤≠５　１６ 結合剤＋６１．４ 繊維のみ　２０ 上記の事から結合剤＋２，５及び６の最も好ましい結合剤濃厚液調合物から造ら れた複合物は、繊維単独よりも低い収縮度を示すことが分かる。結合剤＋３は低 い収縮度を示したが、この特定の結合剤組成物は程々の結合特性しか示さなかっ た３、 結合剤４５に就いて硬化温度の比較を行った。即ち結合剤組成物４＝５で作った 材料を２５０下、３５０下及び４５０下で硬化した。次いで材料を夫々７２時間 湿度９０％の部屋に置き下記の結果を得た：２５０下で硬化した材料は水分率が ３１％に高捷り、湿って柔かになり硬化が不完全であった事が示唆された；　３ ５０Ｔで硬化された材料は水分率が１８％に高まり、幾らか湿っぽく柔かであっ たが、どうやら合格であった；又４５０下で硬化された材料は水分率が１３％に 高捷り硬くてその一体性を保った。

従って硬化温度の下限は約３５０下で好ましい硬化温度は約４５０°Ｆ以上であ る。

最モ好ましいクロム・アルミニウム・ホスフェート結合剤に就いて、好ましい稀 釈限度及び結合剤対繊維の比をめるため、結合剤＋２．５．６及び７の配合物を テストした。繊維・結合剤複合材料を、得られた材料に認められた一体化度の点 から、元の結合剤濃厚液の重量割合と繊維の重量割合とに就いて比較した。結合 剤≠２の場合は、結合剤濃厚液と繊維の重量比は４．８６％であった；結合剤≠ ５では１４．５２％　；結合剤≠６では８．３３％；又結合剤４Ｐ７では５７２ ％であった。結合剤＋、５及び６で造られた材料はすぐれた一体性を示したが、 結合剤≠２及び７からの材料の一体性は＝！あ捷あてあった。この事は好ましい 結合剤濃厚液と繊維の重量比が少くとも６％はなければならない事を示唆してい る。従って結合剤の稀釈度及び稀釈結合剤と繊維、の重量比はこれに従って調整 すべきである。

好寸しいその具体例に就いて本発明を開示したが、雄側された請求範囲で規定さ れた様な本発明の意図する全範囲内にある変更や修正を行う場合がある事を制限 しようとするものではない。例えば図２及び５に示されている様に、特定の用途 に繊維の通路を付ける事に関して、スプレーガンに就いて種々の幾何学的構成が 採用出来る。

この他結合剤濃厚液用の担体に関し種々の稀釈剤が使えよう。クロム・アルミニ ウム・ホスフェートとベントナイト粘土を好ましい結合剤であるとして開示した が、モンモリロナイトなどの耐熱性粘土を用いたその他の結合剤或いは粘着性無 機結合剤の性質を保つに十分な量のモンモリロナイト粘土を含んだプラスチック 球粘土も使用出来よう。

最後に本発明の方法は耐火繊維の吹付けに関連させて開示されているが、ガラス 繊維、ミネラル・ウール又はその他の適当な繊維の様などんな繊維も開示した方 法に利用出来よう。上記又は種々の耐火繊維の組合せを使って、極めてコスト的 に有効な、炉の成層内張りも作れそうである。更に結合剤と種々の金属酸化物の 様な微粒子物質との吹付けを採用して、吹付けられた繊維・結合剤層上に特別に 耐熱性の表面を設ける事も出来よう。

