JP4523113B2

JP4523113B2 - 混合分散装置

Info

Publication number: JP4523113B2
Application number: JP2000131433A
Authority: JP
Inventors: 雅史藤; 忠則柴田; 巌後藤
Original assignee: A&A Material Corp
Current assignee: A&A Material Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001310142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低粘性液体の結合材スラリーを、導管に導入された乾燥混合物に混合して分散させる混合分散装置に関し、特に、建築物の耐火被覆施工に用いる吹付施工用の混合分散装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築構造物の躯体として用いられる鉄骨には耐火被覆が必要とされ、一般には、ロックウール等の無機繊維材料とセメントスラリーとを混合して分散させる半乾式吹付耐火被覆材施工（半乾式吹付工法）や、水硬性セメント等からなるモルタルや高粘性スラリーをポンプで圧送して吹き付ける湿式吹付耐火被覆材施工（湿式吹付工法）が主流である。なお、湿式吹付工法としては、前記モルタルや高粘性スラリーと別系統で硬化促進剤等の低粘性液体を圧送し、混合分散しつつ吹き付ける湿式吹付工法も行われている。この湿式吹付工法に関しては、粘性水硬スラリー中への低粘性流体の混合方法として特開平２−２３３１６１に開示されている。
【０００３】
ここで、従来の半乾式吹付工法に使用される混合分散装置を説明するに、図1に示されるように、圧縮空気により無機繊維材料を搬送するために搬送ホースにつながる導管１と、その導管１の吐出口中心付近に吐出口に向かってセメントスラリーを噴霧するスラリーノズル２を配設したものである。同様の例は、特開昭５８−２７６６１に吹付用ガン先として挙げられている。
【０００４】
この混合分散装置において、搬送ホースを介して圧縮空気により導管１に導入された無機繊維材料は、前記導管１の吐出口部分において、スラリーノズル２から噴霧されるセメントスラリーと混合分散、湿潤されて施工面に吹き付けられるものである。
【０００５】
図1に示されるような混合分散装置にあっては、スラリーノズルから噴霧されるセメントスラリーの噴射角が導管の吐出口から噴射される繊維材料の噴射角より小さくなっているため、セメントスラリーの外側帯域において、繊維材料はセメントスラリーによる湿潤作用を十分受けられず、粉塵となって飛散する欠点があった。また、同様の理由により導管の吐出口と被施工面との距離の変化に応じて繊維材料とセメントスラリーに混合ムラが生じることがあった。
【０００６】
さらに、繊維材料は吐出口部分で導管内に設けられたセメントスラリー噴霧用ノズルによりその流速が部分的に変化し、繊維材料の吐出量に偏りが生じたりするため、吐出される繊維材料とセメントスラリーとの混合にムラが生じ、ひいては均質な吹付層が得られなかった。
【０００７】
また、セメントスラリーの噴霧用ノズルからはセメントスラリーがシャワー状もしくはミスト状に噴霧されるために、セメントスラリーと繊維材料の絡みや吹付層を締め固める作用が弱く、吹付層の嵩密度は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ ³ 程度と低く、また、吹付材の凝集力も小さいため、形成された吹付層は発塵量が多くエアチャンバー等には不適であり、また、機械的衝撃に弱く、施工中の損傷が多いという欠点があった。さらに、耐火性を確保するためにコテ押さえの作業や吹付層の過大な厚さが必要であった。
【０００８】
