JPH0312342A - ロックウールおよびロックウールマット断熱材の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はロックウールに関し、更に詳述すれば、高強度
ロックウールの製造方法およびそのロックウールから構
成したロックウールマット断熱材の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来より、高炉スラグからのロックウールは公知であり
、またそれを利用したロックウールマント断熱材（密度
３０〜５５ｋｇ／ｍ３）は、結合剤１〜２％を使ってロ
ックウールをマット状に成型し、その片面に寒冷紗を備
えるかあるいは表および裏面を紙で覆っている断熱材で
あって、同じく公知である。

これらは、次のようにして製造される。

すなわち、−船釣に高炉スラグを主成分に成分調整剤と
して珪石（ＳｉＯ□９５％含有）を１０〜１３％を添加
し、成分組成が重量比でＳｉＯ□３８〜４１％、ＡＱｚ
（ｈ　１２〜１４％、ＣａＯ３６〜３８％、Ｍｇ０４〜
５％、その他微量成分であるように原料を調整する。

このようにして成分調整した原料をキュポラ炉にてコー
クスを燃料とし、さらに燃焼空気を吹き込み、１５〜３
０分の短時間にて溶融を終えてから適宜繊維化装置に導
き繊維化してロックウールを作っている。

ところで、最近では溶融コスト低減のため、溶融高炉ス
ラグを用い珪石を同様に添加し、加熱溶融し、次いで繊
維化してロックウールを作っている。

しかしながら、キュポラ炉の場合、溶融時間が短く、珪
石と高炉スラグの融合も均一とならず、また高炉スラグ
中に含まれる気泡もあり、さらに燃焼空気の吹き込みも
あるため、脱泡作用が不完全のまま繊維化することにな
り、ロックウールの繊維中に気泡が存在し、折れやすい
繊維となっている。

一方、溶融スラグ方式では、前述の現象はかなり改善さ
れ比較的丈夫な繊維になっているが、まだ十分とは言え
ない。

ところで、繊維化されたロックウール（結合剤付着１〜
２％重量比）は繊維化の際吹き出す空気によって運ばれ
集綿コンベアー上に次々と堆積し、マント状に成形され
る。

ロックウール繊維が空気によって運ばれる際、繊維同士
が巻付き大小無数のブロック状になって運ばれ、比較的
大きい重い綿の塊状は、集綿コンヘアーの手前に、軽い
ものは奥へと自由に動いて落下する。

従って形成されたマットは、密度のばらつきが大きい。

又、断熱効果がむらがあるのは当然であり。従って従来
は密度２０〜３０ｋｇ／ｍ’台のマットを作るのは非常
に困難であった。

一方、従来、ロックウール製のマント断熱材は、市場へ
の輸送上所定形状に圧縮梱包して出回っている。断熱効
果上厚みの保持は、非常に重要な要素であるが、建築現
場の施工の際、開梱包時、復元せず、圧縮前厚みの８０
％が復元する限度が最大１／３圧縮である。圧縮比が大
きくなればそれだけ輸送効率が高まる。ロックウールは
ＪＩＳ　Ａ　９５０４に規定された熱間荷重試験による
耐熱度が７００　’Ｃ近く有る優れた性能を持った断熱
材であるが、上述のような理由から輸送上のコスト低減
即ち圧縮率の増大および低密度化が出来ず、その他の無
機断熱材と比べ価格が高く市場では評判も余りよくない
。

このように、従来のロックウールには次のような問題点
が見られたのである。

■ＳｉＯ□、ＭｇＯが少ないと強度が低い。また、余り
多すぎると粘性が高くなり繊維状のロックウールが得ら
れない。

■スラグと成分調整剤とが均一に溶融されず、強度が低
下する。また、脱泡作用も不完全なため、気泡が繊維に
多く残り折れ易い。

■マントの製造において従来の方法で製造すると繊維同
士が巻き付き、大小のブロック状になって集綿コンベア
ー上に堆積されるため、密度のばらつきが大きく断熱効
果にむらができる。また、密度も全体として高くなり、
低密度の製品ができず、圧縮梱包した後の開梱時に復元
しにくい。

