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  • 特許-ミネラルウールの製造方法及び装置 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-03-30
(45)【発行日】2022-04-07
(54)【発明の名称】ミネラルウールの製造方法及び装置
(51)【国際特許分類】
   C03B 37/10 20060101AFI20220331BHJP
【FI】
C03B37/10 Z
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2018108319
(22)【出願日】2018-06-06
(65)【公開番号】P2019210189
(43)【公開日】2019-12-12
【審査請求日】2021-03-08
(73)【特許権者】
【識別番号】591280061
【氏名又は名称】JFEロックファイバ-株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112140
【弁理士】
【氏名又は名称】塩島 利之
(74)【代理人】
【識別番号】100119297
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 正男
(72)【発明者】
【氏名】濱田 康寛
(72)【発明者】
【氏名】岩指 徹
(72)【発明者】
【氏名】大野 豊
(72)【発明者】
【氏名】塩川 貴洋
(72)【発明者】
【氏名】藤津 武
【審査官】山田 貴之
(56)【参考文献】
【文献】特開平06-271331(JP,A)
【文献】特表平02-500513(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 41/00
B29C 70/00
B32B 1/00-43/00
C03B 37/00
D04H 1/00-18/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層されたミネラルウールを圧縮し、圧縮したミネラルウールをオーブンで硬化させるミネラルウールの製造方法において、
積層コンベヤと前記オーブンとの間に進行方向に1つのみの上側のローラを配置し、
ミネラルウールを上下一組のローラ、又は前記上側のローラと下側のコンベヤによって圧縮し、
前記積層コンベヤの送り速度(V1)と前記上側のローラの送り速度(V2)との比の値(Nv=V1/V2)を1.5を超え3.0以下に設定するミネラルウールの製造方法。
【請求項2】
前記上側のローラの直径が500mm以上2000mm以下であることを特徴とする請求項1に記載のミネラルウールの製造方法。
【請求項3】
前記積層コンベヤは、ペンデュラムによって積層されたミネラルウールを搬送する積層コンベヤであることを特徴とする請求項1又は2に記載のミネラルウールの製造方法。
【請求項4】
積層されたミネラルウールを圧縮し、圧縮したミネラルウールをオーブンで硬化させるミネラルウールの製造装置において、
積層コンベヤと、
ミネラルウールを圧縮する上下一組のローラ、又は上側のローラ及び下側のコンベヤと、を備え、
前記積層コンベヤと前記オーブンとの間に進行方向に1つのみの前記上側のローラを配置し、
前記積層コンベヤの送り速度(V1)と前記上側のローラの送り速度(V2)との比の値(Nv=V1/V2)を1.5を超え3.0以下に設定するミネラルウールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロックウールやグラスウール等のミネラルウールの製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、石綿(アスベスト)の公害問題に端を発して、その代替品としてのロックウールやグラスウール等のミネラルウールが注目を集めている。断熱性や保温性、耐火性、吸音性等に優れていることから、ミネラルウールは建築物や工業施設、工業装置等の分野で広く用いられている。
【0003】
ロックウールは、人造の鉱物繊維であり、例えば玄武岩、安山岩等の天然のケイ酸塩鉱石又は高炉スラグを主原料とし、これを電気炉やキュポラ炉で溶解した後、遠心力や圧縮空気により吹き飛ばして繊維化される。グラスウールも、人造の鉱物繊維であり、例えばガラス系鉱物原料を主原料とし、機械引抜き、遠心力紡糸法等で延伸して繊維化される。
【0004】
