JPH04265247A - 内部遠心分離機による繊維を製造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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばガラスまたは玄
武岩のような高融点を有する熱可塑性材料から繊維を製
造する技術に関するものである。特に、本発明は、溶融
状態の材料が高速回転する遠心分離機に注入され、遠心
分離機の外面には膨大な数の穴が設けられ、その穴を通
って細糸の形状で材料が漏出し、その後バラバラにされ
、遠心分離機の回転軸と平行に放出される同心状ガス流
により引き出されるという方式で繊維を引出す所謂内部
遠心分離法の開発に関するものである。本発明は同様に
、繊維を引出すのに適当な粘度に対応する温度がそれら
ガラスの失透温度に尚近いという比較的困難なガラスか
ら繊維を引出す前記方法の適用に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および課題】純粋に空気力学的繊維引出し
法を採用している２、３の製造単位に加えて、ミネラル
　ウール製造の本質的部分は遠心分離により行われる。 今世紀初めに開発された最初の技術は、高速で回転する
手段に注がれた溶融材料が回転手段から離れ、部分的に
繊維に転換することが行われた。今でも外部遠心分離法
として評価されるこれら繊維引出し技術は、如何なるタ
イプの材料を用いても行うことができ、特に玄武岩質ガ
ラスのように特に高融点を有する材料も、回転手段が内
部循環水により冷却することができ、または穿孔のない
耐火材料を用いることができるので、使用することがで
きる。さらに、引出しは実質的に瞬間的なので、繊維引
出し温度に近い温度で急速に失透する材料の使用も可能
である。また、溶融ガラスの調節は念入りに行う必要が
ない。換言すれば、この方法は清澄ないの溶融、時とし
て非溶融塊の存在および何時でも厳密に一定としなて良
い組成物による溶融を可能にする。しかしながら、この
自由度は繊維の品質を犠牲にして得られたものであり、
そのためこの方法が望まれる程広く用いられないことを
考慮すべきである。さらに、遠心分離機上へ落ちる溶融
材料の流れが引出し条件を乱し、２本の隣接する繊維は
広く変化し、勿論最終製品に影響し、種々雑多な繊維と
なる。他の欠点は、外部遠心分離が常に多くの非繊維材
料を生じる結果となり、この非繊維材料は熱と音の絶縁
性を低下し、与えられた絶縁状態に対し、絶縁能力に貢
献しない粒子の比率が増加するのでより高密度な製品を
製造することが必要となる。さらに、これらの非繊維材
料は、ウールを粉末状および粗い感触にする。結論とし
ては、外部遠心分離技術は、繊維の引出し範囲が特に狭
い硬質ガラスに分類される、非常に高融点を有するガラ
ス組成物用を除いては、今日ではもはや用いられないと
いうことである。より細い、より柔らかいガラス用には
、組織的に採用されている繊維引出し技術は前述の内部
遠心分離が関与し、これによれば、実質上非繊維材料が
無く、長繊維で繊維の絡まりがよいので、最終製品に弾
力性を与え、より正確な直径の繊維製品を得ることがで
きる。しかしながら、そのような内部遠心分離を行うた
めには、ガラスが十分に流動学的行動を示すことが重要
である。第一に、ガラスは次のような状態を仮定できな
ければならない、即ち、引出すことができ、遠心分離機
の穴径はｍｍの単位または、最も細い時で２／１０〜３
／１０ｍｍであり、一方製造される繊維の径は２〜３μ
ｍの単位でなければならないということである。遠心分
離機から漏出する繊維はしたがって、最低１／１００の
おおきさに細くされなければならない。若しもガラスの
温度が高過ぎる場合、換言すれば、ガラスの流動性が有
り過ぎる場合、繊維を引出すことができず、遂には表面
張力により小滴となり、繊維は形成されない（滴分解温
度“ｄｒｏｐ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ”）。

【０００３】形成率の定義の最初の限定に、失透の問題
を加えなければならない。即ち、遠心分離機中の滞在時
間、すなわち外部遠心分離による繊維引出しの場合のガ
ラスと回転手段との接触時間とは共通の基準のない時間
、を考慮に入れて、ガラスを十分速く結晶化する条件下
に置いてはならない。したがって、作業温度範囲は液化
温度（熱平衡状態にあるガラスのゼロ結晶化率に対応す
る温度）、またはこの技術における使用法に応じてより
高い失透温度（予め失透したガラスについて測定された
、３０分で結晶の完全融解する温度）により限定される
。したがって、以降「作業範囲」なる用語は繊維引出し
可能温度範囲と定義される。内部遠心分離において現在
用いられているガラスの失透温度の上限は、繊維引出し
可能な粘度の上限より下の温度であるので、作業温度範
囲は失透問題により、殆んど、またはごく僅かしか減少
しない。一方、例えば玄武岩質ガラスまたは特に高融点
を有する他のガラスの場合、情況は全く異なる。これら
にとって、失透温度は、最高粘度に対応する温度よりは
るかに高い、したがって作業範囲は失透温度および滴分
解温度（ｄｒｏｐ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒ
ａｔｕｒｅ）により限定される。また、これら２件の温
度差は往々１００℃位よりはるかに少なく、５０℃の場
合もあるが、軟質ガラスの作業範囲は２００〜２５０℃
より大きい。さらに、ガラスは作業温度より高い温度で
溶融され、この温度差は硬質ガラス程大となり問題をよ
り複雑にする傾向があり、作業中溶融炉から遠心分離機
の外面壁へ運ばれるガラスを冷却しなければならない。 このように、ガラスが遠心分離機滞在期間中与えられた
温度で正確に作業することは事実上不可能であり、今迄
長期に亘り前期欠点が知られているにも拘わらずこの種
ガラスが外部遠心分離技術に代えて内部遠心分離技術で
用いられなかった。

