JPS60122750A - 耐アルカリ性ガラス繊維用原料組成物 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、ガラス繊維用原料組成物、特にセメント質製
品の補強用として好適な、耐アルカリ性に優れたガラス
長ｍｌｔ＆用の力；１料組成物に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） セメントは圧縮強度に優れ安価であるため、建設、土木
材料として重要な位置を占めている。しかしながら、コ
ンクリートなどの場合、砂や砕石などを混合するのみで
は引張強度や剪断強度が必らずしも十分でなく衝撃に対
しても弱いため、鉄筋等で補強されるのが一般である。

ところが、形成されるコンクリート層の肉厚が薄い場合
や複雑な形状のものの場合には、鉄筋による補強を行な
うことができないこともある。

そこで、特に、上記のような場合において、金属、炭素
またはガラス等の長縁Ｍ＃、あるいは４−ｉ綿等の単繊
維をセメントに混入することにより、セメントを補強す
る試みがなされてきた。これらの繊維のうち、ガラス長
繊維は比較的安価でかつ高強度であるためセメント補強
材として最も好適である。このため、セメント補強用ガ
ラス長繊維の研究が熱心に行なわれ、実際に使用される
に到っている。また、ガラス長繊維は、比重がセメント
に近似していることおよび短繊維（ウール）でないこと
によって、セメントペースト中での分散性が良好で十分
な補強効果を発現できる特徴も有する。

ところが、セメント特にポルトランドセメントは長期に
わたってｐＨ１２〜１３．５の高いアルカリ性を保持す
るため１強化プラスッチク（ＦＲＰ）用ガラスｍ維材料
である、通常Ｅガラスと称される無アルカリガラスでは
、表面がアルカリにより侵食され５強度が著しく低下し
て実用に供し得ないことが生じる。このため、従来より
、セメント補強用として好適な、耐アルカリ性に優れた
ガラス繊維に、ついて種々研究が進められ、今ではかな
りの高耐アルカリ性を４１するガラス繊維が実現される
に到っている。

一般に、ガラス長繊維は、固体あるいは溶融したガラス
をａｍ化すなわち紡糸するための炉（ブッシング）に入
れ、加熱溶解しながら紡糸される。ブッシングの底部に
は多数のノズル（チップ）が設けてあり、溶融ガラスは
単＃＃Ｉ（フィラメント）として各ノズルから紡糸され
、ブッシングの下方で回転しているドラムに高速度で引
き伸ばされながら巻き取られる。ガラス繊維の直径は最
終的にｌθ〜２０ル程度となる。

耐アルカリ性に優れたガラス長繊維の製造条件はつぎの
とおりである。

（１）安定操業が可能な条件を備えること。

（２）コストが安いこと。

（３）優れた耐アルカリ性を付与できること。

（１）については、一般に紡糸温度は、ガラス粘度が１
０００ポアズの時の温度とされており、この温度におい
てガラスの失透結晶化による繊維の切断が起らないこと
が必要条件である。そのために、ガラスの液相温度は紡
糸温度より数十全景に低いことが必要とされており、そ
の場合ガラス繊維は結晶化温度域を急速に通過し、結晶
化が妨げられる。

（２）については、ガラス原料の価格が安いこと、熱コ
ストおよびブッシングの消耗が少ないことが必要である
。ブッシングは通常、白金合金で作られており、十分な
寿命を持たせるためには紡糸温度が１３５０℃以下であ
ることが必要とされているが、熱コストの点からも少し
でも低い紡糸温度のものが望まれる。ブッシングが白金
合金で作られる理由は、＃化雰囲気中かつ高温での使用
が可能であること、ガラスなどの溶融酸化物との濡れ性
が悪いため安定して紡糸できることによる。

（３）については、セメントはその水和過程および硬化
径長期間にわったて強いアルカリ性を示すため、セメン
ｉ・に混在せしめられるガラス繊維は耐アルカリ性を有
さなければならないが、ガラス繊維に付与される耐アル
カリ性はその組成によりかなりの差がある。