そこで、図２に示されるような混合分散装置が提案された。すなわち、導管内におけるセメントスラリー噴霧用ノズルの影響を避けるために、導管の内周面に設けた間隙から結合材スラリーを導管内に噴出させるもので、導管内の繊維材料は、僅かに内周面沿いで遅いものの全てほぼ一定の速度で流れる。このような繊維材料の流れに対し、内部に噴出する結合材スラリーは、図示のように、導管の内周面沿いに多量に分布し、導管の中心まで到達できないので、中心部を流れる繊維材料に絡み難く、吹付け施工時の混合ムラや粉塵の発生が多くなり、また、結合材スラリーが導管内周面に沿って導管の先端の吐出口からダレ落ちることが多かった。
【０００９】
さらに、図３に示されるように、吐出口部分において、結合材スラリーを導管の内周面に設けた噴出口から噴出すると共に、この結合材スラリー噴出口の上流側において、導管内径を絞り込む傾斜を導管の内周面に設け、いわゆる円筒状オリフィスを形成することによって、噴出口での速度圧を低くして、結合材スラリーの噴出を容易にする混合分散装置が提案された。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような混合分散装置においては、円筒状オリフィスに対して導管内を送られてくる繊維材料の絡むことがあり、充分な混合分散を行わせることができるとは限らなかった。
【００１１】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、繊維材料と結合材スラリーを別系統で圧送し、円筒状オリフィスを通して混合分散させて吹き付ける半乾式吹付工法に使用して、繊維材料の絡むことがなく、広範囲の繊維材料と結合材スラリーを充分に混合、分散、湿潤化させて均質に吹き付けることが出来る混合分散装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る混合分散装置は、第１材料を圧縮空気により搬送するための導管と、この導管の吐出口部分の内周面に設けられた、第２材料を導管にほぼ直交する方向から導入するための噴出口を有する円筒部と、この円筒部の上流側で導管内径を絞り込むための第１傾斜部とこの円筒部の下流側で導管内径を拡開させるための第２傾斜部が形成された円筒状オリフィスとからなる混合分散装置において、前記円筒状オリフィスは、円筒部の長さＬと導管の内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が０．１〜２．０、前記円筒部の内径ｄと導管の内径Ｄとの比（ｄ／Ｄ）が０．２〜０．８、第１傾斜部の導管軸と平行な線に対する角度αが１０〜６０度、第２傾斜部の導管軸と平行な線に対する角度βが１０〜８０度に形成し、前記円筒部の上流側側縁に円筒部の内径より小さな直径の開口が形成された弾力性を有するオリフィス体を配設したことを特徴とするものである。好ましくは、前円筒状オリフィスにおける、円筒部の長さと導管の内径との比は０．３〜１．５、その内径と導管の内径との比は０．３〜０．６５、第１傾斜部の角度αおよび第２傾斜部の角度βは共に１０〜４５度である。
【００１３】
さらに、好適には、第１材料が繊維質材料、第２材料が水硬性材料および水とからなる結合材スラリーであることである。
【００１４】
また、第１材料が繊維質材料および粉体材料とからなる乾燥混合物、第２材料が水である場合も好適である。
【００１５】
なお、繊維質材料は、ロックウールやグラスウール等の無機質繊維材料やパルプ等の有機質繊維材料とすることができ、粉体材料としては、石膏、セメント等の水硬性材料、炭酸カルシウム、パーライト、バーミキュライト等の粉体材料とすることができる。
【００１６】
また、第２材料は、石膏、セメント等の水硬性材料および水からなる結合材スラリーまたは水とすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である混合分散装置を添付図面に基づいて説明する。
