(57)【要約】      （修正有）【課題】油分の多い鉄鋼精錬過程における副産物を油分２％以下である吸音材として有効利用する吸音材用充填材の製造方法を提供する。【解決手段】製鋼の圧延工程で発生するミルスケールの粗粒分１０を、沈降ピット２０を用いて沈降分離して、除去した後の微粉スケール３０を用いる吸音材用充填材の製造方法とする。沈降ピット２０を３段設けて得られる微粉スケール３０を用いる吸音材用充填材の製造方法とする。さらに、微粉スケールに付着した油分を加熱機で加熱して油分を揮発させ、セメント製造設備に揮発排気ガスを導入処理する吸音材用充填材の製造方法とする。さらに、微粉スケールを密閉容器に入れ、水蒸気を連続的に前記容器に導入して、容器から水とともに微粉スケールに付着した油分を流出させて、冷却除去する吸音材用充填材の製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼の圧延工程で発生するミルスケールの粗粒分を、沈降ピットを用いて沈降分離して、除去した後の微粉スケールを用いることを特徴とする吸音材用充填材の製造方法。
【請求項２】
沈降ピットを３段設けて得られる微粉スケールを用いることを特徴とする請求項１記載の吸音材用充填材の製造方法。
【請求項３】
さらに、微粉スケールに付着した油分を、加熱機で加熱し、油分を揮発させ、セメント製造設備に揮発排気ガスを導入処理することを特徴とする請求項１又は２記載の吸音材用充填材の製造方法。
【請求項４】
さらに、微粉スケールを密閉容器に入れ、水蒸気を連続的に前記容器に導入して、容器から水とともに前記微粉スケールに付着した油分を水とともに流出させて、冷却除去することを特徴とする請求項１又は２記載の吸音材用充填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の製造過程において得られる副産物を用いた吸音材用充填材及びこれを用いた吸音材シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特に住宅等の建物用の制振材料、吸音材料としては、施工性、搬送性、加工性等に鑑みてシート状のものが多用されている。吸音シートとしては、床振動吸収や、床材等の建物を通して伝播する音の吸音を目的として例えば床下材として敷き込んで用いられることが多い。吸音材は、入射した音波のエネルギーが透過しにくい材料であり、単位面積あたりの質量が大きいものほど吸音性能が大きくなる。これら吸音材用充填材として用いられるものとしては、熱可塑性樹脂、ゴム、アスファルト等のバインダーに、砂鉄、酸化鉄の微粉末等のフィラーを充填材として混入分散してシート状に加工したものが提供されており、真比重３．０〜５．０ｇ／ｃｍ3程度の充填材を用いて形成されたものが一般的である。
【０００３】
近年、砂鉄はその採取量が不足し、また採取工程の煩雑さによるコスト高などの課題が顕在化している。こうした課題に対して特開平10-147991では鉄スラッジに含鉄集塵乾ダストを混合したものが提案されている。しかしながらこの方法では、鉄スラッジ中の油分濃度が2%程度あり、シート成形におけるバインダー混合の不均一など製造プロセスの不具合が発生し易く、また住宅床下材として用いることは生活環境の観点から好ましくない。また、油混入土をセメント設備を用いて処理する方法が提案されている（特開2002-143829）。しかしながら、この方法はセメントクーラーから排出された高温ガスを用いて油分を揮発させるため、この方法で鉄スラッジを乾燥させると高温ガスに混入しているクリンカダストが酸化鉄の微粉末に混入している。
