JP2002138356A

JP2002138356A - 粒状無機繊維綿およびその製造方法

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Publication number: JP2002138356A
Application number: JP2000326981A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Nagao; 智一長尾; Masato Takagi; 正人高木; Masataka Yamada; 政孝山田; Masaaki Sato; 政明佐藤; Kazuo Asao; 一夫朝生
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱材、充填材、吸音材などの建築・産業資材
用として好適で、特に住宅の天井裏等で施される吹き込
み工法に適した粒状無機繊維綿およびそのような粒状無
機繊維綿の製造方法の提供。【解決手段】溶融した無機物を、繊維化し、集綿化して
粒状化するに際して、繊維化された無機繊維が冷却され
るまでの工程の間に、水溶性高分子の溶液を無機繊維に
付着させて粒状無機繊維綿を製造する。無機繊維に対
し、１〜２質量％の量で水溶性高分子が付着してなる粒
状無機繊維綿。該粒状無機繊維綿の嵩密度は３０ｋｇ／
ｍ³以下であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱材、充填材、
吸音材などの建築・産業資材用として好適で、特に住宅
の天井裏等で施される吹き込み工法に適した粒状無機繊
維綿および粒状無機繊維綿の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、住宅の天井裏や壁の断熱材とし
て、無機繊維をフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱
硬化性樹脂で接着剤してマット（あるいはボード）状に
成型したものが用いられている。しかし天井裏は、梁等
の多くの突起があるためマット状断熱材では、隙間がで
きやすい。また現在製造されているマット状成型品は、
厚さが最大でも１００ｍｍ程度であり、次世代省エネル
ギー基準で求められているような高断熱基準に対応する
には、二枚重ねで敷設する必要がある。断熱材の重ね敷
きは施工を煩雑にさせ、隙間もできやすくなる。

【０００３】最近、無機繊維を粒状に集綿した粒状無機
繊維綿を、圧搾空気で搬送し、堆積させ施工する吹き込
み工法が行われている。この吹き込み工法は、上記のよ
うなマット状成型品による隙間などの問題点は生じにく
いが、材料ごとに施工厚さが規定されており、施工後の
重量負担により天井が変形するなどのトラブルを避ける
ため、また施工者の負担を軽減するためなど作業性の面
からも、嵩密度が小さく軽量でかつ強い粒状綿を用いる
ことが望まれる。これらの理由から、特に吹き込み工法
に用いられる粒状無機繊維綿の嵩密度は３０ｋｇ／ｍ³
よりも小さいことが望ましい。

【０００４】吹き込み工法に適した軽量な無機繊維の製
造方法も提案されている。たとえば特公平６−４７４７
９号公報には、高温の無機質溶融体を遠心力あるいは気
流の作用により繊維化する際に、繊維が冷却される前に
少量の接着剤を吹き付け、加熱、圧縮することなく繊維
の保有する熱により接着剤を硬化および／または脱溶剤
させ、繊維同士を部分的に接着して粒状またはマット状
にする方法が開示されている。上記公報には、接着剤と
しては熱硬化性樹脂あるいは水溶性ではない熱可塑性樹
脂を使用し、接着剤量は、一般の成形品の１／10〜１／
３程度の少量ではあるが繊維同士を強固に接着するため
に０．１％以上付着させることが記載されている。そし
てこれにより圧縮や加熱せずとも繊維が部分的に接着
し、バルク状のものはそのままで吹き込み工法に用いる
ことができる軽量なロックウールが得られる旨記載され
ている。しかしながら上記のような接着剤を用いるバル
ク状無機繊維について本発明者の検討したところ、軽量
化についてはより一層の向上が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性能、
均質性・施工性、吸音・防音性能、断熱・保温性能など
の求められる用途に有用で、特に吹き込み工法に好適な
軽量化された粒状無機繊維綿およびそのような粒状無機
繊維綿を製造しうる方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な情況に鑑みて粒状無機繊維綿の軽量化について検討し
たところ、従来、軽量化無機繊維の製造方法では、無機
繊維を粒状に成形する際、前記したような熱硬化性樹脂
（フェノール樹脂、エポキシ樹脂など）などを用いて接
着させることが提案されているが、検討を重ねるうちに
必ずしも強固な接着力がなくてもポリエチレングリコー
ル（ＰＥＧ）などの水溶液で繊維表面を濡らすことで充
分に集綿化できるという予想外の効果が得られることを
見出した。そして水溶性高分子の溶液を用いれば、集綿
化効果だけでなく、嵩密度が小さく軽量化された粒状無
機繊維綿を得ることができ、さらに水溶性高分子の溶液
濃度および無機繊維への付着量を調整すれば、吹き込み
工法に有用な３０ｋｇ／ｍ ³以下の嵩密度も可能である
ことを見出して本発明を完成するに至った。なおたとえ
ば前記特公平６−４７４７９号公報の実施例には、嵩密
度１９〜２０ｋｇ／ｍ³のバルク状繊維が示されている
が、本発明者がこれを追試し、本件と同方法で嵩密度を
実測したところ４０ｋｇ／ｍ³程度であった。

