高耐用性绝热材料、其制造方法、其用途及其施工方法

专利名称：高耐用性绝热材料、其制造方法、其用途及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种高耐用性绝热材料及其制造方法、其用途，详细地是涉及一种将该高耐用性绝热材料作为耐火物使用而构成的窑炉、熔化金属等的容器、烟道、汽车隧道等及其施工方法。
背景技术：
高温炉等的耐火材料使用砖等，在其耐火性能方面没有问题，而被长年来被使用着，但是近年来，为了减轻炉等的装置或隧道等的构造构件的质量和大幅度地改善操作效率，而且为了能简单地进行维修而谋求其轻量化、薄型化。
日本特开昭62-288183号公报公开了一种耐火复合材料的制造方法，该耐火复合材料通过在耐火纤维质成形体上喷镀耐火陶瓷而使其表面具有充分的强度，具有薄的耐火物层。具体地讲，如该公报图2所示，氧化锆纤维毯(耐火纤维质成形体)的表面上等离子射流喷镀0.3mm以下的氧化锆粉末，形成表面层的表观气孔率5％、弯曲强度150kg/cm2、厚度2mm的氧化锆硬致密层。由此、氧化锆纤维质复合体只有其表面层2mm是硬质，其它的是维持作为纤维特性的绵状的状态。
但是，虽然记载着使用于使用条件不比较严格的精炼烧结用轻量炉材料、或电子用元件或陶瓷用元件等的制造用搭板、高温炉的天井材料等的情况，但是在使用条件严格的部位使用时，其耐用性不足，另外在将纤维毯作为耐火纤维质成形体使用时，该纤维毯与耐火陶瓷的粘接强度弱、易剥离，不能制造出耐用性(具体地讲，耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械冲击性)优良的耐火绝热材料。
因此，本发明人，鉴于现有技术的上述问题，以提供耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械冲击性优良的耐火绝热材料为目的，提出了一种在具有通过表面硬化材料的涂膜在无机质隔热纤维的表面上具有耐火陶瓷喷镀皮膜高耐用性绝热材料及其制造方法中，在无机质隔热纤维的表面上涂敷了表面硬化材料的原料组合物后，由火焰喷镀将耐火陶瓷粉末材料喷镀在该表面硬化材料的原料组合物上，由此形成表面硬化材料涂膜及耐火陶瓷喷镀皮膜的方法(日本特愿2000-058766号)。
由此具有①表面硬化材料起到无机质隔热纤维与喷镀皮膜的粘接剂作用，形成牢固的喷镀皮膜(表示与表面硬化材料的高粘接性)；②该喷镀皮膜对防止氧化、碱等的化学浸蚀，并且防止高速的热风和粉尘对纤维组织的破坏有很大的效果(对于喷镀皮膜的氧化等的耐蚀性优良)；的优点(显示其实用性)。
但是本发明人不满足于上述发明，极力追求更进一步的技术的飞跃性进步·改进，其结果发现了由上述发明不能解决的下述①～②所示的技术课题。
①由于无机质隔热纤维本身原本没有强度，因此在涂敷表面硬化材料时，其表面容易变为凹凸状，产生表面的粗糙性，由于所获得的喷镀皮膜也形成为追随该凸凹或粗糙面的形状，因此以该凹凸部为起点容易在喷镀上膜上附着粉尘或氧化皮。当粉尘或氧化皮一旦进行附着时，就急剧地成长，由自重而落下。这时，由于粉尘或氧化皮牢固地附着在喷镀皮膜上，伴随着其落下而与被剥下的喷镀皮膜一起进一步破坏其下层的表面硬化材料涂膜和无机质隔热纤维组织一部分而脱落。这通过查清在使用时所看到的损伤形态之一是附着的氧化皮等的自重而引起的从纤维内部脱落而首次为人所知。
②由于此无机质隔热纤维本身的表面不平滑(参照后述的图1(a))，因此，即使调整表面硬化材料的原料组合物的涂敷量使涂敷面变为平滑，也会使表面硬化材料的原料组织物涂敷厚度不均匀。因此，在进行喷镀时，容易由于热膨胀差而在表面硬化材料涂膜、进而在耐火陶瓷的喷镀皮膜上产生龟裂。当产生这样的龟裂时，沿该龟裂部更容易附着粉尘或氧化皮等。由此，以上述同样地沿该龟裂产生喷镀皮膜、涂膜及纤维的纤维组织的破坏。
即，由于无机质隔热纤维本身原本没有强度，其表面例如由施工时的操作等而容易在其表面上产生起毛而难以保持其平滑性，因此即使特意夹设了起到牢固地使无机质隔热纤维和喷镀皮膜的粘接剂作用的表面硬化材料，在制造时也容易导致表面的凸凹或凸膜厚度的不均匀，其结果，导致在使用中粉尘或氧化皮附着与喷镀皮膜上，由此而破坏无机质隔热纤维的纤维组织，缩短耐火绝热材料本身的寿命。

发明内容
本发明的目的是鉴于上述技术性课题，进一步改进了本发明人已经提出的耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械冲击性优良的耐火绝热材料及其制造方法，提供一种解决了上述技术性课题的耐火绝热材料及其制造方法。详细地说，是提供一种耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械性冲击性优良的、而且表面平滑性优良(大幅度地改善了表面的凹凸和龟裂等)、显著地提高了使用寿命的耐火绝热材料及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种广泛地适用于使用条件严格的加热炉、热风炉等的各种窑炉等的(也包括钢铁以外)的炉壁、天花板、炉盖、支柱、罩类、各种烟道、汽车隧道等的耐火绝热材料。
另外，本发明的又一目的是，提供一种耐火绝热材料及使用该耐火绝热材料的炉、烟排除装置、隧道及其朝向炉、烟排除装置、隧道的施工方法。该耐火绝热材料具有轻量化、薄形化，使炉等的装置或隧道等的构造构件的质量的减轻从而带来操作效率的大幅度改善，并且可以进行简便的补修，另外不会由施工时的操作等使无机质隔热纤维的表面产生起毛从而保持了平滑性。
本发明的目的由下述的(1)～(12)实现。
(1)本发明的高耐用性绝热材料，其特征是，在安装了布料的无机质隔热纤维的表面上、或在制造过程中直到布料燃烧消失之前安装着布料的无机质隔热纤维的表面上通过表面硬化材料的涂膜具有耐火陶瓷的喷镀皮膜。
(2)如上述(1)所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料具有不使表面硬化材料的原料组合物分离地就可使透过的大小的网眼。
(3)如上述(1)或(2)所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料的网眼的大小是0.2～10mm的范围。
(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料由燃烧消失布料或不燃残留布料或它们的组合构成。
(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述无机质隔热纤维由氧化铝-二氧化硅质、粘土质、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、碳化硅、氮化硅、碳纤维或它们的两种以上的组合构成。
(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述耐火陶瓷的粉末材料选自由氧化铝二氧化硅质、耐火粘土、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、熟耐火土、刚玉、铝土矿、钠明矾石、碳化硅及铬铁矿的单体或它们的复合体构成的组中选出的至少一种以上的物质。
(7)上述(1)～(6)中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述表面硬化材料的涂膜的热特性与耐热陶瓷的喷镀皮膜的热特性类似。
(8)高耐用性绝热材料的制造方法，其特征在于，在制造上述(1)～(7)中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料时，在无机质隔热纤维的表面安装布料，在该无机质隔热纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料的原料组合物，通过在该无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，形成表面硬化材料的涂膜和耐火陶瓷的喷镀皮膜。