耐アルカリ性ガラス繊維の組成を大別すると、■）ジル
コニア系 （主成分：　５Ｉ０２−　ＣａＯ−Ｚｒ０ｚなど）、Ｉ
Ｉ）−アルミナ系 （主成分：　５ｉ０２−　Ａｌ２Ｏ３−ＣａＯなど）、
■）その他の系、 となる。

■）については、主成分中の２ｒＯ□が、化学耐久性時
にＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）ｚなどのアルカリ類に対する
抵抗性を向上させるために有効であり、このジルコニア
系のガラス組成がＧＲＣ用ガツガラス繊維流となってい
る。

しかしながら、ガラス組成中のＺｒ０ｚは一方でガラス
を失透させ易い性質を有し、ガラスを失透するに到らし
める場合にはガラス繊維の強度を著しく低下させること
となる。このため、ガラス組成中のＺｒ０ｚには適１１
：、含イＪ星があり、　・般には７〜１１ｗｔ＄の含有
量が適当であると言われている（特公昭４９−４０１２
６号）。

ＩＩ　）については、耐アルカリ性向上に効果があるＴ
ｉ０ｚを５〜２０ｗｔＸ使用するもの（特開昭５０−１
１７８１７号と、ＡｈＯｓなどを比較的多を武に使用し
て耐アルカリ性の向、Ｌをはかるもの（特開昭５５−２
７８６８号）とがある、この系のなかには、岩石、スラ
グ、シラスなどを成分調整した後繊維化するものも含ま
れる（＃開１＠５１−４８！９２３号）。

−ｍ）については、結晶化ガラス、ＴｉＯ２を多量に含
む系（特公昭４８−４２８１４号）などがある。

ところが、現在市販されている強化セメント（ＧＲＣ）
用ガラス繊維の価格は約１０００円／ｋｇにも達し、Ｆ
ＲＰ用ガラス繊維の価格すなわち約４００円／ｋｇと比
べてかなり高価である。このため、目下のところ、ＧＲ
Ｃ用ガラスａｍは限定的に使用されているにすぎない。

このように、十分な耐アルカリ性および機械的強度とガ
ラス長ｍｉｓ製造に適した性状とを有し、かつ経済性に
も優れたガラス繊維用原料は、なかなか得られないのが
実情であった。

そこで、本発明者らは、ガラス長繊維化がｔｒ（能で、
経済性に優れ、しかも十分な耐アルカリ性および機械的
強度を有する、ガラス長繊維用の原料について種々検δ
・Ｉを行なったところ、シリコマンガン製錬時に複製す
るスラグ（シリコマンガンスラグ）が安価であり、かつ
ガラス長繊維用原料として好ましい基本的性質を有して
いること、シリコマンガンスラグ中のメタルおよびカー
ボンを除去することによって紡糸装置（ブッシング）の
保護および長時間の安定紡糸が可能となり、経済的かつ
効率的に製繊が図れること、およびシリコマンガンスラ
グにＺｒ０ｚおよび／またはＴｉ０ｚを添加することに
よって耐アルカリ性を大巾に向」−させることができる
ことを知見し、本発明を成すに到った。

さらに詳細に説明すると、まず、ガラス長繊維の原料た
り得るためにスラグに要求される条件の第一はガラス化
Ｏｆ能であることである。これはカラス繊維を製造する
上で不Ｄ（欠の条件である。

第二にスラグの溶融状態での粘度の温度勾配が急でない
ことと、その溶融温度が高くないことが重要で、これら
の条件からはずれるといちじるしく作業性が悪くなる。

第三はスラグ中に、メタルやカーボンなどのスラグと異
なる相が存在しないことである。スラグ中に異相が存在
すると、紡糸中に糸切れを起こし、作業が中断するため
、いちじるしく作業能率が低下する。またメタルやカー
ボンは白金と反応し、ブッシングを急激に消耗させるた
め、スラグから完全に除去しなければならない。第四は
生成されたガラス繊維の利用面から要求される条件であ
るが、複合材補強材料としての利用を考えた場合、高強
度であることがめられる。セメント複合材としては、引
張強さが３５ｋｇ７１ｍ′以上、ヤング率が７００ｋｇ
／ｒａｒｒ１以上であルコトが望ましく、かつ耐アルカ
リ性が大であることが要求される。

