JPH0157053B2 - - Google Patents

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JPH0157053B2
JPH0157053B2 JP5753485A JP5753485A JPH0157053B2 JP H0157053 B2 JPH0157053 B2 JP H0157053B2 JP 5753485 A JP5753485 A JP 5753485A JP 5753485 A JP5753485 A JP 5753485A JP H0157053 B2 JPH0157053 B2 JP H0157053B2
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JP
Japan
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glass fiber
nozzle
molten glass
section
cross
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JP5753485A
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English (en)
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JPS61219731A (ja
Inventor
Kozo Shiora
Shuichi Yamazaki
Hiroaki Shono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/022—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from molten glass in which the resultant product consists of different sorts of glass or is characterised by shape, e.g. hollow fibres, undulated fibres, fibres presenting a rough surface

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は異形断面のガラス繊維の製造方法に関
する。
従来の技術 一般に、ガラス繊維は溶融ガラスを円形断面の
多数のノズル孔を形成したブツシングから紡出し
て多数のフイラメントに形成し、これらのフイラ
メントをストランドに集束して巻取ることにより
製造されており、製造されたガラス繊維の各単糸
は円形の断面形状を有している。ガラス繊維の主
たる用途は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などに
混入する補強材である。ガラス繊維の表面には一
般に処理剤を付着させ、ガラス―樹脂界面の接着
力を与えている。
発明が解決しようとする問題点 近年、樹脂とガラス繊維とを含む複合材の強度
向上がますます望まれている。また、フイラメン
トワインデイング、プルトルージヨン、ロービン
グクロス、電絶クロス等の長繊維用途には薄いス
トランドが要求されるようになつてきた。
本発明者等はかかる要望に鑑み種々検討の結
果、複合材、特に比較的短いチツプドストランド
を用いた複合材の強度向上には、ガラス繊維と樹
脂との間の界面接着力を強めることが重要であ
り、ガラス繊維と樹脂との間の接着力は、従来の
ような円形断面に代えて、長円形、楕円形等の非
円形断面即ち異形断面としたガラス繊維により向
上することを見出した。この原因は、異形断面の
ガラス繊維は円形断面に比べ、比表面積が大き
く、この為ガラス繊維と樹脂との間の全接着力が
大きくなり、補強効果が大きいものと考えられ
る。ところが、こような異形断面のガラス繊維は
極めて製造が困難である。即ち、前記したように
ガラス繊維製造には、溶融ガラスをノズル孔から
紡出して繊維化するが、この際、溶融ガラスは高
温度では粘度が低く表面張力が高い為に、例えば
ノズル孔断面を楕円形或いは長円形等の細長い形
状としても、ノズル孔から紡出されたガラスは直
ちに円形となつてしまい、楕円形、長円形等の異
形断面のガラス繊維が得られない。
本発明はかかる問題点を解消せんとするもの
で、楕円形、長円形等の異形断面のガラス繊維を
製造する方法を提供することを目的とする 問題点を解決するための手段 上記目的を達成すべくなされた本発明は、溶融
ガラスを、断面における最大寸法と最小寸法との
比が1.5対1から6対1の間にある非円形断面の
孔形状をしたノズル孔から、常圧若しくは加圧下
で紡出させ、紡出された溶融ガラスに冷却用気体