【特許文献１】特開平１０−１４７９９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１４３８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、油分の多い鉄鋼精錬過程における副産物を油分２％以下である吸音材として有効利用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究を行った結果、製鋼の圧延工程で発生するミルスケールを、沈殿処理して粗粒子分を除いて得られる処理物を加熱機で加熱し、油分を揮発させる、又は、前記粗粒子分を除いて得られる処理物を密閉容器に入れ、水蒸気を連続的に前記容器に導入して、前記容器から前記処理物に付着した油分を水とともに流出させて留去して、品質の安定した吸音材用充填材を提供する。
【０００６】
ミルスケールに付着している油分は、炭化水素系油、グリース、圧延油、動物性脂肪、有機酸、有機酸エステル、シリコンオイル等の混合物であり、水溶性物質と非水溶性物質とを含むが、水溶性部分は、前記沈殿処理と相前後して油水分離処理、沈殿処理を行えば、水相に移相して部分的に除去することができる。その結果、前記粗粒子分を除いた処理物には、非水溶性部分が相対的に濃縮する。次いで、加熱揮発又は水蒸気を用いた除去が有効である。油分は、熱風乾燥機を用いたときは、セメント製造設備に揮発排気ガスを導入処理することで無害化処理し、水蒸気導入で除去したときは、油分を含む水蒸気を冷却して、液―液分離で油分を取りだし、セメント製造装置に導入処理することができる。
【０００７】
すなわち本発明は、下記［１］〜［４］を提供するものである。
［１］ 
製鋼の圧延工程で発生するミルスケールの粗粒分を、沈降ピットを用いて沈降分離して除いた後の微粉スケールを用いることを特徴とする吸音材用充填材の製造方法。
［２］ 
沈降ピットを３段設けて得られる、沈降分離物である微粉スケールを用いることを特徴とする前記［１］の吸音材用充填材の製造方法。
［３］ 
さらに、微粉スケールに付着した油分を、加熱機で加熱し、油分を揮発させ、セメント製造設備に揮発排気ガスを導入処理することを特徴とする［１］又は［２］記載の吸音材用充填材の製造方法。
［４］  さらに、微粉スケールを密閉容器に入れ、水蒸気を連続的に前記容器に導入して、容器から水とともに前記沈降分離物に付着した油分を水とともに流出させて、冷却除去することを特徴とする［１］又は［２］記載の吸音材用充填材の製造方法。
【０００８】
本願発明では、鋼の圧延工程で得られるミルスケールの粗粒分を一次処理して除いた部分にさらに沈殿処理等を施して得られた二次処理物を用いる。沈降ピットを３段設けて得られるときは、第３段目の沈降分離物である微粉スケールが二次処理物となる。これは、ロール冷却、スケール除去などで得られたミルスケールを沈降処理を含む所定の方法で除いて得た回収沈殿物である。鋼の圧延工程で一次沈殿物として回収されるスケールに比べると、本沈殿物である微粉スケールに含有される鉄分は６０％以上でほぼ同量であるが、その粒径はμｍオーダーでｍｍオーダーのミルスケールに比べて著しく小さい。また、本沈殿物には、２〜１５％の多量の油分が含有されている。
【０００９】
この多量の油分は沈殿物を再利用する上で大きな障害となっている。上記二次処理物が吸音材用充填材として好適に用いられるのは、鉄が下記の式（１）の透過損失で表される遮音性能にとって有利な元素であるためである。すなわち、透過損失は単位面積当たりの重量である面密度に依存し、面密度が大きいほどすなわち鉄のような比重の大きな元素を用いるほど大きくなるためである。
【００１０】
透過損失（ｄＢ）＝１８×ｌｏｇ（ｆ×ｍ）−４４  ・・・・（１）
ここで、ｆは周波数（Ｈｚ）、ｍは面密度（ｋｇ／ｍ2）を表す。
【００１１】
また、建築物の壁内に収納される吸音シートの充填剤としては、好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは０．１５ｍｍ以上の粒径を含まないことが好ましい。１ｍｍ以上の粒径を含んでいると吸音シートの施工時の切断作業が困難になるため好ましくない。
【発明の効果】
【００１２】