■さらに、従来の堆積方法で作られた断熱材は、圧縮時
の反発力が小さく復元力も小さいため圧縮する量もさほ
ど大きくすることは出来なかった。

例えば、特開昭５９−１３１５３４号は、「溶融状態の
高炉スラグに成分補正用原料を添加した後、再溶融して
から繊維化することを特徴とする」方法を開示するとと
もに、その際の再溶融を電気炉で行うことを開示してい
る。原料の組成は珪石を配合してＳｉＯ□４９．０重量
％、Ｍｇ０４．９重量％である。

また、特開昭６２−６５９５０号公報には溶融高炉スラ
グからのロックウールの製造法が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） かくして、本発明の第一の目的は、上述のような欠点を
排除した高強度ロックウールの製造方法を提供すること
である。

本発明の別の目的は、上述の高強度ロックウールを利用
して開梱時の復元力に富むロンフラールマット断熱材の
製造方法を提供することである。

ここに、前述の特開昭５９−１３１５３４号は、溶融時
間については何ら明らかにすることがなく、またそれに
よる効果も示すことがない。

さらに特開昭６２−６５９５０号公報開示の方法にあっ
ては酸化チタンの配合が必須となり、繊維化が困難とな
る。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かかる課題解決を目的に種々検討を重ね
た結果、次のような知見を得たのである。

すなわち、５ｉ（ｌｚおよびＭｇＯの配合量を適切にす
るとともに均一溶融することによって繊維が折れにくく
なり、圧縮に対し復元力が改善される。また、繊維化後
の捕集時に不、トコンベアーを使用すると、塊状になる
前に薄い均一なロンフラールマントになり、これを順序
良く折り畳み積層することにより、復元力が大幅に改善
される。

本発明は以上のような知見に基づいてなされたもので、
高炉スラグを主成分とし、例えばこれに成分調製剤を配
合して珪石、カンラン石およびフェロニッケルスラグの
うち一種以上を添加することにより成分の内の５ｊＯ１
を４０〜５０重量％、電食Ｏを３〜１２重量％とじ、且
つ加熱溶融時間を６０分以上とし、その後繊維化するこ
とによって高強度ロックウールを製造するのである。

上述の方法によって得られたロックウールからマント断
熱材を製造するには、先ず、そのようなロックウールを
繊維化後、ネットコンベアーで捕集することにより均一
な薄いマット状とし、これを折り畳んで斜めに積層し、
次いで結合剤を熱硬化させて成型するのである。

よって、本発明は、５ｉｆ２を４０〜５０重量％、Ｍｇ
Ｏを３〜１２重量％に調整した、高炉スラグを主成分と
する原料を加熱溶融し、その際加熱溶融時間を６０分以
上とし、その後繊維化することを特徴とする高強度ロッ
クウールの製造方法である。

また、本発明は、別の面からは、上記の方法によって得
られたロックウールから成る均一な薄いマット状シート
を折り畳んで斜めに積層するとともに熱硬化性結合剤で
固着させて成るロックウールマット断熱材の製造方法で
ある。

（作用） 次に、本発明の各工程をさらに詳述する。

本発明によれば、まず、高炉スラグ、好ましくは溶融高
炉スラグを主成分として成分調整剤として珪石、カンラ
ン石等の天然石、フェロニッケルスラグ等を添加し、そ
のとき丈夫な繊維を作るため成分組成も５ｉＯｚ、門ｇ
ｏをそれぞれ４０〜５０重量％、３〜１２重量％含有す
るように調整し、さらに必要に応じＭｉｏｚおよびＣａ
Ｏをも調整し、次いで少なくとも６０分以上加熱溶融し
、熟成および脱泡を促進させる。

これまでは、−船釣に繊維中にＳｉｎｇおよびＭｇＯを
多くすると丈夫になると観念的に知られている程度であ
るが、本発明にあっては上述のように限定する。

すなわち、ＳｉＯ□が４０重電食未満となると強度が低
くなり、一方５０重量％超となると、未繊維化物が多く
なり、密度のばらつきが大きく品質が不安定となるぼり
でなく、粘性が大きくなり、製綿化が困難となる。しな
かって、本発明にあっては４０〜５０重量％に制限する
。

ＭｇＯが３重量％未満では強度が十分でなく、１２重量
％を超えると未繊維化物が多くなり、密度のばらつきが
大きくなり品質が不安定となるばかりでなく、粘性が大
きくなりすぎ製綿化が困難となる。