(9)炉，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述(1)～(7)中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
(10)烟排出装置，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述(1)～(7)中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
(11)隧道，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述(1)～(7)中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
(12)施工方法，其特征在于，在上述(9)～(11)中的任何一项所记载的用途中施工高耐用性隔材料时，在铁皮、耐火物或混凝土上设置预先安装了布料的无机质隔热纤维，在上述纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料，通过在无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜。


图1是表示本发明的高耐用性绝热材料及其制造工艺的概略剖面图。图1(a)是无机质隔热纤维的表面部的概略剖面图；图1(b)是直接在图1(a)的无机质隔热纤维的表面上形成了耐火陶瓷的喷镀皮膜层时的比较图(完成概略剖面图)；图1(c)是在图1(a)的纤维表面层上形成了表面硬化材料涂膜时的概略剖面图；图1(d)是表示在图1(c)的表面硬化材料的涂膜上形成了喷镀皮膜时的比较图(完成概略剖面图)；图1(e)是在图1(a)纤维表面层上安装了布料时的概略剖面图；图1(f)是在图1(e)的纤维表面层的平滑的布料安装面上形成了表面硬化材料涂膜时的概略剖面图；图1(g)是在图1(f)的具有高平滑性的表面硬化材料涂膜上形成了喷镀皮膜时的本发明的高耐用性绝热材料的完全图的概略剖面图。
图2是本发明的高耐用性隔材料的制造方法中的火焰喷镀的样子的概略图。
图3是表示在本发明的高耐用性绝热材料的制造方法及其施工方法中，在陶瓷纤维体上安装布料的方法及其步骤、以及将该纤维体设置在TD罩上的方法及其步骤的解说图。
图4是由本发明的高耐用性绝热材料的施工方法，使用多个陶瓷纤维块及无定形(氧化铝)的无机质隔热纤维，分别将布料安装在它们上，并且将它们设置在TD罩上时的概略图，在将作为工作面暴露于高温环境中的面作为正面时，图4(a)是正面图，图4(b)是俯视图。
具体实施例方式
本发明的高耐用性绝热材料，其特征在于，在安装了布料无机质隔热纤维的表面上、或在制造过程中直到(详细的说由耐火陶瓷粉末材料的火焰喷镀)燃烧消失之前安装着布料的无机质隔热纤维的表面上通过表面硬化材料的涂膜具有耐火陶瓷的喷镀皮膜。
在本发明的高耐用性绝热材料中，通过直到至少耐火陶瓷粉末材料的火焰喷镀阶段之前用布料覆盖无机质绝热材料纤维的表面，可以获得以下的①～③所示的有益效果。
①通过使无机质隔热纤维的表面变平滑，大幅度地改善了表面的凹凸，构成平滑性优良的表面硬化材料及喷镀皮膜，因此可以减轻这些凹凸面所引起的粉尘或氧化皮的附着量。
②另外，通过使无机质隔热纤维的表面变平滑，表面硬化材料涂膜及耐火陶瓷喷镀皮膜的厚度形成得均匀，因此，不产生使用时的热膨胀差引起的龟裂。
③由于表面硬化材料的原料组合物均匀地渗透(浸润)无机质隔热纤维内，由火焰喷镀使其涂膜化，因而可以发挥无机质隔热纤维与喷镀皮膜的牢固的粘接效果(极高的粘接性)。
除此以外，做成本发明的构成(构造)，喷镀物容易熔接在纤维，即使由高温喷镀的陶瓷皮膜冷却收缩也不产生龟裂，即使使用时的热膨胀收缩也同样不产生龟裂，可以牢固地保持耐用性、即耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械冲击性优良的喷镀皮膜，实现了轻量化及薄型化，从而可以大幅度地减轻炉等的装置及隧道等的构造构件的质量及大幅度地改善其操作效率，而且可以进行简便的补修，可广泛地使用于使用条件严格的加热炉、热风炉等的各种窑炉(也包括钢铁以外的窑炉)的炉壁、炉顶壁、炉盖、支柱、罩类、各种烟道、汽车隧道等。
在此，作为上述无机质隔热纤维，没有特别的限定，只要根据使用用途适当地选择最适当的材料即可，可以适当地使用现有的公知的无机质隔热纤维。例如可以举出由氧化铝二氧化硅质、粘土质、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、碳化硅、氮化硅、碳纤维或它们的两种以上的组合构成的纤维等。优选是氧化铝与二氧化硅与氧化锆、富铝红柱石与氧化锆、氧化镁与白云石、氧化铝与二氧化硅与碳纤维、氧化镁与氧化锆与碳纤维、氧化镁与氧化铬与二氧化硅与氧化锆等，可以适当地使用过去公知的物质，也可以是市场销售的物质。
上述无机质隔热纤维的形态无特别限定，可以是过去公知的无机质隔热纤维的成形加工技术形成为任何形态，可以加工为对使用用途最适合的形态。具体地讲可以是块状、盘状、毡状、毯状、纸状、布状、带状、绳状、板状、棱柱状、圆筒状以及将它们适当组合层合而成的形状、根据用途成形的形状等的形态等。
在上述的无机质隔热纤维的各种形态中，无机质隔热纤维的例如形成块的纤维的层合面与形成涂膜的面可以取种种的角度，但是在形成块的纤维的层合面与形成涂膜的面相平行时，通过表面硬化材料的涂膜形成耐火陶瓷喷镀覆盖层时，容易在形成无机质隔热纤维的块的纤维层合面部剥离。由于在形成块的纤维纤维的层合面与形成涂膜的面相平行时纤维的拉脱阻力最小，优选使成为形成涂膜的面的无机质隔热纤维的纤维纤维的层积面具有不平行的角度。在形成块的纤维纤维的积层面与形成涂膜的面相垂直时，在通过表面硬化材料的涂膜形成耐火陶瓷喷镀覆盖层时，在形成无机隔热纤维的块的纤维层积面处难以进行剥离，是最理想的。
上述无机隔热纤维的厚度根据其使用形态和使用用途其最佳厚度不同，因此不能一义地规定。但是较优选是0.1～500mm的范围，更优选是250～350mm的范围，只要在这样的范围内适当地决定与使用形态和使用用途相应的厚度即可。即在小于0.1mm时，由于不能充分确保隔热性，不理想，另外，在超过500mm时，比其隔热效果来说，除了因其经济性差多不采用之外，而且在支承(施工)时，有时由于在与支承(施工)面侧相反的表面侧形成陶瓷喷镀皮膜，由于该部分的负荷所产生的剪切应力等难以保持其形态，在使用期间可能不能稳定使保持其形态。在此，“无机质隔热纤维的厚度”指的是从表面(耐火陶瓷的喷镀皮膜形成面侧)到其相反侧的支承(施工)面的厚度，但是由于其使用状态，其厚度不一样，如后述的图1(a)所示，无机质隔热纤维表面也可以由于起毛等而具有凹凸，但是只要在任何部分上满足上述规定的厚度范围即可。
另外，为了提高上述无机质隔热纤维的强度，也可以将该纤维压实化进行使用。这时，为了确保隔热性和成形·施工性，该无机质隔热纤维的密度通常是30～200kg/m3，较优选是60～190kg/m3，优选是95～170kg/m3。当该无机质隔热纤维的松装密度小于30kg/m3时，既膨松又具有良好的耐热性，但是由于机械强度低，成形·施工性不足，特别是向施加负荷的部分等的使用被限制。另外，在无机质隔热纤维的密度超过200kg/m3时，虽然其成形·施工性优越，但失去了可缩性，除了具有经常在块状操作的情况下在无机质隔热纤维之间产生网眼的问题以外，由于难以使用膨松的纤维提高隔热性，因此向特别要求高隔热性的领域等的应用受到限制。