そこで、二次沈殿物として粒径を制御して回収される沈殿物を、効率良く油分除去を行って吸音材用充填剤を製造可能とし、その有効利用の促進を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ミルスケール中の粗粒分は、沈降ピットを用い、水との比重差を利用して沈降分離させた一次沈殿物である。図１に、沈降ピット20と微粉スケール100の加熱による油分除去のフローの概念図を示す。図１では、沈降ピット20は３段設けている。本発明は、沈降分離した微粉スケール30を、３段目の沈降ピットで回収する。これは、ミルスケール中の粗粒分を除いた二次処理物である。沈降ピットを３段とすると、第3段目の沈降ピットで回収される沈降分離物は粒径が微細でかつ均一なものが得られる。
【００１４】
なお、３段の内２段目の沈降ピットで回収される沈降分離物は比較的粒径が大きく付着油分が少ないため、粗鋼用のリサイクル原料として用いたり、重量骨材などの用途に用いても良い。
【００１５】
沈降ピットの前段として、ミルスケールの水性スラリーを調整し、油水分離処理をすることも好ましい。前述の通り、当初スケールに付着している油分は、炭化水素系油、グリース、圧延油、動物性脂肪、有機酸、有機酸エステル、シリコンオイル等の混合物であり、水溶性物質と非水溶性物質とで構成されるので、凝縮沈降に先立ち、ミルスケールの水性スラリーを調製すると、ミルスケール等に付着した水溶性部分は、水相に溶け出し、ミルスケール等との付着力の弱い油等の非水溶性部分は、脱離して、油相を形成する。脱離した油相は、水相から分離して除去することができるので、沈降ピットで沈降する二次処理物に付着する油分を減ずることができる。
【００１６】
ミルスケールの水性スラリーを調製する際、界面活性剤を加えて乳化分離により油分の分離を促進しても良い。界面活性剤は、スラリーの３％程度を含有させることが望ましい。
【００１７】
微粉スケールは、油分を２〜１５％含むので、それをそのままバインダーである樹脂などに充填してロール成形機や押し出し成形機などで吸音材の成形を行うと、この油分により鉄スラッジを充填した樹脂の粘性が変化して成形できなくなる。そのため油分濃度は２％以下にする必要がある。
【００１８】
更に、油分濃度が２％を超えると、建造物等の吸音材に要求されている消防法施行令で規定された防炎性を満足できなくなる。
【００１９】
油分濃度を２％以下にするには、微粉スケール30を、加熱機40で加熱し、油分を揮発させ、セメント製造設備42に油分を含む排気ガス41を導入処理する。
【００２０】
具体的には、例えば、原料ミルの原料乾燥用ラピットドライア等を用いる。出口温度で200℃〜300℃が確保できる。送風式の場合、加熱して揮発した成分、燃焼した油分の灰分で気流に乗るものを、気流41とともにセメントキルンに導入して、原燃料の一部として無害化して処理できる。
【００２１】
また、外熱乾燥炉、外熱ロータリンキルンが、燃料からのコンタミを防止できる観点から好ましい。例えば、処理温度３００〜８００℃で、酸化雰囲気（空気中）で、滞留時間５〜３０分程度の使用ができるものが好ましい。
【００２２】
鋼の圧延工程で回収されるミルスケールの内、粗粒分を除いた沈殿物は、鉄を６０％以上含有するので、上記のように油分の除去処理をおこなっても現行のミルスケールに近い比重となる。したがって、それを用いた吸音材はミルスケールを用いた吸音材と同程度の遮音性能を有し、充分に規格を満足したものとなる。
【００２３】
また、微粉スケールは、５〜２０％程度の水分を含むが、過剰の水分が存在すると、突沸水蒸気が発生して混練が不可能になる。それを防止するには、すくなくとも、混合物をその水分が３％以下になるまで乾燥する必要があるが、水分は、油分と共に、蒸発乾燥することができる。
【００２４】
図２に、沈降ピット20と微粉スケールの水蒸気51による油分除去のフローの概念図を示す。油分濃度を２％以下にするには、微粉スケール30を、密閉容器52に入れ、１００〜１３０℃に加熱した水蒸気51を連続的に前記容器に導入して、容器から水とともに前記沈降分離物30に付着した油分を水とともに流出させて、冷却除去することでも達成できる。例えば、ボイラー50から水蒸気５１を発生させ、微粉スケール３０を封じ込めた容器５２に送入し、油の沸点以下で、水蒸気とともに流出させて、油混合水蒸気５３とともに留去することができる。油分を含む水蒸気５３は、セメント製造装置に送入しても良い。