【０００４】さらに、動力学的基本問題に加えて、他の
諸問題、今回は技術的性質の問題が加えられる。事実、
これらガラスは特に腐食性があり、したがって遠心分離
機を製作するに当たり、温度および流速が特に高いと急
速に増加する化学的侵食に耐えられる材料を見出す必要
がある。さらに、一般的に直径が２００〜１０００ｍｍ
である遠心分離機の寸法、膨大な数の出口用穴および長
期間使用中の回転および塑性流による強烈な機械的応力
に耐えるように設計された形状を有する遠心分離機を耐
火合金、例えば白金で作ることは困難である。この技術
に屈する種々の耐熱鋼は文献により知られている。しか
しながら機械的観点から適当であるものは、最高使用温
度（長期間に亘る）として約１０００℃である。しかる
に、１１００〜１２００℃の温度が望ましい。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、満足すべき工
業条件下で引出すことのできるガラスの範囲を拡げる観
点より、内部遠心分離法により鉱物繊維を製造するため
の改良された技術について述べる。同様に本発明の目的
として、本発明を実施するための新しい遠心分離機があ
る。すなわち本発明は、繊維に引き取られる材料が溶融
状態で遠心分離機の内部に注入され、遠心分離機の周囲
壁面帯は無数のオリフィスに穿孔されている内部遠心分
離機により鉱物繊維を得る方法において、該周囲壁面帯
の内壁および外壁間には温度勾配があることを特徴とす
る方法および装置に関するものである。

【０００６】以下本発明をさらに詳細に説明する。請求
項１に記載の如く、本発明の方法は溶融状態の材料を遠
心分離機の内部へ注ぐことにあり、遠心分離機の周囲帯
は非常に多数の出口孔があけられており、その周囲帯の
内側の壁の温度は、外側の壁の温度よりかなり高くして
ある。本発明の方法は、内部から外部へ向かってかなり
温度勾配を有して操業される。用いられるガラスにより
、この温度差は、壁厚２〜３ｍｍ、一般的には約５ｍｍ
に近い、に対して５０〜３００℃好ましくは１００〜２
００℃に選ばれるのが有利である。この温度勾配は、材
料が繊維に引出され失透し始める温度よりも内部温度は
はるかに高く、一方外側の温度は、繊維が引出される時
のガラスの粘度がかなり高めになる程の十分に低い温度
が有利である。玄武岩質ガラスまたは作業温度範囲が特
に狭いその他のガラスを用いた場合、遠心分離機の内部
は滴分解温度より一般的に高い温度のガラスで作動する
必要がある。ガラス繊維が遠心分離機の出口孔のどれか
１箇所から出現した時は、その温度が繊維引出しに十分
な粘度を有する作業範囲に丁度入っている。内部および
外部加熱が例えば環状バーナーにより適当に供給され、
遠心分離機の正確な熱調節を条件として、本発明は玄武
岩質ガラスの熱調節の問題を解決することが可能である
。

【０００７】本発明による方法において、繊維は、十分
な粘度が得られた時に、遠心分離機の丁度周囲において
引出される。このように、如何なる種類のガラス、例え
ば所謂作業範囲の存在しないガラスでも繊維に引出すこ
とが可能である。また多量のガラスが失透し硬化するた
めに遠心分離機内を閉塞する心配もなく、繊維が出現し
た直後にガラスの粘度が突然増加するかどうかも重要で
ない。本発明による方法の利点は、穴を通る通路の主要
部でガラスの流動性があり、この全体の通路で流動性が
良いという事実に関連する。したがって遠心分離機内の
失透の危険がないばかりでなく、穴の中のガラスの滞留
時間は如何なる場合も非常に短く、このことは失透の観
点から好ましいことである。本発明は、例えば融剤の添
加を必要としない自然岩、特に玄武岩を用いることが可
能であるので、ソーダガラスの製造コストよりも安い。 このことは耐火物に有利に作用し、改良された高温抵抗
性を有する人造ウールが得られ、製品は高温断熱材また
は防火製品に用いることができる。繊維は遠心分離機に
より純粋に引出すことができ、この場合遠心分離機はそ
れ程高速でないガス流により囲まれており、外周帯およ
び繊維の熱調節に役立っている。このガス流は、環状リ
ングにより作り出される流れにより遠くから支持されて
おり、繊維をバラバラにし、それらを繊維誘引フードへ
流入させるように企画されている。またガス誘引システ
ムを、高速のガス流作用により、遠心力を支持すること
も可能である。このガス流はしたがって熱調節としての
み働くのではなく、流体誘引手段としても作用する。熱
勾配は放射状に必要であるが、反対にこのことは、内部
、外部壁をできるだけ等温に維持すると何も得られない
ということでなく、周囲帯の底の穴から漏出する繊維が
、周囲帯の頂点から絞り出される繊維の“経歪”（ｈｉ
ｓｔｏｒｙ）とできる限り近いことが要求されているこ
とに注意すべきである。本発明者等は、同様に本発明を
実施する遠心分離機を開発した。即ち、周囲帯の壁の厚
さにより温度勾配を有する遠心分離機である。この最初
の目的は、周囲帯が、遠心分離機の半径と平行に測定さ
れた熱伝導率が１０００℃に於いて少なくとも２０Ｗｍ
−１℃−１、好ましくは１０Ｗｍ−１℃−１、および１
０００℃に於いて半径と平行に測定された拡散係数が好
ましくは５×１０−６Ｍ２Ｓ−１である材料で作ること
により満足された。尚、この材料は、さらに、例えば天
然玄武岩のようなガラスの溶融温度に耐える能力がなけ
ればならない。 これらの温度は１０００℃より高く、このことは現在の
耐熱鋼の使用限度であるので、本発明者等はセラミック
材料へ転換した。この目的に用いることのできる材料の
研究において、考慮されなければならない幾つかの基準
がある。第一に、セラミックが如何なる溶融材料、特に
玄武岩質ガラスおよび／または高炉スラグタイブのよう
な侵食性材料であっても溶融材料の酸化により侵食され
ないことが重要である。如何なる場合においても、セラ
ミック製品の強度は金属的強度の約１０倍も低いことが
知られているが、この部品の機械的強度はできるだけ高
くなければならない。最後に、熱衝撃に対する抵抗性が
高くなければならない。換言すれば、この部品の膨張係
数はできるだけ低くなければならない。この最後に述べ
た点は早速次の問題、即ち遠心分離器を回転させるモー
ター軸に連結させる部品のようなセラミック部品と金属
部品の接着剤の選択の問題を示した。これら部品は必然
的に加熱され、それらの温度を数百℃に維持できるが、
膨張している。