上述布料至少到耐火陶瓷粉末材料的火焰喷镀阶段之前安装在无机隔热纤维的与支承(施工)面侧相反的表面侧，覆盖该纤维表面，用于起到上述①～③效果的作用。因此，上述布料如制造过程中的耐火陶瓷粉末材料的火焰喷镀而燃烧消失，可以不作为高耐用性绝热材料的构成构件留下(以下简单地称为燃烧消失布料)，也可以作为高耐用性绝热材料的构成构件留下来，(以下简称为不燃烧残留布料)。具有本发明的特征的高耐热性绝热材料可以认为至少在其制造过程中如果上述布料不参与则不能实现。
因此在将液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物涂敷在该布料的表面上时，优选是不分离为两层地迅速透过(简称为通液性)，其结果，该表面硬化材料的原料组合物可以渗透或浸润到无机质隔热纤维内部。为此，上述布料期望具有可以不分离而透过表面硬化材料的原料组合物的孔(编织网眼或织物网眼等网眼)。
上述布料的网眼的大小(网眼的尺寸)通常是0.2～10mm，较优选是0.4～5mm，更优选是0.8～2.5mm的范围。在布料的网眼的大小小于0.2mm时，布料的亲水性、疏水性影响变大，在不是亲水性的布料中，在布料上通过的液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物不能透过布料的孔，在是亲水性布料的情况下，液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物由于有可能分为可透过该布料的物质(溶剂或分散剂成分等)和不能透过的物质(主要成分是氧化铝二氧化硅质等的无机固形成分等)两层，因此不理想。另外，在布料的网眼的大小超过10mm时，特别是柔软布料，除了有随着向布料施加力网眼变形而不能成为一定的网眼的问题以外，还有在将布料安装在纤维块上时，其一部分拉挂纤维块的一部分，在其处对其施加力而难以获得纤维的平滑性的问题。此外，由于网眼变大，在安装时不能充分地覆盖无机质隔热纤维的表面，难以抑制该纤维表面的起毛等的粗糙性，难以充分地提高加强效果及平滑性，因此不理想。
另外，由于上述布料的厚度因火焰喷镀所引起的燃烧的有无或上述通液性或上述孔的大小等而不同，因此不应该一义地进行规定，但是，只要是能充分地产生表面硬化材料涂膜的牢固的粘接效果及粘接剂作用，并且可以充分地实现该布料的作用的厚度即可，通常是0.01～3.0mm，较优选是0.02～1.5mm，更优选是0.04～0.7mm的范围。在布料的厚度小于0.01mm时，除了存在构成布料的纤维容易断而不能产生稳定的网眼的问题之外，还具有难以由朝向无机质隔热纤维的表面安装来抑制该纤维表面的起毛等的粗糙性，难以充分提高加强效果及平滑性的问题等，是不理想的。另外，在布料的厚度大于3.0mm时，除了存在在纤维的曲线或曲面部分处布料容易起皱而损害该部分的平滑性的问题之外，还存在如下的问题，为了透过该布料，进而渗透或浸润到无机质隔热纤维内，需要涂敷大量的表面硬化材料的原料组合物，但是不能获得与这样的涂敷量的增加相平衡的进一步的效果，在操作效率及成本方面不利，因此不理想。
上述布料其特征是由燃烧消失布料或不燃残留布料、或它们的组合构成，具体地讲，可以是单独或两种以上组合地织或编例如玻璃纤维、熔渣纤维、金属纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化铝二氧化硅纤维、氧化铝二氧化硅氮化硼纤维、聚丙烯腈类纤维、聚酰胺类纤维、聚酯类纤维、聚乙烯醇类纤维、聚偏氯乙烯类纤维、聚氯乙烯类纤维、聚乙烯类纤维、聚丙烯类纤维、聚氨酯类纤维、聚偏氰乙烯类纤维、聚脲类纤维、氟纤维、藻酸类纤维、弹性(氨纶)纤维、纤维素纤维、粘胶丝纤维、醋酸纤维素纤维、棉、毛、丝、麻、石棉等的各种纤维(包括复合纤维)，再根据需要进行适当的加工处理而成的片状的织物或编织物，或不编织而用适当的方法排列为薄片状或垫状、由粘接剂或纤维自身的熔接力粘接而制作的无纺布等的薄片状的纤维制品，没有特别的限制。
另外，在是上述不燃残留布料的情况下，为了使布料的热特性与表面硬化材料的涂膜的热特性类似、优选是一致，优选是使该布料的组成成分与表面硬化材料涂膜的组成成分类似，更优选是一致。由此，可以使使用时的热膨胀差缩小，可以减少产生龟裂等。热特性的类似度只要调整为作为布料的热特性的膨胀率(Z)与作为表面硬化材料涂膜的热特性的膨胀率(X)的关系是0.8Z≤X≤1.2Z、较优选是0.9Z≤X≤1.2Z、更优选是0.9Z≤X≤1.1Z、最优选是0.95Z≤X≤1.05Z的范围即可。
以下，作为本发明的高耐用性绝热材料的构成构件的表面硬化材料涂膜只要是能牢固地粘接(固定)无机质隔热纤维与喷镀皮膜即可，优选是使表面硬化材料的涂膜的热特性与耐火陶瓷的喷镀皮膜的热特性类似。另外，本发明的表面硬化材料涂膜也形成在无机质隔热纤维表面层内部(间隙)，形成极牢固的粘接，另外，因为形成在由布料保持表面平滑性的无机质隔热纤维表面上，其涂膜表面非常平滑，因此具有其涂膜厚度也均匀(参照图1(e)～(g))的优点。
在此所称的“热特性”是，作为表面硬化材料涂膜的热特性的膨胀率(X)相对喷镀皮膜的热特性的膨胀率(Y)是0.8Z≤X≤1.2Z、较优选是0.9Z≤X≤1.2Z、更优选是0.9Z≤X≤1.1Z、最优选是0.95Z≤X≤1.05Z。特别理想的是为了使两者的热特性一致，只要使表面硬化材料涂膜以耐火陶瓷的喷镀皮膜是同一组成成分即可，最优选是无机质隔热纤维的组成成分(而且不燃残留布料的组成成分)也与表面硬化材料的涂膜和耐火陶瓷的喷镀皮膜的组成成分类似、进而使其相同。由此，作为中间层的表面硬化材料涂膜容易与无机质隔热纤维层(进而不燃残留布料)和耐火陶瓷的喷镀皮膜双方容易粘接(熔接)，可以获得强力的粘接剂性能。因此作为这样表面硬化材料涂膜例如作为赋予耐热性的主成分其无机成分例如有氧化铝二氧化硅质，其比例为60％质量，剩余部分是以无机质为主的硬化成分，例如使用胶态二氧或硅酸盐、磷酸盐或普通水泥、氧化铝水泥等的熟知的物质，以达到100％质量。在其中，使水分为从20％到90％容积基准的范围，配合对涂装性重要的给予粘性的熟知的聚乙烯醇、纤维素等的高分子有机物的物质，成为表面硬化材料的原料组合物，将它涂敷在无机质隔热纤维的布料安装面上使其硬化、干燥而成为表面硬化材料的涂膜。
作为用于给予上述耐火性的主要成分的无机成分，上述的氧化铝二氧化硅质是一例，但不限定于此，此外作为例子可以举出粘土质、氧化锆、富铝红柱石、氧化镁、氧化钙、白云石、碳化硅、氮化硅、碳纤维。
另外，举出由它们两种以上的组合构成的物质，两种以上的组合的优选例有氧化铝与二氧化硅与氧化锆、富铝红柱石与氧化锆、氧化镁与白云岩、氧化铝与二氧化硅与碳纤维、氧化镁与二氧化硅与碳纤维、氧化镁与氧化铬与二氧化硅与氧化锆。
在涂敷后，主要控制硬化、干燥的表面硬化材料涂膜的气孔率的溶剂(或分散剂)的水分量，在提高隔热性能、变形性能时将水分增大到90％容量基准。也有不靠水分控制气孔量的情况。例如，例如有配合在加热干燥时或在涂膜形成后流动或燃烧或气化而飞散的物质的方法。例如将蜡、聚乙烯等熟知的物质做成适当的形状进行使用。
上述水分量作适当地调整，以使其成为适合于刷涂、小手工涂敷、手工涂敷等的涂敷、喷涂等进行的涂敷、含浸(浸渍)等各种方法的粘度、使其涂装性最佳。
以下表示表面硬化材料涂膜的例子。
如上所述地进行说明的“表面硬化材料涂膜”作为例子只要是具有后述的作用、必要特性即可。
这样，设置布料及表面硬化材料涂膜可以说是用于能解决既不使用布料也不使用表面材料的现有的耐火材料那样难以附着喷镀皮膜、即使附着了时其粘接面也不稳定而容易剥离的技术课题的手段。
而且，即使对于在先申请中的设有表面硬化材料涂膜的高耐用性绝热材料(未使用布料)，也可以获得上述①～③所示的有益效果。关于这些点，使用附图解说容易理解。
如图1(a)所示，无机质隔热纤维本身的表面层11为了确保隔热性而是膨松的，即不平坦也不平滑，具有起毛现象。
在这样的纤维表面层上进行耐火陶瓷粉末材料的喷镀而形成喷镀皮膜的现有的耐火材料的情况下，如图1(b)所示耐火陶瓷喷镀皮膜层13成形为模仿具有起毛的粗糙状态的纤维表面层11的凹凸形状的形式，由于不产生朝向纤维表面层11内部的渗透或侵入，耐火陶瓷的喷镀皮膜难以附着，即使附着了其粘接面也稳定，容易剥离。
