JPS6021886A - セラミツクフアイバ−用コ−テイング材 - 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】 量４７〜４０重量％、アルミナ含有量５３〜６０％、繊
維径２〜３μ）をブロック状に形成したセラミックファ
イバー断熱材の受熱側外表面にコーティングすべきセラ
ミックファイバー用コーテイング材に関するものである
。さらに具体的には、本発明は、セラミックファイバー
ブロックの受熱側外表面にコーティングすることにより
、セラミックファイバーの加熱収縮を低下し得ると共に
、セラミックファイバーとスケールとの反応を防止する
ことができ、更にセラミックファイバーに耐風速性を付
与し得ることが可能なセラミックファイバー用コーテイ
ング材に関する。

近時、加熱炉、均熱炉、トンネルキルン等の省エネルギ
ー化を目的としてセラミックファイバーライニングによ
る断熱が盛んに実施され、顕著な省エネルギー効果が得
られている。このような断熱に使用されるセラミックフ
ァイバー断熱材は、シリカ含有量が４７〜４０重量％、
アルミナ含有量５３〜（５０％、繊維径２〜３μのセラ
ミックファイバーをカーゼ等で包んだり、或いは特開昭
５３−１８６０９号公報記載のようにセラミックファイ
バーブランケットを厚さ方向に積み重ね、相互の接触面
を互いに接着剤で接着して、ブロック状に成形したもの
が一般に使用され、このようなブロックを接着剤でもっ
て対壁面に接着させるか或いはセラミックファイバーブ
ロックをスタッドにて固定する等の方法で施工される。

このようなセラミックファイバー断熱材は断熱性に優れ
、軽く、蓄熱液が小さく、耐スポーリングに浸れている
等、従来の耐火断熱れんかに比べて種々の点で浸れてい
るため、種々の炉の断熱材として使用されている。しか
し、セラミックファイバー断熱材は前記の慶れた特性を
有しているものの、強度が少さく、柔軟であると共に１
０００℃以上の温度では非晶質状態から結晶化（主にム
ライト結晶を生成）するため、加熱収縮が太き（，１３
００℃では約２〜４％の線収縮を示すので、ブロック間
に空隙が生じて所期の断熱効果が得られない。また、耐
風速性に劣っていて、風速２１Ｊ　ｍ　／ｇｅｅの条件
ではセラミックファイバーが吹き飛ぶ。

更に、このブロックは、スケールと表現される酸化鉄が
付着した場合に、低融点物質であるファイヤライトが形
成されて、軟化融結するという問題先行技術 このような問題を解決すべく種々のセラ５ｙクフアイバ
ー用コーテイング材が試みられている。

例えば、特開昭５０−４５７０９号公報には、繊維状断
熱材の表面に珪酸質釉薬をコーティングしてセラミック
ゼーＰ質化することが開示されている。特開昭５２−１
４０５０９号公報には、ケーシング鋼板上に取付けたセ
ラミックファイバ一層の上に金網状物を固定し、その上
から不定形耐火物を塗装することによって、風速や粉塵
によるセラミックファイバ一層の剥離を防止することが
開示されている。

特開昭５４　１１３６０９号公報には、片状セラミック
ファイバー積層体の層間及び表面の全部または一部に特
定の糊状コーテイング材を塗布することにより、耐熱性
、耐風速性を改善したセラミックファイバーが開示され
ている。特開昭５３　１２８６２８号公報には、アルミ
ナセメントをバインダーとして添加混合してなる高温断
熱性、耐風速性、引張強度、曲げ強度に慶れた吹付は用
セラミックファイバーが開示されている。

しかし、これ等の従来例ではファイノ々−上への施工は
充分可能であるが、受熱時にコーテイング材が剥離した
り、或いは亀裂が入りがちであり、またスケールとファ
イバ々−との反応を十分に防止することができないと思
われる。

従って、セラミックファイバ々−の受熱表面にコーティ
ングしてファイバ９−の加熱収縮を低下させ、耐風速性
を付与し、且つスケールとの反応を防止できるようなセ
ラ５ｙクフアイバー用コーテイング材はこれまでのとこ
ろ無いのが実情である。

本発明者らの検討したところによれば、受熱時にコーテ
ィング制が剥離する原因は、コーテイング材の加熱収縮
が太きいため反り現象が発生してセラミックファイバー
との接着部のファイバ々−を切断すること、また水分が
蒸発した段階でコーテイング材の強度が太き過ぎてコー
テイング材の硬化がファイバーの切断現象を招くこと等
が原因として挙げられる。

次に、亀裂の入る原因は、コーテイング材の収縮が太き
く、且つ強度が太きすぎるところにあるものと考察され
る。

発明の概要 要旨 本発明は上記の問題の解決及び従来のコーテイング材の
改良を目的としてなされたものであり、セラミックファ
イツマ−用コーテイング材配合組成につき種々研究した
結果成功するに到ったものである。