【０００８】１０００℃を超える作業温度に耐えること
が知られているセラミック材料について多くの試験を行
い、繊維引き出し遠心分離機の場合特に重要である基準
、即ち耐熱衝撃性（全く予期しない溶融ガラスの注入の
停止が時々起こり、加熱の急激な減少を生じる）、高機
械強度（遠心分離器は、回転速度に起因する強烈な機械
的応力を長期間受ける）および前記した如くガラスに対
する耐侵食性についてそれらの成績を比較した。一体構
造セラミック製品の中で、その基本的利点は、当業者に
良く知られている技術、即ち焼結してそれらを用いるこ
とができることである。本発明者等は、結局酸化クロム
を基礎とするセラミックス、これは現在ガラス炉に用い
られているが、熱衝撃抵抗性が低く不適当であるので取
除いた。他のセラミック、例えばムライト、コージライ
トまたはアルミニウムチタネートは、全く不十分な機械
的強度を示した。また炭化珪素も耐熱衝撃性が不十分で
あった。種々の特性が炭化珪素と非常に良く似ているが
、窒化珪素類が、以降に挙げる多くの予防手段を用いて
操業する限り一体物部品として適した唯一の材料である
ことが判明した。用いられる窒化珪素セラミックスの色
は灰色である。特に、窒化珪素またはその誘導体、例え
ばサイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）が用いられた。例えば、
サイアロンは容量で示して次の化学組成を示す。

【０００９】

【表１】 Ｓｉ　　　　　　　　　　４９．４　　％Ａｌ　　　　
　　　　　　　　４．２ Ｙ　　　　　　　　　　　　　　７．２５Ｏ　　　　　
　　　　　　　　　４ Ｎ　　　　　　　　　　　　３５ Ｆｅ　　　　　　　　　　　　＜２０００ｐｐｍＣａ＋
Ｍｇ　　　　　　＜１０００ｐｐｍ

【００１０】なお、
他の窒化珪素も用いることができる。部品は例えば焼結
により得られる。好ましくは、非多孔質セラミックスが
用いられる。それらの見掛比重は最大理論比重にできる
だけ近い方が良く、そのことにより、より侵食されない
部品が得られる。そのようなセラミック材料は、大気中
の酸素による酸化に対して良好な抵抗体を示す。この良
好な作用は、表面酸化によりセラミック部品表面上にシ
リカの保護膜が形成されるためである。溶融ガラスにつ
いては、侵食現象を制限するために、アルミナ、ボロン
、シリカおよびリンのような比較的高い酸性元素量を有
し、比較的酸性である組成物の溶融材料で操業すること
が特に有利である。研究したセラミック材料のその他の
種類は、セラミックマトリックスと繊維状補強物を有す
る複合材料であり、このものは単一セラミックスと比較
して実質的に増加した強度を示す。特に、炭化珪素（Ｓ
ｉＣ−ＳｉＣ）または炭素（ＳｉＣ−Ｃ）自身の繊維で
補強された炭化珪素マトリックスを有するＳｉＣ−Ｓｉ
ＣまたはＳｉＣ−Ｃセラミックスが選択された。これら
材料に関する詳細については、例えば文献、アラン・ラ
コンブ氏（Ｍｒ．Ａｌａｉｎ　　ＬＡＣＯＭＢＥ）の“
レ・マテリオー・セラミック・ア・マトリス・セラミッ
ク”（ＬｅｓＭａｔｅｒｉａｕｘ　ｃｅｒａｍｉｑｕｅ
ｓ　ａ　ｍａｔｒｉｃｅ　ｃｅｒａｍｉｑｕｅ）（セラ
ミック　　マトリックスを有するセラミック材料）、雑
誌名“マテオリー・エ・テクニーク”（Ｍａｔｅｒｉａ
ｕｘ　ｅｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）１９８９年６月発行
、に記載されている。部品は、炭化珪素または炭素繊維
の層の接触堆積物を作ることにより得られるプレフォー
ム中に沈積中にセラミック化したガス状前駆体の分解に
よる含浸により製造される。ポリマー複合材料用に開発
された技術に類似したこの技術は、比較的大きな直径、
例えば６００ｍｍを超える部品の工業的製造を可能にす
る。用いられるセラミック材料は、使用される温度に於
いて、金属材料より塑性流れ傾向が非常に低く、高速回
転でも拘束程度は材料の弾性限界を一般的に超えないの
で、遠心分離機の形状は、幾分簡単で円くすることがで
きる。補強繊維は、微小亀裂の伝播を制限するエネルギ
ー吸収機構を生じさせ、或る弾性変形を可能にする。そ
のようなセラミック材料は非酸化条件において、ＳｉＣ
−ＳｉＣの場合には１２００℃以上、ＳｉＣ−Ｃの場合
には１４００℃の温度で作用することができる。 ガラスが漏出する穴はレーザーにより作ることができる
。ＳｉＣ−ＳｉＣセラミックについて、或る材料は強度
が３０ＭＰａ√ｍもあり、そのため熱衝撃に良好な抵抗
性があり特に注目される。酸素を含むガラスまたは空気
中の酸素と接触すると、炭化珪素は酸化し、窒化珪素の
場合はシリカの不動態保護層が形成される。しかしなが
ら、この不動態現象は完全に中性ではなく、そのため特
定なガラス製造方式の選択になることに注意すべきであ
る。先ず第一に、シリカはガラスにより可溶性化するこ
とであり、そのため遠心分離機中のガラス洗滌は避ける
ことが必要である。