另外，在不在上述纤维表面层上安装布料而适当地涂敷液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物来成形表面硬化材料的涂膜时，如图1(c)所示在涂敷时抑制了纤维表面层11的起毛，而且由于产生向纤维表面层11的内部(间隙)的表面硬化材料的原料组合物的渗透或浸润，因此由其后的干燥·加热烧结，表面硬化材料的涂膜15以纠缠在纤维上的形式牢固地附着在纤维上，纤维表面层11与表面硬化材料涂膜15的粘接层稳定，很少剥离，表面硬化材料涂膜15的表面也被平坦化，其平滑性良好。虽说是这样，但是，表面硬化材料涂膜15表面可以说是某种程度地平坦化了，可是还残存着凸凹部，不能使涂膜厚度充分均匀化。
因此，在是在上述表面硬化材料的原料组合物的涂敷面上进行喷镀耐火陶瓷粉末材料而形成了喷镀皮膜的高耐用性绝热材料的情况下，如图1(d)所示，喷镀皮膜与表面硬化材料涂膜15表面的附着性(或熔接性)好，附着后的喷镀皮膜层13与表面硬化材料涂膜15的粘接面稳定而难以剥离，可以形成牢固的喷镀皮膜，但是在涂膜15表面上存在着凹凸部，因此在所获得的喷镀皮膜层13的表面上也有凹凸部。其结果，以该凹凸部位为起点发生使用时的粉尘或氧化皮的附着，附着量容易变多。另外，表面硬化材料的涂膜厚度不均匀，因此由于上述那样的使用时的热膨胀差而容易产生龟裂。
另一方面，在上述纤维表面上安装布料时，如图1(e)所示，通过安装为用具有适当的网眼尺寸的布料17覆盖纤维表面层11的形式，几乎完全抑制了图1(a)所看到那样的上述纤维表面层11的起毛，可以使纤维表面层11的布料安装面极其平滑。因此，在该状态下进行搬运或施工操作时不用担心由于操作而产生起毛等。
接着，在安装该布料抑制了起毛而变平滑的纤维表面层上用适当的方法适量涂敷液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物而形成表面硬化材料涂膜时，如图1(f)所示，表面硬化材料的原料组合物透过布料17均匀地渗透或浸润到纤维表面层11的内部(间隙)，因此由其后的干燥加热烧结而使表面硬化材料涂膜15以与纤维纠缠的形式一体地牢固地附着在纤维上，在纤维表面层11、布料17、表面硬化材料涂膜15之间获得更高的粘接性，表面硬化材料涂膜15的表面也非常平滑，涂膜厚度也十分均匀化。
因此在平滑性的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上进行耐火陶瓷粉末材料喷镀形成喷镀皮膜的本发明的耐用性绝热材料的情况下，如图1(g)所示，喷镀皮膜与表面硬化材料涂膜15的表面的附着性(或熔接性)好，附着后的喷镀皮膜层13与表面硬化材料涂膜15的粘接面稳定不容易剥离，可以形成牢固的喷镀皮膜。另外，由于涂膜15表面非常平滑，因此所获得的喷镀皮膜层13也得到没有凸凹的平滑面。其结果，很少附着上述那样的使用时的粉尘或氧化皮，大幅度地减轻了由附着物引起的损伤的程度。另外，由于表面硬化材料涂膜厚度及喷镀皮膜硬离均匀，不产生由使用时的热膨胀差带来的龟裂。在图1(g)中表示了不燃残留布料的例子。在是燃烧消失布料的情况下，图中的布料17的部分在火焰喷镀时消失，表面硬化材料涂膜15填埋其间隙。
另外，通过设有表面硬化材料涂膜，该表面硬化材料涂膜可以发挥喷镀时的隔热效果，还有喷镀热不直接传递到纤维上的效果，可以有效地防止由于热中的纤维的结晶化等所带来的劣化。但是，即使表面硬化材料原料组合物大量地浸润到纤维层内，也不会改变纤维层的隔热效果。因此表面硬化材料涂膜厚度不需要很厚，通常是0.1～10mm、较优选是0.5～5mm、更优选是1～3mm的范围。在表面硬化材料的涂膜厚度超过10mm时，不但没有改变纤维层的隔热效果，反而给施工提高了成本，不经济。另外在表面硬化材料的涂膜厚度小于0.1mm时，表面硬化材料的原料组合物也不会大量地浸润到纤维层内，不用担心妨碍纤维层的隔热性，但是不能充分发挥表面硬化材料涂膜本来的功能，难以充分产生纤维及喷镀皮膜间的牢固的粘接性。另外，在此所说的“表面硬化材料涂膜的厚度”是指在表面硬化材料涂膜的任何部分中只要处于上述的规定厚度范围内即可。
在此所说的“表面硬化材料涂膜”只要是具有以下的作用及必要特性的涂膜就没有特别限定。
1.作用(1)在表面硬化材料的原料组合物涂敷·干燥后，在纤维表面上形成平坦坚硬的表面硬化材料涂膜层。
即，由此可以使喷镀层不产生间隙地美观地进行附着。
(2)在涂敷表面硬化材料的原料组合物时，在纤维内浸入(浸润)液体或糊状的表面硬化材料的原料组合物，形成纤维与表面硬化材料的原料组合物的复合层。该复合层，在干燥后形成表面硬化材料单独的涂膜(被覆)层和无机质隔热纤维(母材纤维)层之间的粘接层。
(3)上述表面硬化材料单独的涂膜(被覆)层具有在喷镀时保护无机质隔热纤维层免受高热火焰影响的作用。
(4)在喷镀后的冷却时，与进行收缩的耐火陶瓷喷镀层的运动相伴，不使该耐火陶瓷的喷镀层上产生龟裂。
(5)起纤维与喷镀皮膜的粘合剂(粘接剂)的作用。
2.必要特性(1)在施工时，是液状及/或糊状。即可以某种程度地侵入(浸润)纤维层内。与其一起在表面上形成皮膜层。
(2)在干燥后进行固化，形成与纤维的复合层和皮膜层。
(3)可以追随喷镀层的冷却收缩举动。即不一定与喷镀层的冷却收缩率近似，只要表面硬化材料层的组织是柔软或松动具有变形能力即可。
(4)是耐火绝热材料，优选是作为耐用性的耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械性冲击性优良的高耐用性耐火绝热材料。
3.表面硬化材料涂膜的材质·使用例(1)具有以上的作用和必要特性的表面硬化材料涂膜是基本上与无机质隔热纤维的加热收缩率类似的涂膜。但是，为了提高表面的涂膜(覆盖)层的耐腐蚀性，在是氧化铝硅类的情况下，优选是富氧化铝的组成。
(2)作为表面硬化材料涂膜的原材料的表面硬化材料的原料组合物的成分组成，其液体部分是水等的分散剂或溶剂，其固定部分是填料(粒状)或微细纤维等的表面硬化材料成分。而且，也可以适量地含有有机粘接剂(在常温下体现强度)、无机粘接剂(在高温下体现强度)、分散剂(表面活性剂)等。
(3)作为表面硬化材料成分的一种的微细纤维缠在无机质隔热纤维和作为表面硬化材料成分的另一种的填料上，与粘接剂的作用相粘接而产生强度。因此，希望适量含有该微细纤维。
(4)使用量，作为液状或糊状的表面硬化材料的原料组合物通常是0.5～30kg/m2(固形成分为0.3～18kg/m2)，较优选是1.5～10kg/m2(固形成分为1.0～6kg/m2)，更优选是3～10kg/m2(固形成分为1.8～6kg/m2)。表面硬化材料的原料组合物的使用量在小于0.5kg/m2(固形成分为0.3kg/m2)时，表面硬化材料涂膜不能充分地形成在无机隔热纤维层的表面上，由于纤维层的隔热效果不充分、或由于向无机纤维层内部的浸润不充分等而难以形成牢固的喷镀皮膜。另外，在表面硬化材料的原料组合物的使用量在大于30kg/m2(固形成分为18kg/m2)时，纤维层的隔热效果没变化，然而，给施工增加了成本，其经济性不好。另外在此所说的固形成分相当于干燥·烧结表面硬化材料的原料组合物所获得到的表面硬化材料的涂膜的使用量(密度)。
另外，在本发明中，在安装着布料的无机质隔热纤维的表面上、或在到在制造过程中燃烧消失之前安装着布料的无机质隔热纤维的表面上“隔着”表面硬化材料涂膜具有耐火陶瓷的喷镀皮膜，这里所说的“隔着”可以是含有它们3～4者的多层构造，在表面硬化材料的特性方面，将表面硬化材料其无机质隔热纤维(而且布料)侧做成为与之相适应的组成材料，将其面向耐火陶瓷的喷镀皮膜侧面的侧做成为与之相适应的组成材料，由此可以产生良好的结果，这时，也包括表面硬化材料的涂膜是多层的情况，表面硬化材料的涂膜可以更加良好地进行附着，进而，喷镀皮膜的粘接性(熔接性)也变得更优选。