以上；の条件をみたすスラグについて詳細に調査したと
ころ、シリコマンガンを製錬する際副生ずるスラグ（シ
リコマンガンスラグ）は、溶融状態で、第１図に示すよ
うな適度な粘性を有しており、かつ２０℃／ｍｉｎ程度
の比較的ゆるやかな冷却速ｊ机でも十分ガラス化がｕ（
能なガラス化の容易なスラグであることが明らかとなっ
た。

ところが、長繊維化するためには、溶融シリコマンガン
スラグ中のマンガンや鉄などのメタルが糸切れの原因と
なることおよびスラグ中のカーボンがブッシング材料で
ある白金合金を侵すため、溶融シリコマンガンスラグは
そのままの状態では長繊維化できないものであった。

そこで、溶融シリコマンガンスラグに酸素ガスあるいは
空気を吹き込んで、スラグ中のメタルおよびカーボンを
酸化することが提案される。このようにスラグに酸化処
理を施すと、メタルは酸化物となってスラグ中に溶解し
、カーボンはＣＯやＣＯ２としてスラグ外に出て、スラ
グは不純物のない均一な相となることかわかった。また
、この酸化スラグから紡糸された長ｍ維は均一なガラス
から成り、高強度を有することが明らかになった。

ところが、このシリコマンガンスラグから製造されるガ
ラス長繊維の耐アルカリ性は、Ｅガラスには優るものの
、ＧＲＣ用としては不十分であると判断された。

そこで、本発明者らは、シリコマンカンスラグにＺｒ０
ｚ　、Ｔｉ０ｚを添加し、その灰地融液から紡糸するこ
とを試みた。その結果、シリコマンガンスラグに、組成
物全重量に対して１５ｗＨ以下（Ｑｗｔｘを含まず）量
（１）ＺｒＯｚ　ｔたは２０ｗｔＸ以下（ＯｗＨを含ま
ず）量のＴｉ０２を添加すると耐アルカリ性が改善され
ること、ＺｒＯ，とＴｉ−０２の両方を添加し、　Ｚ「
０２およびＴ　ｉｏｚの添加量が組成全量に対してそれ
ぞれ１５ｗｔＸ以下（Ｏｗｔｌを含まず）および２０ｗ
ｔ！　以下（０ｗｔ％　ｔｔ含まず）であり、ＺｒＯ２
＋　ＴｉＯ□の添加量が２５ｗＨ以下であると、比較的
少量の添加により顕著な耐アルカリ性の発現を得ること
ができることを発見した。

本発明はかかる知見に基いて成されたものである。

（発明の目的） 本発明の目的は、十分な耐アルカリ性および機械的強度
を有するガラス長繊維を、経済的かつ効率的に製造可能
な原料組成物の製造方法を提供する。ことにある。

（発明の構成） すなわち、第一の発明は、シリコマンガンを製錬する際
に副生するスラグにＺｒＯ２から成る耐アルカリ性改良
剤を添加し、１５ｗｔＸ以下（０ｗｔ％を含まず）のＺ
ｒＯ□と８５ｗｔ％以上の上記スラグとから構成するこ
とを特徴とするものである。

第二の発明は、シリコマンガンを製錬する際に副生する
スラグにＴ　ｉＯｚから成る耐アルカリ性改良剤を添加
し、２０ｗｔ％以上（０ｗｔ％を含まずンのＴｉ０ｚ　
と８０ｗｔ＄以上の上記スラグとから構成することを特
徴とするものである。

第三の発明は、シリコマンガンを製錬する際に副生する
スラグにＺｒ０ｚおよびＴ　ｉｏｚから成る耐アルカリ
性改良剤を添加し、重量百分率でＺ　ｒ０２が１５ｗｔ
１以下（ＯｗｔＸ　ヲ含まず）、ＴｌＯ２が２０ｗｔ１
以下（０ｗｔ％を含まず）、ＺｒＯ２＋　ＴｉＯ２が２
５ｗｔ％以下、上記スラグが７５ｗｔ＄以上の組成とし
たことを特徴とするものである。

（発明の具体例） 通常の操業状態でシリコマンガンを製錬する際に副生ず
るシリコマンガンスラグは、第１表に示す組成範囲を有
する。本発明では、これを溶融状態で酸素により酸化し
、第２表に示す組成範囲としたスラグを用いる。