【００１１】前に発明者等は、レーザーによる穿孔の可
能性について示した。この穿孔方法は、完全に平滑な表
面を残し、極く少数の繊維が表面に現れるだけである。 溶融ガラス繊維の通過中の損傷は、繊維はマトリックス
よりも小さい耐食性を有しているが、意外に限られた深
さであることが見出された。その結果として、穴は当初
要求される孔径より幾分小さな直径で穿孔された孔径で
十分であり、注出の最初の時に孔径が拡大した後は、孔
径は一定でありそのため遠心分離機に急速な磨耗および
破れがないことが判明した。ＳｉＣ−ＳｉＣセラミック
スの他の注意すべき特徴は、耐熱鋼よりもはるかに低い
熱伝導率であり、これは非常に低い拡散係数に関連し、
このことはわずか約２．５の密度に起因する可成り低い
熱慣性を伴う。組織の層の面に対して直角な面の厚さに
おいて、熱伝導率は４〜５Ｗｍ−１℃−１のオーダーで
あるのに、従来の遠心分離機に用いられる耐熱鋼の熱伝
導率は同じ温度１０００℃に於いて約２２Ｗｍ−１℃−
１である。耐熱鋼はそれにも拘わらず、普通の鋼し比較
すれば非常に悪い導体である。さらに、この低密度は、
このように製造された遠心分離機が著しく軽いことを意
味し、このことはモーター軸から供給される力が少なく
て良く、組立手段への応力が少ないことを意味する。し
かしながら加熱下の作用について見ると、ＳｉＣ−Ｓｉ
Ｃセラミックは比較的長時間後においてもその温度を均
質化する傾向を有さない限り、本発明方法の適用に全く
適していることが判る。したがって、ほとんど温度勾配
の変化を示さず、遠心分離機の内部を過熱させなくとも
それを維持して操業することが可能である。この特別な
作用のより否定的な面は、この繊維引き出し方法を開始
される時に、遠心分離機を予熱することが特に困難なこ
とである。しかしながら、厚さによるのでなく、周囲帯
の全体の高さに亘って等温加熱は、好ましくは周囲帯の
内壁に向けられている複数の分岐ジェットを有する環状
バーナーおよび１以上のオキシアセチレン　トーチを有
する外部バーナーにより得られることが見出された。加
熱は過熱を避けるために例えば可視高温計により連続的
に監視することが必要である。内部バーナーによる予熱
は、特に全穿孔高さにおける収縮状態にある地帯の数の
減少を可能にする。炭化珪素マトリックスを有し炭素繊
維で補強されたセラミックスは、このように全く有利で
ある。それらの耐高温性、強度、熱伝導率および使用の
観点から見た成績は、炭素珪素繊維で補強されたセラミ
ックスに匹敵するか、多分むしろ良い。これら炭素繊維
で補強されたセラミックスは尚電気の良導体であり、こ
のことは電磁誘導加熱を可能にする。しかしながら、遠
心分離機を、例えばセラミック化の方法により炭化珪素
の薄いコーティングまたはその他の同等のコーティング
により保護することが有利である。このことにより露出
される繊維が有利に保護される。若しも選択されたガラ
スが十分に還元性であれば、この保護的セラミック化処
理なしで操業できるが、その場合遠心分離機は還元性ガ
スを放出するバーナーで予熱されることになる。

【００１２】研究の最終点は、遠心分離機のセラミック
部分と重要な金属部分との接合である。これは回転軸へ
一方向または他方向に接合されなければならない。この
接合は、例えばセラミック部分の平坦に折曲げた端部（
ｆｌａｔ　ｒｅｔｕｒｎｅｄ　ｅｄｇｅ）を２個の金属
対金属の形態で互いに固定された金属フランジ間に組み
合わせ、セラミック部分と金属フランジ間にフレキシブ
ルなシールを例えばアルミナ繊維フェルトまたは他の耐
火繊維のフェルトまたは剥離した黒鉛紙の形態で挿入し
て行われる。このフレキシブルな固定は膨大に膨張する
金属部分と実質的に膨張しないセラミック部分間の相互
滑りを可能にする。この接合手段はセンターリング器具
により補足されている。この器具は１組３個のセラミッ
クスタッドで構成すると好都合であり、金属フランジの
一方に取付けられ、放射状長円形の座に配置されるスタ
ッドは、セラミック部分の折曲げた端部上に、規則的に
角度１２０°離れた位置に配列される。

