JPH0390668A

JPH0390668A - 無機質断熱材並びにその製造方法

Info

Publication number: JPH0390668A
Application number: JP1184359A
Authority: JP
Inventors: Toji Maehara; 前原　東二
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1991-04-16

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば建築物の天井面、壁面、床面の保温材
等として用いられる無機質断熱材並びにその製造方法に
関する。

（従来の技術）従来のロックウールフェルトマットは、次のようにして
製造される。重量比でＳｉＯ２３２〜３４％、Ａ１２Ｏ
．１３〜１４％、ＭｇＯ４〜６％、ＣａＯ３７〜３８％
、その他の微量成分よりなる高炉冷燻スラグを主成分と
して、これに成分調整用添加剤として５ｉＯｚ含有１１
９５％以上の珪石を、高炉冷燻スラグ１００重量部に対
して珪石１０〜１３重量部を添加し、ロックウール成分
として、重量比で、５ｉＯ２３９〜４２％、Ａｌ２Ｏ３
１２〜１５％、ＭｇＯ４〜７％、ＣａＯ３５〜３８％、
その他の微量成分を、キューボラ炉により、コークスを
燃料にし、燃焼用熱風を吹き込み、１５分〜３０分熔融
加熱し、次にこの熔融物を繊維化スピンナーによって繊
維化しつつ結合剤を伴う送風にまり集綿機に吹き込み集
綿機中の下面から吸気されているコンベヤ上に吸着集積
させてマット状にし、このマット状物を加熱成形して製
品とする方法が知られている。

（発明が解決しようとする課題）上述のような従来のマットの製造方法によるときは、（１）高炉冷燻スラグを原料とするためキューボラ炉で
熔融する必要があり、キューポラ炉を用いるときは、熔
融物をキューポラ湯口から連続的に流出させるため、加
熱時間が１５分〜３０分に限られてしまい、長時間加熱
することができず、加熱熔融時間が短いと、添加剤（珪
石）と高炉冷燻スラグとが均一に融合せず、また脱泡が
不充分となるため繊維化した場合に折れ易いという問題
がある。

（２）さらに繊維の品質を向上させるためにはＳｉＯ２
（珪石）を増加すればよいが、キューポラ炉を用いたと
きは、熔融物の粘性が増大し、キューボラ炉の湯口から
出にくくなるという問題がある。

（３）また集綿機にかけた場合、繊維化スピンナーで繊
維化されたロックウールが風力によって集綿機に吹き込
まれる途中または集綿機中でコンベヤに吸着される荊に
、繊維が互に絡み合い、大半が大小無数の綿塊状になっ
て運搬され、繊維状のままでコンベヤ上に吸着されるも
のは非常に少ない。

このためマットは大小無数の綿塊状によって形成される
から密度むらが多く、保温効果のばらつきも大きい。ま
た、市場へは圧縮梱包の形で供給されるが、マットの圧
縮後の復元力も弱く、圧縮前の厚みの８０％を保持する
には、最大１／３圧縮が限度となっている。

従ってロックウールフェルトマットは、綿密度３５　ｋ
ｇ　／　ｍ　３以上が主流となっており、更に３０　ｋ
ｇ　／　ｍ　３程度に低密度化することは、密度むらが
増大し保温効果も低下するので非常に困難になる。

そして同じ無機質繊維マットであるガラス繊維マットは
１／８以上圧縮梱包が可能で、輸送費で比較するとロッ
クウールフェルトマットはガラスマットの約２．４倍に
なり割高になる。

したがって、ロックウールは、耐熱温度が６５０℃もあ
り優れた物性があるにもかかわらず、輸送コスト上ガラ
スマットに比べて割高になるという問題がある。

次に、ロックウールの他の製造方法として、天然石を数
種配合した原料を、キューボラ炉によってコークスを燃
料として熔融し熔融物を得る方法も知られている。この
方法によって得られるロックウールの成分は重量比で、
５ｉＯ２４５〜４９％、ＡＡ’２Ｏ３１３〜１７％、Ｍ
ｇＯ９〜１５％、ＣａＯ１４〜１７％、Ｆｅ０４〜７％
、その他の微量成分よりなる。