第１表 シリコマンガンスラグの組成（ｗｔＸ）第２表 酸化処理後シリコマンガンスラグの組成（ｗｔＸ）本発
明によれば、このようにして得られた耐化処理後のシリ
コマンガンスラグに、成分調整剤すなわち耐アルカリ性
改良剤として、組成物全１．１に対して１５ｗＨ以下（
ＯｗｔＸを含まず）好ましくは５〜１５ｗｔ＄　ｔ７）
　ＺｒＣｈ　マタ、は２０％以下（ｏｗｔｚを含まず）
好ましくは５〜２０ｗｔＸのＴｉＯ２が添加される。

あるいは、１５ｗｔ％以下（Ｏｗｔ＄　ｌｔ含まず）　
ｃ７）　ＺｒＯ２および２０ｗｔＸ以下（Ｏｖｔ＄を含
まず）　（７）　ＴｌＯ２から成る耐アルカリ性改良剤
が、Ｚｒ０ｚ　＋Ｔｊ（ｌｚ　Ｍが２５％ｔｔ％以下の
範囲となるように、添加される。これらの耐アルカリ性
改良剤の添加量は次のような調査、実験の結果決定され
た。すなわち、酸化処理後のシリコマンガンスラグにＺ
ｒ０ｚ　、Ｔｉ０ｚ　ヲ種々の割合で添加し、その反応
融液を急冷して得られたガラスについて耐アルカリ性を
調査した。

耐アルカリ性試験には、上記急冷ガラスを破砕し２５０
〜４２０　ＩＬの粒径に整粒したものを用いた。アルカ
リ溶液は、普通ポルトランドセメント５００ｇに蒸留水
２．５文を加えたものをポリエチレン容器中で１６時時
間上うかくはん後得られた抽出液をテフロンメンブラン
フィルタ−でろ過する方法で作成し、た。このｐＨは１
３．５であった。以後この溶液をセメント抽出液と呼ぶ
。

上記粒状ガラス４ｇに対セメント抽出液２００　ｃｃ）
割合で加えたものを、テフロン製の反応容器に入れ、８
０＝０．１’Ｏで２４時間保持、反応させた。そののち
上記ガラス試料とセメント抽出液をテフロンメンフラン
フィルターを用いて分離、さらに０．ＩＮ−）ＩＣＩお
よび一蒸留水で上記ガラス試料を洗浄後乾燥した。上記
試験前後のガラス試料の屯ＩＩＸ減少；ｌＸ−を測定し
、これをもとのガラス試料の重量で徐した値を重量減少
率とした。

この重量減少率によって耐アルカリ性の評価を行った。

試験結果を第２図に示す。

第２図より　ＺｒＯ２およびＴｉ０ｚを添加しない酸化
シリコマンガンスラグガラスの東う；−減少率は２．３
ｚと大きく、セメント抽出液によって大きく侵蝕され、
耐アルカリ製ガラス繊維用原料には適さないと判断され
た。ところがＺｒ０ｚを添加すると、ガラスのＺｒＯ２
含有率が１５ｗｔ＄までは、含有−（へのｌη加につれ
て連続的に銅アルカリ性が向１−することが明らかにな
った。しかしＺｒ０ｚ含有率が１５ｗｔ＄をこえると、
約１３００℃においてＺｒＯ□の結晶が出てガラスが失
透し耐アルカリ性か低下した。またガラスが失透すると
ガラス繊維の強度が著しく低下するため、シリコマンガ
ンスラグへのＺｒ０ｚ　（７）添加ｉｔ　１５ｗｔ＄　
以下特ニ５〜１５ｗｔ＄　カ適当であると考えられた。