繊維化したミネラルウールは、例えば以下のようにマット状、板状等の成形品に成形される。まず、繊維化したミネラルウールにバインダー(熱硬化性樹脂)を吹き付け、ミネラルウールを集綿機上に集める。集綿機上でミネラルウールはシート状に形成される。集綿機は、シート状のミネラルウールをペンデュラムに搬送する。ペンデュラムは、シート状のミネラルウールを折り畳んで積層コンベヤ上に積層する。積層コンベヤは、積層されたミネラルウールをオーブンに搬送する。オーブンは、積層されたミネラルウールを上下のコンベヤで圧縮すると共に加熱する。オーブンでの加熱によってバインダーが硬化し、ロックウールの成形品が得られる。
【0005】
ところで、成形品の機械強度を向上させるために、ミネラルウールを褶曲することが行われている。例えば特許文献1には、ミネラルウールをオーブンに搬送する搬送コンベヤの送り速度をオーブンのコンベヤの送り速度よりも速くし、これにより、ミネラルウールを進行方向に圧縮し、ミネラルウールを褶曲している。ミネラルウールを進行方向に圧縮すると、特許文献1の図2に示すように、成形品中のミネラルウールの繊維が波状に褶曲する。このため、成形品の機械強度を向上させることができる。
【0006】
特許文献2には、他の褶曲方法が開示されている。特許文献2の発明では、オーブンの上流に複数の上下ローラを設け、複数の上下ローラによって積層されたミネラルウールを褶曲している。特許文献2の発明では、複数の上下ローラの回転速度を上流側から下流側にいくに従って順次小さくなるように調整し、複数の上下ローラによってミネラルウールを進行方向に複数回圧縮し、複数回褶曲している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特公昭63-19338号公報
【文献】特開平6-271331号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1の発明にあっては、オーブンのコンベヤによってミネラルウールを褶曲するので、成形品を高密度にすることができないという課題がある。なぜならば、高密度の成形品をつくるためには、オーブンへのミネラルウールの供給量を増加、すなわちミネラルウールの積層高さを高くする必要がある。しかし、ミネラルウールの積層高さを高くすると、オーブンの開口部の高さを越えるので、オーブンがミネラルウールを受け入れられなくなる。
【0009】
たしかに、速度比(搬送コンベヤの送り速度とオーブンのコンベヤの送り速度との比)の値を大きくすると、ミネラルウールの積層高さが下がって、オーブンが受け入れ可能なミネラルウールの供給量が増加する。しかし、ある速度比を越えると、積層したミネラルウールがオーブンのコンベヤ上ですべり始めるので、速度比を上げるのにも限界がある。
【0010】
特許文献2の発明にあっては、複数の上下ローラによってミネラルウールを複数回褶曲するので、特許文献1の発明に比べて成形品を高密度にすることができる。しかし、進行方向に隣接する上ローラ間又は進行方向に隣接する下ローラ間にミネラルウールが挟まれることがあり、これが原因で成形品の表面にしわが発生するという課題がある。
【0011】
また、特許文献2の発明において、高密度の成形品をつくるためには、最上流の上下ローラのクリアランスを大きくとり、下流に向かって上下ローラのクリアランスを小さくしていく必要がある。しかし、ローラが多数必要になるし、装置が複雑化、大型化してしまう。
【0012】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、シンプルな装置構成で高密度、高表面品質(すなわち表面にしわの発生が少ない)の成形品を製造することができるミネラルウールの製造方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、積層されたミネラルウールを圧縮し、圧縮したミネラルウールをオーブンで硬化させるミネラルウールの製造方法において、積層コンベヤと前記オーブンとの間に進行方向に1つのみの上側のローラを配置し、ミネラルウールを上下一組のローラ、又は前記上側のローラと下側のコンベヤによって圧縮し、前記積層コンベヤの送り速度(V1)と前記上側のローラの送り速度(V2)との比の値(Nv=V1/V2)を1.5を超え3.0以下に設定するミネラルウールの製造方法である。
【0014】
本発明の他の態様は、積層されたミネラルウールを圧縮し、圧縮したミネラルウールをオーブンで硬化させるミネラルウールの製造装置において、積層コンベヤと、ミネラルウールを圧縮する上下一組のローラ、又は上側のローラ及び下側のコンベヤと、を備え、前記積層コンベヤと前記オーブンとの間に進行方向に1つのみの前記上側のローラを配置し、前記積層コンベヤの送り速度(V1)と前記上側のローラの送り速度(V2)との比の値(Nv=V1/V2)を1.5を超え3.0以下に設定するミネラルウールの製造装置である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、上下一組のローラ又は上側のローラと下側のコンベヤによってミネラルウールを褶曲する。