ＡＱｔｏｓおよびＣａＯは、高炉スラグを使用すること
により必然的に混入してくる成分であって、通常は特に
成分調整は必要ないが、用途に応じては適宜成分調整を
行ってもよい。

このように成分調整された原料は、次いで加熱溶融され
るが、それにはキュポラ、電気炉等が使用されるが、本
発明にあっては高温での溶融時間が長いため、キュポラ
炉では長時間の炉の安定性に欠けるため通常は１５分程
度しか加熱溶融時間をとることができない。したがって
、炉の安定性を考えて電気炉を用いることが好ましい。

もちろん、出発原料として溶融高炉スラグを使用する場
合は、上述の溶融操作は大幅に容易かつ短時間に行われ
る。

このときの加熱溶融時間は、配合した原料の熔融開始か
ら出湯までとして、６０分以上とするのが好ましい。溶
融高炉スラグを使用する場合は、この加熱溶融時間とし
ては、成分調整完了後の加熱溶融時間を考える。加熱溶
融が６０分間以上の時間行われれば、成分調整材が均一
に混合され、かつ脱泡作用が十分に行われるため、品質
の安定したロックウールが製造される。

このように加熱溶融させることによって、溶融物内に含
まれるＳ、Ｃ等のガスおよび空気が排出され、脱泡作用
が行われる。

なお、生産性を向上させるために、連続してロックウー
ルを製造することが好ましいが、その場合には炉を複数
備え、−台では繊維化してロックウールを製造しながら
、他の炉では加熱溶融を行うというように操業するので
ある。

このように加熱溶融させることによって、溶融物内に含
まれるＳ、Ｃ等のガスおよび空気が排出され、脱泡作用
が行われる。

次いで、このように脱泡作用が完了してから適宜手段で
もって繊維化し繊維中に微細な気泡を少なくし、丈夫な
折れにくいロックウール繊維を作ることができる。繊維
化手段としては特に高速回転ドラム方式が好ましいが、
特定のものには制限されず、慣用のものであってもよい
。

第１図は、加熱溶融物を繊維化してから積層する様子を
示す斜視図であり、図中、繊維化とは、１〜４ケの径の
異なった回転ドラムセット１０　（内部冷却４０００ｒ
ｐ１１１〜６〜７０００ｒｐＩ１１）に溶融物１２を連
続に定温、定量で落下させると回転ドラム表面に溶融物
１２が巻付き次々と乗り移り、高速回転の遠心力によっ
て繊維が形成され、回転ドラムの周辺より吹きだしてい
るエアーに気流に乗ってロックウール繊維は前方に運搬
される。

微細な未繊維化物は、気流によりロックウール綿に混入
する。大きい未繊維化物は、遠心力が大きく気流を突き
抜けて外部に飛び出しロール綿には混入しない。

このようにして繊維化されたロックウール繊維１１（結
合剤付着量１〜３％重量比）は、繊維化の際に前方へ吹
きだしている気流に乗って前方へ運搬される。

そのロックウール繊維１１を包含した気流の流れを遮る
ように繊維化の前方近距離に略々垂直状にネント状のコ
ンベアー１４が設けである。このコンヘア−１４全体の
形状は円形状又は三角形状になっておりその一部がロッ
クウールを運搬している気流の流れに略々垂直状に位置
している。

また、コンベアー内部より外部へは強力にサクションし
ている。ロンフラール繊維１１は、ネ・ント状コンヘア
ー１４に吹き付けられるが折れやすい繊維では、吹き付
けられる際に折れ、短い繊維になりその集合体であるロ
ックウールマントは、もろく当然加圧にも弱く、好まし
い断熱材ではない。

吹き付けられても折れない丈夫な繊維は、繊維化後口ツ
クウール集合体のマットの成型過程からも必須の条件で
ある。

本発明によれば気流で運搬されながらロックウール繊維
間同士で巻付き大小の塊になる以前にネットに付着し均
一フエル目６になるが、この際、綿重量は、軽く薄いほ
ど折りたたまれる積層数が多くなり形成されるロックウ
ールマットの反発力が大きくなり、好ましいのであるが
薄いフェルト状になるに従って、次工程のコンベアー２
０に乗り移るとき、フェルト状の一部がちぎれたりして
トラブルが起こる。又、綿重量が、多いと折りたたまれ
成型されるマットの密度が大きくなり又、定密度に固執
すると積層数が少なくなる。従って適当な薄い均一なフ
ェルト状の綿重量は、１５０〜３３０ｇ／ｍ　”である
。