一方Ｔｉ０ｚを添加した場合も、　ＺｒＯ２雄加の場合
と同様添加量が増加すると耐アルカリ性が向上すること
が明らかになった。

ＴｉＯ□はガラス形成能力があるため、多量に添加して
も失透を起こすことは無かった。しかしＴｉＯ２を２０
％＋ｊ［より多く添加しても耐アルカリ性改善効果は少
なくかつ添加により原料コスト高になるため、シリコマ
ンガンスラグへのＴｉＯ２の添加は２０ｗｔ’Ａ以下特
に５〜２０ｗｔＸが適当であると判断された。さらにＺ
ｒＯ２およびＴｉＯ２の両方を添加した場合の耐アルカ
リ性改善効果について調査を行った。ｍ２図から明らか
なように、　ＺｒＯ２およびＴｉＯ２をシリコマンガン
スラグに添加して作成したガラスの耐アルカリ性は、Ｚ
ｒＯ２またはＴｌＯ２を単味でシリコマンガンスラグに
添加して作成したガラスの耐アルカリ性に比べ著しく向
上することが発見された。しかも耐アルカリ性が最も良
好な領域、すなわち重量減少率が０．２〜０．３ｚと極
小になる領域はＺｒＯ□＋Ｔ　ｉｏｚが２５ｗｔ％以下
特に５〜２５ｗｔ％　、Ｚｒ０ｚが０〜１５（０を含ま
ず）ｗｔ％　、Ｔｉ０ｚ　カ０〜２０（Ｏｅ含まず）ｗ
ｔＸノ領域に限定されることが明らかになった。また上
記組成範囲では、添加コストを考慮すると、最小の添加
率で最大の効果がある、ＺｒＯ□がＯ〜５ｗｔ＄（０を
含まず）　Ｔｉ０ｚ　カ０〜１５ｗｔ１　（Ｏを含まず
）、シリコマツガ／スラグ８０ｗｔ％以りが好適である
と考えられる。上記試験における、Ｚｒ０ｚおよびＴｉ
Ｏ□添加による耐アルカ性の改善効果はシリコマンガン
スラグの組成が第２表に示す組成範囲で変わっても影響
を受けなかった。これはセメント抽出液で、Ｚｒ０ｚお
よびＴ　ｉｏｚがガラス組成にあまり影響されずに溶出
し、ガラス表面にこれらの緻密な水利生成物を形成し以
後の溶出を抑制する機構のためと推定された。Ｚｒ１１
ｚおよびＴｌＯ２はシリコマンガンスラグによって還元
されないため、　ＺｒＣｈおよびＴ　ｉＯｚの添加物は
シリコマンガンスラグを〜比処理する前あるいは酸化処
理後どちらでもｕｆ能である、しかし好ましくは、酸化
処理後添加するのがよい。

つぎに、本発明において施されるシリコマンガンスラグ
の酸化処理について詳述する。

一般に、シリコマンガンスラグ中には第１表からもＩＪ
ｊらかなようにＨｎ等のメタルやＣが存在し、紡糸時の
糸切れの原因となり、あるいはブッシングを侵すことが
生じる。そこで固体のシリコマンガンスラグを再溶解し
て酸化処理を施したり、あるいはシリコマンガン製錬炉
から排出された溶融スラグに酸化処理を施して、スラグ
中のメタルやＣを酸化し、メタルを酸化物の形でスラグ
中に溶解するとともに、ＣをＣＯやＣ０２として系外に
排出して均一相とする必要がある。

酸化処理方法としては、第１に酸化性ガスによる酸化処
理を挙げることができる。酸化性ガスとしては、０２　
または空気が考えられるが、効率上Ｏ２が好ましい。

酸化性ガスとの接触方法としては、 （１）　ｍ化性ガスを底吹法により溶融スラグ中に吹き
込む。

（２）酸化性ガスをＬ吹法により溶融スラグに面に吹き
つける、 （３）反応効率を高めるため、　（１）　、　（２）の
方法を併用する、 （４）　Ａｒ　ｏｒ　Ｎｚを底吹しながら、酸化性ガス
等を溶融スラグ上面に吹きつける、 等の方法が考えられるが、好ましくは（３）または（４
）の方法、最も好ましくは（３）の方法が採用される。

なお、酸化性ガス以外の酸化処理としては、ガラス工業
で清澄剤として用いられているＮａＮＯｘを溶融スラグ
に添加し、熱分解時に発生するＯ２を利用することが考
えられる。