【０００７】本発明では、溶融した無機物を、繊維化
し、集綿化して粒状化するに際して、繊維化された無機
繊維が冷却されるまでの工程の間に、水溶性高分子の溶
液を無機繊維に付着させる粒状無機繊維綿の製造方法が
提供される。上記水溶性高分子の溶液は、水溶性高分子
の無機繊維に対する付着量が１〜２質量％となる量で用
いることが好ましい。またこの際、水溶性高分子の溶液
は、４０質量％以上の濃度で用いることが好ましい。

【０００８】本発明では、無機繊維に対し、１〜２質量
％の量で水溶性高分子が付着してなる粒状無機繊維綿が
提供される。この粒状無機繊維綿の嵩密度は、好ましく
は３０ｋｇ／ｍ³以下である。本発明の粒状無機繊維綿
は、上記製造方法により製造することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、溶融した無機物を、
繊維化し、集綿化して粒状化するに際して、繊維化され
た無機繊維が冷却されるまでの工程の間に、水溶性高分
子の溶液を無機繊維に付着させて粒状無機繊維綿を製造
する。以下、まず図１に示すプロセスフローを参照しな
がら本発明を説明する。なお図１は、粒状無機繊維綿プ
ロセスフローの一例を模式的に示すものであり、本発明
の粒状無機繊維綿プロセスは、この図に記載された工程
に限定されるものではない。

【００１０】本発明で原料となる無機物としては、高炉
スラグ、安山岩、玄武岩、シリカ、アルミナ、ガラスな
どが挙げられる。炉１で溶融された無機物は、たとえば
スピナー２により、遠心力、エアあるいは水蒸気などの
気体でブローされることにより繊維化され、続いて集綿
室３で綿状に繊維化される。無機繊維としては、たとえ
ばロックウール、ガラスウール、セラミックファイバー
などがある。具体的にロックウールは、玄武岩等の天然
岩石、製鉄所から発生する高炉スラグを主成分とし、必
要に応じて珪砂等で成分を調整した無機物溶融体を原料
とするものである。本発明では、無機繊維としてはロッ
クウールが好ましい。また無機繊維の直径は、１〜１０
μｍ程度が好ましい。

【００１１】上記綿状の無機繊維は、集綿室３から、た
とえばビッカー４、次いでグラニュレータ５などの爪状
の突起を有するドラムに送られ、ここで粒状化され、粒
状無機繊維綿（粒状化無機繊維集合体）とされる。集綿
化されたものは比較的低密度であるが、粒状化時に圧縮
をうけるため高密度化する。

【００１２】本発明では、上記のようにスピナー２など
で繊維化された無機繊維が冷却され、粒状化されるまで
の工程の間に、水溶性高分子の溶液を無機繊維に付着さ
せる。水溶性高分子の溶液の付着方法は特に限定されな
いが、無機繊維に吹き付けて行われ、好ましくはスピナ
ー２で繊維化された直後にスピナーに吹きつけるような
状態で行われる。水溶性高分子としては、具体的にポリ
エチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレ
ンイミン、ポリアクリルアミドなどの合成高分子、でん
ぷん、アラビアガム、アルギン酸ナトリウム、カルボキ
シメチルセルロース、メチルセルロースなどの水溶性セ
ルロースなどの水溶性多糖類などから選ばれる少なくと
も一種を用いることができる。これらのうちでも、ポリ
エチレングリコール、ポリビニルアルコールなどが好ま
しい。これらの溶液は、通常水溶液であるが、必要に応
じて水と相溶性の溶媒を含んでいても構わない。