次いでフェルト１６の表および裏をずれのないように挟
み、フェルト状全綿幅に見合った対となった平ヘルド２
２．２２の間を平ヘルド２２に沿って下方に移動し、平
ヘルド対の下端が、振り千秋に大きくトラバースし、従
ってフェルＮＪＩ−綿は折りたたまれながら、下方の平
ベルト２６上で第１図に示したように直角に流れが変わ
り、順序良く折り畳んで斜めに積層され、密度および厚
みのあるマット３０が形成される。

また、トラバース回数を多くすると薄い均一なロックウ
ール綿フエルトは、部分的に綿切れなどが発生したりし
て正常な折りたたみ積層作用ができない場合もあり、ロ
ックウールマット断熱材密度１８〜３０ｋｇ／ｍ’の場
合、積層数は３〜９Ｎが適当である。

積層数とは、第２図（ａ）に示したように断面における
１つの垂直線に沿った積層数である。また、フェルトを
形成しているロックウールの繊維の方向が揃っており綿
の塊もなく、従って密度の変動も少なく加圧に対する反
発力が強い。

一方、第２図（ｂ）に示したごと〈従来の断熱材の断面
は、大小のロックウールの綿塊にて構成されており密度
むらも当然多く、従って加圧に対する反発力は弱い。

第２図（ａ）、（ｂ）の進行方向は積層時のマット進行
方向である。

このように、本発明によれば、繊維化直後、ロックウー
ル繊維は、繊維化の際に吹き出している空気によって前
方へ運ばれるが極めて近いところに遮断するように略々
垂直状にあるいは細かいネットコンベアーがありロック
ウール繊維は、これに吹付けられ風力によって繊維同士
が巻付けられ大小の塊状ウールになる前にネットコンベ
アーへ付着され、薄い均一なフェルト状のロックウール
が形成される。

次いで、フェルト状のロックウールを順序良く折りたた
み斜め方向に積層し、重ねられたマット状が形成される
。薄い均一なフェルト状の繊維の方向は、比較的揃って
おり従ってＭｉ層されたマット全体の繊維の方向が揃い
密度も均一になり繊維が丈夫になると共に圧縮復元力も
備えている。

したがって、本発明によれば、繊維の配列方向が斜めに
なっているため、従来法と比較して反発力が大きく、復
元力も大きい。

さらに、断熱材としての形状を整えるために、結合剤を
使用するが、これは積層されたロックウールマントの形
を固定するために使用されるのであって、通常は熱硬化
型のフェノール系樹脂が用いられる。

結合剤の種類によって断熱材を圧縮したときの反発力が
変わるが、コストの点でフェノール系樹脂を用いるので
ある。かかる結合剤はロックウールを繊維化する回転ド
ラムセットのあとでロックウールに直接ノズルで吹き付
けるのが好ましい。

従って、本発明によれば、従来の密度３０〜５５ｋｇ／
、３を１８〜３０ｋｇ／ｍ’にまで低下させることがで
きる。

また、繊維間の接着作用を発揮する結合剤は多いほどマ
ット全体が丈夫になるので従来より若干増量し、付着量
１〜３％重量比が望ましい。

本発明にしたがい以上の根本的改善を行うことにより、
市場への梱包形状を従来のままとし、１／３圧縮から１
１５圧縮となり勿論圧縮前の厚みの少なくとも８０％は
、復元するので大幅に輸送量がダウンする。

一般的に市販されている住宅用ロックウール断熱材は、
約１／３圧縮梱包品（幅４５０ｎ＋ｍ　、長さ１３６０
ｍｍ、開包時復元厚５０ｍｍ、長手方向表裏紙付き、ロ
ックウール密度４０ｋｇ／ｍ’　、１６枚入れ約３坪）
が出回っているが、本発明によれば１１５圧縮梱包品（
同一寸法、ロックウール密度１８〜２４ｋｇ／ｍ”　、
２６枚入れ約５坪）となり輸送費で約４割のコストダウ
ンになる。

次に、実施例によって本発明をさらに詳述する。

実施例１ 第１表に示す組成の溶融高炉スラグを主成分とし、これ
に珪石を成分調整剤として配合し、かくして成分調整し
た原料を電気炉を使って加熱溶融し、同じく第１表に示
す組成を有する溶融体を調製した。

