| 【発明の名称】 |
ロックウールを利用した調湿材及びその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】寺山 隆司
【住所又は居所】千葉県木更津市新港１５−１ 新日鐵化学株式会社総合研究所内
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| 【要約】 |
【課題】ロックウールを利用した調湿材と製造方法、及びロックウール廃材の処理方法を提供。
【解決手段】ロックウールのシリカ分１００重量部に対し、濃度５〜５０重量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を固形分として３〜５０重量部添加し、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥する調湿材の製造方法。また、ロックウール廃材にアルカリ金属水酸化物水溶液を添加し、これを混合粉砕した後、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥して調湿材を得るロックウール廃材の処理方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ロックウールのシリカ分１００重量部に対し、濃度５〜５０重量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を固形分として３〜５０重量部添加し、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥することを特徴とするロックウールを利用した調湿材の製造方法。
【請求項２】 ロックウールがバージンロックウール又はロックウール廃材であり、アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムであり、湿潤混合物のＮaＯＨ／ＳiＯ2比が０．１〜１である請求項１記載のロックウールを利用した調湿材の製造方法。
【請求項３】 ロックウールと、濃度１０〜５０重量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を８０℃以上で加熱乾燥して得られ、吸放湿率５重量％以上であることを特徴とする調湿材。
【請求項４】 ロックウール廃材にアルカリ金属水酸化物水溶液を添加し、これを混合粉砕した後、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥して調湿材を得ることを特徴とするロックウール廃材の処理方法。
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【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、特にロックウール廃材を利用した調湿材とその製造方法、及びロックウール廃材の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロックウールは、耐火性、断熱性、通気性、保水性などに優れ、その特性を活かして耐火被覆材、建築物やプラントの断熱材、吸音材、農業資材など幅広く使用されているが、更なる商品展開が望まれている。
【０００３】ロックウールを使用した建築物やプラントの点検、補修、解体の際には撤去されたロックウール廃材が大量に発生する。これら廃材は、耐熱性があって焼却処分できないので、ほとんどが産業廃棄物として埋め立て処分される。埋め立て処分には広大な場所を必要とするが、近年用地の確保が困難となってきており、大きな社会問題となっている。
【０００４】また、ロックウールの製造工程において、成形品屑の他、繊維化されなかったものが塊状又は粒状の廃材として発生する。廃材となったロックウールは、再利用が難しく用途は限られている。そのため、特開平6-217637号は、溶融炉に戻すことを提案しているが、製造工程で発生する塊や粉粒物の廃材は、大きな塊状のものを除きそのままではほとんど溶融炉に戻すことができない。成形品屑や粉粒体は、軽すぎて溶融炉に投入しても内部まで入らないか、溶融炉の熱による上昇気流で舞い上がって飛散するためである。
【０００５】ところで、近年、コンクリート構造物等の居住空間においては結露問題を生じており、それを防止するために、各種の吸放湿材が提案されている。例えば、特許3026604号は石膏ボードを利用した材料、特許3065607号は珪酸カルシウムを利用した材料を開示する。特許2948133号、特許3041348号は、天然鉱物を利用し、比表面積等を特定した材料を開示する。また、特公平6-49131号、特開平10-266366号は、無機発泡体やＳiＯ2-Ａl2Ｏ3系粉体等をアルカリ金属珪酸塩、いわゆる水ガラスをバインダーとして使用してなる材料を開示する。さらに、本出願人も、特開平9-328374号、特開平11-322468号などにパーライト等をアルカリ硬化した材料を開示する。
【０００６】また、特開平9-124315号は、ロックウール等のシリカアルミナ粉粒体をアルカリ処理後脱水し、加圧成形した後に水熱処理するゼオライト硬化体を開示する。さらに、特開平6-183813号は、ロックウール等を、木片等、アルカリ刺激剤とともに水の存在下でホットプレス成形してなる成形体を開示する。これは、コンクリート製品の代替など高強度の材料を提供するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記した新たな商品展開要求と、ロックウール廃材の再利用を実現するため、ロックウールを利用した調湿材とその製造方法、及びロックウール廃材の処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ロックウールのシリカ分１００重量部に対し、濃度５〜５０重量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を固形分として３〜５０重量部添加し、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥することを特徴とするロックウールを利用した調湿材の製造方法である。本発明において、ロックウールがバージンロックウール又はロックウール廃材であり、アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムであり、湿潤混合物のＮaＯＨ／ＳiＯ2比が０．１〜１であることがよい。
