JPH10139561A - 無機繊維ブロックおよび炉 - Google Patents

無機繊維ブロックおよび炉

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JPH10139561A
JPH10139561A JP30353696A JP30353696A JPH10139561A JP H10139561 A JPH10139561 A JP H10139561A JP 30353696 A JP30353696 A JP 30353696A JP 30353696 A JP30353696 A JP 30353696A JP H10139561 A JPH10139561 A JP H10139561A
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alumina
fiber block
sol
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furnace
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豊 米倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性に優れた無機繊維ブロックおよびそれ
を用いた炉を提供する 【解決手段】 セラミックファイバーおよびアルミナフ
ァイバーの1種または2種からなるブランケットを積層
した無機繊維ブロックにおいて、無機繊維ブロックの少
なくとも一面にアルミナゾル、またはアルミナゾルとシ
リカゾルの混合ゾルが含浸されていることを特徴とする
無機繊維ブロック。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無機繊維からなるブ
ランケットを積層した無機繊維ブロック及びこの無機繊
維ブロックを用いた炉に関する。
【0002】
【従来の技術】無機繊維製品は軽量で断熱性に優れてい
ることから、焼却炉や工業炉等の各種炉の内張用耐火断
熱材として広く利用されている。この無機繊維製品の一
つとして無機繊維ブロックがある。
【0003】炉の内張材として使用される無機繊維ブロ
ックは、そのほとんどが次の2通りのやり方で製造され
ている。1つは、ブランケットを同じ大きさに切断して
小片とし、これらの小片を積層して積層体とするやり方
である。もう1つは、細長いブランケットを葛折りにし
て積層体とするやり方である。いずれの積層体もその
後、圧縮しつつバンド締めや縫製によって所定の形状に
固定される。こうして作られた無機繊維ブロックは、ブ
ランケットの切断面あるいは折り曲げられた部分の端面
が炉内面となるように炉の側壁や天井部分に取り付けて
使用される。
【0004】ブランケットの材料としては、セラミック
ファイバーが多く使用される。特殊な用途の場合、アル
ミナファイバーが使用されることもある。
【0005】セラミックファイバー或いはアルミナファ
イバーからなる無機繊維ブロックは、軽量であり、耐熱
性及び断熱性がある。このような特性があるため、無機
繊維ブロックは、1000℃から1300℃程度の比較
的高温度の炉に使用されている。
【0006】無機繊維ブロックは、体積の80%から9
0%近くが空隙で占められている。さらに、繊維は、そ
の径が2〜3μmと細く、表面積が非常に大きい。
【0007】一方、例えば、ごみ焼却炉、火葬炉、瓦や
陶磁器の焼成炉、鉄鋼の熱処理炉においては、処理物の
種類によっては、炉内にアルカリやスケール等が発生す
ることがある。すると、これらの炉の雰囲気では、侵食
性が強く、セラミックファイバーは容易に反応を起こ
す。アルミナファイバーも反応を起こす。
【0008】このような理由により、無機繊維ブロック
が侵食性の強い雰囲気の炉に使用されると、無機繊維ブ
ロックを構成している繊維が反応して炉壁構造が、侵食
される。その結果、炉を長時間安全に使用することが困
難になる。
【0009】そこで、この侵食を防止或いは遅延させる
ために、炉壁構造や無機繊維ブロックに種々の改良が試
みられている。
【0010】例えば、特開平7−138078号では、
多数の無機繊維ブロックの間に無機繊維製の挿入体を挿
入することが提案されている。
【0011】また、実開昭61−125137号には、
無機繊維ブロックの表面にコロイダルシリカを含浸し
て、表面を硬化する事が提案されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの提案
は、侵食性の強いアルカリやスケール等が発生する炉に
長時間使用する場合には、なお不十分なものであった。
【0013】特開平7−138078号では、挿入体の
挿入により、繊維の密度が高くなって侵食を遅延させる
ものの、侵食そのものを防止することはできない。
【0014】また、実開昭61−125137号の考案
では、耐摩耗性を改善するものであり、コロイダルシリ
カは耐食性に乏しく、侵食を防止するには不十分であっ
た。
【0015】このような従来技術に鑑み、本発明は、耐
食性に優れた無機繊維ブロックおよびそれを用いた炉を