作为上述耐火陶瓷没有特别的限制，可以根据使用用途适当地选择最适合材料，可以适当地利用过去所公知的耐火陶瓷。可以具体地举出选自由氧化铝二氧化硅质、耐火粘土、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、熟耐火土、刚玉、铝土矿、钠明矾石、碳化硅及铬铁矿的单体或它们的复合体构成的组中选出的至少一种以上的物质。优选是氧化铝与二氧化硅与氧化锆、富铝红柱石与氧化锆、氧化镁与白云石、氧化镁与氧化铬与二氧化硅与氧化锆、氧化铝与二氧化硅与氧化锆、氧化铝与氧化锆、氧化铝与二氧化硅等。
上述耐火陶瓷喷镀皮膜的厚度由于根据其使用形态及使用用途其最佳厚度不同，因此其厚度不能一义地进行规定。但是，从确保耐用性(耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械性冲击性)观点出发，通常是0.1～100mm、较优选是0.5～50mm、更优选是1～25mm的范围。只要在该范围内适当地决定相应于使用形态及使用用途的厚度即可。在耐火陶瓷喷镀皮膜的厚度小于0.1mm时，由于不能充分确保耐用性而不理想，另外，在超过100mm时，可以确保充分的耐用性，但是，不能获得与确保更厚的喷镀皮膜相符合的进一步效果，除了不经济之外，还有由于喷镀皮膜的自重而从纤维层脱落的可能性。另外，在此所说的“耐火陶瓷喷镀皮膜的厚度”只要是在耐火陶瓷喷镀皮膜的任何一部分上都处于上述规定的厚度范围内即可。
上述耐火陶瓷喷镀皮膜的使用通常是0.5～500kg/m2，较优选是3～250kg/m2，更优选是5～125kg/m2。该使用量在小于0.5kg/m2时，由于不能充分确保耐用性而不理想，另外，在大于500kg/m2时，虽然可以确保充分的耐用性，但不能获得与确保更多的使用量相符的进一步的效果，除了不经济之外，还有由于喷镀皮膜的自重而从纤维层脱落的可能性。
作为本发明的高耐用性绝热材料的制造方法可以是(1)由适当的安装装置将布料安装在所需形状的无机质隔热纤维的表面上，(2)由过去公知的涂敷(或涂布)技术在无机质隔热纤维的布料安装面上涂敷液状或糊状表面硬化材料的原料组合物(根据需要进行干燥而形成表面硬化材料涂膜)后，(3)由过去公知的喷镀技术向该表面硬化材料的原料组合物涂敷面或表面硬化材料涂敷面上喷镀耐火陶瓷粉末材料，由此在表面硬化材料涂膜面上形成耐火陶瓷喷镀皮膜的方法。优选其特征是，在制造上述高耐用性绝热材料时，在无机质隔热纤维的表面上安装布料，在该无机质隔热纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料的原料组合物，在该无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物的涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，由此形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜。
对于上述无机质隔热纤维，由于与已经上述的相同，因此为了避免重复，在此省略其说明。
另外，对于无机质隔热制造方法，没有特别的限定，可以适当地使用例如日本特开昭63-60125号公报的无机纤维制造方法及装置，特开昭63-21234号公报的无机溶融物的供给方法及其装置等中所记载的无机质隔热纤维的制造方法等的过去所公知的无机质隔热纤维制造技术，但不限定于此，还有从醇盐、烷氧化物类的有机化合物用水和反应在合成中进行纺丝的方法。
关于上述布料，由于与已经上述的相同，因此为了避免重复，在此省略其说明。
关于布料的制造方法，没有特别的限制，除了可以适当地使用过去公知的纤维加工方法等之外，还可以加工已经在市场上销售的各种布料而做成所希望的大小的布料。
另外，作为该布料的安装方法，没有特别的限制，是应该被最广义地解释的安装方法，例如，如日本实开昭62-5894号公报所公开的那样提出了，在将陶瓷纤维毯折叠为羊肠状制成的陶瓷纤维块中，其特征是用保护片覆盖暴露于高温环境中的该块的露出侧弯曲部分的表面上的陶瓷纤维块，但将本发明的布料安装在该保护片部位时，可以采取通过夹入羊肠状曲折之间而安装布料，或由于用绳状物固定折叠制成的陶瓷纤维块整体，将两端面上的部分的布料夹入该绳状物进行安装等的方法。另外，在将该陶瓷纤维毯形成为羊肠状曲折状之前，将聚乙烯醇水溶液等的糊状物质涂敷在布料上并向毯上附着，使其干燥，通过折叠为羊肠状曲折状而与上述安装方法相配合的方法。
另外，还有不限定陶瓷纤维形状的以下的布料的安装方法。可以使用粘接剂或粘合剂适当地粘合整体或一部分，也可以将绳安装在布料的端面上，将该绳绕在无机隔热纤维上进行固定，还可以用袋状的布料包入无机质隔热纤维整体，还可以用订书机等的固定工具将布料固定在无机质隔热纤维上，或在无机质隔热纤维表面上载置布料，用橡胶环或绳等加以固定。
上述表面硬化材料的原料组合物可以是含有上述表面硬化材料涂膜的成分的液状或糊状的物质。因此，可以由公知的涂敷技术高效率地涂敷在无机质隔热纤维的布料安装面上，可以满足上述规定的表面硬化材料涂膜的作用和必要特性。
因此，作为表面硬化材料的原料组合物，除了上述表面硬化材料涂膜的成分以外，还可以含有挥发性分散剂和溶剂，另外根据需要还可以含有适当的分散剂(表面活性剂)、粘接剂、用于形成气泡的粒状、纤维状的有机物、用于调整分散质的粘度的高分子化合物等的成分。
上述表面硬化材料涂膜的成分只要是在涂敷后根据需要进行干燥，通过由喷镀时的高热烧结表面硬化材料可以形成所需的表面硬化材料涂膜的物质即可，是以填料(粒状)、微细纤维等的形态含有已经上述的表面硬化材料涂膜的成分的物质。特别是，微细纤维具有缠在无机质隔热纤维(进而布料)和填料上，可以体现粘接剂的作用相应的强度的优点。因此，微细纤维形态的表面硬化材料涂膜的成分(固形成分)优选是相对表面硬化材料的原料组合物整体通常含有质量百分比2～20％、较优选是含有质量百分比4～15％、更优选是含有质量百分比5～10％，其直径优选是1～10μm。长径比(长度/直径)优选是100～4000。在直径小于1μm时，纤维的制造困难，在直径超过10μm时，难以缠于填料。在长径比小于100时，难以缠于填料，在纵横尺寸比大于4000时，表面变得不均匀，喷镀皮膜容易剥离。
另外，表面硬化材料涂膜的成分整体含有量相对表面硬化材料的原料组合物整体通常是在质量百分比35～95％，较优选是质量百分比40～80％、优选是质量百分比55～75％的范围。在小于质量百分比35％时，表面硬化涂膜不能浸润到无机质隔热纤维层内部，难于从无机质隔热纤维层内部到表面(进而布料)充分地形成，难以形成由与无机质隔热纤维足够的缠结而带来的坚固的喷镀皮膜。另外，在超过质量百分比95％时，难以进行均匀的涂敷。另外，对于表面硬化材料成分的各自的含有量(配合比)与已经上述的相同，在此省略其说明。
该表面硬化材料涂膜的成分通常由数个种类的化学组成成分构成，为了容易形成为液状或糊状，根据其形态虽然有差异，但是对于任何一种表面硬化材料涂膜的成分，其粒径通常是0.01～1000μm、较优选是0.01～300μm、更优选是0.01～100μm范围的大小。表面硬化材料成分的大小在小于0.01μm的情况下，其制造困难，另外，在超过1000μm时，除了难以形成均匀的涂敷以外，而且由于在透过布料的编织眼或纺织眼等的间隙时，容易分离为容易透过的溶液成分和难以透过的固形成分，因此不理想。
作为上述分散剂或溶剂成分，为了在不使表面硬化材料的原料组合物通过布料而被分离的情况下容易侵入(浸润)纤维内而成为液状或糊状，只要是将表面硬化材料成分有效地分散或溶解在分散剂或溶剂中的物质即可，具体地说例如可以是水，但不限定于此。
另外，作为根据需要配合的分散剂(或表面活性剂)没有特别的限制，可以是过去公知的无机类分散剂、表面活性剂、胶态化剂等的不拘泥于其名称的有效地将表面硬化材料涂膜的成分均匀分散剂中的物质。