【００１３】

【実施例】本発明の詳細および有利な特徴は、図面を参
照して、以降の記載により示される。図１は、種々のガ
ラスの粘度−温度曲線を示す。図２は、本発明による繊
維引き出し方法を説明する図である。図３は、本発明に
よる遠心分離機の図解的半面図である。絶縁繊維産業は
実質的に２種類の製品、ガラスウールおよびロックウー
ル、を製造している。これらのタイプの夫々は勿論数多
くの別の形態をとることができる。典型的に、ガラスウ
ールは次に示すガラス組成物から得られる。

【００１４】

【表２】 ＳｉＯ２　　　　　　６１〜６６　重量％Ｎａ２Ｏ　　
　　　　１２〜１７ Ａｌ２Ｏ３　　　　　　　２〜５ Ｋ２Ｏ　　　　　　　　　　０〜３ ＣａＯ　　　　　　　　　６〜９ Ｂ２Ｏ３　　　　　　　　　０〜７．５ＭｇＯ　　　　
　　　　　０〜５ Ｆｅ２Ｏ３　　　　　　　０．６　　以下

【００１５】
これら範囲は必ずしも厳密でなく、他の成分も、特に微
量である場合は考慮することができる。本明細書に記載
されているその他のガラスに比較して、比較的高いシリ
カ含有量を有するものは、ナトリウムまたはボロンのよ
うな融剤を多く含む。ナトリウム（それ以上にボロン）
は比較的高価な成分である。組成物のコストは、ボロン
酸化物のような成分によりそれ以上に増加する。さらに
、そのような組成物のガラスは４００〜５００℃を超え
ると可塑性になるのでその使用可能性を制限する。一方
において、図１の１に示されるそのようなガラスの粘度
−温度曲線について考えると、温度が約１０５０〜１３
００℃のときに粘度が３００〜３０００ポイズであるこ
とが判る。この図において、陰になった領域があるが、
これは与えられたガラスの失透の上方温度より低い温度
範囲を示す。なお上方の失透温度はこの範囲（９６０℃
）の外側である。作業範囲は特に広く、これらのガラス
は、高品質繊維を得ることのできる最良の引き出し条件
下で長期間操業することができ、特に熱的、機械的特性
を考慮すると、絶縁製品を製造する際に求められる本質
的特性が得られるので、繊維に転換するのに格別に適し
ている。第２のタイプの製品はロックウールである。そ
のように称されるのは、しばしば玄武岩タイプの自然岩
から製造されるからであり、他の組成物は高炉スラグの
ように金属産業に由来する製品であり、このものも同様
に使用される。特にナトリウムを添加せず、したがって
高価でないガラス製造用組成物は、例えば、以下に重量
％で示される組成物であり、図１に示される粘度−温度
曲線の２，３および４に相当する。図中温度は横軸に示
され、一方ポイズ（１ｐｏｉｓｅ＝１ｄ　Ｐａｓ）で示
される粘度の十進法の対数は縦軸に示される。

【００１６】

【表３】 　　　　　　　　　　　　　　一般　　　　　　　　　
　　　（２）　　　　　　　　　　　　（３）　　　　
　　　　　　（４）　　　　ＳｉＯ２　　　　４０〜５
４　　　　　　５２．０　　　　　　　４４．５　　　
　　　４６．６　　　　Ｎａ２Ｏ　　　　　　０〜５　
　　　　　　　　　４．４　　　　　　　　　４．２　
　　　　　　　３．２　　　　Ａｌ２Ｏ３　　　　　８
〜１８　　　　　　１６．９　　　　　　　１４．７　
　　　　　１３．７　　　　Ｋ２Ｏ　　　　　　　０〜
２　　　　　　　　　　０．６　　　　　　　　　０．
９　　　　　　　　１．５　　　　ＣａＯ　　　　　　
　７〜４２　　　　　　　　７．６　　　　　　　１０
．５　　　　　　１０．３　　　　ＭｇＯ　　　　　　
　３〜１１　　　　　　　　７．３　　　　　　　　　
８．９　　　　　　　　９．１　　　　Ｆｅ２Ｏ３　　
　　　０〜１７　　　　　　１０．１　　　　　　　１
２．５　　　　　　１２．６　　　　その他　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　１．３　　　　　　　
　　３．８　　　　　　　　３

【００１７】これらの値
は比較的耐火ガラスに相当し、これらガラスは高温度の
用途または建築物において火災の伝播を遅らせる目的で
構造部材として有利に用いることができる。しかしなが
ら、この耐火特性は第一に例えば１４００℃という高融
点の代償で得られたものであり、可成り粗雑な溶融方法
、例えばキューポラで燃料としてコークスを用いる方法
を用いることとなり、このガラスの熱処理はしばしば不
正確である。流動学問題に入る前に、これらのガラスは
化学的侵食の問題および与えられたガラスの選択は繊維
を引き出すのに用いられる道具の侵食面を考慮しなけれ
ばならないという問題を持ち出していることを強調する
必要がある。以前に述べたようなシリコンを基材とする
材料において、ガラスはシリカの酸化効果を強める傾向
を有することが知られている。このことが、シリカ含有
量が４５％以上、好ましくは５０％以上であり、一方融
剤含有量（ＭｇＯ−ＣａＯ）は２０％以下、好ましくは
１５％以下（或る、シリカに富む玄武岩に見られる組成
物、但し現在のガラスと比較すると特にシリカが不足し
ている、したがってこのコストは後者より安い）のガラ
ス組成物を用いると有利である理由である。

