JP2000335932A - 扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップ及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 扁平比が２．０以上の高扁平断面のガラス繊
維を安定して紡糸可能な且つノズル孔の配置密度を高め
ることの可能なノズルチップを提供する。 【解決手段】ノズルプレート１２の下面に設けるノズル
チップ１３に、扁平な断面形状の一対のノズル孔２４、
２４を平行に近接配置することで配置密度を高め、更に
そのノズル孔２４、２４にはさまれた領域のノズル孔壁
に凹状のノズル孔壁切り欠き部２５を形成し、ノズル孔
を流下する溶融ガラスを切り欠き部２５で敏速に冷却す
ることで引き出された溶融ガラスが丸まる現象を抑制
し、ノズル孔の扁平比にほぼ等しい扁平比のガラス繊維
を製造可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、扁平比の高い異形
断面を有する扁平ガラス繊維を製造するために用いるノ
ズルチップ及び扁平ガラス繊維の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１０（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示すような扁平形状の断面を持つ扁平ガラス繊
維１が開発されており、特に、長径の短径に対する比
（以下扁平比という）が２以上で長方形に近い形状の断
面を持つ扁平ガラス繊維は、その繊維を配合した樹脂製
品の強度を上げ、表面の平滑性を増し、そり、ねじれを
減少させ、振動減衰効果を大きくし、またガラス不織布
では、バインダー量が少なくても強度がでる、充填密度
が上げられるためガラスクロスの代用に使用することが
できるなどの効果があるため、その効率的工業生産が望
まれている。なお、本明細書において、扁平断面の長
径、短径とは、図１０（ｃ）に示すように、扁平ガラス
繊維１の断面に外接する長方形２を想定した時に、その
長方形２の長辺の長さＡ（繊維断面の最長寸法に相
当）、短辺の長さＢ（繊維断面の長径にほぼ直角方向に
おける最長寸法に相当）を示しており、従って、扁平比
はＡ／Ｂである。また、この扁平比は、後述するノズル
孔の断面形状についても適用する。

【０００３】一般に、ガラス繊維は、溶融ガラスを多数
のノズルチップを形成したノズルプレートから吐出し、
引き伸ばしながら冷却、固化して製造されており、扁平
ガラス繊維を製造する従来方法においても、例えば、特
開平１−２６６９３７号公報に示すような、扁平な断面
のノズル孔を備えたノズルチップを使用した以外は、同
様な方法で製造されている。しかしながら、このような
ノズルチップを用いても、吐出された溶融ガラスが、表
面張力によって丸くなろうとする傾向が大きいため、望
ましい扁平ガラス繊維を効率良く得ることはきわめて困
難であった。すなわち、ノズルチップから吐出された溶
融ガラスが丸くなるのを抑えるには、ノズルチップから
吐出した時点でのガラス温度が低くなるようにノズルチ
ップを長くするとか、細くする必要があるが、そのよう
にすると、ノズル孔による抵抗が大きくなるため溶融ガ
ラスの吐出量が少なくなり、紡糸速度を低下せざるを得
ず、また、ノズルチップ出口部分での溶融ガラスの温度
が低くなるため流動性が不足して糸切れを起こすことが
多くなり、しかも、ノズルチップからの吐出温度を下げ
たとしても吐出された溶融ガラスが丸くなろうとする傾
向はかなり残るため、得られたガラス繊維の扁平比はノ
ズル孔断面の扁平比に比べてはるかに小さくなってしま
い、結局、扁平比が２以上というような高扁平比の扁平
ガラス繊維を、例えば、１５００ｍ／ｍｉｎ以上といっ
た高速紡糸によって生産することは実質上不可能であっ
た。特に、ＥＣＲガラスと呼ばれる耐酸性の良いガラス
繊維は表面張力が大きいので、特に生産が困難であっ
た。

【０００４】そこで、扁平ガラス繊維を効率良く紡糸可
能なノズルチップの開発が行われており、例えば、特開
平６−２２８８０６号公報、特開平７−１２６０３３号
公報、特開平７−１３３１３２号公報等に提案されてい
る。これらの公報には、長方形の孔の断面を持つノズル
チップ、長方形の孔の短辺の両側に突起部を設けたオリ
フィスに関する技術が開示されている。しかしながら、
これらの形状の孔を多数設けたブッシングプレートによ
っても扁平ガラス繊維を安定して多量に製造することは
困難であった。