另外，作为根据需要配合的粘合剂没有特别的限制，可以适当地使用过去公知的有机粘合剂(在常温下表现强度)、及无机粘合剂(在高温下表现强度)等。具体地可以举出胶态二氧化硅、硅酸盐、磷酸盐、普通水泥或氧化铝水泥等。即可以单独使用它们的一种，也可以并用它们的两种以上。
另外，在此所述的“涂敷”不拘泥于其名称，它是最广义地被解释的施工工艺。可以广泛地使用刷毛涂敷、小手工涂敷、手工涂敷等的涂敷、由喷雾器等的喷雾(吹附)进行的涂敷、浸渍(含浸)等的现有公知的涂敷(或涂装)技术。优选是在涂敷了表面硬化材料后，进行10～60分钟的自然干燥，然后由喷镀机的火焰在1000～1500℃下使其干燥1～20分钟。
另外，作为可以喷镀在表面硬化材料的涂膜或原料组合物的涂敷面上的耐火陶瓷粉末材料的材质，与已经在上述耐火陶瓷的喷镀皮膜项中说明的相同，在此省略其说明。
作为上述耐火陶瓷粉末材料的粒径，只要是具有可以由喷镀时的热能在完全熔融的状态下附着在被涂物表面(具体地是表面硬化剂的原料组合物的涂敷面或涂膜面上)的粒径，则没有特别的限定，但是，通常是1～1000μm、较优选是1～300μm、更优选是10～210μm的范围。耐火陶瓷粉末材料的粒径小于1μm时，由于粉体的流动性低而不能进行均匀的粉体喷出，不能获得均匀的皮膜层厚度，有在喷镀皮膜中混有未溶化层等的问题。另外，在粒径超过1000μm时，不能使耐火陶瓷粉末材料溶化，不能获得牢固的粘接性，另外，还产生不能获得致密且高强度的施工体等的问题。
另外，在喷镀上述耐火陶瓷粉末材料时，被涂敷的表面硬化材料的原料组合物可以通过适当地干燥而涂膜化，也可以不进行干燥。而且，也可以另外干燥后进行加热而使其牢固地粘接，但是，使用喷镀热其经济性优良，因此比较理想。另外，表面硬化材料的组合物即使使用挥发性或可燃性的分散剂、及可燃性的分散剂(表面活性剂)或有机粘合剂等也没有任何问题，是因为，被涂敷的表面硬化材料的原料组合物由于喷镀而成为极高温，可以使其容易燃烧。因此，这些挥发成分不是构成高耐用性绝热材料的表面硬化材料的涂膜的物质，可燃性成分的大多数也不是构成表面硬化材料的涂膜的物质，只是含有微量的残渣成分。同样，布料如果是由喷镀热进行燃烧的材质的布料，在这时也进行燃烧而消失(也包括含有微量残渣成分的情况)。
另外，作为上述耐火陶瓷粉末材料的喷镀方法没有任何的限定，可以使用过去公知的各种喷镀技术，例如可以由火焰喷镀、等离子喷镀、弧喷镀等进行实施的方法。优选是喷镀装置可以小型化、携带性优良可以简单地进行搬运及操作操作方便的火焰喷镀法。更具体的是，可以使用日本特公昭57-16309号公报、日本特公昭57-56668公报、日本特公昭58-32314号公报、日本特公昭58-46545号公报、日本特公晤60-40597号公报、日本特公昭60-54258号公报、日本特公昭61-10418号公报等中记载的喷镀技术。
作为喷镀方法的一个例子，若使用

火焰喷镀的例子则如图2所示，将平均粒径20μm的耐火陶瓷粉末材料、氧气或富氧气体等的氧气源、LPG等的燃料源，通过各配管23(LPG配管)、25(氧气配管)、27(陶瓷粉末配管)供给于喷镀燃料器21，在此，使LPG等的燃料源和氧气等的氧气源燃料而产生火焰29，使其与耐火陶瓷粉末材料一起喷射。由此，耐火陶瓷粉末材料在从喷镀燃料器21喷射的2000℃以上的高温的火焰29内移动的过程中成为完全溶融的状态，与火焰一起吹附到形成在安装着布料33的无机质隔热纤维31表面上的表面硬化材料原料组合物或涂膜35的涂敷面或涂膜面上，可以形成耐火陶瓷粉末材料的喷镀皮膜37。
以下，作为本发明的高耐用性绝热材料的用途，可以是将该高耐用性绝热材料作为耐火物的一部分或全部利用的用途，具体地讲有炉、烟排出装置、隧道等。
即，本发明的炉其特征是作为耐火物的一部分或全部具有上述高耐用性绝热材料。
作为将上述高耐用性绝热材料作为耐火物的一部分或全部利用的炉，没有特别的限制，可以举出例如加热炉、热风炉、热处理炉、电炉等的窑炉；高炉、转炉、精炼炉等的炼钢用的熔炉等；铸造熔解·精炼炉、铝熔解·精炼炉、锌熔解·精炼炉、铜溶解、精炼炉等各种金属熔解·精炼炉；玻璃熔炉、水泥窑、石灰窑、陶瓷烧结炉、焚烧炉、熔融炉等，但不限定于它们。
在本发明的炉中，上述高耐用性绝热材料可以作为耐火物的一部分或全部使用，具体地讲除了可使用于炉壁、炉顶、炉盖、支柱、罩类等以外，还可使用于各种金属熔解·精炼炉、铁水罐、杓、混铁炉式铁水罐车等的各种熔化金属搬运容器等。
尤其是，在不需要过去的耐火砖等那样的强度的天花板或铁水罐·钢锅等的盖、精炼用的密封罐、出铁槽罩、中间包(以下简称为TD)罩等中，由于可以用本发明的高耐用性绝热材料代替耐火物的全部，在局部进行补修等时，操作效率极好，而且由于只要交换破损的部分就可以完成补修，其经济性极优良。另外，由于可以大幅度地减轻支承这样的天花板的支柱或炉壁的构造、天花板等的支承强度，可以实现炉整体的轻量化。
另外，本发明的烟排出装置，其特征在于，作为耐火物一部分或全部具有上述高耐用性绝热材料。
在这些烟排出装置中，由于不需要过去的耐火砖那样的强度，因此，可以用本发明的高耐用性绝热材料代替耐火物的全部，因此，除了可以大幅度地减轻构造物整体的质量之外，即使由其后的使用而局部破损了时，也可以通过仅交换破损的部分，可以提高操作效率，其经济性也极其优良。
本发明的隧道，其特征在于，作为耐火物一部分或全部具有上述高耐用性绝热材料。
作为该隧道可以举出例如公路隧道、铁路隧道、地铁隧道或地下街道的地下通道(地下隧道等)。
在这些隧道中将耐火物使用于火灾发生时的隧道混凝土的保护目的，其轻量化是重要的。特别是在施工到天花板部分等上的高耐用性绝热材料产生了崩落事故时，也几乎不用担心对汽车、电车、人等带来危害，安全。
另外，将该高耐用性绝热材料作为耐火物的一部分或全部使用于作为本发明的高耐用性绝热材料的用途的炉、烟排出装置、隧道等的方法(施工方法)没有特别限制，以作为现有的耐火物的砖相同，可以用适当的安装构件等固定制造为一定大小的高耐用性绝热材料的块等，但也不限定于此。
优选是如下的方法，即在对上述各种用途施工高耐用性绝热材料时，通过铁皮、耐火物或混凝土上设置预先安装了布料的无机质隔热纤维，在上述纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料，在无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，由此形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜的方法。在这种方法中，在预先制造了高耐用性绝热材料后，在使用于各用途时，有时容易在各个高耐用性绝热材料的接缝处产生间隙，难以获得充分的隔热效果，而在该施工方法中同时进行高耐用性绝热材料的制造和向各种用途的施工，不用担心起毛，操作性优良，效率高，而且，可以形成牢固且没有接缝的牢固地粘接了的喷镀皮膜。而且，在预先设置在适当部位的纤维彼此间的接缝部分也由火焰喷镀不间断地连续地形成喷镀皮膜，因此隔热效率优良。还有，在统一的块状等的绝热材料不能对应的装配件配作的必要用途和部位处也有效。
实施例实施例1作为块状的无机质隔热纤维使用具有表1中所示的化学成分的纤维块1(纤维的平均纤维直径4μm，块的宽度300mm、长度300mm、厚度300mm；长度方向从没有外加的重量的状态以容积基准压缩30％进行测量。块的密度130kg/m3)。
作为布料，使用的是材质为人造丝，网眼的大小约1.2×1.6mm的布。具体的是，使用了东邦人造纤维株式会社制托维斯30号(经、纬纱都是)单丝、平织、织数为在2.54cm之间纵18根、横14根的布料。
在使用上述布料将陶瓷纤维毯折叠为羊肠状曲折状制造的上述陶瓷纤维块1中，用布料覆盖暴露于高温环境中的该块的露出侧弯曲部分的表面。通过加入羊肠状弯折之间来安装布料，将两端面部分的布料折入安装到不与高温接触的侧。接着，如图3、图4所示，将固定陶瓷纤维块的槽40焊接在TD罩41的铁皮上，设置在TD罩41的一部分。在设置在TD罩41的一部分上后，在该陶瓷纤维块31中用上述方法不能覆盖的作为工作面露出于高温环境中的面31a，将丙烯酸橡胶散布在毯上并使用住友3M株式会社制喷雾浆糊55在该陶瓷纤维毯上粘贴布料33。