【００１８】使用されるセラミック材料は非常に低い気
孔率であり、見掛け密度が好ましくは最大理論密度の９
７％より大きいことが必要である。この条件は、実験的
にチェックすることは比較的に簡単であるが、これが充
足されれば、部品の品質の非破壊試験ができ、全体に亙
って欠陥がなく可塑性のながれやたわみに対して抵抗性
が良いことを示している。熱衝撃に対する抵抗性および
硬度の面からは非常に満足であるが、それにも拘わらず
、窒化シリコンは比較的に低い強度（約５．４ＭＰａ√
ｍ）であり、大きな直径の遠心分離機、例えば４００ｍ
ｍまたはそれ以上のものを製作するのは困難である。 遠心分離機は例えば、４０００〜２０，０００ｍ／ｓ２
の遠心加速度を有しており、欧州特許ＥＰ−Ｂ１−９１
３８１に提案されている繊維の品質に好適である。これ
がセラミック複合体が有利に使用されている理由であり
、炭化ケイ素のマトリックスの炭素ケイ素繊維または炭
素繊維で強化したものである。このセラミックの強度は
それぞれ２５〜３０および４５〜５２ＭＰａ√ｍであり
、この後者の値は金属のそれに非常に近い。この複合体
はしたがって、通常の場合にあるような、脆弱な性質は
もはや示さない。この組成物は予備成形体から製造され
、できるだけ密に積層された炭化ケイ素または炭素繊維
を作り、この網状成形体を好ましくは一連の高温の気相
含浸にかけ、前躯体を熱分解させる。使用される前躯体
ガスとしては、典型的には、トリクロロメトキシシラン
である。このようにして繊維の回りにマトリックスが置
かれたのちに、これを機械加工し、例えばレーザーでせ
ん孔する。これらの材料の機械的強度は優れたものであ
り、炭化ケイ素が窒素化ケイ素より強度が劣り、それで
焼結部分の材料に選ばれなかったことを考えると、全く
優れたものである。そこで、脆弱−脆弱の複合体が得ら
れるが、特に優れた機械的強度が得られるということは
、繊維の存在によるものであり、これが裂け目の伝播を
防止し、衝撃のエネルギーが多数の微細な裂け目により
分散され、繊維とマトリックスとの界面において吸収さ
れ、大きな裂け目にならないからである。ＳｉＣ−Ｓｉ
Ｃセラミックにおいては、機械的強度の挙動は次のとお
りである：１０００℃における２００ＭＰａテンション
における強度、この強度は１４００℃では１５０ＭＰａ
に限定され、実際目的においては１２００〜１３００℃
の間の使用に限られ、ヤング率は１０００℃で２００Ｇ
Ｐａ、１４００℃で１７０ＧＰａ、厚みにおける圧縮強
度（繊維布の層に対して直角）３８０〜２５０ＭＰａ、
繊維布層の平面においては４８０〜３００ＭＰａである
。ＳｉＣ−Ｃセラミックではさらに良い値が得られ、１
０００℃および１４００℃でそれぞれの値は、引っ張り
抵抗３５０ＭＰａ（３３０ＭＰａ）、ヤング率１００Ｇ
Ｐａ（１００ＧＰａ）、圧縮強度−厚み方向４５０ＭＰ
ａ（５００ＭＰａ）および両方向６００ＭＰａ（７００
ＭＰａ）。複合体セラミックで製造された部分は等方性
ではない。これらの性質は、繊維布の層の方向に沿うか
直角かによって異なる。これらは遠心分離機の壁に平行
に配置されている。繊維網状体は熱伝導体としては働か
ないので、本発明の方法を実施するにあたっては有利で
ある。一方、繊維布層の平面の熱伝導率が大きいのはむ
しろ有利である。なぜならば、このバンドの高さ方向の
熱勾配がなくなるからである。

【００１９】より正確には、４０％繊維含量では、Ｓｉ
Ｃ−ＳｉＣセラミックは１０００℃および１４００℃で
は、熱拡散係数は、繊維布に平行な面では５　１０−６
Ｍ２Ｓ−１、直角な面では２　１０−６Ｍ２Ｓ−１であ
る。この現象は熱伝導性の炭素繊維で強化したセラミッ
クの場合さらに増大され、１０００℃および１４００℃
の間の熱拡散は平行面で７〜８　１０−６Ｍ２Ｓ−１、
厚さ方向で２　１０−６Ｍ２Ｓ−１、熱伝導率は厚さ方
向で１７ｗｍｋ、平行面方向で３３ｗｍｋである。この
非常に低い拡散係数ともに、窒化シリコンの場合は非常
に密度が低く、ＳｉＣ−ＳｉＣセラミックでは２．５、
ＳｉＣ−Ｃセラミックでは２．１である。このように密
度が小さいと部品の重量が非常に軽くなり、回転が容易
になる。機械的にも熱的にも、ＳｉＣ−Ｃセラミックは
ＳｉＣ−ＳｉＣセラミックよりも優れた性能がある。そ
れにも拘わらず、全炭化ケイ素は製造が容易である。Ｓ
ｉＣ繊維はオリフィス穿孔時に露出して、溶融ガラスと
接触するようになる。炭素繊維は二酸化炭素になる。炭
化ケイ素はマトリックスと同様に侵食をうける。しかし
、熱劣化反応速度が微細繊維の場合はやや速いので、炭
化ケイ素はシリコンになり、これが保護皮膜を形成する
。ＳｉＣ−Ｃセラミックを使用するためには、したがっ
て穿孔されたオリフィスを保護することが必要である。 例えばガラスの侵食に抵抗性のある薄い皮膜を、炭化ケ
イ素または他のセラミックを沈着させて形成する。

