JPS625087A - 断熱炉壁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機質繊維をブロックに成形し、このブロック
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〕

従来からセラミックファイバーは、軽くて高耐熱性や、
低い熱伝導率といっ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。

セラミックファイノ々−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、ブランケットやフェルトといったシート状の
製品がある。

ブランケットやフェ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υ付けられた
耐熱性金属ピンに適当な厚みになるまｆ重ねながら突き
刺し、耐熱性金属フ作られたワッシャー、ナラ）？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、スタックライニングが多く採用される
ようになってきた。このスタック２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
ったブランケットを、適当な大きさの短冊に切断して、
短冊状ブランケット１を作シ、この短冊状ブランケット
１を多数圧縮しながら積層した状態に並べ、積ｊ＠方向
に垂直に耐熱性金属棒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
る構造になっている。

一方、この短冊状ブランケットは、そのシート面に平行
な方向に並んだ多数の単ｔａｆａ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１いることを示す。したがって炉ケーシング１に対
して単繊維は垂直な面内に並ん１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、短冊状ブランケットを積層方向に圧縮
した時は容易に圧縮することが１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っている。

そのため炉ケーシングに短冊状ブランケットを積層しな
がら取り付ける時は、復元力を熱間の使用時においても
発揮するべく積層方向に強く圧縮しながら取り付けるっ
このため、使用時に短冊状ブランケットが熱収縮を起し
ても、復元力によって互いの短冊状ブランケットが作っ
ている目地５には隙間が生じ難い、っこのように従来の
スタックライニングは熱収縮によって目地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
′ｊ＆：ｇ少することが！きるといえるっ しかし、短冊状ブランケッ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。

こういった理由によシ、積層方向と垂直な方向では、楕
元力を期待ｔきないから、熱間を目地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り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１きなかっ
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は上、熱収縮を小さくすること
が１きたが、他の二方向に対しては小さくすることがで
きなかった。その紹果開いた目地５がら熱が炉壁の内部
に侵入し、断熱効果を減する結果となったり、耐熱性金
属棒３が熱フ酸化され、消耗し、ついＫ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、熱間であらゆる方向に、復元力を有する無機繊維質
ブロックの製造方法とこの無機繊維質ブロックを利用し
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。

第一工程としてノ々ルク状の無機繊維を空気不透過性の
フィルムで作った袋に入れるっ 無機繊維としては、セラミックファイノ々−、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マある。その種類は必要
とする耐熱性に応じて適時迅択すればよい。この時、あ
らかじめフェノールレジン、ラテックス、コロイド状シ
リカ等といった結合剤を・ζ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！行うところの糸
による形状の固定を助け、ブロックに強度と硬さを与え
る。有機結合剤の場合は高温で受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ブロッ
クができるが、使用しない場合は最も柔軟性のある無機
繊維質ブロックが１きる。

空気不透過性のフィルム１作つた袋とは例えばビニール
フィルム、ポリエチレンフィルム、ラテックスフィルム
、紙、アルミ箔等といった柔軟受空気をあまシ通さない
シートなら全て使用可能で、材質は問わない。さらにこ
の袋の口を密閉して内部を排気して減圧した時、多少空
気が侵入しても減圧が維持フきるなら、小さな孔が開い
ていても使用マきる。すなわち減圧の維持は排気速度に
関係する。

第三工程として、空気不透過性のフィルムで作った袋の
口に細い管を挿入し、袋の口を閉じて細い管から排気し
て袋の中を減圧する。

このように袋の内部の空気を排気して減圧すると、袋の
外の大気から均等に圧力を受けて体積を減少しようとす
る。したがって、中に詰められた無機繊維はフィルムを
介して大気から圧力を受ける。つまシ本発明フ、フィル
ムは無機繊維に圧力を伝える媒体の役目をしている。圧
力の大きさはフィルム面に対して垂直な方向で、その最
大圧力は単位平方センチメートル当シ１キログラムであ
るっこの圧力によって、無機繊維は最初の形状と相似！
１小さい形状に圧縮す汎、その結果、密度を増す。した
がって、密度は減圧の程度によってコントロールできる
。

このように圧縮されたものは、内部の無機繊維は弾力性
を有しているから、若し袋の内部に空気を導入すると袋
を押し拡げて、元の寸法ま１復元しようとする能力を有
しでいるっ ゛第三工程として均等に圧縮した無機質繊維を、袋の上
から糸ｆ縫って形を固定し、大型の無機繊維質ブロック
を作る。この時縫うことによって任意の形に変形するこ
とも可能であるっ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）によっ
て行うことがｆきる。