在该纤维块1的布料安装面上通过以使用量8kg/m2(固形成分为4kg/m2)进行吹附的方式涂敷表面硬化材料的原料组合物(表1中的表面硬化材料涂膜的详细成分组成是相对于氧化铝40％(质量)，二氧化硅9％(质量)、氧化锆1％(质量)、水50％(质量)合计100％(质量)中添加PVA的10％(质量)的水溶液2％(质量))。自然干燥30分钟，使用喷镀机的火焰在1000℃下干燥5分钟。
在表面硬化材料的原料组合物的涂敷面上，在表1所示的那样地在由最大粒径为210μm的氧化铝粉末70％(质量)和最大粒径为210μm的二氧化硅粉末30％(质量)构成的耐火陶瓷粉末中添加图2所示那样的氧和LPG，通过由喷镀燃烧器进行火焰喷镀，由火焰喷镀烧结表面硬化材料的原料组合物，形成厚度3mm的表面硬化材料的涂膜1，并且以厚度3mm、使用量5kg/m2，形成作为喷镀施工体1的耐火陶瓷的喷镀皮膜，在获得高耐用性绝热材料(1)的同时，制成了具有该耐用性绝热材料(1)作为耐火物的一部分的TD罩(1)，以都用相同的方法形成的施工体埋入树脂中观察其断面的方法测量涂膜1及喷镀施工体1的厚度。将获得的表面硬化材料的涂膜1及喷镀施工体1的化学组成表示在表1中。
以下用获得的高耐用性绝热材料(1)或TD罩(1)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
实施例2在实施例1中，除了将喷镀施工体1的厚度3mm改变为10mm以外，与实施例1同样地在获得高耐用性绝热材料(2)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该耐用性绝热材料(2)的TD罩(2)。
以下用获得的高耐用性绝热材料(2)或TD罩(2)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
实施例3在实施例1中，代替纤维块1作为块状的无机质隔热纤维使用具有表1所示化学组成的纤维块2(纤维的平均纤维直径4μm，块的宽度300mm、长度300mm、厚度300mm；长度方向从没有外加的重量的状态以容积基准压缩30％进行测量。块的密度130kg/m3)，除了代替喷镀施工体1，在由最大粒径为210μm的氧化铝粉末85％(质量)和最大粒径为210μm的氧化镁粉末15％(质量)构成的耐火陶瓷粉末中添加图2所示那样的氧和LPG，通过由喷镀燃烧器进行火焰喷镀，形成厚度3mm、使用量5kg/m2作为耐火陶瓷的喷镀皮膜的喷镀施工体2之外，与实施例1相同地在获得高耐用性绝热材料(3)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该耐用性绝热材料(3)的TD罩(3)。
接着，用获得的高耐用性绝热材料(3)或TD罩(3)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
实施例4在实施例1中，除了将喷镀施工体2的厚度3mm改变为10mm以外，与实施例3同样地在获得高耐用性绝热材料(4)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该耐用性绝热材料(4)的TD罩(4)。
接着，用获得的高耐用性绝热材料(4)或TD罩(4)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
比较例1除了在实施例1中不使用布料以外，与实施例1同样地在获得比较用高耐用性绝热材料(1)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该比较用耐用性绝热材料(1)的TD罩(1)。
接着，用获得的比较用高耐用性绝热材料(1)或TD罩(1)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
比较例2除了在实施例2中不使用布料以外，与实施例2同样地在获得比较用高耐用性绝热材料(2)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该比较用耐用性绝热材料(2)的TD罩(2)。
接着，用获得的比较用高耐用性绝热材料(2)或TD罩(2)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
比较例3除了在实施例3中不使用布料以外，与实施例3同样地在获得比较用高耐用性绝热材料(3)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该比较用耐用性绝热材料(3)的TD罩(3)。
接着，用获得的比较用高耐用性绝热材料(3)或TD罩(3)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
比较例4除了在实施例4中不使用布料以外，与实施例4同样地在获得比较用高耐用性绝热材料(4)的同时，制成了作为耐火物的一部分具有该比较用耐用性绝热材料(4)的TD罩(4)。
接着，用获得的比较用高耐用性绝热材料(4)或TD罩(4)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
比较例5除了在实施例1中不使用布料和表面硬化材料以外，与实施例1同样地在获得比较用高耐用性绝热材料(5)，与其它比较例1-4同样制成作为耐火物的一部分具有该比较用耐用性绝热材料(5)的TD罩(5)。
接着，用获得的比较用高耐用性绝热材料(5)或TD罩(5)进行了粘接性(喷镀施工体的鼓起)、熔损深度、氧化皮附着指数、实炉适用(喷镀残存或损伤状况)、整体评价。其结果表示在表2中。
表1

表2

※1～5纤维块、表面硬化材料涂膜及喷镀施工体分别具有表1所示的化学成分组成。
※6测定用火焰喷镀以熔融状态将氧化皮向喷镀施工体表面吹附10秒钟时的侵蚀深度。
“无侵蚀”表示氧化皮向喷镀施工体表面的附着没有引起熔损。
※7表示将用火焰喷镀从喷镀施工体保持1m的距离吹附熔融的氧化皮时的附着量指数化进行表示的情况。
指数越大，氧化皮的附着越多。
※8设置在TD罩的一部分上定期地确认损伤状况、耐用的有无。
上述实验方法及其评价基准(1)粘接性(喷镀施工体的鼓起)
·实验方法进行5～10分钟/m2的火焰喷镀(火焰温度2400℃)后的喷镀施工体与纤维(包括布料安装面)或表面硬化材料的涂膜之间的粘接性(喷镀施工体的鼓起或剥离)用目视观察及用显微镜观察以树脂包封断面，评价粘接性。
·评价基准○…没有看到喷镀施工体的鼓起，粘接性良好。
△…喷镀层的组织疏松，粘接性不充分。
×…喷镀层与纤维间剥离。
(2)熔损深度·实验方法测定用火焰喷镀(火焰温度2400℃)在熔融状态下以10分钟/m2向喷镀施工体或纤维、表面硬化材料涂膜上吹附氧化皮时的侵蚀深度。
·评价基准无侵蚀表示氧化皮向喷镀施工体表面的附着没有引起熔损。熔损的有无是从埋入对象试验片所获得的断面的形状来确定。
(3)氧化皮附着指数·试验方法测定用火焰喷镀从喷镀施工体保持1m的距离吹附熔融的氧化皮时的附着量。
·氧化皮附着指数的计算方法，按照下式将氧化皮附着量指数化。从下式可知，指数越大，氧化皮的附着越多。
·氧化皮附着指数的计算方法(氧化皮附着指数)＝100×(氧化皮附着量)/(实施例1的氧化皮的附着量)(氧化皮的附着量)＝((氧化皮喷镀吹附后纤维块的质量)-(氧化皮喷镀吹附前纤维块的质量))(4)实炉试用(喷镀残存或损伤状况)·试验方法设置在TD罩的一部分上，在实机TD中使用。
钢的种类是普通钢，钢水温度是1550～1580℃，由等离子加热装置，TD罩附近的环境温度为约1800℃、300～450分钟的铸造时间一天供1～3次的使用。由于铸造中产生的飞溅产生向TD罩的氧化皮的附着，观察由其带来的损伤。
·评价基准目视观察TD罩实验片部位，判断熔损的大小、喷镀部位有无缺落·剥离等。