【０００５】また、特開平１１−４３３４３号公報に
は、断面が長円形若しくは長円形に類似したノズル孔を
備え、且つそのノズル孔の断面積を溶融ガラスの流入口
側から吐出口側に向かって徐々に小さくしたノズルチッ
プが提案されている。このノズルチップではノズルチッ
プ内におけるガラスの流れの乱れを少なくし、且つ冷却
効果を大きくすることができ、従来のノズルチップに比
べると、扁平比の高い扁平ガラス繊維を生産性良く製造
することができる利点を有している。しかしながら、こ
のノズルチップでも、ノズルチップから吐出した溶融ガ
ラスが丸くなる傾向はかなり残っており、例えば、ノズ
ル孔の吐出口における扁平比に対して、得られるガラス
繊維の扁平比は約半分程度に減少しており、扁平比の大
きい扁平ガラス繊維の製造が困難であるという問題があ
った。また、このノズルチップを多数、ノズルプレート
に取り付ける場合、ノズルチップ間に工作上適当な間隔
を必要とすることから、ノズルプレートの単位面積当た
りのノズルチップの配置数、すなわちノズル孔の配置数
をあまり多くできず、所望本数のガラス繊維を紡糸する
ために使用するノズルプレートの面積が大きくなるとい
う問題もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
問題点に鑑みてなされたもので、扁平比が２．０以上と
いうような高扁平断面を持った扁平ガラス繊維を、１５
００ｍ／ｍｉｎ以上といった高速で紡糸しながら、糸切
れ等をほとんど起こすことなく安定して操業可能なノズ
ルチップを提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は、ノズルプレートに対して
ノズル孔の配置密度が高くなるような形態で設けること
ができ、これによってノズルプレートを小型化すること
を可能とするノズルチップ、並びにそのノズルチップを
用いたガラス繊維製造装置を提供することも目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するため鋭意検討の結果、ノズルチップに、一
対の扁平な断面形状のノズル孔を、長径方向が平行にな
るように近接配置すると共に、前記一対のノズル孔には
さまれた領域のノズル孔壁に、凹状のノズル孔壁切り欠
き部を設けることにより、一対のノズル孔を近接配置し
たにもかかわらず、吐出された溶融ガラスが合流してト
ラブルを起こすということがなく、しかもノズル孔から
吐出された溶融ガラスが、扁平比をほとんど減少させる
ことなく冷却してガラス繊維となり、従って、高扁平比
のガラス繊維を安定して紡糸できることを見出し、本発
明を完成した。すなわち、本発明は、ノズル部と該ノズ
ル部を貫通する少なくとも一対のノズル孔とを備えた扁
平ガラス繊維紡糸用ノズルチップであって、前記一対の
ノズル孔は扁平な断面形状をなす共に長径方向を平行に
配置されており、更に前記一対のノズル孔にはさまれた
領域のノズル孔壁に、凹状のノズル孔壁切り欠き部が設
けられていることを特徴とする、扁平ガラス繊維紡糸用
ノズルチップである。

【０００９】上記したように本発明のノズルチップで
は、扁平な断面形状の各ノズル孔の二つの長辺のうち、
一方の長辺のノズル孔壁を切り欠いて切り欠き部を形成
しているため、そのノズル孔を流下する溶融ガラスが、
切り欠き部の無い側の長辺のノズル孔壁を濡らした状態
で流下し、このためノズル孔断面の扁平比にほぼ等しい
扁平比を保って流下し、しかも、その流下の間に切り欠
き部から冷却されるため、ノズルチップの先端から吐出
された時点では適度に冷却され、丸まろうとする傾向が
低下しており、その後、引き伸ばされつつ繊維化する
際、扁平比がほとんど減少せず、場合によっては増加す
ることもあり、結局、扁平なガラス繊維が得られる。ま
た、溶融ガラスがノズル孔の切り欠き部を流下する際に
は、流下中の溶融ガラスの片面が開放されるため流下抵
抗が小さくなり、ノズル部を通過中の溶融ガラスが冷却
されて粘度が高くなっても、なんら支障はなく、溶融ガ
ラスが安定して流下する。このため、高速で紡糸しても
安定して所望の扁平比のガラス繊維を得ることができ
る。

【００１０】更に、ノズル孔壁に形成した切り欠き部
は、近接配置した一対のノズル孔の間に設けているの
で、紡糸開始時において一対のノズル孔から吐出開始し
た溶融ガラスが、切り欠きの有無に基づく冷却スピード
の差による粘度差によって切り欠き部のある側に湾曲
し、互いにくっついて大きいビーズとなって敏速に落下
し、しかも、溶融ガラスが合流しても、２本の溶融ガラ
スの向かい合った面は切り欠き部による冷却によって温
度が低下しているため、その溶融ガラスを引っ張ること
で直ちに分流させることができ、敏速に通常の紡糸状態
に入ることができる。かくして紡糸開始作業を敏速に行
うことができる。また、一対のノズル孔を近接配置して
いるにも係わらず、定常運転中において２本の溶融ガラ
スが合流することはほとんどなく、安定した紡糸を行う
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施の
形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、
本発明の一実施の形態による扁平ガラス繊維の製造装置
を概略的に示す正面図であり、１１はガラス溶融炉、１
２はその底面に配置されたノズルプレート、１３はその
ノズルプレート１２の下面に設けられたノズルチップ、
１４はノズルチップ１３から紡糸されたガラス繊維、１
５はノズルチップ１３及びガラス繊維１４を冷却するた
めの冷却フィン、１６は冷却フィン１５を冷却するため
の水冷却部、１７はガラス繊維１４に集束剤を塗布する
ための集束剤塗布装置、１８は多数のガラス繊維を集束
する集束ローラ、１９は集束されたガラス繊維を巻き取
るワインダーであり、各ノズルチップ１３から紡糸され
たガラス繊維１４が集束ローラ１８で集束され、ワイン
ダー１９に巻き取られている。ここで、ノズルチップ１
３は本発明の一実施の形態を構成するもので、後述する
ように扁平な断面形状のノズル孔を備えており、これに
よって扁平断面のガラス繊維が製造される。