【０００９】また、本発明は、ロックウールと、濃度１０〜５０重量％のアルカリ金属水酸化物水溶液を８０℃以上で加熱乾燥して得られ、吸放湿率５重量％以上であることを特徴とする調湿材である。
【００１０】さらに、本発明は、ロックウール廃材にアルカリ金属水酸化物水溶液を添加し、これを混合粉砕した後、得られた湿潤混合物を８０℃以上で加熱乾燥して調湿材を得ることを特徴とするロックウール廃材の処理方法である。
【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。ロックウールは、輝緑石、玄武岩等の天然岩石や、金属精錬時の副産物であるスラグなどを原料とし、電気炉やキュポラなどで溶融し、溶融物を遠心力及び／又は加圧気体で製綿したものである。正規製品のロックウール（バージンロックウール）のほか、ロックウール廃材も本発明によって処理される。以下、断りのない限り、バージンロックウール、ロックウール廃材を総称してロックウールという。
【００１２】ロックウール廃材は、ロックウールを用いたプラント設備、建築物、農業施設の点検、補修、解体の際に大量に発生する。また、ロックウール製造工程においても、ロックウールをフェノール樹脂や熱可塑性樹脂等のバインダーにより成形加工する際発生する成形品屑の他、製綿工程で繊維化されなかったものが塊状又は粒状となって廃材として発生する。これらのロックウール廃材は、形状や大きさも種々多様のうえ、バインダー、紙、プラスチックフィルム、木片、鉄片、製綿原料等の異物が混入したものもある。
【００１３】繊維長が数十mmと長く、繊維が絡み合っているロックウールは、そのままでは処理しにくいので、細かく粉砕することが好ましい。繊維径が数μm程度であればアルカリ金属水酸化物との反応上は必ずしも粉砕する必要はない。しかし、繊維が長いままでは混合時にダマになりやすく、繊維が均一に分散した調湿材が得られない。繊維長が短いものほど処理しやすく、好ましくは３mm以下の長さであることがよい。
【００１４】また、ロックウール製造時に発生するショットや屑等の廃材は、細かいほどアルカリ金属水酸化物との反応性がよく処理も容易である。好ましくは、５０メッシュ篩通過以下、より好ましくは１５０メッシュ篩通過以下の大きさに粉砕することがよい。しかし、細かく粉砕されたものだけを使用しなければならないわけではなく、例えば、比較的長い繊維状のものや数メッシュ程度の砂状のものや、まれに数mm程度の塊が含まれても、細かく粉砕されたものと配合すればよい。これら繊維状物と粉砕物との配合割合は、調湿材の最終形状を鑑みて適宜考慮すればよいが、これらの配合はアルカリ金属水酸化物の添加量や加熱乾燥の条件などに影響することがある。ロックウール廃材処理の場合は、必要に応じて、粉砕作業時に磁選処理を行ったり、粉砕物から異物を除去したりしてもよい。
【００１５】本発明におけるロックウールの粉砕方法としては、アルカリ金属水酸化物水溶液を加える前に粉砕する方法（事前粉砕）と、アルカリ金属水酸化物水溶液を加えた後に粉砕する方法（混合粉砕）があり、いずれも採用可能である。
【００１６】事前粉砕は、ボールミル、ローラミル、高速回転ミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことでよいが、後述のホバートミキサーを用い、例えばロックウールと同量の水とともに攪拌混合して粉砕することもできる。
【００１７】混合粉砕は、攪拌具がサイクロイド曲線を描くように混合攪拌を行う装置、例えばホバートミキサーやリボンミキサーを用いることがよい。このような装置を用いると、材料の混合とロックウールの粉砕が同時にでき、しかも繊維の状態を残した粉砕物を得ることができる。例えば、ホバートミキサーを用い、ロックウールとアルカリ金属水酸化物水溶液を含水比１〜１.５程度で混合粉砕すると、１０分間程度で米粒大にそろった湿潤混合物が得られる。混合粉砕では、残された繊維が絡まって毛ダマ状になっているため、空隙が維持されて空気との接触が容易になり、優れた吸放湿性を有する調湿材が得られる。
【００１８】次に、ロックウールにアルカリ金属水酸化物水溶液を添加し、湿潤混合物を調製する。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどを単独又は混合して用いるが、コスト面から安価な水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用いることが好ましい。アルカリ金属水酸化物水溶液の濃度は、水酸化ナトリウムの場合５〜５０重量％程度、好ましくは１０〜４０重量％程度がよい。濃度が５重量％より低いと、水分の量が多すぎて加熱乾燥に時間がかかり、加熱乾燥の際粒状にまとまらないことがある。５０重量％を超えると、添加する水溶液量が少なくなるため混合時又は混合粉砕の際に発塵しやすくなるほか、水溶液の調製も煩雑な作業となる。なお、ロックウール廃材は、回収時に発塵を抑えるため散水されることが多いが、含水状態の廃材を乾燥する必要はなく、その水分量を加味してアルカリ金属水酸化物水溶液の濃度を調整すればよい。