从实施例1到实施例4在经过了6个月的时候是喷镀部位没有缺落·剥离，观察到了轻微的熔损的程度，判断为在谋求耐用性的条件下可以供长期使用。
在比较例1～4中，在经过了3～3.5个月后的时候是喷镀部位没有缺落·剥离，观察到了轻微的熔损的程度，但是在超过该期间使用时，观察到了熔损部位的缺落·剥离。与本实施例相比，更换的频率增加，判断为可以供今后的使用。
比较例5作为使用2天后的观察结果，观察到了熔损部位的缺落·剥离。判断为不能供今后的使用。
(5)整体评价从实施例1到实施例4，除了上述耐氧化皮性之外，可以没有问题地使用于在6个月中及使用于高温中，而且反复进行每次的升降温在局部上附着了熔渣的情况，还可以是没有问题地使用于飞散的铁水，因此，评价为作为耐用性、耐热冲击性、耐熔渣性、耐铁水性、耐机械性冲击性极优良的“◎极好”。
即使在比较例1～比较例4中，也可以没问题地在3～3.5个月中及使用于高温，而且反复进行每次的升降温的局部上附着了熔渣的情况，因此，虽然与本实施例相比其耐用性差，但其耐用性、耐热冲击性、耐熔渣性、耐铁水性、耐机械性冲击性比过去的没有表面硬化材料涂膜的高耐用性绝热材料好得多，被评价为“○普通”。
比较例5，作为使用2天后的观察结果，观察到了熔损部位的缺落·剥离。没有达到可比较耐用性，评价为“×不适用”。
产业上的可利用性本发明的高耐用性绝热材料，在安装了布料的无机质隔热纤维的表面上、或在布料由制造过程中的耐火陶瓷粉末材料的火焰喷镀燃烧消失前被安装着的无机质隔热纤维的表面上通过表面硬化材料的涂膜具有耐火陶瓷喷镀皮膜，表面的平滑性、及涂膜与皮膜厚度均匀性优良，大幅度地改善了表面的凸凹及龟裂等，因此大幅度地提高了使用寿命，而且该表面硬化材料涂膜起到纤维与喷镀皮膜的粘接剂(粘合剂)的作用，相对于它们具有更高的粘接性。因此可以做成为极其牢固的喷镀皮膜。因此，该喷镀皮膜其防止氧化皮、碱等的化学侵蚀等的耐蚀性极优良的同时、对于防止由高速的热风及粉尘引起的纤维组织的破坏有大的效果，可以有助于使用寿命的大幅度提高。
另外，本发明的高耐用性绝热材料的制造方法，通过在无机质隔热纤维的表面上安装布料，在该无机质隔热纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料的原料组合物，在该无机持隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜，由此表面的平滑性、及涂膜和皮膜厚度的均匀性优良大幅度地改善了表面的凹凸或龟裂等，可以形成耐热性、耐熔渣性、耐铁水性、耐磨耗性、耐机械性冲击性优良的耐火陶瓷喷镀皮膜，可以制造耐用性优良的高耐用性绝热材料。
另外，在作为本发明的高耐用性绝热材料的用途的炉、烟排出装置、隧道中，通过使耐火物的一部分或全部使用高耐用性绝热材料，与现有的砖等的耐火物相比，由于可以实现轻量化、薄形化，其处理操作性良好，另外由于耐用性极优良，因此可以使其寿命大幅度地提高。
另外，在本发明的高耐用性绝热材料向各种用途的施工方法中，在将耐用性绝热材料向各种用途施工时，在铁皮、耐火物或混凝土上设置预先安装着绝热材料的无机质隔热纤维，在上述纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料，在无机持隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，由此，可以使用表面平滑性及操作性优良的安装着布料的无机质隔热纤维，可以在具有该表面平滑性的布料涂敷面上形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜，可以高效率地且极牢固地形成没有裂缝的喷镀皮膜。另外，在装配件配作的所需用途或部位也是有效果的。
权利要求
1.高耐用性绝热材料，其特征在于，在安装着布料的无机质隔热纤维的表面上、或在制造过程中直到布料燃烧消失之前安装着布料的无机质隔热纤维的表面上通过表面硬化材料涂膜设有耐火陶瓷的喷镀皮膜。
2.如权利要求1所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料具有不使表面硬化材料的组合物分离而可以使其透过的大小的网眼。
3.如权利要求1或2所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料的网眼的大小是0.2～10mm的范围。
4.如权利要求1～3中的任何一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述布料由燃烧消失布料或不燃残留布料、或它们的组合构成。
5.如权利要求1～4中的任何一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述无机质隔热纤维由氧化铝二氧化硅质、粘土质、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、碳化硅、氮化硅、碳纤维或它们的两种以上的组合构成。
6.如权利要求1～5中的任何一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述耐火陶瓷的粉末材料选自由氧化铝二氧化硅质、耐火粘土、氧化锆、富铝红柱石、锆英石、氧化镁、氧化钙、白云石、熟耐火土、刚玉、铝土矿、钠明矾石、碳化硅及铬铁矿的单体或它们的复合体构成的组中选出的至少一种以上的物质。
7.如权利要求1～6中的任何一项所述的高耐用性绝热材料，其特征在于，上述表面硬化材料的涂膜的热特性与耐热陶瓷的喷镀皮膜的热特性类似。
8.高耐用性绝热材料的制造方法，其特征在于，在制造上述权利要求1～7中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料时，在无机质隔热纤维的表面安装布料，在该无机质隔热纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料的原料组合物，通过在该无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，形成表面硬化材料的涂膜和耐火陶瓷的喷镀皮膜。
9.炉，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述 1～7中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
10.烟排出装置，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述权利要求1～7中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
11.隧道，其特征在于，其耐火物的一部分或全部具有上述权利要求1～7中的任何一项所记载的高耐用性绝热材料。
12.施工方法，其特征在于，在上述权利要求9～11中的任何一项所记载的用途中施工高耐用性隔材料时，在铁皮、耐火物或混凝土上设置预先安装了布料的无机质隔热纤维，在上述纤维的布料安装面上涂敷表面硬化材料，通过在无机质隔热纤维的表面硬化材料的原料组合物涂敷面上火焰喷镀耐火陶瓷粉末材料，形成表面硬化材料的涂膜及耐火陶瓷的喷镀皮膜。
全文摘要
本发明提供一种耐用性、耐热冲击性、耐熔渣性、耐铁水性、耐机械性冲击性极优良的耐火绝热材料,其特征是,在安装着布料的无机质隔热纤维的表面上、或在制造过程中布料燃烧消失之前安装着布料的无机质隔热纤维的表面上通过表面硬化材料涂膜设有耐火陶瓷的喷镀皮膜。
文档编号F27D1/00GK1383422SQ01801654
公开日2002年12月4日 申请日期2001年5月18日 优先权日2000年5月19日
发明者松井泰次郎, 今川浩志, 加山恒夫, 阿苏辰二, 松尾正孝, 本田和宽 申请人:新日本制铁株式会社, 黑崎播磨株式会社