(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉スラグを主体に成分調整した溶融物を、中心軸を水平にして該軸まわりに高速回転する円柱体の周面上に注ぐと共に、該周面に沿って前記中心軸と平行な方向に空気を噴射し、前記溶融物を遠心力と空気とで飛散、凝固させ、線状体にするロックウールの製造方法において、
前記円柱体の周面上で溶融物の表面温度を測定し、その測定値が予め定めた温度範囲内になるように、該周面上に注ぐ溶融物の温度を調整することを特徴とするロックウールの製造方法。
【請求項２】
前記溶融物のＳｉＯ２濃度を４２〜４５質量％と、表面温度範囲を１４１０〜１５００℃とすることを特徴とする請求項１記載のロックウールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロックウールの製造方法に係わり、特に、未繊維化部分が少なく、且つ軽量なロックウールの製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロックウールは、主原料に高炉スラグを採用し、その成分を調整して製造される無機繊維であり、産業廃棄物を再利用したいという環境に応えた建材である。そして、グラスウールに比べて耐熱性に優れているという特徴がある。このロックウールは、図４に示すように、溶融炉（例えば、電気炉やキューポラ等）４に高炉スラグ１０を装入し、成分調整用の副原料を加えて溶融した後、溶融状態にある溶融物１１を回転体５上に注ぎ、遠心力で飛散させて線状体として回収することで製造される。回収されたロックウールは、線状体の集合物（以下、綿とか繊維という）として、あるいは有機バインダーを加えてボード９に加工してから適宜利用されている。
【０００３】
ところで、遠心力を利用する無機繊維の主な製造方法としては、図５に示すように、溶融物１１を、中心軸を水平にして該軸まわりに高速回転する円柱体５の周面上に注ぐと共に、該周面に沿って中心軸と平行な方向に圧縮空気１３を噴射し、遠心力と該圧縮空気１３とで飛散させ、線状体１５にする方法及び中心軸を鉛直にして該軸まわりに高速回転する円盤の内部または上面中央付近に溶融物１１を注ぐ方法の２種類ある。いずれも、溶融物１１を飛散させ、線状体１５として凝固させるものである。そして、前者の製造方法は、生産効率が高いという利点もあるが、飛散した線状体１５の先端が繊維化せずに、スラグのまま球状に固まってしまう部分（以下、ショット１４という）が存在するという欠点がある。一方、後者の製造方法は、生産効率はさほど高くないという欠点もあるが、溶融物１１のほとんどが繊維化するとい利点がある。このうち、基本的に安価な製造方法を採用しなければならない事情から、ロックウールには、生産効率の高い前者の方法が用いられる。従って、その短所である前記ショット１４をいかに減少させるかが重要な課題となっている。
【０００４】
該ショット１４を減らす技術としては、回転する円柱体５の回転数を増速して、線状体１５の長さを伸ばすもの（特開昭６１−２３９１３６号公報、特表平６−５０４２５６号公報参照）、あるいは回収した繊維の後処理において、ショット１４を取り除くもの（特開平６−０８７６２６号公報参照）が知られている。しかしながら、回転数を増速する技術は、既存設備の改造に多額の費用が必要であったり、機械的負荷の増加で設備のメンテナンスが厳しくなるという問題があり、実用化し難い。また、ショット１４の取り除きを行なう技術は、作業者が肉眼でショット１４を判断するという厄介な作業があり、改良が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、既存設備の改造やショットの取り除き作業を行なわなくても、品質に優れた繊維が回収可能なロックウールの製造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】
発明者は、上記目的を達成するため、ショットの生成原因について鋭意検討し、その原因は、溶融物が十分に線状にならないうちに凝固してしまうことにあると考えた。つまり、溶融物の温度低下がその粘性に影響を与え、線状体の伸びが不十分なうちに凝固してしまう。そこで、発明者は、従来、電気炉やキュポラ内で行なっていた溶融物の温度管理を、回転する回転体（以下、円柱体ともいう）から溶融状態にあるスラグが離脱する直前で行なうのが良いと考え、本発明を想到したのである。
【０００７】