【００１３】２種以上の水溶性高分子の溶液を用いる場
合には、予め混合して用いても、また別々に吹き付けて
もよい。別々に用いる場合には、各濃度、添加場所など
は同一でも異なっていてもよく、何ら限定されないが、
作業コスト面から見て、混合液で用いることが望まし
い。また水溶性高分子の分子量などは特に限定されず、
使用時の溶液濃度、あるいは付着量などは、水溶性高分
子の種類によっても異なることがあり、特に限定されな
い。水溶性高分子は、熱硬化性樹脂などと比したとき、
むしろ粘着性で繊維同士の接点を増加させるものと考え
られる。

【００１４】水溶性高分子そのものが溶液状である場合
には、そのままで用いても構わないが、作業性の面で、
また最終的に嵩密度が小さく、軽量化製品を得ようとす
る場合には、４０質量％以上の濃度で用いることが好ま
しい。また無機繊維に対する付着量が１質量％以上であ
ることが適切であることが多い。これについて説明を加
えると、無機物を溶融し、集綿化した後、通常は粒状化
時に圧縮される。本発明者の推察によると、従来のよう
な接着剤を用いる場合には接着量は少なめに用いられ、
繊維間の接着交点が少ない場合、一旦圧縮されると元の
形状まで回復しないので嵩密度が高くなると考えた。一
方水溶性高分子の場合には、液量を増加させれば（水溶
性高分子の粘着性による繊維間の接着交点を増加させれ
ば）、弾力性が付与され、圧縮されても、嵩密度が高く
なることを防止できると考えられる。またたとえば接着
剤を充分に付着させようとすれば、その溶液をより多く
吹き付けることになるが、従来の接着剤では固形分１０
〜３０質量％程度に希釈されて使用されるため、吹き付
ける処理液量が多すぎて繊維間に入り込み、表面張力等
の影響により、繊維集合体が収縮して高密度化するとい
う問題が起きやすい。

【００１５】本発明では、上記のように水溶性高分子の
溶液は、軽量化を図るには水溶性高分子の無機繊維に対
する付着量が１〜２質量％となる量で用いることが好ま
しく、この際、水溶性高分子の溶液は、４０質量％以上
の濃度、好ましくは５０質量％以上で用いることが好ま
しい。なお１質量％以下の接着剤量では不充分な場合が
多く、これは粒状化の圧縮に耐えるに必要な接着点の数
が不足するためと推測される。一方２質量％を越えて接
着剤を吹き付けてもそれ以上の軽量化は望めず、コスト
高をまねくばかりではなく、設備への付着、さらには粒
状化が困難になるという問題が発生したり、溶液の水の
絶対量が多くなるためかえって粒状無機繊維綿の嵩密度
が高くなったりする傾向がある。

【００１６】水溶性高分子の溶液濃度が４０質量％未満
では、上記の充分な量の接着剤を塗布しようとすると、
繊維間に余分な溶液が浸入して、その表面張力等の影響
により、繊維間が密着し高密度となる傾向がある。濃度
の上限は、高粘度などの理由で吹き付けに支障が出た
り、粘着性が高すぎて製造設備に付着し、製造作業上支
障が出ない限り特に制限はされない。

【００１７】なお接着剤に熱硬化性樹脂を用いる従来の
場合には、無機繊維への付着量が１〜２質量％ではしば
しば接着力が強すぎ、粒状化が困難となる。一方、付着
量が１質量％以下では、接着点の数が不充分であるた
め、圧縮に対して弱く、高密度となりがちで軽量化は望
めない。水溶性高分子でも、接着力が強すぎる場合もま
れにあるが、残存水分量の調整や粒状化時の温度を調整
するといった比較的容易な方法で解決可能である。水溶
性高分子を吹き付けた無機繊維の乾燥は、自然乾燥がコ
ストの面では望ましいが、必要であれば、途中で乾燥炉
等による乾燥工程をいれてもかまわない。

【００１８】上記のように本発明の製造方法によれば、
充分な集綿性で所望の粒状の無機繊維綿が得られととも
に集綿時に過度の接着による不具合が生じにくく、また
解繊・粒状化が均質に行われやすい。このような本発明
によれば、嵩密度が小さく、軽量化された粒状無機繊維
綿を得ることができる。より具体的には、上記におい
て、水溶性高分子を無機繊維に対し、１〜２質量％の量
で用いた場合には、３０ｋｇ／ｍ³以下の嵩密度のもの
も容易に得ることができる。