先ず、図3及び図4に示される従来の混合分散装置においては、第１材料（繊維材料）を圧縮空気により搬送するための導管７と、この導管７の吐出口部分の内周面に、円筒状オリフィス８を有し、該円筒状オリフィス８の円筒部８ａには、第１導管７の軸方向すなわち第１材料の流れに対して直角の向きに向けられた略円形の第２材料（結合材スラリー）の噴出口９が、円周方向に等間隔に複数個、例えば１円周上に４ヶ所（好適には６ヶ所〜８ヶ所）設けられている。また、円筒状オリフィス８の内周面は、この噴出口９の上流側における第１傾斜部により円筒部８ａの内周面は導管７内周面に連続している。さらに該噴出口９の下流側においても同様に第２傾斜部により円筒部８ａの内周面は導管７の内周面に連続し、吐出口７ｂを形成している。
【００１８】
したがって、このような混合分散装置においては、図示しない搬送ホースから圧縮空気により送られてきた繊維材料は、導管７の導入側７ａから導入され、また、同様に図示しない第２材料搬送ホースにより送られてきた結合材スラリーが、円筒状オリフィス８の円筒部８ａの結合材スラリー噴出口９外周側のチャンバー１０にスラリー導入口１１から導入され、このチャンバー１０から円筒状オリフィス８の中心方向に向けた噴出口９から中心に向かって高い圧力で噴出される。複数の噴出口９から噴出された結合材スラリーは、円筒部８ａの中心付近で相互に衝突、跳ね返り、円筒部８ａ内に結合材スラリーの略スクリーン状態を形成する。搬送されてきた繊維材料はこの結合材スラリーのスクリーン状態部分を通過し、さらに、搬送のための圧縮空気の力により導管７の吐出口７ｂから吐出され、被覆対象面に吹き付けられる。したがって、この時、繊維材料がムラ無く結合材スラリーに覆われ、充分に混合分散、湿潤化されることにより、繊維材料による粉塵飛散が無く、また、噴出した結合材スラリーのスクリーンを通過した繊維材料は、結合材スラリーに覆われて質量が増すために、均質で密度の高い吹付層を形成することができ、結果、吹付層の比重の向上や凝集力の増大が可能である。
【００１９】
このような混合分散装置は、結合材スラリー噴出口９が円筒状オリフィス８の円筒部８ａに設けられ、さらには、結合材スラリー噴出口９の上流側における傾斜により導管内周面が絞り込まれた構造となり、繊維材料は導管７内を下流に向かって流れつつ円筒部８ａの軸心方向に向かって流れ、一方、噴出口９壁面付近では速度圧が低く、更には中心位置までの距離が小さくなることで、結合材スラリーが円筒部８ａの中心部まで充分に届き、結合材スラリーのスクリーン状態を形成する。これによって繊維材料は結合材スラリーと充分に混合され、湿潤化される。さらに、導管内径の絞り込みによって増大した流速を円筒部８ａの下流の傾斜部により導管内径を拡張することで、流速を減少させ、吹付面での跳ね返りを抑え、両材料の飛散やロスを低減させることができる。したがって、もし、図３に示すような円筒状オリフィス８を有さず、導管内径が一定の場合には、導管内の流速は僅かに壁面沿いが遅いもののほぼ一定の速度分布で流れるため、導管内から吐出される結合材スラリーは、図示されるように壁面沿いに多量に分布し、導管中心部まで到達せず、中心付近を通過する繊維材料は結合材スラリーに被覆され難く吹付時の混合ムラや粉塵の発生が多くなる。また、導管内に噴出する結合材スラリーも導管内壁面に沿って導管吐出口からダレ落ちることが多くなる。
【００２０】
なお、この混合分散装置は、内径Ｄが４６ｍｍの導管に対して、円筒状オリフィス８の内径ｄは２０ｍｍ、同円筒部８ａの長さＬは２５ｍｍ、第１傾斜部の導管軸と平行な線に対する角度αが１５度、第２傾斜部の同角度βが３４度を有しており、オリフィスの円筒部８ａの長さＬと導管７の内径Ｄとの比は０．５４、オリフィスの内径ｄと導管７の内径Ｄとの比は０．４３である。また、円筒状オリフィス８の内径ｄが２５ｍｍ、同円筒部の長さＬが６５ｍｍ、角度αが１０度、βが２０度、すなわち、オリフィス円筒部の長さＬと導管７の内径ｄとの比が１．４１、オリフィスの内径ｄと導管７の内径Ｄとの比が０．５４とすることも出来る。なお、結合材スラリーの噴出孔９は直径２ｍｍまたは３ｍｍの円形をなしているが、これらの形状は楕円形や多角形とすることも可能である。また、繊維材料としては綿状に解繊したパルプ繊維を使用し、結合材スラリーとしてはポルトランドセメントまたは石膏プラスター１００質量部に水１００〜２００質量部を加え混合攪拌した分散液が用いられる。これにより得られる吹付層は、均質でその嵩密度がおよそ０．４〜０．８ｇ／ｃｍ³の範囲で自由に調整でき、さらに、可燃性のパルプを使用しながら高い耐燃性及び耐火性を付与することができる。ところで、繊維材料としてロックウールやグラスウール等の無機質繊維を用いることもできるが、ある種の繊維材料においては、円筒状オリフィスの円筒部において繊維材料が絡み易く、この場合には充分な混合分散を行わせることが困難であった。なお、結合材スラリーとしては他の水硬性材料と水から構成することもできる。
