JPH0274603A - フアイバー柱を所望形態にする方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明はファイバー製造の分野に関する。

−層詳しくは１本発明は回転プロセスによってファイバ
ーを製造することに関する。また−層詳しく言えば、本
発明は製造したファイバーに向って気体または液体を吹
き付けることのできる回転式ファイバー製造方法に関す
る。さらに特徴付けるとすれば（と言ってこれに限定す
るものではないが）、本発明は回転式ファイバー製造方
法で製造したコーンの中心に空気およびバインダを送り
込んでファイバーパターンを再整形する手段を包含する
。

［関連技術の説明］ 現存の回転式ガラスファイバー製造方法では、ガラスフ
ァイバーは回転ディスクから形成され、この回転ディス
ク付近で細くされる。

回転ディスクの周縁外側には空気リングがあって、この
空気リングがファイバーを下向きにすると共にファイバ
ーを細くするのを助けるようになっている。この空気お
よびファイバーの運動は回転ディスク下方に負圧領域を
生じさせる。この負圧領域は内向き半径方向の噴霧パタ
ーンで柱の外から噴霧を行なうバインダ・スプレィ装置
と組み合って、ファイバーの柱を円錐形にする傾向があ
る。これはファイバーのロービングまたはバンキングあ
るいはこれら両方との関係を悪化させる可能性がある。

これは、さらに、製造したファイバーブランケットにお
ける密度およびバインダ分布の低下を招き、物理的およ
び熱的な特性を低下させる可能性がある。

第１図を参照して、ここには、現存の支持・軸受組立体
１６によって吊り下げられたスピナ１１が示しである。

溶融ガラスの流れ２１は回転スピナ１１上に落下し１回
転スピナの周縁にある孔１７から押出される。回転スピ
ナの周縁まわりにある空気リング１２からの空気流がフ
ァイバーを下向きに送ると共にファイバーを細くするの
を助ける。スピナの周縁まわりにはバインダ・ノズル１
５が設けてあり、ファイバーが普通の鎖式収集袋＠１８
上に下向きに送られるにつれてバインダがファイバーに
向って噴霧され得るようになっている。このような回転
式ファイバー製造方法は米国特許第４，０５８，３８６
号に開示されており、これを本願での参考資料とする。

回転スピナ組立体は空気噴流と一緒に参考資料としてこ
こに採用する米国特許第３．９９７，３０７号に記載さ
れているような鎖式収集装置の幅を横切って前後に揺動
させられる。この揺動運動と回転ファイバーパターンに
より、ファイバーは収集鎖上に幾分不均一に分布するこ
とがある。さらに、ファイバーは鎖式収集装置上でばら
ばらの向きになりがちである。鎖式収集装置の下方に吸
引装置１９が設けられ、空気ノズルによってファイバー
柱に加えられる空気を除去することによって鎖式収集装
置上のファイバーの分布を改善している。この吸引作用
はファイバーが収集装置を囲む空気内に吹き込まれるの
も防止する。

［発明の概要］ 本発明の方法および装置はファイバー柱の中心からファ
イバーに空気とバインダを加える。すなわち、スピナ軸
は回転ディスクの下方の空隙領域に気体または液体ある
いは両方を導入する手段を追加することによって改造さ
れる。特に、ガラスファイバー回転製造方法においては
１回転スピナディスクの中心に同心の中空軸が設置され
、これらの中心軸はディスクの下方でファイバー柱の構
成する空隙領域内に延びている。バインダおよび空気は
これら中空軸またはパイプを通して給送されてファイバ
ー柱の形状を変えると共にバインダをファイバー柱の内
部に噴霧する。したかって、ファイバー柱はバインダを
より受は入れ易くなる。

それ故、ファイバー柱はより均一に集められ。

それから作ったマットの熱的特性を改善する。

［好ましい実施例の説明］ 第１図を参照して、ここには従来の回転式ファイバー製
造方法が示しである。溶融ガラスの流れ２１が回転ディ
スク１１上に向って下方に送られ１次いで回転ディスク
１１の周縁にある孔１７を通して押出されてファイバー
１３となる。これらのファイバーは高速空気噴流１２に
よって下に向けられ、バインダ・ノズル１５からバイン
ダがファイバー柱に噴霧される。ファイバー柱は一般に
円錐形であり、その先端２２はスピナ・ディスクの下方
既知の距離にある。ファイバー、バインダおよび空気の
動きにつれてディスク下方に負圧領域すなわち空隙領域
１４が形成される。