提供することを目的としている。
【0016】
【課題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、請求項1及び2に記載の無機繊維ブロッ
ク、並びにこの無機繊維ブロックを炉ケーシングに内張
りした炉を要旨としている。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の無機繊維ブロックの一例
は、セラミックファイバーおよびアルミナファイバーの
1種または2種からなるブランケットを積層した無機繊
維ブロックを改良したものであって、無機繊維ブロック
の少なくとも一面(とくに炉内に露出する面)にアルミ
ナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが
含浸されている無機繊維ブロックである。
【0018】また、本発明の他の例は、そのような無機
繊維ブロックをさらに改良して、無機繊維ブロックの少
なくとも一面にアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが
含浸されていて、混合ゾルにおけるアルミナゾルとシリ
カゾルの混合比率がアルミナとシリカの重量比率でアル
ミナが70%以上である無機繊維ブロックである。
【0019】本発明において、セラミックファイバーと
しては、Al2 3 とSiO2 を主成分とする非晶質の
繊維、Al2 3 とSiO2 とZrO2 を主成分とする
非晶質の繊維、および、これらの非晶質繊維を熱処理し
て繊維の一部にムライト結晶を析出させた繊維などが好
適に使用できる。
【0020】本発明において、アルミナファイバーと
は、Al2 3 が70重量%以上で、他にSiO2 を含
有し、主にコランダムやムライトの結晶からなる多結晶
繊維である。このようなアルミナファイバーは、単繊維
を二次元あるいは三次元に絡み合わせてシート状の繊維
集合体であるウェブとし、このウェブにニードリングや
無機長繊維製の糸による縫製を行ってブランケットとす
ると、無機繊維ブロックを作製する際に作業性がよく好
都合である。
【0021】セラミックファイバーにアルミナファイバ
ーを30重量%以下含有させたブランケットを使用する
と、安価で、耐熱性に優れた無機繊維ブロックが得られ
て好ましい。
【0022】アルミナゾルの乾燥物は非晶質であるが、
アルミナゾルは、1100℃以上に加熱すると、コラン
ダムの結晶となる。この結晶のものは非晶質のものに比
べて耐食性が大きく、より好ましい。
【0023】アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、
アルミナとシリカの重量比で70〜74:30〜26に
なるように混合するのが好ましい。なぜなら、この混合
比のとき、ムライト結晶が生成しやすいからである。ア
ルミナとシリカを固形物の重量比で70〜74:30〜
26とすると、加熱により1200℃近くでムライト結
晶が生成しやすくなる。このムライト結晶のものは非晶
質のものに比べて耐食性が大きく、その点でより好まし
い。また、固形物の重量割合でアルミナを74%以上に
したアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、加熱によ
りムライトおよびコランダムの結晶を生成して、非晶質
のものに比べて耐食性が大きく、より好ましい。
【0024】従って、アルミナゾルとシリカゾルの混合
ゾルは、固形物の割合でアルミナを70%以上にするこ
とが好ましい。
【0025】ゾルの濃度は、固形分で0.5〜5%が好
適である。ゾルの濃度は、5%を超えると、乾燥収縮が
大きく、乾燥後、無機繊維ブロックの積層部分に隙間が
生じるとともに無機繊維ブロックに反りが生じる。0.
5%未満であれば、含浸した効果が得られない。
【0026】これらのゾルは、無機繊維ブロックの少な
くとも炉内に露出する面に含浸する。それに加えて、内
張材は目地部分から侵食されやすいので、無機繊維ブロ
ックの接合面になる側面にも前述のゾルを含浸すると、
一層耐食性が向上する。
【0027】無機繊維ブロックにゾルを含浸する方法と
しては、例えば、一定量のゾルを入れた容器に無機繊維
ブロックの一部を浸す方法、あるいはスプレーにより塗
布する方法が採用できる。
【0028】また、乾燥後に再び含浸を行ってもよい。
さらに、ゾルに界面活性剤を添加しておくと、ゾルの浸
透性が向上して、より好ましい。
【0029】ゾルの含浸深さは、表面から1〜30mm
の深さが好適である。1mm未満では、含浸による耐食
性の効果が少ない。また、30mmを越えても、耐食性
に大きな変化がないものの、ゾル溶液の含浸する量が大
きくなり、無機繊維ブロックが重くなるとともに、乾燥
に時間が掛かり過ぎて、作業が繁雑になるので、好まし
くない。
【0030】これらのゾルは、繊維の表面を覆うように
定着し、繊維の耐食性を向上させる。ゾルが1100℃
以上に加熱されると、コランダムあるいはムライトの結
晶となって、一層耐食性が向上する。
【0031】
【実施例】図1に示すように、厚さ25mm又は33m
mのブランケットを100mm×300mmの大きさに