すなわち、本発明は、高炉スラグを主体に成分調整した溶融物を、中心軸を水平にして該軸まわりに高速回転する円柱体の周面上に注ぐと共に、該周面に沿って前記中心軸と平行な方向に空気を噴射し、前記溶融物を遠心力と空気とで飛散、凝固させ、線状体にするロックウールの製造方法において、前記円柱体の周面上で溶融物の表面温度を測定し、その測定値が予め定めた温度範囲内になるように、該周面上に注ぐ溶融物の温度を調整することを特徴とするロックウールの製造方法である。
【０００８】
その際、前記溶融物のＳｉＯ２濃度を４２〜４５質量％と、表面温度範囲を１４１０〜１５００℃とするのが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、高速回転する円柱体から離脱する直前の溶融物温度を、線状体化するのに適切な範囲に調整するようにしたので、従来に比べて線状体が長くなるばかりでなく、ショットが減少するようになる。その結果、品質に優れたロックウールが量産でき、そのコストも安価になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯を交え、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
従来より、ショット１４の発生量には溶融物１１の温度が影響すると推定されていたが、発明者の調査によれば、溶融炉（電気炉、キュポラ等）４内の溶融物１１の組成及び温度を同一にしても、該炉４からの出湯速度、前記円柱体４の回転数等、様々な条件が異なるためか、得られた線状体１５（以下、綿という）の品質は安定していない。そこで、従来の製造方法を見直したところ、溶融物１１の温度が重要であると言われているにもかかわらず、溶融物１１の温度は、前記溶融炉（以下、炉という）４内でしか測定されていないのが現状であった。これは、炉内の溶融物温度と実際に綿になる直前の温度とが１次の比例関係にあると考えられていたからである。しかしながら、上記の調査結果からは、実際に綿になる直前の温度は、炉内温度とかなり異なっていると推定される。
【００１２】
一例として、実際に製造条件を種々変更して、炉４内と回転する円柱体５の周面上とで溶融物１１の温度を測定し、それらの関係を図１に示す。図１より、一般的には、炉内温度より円柱体上の温度の方が１００℃程度低い１次の比例関係になる（図１のケースＡ）が、操業条件によっては、ケースＡよりも出湯速度を低下した条件にすると、この関係から外れる現象（ケースＢ）が現れることが明らかである。また、炉４内での溶融物温度を１５２０〜１５５０℃で製造した綿の密度（炭素繊維に対して規定されたＪＩＳ  Ｒ  ７６０１を準用して測定した流れ抵抗）と通気抵抗（ＪＩＳ  Ａ  ６３０６に規定された方法で測定した）との関係を図２に示す。この際の綿は、炉内スラグ温度１５２０〜１５５０℃で製造したものであるが、図２より、同じ密度の綿でも、通気抵抗が大きく異なっていることがわかる。該通気抵抗の値が大きくなるのは、図１で示した炉内と円柱体上とで比例関係が成立する場合であり、通気抵抗が小さくなるのは、円柱体上の溶融物温度が上記比例関係より外れている場合である。一般に、綿に付随するショットのが少ないと、綿の量が相対的に増加して、その充填密度が大きくなり、通気抵抗も大きくなる。この通気抵抗が大きいことは、綿の断熱性が良いことを意味する。従って、これらの実験より、品質に優れた綿を製造するには、綿の通気抵抗を大きくできるように溶融物１１の状態を調整することが必要であるとの結論が出された。そこで、発明者は、溶融物１１の温度管理を従来の溶融炉４内ではなく、回転する円柱体５の周面上で行なうことにしたのである。
【００１３】
次に、発明者は、管理すべき溶融物１１の表面温度の好適範囲を見出すため、溶融物中のＳｉＯ2濃度を４２〜４５質量％の範囲でそれぞれ一定とし、且つ操業条件を種々変化させて、綿の製造実験を行なった。そして、得られた綿の特性を通気抵抗で評価し、該通気抵抗と溶融物１１の円柱体周面上の表面温度との相関関係で整理した。その結果を図３に示す。なお、溶融物１１のＳｉＯ2濃度は、ロックウールの製造では、溶融物の粘性を好適とするために、通常４２〜４５質量％の範囲にする。
【００１４】
図３によれば、綿の通気抵抗を断熱性が良好になる値に保つには、円柱体周面上で溶融物１１の表面温度を１４１０℃以上に保持すれば良いことになる。この結果は、１４１０℃未満では、溶融物１１の粘度が大きくなって円柱体５の周面への巻き付きが緩くなったり、凝固温度との差が狭くなって長い線状体１５を形成し難くなることで裏付けされる。一方、図３の実験結果では、溶融物表面温度の上限については明確でない。しかしながら、ＳｉＯ2濃度が４２〜４５質量％の溶融物１１は、１５００℃を超えると、粘度が小さくなり、円柱体５の周面に巻き付かなくなるので、本発明では、この１５００℃を上限にすることにした。