このミシンは非常に厚く堆積した無機線維を木綿糸、ナ
イロン糸等の糸〒縫っ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
向が一方向のみの場合、縫ったあとで圧縮力を解放する
と綴った方向と直角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った状態ｆ圧縮されているので、一
方向からのみ糸マ縫っても繊維同志のｆ！Ｊ擦力で膨張
が防げられるものと考えられる。互いに直角をなす二次
元、または三次元の方向に縫えばそれだけ強度を増すし
、また後１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！綴う
ことも可能１ある。

このようにして作った大型無機繊維質ブロックを切断し
て小型無機繊維質ブロックとなす。この場合、一方向か
らのみ縫ったものは糸を切断しない場所で切断する注意
が必要であろう・、大型ブロックを調造するとき、縫い
目に接着剤を付けて固定して、縫っ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１ない。

このようにして大型無機繊維質ブロックを切断して作っ
た小型無機蝋維質ブロックも、たとえ縫う方向が一方向
↑あっても、縫っ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
は前述の通りフある。

このようにして作った大型、小型無機繊維質ブロックは
大気によってどの部分も均等に圧縮されてｆきたものＴ
＠あるから、使用時に高温によって糸が焼失した時無機
繊維は糸によって拘束されていた反発力が復元力となっ
て、圧縮される前の寸法に復元しようとする。次にこの
ようにして作つ丸太型、小型無機繊維質ブロックを炉ケ
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。

これ等のブロックを炉ケーシングに取り付ける方法とし
て次の方法があるっここでいう炉ケーシングとは炉の外
殻をなすもの１あり、さらにブロッ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、Ｈｇ１４
構造物、耐火煉瓦壁、キャ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）　ブロックを間接的に炉ケーシングに取り付ける
方法 先ずブロックを基板ｔｖ取付けた無機繊維質モジュール
を作り、この無機繊維質モジュールを炉ケーシングに直
接に取り付ける。

この方法によれば、先ずブロックを基板に取り付けた無
機繊維質モノニールを作り、この無機繊維質モジュール
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ックを支える支持体の役目をもっ
ており、鉄板、・にンチングメタル、金網、無機繊維質
ゼード等をさす。

ブロックをこの基板に°支持する方法として３つの方法
がある。第１の方法としてブロッ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！あり、この場合、耐熱性金属棒と支持金
具の両方でブロッ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（基板に
パンチングメタル、金網の場合この操作は不必要）この
基板とブロックを耐熱性接着剤〒接着して固定する方法
がある。この場合、ブロックを基板に支持しているのは
耐熱性接着剤ｆあるっ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。さらに接着剤フはな
いがアルミナセメント、石膏等もこの目的に使用受きる
。

第３の方法として、第１の方法と第２の方法を併用する
場合フある。すなわち孔を多数あけた基板にブロックを
接着剤ｆ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１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）１説明したような無＠繊維質モジュ
ールを作らないで、ブロックを直接炉ケーシングに取り
付ける方法１ある。この方法にも三つの方法があるっそ
れ等の方法は（イ）において説明した二つの方法の説明
の中１基板を炉ケーシングと読み換えた場合の方法であ
る。っ〔作　用〕 バルク状の無機繊維を結合剤と混ぜまたは混ぜナイｅ！
％　Ａ軟で空気不透過性のフィルムで作った袋に入れ、
次いフ袋の中を減圧し、袋の中の無機繊維に大気による
圧力を均等に加えて圧縮し、圧縮した状態のまま、袋の
上から可燃性の糸で縫って形を固定すると、／６ルク状
の無機繊維は減圧する前の形状と相似形に圧縮された大
型無機繊維質ブロックとなる。このブロックをそのまま
の状態フ、または小さく切断して炉ケーシングに直接的
Ｋ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、あらゆる方向に均等な圧カフ
圧縮されてフきた無機繊維質ブロックを炉ケーシングに
取り付けて！きたものであるから、熱間１使用した時、
あらゆる方向に対し復元力を有し、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。

さらに炉壁の厚み方向の寸法も熱収縮によって小さくな
らない。したがって、断熱効果が低下しないもの１ある
。

、〔実施例〕 本発明の実施例を第２図（イ）、（ロ）、（ハ）、第３
図（イ）、（ロ）、（ハ）について説明する。

第２図（イ）、（ロ）、（ハ）は大型または小型無機繊
維質ブロックの製造方法の斜面図であり、第３図（イ）
、（Ｉ：Ｉ）、（ハ）は無機繊維質ブロックを炉ケーシ
ングに取り付けて作った断熱炉壁を示す断面図である。