【００１２】図２はノズルチップ１３の概略斜視図（溶
融ガラス溜まり部内部図示省略）、図３は図２のＸ−Ｘ
矢視概略断面図、図４はノズルチップ１３の概略下面図
である。ノズルチップ１３は、ノズルプレート１２の下
面に多数、設けられる。このノズルチップ１３は、ノズ
ルプレート１２とは別に製造され、溶接等で取り付けら
れてもよいし、一枚の板から、フライス盤、エンドミル
などによる機械加工、或いは放電加工、プレス加工など
により、ノズルプレート１２と一体構造として作られて
もよい。

【００１３】ノズルチップ１３は、ノズルプレート１２
の上方の溶融ガラスを導入するための溶融ガラス溜まり
部２２と、その下方に形成され、扁平ガラス繊維の断面
形状に大きな影響を与えるノズル部２３と、そのノズル
部２３を貫通して設けられた一対の断面が扁平形状のノ
ズル孔２４を備えている。なお、本発明においてノズル
チップ１３に設けるノズル孔２４は、図４に示す一対に
限らず、図５に示すように複数対（図面では３対）とし
てもよい。また、図３に示す実施の形態では、ノズル部
２３の外形を、その上の溶融ガラス溜まり部２２を形成
した領域の外形と同じとしているが、本発明はこの構成
に限らず、図６に示すように、ノズル部２３をその上の
溶融ガラス溜まり部２２を形成した領域よりも小さい外
形としてもよい。この構成を採用すると、ノズル部２３
の冷却効果を一層高めることができる利点が得られる。
ノズルチップ１３やそれに形成したノズル部２３の外形
は、図示の実施の形態では、直方体としているが、これ
に限らず、角錐形、円筒形、円錐形等に変更することも
可能である。ただし、図示の直方体とすると、一枚の板
から多数のノズルチップを備えたノズルプレートを機械
加工で製造する際の加工が容易となる利点が得られる。

【００１４】図２〜図４において、ノズル部２３に形成
する一対のノズル孔２４は、断面が扁平形状のものであ
る。ここで、「断面」とは、ノズル孔２４内を流下する
溶融ガラスの方向に対して直角な面における断面を意味
している。但し、後述するようにノズル孔２４を取り囲
んでいるノズル孔壁の一部に、先端側（下面側）から凹
状の切り欠き部２５を形成しているため、その切り欠き
部２５のある位置と無い位置ではノズル孔２４の断面形
状が異なることとなるので、本明細書における「断面」
は、切り欠き部２５の無い位置（すなわち切り欠き部２
５よりも上の位置）における断面を示すものとする。

【００１５】ノズル孔２４の断面形状として採用する扁
平形状の具体例としては、長方形、長方形の４隅に丸み
をつけたもの、長方形の長手方向の両端に短辺の長さに
等しい直径の半円を付けたもの（長円形）、長方形の長
手方向の両端に短辺長さよりも大きい直径の部分円を付
けたもの（ダンベル形）、楕円形、あるいはこれらに近
い形状を挙げることができ、図示の実施の形態では長円
形を示している。ノズル孔２４の断面形状や扁平比は、
製造しようとする扁平ガラス繊維の断面形状や扁平比に
応じて定めるものであるが、本発明のノズルチップを用
いた場合、製造される扁平ガラス繊維の扁平比はノズル
孔の断面の扁平比に比較的近い値となるため、ノズル孔
２４の扁平比は、製造すべき扁平ガラス繊維の扁平比と
同等若しくはそれに近い値に設定すればよい。例えば、
扁平比が２．０〜１０の扁平ガラス繊維を製造する場
合、用いるノズル孔２４の扁平比も２．０〜１０程度に
設定すればよい。一般的に扁平ガラス繊維の扁平比とし
ては、３．０以上とすることが好ましいので、ノズル孔
２４の扁平比も３．０以上とすることが好ましい。一
方、ノズル孔２４の扁平比が大きくなると、繊維の断面
形状が不安定になりがちで効率的な生産が困難となるの
で、扁平比は１０以下とすることが好ましく、更には
８．０以下とすることが一層好ましい。ノズル孔２４の
最短径は、溶融ガラスの種類と生産量に見合ったものに
調整されるが、０．５ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ
以上であることが望ましい。０．５ｍｍ未満では、溶融
ガラスの流出が順調でなく、繊維寸法変化が大きく望ま
しくない。