ファイバーは普通の収集銀１８に向う。

第２図を参照して、普通のスピナ・ディスク１１がここ
には示してあり、このディスクの中心を貫いて同心の中
空軸２３．２４が設置しである。これらの軸は、スピナ
・ディスクの支持装置にしっかりと留められているので
安定している。特に、これらの軸は第２図に示すように
この分野では公知のクランプ２５によって留めである。

外側の軸２３には孔２６が設けてあり、これらの孔２６
を通して空気２７その他の気体が送り込まれ得る。

外側の中空軸２３と同心の内側の中空軸２４はその端に
普通のバインダ・ノズル２８を有し、中央中空軸２４を
通してバインダ２９を圧送し、ノズル２７から排出させ
、中央の空隙領域でファイバー柱に衝突させ得るように
なっている６すなわち、スピナ・ディスクの下方で第１
図に示す空隙領域１４は中空軸２３．２４を通して正圧
の空気２７とバインダ２９を受けることになる。

第３図を参照して、ここには空気ノズル２６を含む外側
中空軸２３の側断面が示しである。特に、空気ノズル２
６は軸の軸線から３０度の角度でこの軸に穿孔しである
。ファイバー柱を改善するには、水平面から下向きに６
０度、すなわち、軸の垂直軸線から３０度の角度が最適
であることがわかった。軸はスピナ・ディスク１１から
ファイバーコーンの先端２２までの距離のうちのある長
さだけ延びることができる。なぜならば、それよりも延
び過ぎると、ファイバーが中空軸の下部に集り、空気流
またはバインダ流を阻止する傾向があるからである。空
気ノズル２６に下向きの角度を与えることによって、軸
２３はファイバー柱の先端２２の上方に短く延びていて
も十分であり、しかも、ノズル２６の下向きの角度によ
り空気を先端２２に一層接近させて吹き出し、それによ
って、ファイバー柱を第５図に示すようなほぼ円筒形の
柱に変換させることができる。空気ノズルの数および位
置がファイバー分布パターンの形状を決めることがわか
った。すなわち、中空軸２３の各側に３つずつノズルが
ある場合、ファイバーパターンは第６図に示すように葉
巻き型あるいは「塗装ブラシ」パターン３１となる。

この長くて幅の狭いパターンは製造装置を先に述べたよ
うに収集鋲止で前後に揺動させるファイバー製造作業で
は有利である。

第４図を参照して、ここには中央バインダ軸２４と外側
軸２３の側面が示しである。バインダ軸２４の端には普
通のノズル列２８があり、このノズル列を通してバイン
ダ２９がファイバー柱の内部に圧送、噴霧され得る。

ファイバー柱の外面に付加的にバインダを噴霧してファ
イバー上へのバインダのコーディングをより完全、より
均一にしてもよい、先に説明したように、従来装置では
、バインダはファイバー柱の外面にのみ噴霧され、柱の
内部のファイバーへのバインダのコーディングは不完全
である。

第５図を参照して、ここには本発明によるファイバー製
造装置の側断面が示しである。

同心の中空軸２３．２４がファイバー製造ディスクを貫
いて延びている。空気の流れ２７は先に述べたように水
平面から下向きに６０度の角度で送られ、ファイバー柱
を外方へ押し、ファイバー柱の形状を変えることができ
る。さらに、バインダ２９はバインダ軸の端からファイ
バー柱の内部に噴霧される。上述したように、バインダ
２９は普通の装置（図示せず）によってファイバー柱の
外面に噴霧されてもよい、空気ノズルの数および向きに
依存して、ファイバー柱のパターンを種々の形態に変え
ることができる。