を吹き付けることにより速やかに冷却することを
特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明
する。第1図は本発明方法によるガラス繊維製造
装置を示す概略側面図、第2図はその要部の正面
図である。参照符号1は多数のノズル孔を備えた
ノズル板2を底部に持つブツシング、3は集束剤
塗布ローラー、4は集束ローラー、5は巻取装置
である。ブツシング1に供給された溶融ガラス7
はノズル板2の多数のノズル孔8から紡出されて
フイラメント9となり、集束剤を塗布された後、
集束ローラー4でストランド10に集束され、巻
取装置5の巻取管11上に巻取られる。
かかるガラス繊維製造において、本発明ではノ
ズル板2に形成されているノズル孔8として、断
面形状が長円形、楕円形、長方形又は端部の形状
がいかなるものであれ本質的に長辺と短辺とから
なる非円形断面のものを用いる。ノズル板2とし
ては図面に示すように単に平板状のものに多数の
ノズル孔8を穿孔したものであつてもよく、又各
ノズル孔のところにノズル面より下方に突出する
突起(チツプ)を形成したものであつてもよい。
そのノズル板は使用する圧力(溶融ガラス紡出圧
力)に耐える強度を有することが必要である。使
用圧力については後述する。
ところで、前記したように、単に非円形断面の
ノズル孔8を用いて溶融ガラスを紡出し繊維化し
ても、紡出された非円形断面の溶融ガラスはその
表面張力により直ちに円形に戻り、結局所望の非
円形断面のガラスフイラメントは得られない。そ
こで、本発明ではノズル板2の下方に冷却用気体
(以下、冷風と略称する)を吹き出す冷風吹出装
置14を配置し、冷風をノズル板2から紡出され
た溶融ガラスに吹き付け急冷することを特徴とす
る。非円形断面のノズル孔8から非円形断面で紡
出された溶融ガラスは、その表面張力により円形
断面になる傾向があるが、冷風により急冷すると
粘度が急激に増して固化し、その為表面張力によ
り円形に変形する作用が制限され、最終的に非円
形断面のガラス繊維を得られることが判明した。
ここで、冷却に用いる気体は空気、窒素等が用
いられるが、コスト次第では他の気体、例えば不
活性ガス等を用いることも当然である。冷風吹出
装置14としては、図面では各ノズル孔8に対応
して設けた多数の冷風吹出パイプ15を備えたも
のを示したが、この例に限定されず、単一の或い
は少数の大きい吹出口を備えたものであつてもよ
い。冷風の風量は0.05/min孔から3/min
孔に選定することが好ましい。風量0.05/min
孔以下では冷却効果において不足を生じ断面が円
形に近くなることがある。一方3/min孔以上
では気流によりガラス繊維の流れに乱れを生じ繊
維が絡まる等のトラブルを生じることがある。最
も好適な風量は0.2/min孔から1/min孔で
あつた。冷風の吹き付け方向は、ノズル面に対し
て並行から直角まで可能であるが、最も望ましい
のはノズル面に対して75度〜85度の角度でノズル
面に向かつて吹き付けるのが良い。これ以下の角
度で吹き付ける場合には、1方向からの吹き付け
はガラス繊維の流れに乱れを起こすことがあるの
で、相対する方向からバランスを取りながら吹き
付けるのが、好ましい。
ノズル板2から溶融ガラスを紡出する際の溶融
ガラス圧力は、従来のように、単に溶融ガラスの
ヘツド圧のみによる常圧でも可能である。しかし
ながら、常圧では、冷風によるノズル板2の冷却
により紡出量の低下が生じる場合があり、これを
避けるにはガラス温度を高する必要がある。ガラ
ス温度を高くすると粘度が低下し、紡出後の溶融
ガラスが円形に戻る傾向が強くなるので、好まし
くない。そこで、ブツシング内の溶融ガラスを適
当な方法で加圧し、加圧下で溶融ガラスを押し出
すことが好ましい。このように溶融ガラスを加圧
下で押し出すことにより、溶融ガラスを粘度の高
い状態で押し出すことが可能となり、紡出された
ガラスが円形に変形する傾向を一層制限でき、よ
り異形性の高いガラス繊維が得られる。溶融ガラ
スに加える圧力は高い程、高粘度の溶融ガラスを
紡出することが可能となり、異形性維持の点から
は好ましいが、ブツシングの強度上の制限がある
ため、通常は8Kg/cm2以下が好ましい。
常圧で溶融ガラスを非円形断面のノズル孔8か
ら紡出し、冷風を吹き付けて急冷した場合におい
て、ノズル孔断面における最大寸法(長径或いは
長辺の長さ)と最小寸法(短径或いは短辺の長
さ)との比(以下長短比という)とフイラメント
断面における長短比とには概略次の関係があるこ
とが判明した。即ち、ノズル孔の長短比が2対1
の時フイラメントの長短比が1.2対1位になり、
ノズル孔の長短比が6対1の時フイラメントの長
短比が2対1位になる。ノズル孔の長短比はこれ
以上としてもフイラメントの長短比は余り増加せ
ず、飽和状態となる。また、加圧下で溶融ガラス
を紡出する場合には、ノズル孔の長短比が1.5対