【００１６】一対のノズル孔２４、２４は、長径方向を
平行に配置されており、更に一対のノズル孔２４、２４
にはさまれた領域のノズル孔壁に、ノズル孔の両端部を
除いて、ノズルチップの先端側から凹状のノズル孔壁切
り欠き部２５が設けられている。従って、ノズルチップ
１３の先端における各ノズル孔２４を取り囲むノズル孔
壁は、ノズル孔２４の長径方向のノズル孔壁を形成する
長径方向ノズル孔壁２４ａと、両端の短径方向のノズル
孔壁を形成する短径方向ノズル孔壁２４ｂと、ノズル孔
壁切り欠き部２５の両側で長径方向のノズル孔壁の一部
を形成する長径方向端部ノズル孔壁２４ｃで形成されて
いる。

【００１７】かくして、このノズル孔２４から溶融ガラ
スを吐出すると、その溶融ガラスはノズル孔壁切り欠き
部２５を通過する際にその切り欠き部２５に面する領域
が冷却されて表面張力が小さくなるが、切り欠き部２５
を除いた領域では、高温のノズル孔壁２４ａ、２４ｂ、
２４ｃに取り囲まれているので冷却が抑制され、それら
のノズル孔壁２４ａ、２４ｂ、２４ｃに濡れ広がり、ノ
ズルチップ１３の先端を出るまではノズル孔２４の断面
形状にほぼ等しい形状を保っている。そして、ノズルチ
ップ１３の先端を離れた後においても、扁平なガラス繊
維の、ノズル孔壁切り欠き部２５に面していた側の面が
冷却されて表面張力が小さくなっているので、その後に
ガラス繊維が高速で引き伸ばされた時、表面張力によっ
て丸まることがほとんどない。また、溶融ガラスがノズ
ル孔２４の切り欠き部２５を流下する際には、流下中の
溶融ガラスの片面が開放されるため流下抵抗が小さくな
り、ノズル部１３を通過中の溶融ガラスが冷却されて粘
度が高くなっても、なんら支障はなく、溶融ガラスが安
定して流下する。かくして、ノズル孔２４の扁平比にほ
ぼ等しい扁平比の扁平ガラス繊維を高速で安定して製造
できる。

【００１８】上記したように、ノズル孔壁切り欠き部２
５は吐出中の溶融ガラスの片面を冷却して表面張力を小
さくし、扁平化効率を上昇させる効果を発揮する。この
ノズル孔壁切り欠き部２５のサイズは、この効果をより
有効に発揮させるよう、ガラスの溶融温度、ガラス繊維
の紡糸速度、扁平比の安定性など種々の要素を考慮して
定められる。具体的には、ノズル孔壁切り欠き部２５
は、その中心がノズル孔２４の長径方向の中心に一致す
るように配置され且つその幅Ｗ（溶融ガラスの流下方向
に直角方向の長さ）は、通常、長径方向のノズル孔壁長
さＬの３０〜１００％、好ましくは４０〜９０％、最も
好ましくは、５０〜８０％に設定される。３０％未満で
は、切り欠き部の効果が少なく、一方、長径方向のノズ
ル孔壁の１００％を切り欠き、更に短辺部分（ノズル孔
壁２４ｂ）を１／２以下にすると過冷却となり、溶融ガ
ラスが切り欠き部２５を通過する際にその短辺部分まで
濡らさず、丸まり始めてしまい、扁平化効率が悪くな
る。ノズル孔壁切り欠き部２５の深さＤ（溶融ガラスの
流下方向の長さ）は、ノズル部２３の長さＣにも関連す
るが、冷却効果を発揮する上から０．２ｍｍ以上は必要
である。ノズル部２３の長さＣは、切り欠き部２５を形
成可能な長さを確保すると共に流下する溶融ガラスを適
当に冷却することができるように設定するものであり、
１〜６ｍｍ程度に設定することが好ましく、より好まし
くは１〜４ｍｍである。切り欠き部２５の深さＤは、ノ
ズル部２３の有効長さ〔本明細書では、ノズル孔２４の
全長Ｃから、ノズル孔を形成するために強度上必要な最
低厚さ（通常、０．３ｍｍ程度）を差し引いた長さを、
有効長さと称する〕に対して、１０〜１００％とするこ
とが好ましく、より好ましくは３０〜８０％である。