【００２５】
微粉スケールは、鉄を６０％以上含有するので、上記のような水蒸気を導入した油分の除去処理をおこなっても現行のミルスケールに近い比重となる。したがって、それを用いた吸音材はミルスケールを用いた吸音材と同程度の遮音性能を有し、充分に規格を満足したものとなる。
【００２６】
また、微粉スケールは、５〜２０％程度の水分を含むが、加熱水蒸気とともに、乾燥することができる。
【００２７】
また、圧延油として、油滴を水中に乳化分散したものが用いられ、或いは、界面活性剤を加えて乳化分離に油分の分離をした際にも、水分の混入が考えられるが、こうした油分の除去にも適した方法である。
【００２８】
こうして得られた油分２％未満の微粉スケールは、充填剤としてその比重は常に４ｇ／ｃｍ3 以上となり、薄い吸音シートに用いても充分に面密度を確保でき、優れた遮音性能が得られる。
【００２９】
一般に、上記回収される微粉スケールの粒径は、大略、１５０μｍ以下である。しかし、一部の粒子が１５０μｍを超える粒径に粗大化する場合がある。また、単一粒子で１５０μｍを超えるものが混在する場合は、網篩による篩い分け、エアージェットシーブ等の気流による解砕、分級して、粗粒物を除くことができる。こうして、粒径が１５０μｍを超えるものを除いた油分２％未満の処理物は、１ｍｍ前後の薄い吸音シートの成形が可能となる。
【００３０】
ゴムアスファルトまたは軟質ポリ塩化ビニル樹脂を含むバインダー１００重量部に対し、上記の方法で製造された吸音材用充填剤を６００〜９００重量部配合した吸音材は、現行のミルスケールを用いた吸音材と同程度の遮音性能を有し、消防法施行令で規定された防炎性を満足する。充填剤の配合量が６００重量部未満では、面密度が低下しミルスケールを用いた吸音材と同程度の遮音性能が得られない。また、９００重量部を超えると、混練や成形が困難になる。
【００３１】
バインダーに炭酸カルシウムや高炉水砕スラグ粉末などの無機粉末を添加すると、充填剤とバインダーとの混練性や密着性が向上する。
【００３２】
バインダーにガラス繊維やカーボン繊維などの繊維材料を添加すると、吸音材の強度をアップできる。
【００３３】
バインダーに三酸化アンチモンや臭素化ジフェニルエーテルなどの難燃剤を添加すると、吸音材の防炎性をアップできる。
【００３４】
バインダーにほう酸亜鉛や珪酸などのグロー抑制剤を添加すると、吸音材の防炎性、特に残じんの発生をより効果的に抑制できる。
【００３５】
バインダーにアロマティックオイル、ワセリン、ステアリン酸などの軟化剤を添加すると、吸音材の柔軟性をアップできる。
【００３６】
吸音材のバインダーに用いるゴムアスファルトとしては、ストレートアスファルト、ブローンアスファルトなどのアスファルトに、スチレンブタジエン共重合体、アクリロニトリルブタジエン共重合体、クロロプレンゴムなどの熱硬化性樹脂やスチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエチレン系などの熱可塑性エラストマーなどのゴム物質を配合したものを用いることができる。特に、低温での伸びや曲げ性を改善するには、スチレン系エラストマー、例えばスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン／スチレンブロック共重合体などが好適である。
【００３７】
吸音材のバインダーに用いる軟質ポリ塩化ビニル樹脂としては、ポリ塩化ビニル樹脂にジオクチルフタレート、ジオクチルアジペート、トリクレジルフォスフェートなどの可塑剤を配合したものを用いることができる。
【００３８】
バインダーに添加する無機粉末として、水酸化カルシウム、各種セメント粉、クレー、タルク、石膏、ケイソウ土、ベントナイト、岩石粉なども用いることができる。