この方法は、キューボラ炉を用いるため熔融時間が１５
分〜３０分であり脱泡作用は少ないが、５ｉｎ２及びＭ
ｇＯが多く、ＣａＯが少ないので、気泡を含むにもかか
わらず丈夫で折れにくい繊維が得られる。

しかしながら、天然石は高価であり、コークスの使用量
も増大しコストが高くなり、経済的に不利である。

また、冷燻スラグを電気炉で溶融する方法もあるが、溶
融するまでに時間を要し、電気代が嵩むという問題があ
る。

本発明の目的は上述の問題点に鑑み、Ｓｉｎ、含有量の多いロックウール繊維を安価に作り、
密度の均一化ができ、低密度断熱材の製造も可能になり
、従来の折れやすい繊維及び繊維同志の絡み合いによる
大小無数のロックウール塊状で形成されている密度むら
が多く断熱性のばらつきがあるロックウール断熱材を基
本的に直し、梱包時に少なくともＩ／４更に１１５圧縮
しても復元性が高く品質の優良性を保持し得るロックウ
ールマットを提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の無機質断熱材は、高炉熔融スラグに成分調整用
添加剤を加えて、重量比で、５ｉｎ２４１〜４８％、Ａ
ｌ２Ｏ３９〜１３％、ＭｇＯ４〜１１％、ＣａＯ２６〜
３６％、その他の微量成分よりなる組成物を長時間加熱
熔融して熟成並びに脱泡し、次にこの熔融物を繊維化し
てロックウール繊維にするとともに、結合剤を伴う送風
によりこのロックウール繊維が塊状に絡み合わないよう
にして薄いフェルト状に集綿させて８８ミクロン以上の
未繊維化物の含有量が３０重量％以下のロックウールフ
ェルトシートを形成し、このロックウールフェルトシー
トを積層し、この積層体を熱硬化させた密度１８〜３５
ｋｇ／ｍ’のロックウールマットよりなるものである。

また無機質断熱材の製造方法は高炉熔融スラグに成分調
整用添加剤を加えて、重量比で、ＳｉＯ２４１〜４８％
、Ａｌ２Ｏ３９〜１３％、ＭｇＯ４〜１１％、Ｃａ　Ｏ
２６〜３６％、その他の微量成分よりなる組成物を電気
炉で８０分以上加熱熔融して熟成並びに脱泡し、次にこ
の熔融物を繊維化してロックウール繊維にするとともに
、結合剤を伴う送風によりこのロックウール繊維が塊状
に絡み合わないようにして薄いフェルト状に集綿させて
ロックウールフェルトシートを形成し、このロックウー
ルフェルトシートを積層し、この積層体を熱硬化させロ
ックウールマットを得るものである。

（作用）本発明の無機質断熱材の製造方法は、高炉熔融スラグに
成分調整添加剤を加えて電気炉で８０分以上加熱熔融す
ると熔融時間が長いので、添加物と高炉熔融スラグの均
一な熔融が進み、熟成されるとともに熔融物に含まれる
Ｓ、Ｃ等の酸化ガス化したものや空気などの脱泡作用も
促進され気泡の混入による繊維の強度の低下の原因が除
かれる。また成分調整添加剤を加えて５ｉｎ２を増大す
ると、繊維の引張り強度が大となりまたＭｇＯを増大す
ると繊維のたわみができ両者で繊維を丈夫にする。

また、熔融物を繊維化するとともにロックウール繊維が
塊状に絡み合わないようにして薄いフェルト状に集綿さ
せたロックウールフェルトシートは８８ミクロン以上の
未繊維化物の含有量が３０重量％以下であるから密度が
低く断熱性および圧縮に対する復元力が大となる。さら
にこのロックウールフェルトシートを積層したロックウ
ールマットは、繊維自体が５ｉｎ２とＭｇＯを多く含む
その組成上の強度がありしかも繊維の方向性を有するフ
ェルトシートを積層するため密度が均一で圧縮に対する
反発力を内蔵している。