このとき、上側のローラによってミネラルウールが巻き込まれるので、ミネラルウールとこれらとの間にすべりが発生するのを抑制でき、速度比を大きな値、すなわち1.5を超え3.0以下に設定することができる。したがって、成形品を高密度にすることができる。また、上下一組のローラ又は上側のローラと下側のコンベヤによってミネラルウールを褶曲するので、進行方向に隣接するローラが存在することがなく、これらにミネラルウールが挟まれることがない。したがって、成形品の表面にしわが発生するのを防止できる。さらに、上下一組のローラ又は上側のローラと下側のコンベヤによってミネラルウールを褶曲するので、シンプルな装置構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の一実施形態のミネラルウールの製造装置の全体模式図である。
図2】本実施形態のミネラルウールの製造装置の要部模式図である。
図3】成形品の斜視図である(図3(a)は褶曲が行われていない成形品を示し、図3(b)は褶曲が行われている成形品を示す)。
図4】比較例を示す図である(図4(a)は、積層コンベヤとオーブンとの間に複数の上下ローラを配置した比較例を示し、図4(b)は図4(a)のb部拡大図である)。
図5】本実施形態のローラの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のミネラルウールの製造方法及び装置を詳細に説明する。ただし、本発明のミネラルウールの製造方法及び装置は種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明の範囲を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
【0018】
図1は、本発明の一実施形態のミネラルウールの製造装置の全体模式図である。1は製綿室、2はスピナー、3は集綿コンベヤである。スピナー2の前面には、図示しない電気炉やキュポラ炉から溶融スラグ4が落下する。溶融スラグ4は、玄武岩、安山岩等の天然のケイ酸塩鉱石又は高炉スラグを主原料とし、これに成分調整のための珪砂等の副原料を配合し、電気炉やキュポラ炉で溶解することにより製造されている。
【0019】
スピナー2は、遠心力や圧縮空気により溶融スラグ4を製綿室1内に吹き飛ばして繊維化する。繊維化したミネラルウールには、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が吹き付けられる。繊維化したミネラルウールは、集綿コンベヤ3上に集められる。集綿コンベヤ3は、ミネラルウールを吸引堆積できるように有孔ベルトコンベヤから構成される。ミネラルウールは、集綿コンベヤ3上でシート状に形成される。集綿コンベヤ3は、シート状のミネラルウールをペンデュラム5に搬送する。
【0020】
ペンデュラム5は、振り子のように周期的に揺れ動き、シート状のミネラルウールを折り畳んで積層コンベヤ6上に積層する。積層コンベア6は、必要密度分のミネラルウールを堆積できるようにペンデュラム5とのクリアランス(高さ)の調整が可能になっているコンベヤである。積層コンベヤ6は、積層されたミネラルウールを上側のローラ7と下側のコンベヤ8との間に搬送する。
【0021】
上側のローラ7と下側のコンベヤ8は、積層されたミネラルウールを厚み方向に圧縮する。下側のコンベヤ8の種類は限定されるものではなく、ベルトコンベヤやローラコンベヤを用いることができる。上側のローラ7と下側のコンベヤ8は、圧縮したミネラルウールをオーブン9に搬送する。
【0022】
オーブン9は、ミネラルウールを圧縮して厚みを調整すると共に、ミネラルウールを加熱する。オーブン9の加熱によってバインダーが硬化し、成形品10が得られる。成形品10は、オーブン9のコンベヤ11によってオーブン9の下流に搬送され、電動カッタ12や切断装置13によって必要な大きさにカットされる。成形品10は、カットされた後、梱包される。
【0023】
図2は、本発明の一実施形態のミネラルウールの製造装置の要部模式図である。5はペンデュラム、6は積層コンベヤ、7は上側のローラ、8は下側のコンベヤである。上記のように、ペンデュラム5は、積層コンベヤ6上にミネラルウールを積層する。積層コンベヤ6は、積層されたミネラルウールを上側のローラ7と下側のコンベヤ8との間に搬送する。上側のローラ7と下側のコンベヤ8は、搬送されたミネラルウールを圧縮する。
【0024】
積層コンベヤ6の送り速度V1とローラ7の送り速度V2(すなわちローラ7の周速V2)との比の値Nv(Nv=V1/V2)は、1.5<Nv≦3.0に設定される。下側のコンベヤ8の送り速度は、上側のローラ7の送り速度と同一である。
【0025】