２Ｎａ０３４２ＮａＮＯｚ　＋　０２　＋Ｎａ２Ｑ＋　
Ｎ２　＋２．５０２しかしながら、スラグ中にＨａを持
ち込む結果となり、絶縁性および耐アルカリ性が悪化す
るため。

これらの特性が必要とされる場合には好ましくない。

酸化性ガスとしてＯｔを使用する酸化処理において、０
２の所要量は、一般には４０８１１１ｋｇ　ｓｌａｇ程
度であるが、たとえば、スラグ中の酸化すべきメタル等
の大部分を占めるＫｎの含有量を基本として、化学量論
的に決定することができる。すなわち、第１表からも明
らかなように、シリコマンガンスラグ中の炭素、メタリ
ックＦｅ量等はそれぞれ１ｗｔ＄以下にすぎないので、
一応０２所要量の計算からは除外する。スラグ中には、
Ｉｎがメタル、ＮｎＯ、ＮｎｚＯｉ　、Ｍｎ０ｚ　（１
）形態テ存在すルト考えられるが、いま、全マンガンと
して平均８．７ｚ含有されるＭｎが全量メタリックｈと
して存在するものと仮定し、これをＮｎ０２まで酸化す
るのに必要な０２　を外部から供給するとして、その菫
を計算する。

Ｎｎ＋　Ｏｚ　→Ｎｎ０ｚ　（１） スラグＩｋｇについて考えてみると、スラグ中の全マン
ガン量は、 ２０００（ｇ）　Ｘ　Ｏ，０９７−９７（ｇ）マンガン
の原子量は５５ｇであるので、化学ノｊ）論的なＯ２所
要量は、（１）式より ！ ９７（ｇ）　Ｘ−Ｘ２２．４　（ＪＬ）　−３Ｅ１．５
（４１）　（Ｎ、Ｔ、Ｐ）５ したがって、スラグ中のＭｎを酸化するためには、約４
０１　／ｋｇ　ｓｌａｇのＯ２が心安である。このほか
、ＣおよびメタルＦｅを酸化するために必要な０２菫お
よび安全を見込んで、約８０５Ｌ／ｋｇ　ｓｌａｇ＋７
）０２雀があれば十分である。この場合、たとえば１　
ｔｏｎのスラグにＯ２を０．５Ｎｍ’／層層の条件で吹
き込むとすると、約１２０１露で酸化を完ｒすることが
できる。Ｏ２所要量は、初期スラグ中のマンガンの形態
、量あるいは０２の接触方法によっても異なるので、こ
れらの要素を勘案して決定してもよい。

シリコマンガンスラグの酸化可能な温度１１＠囲として
は、　１１００℃〜１６５０℃程度である。シリコマン
ガンスラグが１１００℃より低くなると著しく粘度が高
くなり、一方スラグ温度が１６５０℃を超えると、スラ
グがボイリングを生じ、それぞれ作業性が悪くなるため
実際的ではない、また、実炉からの出滓温度は約１４０
０℃であるので、酸化処理温度としては！２００〜１４
００℃程度が実用的である。

未発１５１のガラス長繊維用原料組成物の製造および本
発明原料の繊維化に使用する装置としては、たとえば第
３図に示すようなものがある。

第３図において、ガラス長繊維用原料組成物を製造する
装置と、この原料から長繊維を紡糸する装置とは連続的
に配設されており、基本的には。

電気炉から排出された溶融シリコマンガンスラグＳを導
く溶融スラグ樋ｌと、溶融スラグＳを酸化処理するため
の酸化処理装置２と、溶融スラグＳの温度を調整するた
めの前炉３と、溶融スラグＳをＭｌｌ＃ｌ化するための
複数個のブッシング４とから構成される。酸化処理装置
２および前炉３はＬＰＧあるいは重油バーナーで加熱さ
れる。各ブッシングには電極がついており、３〜４ｖで
約３０００Ａ程度の電流が流されて抵抗加熱される。ブ
ッシングしは、溶融スラグに濡れない材質のものがよく
、また１２００〜１４００℃の高温に耐える機械的強度
を有する必要があり、１０！Ｒｈ／Ｐｔ合金が好適であ
る。各ブッシングにはその底部に多数（８００コ／ブツ
シング）のチップが形成されており、溶融スラグを単繊
維として紡糸するようになっている。チップの内径は約
２４ｍ程度である。チップの側方直下には冷却パイプが
配設され、チップから紡糸された繊維を急冷してガラス
化できるようになっている。