（実施例）本発明の詳細な説明する。

高炉より取出され鋼車に入った熔融スラグを、ロックウ
ール電気炉に投入する前に約６０分〜８０分滞留するこ
とにより１４２Ｏ℃±３０℃テ保持されスラグ自体が脱
泡される。

次に電気炉に投入した熔融スラグ或いは投入前の熔融ス
ラグ１００重量部に対し、成分調整用添加剤としての珪
石２Ｏ重量部を投入する。珪石は絶乾状態で５ｉｎ２含
有量９３％以上、粒径１〜６ｍである。

珪石は冷燻のまま好ましくは冷燻を加熱して投入する。

また予め１３００℃前後で或いはそれ以上の温度で熔融
した高炉スラグ或いはフェロニッケルスラグ等の熔融物
で珪石を被覆したものを用いることもある。成分調整用
添加剤としては、珪石単独の他に珪石、フェロニッケル
スラグ、シリコマンガンスラグ、フライアッシュ、ロウ
石、水酸化マグネシウム、酸化マンガン、水酸化アルミ
ニウム、カンラン岩、長石等を適宜配合したものも用い
られる。

また、威分調整添用加剤投入の方法は次のような方法が
ある。

（１）添加剤を１〜数ケ所より炉内の熔融スラグ上面に
電極を中心に均一な厚さで投入する。この際上面から可
燃性ガスをバーナー等で吹付けて加熱して融点が高い珪
石を含む添加剤を熔融する場合もある。

（２）炉内熔融スラグ内部へ窒素ガスバブリングを行な
い、この窒素ガスと共に熔融スラグ内へ添加剤を注入し
て拡散させる。この際熔融スラグの上面から可燃性ガス
をバーナー等で吹付けて添加剤を加熱して熔融させる場
合もある。窒素ガスバブリングは熔融スラグの上面より
窒素ガス注入器を挿入して窒素ガスを噴出させる場−合
や、電気炉の側面または底面より熔融スラグ中に噴出さ
せる場合もあるが何れも１ケ所ないし数ケ所から行なう
。また上面からの注入と側面または底面からのバブリン
グを併用する場合もある。

（３）電気炉の電極の軸方向に小径の貫通孔を形成し、
この貫通孔から熔融スラグ中に窒素ガスを噴出させる場
合がある。この際窒素ガスと共に添加剤を注入して熔融
スラグ中に拡散させる。添加剤を熔融スラグの上面に投
入する（１）の方法に比べて、添加剤を窒素ガスと共に
熔融スラグ内に注入する（２）　（３）の方法は熔融ス
ラグ内への添加剤の拡散が良好に行なわれ添加剤の熔融
と熟成の時間を短縮することができる。

（４）高炉よりの熔融スラグは電気炉に投入する前に鋼
車に移換されるが、この電気炉に投入前の鋼車に入った
熔融スラグの上面に添加剤を投入し、上面に可燃性ガス
をバーナー等で吹付けて加熱して熔融させる。

また必要に応じて可燃性ガスを鍋車内の熔融スラグ内部
へバブリングし、燃焼させ熔融攪拌を行なうこともある
。

また、可燃性ガスと共に添加剤を鍋車内の熔融スラグ上
面へ吹付け、また添加剤を熔融スラグ内部へ注入、バブ
リング、燃焼させ熔融、攪拌を行なう場合もある。

熔融スラグ内部へ可燃性ガスを、供給しバーナー等で燃
焼させると、さらに熔融、攪拌が促進される。

（５）高炉より鋼車に熔融スラグを入れる際、珪石等の
添加剤を一緒に注入し、或いは鋼車に珪石等の添加剤を
予め入れておき、後から熔融スラグを注入し、熔融スラ
グの上面または熔融スラグの内部に可燃性ガスをバーナ
ー等で吹き込み、或いはバブリングし燃焼させて加熱、
熔融、攪拌することもできる。