【００２０】図３は本発明の遠心分離機に完全なセット
を示すもので、この場合はＳｉＣ−ＳｉＣで形成されて
いる。セラミック遠心分離機とは、単に溶融ガラスと接
触する部分、または高温ガス状雰囲気にさらされる部分
がセラミックからなることである。その他の部分はコス
トおよび実施可能性からみて金属である。セラミック部
分自体は環状面体５からなり、これはさらに３つの部分
よりなる：周囲壁面体６、ここには直径約４００ｍｍ、
約５０ｍｍの壁面高さのうちに例えば０．２〜０．７ｍ
ｍ、好ましくは約０．５ｍｍのオリフィスが、例えば２
０，０００個ある。環状面体５は同様に返し部７により
機械的強度を与えられ、平坦部８は溶融ガラス９の流れ
を受容する。この平坦部８は遠心分離機の底部を形成し
、金属のハブに固定されている。この詳細については後
述する。図示されたものは実際の部分と完全に同じでは
ない。コーナー部分はもう少し丸みを帯びている。セラ
ミック部分は実質的に膨張しないので局部的な補強材は
必要でない。とくに、塑性流れ現象や著しい変形がない
ので、金属遠心分離機のように、“チュウリップ”型の
傾斜を付す必要はない。本発明のセラミック遠心分離機
の態様は繊維が引き取られる方法や、使用されるガラス
組成には無関係であり、通常の繊維引き取りや、ガラス
組成においても有利なものである。実際、金属遠心分離
機においては塑性流れが、繊維引き取りにおける条件の
変更をもたらすことがあり、例えば繊維は繊維引き取り
バーナーにより近い場所から排出される。ところで、繊
維形成の条件を少しでも変えれば、繊維の品質例えば直
径の変化をもたらし、好ましくないとされている。

【００２１】さらに比較的シリカ含有量が低い場合には
、溶融添加剤と云えるアルカリ物質の低い含有量のもの
を使用することができる。さらに、酸化第二鉄または酸
化第一鉄および硫黄のような酸化剤の含有量も、ガラス
の酸性をできるだけ減少させるためにできるだけ低くし
なければならない。その結果一方に於いて、低塩基性の
ためシリカを溶解する傾向は低下し、他方において保護
表面コーティングを形成する必要の場合に実に有用な炭
化珪素中への酸化を助長しない。しかしながら、遠心分
離機への攻撃の結果は全く同じであり、その中心部迄進
行させてはならない。この最後の点の重要性は、例えば
次のテストにより示される。／シリカ４５％および酸化
第二鉄１２％を含む玄武岩を用いて行われた第一のテス
トは、窒化珪素の棒を１３００℃の溶融ガラス浴中に４
８時間浸漬後の重量損失は８０％であった。同じ棒を同
じ時間、前述のメイユレ（Ｍｅｉｌｌｅｒａｉｅ）玄武
岩と同じ組成の溶融浴に浸漬した結果、重量損失は５％
以下であった。シリカ含有量が例えば６３％であり、Ｎ
ａ２Ｏ含有量が１５％である「普通」の玄武岩を用いて
テストを行った場合、１１００℃で１２５時間後に重量
損失５％以下が観察された（１１００℃で「普通」の玄
武岩のガラスは共に液体であり、したがってそれを超え
ても無意味である）。同様の結果は炭化珪素基材セラミ
ックスを用いても得られる。侵食テストは、硫黄を含ま
ずまたは塩基度を増加する化合物のガラス組成物を用い
ることが好ましいことを同様に示す。繊維引き出し問題
について述べる。曲線２，３および４と曲線１とを比較
すると、玄武岩質ガラスの作業範囲が非常に狭く、非常
に高温域にあることに気付く。若しも上部の失透温度に
より定められた理論限界に制限され、若しも最少粘度が
１００ポイズと設定されると、曲線２のメイユレ玄武岩
のみが使用でき、その作業範囲はわずか３０℃（１３３
０〜１３６０℃）である。実際、この限界は遠心分離機
中でガラスに与えられた時間に関する限りは唯一の限界
である。 その理由は、繊維引き出し速度−および冷却、これはそ
の後繊維についても行われる−が早ければ失透なしに引
き出すことが可能であるからである。この目的のために
、繊維の引き出しは上部の失透温度が失透したガラスを
基礎として測定されると共に、冷却の進行中に行われる
と云うことができる。したがって、完全に一致した限界
温度はないが、作業温度が上部失透温度に近づけば近づ
く程、作業が不可能になる危険性は大となる。とにかく
、繊維が引き出される時に十分な粘度が得られることお
よび遠心分離機の中でガラスは上部失透温度以下の温度
であってはならないことが肝要である。本発明によれば
メイユレ玄武岩は、好ましい流動学的作用に加えてセラ
ミック遠心分離機に対して攻撃的でないので好ましい玄
武岩である。若しもこれら玄武岩質ガラスの１つを、金
属遠心分離機にとって普通の条件、したがって壁が厚さ
について実質的に等温である条件下において、内部遠心
分離機により繊維に引き出そうとする場合、鏡ガラスを
用いて経験することができる。即ち、ガラスの粘度温度
曲線は玄武岩の曲線に重ねることができるが、成形範囲
はかなり低い温度範囲であり、金属遠心分離機を用いて
操業できるが、繊維引き出し状態の代わりに滴分解現象
に遭遇する。それにも拘わらず、そのような組成物の繊
維を穿孔遠心分離機により引き出すことを可能にするた
めには、本発明に従って、図２に図式的に示されている
ように、壁の内側から外側へ温度勾配を有する遠心分離
機を用いることが提案される。このように、メイユレ玄
武岩を用いて、説明された状況において、１４７０℃の
溶融材料の噴流を送ることができる（材料は溶融溜から
、例えば噴出口を用いて運ばれる。この温度は溶融温度
よりかなり低い）。ガラスは落下して遠心分離機に到達
するまで冷却される。例えば約１３００℃に予熱された
内部壁を有する遠心分離機を用いて、遠心分離機内での
失透を防止するため、それ自体の温度が約１３５０℃で
あるガラスを用いて操業することは可能であるが、正確
な繊維引き出しを行うためには材料の流動性が大き過ぎ
、繊維の代わりに滴状物に分解する結果となる。対照的
に、繊維が噴出する外側の壁の温度は１１４０℃に近く
、この温度に対応する粘度は、遠心力によりまたは遠心
力とガス流により、効果的に繊維を引き出すことができ
る。