国際調査報告 ｌｎｌ＋＋ＩＩａｌｌ＋＋１１＋＋ｌ　ＡＯ９ｈｃａＮｏ。７．。ＰＣＴｌｕＳ 　Ｂ、４７　Ｃ１ｌ　６９１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 請求する事項は： １．表面に繊維の層を取付けるための方法であつて、前記表面に向つて前記の繊 維の流れを当て；前記繊維が互に及び前記表面に接着する様に前記の当てる段階 中に前記の当てられる繊維を粘着性の無機結合剤で被覆し； 上記の被覆された繊維を硬化する工程を含む方法。 ２．上記の繊維が耐火繊維を含んでいる様な請求の範囲第１項の方法。 ３．上記の当てる段階に先立つて、更に上記無機結合剤を稀釈する段階を含んで いる様な請求の範囲第１項の方法。 ４．上記の硬化段階に先立つて、更に上記の結合剤被覆繊維層を所望の密度に迄 圧縮する段階を含んでいる様な請求の範囲第１項の方法。 ５．前記の硬化段階に、前記の繊維層の前記の表面に対面する面が少くとも３５ ０°Ｆの温度にさらすことを含む請求の範囲第１項の方法。 ６．上記の繊維を被覆する上記の段階が、上記の繊維がスプレーガンから放出さ れる時に起こる様な請求の範囲第１項の方法。 ７．上記の結合剤が上記の繊維の流れの中に吹付けられる様な請求の範囲第１項 の方法。 ８．前記結合剤が、コロイド状粒子を含み、そのコロイド状粒子の酸化物が１５ ００°Ｆ以上の温度の所でアルミナ・シリカ繊維の融剤として作用しない様な請 求の範囲第１項の方法。 ９．上記の結合剤が燐酸塩化合物とモンモリロナィト粘土を含む様な請求の範囲 第１項の方法。 １０．上記の当て工程に先立つて、更に上記表面に前記結合剤を吹付ける工程が 含まれる様な請求の範囲第１項の方法。 １１．繊維の層の製造方法であつて、 流れ構成体の形で前記の繊維を放出し；前記繊維を結合剤で覆い前記繊維を相互 に接着させる様に、前記の流れ構成体に粘着性の無機結合剤を放出し；次いで 前記の被覆繊維を硬化する工程を含む方法。 １２．前記の被覆繊維の硬化に先立つて、更に前記の被覆繊維に向つて金属酸化 物の様な微粒子物質の流れを放出し；次いで 前記被覆微粒子材料が互いに、及び上記被覆繊維に接着する様に、上記の放出工 程中に前記微粒子物質を前記の結合剤で被覆する請求の範囲第１項の方法。 １３．燐酸塩マトリツクス；及び 上記燐酸塩マトリツクスと緊密に混ざり合つた粘着剤を含む耐火結合剤。 １４．上記の粘着剤がモンモリロナイト粘土である様な請求の範囲第１３項の結 合剤。 １５．上記の粘着剤がベントナイト粘土である様な請求の範囲第１３項の結合剤 。 １６．更に融剤を含む様な請求の範囲第１３項の結合剤。 １７．更に、アルミナ・マグネシウム又はシリカより成る群から選ばれた金属酸 化物を含んだ請求の範囲第１３項の結合剤。 １８．上記の融剤が硼酸である様な請求の範囲第１６項の結合剤。 １９．更にクロム化合物を含む様な請求の範囲第１３項の結合剤。 ２０．上記のクロム化合物が酸化クロムである様な請求の範囲第１９項の結合剤 。 ２１．重量％で クロム化合物　１〜２％ 燐酸　　　　　７５〜８５％ 水和アルミナ　１０〜２０％ 粘着剤　　　　１〜５％ を含む耐火結合剤。 ２２．更に、重量百分率で５％迄の融剤を含む様な請求の範囲第２１項の耐火性 結合剤。 ２３．上記の粘着剤にモンモリロナイト粘土が含まれている様な請求の範囲第２ １項の耐火性結合剤。 ２４．下記のものから構成される耐火性結合剤コロィド状粒子の酸化物が１５０ ０°Ｆ以上の湿度の所でアルミナ・シリカ繊維の融剤として作用しない様なコロ イド状粒子の懸濁物、及び 前記懸濁物と緊密に混じり合つた粘着剤を含む耐火結合剤。 ２５．上記のコロイド状懸濁粒子がアルミナ・シリカ又はジルコニヤから成る群 から選ばれている様な請求の範囲第２４項の結合剤。 ２６．上記の粘着剤にモンモリロナイト粘土が含まれている様な、請求の範囲第 ２４項の結合剤。 ２７．燐酸塩・粘着剤混合物を撹拌する；上記混合物を少くとも１００°Ｆ辺り 迄加熱する；上記混合物に水和アルミナを添加し； 上記水和・アルミナ・燐酸塩・粘着剤を少くとも１８０°Ｆ辺り迄加熱する工程 を含む耐火結合剤の製法。 ２８．前記混合物にクロム化合物を添加する段階が更に含まれる様な請求の範囲 第２７項の方法。 ２９．更に前記燐酸粘着剤混合物に融剤が添加される段階が含まれる様な請求の 範囲第２７項の方法。 ３０．前記粘着剤にモンモリロナイト粘土が含まれる様な請求の範囲第２７項の 方法。 ３１．上記の融剤が硼酸である様な請求の範囲第２９項の方法。 ３２．アルミナ・シリカ又はジルコニヤから成る群の中から選ばれた粒子のコロ イド状懸濁物と粘着剤とを反応させる段階より成る耐火性結合剤の製造方法。 ３３．前記の粘着剤がモンモリロナイト粘土である様な請求の範囲第３２項の方 法。 ３４．多数の耐火繊維；及び 燐酸塩・粘着剤混合物から構成される耐火材料。 ３５．前記粘着剤にモンモリロナィト粘土が含まれる様な請求の範囲第３４項の 材料。 ３６．前記混合物に更にクロム化合物が含まれる様な請求の範囲第３４項の材料 。 ３７．前記混合物に更に融剤が含まれる様な請求の範囲第３４項の材料。 ３８．前記の融剤が硼酸である様な請求の範囲第３７項の材料。 ３９．前記の混合物に更にアルミナが含まれる様な請求の範囲第３４項の材料。 ４０．複数の耐火繊維；及び １５００℃以上の温度で上記耐火繊維に対して融剤の作用を示さない酸化物コロ イド状粒子の懸濁物及び前記の懸濁物と緊密に混じり合つた粘着剤有する結合剤 を含む耐火材料。 ４１．前記のコロイド状懸濁粒子が、アルミナ、シリカ又はジルコニヤからなる 群から選び出されている様な請求の範囲第４０項の材料。 ４２．前記の粘着剤にモンモリロナイト粘土が含まれている様な請求の範囲第４ ０項の材料。 ４３．予め定められた構成の移動材料の流れを制約するための供給ライン及び移 動材料の流れの外側に結合剤の流れを放出するためにスプレーガン上に配置され た少くとも１個のスプレーノズルを有する移動材料の流れを造るためのスプレー ガンに於いて、 少くとも１個の内側スプレーノズルが前記移動流の中に配置されているスプレー ガン。 ４４．移動材料の流れを予め定められた通路に向けるための供給ライン； 上記の物体の移動流を円形の路筋にするために前記供給ライン内に配置された変 流器； 前記円形道筋の外側の、前記スプレーガンに接続された少くとも１個のスプレー ノズル；及び前記円形道筋の内側の、前記スプレーガン上に配置された少くとも １個のスプレーノズル含むスプレーガン。