【００１９】したがって本発明では、無機繊維に対し、
１〜２質量％の量で水溶性高分子が付着してなる粒状無
機繊維綿が提供される。該粒状無機繊維綿の嵩密度は、
３０ｋｇ／ｍ³以下であることが好ましい。嵩密度３０
ｋｇ／ｍ³以下の粒状無機繊維綿は、特に吹き込み工法
用断熱材として有用であり、嵩密度の小さいことから住
宅の天井裏等に施される断熱材などとしての価値が高
い。本発明の粒状無機繊維綿は、１〜５ｃｍ程度の寸法
であることが望ましい。

【００２０】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。（実施例１）図１に示す工程で粒状無機繊維綿を製造し
た。高炉スラグ８７％および珪砂１３％を電気炉１で溶
融した。これをスピナー２により遠心力で繊維化すると
同時に平均分子量３０００のポリエチレングリコール水
溶液（濃度５０質量％）を、無機繊維に対するポリエチ
レングリコール量が１質量％となるように調整して吹き
付けた。集綿機３で集綿した後、ビッカー４を介してグ
ラニュレータ５で粒状化し、粒状無機繊維綿を得た。得
られた粒状無機繊維綿を一旦嵩密度が６０ｋｇ／ｍ³と
なるように圧縮して、１カ月保管した。その後圧縮を開
放し、嵩密度を測定した。結果を表１に示す。

【００２１】（実施例２〜１０）実施例１において、水
溶性高分子の種類、水溶液濃度、吹き付け量を変化させ
た以外は、実施例１と同様にして粒状無機繊維綿を製作
した。実施例１と同様の方法で粒状無機繊維綿の嵩密度
を測定した。結果を表１に示す。

【００２２】（比較例１〜３）実施例１において、ポリ
エチレングリコール水溶液に代えて表１に示す接着剤を
表１に示す量で吹き付けた以外は、実施例１と同様にし
て粒状無機繊維綿を製作した。実施例１と同様の方法で
粒状無機繊維綿の嵩密度を測定した。結果を表１に示
す。

【表１】

【００２３】

【発明の効果】上記のように無機繊維の集綿に水溶性高
分子の水溶液を用いる本発明では、充分な集綿性で所望
の粒状の無機繊維綿が得られとともに集綿時に過度の接
着による不具合が生じにくく、また解繊・粒状化が均質
に行われやすい。さらに本発明によれば、軽量化された
粒状無機繊維綿を得ることができ、３０ｋｇ／ｍ³以下
の嵩密度のものも容易に得ることができる。このような
本発明の粒状無機繊維綿は、耐熱性能、均質性・施工
性、吸音・防音性能、断熱・保温性能などに優れるた
め、セメントスラリーとともに吹き付けるロックウール
耐火被覆用断熱材として、酸素分離機などの充填材とし
て、防火区画貫通部・スキ間の充填材として、吸音板、
外装材、不燃紙などの産業資材などの広範な用途に用い
ることができる。特に吹き込み工法用断熱材として有用
であり、嵩密度の小さいことから住宅の天井裏等に施さ
れる断熱材などとしての価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】粒状無機繊維綿のプロセス例を模式的に示す
図である。

【符号の説明】

１…炉２…スピナー３…集綿機４…ビッカー５…グラニュレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｄ０６Ｍ 101:00 Ｃ０３Ｃ 25/02 Ｚ (72)発明者山田政孝岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川鉄ロックファイバー株式会社内 (72)発明者佐藤政明岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川鉄ロックファイバー株式会社内 (72)発明者朝生一夫岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川鉄ロックファイバー株式会社内Ｆターム(参考） 4G060 BA04 BC01 BD15 CB05 CB09 CB12 CB29 4L033 AA09 AB02 AC11 CA48 4L037 CS16 FA12 PA31 PF01 PF42 PF51 UA07 UA20 4L047 AA01 AB02 BC14 CA20 CC10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融した無機物を、繊維化し、集綿化して
粒状化するに際して、繊維化された無機繊維が冷却され
るまでの工程の間に、水溶性高分子の溶液を無機繊維に
付着させる粒状無機繊維綿の製造方法。
【請求項２】無機繊維に対し、１〜２質量％の量で水溶
性高分子が付着してなる粒状無機繊維綿。
【請求項３】嵩密度が３０ｋｇ／ｍ³以下である請求項
２に記載の粒状無機繊維綿。