【００２１】
本発明は、このような混合分散装置の改良に係り、図５及び図６に示すように、オリフィス８の円筒部８ａの上流側側縁に、円筒部８ａの内径よりも小さな直径の開口を形成した弾力性を有するオリフィス１２を配設したものである。
なお、このようなオリフィス体１２は、弾力性を有する材料によって作るものである。これにより、オリフィス８の円筒部８ａの結合材スラリーの噴出部９の速度圧がさらに軽減され、形成される結合材スラリースクリーンが安定し、繊維材料に対する混合分散性が向上するものである。また、弾力性を有するオリフィス１２を用いることで導管内を送られてくる繊維材料は該弾力性を有するオリフィス体１２に絡むことなく結合材スラリーのスクリーンを滑らかに通過することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の混合分散装置によれば、第１材料を圧縮空気により搬送するための導管と、この導管の吐出口部分に設けられ、第２材料を第１材料の流れにほぼ直交する方向から導入するための噴出口を有する円筒部と内周面を絞り込む第１傾斜部と拡開する第２傾斜部とが形成された円筒状オリフィスとからなり、円筒部の上流側側縁に円筒部の内径より小さな直径の開口が形成された弾力性を有するオリフィス体を配設したので、第１材料として繊維材料等を第２材料として結合材スラリー等を使用する半乾式吹付工法に用いるときに、吹付時の繊維材料等による粉塵飛散が無く、また、混合ムラの少ない均質で密度の高い安定した吹付層を得ることが可能となると共に、広い範囲の繊維材料がオリフィス体に絡むことなく、一層優れた結合材スラリーの混合分散が行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の吹付ノズルを示す断面図である。
【図２】従来の他の吹付ノズルを示す断面図である。
【図３】従来の混合分散装置の断面図である。
【図４】従来の混合分散装置の正面図である。
【図５】本発明の実施の形態である混合分散装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態である混合分散装置の正面図である。
【符号の説明】
１，７…導管、７ｂ…吐出口、８…オリフィス、８ａ…円筒部、９…結合材スラリー噴出口、１０…チャンバー、１１…スラリー導入口、１２…オリフィス体。

Claims

第１材料を圧縮空気により搬送するための導管と、この導管の吐出口部分の内周面に設けられ、第２材料を第１材料の流れにほぼ直交する方向から導入するための噴出口を有する円筒部とこの円筒部の上流から円筒部に向けて導管内周面を絞り込む第１傾斜部およびこの円筒部の下流から吐出部に向けて導管内周面を拡開する第２傾斜部が形成された円筒状オリフィスとからなる混合分散装置において、前記円筒状オリフィスは、円筒部の長さと導管の内径との比を０．１〜２．０、円筒部の内径と導管の内径との比を０．２〜０．８、第１傾斜部の導管軸と平行な線に対する角度を１０〜６０度、第２傾斜部の導管軸と平行な線に対する角度を１０〜８０度に形成し、前記円筒部の上流側側縁に円筒部の内径より小さな直径の開口が形成された弾力性を有するオリフィス体を配設したことを特徴とする混合分散装置。
上記第１材料が繊維質材料で、上記第２材料が水硬性材料および水とからなる結合材スラリーであることを特徴とする請求項１記載の混合分散装置。
上記第１材料が繊維質材料および粉体材料とからなる乾燥混合物で、上記第２材料が水であることを特徴とする請求項１記載の混合分散装置。