切断して多数の小片10とした。これらの小片10を数
多く積層して圧縮し、木綿糸11で縫製して、大きさが
100×300×300mmのブロック12を作った。
これらのブロック12の一面、とくに炉内に露出する面
13にアルミナゾル、又はアルミナゾルとシリカゾルの
混合ゾルを浸漬法により含浸して含浸層14を形成し
て、乾燥した。含浸層14の深さDは、約10mmであ
った。アルミナゾルは日産化学工業社製のAS−200
を使用し、シリカゾルは日産化学工業社製のスノーテッ
クス−Oを使用した。
【0032】このようにして作製した無機繊維ブロック
12を数多く密に炉ケーシング(図示せず)に内張し、
ゴミ焼却炉として6ケ月間使用した。使用後の外観に異
状は認められなかった。
【0033】本発明の無機繊維ブロックの一例である前
述の実施例の特性を比較例とともに表1に示す。
【0034】
【表1】 表1において、注1〜4は次のとおりである。
【0035】注1:ASはAl2 3 53重量%、Si
2 47重量%のセラミックファイバーにAl2 3
2重量%、SiO2 28重量%のアルミナファイバーを
10重量%混合したブランケットを1000℃で熱処理
した。AMはAl2 3 72重量%、SiO2 28重量
%のアルミナファイバーからなるブランケット。AZS
はAl2 3 31重量%、SiO2 53重量%、ZrO
2 16重量%のセラミックファイバーからなるブランケ
ット。
【0036】注2:固形物重量でアルミナ72%、シリ
カ28%の混合ゾル。
【0037】注3:ゾルが含浸した部分における繊維に
対する乾燥ゾルの重量割合を示す。
【0038】注4:1300℃で24時間加熱し、加熱
前後の寸法変化を測定した。
【0039】前述の表1に示した実施例の侵食量の試験
は次のようにして行った。
【0040】無機繊維ブロックの上面に、70mm×7
0mmの広さに侵食剤としてNa2CO3 粉末5gを均
等に乗せて、電気炉で1200℃に加熱し24時間保持
した。冷却後、侵食部分の深さを測定した。
【0041】侵食剤としてNa2 CO3 を使用した理由
は、ソーダ(Na2 O)が他の侵食性物質、例えばスケ
ール、アルカリ土類金属や重金属よりも、無機繊維ブロ
ック12に対しての侵食性が強いからである。すなわ
ち、ソーダに対して侵食性が優れていれば、他の侵食性
物質に対しても大きい耐食性を持つからである。
【0042】比較例1、2、5は、ゾルをまったく含浸
しない従来品のブロックである。これらのブロックは、
侵食量が大きい。
【0043】比較例3は濃度の高いゾルを含浸した例で
ある。この例では、乾燥後にブロックに反りが発生し
た。また、収縮率が大きい。
【0044】比較例4はシリカゾルを含浸した例であ
る。この例では、侵食量が大きい。
【0045】
【発明の効果】本発明によると、アルミナの微細な粒
子、あるいはアルミナとシリカの微細な粒子が、繊維表
面に定着しているので、無機繊維ブロックの耐食性を向
上させることができる。
【0046】さらに、炉の使用の際の加熱により、これ
らの微細な粒子がコランダムやムライト結晶を生成する
と、格段に耐食性が向上する。
【0047】従って、本発明による無機繊維ブロックを
使用した炉は、侵食性の雰囲気の炉においても長時間安
定して使用できる。
【0048】さらに、本発明による無機繊維ブロックを
使用した炉は、無機繊維ブロックの表面がゾルで処理さ
れているので、施工時及び使用時に粉塵が発生しにく
く、作業環境の改善、及び粉塵による製品の汚染防止に
有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による無機繊維ブロックの一例を示す斜
面図。
【符号の説明】
10 小片 11 木綿糸 12 無機繊維ブロック 13 炉内に露出する面 14 含浸層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックファイバーおよびアルミナフ
    ァイバーの1種または2種からなるブランケットを積層
    した無機繊維ブロックにおいて、無機繊維ブロックの少
    なくとも一面にアルミナゾル、またはアルミナゾルとシ
    リカゾルの混合ゾルが含浸されていることを特徴とする
    無機繊維ブロック。
  2. 【請求項2】 セラミックファイバーおよびアルミナフ
    ァイバーの1種または2種からなるブランケットを積層
    した無機繊維ブロックにおいて、無機繊維ブロックの少
    なくとも一面にアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが
    含浸されており、かつ、混合ゾルにおけるアルミナゾル
    とシリカゾルの混合比率がアルミナとシリカの重量比率
    でアルミナが70%以上であることを特徴とする無機繊
    維ブロック。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の無機繊維ブロ
    ックを炉ケーシングに内張りしたことを特徴とする炉。
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