（６）鋼車に電極を装着しておき、この鋼車に熔融スラ
グを入れ、この熔融スラグの上面に１〜数ケ所から添加
剤を投入して通電し、添加剤を熔融させる。

この際、熔融スラグ内部に窒素ガスバブリングを行う際
同時に添加剤を窒素ガスと共に注入する場合もある。

さらに、可燃性ガスをバーナーで熔融スラグの上面また
内部に吹込ん・で加熱する場合もある。

（４）ないしく６）で得られた添加剤を含む熔融スラグ
を電気炉に投入する。

上述のようにして添加剤が添加され後電極間に通電し電
気炉内で熔融スラグの温度を１５５０℃〜１６００℃に
昇温させながら８０分以上好ましくは９０分〜１２Ｏ分
保ち、脱泡と熟成をする。

この時間は、電気炉内の熔融スラグに添加剤を投入して
から電気炉から熔融物を排出するまでの時間であり、鍋
車内の熔融スラグに添加剤を投入する場合は、鋼車に添
加剤を投入してから電気炉に移し電気炉から排出するま
での時間である。電極間の通電に伴い熔融物の急速な流
動が生じ、添加剤の均−溶融及び脱泡作用が促進される
。

窒素ガスバブリング、或いは電気炉への珪石等の注入、
或いは電極通電よる昇温等の時間配分は、通電による電
極間を中心とした急速な熔融物の流動状態、窒素ガスバ
ブリングによる攪拌状態、珪石等の添加剤の熔融状態、
脱泡の状態を観察しながら調整する。

添加剤を加えてこれを熔融した熔融スラグは、さらに次
の繊維化ライン毎に備えられた小型電気炉または保温加
熱炉に一部を移される。そしてさらに均一熔融、滞留、
温度調節され、定ａ（１４９０℃±１０℃）で（３ｆ／
ＩＩ〜５　Ｉ／Ｈ）±３℃の定量で連続排出される。小
型電気炉また保温加熱炉は、繊維化ラインが１列ならば
１基、複数列ならば複数基夫々の繊維化ライン毎に一基
ずつ備えられている。

そして排出された熔融物は、次の繊維化スピンナーに流
下されて繊維化されロックウール繊維となる。繊維化ス
ピンナーは、内部が水で冷却される直径の異なる中空円
盤を１〜４個組合せた構造で、この数個の円盤を同時に
高速回転させ、表面に一定の温度及び量に制御された熔
融物を流下させると、数個の円盤に順次熔融物が巻付き
乗り移り、個々が４０００ｒｐｎ　〜７０００ｒｐｍで
高速回転している円盤の遠心力により、熔融物が繊維化
され円盤の内周辺より軸方向に吹き出されている風力に
よって繊維はスピンナー前方に吹き飛ばされる。その際
、溶融物全量が繊維にならず、未繊維化物が発生するが
、大きい異物は遠心力が大きいので軸方向の風力を突き
抜けて円盤の接線方向に飛び散り、繊維中には多く含ま
れないが、微細な異物は軸方向の風力により繊維と共に
運ばれるから繊維中に含まれ未繊維化物となる。

また、スピンナーの周囲にスリット状に開口した風の吹
出口附近またはスピンナーの中心から結合剤が吹き出さ
れている。結合剤はフェノール樹脂を主剤とした水溶液
である。

実施例の原料の配合並びに組成は表１に示す。

また、その他の微量成分は、Ｆ　ｅ　ＯＯ，４〜０．８％ＴｉＯ１，２〜１．７％ＭｎＯＯ−０，２％に２Ｏ　　　　０〜０．５％である。

また表１には繊維化された実施例のロックウール繊維の
特性を従来例と対比して表わした。

（以下次頁）表１において、熔融時間が長いほど脱泡が進み、繊維強
度が大となるが、熔融時間を長くとることは経済上不利
となるから、繊維強度は９５ｋｇ　／　ｍｍ　’位あれ
ば充分とみなして、熔融時間９０分位が適当であり従来
の引張強度に比較し、時間短縮による経済性を考慮すれ
ば、熔融時間の下限は８０分程度にすることができる。