1.5<Nv≦3.0に設定することで、積層されたミネラルウールが進行方向に圧縮される。ミネラルウールを進行方向に圧縮することで、ミネラルウールが褶曲される。図3は、成形品10の斜視図である。図3(a)は褶曲が行われていない成形品10を示し、図3(b)は褶曲が行われている成形品10を示す。褶曲を行うことで、成形品10の密度及び強度を大きくすることができる。本実施形態では、Nvが大きな値に設定されているので、成形品10を高密度、高強度にすることができる。
【0026】
ここで、速度比の値Nvが1.5以下であると、褶曲による強度向上効果が低くなる。また、速度比の値Nvが3.0を超えると、ミネラルウールと積層コンベヤ6との間にすべりが発生し、それ以上褶曲が進まなくなる。このため、1.5<Nv≦3.0に設定され、望ましくは2.0≦Nv≦3.0に設定される。
【0027】
ローラ7の直径は、500mm以上2000mm以下である。このようにローラ7を大径化すると、積層高さhを大きくすることができ、成形品10の密度をさらに高密度にすることができる。以下にこれを説明する。
【0028】
ローラ7が圧縮可能なミネラルウールの積層高さheは、成形品10の厚みをt、ローラ7の直径をD、上側のローラ7と下側のコンベヤ8のクリアランスをd、オーブン9の開口部の高さをhovとすると、以下の数1で表される。通常、hovは300~600mmの間で設計される。
(数1)
he=d+D (t≦d≦hov)
【0029】
一方、成形品10の密度をρ、速度比をNvとすると、積層高さhは、以下の数2でも表される。
(数2)
h≒88×ρ×(t/1000)×(1/Nv)
【0030】
he≧hならば積層されたミネラルウールを圧縮可能であるので、数1及び数2から、例えばD=560mm、Nv=2、t=d=100mmとすると、密度ρが約150kg/mまでの成形品10を製造できる。また、例えばD=1610mm、Nv=1.5、t=d=150mmとすると、密度ρが約200kg/mまでの成形品10を製造できる。以上のように、ローラ7の直径を500mm以上にすることで、成形品10を約150kg/m以上の高密度にすることができる。
【0031】
ローラ7を大径化すると、成形品10の表面にしわが発生するのも防止できる。以下にこれを説明する。
【0032】
図4(a)は、積層コンベヤ6とオーブン9との間に複数の上下ローラ11a~11e,12a~12fを配置した比較例を示す。図4(b)は、図4(a)のb部拡大図である。積層コンベヤ6とオーブン9との間に複数の上下ローラ11a~11e,12a~12fを配置すると、図4(b)に示すように、進行方向に隣接する上ローラ11aと上ローラ11bとの間にミネラルウールの表面Sが挟まれる。下ローラ12aと下ローラ12bとの間等でも同様である。この噛み込みが成形品10の表面にしわを発生させる。
【0033】
図2に示すように、本実施形態では、積層コンベヤ6とオーブン9との間に進行方向に1つのみのローラ7を配置するので、進行方向に隣接するローラが存在せず、ミネラルウールが挟まれることがない。このため、成形品10の表面にしわが発生するのを防止できる。
【0034】
また、図4(a)に示すうように、積層コンベヤ6とオーブン9との間に複数の上下ローラ11a~11e,12a~12fを配置した場合であっても、ローラ11a~11e,12a~12fの径を小さくすれば、しわの発生を防止できる。図5に示すように、ローラ7を大径化すると、あたかも多数の小径のローラ11a~11gを円周方向に配列したようになり、しわの発生をより防止できる。
【0035】
なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。
【0036】
上記実施形態では、上側のローラと下側のコンベヤによってミネラルウールを圧縮しているが、上下一組のローラ、すなわち上側のローラと下側のローラによってミネラルウールを圧縮することもできる。この場合、上側のローラと下側のローラの送り速度は同一に設定され、上側のローラの直径と下側のローラの直径は同一である。
【0037】
上記実施形態では、ペンデュラムを使用してミネラルウールを積層しているが、例えば、複数のスピナーを用いてミネラルウールを集綿機上で積層することもできる。
【実施例
【0038】
図1図2に示すミネラルウールの製造装置を用いて成形品10を製造した。ローラ7の直径D=650mm、速度比の値Nv=2.0、ミネラルウールの積層高さh=660mm、成形品の厚さt=100mmであった。
【0039】
成形品10の密度ρは150kg/mであり、高密度であった。成形品10の圧縮強度は、163kN/mであり、高強度であった。成形品10の表面を目視したところ、しわの発生は確認できなかった。
【符号の説明】
【0040】
5…ペンデュラム
6…積層コンベヤ(搬送装置)
7…上側のローラ
8…下側のコンベヤ
9…オーブン
図1
図2
図3
図4
図5