上記のような装置において、電気炉を出た溶融。

スラグＳは、溶融スラグ樋ｌに導かれて酸化処理装置２
に供給され、そこで酸化処理を受けて実質的に均一相の
溶融スラグとなる。酸化処理後の溶融スラグは前炉３に
導かれ、紡糸に好適な温度に調整される０次いで、ブッ
シング４の底に設けられた多数のチップから単繊維とし
て紡糸され、チップ直下の冷却パイプによって冷却され
て固化する。チップから紡糸された単繊維は２００〜４
００本ごとに集束、ひきそろえられ（第３図６で示され
る）、ストランドとしてワインダー５に巻き取られる。

酸化処理装置の具体例としては、たとえば第４図に概略
的に示す構造のものを使用することができる。

第４図の装置は、溶融スラグ樋ｌに連設され。

耐火材２１で形成された炉２０内に溶融スラグ導入口２
２を介して溶融スラグＳを受けるようになっている。酸
化処理炉２０の炉底には、ガス吹込み口２３が設けられ
、ガス供給源に配管されている。他力。

炉の上部炉壁には０２または空気吹込み口２４が形成さ
れ、同様に、０２または空気源に配管されている。炉２
０の上部炉壁には成分調整剤投入口２５が設けられ、こ
れを通してホッパー２Ｂ内の成分調整剤すなわち耐アル
カリ性改良剤が添加される。炉２０には、さらに、ＬＰ
Ｇまたは重油バーナー等の加熱手段が設けられ、必要に
応じて、炉２Ｇ内に導かれる溶融スラグを好適な酸化処
理温度にまで加熱する。酸化処理炉２０の下流側は前炉
３およびブッシング４に連なるように構成されている。

このような構成の酸化処理装置において、スラグ樋ｌを
介して溶融スラグＳが酸化処理炉２０に導入されると、
炉底のガス吹込み口２３か５０２または空気等の酸化性
ガス、またはＮ２等の不活性ガスが底吹きされる一方で
、炉上部からは吹込口２４より　０２または空気等の酸
化性ガスが溶融スラグ上面に吹き引けられる。このよう
にして、溶融スラグＳは酸化性ガスと効率よく接触され
、溶融スラブ中のＮｎ等のメタル類およびＣは酸化処理
される。

この過程において、成分調整剤投入口２５から添加され
たＺｒ０ｚおよび／またはＴ　ｉ０２の配合物は炉２０
内で均一に溶解される。

上記のような方法によれば、電気炉から排出された直後
の溶融スラグなそのまま使用することができるので、熱
エネルギーを節約することができ、経済的に有利である
。

しかしながら、ガラス長繊維の製造量が少ない場合は、
電気炉から排出された溶融シリコマンガンスラグを酸化
処理前あるいは酸化処理後一度固形物とし、必要に応じ
これを再溶解して使用することも可能である。このとき
の再溶解温度は、紡糸性およびコストの点から１１５０
〜１４００℃が好適である。

（実施例） 第３表に示す組成の固体シリコマンガンスラグにＴｉ０
ｚおよびｚ「０２を加え、その混合物を１４００℃に加
熱、溶解した。この反応融液に＃素カスを４ＯＮｌ　／
ｋｇの割合で吹き込み、」二記反応融液中のメタルおよ
びカーボンを酸化させた。

第　３　表 シリコマンガンスラグの組成　（ｗｔ＄）上記酸化処理
後の反応融液の組成を第４表に示す。

第　４　表 ＺｒＧ２　、ＴｉＧ２添加醸化処理 シリコマンガンスラクｆｉｌａ（ｗｔ％）上記方法で作
成した耐アルカリ性ガラス繊維用原料組成物を、電気抵
抗加熱したｌＯ％Ｒｈ／ＰＬ製ブッシングを用いて溶融
、紡糸し、これをワイングーに巻き取りガラス長繊維を
製造した。ブッシングのノズル径は２鳳腸φのものを用
いた。紡糸温度は１２００℃で、巻き取り速度は２００
０ｍ＋／＋ｗｉｎであった。