また、表１において、平均繊維径の測定は、電子顕微鏡
で２Ｏ０本の繊維径を測定した平均値を算出した。

引張強度の測定は、通常に繊維テストで行なった。

曲げたわみの測定は、ブッシング法により繊維径８０〜
１００μを紡出し、通常の曲げテストでスパン４ｍｍに
おけるたわみをみた。

さらに表２に繊維の気泡含有率と熔融時間の関係を示し
た。

（以下次頁）表表２より熔融時間が長くなれば気泡含有率が低下するこ
とがわかる。気泡含有率は結合剤を含まず気泡を含むロ
ックウールの体積と、同じロックウールの熔融物の体積
の差で表わした。

次に第１図に示すように、繊維化スピンナー１で繊維化
され結合剤を伴う送風により軸方向に吹き出されたロッ
クウール繊維Ｆは、繊維化スピンナーｔの前方の軸方向
と直交する方向にこれと接近して立ちはだかるように設
けられた円筒またはコンベヤ状の通気性回転体２に、方
向性を有する繊維状のまま結合剤とともに叩きつけられ
ように吹きつけられ、風力によって繊維同志が絡み合っ
て塊状になる時間もなく大部分が繊維状で薄い均一なフ
ェルトシートＳとなる。フェルトシートＳに含まれる８
８ミクロン以上の未繊維化物は、３０重量％以下で、こ
のことは、シートＳの密度が低いことを示している。

回転体２は金網またはパンチングメタルにより形成され
、ロックウール繊維Ｆが吹きつけられる面より中心軸線
に向って吸気するサクション機能を備えている。回転体
２に付着した薄いロックウールフェルトシートＳは、回
転体２の回転に伴って前進し回転体２の回転方向の周面
に接した水平方向のコンベヤ３によって回転円筒体２よ
り引剥されて水平方向のコンベヤ３上に移行し、−段ま
たは複数段連続した水平コンベヤ３で移送される。そし
て先端のコンベア３はコンベア３と共にシートＳが秤量
される計量装置を備えている場合もある。さらに、シー
トＳはコンベア３の先端より一対の垂直コンベヤ４，４
に挾持されて下方に案内される。この一対の垂直コンベ
ヤ４．４はその上端を軸として振り千秋のトラバース運
動を行ない、トラバースの振幅はロックウールマットの
縮幅となる。垂直コンベヤ４．４の下端に臨ませて、こ
れと直交する方向に水平方向の送出コンベヤ５を位置さ
せ、この送出コンベヤ５上にトラバース運動によって長
さ方向を退出コンベヤ５の幅方向に折畳まれながらロッ
クウールフェルトシートＳが送り出され送出コンベヤ５
の進行に伴ってマット状積層体Ｍ、として送り出される
。送出コンベア５は複数段連続されその内の一基の退出
コンベア５は積層体Ｍ、をコンベアと共に秤量する計量
装置を備えている。

次にマット状積層体Ｍ、を硬化炉中を２５０℃前後で通
過させて熱硬化させ、次に所定の幅長さに切断された第
２図に示すロックウールマットＭ２を得る。得られたロ
ックウールマットＭ２の密度は１８〜３５ｋｇ／ｍ・３
である。シートＳの重量、積層体Ｍ１の重量によって決
められるロックウールマットＭ２の密度は、回転体２の
回転速度、ロックウールフェルトシートＳの細巾、垂直
コンベヤ４，４のトラバースの回数、コンベヤ５の送り
速度の複合的調整によって決まる。ロックウールフェル
トシートＳの重さ（ｇ　／　ｒｄ　）は軽いものほど望
ましいが、回転体２より次のコンベヤ３に乗り移る際軽
すぎると綿のちぎれ現象が起る。このためロックウール
フェルトシートＳの重さは１５０　ｇ　／　ｍ　２〜３
５０ｇ／ｍ２の範囲となる。ロックウールフェルトシー
トＳの重さが３５０ｇ／ｍ２以上になると、ロックウー
ルマットＭ２の積層数が減少し圧縮後の復元が不良とな
る。