第６図を参照して、ここにはファイバー製造装置の頂面
図が示しである。この図は本発明の好ましいファイバー
パターンの形をより詳しく示しである。特に、ファイバ
ー製造ディスクからのファイバー柱は葉巻き形または塗
装ブラシ・パターン３１に形成される。すなわち、空気
ノズル２６が空気軸２３の両側に２つの垂直列で設けで
ある。空気が空気軸から２つの方向へのみ送られるので
、その結果できたファイバーパターンは図示のパターン
になるように外方へ押される。しかしながら、第６図の
向きでわかるように、空気ノズルはファイバーパターン
とは一致していない。

これはファイバー柱がファイバー製造ディスクから出る
につれてファイバー柱が回転するからである。すなわち
、ファイバー製造ディスクが第６図で見て時計方向に回
転すると仮定すれば、ファイバー柱も時計方向３２に回
転することになる。空気軸のこれらの空気ノズルは所望
の塗装ブラシ・パターンの長手軸線から約４５度の角度
に向いており、ファイバー柱の回転３２を調節して収集
鎖に衝突するときに正しい向きになるようにすることが
できる。ファイバー製造作業の変数およびファイバー製
造機から収集鎖までの距離が空気ノズルのこの方向調節
作用に必要である。したがって、ファイバー製造ユニッ
トの側方揺動を行なえば、矢印３３で示すように収集鎖
の幅方向に塗装ブラシ・パターンを変位させることがで
きる。

空気ノズル２６の向きに加えて、空気軸２３とバインダ
噴霧軸２４の長さも重要である。空気ノズルおよびバイ
ンダ・ノズルがファイバー製造ディスクに近すぎる場合
には、すなわち、空気軸、バインダ軸が短すぎる場合に
は、ファイバー柱の再整形効果は減る。

軸が長ければそれだけ、そして、空気ノズルが円錐形フ
ァイバーパターンの先端２２に近ければそれだけ、ファ
イバー柱を広げて所望の形状に近づけるのがより効果的
に行われる。

しかしながら、上述したように、軸が長すぎる場合には
、ファイバーが軸の下部に集り、そこに付着しがちとな
る。これは空気ノズルおよびバインダ・ノズルの性能に
悪影響を与える。１５インチ（３８，１センチメートル
）直径のスピナ・ディスクの場合、空気ノズルおよびバ
インダ・ノズルをスピナ・ディスクの下方約１０インチ
（２５，４センチメートル）のところに設置すると最適
であることがわかった。もっと大きな直径のスピナ・デ
ィスクの場合、空気ノズルおよびバインダ・ノズルはス
ピナ・ディスクからもっと離れたところに設置しなけれ
ばならない、ファイバーコーンの先端２２の位置はスピ
ナ・ディスクの直径に依存して経験的に決定することが
できる。こうして、ファイバー柱の特定の目的および分
布を得るべく空気ノズル、バインダ・ノズルを種々の位
置に設置するとよい。

また、ファイバー製造ディスクを貫いて延びる空気、バ
インダ給送軸を固定することも重要である。すなわち、
軸がファイバー製造ディスク上方で支持装置に不適切に
固着しである場合、過剰な振動または回転が生じて軸ま
たはディスクあるいはこれら両方に損傷を与えたり、空
気、バインダの吹付は方向が不適切となることがある。

ファイバー柱の内部に付与されるバインダの量が多すぎ
たり、少なすぎたりするのを防ぐためにバインダ噴霧ノ
ズルのサイズも重要である。バインダ・ノズルのタイプ
、サイズは標準の工学技術に基づいて選定できる。

空気軸およびバインダ軸の利点はファイバー柱のパター
ンを特定の所望形態に調節できるという点にある。すな
わち、第６図に示すように、「塗装ブラシ］パターン３
１はファイバー製造装置を側方揺動させて鎖式収集装置
１８を横切って均一なファイバーの流れを生じさせるた
めに作られた。また、本発明によれば、ファイバーが機
械方向すなわち長さ方向（鎖１８の移動方向に対して平
行な方向）に向く傾向があるということがわかった。こ
のような向きでは、収集したファイバーがら作ったマッ
トの引っ張り強さが改善される。

すなおち、従来の回転パターンではファイバーがでたら
めな方向に向く傾向があったが、本発明ではファイバー
はただ１つの方向にのみ向く傾向がある。これによりこ
れらのファイバーから作ったマットの処置がより良好に
なる。さらに、より幅の広い塗装ブラシ・パターンをよ
りゆっくりと揺動させたり、よす高い生産ライン速度で
作ったりすることができる。