すなわち、本発明によるセラ５ｙクフアイバー用コーテ
イング材は（Ａ）７０重量部以上のアルミナを含む耐人
骨拐粉末１００重量部と、（用結晶形態がα石英型であ
るシリカ粉末５〜２０重量部と、（Ｃ）硼酸５〜１２重
量部と、（Ｄ）可塑剤含有合成樹脂エマルジョン５〜５
０重量部（たｙし、樹脂分として）からなること、を特
徴とするものである。

効果 本発明コーテイング材によれば、これをセラミックファ
イバー断熱材（詳細後記）の受熱外表面に塗布すると、
下記のようなセラミックファイノマ−保護効果が得られ
る。

（１）セラミックファイバー断熱材の受熱外表面の加熱
収縮を防止することができる。たとえば、コーティング
を施さないセラミックファイバー断熱材は１３００℃で
は２〜４チの線収縮を示し、ブロック間に大きな間隙が
生じるが、本発明のコーティングを施したものは収縮が
極端に少なくなって、その線収縮は０〜０．５チである
。

（２）　コーテイング材の剥離或いは亀裂等が発生しな
い。本発明のコーテイング材は収縮が少ないことにより
、従来のコーテイング材に見られた受熱時の反り現象に
因る剥離が生じない。また、α石英型シリカ粉末、硼酸
、可塑剤を添加した合成樹脂エマルジョンの相乗効果に
よって、コーテイング材に接触したファイバーを切断さ
せることが無く、従って剥離現象が発生しない。

（３）セラミックファイバー断熱材に耐風速性を付与す
ることができる。コーティングを施さないセラミックフ
ァイバーは風速２Ｌ）　ｍ　／　ｓｅｃ以上の条件では
吹き飛んで消失するが、本発明のコーティングを施した
ものは風速５０　ｍ　／　ｓｅｅの条件でも吹き飛びは
認められない。

（４）ファイバーとスケールとの反応を防止することが
できる。コーティングを施さないセラミックファイバー
はスケール、即ち酸化鉄、との反応が起って軟化融結し
、その結果断熱効果が極端に低下して断熱材としての役
目、効果を果し得ないが、本発明のコーテイング材を施
したものはスケールとファイバ々−との反応をコーテイ
ング材が防止してスケールとファイバーとの反応による
軟化融結現象は全く見られないと共にコーティング上面
に積もったスケールは手で簡単に払い落せる。

本発明によるセラミックファイバー用コーテイング材は
、前記Ａ−Ｄ成分からなるものである。

本発明（特許請求の範囲を解釈する場合を含む）におい
て「からなる」ということは、必須４成分の外に、本発
明の効果が達成されることを限度として種々の補助成分
を含んでよいことを意味するものである。

耐火骨材粉末（Ａ） 本発明に使用される耐火骨材粉末は、アルミナを７０重
量部以上含む耐火材の粉末である。この耐火骨材の３０
〜ＯＮ量％を占めるアルミナ以外の耐火材としては、マ
グネシア、シリカ、炭化珪素、窒化珪素、スピネル等の
通常耐火物に使用される耐火物質が使用される。ここで
本発明では、全耐火管制粉末中に占めるアルミナの量が
７０重量部以上であることが必要である。７０重量部未
満の場合にはセラミックファイバーとスケールとの反応
をファイノ々−表面へのコーティング処理により防止す
ることができないからである。

シリカ粉末（Ｂ） 本発明で用いるシリカ粉末は、結晶形態がα−石英型で
あることが必要であって、クリストノ々ライト、トリジ
マイト等の非晶質形態のシリカは使用できない。α−石
英型以外の結晶形態のシリカを使用した場合にはコーテ
ィング拐の収縮を防止することができず、コーテイング
材の剥離或いは亀裂現象が発生するからである。

とのシリカ粉末は、上記耐火骨材粉末１００重量部に対
して５〜２０重量部添加される。５重量部未満では加熱
時の収縮が大きく、一方２０：ｌｆｊ量部を越えるとコ
ーテイング材に亀裂が発生する。

硼酸（Ｃ） 本発明でいう「硼酸」とは、三酸化二硼素が水化して生
じる酸素酸の総称を意味し、典型的なオルト硼酸の外に
メタ硼酸および四硼酸等をも包含するものである。

本発明コーテイング材中の硼酸の含量は、前記骨材１０
０重量部に対して５〜１２重量部である。１２重量部よ
り多いと、コーテイング材の乾燥硬化時の強度が大きす
ぎてファイバーの切断現象を招き、生成コーティング層
が剥離し易くなり、また、スケールとの反応防止効果が
低減する。５重量部より少なる場合にはコーテイング材
の乾燥硬化後の強度が小さくて、充分な耐風速性が得ら
れない。