【００１９】一対のノズル孔２４、２４は、長径方向を
平行に配置されており、これにより小さいスペースに二
つのノズル孔２４を配置できる。そして、ノズル孔壁切
り欠き部２５を一対のノズル孔２４、２４にはさまれた
領域に形成したことにより、次のような作用効果が得ら
れる。すなわち、もし、図９に示すように、一対のノズ
ル孔２４、２４の外側にノズル孔壁切り欠き部２５′を
形成した場合には、図９（ａ）に示すように紡糸開始時
に溶融ガラスがノズル孔２４、２４から流下し始めた
時、ノズル孔２４から出た溶融ガラス２８が両面の冷却
速度の差による粘度差によって、切り欠き部２５′を形
成した側に反り上がり、ノズルプレート１２の下面を汚
してしまうことがあるとか、図９（ｂ）に示すように、
ノズル孔２４、２４より出た溶融ガラス２８が合流する
ことがあると、その合流面の温度が高いため分流せず、
エアを吹きつけてもなかなか分流せず、紡糸作業の邪魔
になるという問題が生じるが、本発明のように、一対の
ノズル孔２４、２４の間に切り欠き部２５を設けた構成
とすると、紡糸開始時において一対のノズル孔から吐出
開始した溶融ガラスが、切り欠き部２５を形成した側に
湾曲した時、互いにくっついて大きいビーズとなって敏
速に落下し、従って、ノズルプレートの下面を汚すこと
がなく、しかも、吐出された溶融ガラスが合流しても、
２本の溶融ガラスの向かい合った面は切り欠き部２５に
よる冷却によって温度が低下しているため、一対のノズ
ル孔２４、２４からの溶融ガラスを引っ張ることで直ち
に分流し、また、分流しない場合でもエアを吹きつける
ことで容易に分流させることができ、敏速に通常の紡糸
状態に入ることができる。かくして紡糸開始作業を敏速
に行うことができる。ここで、一対のノズル孔２４、２
４の間隔（近接した側のノズル孔壁間の距離）は、ノズ
ル孔をコンパクトに配置する上からは狭い方がよいが、
あまり狭くすると運転中に溶融ガラスが合流してしまう
ので、これらを考慮して定めれば良い。具体的には、ノ
ズル孔短径の１．１〜２．０倍程度、或いは１〜２ｍｍ
程度が好ましい。

【００２０】なお、ノズル孔２４から吐出されるガラス
繊維の扁平化を一層安定化させるため、ノズル孔２４の
先端で且つ長径方向の両端に、ノズル孔２４の短径の最
大幅を超えない幅で且つ深さが０．１〜０．７ｍｍ程度
の凹状の溝を設けるとか、高さが０．１〜０．７ｍｍ程
度の凸状縁を設ける等の変更を行ってもよい。

【００２１】図３示すように、ノズルチップ１３のノズ
ル孔２４の上部には、溶融ガラス溜まり部２２を設けて
いる。この溶融ガラス溜まり部２２はノズル孔２４に対
する溶融ガラスの流れを安定化させるために設けたもの
であり、必要なければ省略してもよい。例えば、図７に
示すように、ノズルプレート１２に、溶融ガラス溜まり
部を備えていないノズルチップ１３Ａを設け、ノズル孔
２４が直接ノズルプレート１２の上面に連通する構成と
してもよい。

【００２２】円形断面のガラス繊維紡糸用ノズルチップ
のノズル孔の上部にガラス溜まり部を設けたノズルチッ
プでは、一般的に円柱形或いは円錐形の溜まり部を設け
るが、図３、図４に示すように一対の扁平なノズル孔２
４、２４の上に溶融ガラス溜まり部２２を設ける場合に
は、冷却効果により壁面に近い部分の溶融ガラスの粘度
を上げ扁平効率を改善するとともに、ノズル孔の長径が
長いので流出量の分布を、製造する扁平ガラス繊維の断
面形状に適したものとするため、溶融ガラス溜まり部２
２の断面形状も、一対のノズル孔２４、２４の断面形状
に相似するような細長い形状とすることが好ましい。ま
た、溶融ガラス溜まり部２２の断面形状を、長円形、楕
円形、ダンベル形などに変えることによりノズルチップ
内でのガラスの冷却と流れを制御することもできる。