従来装置では鎖式収集装置の下方に吸引装置１９を設け
て収集したファイバーを収集鋲止に留めるようにしてい
た。本発明を用いると、！′１に作用する吸引力を減ら
すことができることがわかった。明らかなように、これ
はエネルギ・コストを低減し、生産率を高める。

最後に、空気とバインダの適切な流れによって、ファイ
バー柱は開き続け、バインダをより多く受は易くなる。

バインダの付与が均一であればそれだけ収集もより均一
となり、その結果できたマットの熱的特性を改善するこ
とになる。ファイバーマットがより均一になれば、断熱
特性がより良好となる。なぜならば、ガラスファイバー
領域の密度が低いと熱が流れ、熱特性が低下するからで
ある。したがって、より均一な分布が好ましい。

好ましい実施例では、全部で６つの１／８インチ（０，
３２センチメートル）の孔を水平面から下向きに６０度
の角度で穿孔した。

すなわち、空気軸の各側に３つずつの孔が上述したよう
に用いられた。６０ｐｓｉ　（４，２ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ
”　）の空気圧力で、所望の向きに対して４５度の軸角
度としたときに第６図に示すパターンが得られた。孔の
数、パターン、導入角度、孔サイズおよび空気圧力を変
えることによって、ファイバー柱を他の所望のパターン
に変えることができる。したがって。

引っ張り強度、揺動パターンおよび領土のファイバー配
列のすべてを改善し、より良好なマットを作ることがで
きる。

本発明を好ましい実施例について説明してきたが、特許
請求の範囲に定義した発明の範囲内で変更、修正をなし
得るので、発明を実施例に限定するつもりはない。たと
えば、種々の孔配列を利用してファイバー配列のパター
ンの形状を変えることができる。孔を数、サイズにおい
て充分なものとし、そこを通る空気圧力を充分なものと
した場合、ファイバー製造装置において必要な揺動運動
を無用にすることもできる。すなわち、第６図に示す塗
装ブラシ・パターンを収集鎖の幅方向に９０度旋回させ
て揺動を不要にすることができる。