−Ｊ二記条件で製繊した長繊維の平均径は約２０φルで
あり、引張強さは約１２０ｋｇ／腸ｍ′、ヤング率は約
８０００　ｋ　ｇ　／　ｍ　ｒｎ’　テあツタ。

この繊維４ｇを８０゛Ｃセメント抽出液中に２４時間浸
漬しその間の重量減少率を測定した。比較のために市販
の耐アルカリ性ガラス繊維も同様の条件で試験し重量減
少率を測定した。試験結果を第５表に示す。

第５表 第５表より、Ｚｒ０ｚ　、ＴｌＯ２を含有するシリコマ
ンガンスラグガラス繊維は市販の耐アルカリ性ガラス繊
維に比較して、優るとも劣らない性能であることが明ら
かである。

（発明の効果） と記したように、本発明によれば、産業廃棄物であるシ
リコマンガンスラグを利用し、これを酸化処理した後、
Ｚｒ０ｚおよび／またはＴｉ０ｚを少量添加するのみで
、耐アルカリ性ガラス長繊維用として好適な原料組成物
を製造することができるので、耐アルカリ性ガラス長繊
維のコストを大幅に引き下げることができる。

【図面の簡単な説明】

Ｑ’Ｓ　Ｉ　Ｃ１ハシリコマンガンスラグの温度と粘度
の関係を示す図、第２図は、酸化処理シリコマンガンス
ラグに、ＺｒＣｈおよびＴｉＯ２を種々の割合で添加し
、その反応融液をガラス化したものの耐アルカリ性試験
結果を示す図で、図中の数字は試験前後の試料の重量減
少率を示す。第３図は本発明による耐アルカリ性ガラス
長繊維用原料組成物の製造および繊維化に使用する装置
の概要を示す図、第４図は、酸化処理およびＺｒ０ｚ　
、Ｔｉ０ｚの成分調整を行うための装置例を示す概要図
である。 １　・・溶融スラグ樋 ２・・酸化処理・成分調整装置　３ψ・前炉４　ａ・ブ
ッシング　５１１・ワイングー６−１１ストランド　Ｓ
１１・スラグ ２０・φ酸化処理・成分調整炉 ２１−拳耐火材　２２−−溶融スラグ導入口２３−−ガ
ス吹込口 ２４−・　０２　または空気吹込トノ ２５ψ令成分調整剤添加口 ２６・・ホッパー ２７・・溶融スラグ流出口 ２８１１・成分調整剤 ２８・φ加熱手段 特許出願人　住友金属工業株式会社 第１図 濫　曳　（φ。） 第２図 ｂｏ２　＜ｗｔ％）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリコマンガンを製錬する際に副生するスラグに
   ＺｒＯ□から成る耐アルカリ性改良剤を添加し、１５ｗ
   ｔＸ以下（Ｏｗｔｌを含まず）のＺ「０２　と８５ｗｔ
   ２以上の上記スラグとから構成することを特徴とする耐
   アルカリ性ガラス繊維用原料組成物。
2. （２）シリコマンガンを製錬する際に副生するスラグに
   ＴｌＯ２から成る耐アルカリ性改良剤を添加し、　２０
   ｗｔＸ以下（ＯｗＨを含まず）のＴ　ｉＯｚ　と８０ｗ
   ｔ２以上の上記スラグとから構成することを特徴とする
   耐アルカリ性ガラス繊維用原料組成物。
3. （３）シリコマンガンを製錬する際に副生するスラグに
   ＺｒＣｈおよびＴｉＯ２から成る耐アルカリ性改良剤を
   添加し、重埴百分率でＺｒ０ｚが１５ｗｔＸ以下（、Ｏ
   ｉ＋ｔ＄を含まず）、　ＴＩＯ□が２Ｑｗｔｌ以下（Ｑ
   ｗｔ、＄を含まず）、ＺｒＣｈ　＋　ＴｉＯ２が２５ｗ
   ｔＸ以下、上記スラグが７５ｗｔ＄以上の組成としたこ
   とを特徴とする耐アルカリ性ガラス繊維用原料組成物。