【００２３】溶融ガラス溜まり部２２の断面積すなわち
溶融ガラス流入部面積は、一対のノズル孔２４、２４の
開口断面積より大きく、また、隣接するノズルチップの
設置に支障のない大きさに設定されるものであり、具体
的には、一対のノズル孔２４、２４の面積合計に対し
て、３〜１６倍で、好ましくは、４〜１０倍であること
が望ましい。３倍以下ではストレートでガラス溜まりの
ないノズルチップとの差が少なく、１６倍以上ではガラ
ス溜まりにデッドゾーンができ、粘度の高い溶融ガラス
が生じやすく、紡糸の安定化、扁平ガラス繊維の断面形
状の安定化に悪影響があるばかりでなく、ガラス溜まり
を持つノズルチップの断面積が大きくなり、同一面積に
配置できるノズルチップの数が少なくなり、扁平ガラス
繊維の生産量が減少するからである。溶融ガラス溜まり
部２２の深さは、ノズルチップ１３全体の長さとノズル
孔２４の長さから溶融ガラスの冷却の程度や流れの乱れ
等を考慮して決められる。深さは０ｍｍからノズルプレ
ートの厚さの２倍、望ましくは１〜２倍である。深さが
浅いと効果が少なく、深過ぎると冷却されすぎてノズル
チップからの溶融ガラスの吐出量が減少したり、扁平ガ
ラス繊維の断面形状が不安定になりやすい。

【００２４】溶融ガラス溜まり部２２の断面形状は、流
入口の形状がノズル孔の直上までストレートに降りてい
るものでもよいし、或いは流入口とノズル孔が滑らかな
面で結ばれ、段差のほとんどない先細りの形状のもので
もよい。なお、溶融ガラス溜まり部２２は、一対のノズ
ル孔２４、２４に対して共通のものとする場合に限ら
ず、各ノズル孔２４に対応してそれぞれ独立した溶融ガ
ラス溜まり部を設けても良い。

【００２５】以上に説明したように、一対の扁平な断面
形状のノズル孔２４、２４間にノズル孔壁切り欠き部２
５を備えたノズルチップ１３を用いることにより、その
ノズルチップ１３から扁平状態で吐出された溶融ガラス
が、引き伸ばされて繊維化する際に丸まることが少な
く、扁平状態を保持した状態で冷却、固化され、扁平比
が２以上というような高扁平ガラス繊維を高速で安定し
て製造することが可能となる。従来、扁平ガラス繊維を
製造する際には扁平なノズル孔から吐出した溶融ガラス
が丸まるのを抑制するために吐出された溶融ガラスを敏
速に冷却、固化させるよう冷風を吹きつける方法を採っ
ているが、本発明のノズルチップ１３ではこのような冷
風による冷却は必要なく、また、冷却自体も省略でき
る。ただし、紡糸速度を上げるためには、冷却を行うこ
とが必要となるが、その場合にも冷却吹き付けは必要な
く、従来の円形断面のガラス繊維の製造に用いられてい
る冷却フィンの使用により十分な冷却効果を得ることが
できる。そこで、図１に示す実施の形態では、ノズルプ
レート１２の下方に多数の冷却フィン１５を配置してお
り、この構成の採用により、安定して扁平ガラス繊維の
製造ができる。冷風を吹きつけて冷却する方法では、冷
風量によって冷却速度が大きく変動するため、冷風量を
精密にコントロールする必要があり、しかも冷風のむら
があると、繊維の扁平比のばらつきが大きくなり、均一
な品質の扁平ガラス繊維を製造することは困難である
が、本発明では冷却フィンの使用が可能となることで、
より均一な品質の扁平ガラス繊維を安定して製造でき
る。

【００２６】上記構成のノズルチップ１３は、ノズルプ
レート１２の下面に多数が配列されるが、その際の配列
方法としては、図８に示すように、多数のノズルチップ
１３を、縦方向及び横方向に並べて且つノズル孔２４の
長径方向を平行にして配列することが好ましい。この配
列を採用することにより、冷却フィン１５を、ノズルチ
ップ１３をそのノズル孔２４の長径方向に並べて形成し
た複数のノズルチップ列の間に配置することが可能とな
り、この構成を採用することで、冷却フィン１５によ
り、各ノズルチップ１３及びそれから吐出される溶融ガ
ラスを均一に冷却でき、均一な品質の扁平ガラス繊維を
製造できる。

【００２７】更に、ノズルチップ１３を、そのノズル孔
２４の長径方向を平行にして配列する場合、図８に示す
ように、ノズル孔２４の長手方向が、長方形のノズルプ
レート１２の短辺１２ａに平行となるように配列するこ
とが好ましい。この構成とすると、短辺１２ａに平行な
ノズルチップ列内におけるノズルチップ１３の個数を少
なくでき、従ってノズルチップ列の長さが短くなるた
め、それに沿って配置する冷却フィン１５の長さを短く
できる。もしこの冷却フィン１５を長くして多くのノズ
ルチップ１３を冷却しなければならない場合には、冷却
フィンの冷却能力が不足し、冷却の程度が場所によって
異なってしまう。その結果、冷却が適正に行われるノズ
ルチップからのガラス繊維は扁平比が大きく、冷却不足
のノズルチップからのガラス繊維は扁平比が小さくな
り、同じガラス繊維束の中で扁平比のばらつきを大きく
してしまう。これに対し、図８に示す配列を採用するこ
とで、冷却フィン１５を短くでき、列内のノズルチップ
１３をそれぞれ適正に冷却して扁平比のばらつきを小さ
く抑えることができる。