高炉より出湯したスラグは、通常ロックウール電気炉に
投入されるまでに約１時間経過する。その時間中にもス
ラグ中で脱泡が若干行われている。

従って本例にあっても溶融高炉スラグを１４００°Ｃ前
後で約１時間保持し、小型電気炉にその溶融高炉スラグ
１００重量部および珪石２０重量％（粒径２〜４ｍｍ、
ＳｉＯ□９５％含有完全乾燥状態）を均一投入（時間５
〜６分）し、同時に短時間窒素バブリングを行い攪拌作
用を起こし、１５５０±１５”Ｃに昇温加熱し、電極間
の流動促進および添加剤の融合を行い、次いで排出溶融
量を時間当り２．５トン、温度１４９０°Ｃにて繊維化
を行い、成分調整材役人後の加熱溶融時間を１５分、６
０分、１１０分、１８０分の４段階にわけ、それぞれ繊
維化されたロックウール繊維を採取し物性を測定した。

その結果は、同じく第１表に示すが、６０分間以上の加
熱溶融時間で、従来の短時間溶融キューボラ方式より安
価に丈夫なロンフラール繊維が得られることが分かった
。

加熱溶融時間１５分は、成分調整剤として珪石添加２０
％重量部は若干多いものの現行のキューボラ方式に比較
的近づいた物性と推測される。

繊維の引張強度は、通常の繊維引張試験機で行った。曲
げたわみ試験はそれぞれの成分組成、時間毎に試験溶融
し、引き上げ方式にて繊維径１００〜１１０　ミクロン
を採取し、スパン３ｍＩ＋１とし折損時のたわみを見た
。

気泡は、ロックウールの表面に気泡が付かぬように処理
し、重量および液中に入れた体積を見、取り出し溶融し
、体積の減少を見た。

ロックウールの繊維径は、平均４〜５ミクロンで構成さ
れており、その中に繊維状でない異物が混入されており
、未繊維化物と呼んでいる。保温材としては、全く不用
のものであるが、現状の繊維化技術では、混入が避けら
れない。

未繊維化物は、当然少ないほど断熱効果がよく密度の軽
減が出来、加圧に対する反発力の増大、製品の折り曲げ
の増大等利点が大きい。ロックウール断熱材に含有され
ている未繊維化物は、６４ミクロン以上３０％以下（重
量比）が望ましい。

実施例２〜５ 実施例１と同様にして第１表に示すように、溶融高炉ス
ラグを原料にこれに珪石、カンラン石、フェロニッケル
をそれぞれ配合して成分調整してから加熱溶融したとこ
ろ、同じく第１表に示す組成の溶融体を得た。

得られたロックウールについて実施例１と同様の性能試
験を行い、その結果を同じく第１表にまとめて示す。

比較例としてキューボラを使用して１５分間溶融した例
を示す。

実施例６ 実施例１および実施例２〜５さらには比較例によって得
られたマットを１７５圧縮後、−週間放置してから解放
した場合の密度および厚みを求めた。

これに基づいて計算された復元率は第２表に示す通りで
あった。

（発明の効果） このように、本発明によれば、高強度のロックウールが
容易に製造され、しかもそれからマット断熱材として特
に顕著な効果を発揮することができ、その意義は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にしたがって繊維化を行い積層マット
とする場合の工程の略式説明図；および第２図（ａ）、
（ｂ）は、本発明にしたがって得られた積層マット及び
従来マットのそれぞれの断面斜視図である。 １０：　回転ドラムセット　１１：　ロックウール繊維
１２：溶融物　　　　　　１４：　ネット状コンヘア１
６：均一フェルト　　　２０：　コンベア２２：平ベル
ト　　　　　２６：平ベルト３０：マット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳｉＯ＿２を４０〜５０重量％、ＭｇＯを３〜１
   ２重量％に調整した、高炉スラグを主成分とする原料を
   加熱溶融し、その際加熱溶融時間を６０分以上とし、そ
   の後繊維化することを特徴とする高強度ロックウールの
   製造方法。
2. （２）請求項１記載の方法によって得られたロックウー
   ルから成る均一な薄いマット状シートを折り畳んで斜め
   に積層するとともに熱硬化性結合剤で固着させて成るロ
   ックウールマット断熱材の製造方法。