合成樹脂エマルジョン（Ｄ） 本発明コーテイング材組成物において主とじて結合剤と
して挙動するのは可塑剤含有合成樹脂エマルジョンであ
る。本発明でいう［可塑剤含有合成樹脂エマルジョンと
は、当該合成樹脂用可塑剤を含有する合成樹脂エマルジ
ョンを意味するものであって、可塑剤が合成樹脂中に含
まれている場合およびエマルジョンの水相中に乳化して
含まれている場合ならびに両者が併存する場合のいずれ
をも包含するものである。

ココで「合成樹脂」としては、エマルジョン状態から上
記粉末鎖成分を結合する樹脂相形成することができる任
意のものが使用可能である。経済性および加熱分解時の
分解生成物等の観点からは、ポリ酢酸ビニル、エチレン
−酢酸ビニル共重合体等が一般に適当である。

これらの合成樹脂は、可塑剤によって乾燥後の軟質性を
持つようにされることが必要である。可塑剤としては、
ジブチルフタレート、ジメチルフタレート、ジエチルフ
タレート等、フタル酸エステルの使用が好ましい。可塑
剤の使用量は、合成樹脂エマルジョンの樹脂分１００重
量部に対し、樹脂エマルジョンの最低造膜温度が５０”
Ｃ以上の場合は１０〜５０重量部、樹脂エマルジョンの
最低造膜温度がｚ’ｃ未満の場合は２〜１０重量部、で
あることが好ましい。可塑剤使用量がこの範囲の上限を
越える場合には、水分消失乾燥時に形成される合成樹脂
脂膜が軟質過ぎて、コーテイング材の耐風速性が低下す
る。一方、可塑剤使用量が上記下限未満の時には合成樹
脂膜の軟質性が不足し、コーテイング材が乾燥する際に
セラミックファイバー切断を招き易くなる。

本発明コーテイング材組成物中の合成樹脂エマルジョン
の樹脂分としての含有量は５〜５０重量部であることが
必要である。５重量部未満の時はコーテイング材の乾燥
時にコーテイング材の強度が大きくなりすぎてセラミッ
クファイノ９−を切断し易くなって、コーテイング材の
剥離現象が発生し易い。一方、（資）重量部を超える場
合には、高温使用時に合成樹脂の燃焼消失量が多くなる
ためコーテイング材の気孔率が過多となって、スクール
とセラミックファイバーとの反応を防止する効果が低減
する。

コーテイング材組成物の製造 本発明のセラミックファイツマ−用コーテイング材は、
上記諸成分を通常のミキサーで混合することによって製
造することができる。合成樹脂が可塑剤を含まないもの
である場合には、可塑剤を必要に応じて有機溶媒に溶か
してから乳化しであるいは合成樹脂エマルジョン中に乳
化して混合することができる。混合の際に、適当に加熱
したり、必要に応じて補助成分を添加することもできる
。

本発明コーテイング材組成物の固形分濃度屯所定合成樹
脂含量を与えるべく使用される合成樹脂エマルジョンか
ら供給される水によって規制される値であることがふつ
うであるが、必要に応じて水（および乳化剤）を加えあ
るいは水を蒸発させてその調節をすることができる。

コーテイング材の施工 このコーテイング材は、セラミックファイノ々−（シリ
カ含有３１４７〜４０重量％、アルミナ５３〜６０ｑｂ
１繊維径２〜３μ程度のもの）断熱材の受熱外表面にス
プレーガンによる吹付は或いはコテ、ローラー、刷毛等
により塗布し、乾燥させればよい。形成されるコーティ
ング層によって種々の利点が得られることは、前記した
ところである。

実　験　例 実施例１〜２ 表１に示した配合物を混合後、加熱炉炉壁に施工された
セラミックファイバー断熱材の受熱外表面に市販スプレ
ーガンにて吹付施工した。６ケ月間稼働後の状態は、セ
ラミックファイバー断熱材ブロック間の収縮は殆んど見
られず、また風速による変化は全くなく、且つコーテイ
ング材の剥離亀裂等は全く見られないと共にコーティン
グ表面に堆積したスケールは手で簡単に拭い落せるが如
き状態であった。

実施例３〜４ 表１に示した配合物を混合後、刷毛にて均熱炉炉壁に施
工されたセラミックファイバー断熱材の受熱外表面に塗
布した。３ケ月間使用後のコーティング施工したセラミ
ックファイバー断熱材は、実施例１．２と同様に稼働面
の収縮は見られず、コーティングには剥離、亀裂現象は
起らず、更に表面に付着したスケールはコンプレッサー
エアーで吹き落せる状態であった。

比較例 表１に示した配合物について同様な施工を行なった。結
果は、表に示した通りであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ７０重量部以上のアルミナを含む耐火骨材粉末１００重
   量部と、結晶形態がα−石英型であるシリカ粉末５〜２
   ０重量部と、砿酸５〜１２重量部と、可塑剤含有合成樹
   脂エマルジョン５〜５０重景部（ただし、樹脂分として
   ）からなることを特徴とする、セラミックファイバー用
   コーテイング材。