【００３９】
バインダーに添加する繊維材料として、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維なども用いることができる。
【００４０】
バインダーに添加する難燃剤として、塩素化パラフィン、臭素化ビスフェノールなども用いることができる。
【００４１】
バインダーに添加するグロー抑制剤として、アルカリ金属炭酸塩、珪酸塩なども用いることができる。
【００４２】
バインダーに添加する軟化剤として、ナフテニックオイル、パラフィニックオイル、石油樹脂、液状ポリエチレン、ポリプレピレン、ポリブタジエン、ポリブテン、ラウリン酸なども用いることができる。
【００４３】
なお、吸音材の表裏面に機械的強度のアップ、壁との接着性向上、だれ防止のため不織布を付けてもよい。
【実施例】
【００４４】
最初に、表１に示す組成、粒径、比重の微粉スケールの充填材を作製した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
薄鋼板と厚鋼板の熱間圧延工程の圧延浄水場から上記工程を経て回収された微粉スケールを加熱処理または、水蒸気蒸留処理をして得たものである。
【００４７】
次に、この充填材をバインダー１００重量部に対し表２に示す割合で配合し、加熱装置付きニーダーで２００℃で加熱混練し、ロール成形機でロール両側より目付け量５０ｇ／ｍ2のポリエステル不織布を供給しながら厚さ１ｍｍのシートに成形して、吸音材１、２を作製した。
【００４８】
用いたバインダーはゴムアスファルト系とし、ストレートアスファルト１００重量部に対し、熱可塑性樹脂としてスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体を１０重量部、軟化剤としてアロマティック系オイルを３０重量部配合したものである。
【００４９】
得られた吸音材に対し、面密度の測定や遮音性の調査を行った。
【００５０】
遮音性は、ＪＩＳ  Ａ  １４１６「実験室における音響透過損失測定方法」に準じた音響透過損失により評価した。音響透過損失の測定は、面積１．６６ｍの吸音材を用い、開口部面積１．６２ｍ、音源室容積１６４ｍ3、受音室容積６８ｍ3の残響室で行った。
【００５１】
結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
2010031491.tif 000004
【００５３】
本発明法で作製した充填剤を用いた本発明の吸音材１、２は、面密度、遮音性ともに軟質吸音シートの規格（面密度２以上、１２５Ｈｚ音響透過損失８ｄＢ以上）を満足していた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は以上説明したように構成されているので、鋼の圧延工程で回収されるミルスケールを沈殿処理し、従来充分に行われていなかった鋼の回収物の特に細粒部分について、熱風加熱処理または、水蒸気蒸留することで、油分除去を行い吸音材用充填剤およびその充填剤を用いた吸音材を提供できる。また、従来の吸音材を製造するときに必要な粉砕処理が不要となるので、より安価な吸音材を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】沈降ピットと微粉スケールの加熱による油分除去のフローの概念図。
【図２】沈降ピットと微粉スケールの水蒸気による油分除去のフローの概念図。
【符号の説明】
【００５６】
１０：ミルスケールの粗粒分
２０：沈降ピット
３０：微粉スケール
４０：加熱機
４１：油分を含む排気ガス
４２：セメント製造装置
５０：ボイラー
５１：水蒸気
５２：密閉容器
５３：油分を含む水蒸気
１００、１１０：微粉スケール
【図１】
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【図２】
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