【００１９】ロックウールに対するアルカリ金属水酸化物水溶液の添加割合は、ロックウール（乾燥重量）のシリカ分１００部に対し、固形分としてアルカリ金属水酸化物３〜５０重量部、好ましくは１０〜４０重量部である。これが３重量部より少ないと製品の吸放湿性が低く、５０重量部を超えるとロックウール繊維が崩壊しやすくなり、製品にアルカリ金属水酸化物が残存して潮解性を示すなど実用的でない。アルカリ金属水酸化物水溶液は、攪拌前に一度に全量を加えてもよいし、攪拌しながら少量ずつ加えてもよく、作業性に応じて適宜選択すればよい。本発明において、好ましい湿潤混合物は、アルカリ金属水酸化物として水酸化ナトリウムを用い、ＮaＯＨ／ＳiＯ2比（重量比）が０．１〜１であることがよい。
【００２０】アルカリ金属水酸化物は、ロックウールのシリカ分と反応して珪酸アルカリを生じ、これが脱水過程で重縮合ゲル化し、空気中の水分を吸放湿する活性表面が形成されるものと考えられる。この機能を補う必要がある場合、ロックウールに加えて、パーライト、珪藻土、白土等のシリカ類や、水酸化アルミニウムを補うことができる。シリカ類はロックウールと同様に珪酸アルカリを形成し、水酸化アルミニウムは生成物の強度を高めることができる。これらを配合する場合、ロックウール１００重量部に対して、シリカ類は５〜２０重量部程度、水酸化アルミニウムは２〜５重量部程度が好ましい。これらは粉体であることが好ましい。粉末を添加すると、これらがロックウール繊維表面にアルカリ金属水酸化物の作用によって結合し、広い表面積を維持することができる。
【００２１】次に、湿潤混合物を８０℃以上に加熱乾燥して調湿材を製造する。加熱乾燥は、公知の乾燥方法でよいが、熱風による加熱乾燥（熱風乾燥）が好ましい。熱風乾燥は、水分を強制的に追い出して脱水するもので、好ましくは１００〜２００℃の熱風で乾燥することがよい。乾燥温度が８０℃より低いと、反応が十分に進まないので製品の吸放湿性が低く、乾燥にも長時間かかる。乾燥時間は、製品の大きさや量により変わるが、顆粒状のものなら５〜２０分程度、直径２０mm程度の球状のものなら１０〜３０分程度でよい。
【００２２】また、湿潤混合物を造粒したのち熱風乾燥すると、造粒物の表面から水分が急速に蒸発し、内部の水溶液は反応が進む間がなく外側へ流れ、造粒物の表面部分のアルカリ金属水酸化物の濃度が高まり、熱により表面の反応が十分に進むため、表面の強度が増し造粒物を硬くするとともに十分な吸放湿性が付与される。
【００２３】本発明の調湿材は、防露性の観点から吸放湿率が５重量％以上であることが必要である。吸放湿率の測定方法は、２５℃、９０％環境と２５℃、５０％環境を２４時間ごとに繰り返し、吸湿時重量と放湿時重量がほぼ一定になった時点での両者の重量差を乾燥重量で除して得られる重量％である。
【００２４】本発明の調湿材は、その用途に応じて、粉状、顆粒状、フレーク状、球状、棒状、板状など任意の形状に加工することができる。この加工は、加熱乾燥前の湿潤混合物を造粒、加圧成形してもよいし、加熱乾燥後に造粒、加圧成形してもよい。また、これらを通気性のある袋に入れるなどして取り扱いを容易にすることも可能である。本発明の調湿材の用途としては、床下調湿材、押入調湿材、調湿断熱材などが挙げられる。
【００２５】
【実施例】実施例１〜２、比較例１〜３ロックウール粒状綿（含水率５重量％以下、平均粒径２０mm、新日化ロックウール株式会社製）に、水酸化ナトリウム水溶液を添加し、ホバートミキサーを用いて混合粉砕し、得られた湿潤混合物を乾燥機に入れて熱風により加熱乾燥し、調湿材を得た。材料配合、水酸化ナトリウム水溶液濃度（重量％）、ＮaＯＨ／ＳiＯ2比（ＳiＯ2１００重量部に対するＮaＯＨ固形分重量）、加熱乾燥温度及び調湿材の吸放湿率（重量％）を表１に掲げる。特に単位を記していない数字は重量部を示す。
【００２６】実施例３〜５、比較例４〜５建築物解体現場から回収されたロックウール成形品屑をボールミルにより粉砕し、１００メッシュ篩通過の粉砕物（含水率約５０重量％）を得た。この粉砕物に水酸化ナトリウムを添加し混合した後、直径約３〜５mmの球状体に造粒し、乾燥機に入れて熱風により加熱乾燥し、調湿材を得た。結果を表１に掲げる。なお、実施例３及び比較例４は更に珪藻土粉末を配合し、実施例４、５及び比較例５は更に白土粉末と水酸化アルミニウムを配合した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ロックウールとアルカリ金属水酸化物を反応させ、空気中の水分を吸放湿する機能を付与することにより、調湿材として利用することを可能にした。これにより、ロックウールの新たな用途が得られた他、従来廃棄されてきたロックウール廃材の再利用を実現できた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６６４４
【氏名又は名称】新日鐵化学株式会社
【住所又は居所】東京都品川区西五反田七丁目２１番１１号
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| 【出願日】 |
平成１４年２月５日（２００２．２．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２７３９
【弁理士】
【氏名又は名称】成瀬 勝夫 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２２５５２８（Ｐ２００３−２２５５２８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月１２日（２００３．８．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２８６８２（Ｐ２００２−２８６８２） |
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