1の時フイラメントの長短比が1.2対1となり、
ノズル孔の長短比が6対1の時フイラメントの長
短比が3対1位となる。異形断面フイラメントの
長短比は、1.2対1程度よりも小さいと、異形断
面の効果が少ないので、好ましくない。従つて、
本発明に用いるノズル孔8の断面における長短比
は1.5対1から6対1の間に選定する。
上記した異形断面のノゾル孔から紡出されて形
成された多数の偏平フイラメントはストランドに
集束され、巻取装置に巻取られるが、その途中に
おいて集束剤塗布ローラーやガイド上を走行する
さい、各フイラメントが同方向に並び、そのため
従来の円形断面のフイラメントを集束したストラ
ンドに比べて、ストランド幅の広い偏平な糸が得
られる。
かくして得られたストランドをFRTPのチヨツ
プドストランドとして使用した所、引張り強さが
10〜15%向上した。また、このストランドを織物
に使用した場合は従来の2/3位の厚さにするこ
とが可能であつた。
実施例 第1表に示す形状、寸法のノズル孔を有するノ
ズル板(厚さ1.5mm)を用いてガラス繊維製造を
行つたところ、第1表に示す寸法を有し、且つ第
3図に示す異形断面のガラス繊維の製造が可能で
あつた。
第1表 ノズル孔形状 長方形 ノズル長辺 2.5mm ノズル短辺 1.1mm ノズル長短比 2.28対1 溶融ガラス温度 1260℃ 紡出圧力 常圧 冷風量 1/min孔 吹き付け角度 75度 冷風吹出パイプ径 2mm フイラメント長径 40.0μ フイラメント短径 30.0μ フイラメント長短比 1.33対1 発明の効果 以上に説明した如く、本発明方法によれば、異
形断面のノズル孔から紡出した溶融ガラスに冷風
を吹き付けて急冷、固化するものであるので、紡
出された溶融ガラスが円形に変形するのを制限
し、楕円形、長円形等の異形断面を有するガラス
繊維を製造することが可能である。かくして製造
された異形断面のガラス繊維は従来の円形断面の
ガラス繊維に比べ比表面積が増加しており、複合
材の補強材として使用した時樹脂に対する接着力
が大きく、複合材の強度を向上させることができ
る。また、このガラス繊維から幅広の薄いストラ
ンドを得ることができ、このストランドを用いて
薄い織物を製造できる利点をも有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するガラス繊維製造
装置を示す概略側面図、第2図はその要部の正面
図、第3図は本発明方法により製造したガラス繊
維の断面顕微鏡写真を基に作成した断面図であ
る。 1…ブツシング、2…ノズル板、3…集束剤塗
布ローラー、4…集束ローラー、5…巻取装置、
7…溶融ガラス、8…ノズル孔、9…フイラメン
ト、10…ストランド、14…冷風吹出装置、1
5…冷風吹出パイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 溶融ガラスを、断面における最大寸法と最小
    寸法との比が1.5対1から6対1の間にある非円
    形断面の孔形状をしたノズル孔から、常圧若しく
    は加圧下で紡出させ、紡出された溶融ガラスに冷
    却用気体を吹き付けることにより速やかに冷却す
    ることを特徴とするガラス繊維の製造方法。 2 前記冷却用気体を、ノズル孔の下方からノズ
    ル面に向けて吹き付けることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のガラス繊維の製造方法。 3 前記冷却用気体をノズル面に対して75〜85度
    の角度で吹き付けることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載のガラス繊維の製造方
    法。 4 前記冷却用気体の風量が0.05/min孔から
    3/min孔であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項から第3項のいずれか1項に記載のガ
    ラス繊維の製造方法。 5 前記冷却用気体が空気若しくは窒素であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項
    のいずれか1項に記載のガラス繊維の製造方法。 6 前記ノズル孔の断面形状が長円形であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項の
    いずれか1項に記載のガラス繊維の製造方法。 7 前記ノズルの断面形状が長方形であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項のい
    ずれか1項に記載のガラス繊維の製造方法。
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