【００２８】図１において、ノズルプレート１２は、そ
の長手方向が、下方に配置される集束剤塗布装置１７の
回転軸やワインダー１９の回転軸に平行になるように配
置されている。前記したように、ノズル孔２４の長径方
向がノズルプレート１２の短辺１２ａ（図８参照）に平
行になるように（従って、長手方向には直角方向に）配
列しているため、ノズル孔２４の長径方向に並んだノズ
ルチップ１３の個数が少なく、ノズルチップ列は短い。
このため、このノズルチップ列内における各ノズルチッ
プ１３から引き出されて集束剤塗布装置１７に向かって
走行する扁平ガラス繊維１４のノズルチップ先端面に対
する角度には、あまり大きい差がなく（図面ではノズル
チップ１３と集束剤塗布装置１７の間隔を小さく示して
いるため、角度差があるように見えるが、実際の装置で
はこの間隔が大きいため、角度差はあまり生じていな
い）、このため、ノズルチップ１３から吐出された溶融
ガラスが延伸される際の角度差に基づく扁平比のむらは
ほとんど生じない。この点からも、ガラス繊維束内ので
扁平ガラス繊維の扁平比のむらを少なくできる。

【００２９】なお、従来は、ノズルチップ１３のノズル
孔２４の長径方向を集束剤塗布装置１７の回転軸やワイ
ンダー１９の回転軸に直角に配置した場合、扁平ガラス
繊維１４は集束剤塗布装置１７の表面に直角に立った状
態で接触し、ランダムに倒れた後、集束されることとな
り、隙間の多いガラス繊維束になるものと考えられてお
り、隙間の少ないガラス繊維束を得るために、ノズル孔
はその長径方向が集束剤塗布装置１７に対して平行にな
るように配列していたが、本発明者等が確認したとこ
ろ、ノズル孔２４の長径方向の集束剤塗布装置１７の回
転軸に直角に配置しても、平行に配置した場合と何ら差
は見られず、集束された繊維束は扁平ガラス繊維が同じ
方向に並んだ、隙間の少ない状態であることが判明し
た。

【００３０】本発明において使用されるガラスの組成
は、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、Ｓガラス、Ｃガラス、Ｄ
ガラスなど、ガラス繊維を製造しうるものであればよ
く、特に限定されるものではない。本発明のノズルチッ
プで製造するガラス繊維の太さは、製造条件の設定によ
り種々の繊維径のものが製造可能である。しかしなが
ら、横断面における短径が３〜２０μｍ、好ましくは４
〜１５μｍ、最長径が６〜１００μｍ、好ましくは１５
〜８０μｍの範囲のものが製造上好ましい。つまり、短
径が３μｍ未満のものは、ガラス繊維自体の紡糸が困難
であり、長径が１００μｍを越えるものは、扁平化効率
が悪く、剛性が高過ぎ、効率的な生産ができない。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の理解を深めるために実施例
により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
より何ら限定されるものではない。

【００３２】〔実施例１〕図２〜図４に示す形状のノズ
ルチップ１３を用いた。このノズルチップ１３に設けた
ノズル孔２４は、断面が長円形で、長径が５．２ｍｍ、
短径が１．０ｍｍ、扁平比５．２であり、ノズル孔２４
の全長Ｃは１．６ｍｍとした。一対のノズル孔２４、２
４の間隔（中心間距離）は２．３ｍｍとし、そのノズル
孔２４、２４の間に長さ３．１ｍｍ（ノズル孔の長径に
対して６０％）、深さ０．６ｍｍ（ノズル部２３の有効
長さの３７．５％）のノズル孔壁切り欠き部２５を形成
した。

【００３３】このノズルチップ１３を、図８に示すよう
に、ノズルプレート１２に対して、短辺１２ａに平行な
列内には、ピッチ６．７ｍｍで６個ずつ配置し、長辺１
２ｂに平行な列内にはピッチ７．０ｍｍで４０個ずつ配
置した。そのノズルプレート１２を図１に示す装置に取
り付け、Ｅガラス組成の溶融物を紡糸温度１２００°
Ｃ、紡糸速度２０００ｍ／ｍｉｎで紡糸を行った。紡糸
されたフィラメントの断面は長径２４．６μｍ、短径
５．９μｍ、換算繊維径１３．２μｍのほぼ長円形断面
のものであり、扁平ガラス繊維を安定して得ることがで
きた。なお、扁平比は４．２であり、扁平化効率（ガラ
ス繊維の扁平比のノズル孔断面扁平比に対する％）は８
０．８％であり、また、繊維束内における扁平比のばら
つきは小さかった。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のノズルチップ
は、二つのノズル孔を長径方向を平行にして近接配置し
たことにより、ノズル孔の配置密度を高めることができ
一定面積のノズルプレート当たりの生産量を増加させる
ことができ、更に、一対のノズル孔の間にノズル孔壁切
り欠き部を設けたことにより、扁平比が２以上というよ
うな高扁平比の扁平ガラス繊維を安定して高速で紡糸す
ることができ、しかも、紡糸開始時には、吐出された溶
融ガラスがノズルプレートの下面を汚すことがなく、敏
速に紡糸を開始できる等の効果を有している。