また結合剤の付着量は多いほど繊維相互の結合が強（な
り物性は向上するが、コストアップにつながるので１〜
４重量％とした。

綿を挟んでトラバース運動の際、折りたたまれた積み重
ね作用が高速になるほど綿ちぎれが発生してよくない。

適当な積層数は４〜１０層である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高炉熔融スラグを成分調整してＳｉＯ
２４１〜４８％、ＭｇＯ４〜１（％としたから、熔融物
の粘度を高めロックウール繊維の強度を高めることがで
きる。また、電気炉内での加熱熔融時間を長くし高粘度
であるにもかかわらず脱泡率が高められかつ熟成を確実
にしロックウール繊維の強度、曲げたわみを一層向上さ
せることができる。

またロックウール繊維のフェルトシート化に際しては風
で送られるロックウール繊維が互に塊状に絡み合わない
ようにして薄いフェルト状に集綿させこの薄いロックウ
ールフェルトシートを積層して密度１８〜３５ｋｇ／ｍ
３のロックウールマットを形成したから、夫々のロック
ウールフェルトシートは繊維組成が改善されかつ気泡が
少なく方向性があり、マットの密度も均一であるから、
圧縮に対する反発力を有し、低密度化が可能になり、厚
さを１７４さらには１１５に圧縮し、長期間後圧縮を除
去すると短時間に圧縮前の厚みの少なくとも８０％は復
元し、断熱性を損うことなく優れた断熱材を提供するこ
とができる。例えば、建材用断熱材に当てはめると従来
の梱包形状約１７３圧縮梱包、幅４３０關、長さ１３６
０閣、厚さ５０閣、綿密度３５ｋｇ／ｍ３長手方向を紙
などの外皮にて表、裏が覆われており、枚数は１６枚人
のものに比し、２７枚は圧縮梱包ができ、保温材原価上
大きい要因となっている輸送費は、従来より４０％近く
低減され、従来の３５　ｋｇ　／　ｍ　３を１８ｋｇ　
／　ｍ　３まで低密度化が可能になり安価で優良なフェ
ルトマットを市場へ提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無機質断熱材の製造方法に用いられる
集綿装置の一例を示す斜視図、第２図は本発明の方法に
よって得られた製品の一部の斜視図であるＦ・・ロックウール繊維、Ｓ・・ロックウールフェルト
シート、Ｍ２・・ロックウールマット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高炉熔融スラグに成分調整用添加剤を加えて、重
量比で、ＳｉＯ＿２４１〜４８％、Ａｌ＿２Ｏ＿３９〜
１３％、ＭｇＯ４〜１１％、ＣａＯ２６〜３６％、その
他の微量成分よりなる組成物を長時間加熱熔融して熟成
並びに脱泡し、次にこの熔融物を繊維化してロックウー
ル繊維にするとともに、結合剤を伴う送風によりこのロ
ックウール繊維が塊状に絡み合わないようにして薄いフ
ェルト状に集綿させて８８ミクロン以上の未繊維化物の
含有量が３０重量％以下のロックウールフェルトシート
を形成し、このロックウールフェルトシートを積層し、
この積層体を熱硬化させた密度１８〜３５ｋｇ／ｍ＾３
のロックウールマットよりなる無機質断熱材。
（２）高炉熔融スラグに成分調整用添加剤を加えて、重
量比で、ＳｉＯ＿２４１〜４８％、Ａｌ＿２Ｏ＿３９〜
１３％、ＭｇＯ４〜１１％、ＣａＯ２６〜３６％、その
他の微量成分よりなる組成物を電気炉で８０分以上加熱
熔融して熟成並びに脱泡し、次にこの熔融物を繊維化し
てロックウール繊維にするとともに、結合剤を伴う送風
によりこのロックウール繊維が塊状に絡み合わないよう
にして薄いフェルト状に集綿させてロックウールフェル
トシートを形成し、このロックウールフェルトシートを
積層し、この積層体を熱硬化させロックウールマットを
得ることを特徴とする無機質断熱材の製造方法。