この揺動運動を不要にするということはファイバー製造
方法では望ましい改善である。明らかなように、このこ
とは揺動機構に伴なう機械的な問題を減らすことになる
。

本発明をガラスファイバー製造方法について説明してき
たが、本発明の方法および装置を任意の回転式ファイバ
ー形成方法に同様に使用できることは明らかである。耐
火ファイバー、プラスチックファイバー、ゾル・ゲル・
プロセスその他の無機、有機ファイバー形成方法に本発
明製使用することができる。さらに、ファイバーをスピ
ナ・ディスクから押し出すものとして示してきたが、回
転中実デイスクまたはタイヤに溶融流が衝突する製造方
法にも本発明を応用することができることは明らかであ
る。すなわち、このような従来の製造方法で作ったファ
イバー柱もその中心に本発明を利用することによって改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式ファイバー装置の部分断面側面図
である。 第２図は本発明の同心中空軸が貫いている回転ファイバ
ーディスクの側断面図である。 第３図は中空軸に設けた空気分布ノズルを示す中空軸の
側断面図である。 第４図は本発明で利用する同心中空軸の側面図である。 第５図は本発明を説明する回転ファイバー製造方法の側
断面図である。 第６図は本発明の方法および装置によって生じたファイ
バーパターンの頂面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １１・・・・　　・・・・・・・・・・・・スピナ・デ
ィスク１２・　・・　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・空気噴流１３　　・・　　・・・・　　・・・
・　・　ファイバー空隙領域 バインダ・ノズル 孔 収集鎖 溶融ガラス流 中空軸 孔 空　　気 バインダ・ノズル バインダ 塗装ブラシ・パターン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転ディスクと、この回転ディスクに衝突する液体
   材料の流れと、前記回転ディスクから排出するファイバ
   ーの柱とを包含し、前記柱が内部に空隙領域を構成して
   いる回転式ファイバー製造装置において、前記空隙領域
   内に設けてあって、前記ファイバー柱内に気体または液
   体を導入する手段を包含することを特徴とする回転式フ
   ァイバー製造装置。 ２、請求項１記載の装置において、前記導入手段が前記
   回転ディスクの平面に対して直角の軸線を有する中空軸
   を包含することを特徴とする装置。 ３、請求項１記載の装置において、前記導入手段が互い
   に同心で、前記回転ディスクの平面に対して直角の軸線
   を有する２つの中空軸を包含することを特徴とする装置
   。 ４、請求項２記載の装置において、前記中空軸が前記回
   転ディスクを貫いて延びていることを特徴とする装置。 ５、請求項３記載の装置において、前記同心の中空軸が
   前記回転ディスクを貫いて延びていることを特徴とする
   装置。 ６、請求項２記載の装置において、前記中空軸にノズル
   が設けてあることを特徴とする装置。 ７、請求項６記載の装置において、前記ノズルが前記軸
   に設けた孔を包含し、前記孔が前記軸の軸線から約３０
   度の角度で下向きになっていることを特徴とする装置。 ８、請求項７記載の装置において、前記孔を通して空気
   が約６０ｐｓｉ（４．２ｋｇ／ｃｍ＾２）の圧力で導入
   されることを特徴とする装置。 ９、請求項１記載の装置において、空気ノズルが前記回
   転ディスクと前記ファイバー柱の先端との間に設けてあ
   ることを特徴とする装置。 １０、請求項９記載の装置において、前記回転ディスク
   が直径約１５インチ（３８．１センチメートル）であり
   、前記ノズルが前記回転ディスクの下方約１０インチ（
   ２５．４センチメートル）のところに設置してあること
   を特徴とする装置。 １１、請求項５記載の装置において、前記同心の中空軸
   が空気軸とバインダ軸とを包含することを特徴とする装
   置。 １２、請求項１１記載の装置において、前記バインダ軸
   が少なくとも１つのバインダ・ノズルを包含することを
   特徴とする装置。 １３、ファイバーを製造する方法であって、回転ディス
   クに液体流を衝突させ、この回 転ディスクの周縁に設けた孔を通して前記液体流を押出
   してファイバーを製造する段階と、前記回転ディスクの
   周縁から前記ファイバーを空隙領域を構成しているほぼ
   円形のファイバー柱内に送り込む段階と、 前記円形ファイバー柱の内部に正圧を生じさせてこのフ
   ァイバー柱を所望のファイバー柱形態に変換させる段階
   と、 前記所望のファイバー柱形態からファイバーを収集する
   段階と を包含することを特徴とする方法。 １４、請求項１３記載の方法において、前記ファイバー
   送り込み段階が前記回転ディスクの周縁まわりに空気リ
   ングを形成して前記ファイバーを前記回転ディスクの回
   転軸線に対してほぼ平行に吹き下ろす段階を包含するこ
   とを特徴とする方法。 １５、請求項１３記載の方法において、前記空気リング
   形成段階が円形ファイバー柱内の空隙領域から柱内のフ
   ァイバーに向って気体を吹き付けてファイバー柱の形態
   を変化させる段階を包含することを特徴とする方法。 １６、請求項１５記載の方法において、前記気体が前記
   回転ディスクから所定距離のところに設置した或る装置
   から吹き付けられることを特徴とする方法。 １７、請求項１５記載の方法において、前記気体が前記
   回転ディスクの平面から約６０度の角度で前記ファイバ
   ー柱の先端に向って吹き付けられることを特徴とする方
   法。 １８、請求項１３記載の方法において、前記円形ファイ
   バー柱の内部に正圧を生じさせる段階が液体を前記空隙
   領域から前記ファイバー柱に噴霧する段階を包含するこ
   とを特徴とする方法。 １９、請求項１８記載の方法において、前記液体がバイ
   ンダであることを特徴とする方法。 ２０、請求項１５記載の方法において、前記気体が前記
   円形ファイバー柱内の前記ファイバーの回転に抵抗する
   ように導入されることを特徴とする方法。 ２１、請求項２０記載の方法において、前記気体が前記
   回転ディスクの回転軸線を通る平面から約４５度の角度
   で導入されることを特徴とする方法。