【００３５】ここで、ノズル孔壁切り欠き部の切り欠き
深さを、有効ノズル部の長さに対して１０〜１００％に
設定することで、切り欠き部によるガラス繊維の扁平化
効果を良好に発揮させることができるという効果が得ら
れる。

【００３６】また、前記ノズル部の上部に、前記一対の
ノズル孔に連通する溶融ガラス溜まり部を設けること
で、ノズル孔への溶融ガラスの流れが安定し、ガラス繊
維の扁平化効果を一層安定させることができるという効
果が得られる。

【００３７】本発明の扁平ガラス繊維製造装置は、上記
構成のノズルチップを多数、縦方向及び横方向に並べて
且つ前記ノズル孔の長径方向を平行にしてノズルプレー
トに配置し、そのノズルプレートの下方に且つノズル孔
の長径方向に並べて形成した複数のノズルチップ列の間
に冷却フィンを配置したことにより、各ノズルチップを
冷却フィンにより均一に且つ安定して冷却でき、扁平比
のばらつきが小さい扁平ガラス繊維束を高速で安定して
製造できるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による扁平ガラス繊維の
製造装置の概略正面図

【図２】図１の装置に用いるノズルチップの概略斜視図

【図３】図２のＸ−Ｘ矢視概略断面図

【図４】図２に示すノズルチップの概略下面図

【図５】ノズルチップの変形例を示す概略下面図

【図６】ノズルチップの他の変形例を示す概略断面図

【図７】ノズルチップの更に他の変形例を示す概略断面
図

【図８】図１に示す装置のノズルプレート及び冷却フィ
ンを示す概略下面図

【図９】（ａ）は切り欠き部を一対のノズル孔の外側に
形成した構成のノズルチップにおける吐出溶融ガラスの
挙動の一例を示す概略断面図（ｂ）はそのノズルチップ
における吐出溶融ガラスの挙動の他の例を示す概略断面
図

【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、扁平ガ
ラス繊維の断面の例を示す概略断面図

【符号の説明】

１１ ガラス溶融炉 １２ ノズルプレート １３ ノズルチップ １４ ガラス繊維 １５ 冷却フィン １６ 水冷却部 １７ 集束剤塗布装置 １８ 集束ローラ １９ ワインダー ２２ 溶融ガラス溜まり部 ２３ ノズル部 ２４ ノズル孔 ２５ ノズル孔壁切り欠き部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G021 MA02 4L037 CS16 FA04 FA12 PA31 PF12 PF14 PF15 PF19 4L045 AA05 BA03 BA12 BA60 CB09 CB10 CB13 CB17 CB19 DA20 DC02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル部と該ノズル部を貫通する少なく
   とも一対のノズル孔とを備えた扁平ガラス繊維紡糸用ノ
   ズルチップであって、前記一対のノズル孔は断面が扁平
   形状をなす共に長径方向を平行に配置されており、更に
   前記一対のノズル孔にはさまれた領域のノズル孔壁に、
   凹状のノズル孔壁切り欠き部が設けられていることを特
   徴とする、扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップ。
2. 【請求項２】 前記凹状のノズル孔壁切り欠き部の切り
   欠き深さが、有効ノズル部の長さに対して１０〜１００
   ％である、請求項１記載の扁平ガラス繊維紡糸用ノズル
   チップ。
3. 【請求項３】 前記ノズル部の上部に、前記一対のノズ
   ル孔に連通する溶融ガラス溜まり部を設けたことを特徴
   とする、請求項１又は２記載の扁平ガラス繊維紡糸用ノ
   ズルチップ。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項記載の扁
   平ガラス繊維紡糸用ノズルチップを多数、縦方向及び横
   方向に並べて且つ前記ノズル孔の長径方向を平行にして
   配列したノズルプレートと、そのノズルプレートの下方
   に配置された冷却フィンとを備え、該冷却フィンが、前
   記ノズルチップをそのノズル孔の長径方向に並べて形成
   した複数のノズルチップ列の間に配置されていることを
   特徴とする、扁平ガラス繊維の製造装置。