バルク状無機繊維としてセラミックファイバ−バルクを
２０ｋｌ用意した。別に厚さ０．０５　ｔｘｍのビニー
ル製ｆｆｉ６００Ｘ６００Ｘ１５００ｗａｏ袋を用意し
た。

この袋は６００Ｘ６００ｍ＋の一面が開口した袋ｆあっ
た。この袋の口を上にして、先に用意した・ぐルクファ
イノ々−を少しずつ入れ、底からの高さが１０００ｍｍ
になるように均一に詰めた。このとき袋の中のノ々ルク
の密度は５５枯／ｍ３′１！あった。次に袋の中に内径
１０＋ｍのビニール・ぞイゾの一端を挿入し、袋の口を
閉じた。っ袋の口を閉じる時はビニール接着剤を使用し
た。このようにしてフきあがったものの様子を第２図（
イ）に示す。第２図（イ）において袋６の中には無ｐａ
ｎ維（セラミックファイバーバルク）７が均等に詰めら
れており、袋の口はビニール接着剤８で閉じられている
。そして袋の中にはビニールパイｆ９の一端が挿入され
ている。

次にビニール・セイｆ９を真空ポンプに接続し、袋の中
の空気を吸引した。その結果、袋は徐々に縮んｔ縦、横
、高さが元の大きさの２／３の大きさになった。すなわ
ち４００Ｘ４００Ｘ６３０　篇の大きさの直方体となっ
た。この時、袋の中の無機繊維（セラミックファイバー
バルク）の密度は約２００ｋｌ／ｎ／−１’あった。こ
のようにして袋の内部の空気を吸引しつつ袋の上からナ
イロン糸で縫って大型無機繊維質ブロックとした。縫う
方法は長い針を使用する特殊なミシンを使用し、ピッチ
は２０　ｍ　Ｍあった。縫う方向は４００Ｘ６３０ｍの
一面から対向する面に向けて縫い、そのあとｆ先に縫っ
た方向と直方の方向になるように縫った。この時、針が
刺し込まれた糸１１が４人される穴（縫い目）には、液
状の接着剤１０ｔ−付け、その位置にある上糸と下糸と
の結束点を固定した。

このようにしてできた大型の無機繊維質ブロックを第２
図（ロ）に示す１．（ロ）において袋６の上がら糸１１
ｆｆｉ縫い、接着剤１０が縫い目に付いている。

ビニール・ぞイｆ９は糸１１で縫ったあと１吸引を止め
て切断したつこの時ブロックは糸１１″ｒ！形が固定さ
れていたので変形を起すことはなかった。

第２図（ハ）は（ロ）′ｔ４作った大型無機繊維質ブロ
ックを（ロ）のＡ−Ｂ断面に平行な面！切断して４００
Ｘ４００　Ｘ３００−の小型無機繊維質ブロックとした
もの１ある。切断にはノ々ンドソウを使用した。

次にこのようにして作った無機繊維質ブロックを炉ケー
シングに取り付けて作った断熱炉壁について説明する。

第３図（イ）は無機繊維質ブロック１５を無機繊維質モ
ノュール１３に加工して、この無機繊維質モジュール１
３を鉄板で形成しである炉ケーシング２に取り付けた断
熱炉＠１ある。無機繊維質モジュール１３は、先に説明
した方法によって作った３００Ｘ３００Ｘ３００朗の小
型無機繊維質モジュールの一面に３００Ｘ３００ｍのパ
ンチングメタルで作った基板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にカシメで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って行った。。

第３図（ロ）は炉ケーシング２がキャスタブル耐火物の
場合フ、３００Ｘ３００Ｘ５０ｍの無機繊維質ブロック
１５の３００Ｘ３００ｍの面に耐熱性接着剤１４を塗っ
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１作った炉ケーシング２に、無機繊
維質ブロック１５を直接に取し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　ｘ３００Ｘ３００ｍの
無機繊維質ブロック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を刺し込み、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）″ｒ！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った。

【図面の簡単な説明】

第１図（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）は無機繊維質ブロックの製造方法を示す説明図、第
３図（イ）、（ロ）、ｅ→は無機繊維質ブロックを炉ケ
ーシングに取υ付けた断熱炉壁を示す断面図′１？ある
。 ２・・・炉ケーシング　　　３川耐熱性金属棒４・・・
支持金具　　　　　１２・・・基板６・・・袋　　　　
　　　　８・・・ビニール接着剤１３・・・無機繊維質
モジュール　１４・・・耐熱性接着剤１５・・・無機繊
維質！ロック 特許出願人　　東芝モノフラックス株式会社代理人　弁
理士　　地　１）美　久１′；第２図 第３図 （イ） （口〕

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バルク状の無機質繊維を結合材と混合し、または
   混合させないで、空気不透過性のフィルムで作つた袋の
   中に入れて減圧し、袋の中の無機繊維を大気圧で圧縮し
   、袋の上から糸で縫つて形を固定して大型無機繊維質ブ
   ロックとし、該ブロックを切断して小型無機質繊維ブロ
   ックに分割または分割しないで炉ケーシングに直接的に
   または間接的に取り付けることを特徴とする断熱炉壁。
2. （２）無機質繊維がセラミックファイバー、アルミナ繊
   維、ムライト繊維、ジルコニア繊維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。