【００１５】
なお、本発明で溶融物１１の温度を高速回転する円柱体５の周面上で測定するには、種々の温度計（図示せず）が利用できる。但し、装置の特性から非接触型の放射温度計の利用が好ましい。また、測定値を操業条件に反映させるには、該測定値を、直接、溶融炉を制御するコンピュータに入力し、上記温度範囲と比較してから、溶融炉の条件を変更するための信号を出力して、炉内溶融物１１の温度を変更することで行なえば良い。さらに、オペレータの経験を生かし、円柱体５の周面上に注がれる溶融物１１をガスバーナで加熱して、該溶融物１１の温度を調整することでも良い。加えて、前記の溶融物１１を飛散させるために噴射する圧縮空気１３の温度を変化させるようにしても良い。
【００１６】
【実施例】
高炉スラグを２段式電気炉に装入し、カーボン電極を用いて加熱溶融すると共に、珪砂を添加してＳｉＯ2濃度が４４質量％の溶融物１１とした。そして、この溶融物１１を出湯し、４０００ｒｐｍで中心軸を水平にして該軸まわりに高速回転している内部冷却型の金属製円柱体５の周面上に注いだ。同時に、図５に示したように、上記円柱体５の一端側に設けたノズル１２を介して、圧縮空気１３（約１００ｍ／ｓ）を該円柱体５の周面に沿い中心軸と平行な方向に噴射させ、周面から線状体を飛散させ、溶融物１１を繊維化した。その際、円柱体５の周面上で放射温度計（図示せず）を用いて溶融物１１の表面温度を測定し、その表面温度が１３８０〜１４５０℃の範囲になるように、溶融炉４内の溶融物１１の温度を調整した。飛散した線状体１５は、圧縮空気１３の流れの下流側にベルトコンベア（集綿機６）を設置して、回収した。また、回収した綿の一部は、フェノール樹脂を添加してボード９に成形した。
【００１７】
表１に、円柱体周面上の溶融物１１の表面温度と得られた綿のショット率及び通気抵抗の値を示す。ここで、ショット率は、採取した５０ｇの綿を水中で撹拌して分離（解繊という）し、デカンテーション器具を介して、繊維を通過、除去し、器具内に残留した径の大きい部分（４５μｍ以上）の重量を測定し、（残分質量／全試料質量）で評価される。円柱体周面上の溶融物の表面温度が本発明に係る範囲にあれば、綿のショット率が３２〜３６％であるのに対し、本発明に係る範囲から外れる比較例では、４０％程度と大きいことが確認された。また、密度が３０ｋｇ／ｍ3の綿の通気抵抗は、本発明に係る製造方法で得た綿が２倍程度大きいことも明らかである。
【００１８】
これらの綿を用いて、全体密度が３０ｋｇ／ｍ3になるように、フェノール樹脂を添加して成形したボード（板）９の断熱特性を比較すると、本発明に係る製造方法によるボード９は、０．０３９５Ｗ／ｍｋ（０．０３４ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）以下と高断熱性を示した。一方、比較例では、熱伝導率が大きく、断熱性が低いことが明らかである。なお、この場合、熱伝導率は、熱絶縁材に対して規定されたＪＩＳ  Ａ  １４１２の方法で測定している。
【００１９】
【表１】
0003869188.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、既存設備の改造やショットの取り除き作業を行なわなくても、品質に優れたロックウールが製造できるようになる。従って、本発明は、産業廃棄物の再利用に大いに貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融物の回転する円柱体周面上の表面温度と溶融炉内の温度との関係を示す図である。
【図２】製造した綿の密度と通気抵抗との関係を示す図である。
【図３】溶融物の回転する円柱体周面上の表面温度と製造した綿の通気抵抗との関係を示す図である。
【図４】一般的なロックウールの製造工程を示す流れ図である。
【図５】ロックウールの製造工程において溶融物を飛散させるための高速回転する円柱体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    高炉装入原料
２    高炉
３    溶滓鍋
４    溶融炉（電気炉、キュポラ）
５    円柱体（回転体）
６    集綿機
７    粒状綿
８    配綿機
９    ボード（板）
１０  高炉スラグ
１１  溶融物
１２  ノズル
１３  圧縮空気
１４  ショット
１５  線状体
【図１】
0003869188.tif 000003
【図２】
0003869188.tif 000004
【図３】
0003869188.tif 000005
【図４】
0003869188.tif 000006
【図５】
0003869188.tif 000007