【００２２】より一般的に、本発明の方法は、玄武岩質
ガラスの場合のように失透の問題により限定されるか、
または温度により大幅に減少する粘度問題により限定さ
れる作業範囲の狭さにより、流動学的作用が特に危険な
非常に多くのガラスを繊維に引出すことができる。この
述語「狭い」という意味は、例えば１００℃以下の差、
実際には５０℃以下を云う。本発明による方法を行うた
めに、発明者等は新しいタイプの遠心分離機を開発した
。この遠心分離機は、例えば内部および外部壁間の温度
勾配を２００℃にもすることができる。しかしながら、
本発明による遠心分離機は前述の繊維引き出し方法に限
定されるものではなく、耐火ガラス組成物の少ないもの
を用いて、より等温条件下において同様に使用すること
ができ、それにも拘わらず以降に詳細に記載する多くの
利点を提供することが理解されなければならない。 例えば、５ｍｍを超えない厚さにおいて可成りの温度差
を確立するためには、良好な断熱材であり、熱拡散を邪
魔する低い熱慣性を有する材料を用いることが重要であ
る。溶融ガラスが遠心分離機の壁を通過する時から加え
られる束縛は、この絶縁物が薄いコーティングの形態で
単に堆積されるのではなく、全体部分を作るために用い
られなければならないことである。この条件は、実行の
可能性の条件はその部分の形状の程度および穿孔の程度
によることを意味している。さらに、この材料は十分に
耐火性があり例えば１２００〜１３００℃の温度に連続
的に耐えるものでなければならない。最後に、少なくと
もこの材料は、ガラスの侵食に耐えることができるもの
でなければならない。選ばれた材料の第一のタイプは、
窒化珪素である。例えば、Ｓｉ３Ｎ４またはサイアロン
タイプのＲＢＳＮ（シリコン粉末を、窒素中で焼結反応
により得られる反応結合窒化珪素）は、焼結材料であり
、１３００℃近く迄良好な熱的性質を有し、比較的加工
しやすい利点がある。この材料の１０００℃における機
械的強度は４５０ＭＰａであり、２０〜１０００℃の線
膨張係数は３×１０−６　℃−１である。この材料の熱
伝導率は１０００℃に於いて２０Ｗｍ−１　℃−１であ
り実際に非常に良好な断熱材である。さらに、この材料
の密度は約３．２であり、非常に低密度であると共に低
拡散係数を有する。焼結技術は可成り複雑な形状の部分
の製造を可能にする。孔は、未加工の状態で小さな棒を
用いて最初に作ることができ、その棒は部品成形後引き
出される。 孔の直径は、ダイヤモンドにより調整することができる
。

【００２３】使用されるセラミック材料は非常に低い気
孔率であり、見掛け密度が好ましくは最大理論密度の９
７％より大きいことが必要である。この条件は、実験的
にチェックすることは比較的に簡単であるが、これが充
足されれば、部品の品質の非破壊試験ができ、全体に亙
って欠陥がなく可塑性の流れやたわみに対して抵抗性が
良いことを示している。熱衝撃に対する抵抗性および硬
度の面からは非常に満足であるが、それにも拘わらず、
窒化シリコンは比較的に低い強度（約５．４ＭＰａ√ｍ
）であり、大きな直径の遠心分離機、例えば４００ｍｍ
またはそれ以上のものを製作するのは困難である。遠心
分離機は例えば、４０００〜２０，０００ｍ／ｓ２の遠
心加速度を有しており、欧州特許ＥＰ−Ｂ１−９１３８
１に提案されている繊維の品質に好適である。これがセ
ラミック複合体が有利に使用されている理由であり、炭
化ケイ素のマトリックスの炭素ケイ素繊維または炭素繊
維で強化したものである。このセラミックの強度はそれ
ぞれ２５〜３０および４５〜５２ＭＰａ√ｍであり、こ
の後者の値は金属のそれに非常に近い。この複合体はし
たがって、通常の場合にあるような、脆弱な性質はもは
や示さない。この組成物は予備成形体から製造され、で
きるだけ密に積層された炭化ケイ素または炭素繊維を作
り、この網状成形体を好ましくは一連の高温の気相含浸
にかけ、前躯体を熱分解させる。使用される前躯体ガス
としては、典型的には、トリクロロメトキシシランであ
る。このようにして繊維の回りにマトリックスが置かれ
たのちに、これを機械加工し、例えばレーザーでせん孔
する。これらの材料の機械的強度は優れたものであり、
炭化ケイ素が窒素化ケイ素より強度が劣り、それで焼結
部分の材料に選ばれなかったことを考えると、全く優れ
たものである。そこで、脆弱−脆弱の複合体が得られる
が、特に優れた機械的強度が得られるということは、繊
維の存在によるものであり、これが裂け目の伝播を防止
し、衝撃のエネルギーが多数の微細な裂け目により分散
され、繊維とマトリックスとの界面において吸収され、
大きな裂け目にならないからである。ＳｉＣ−ＳｉＣセ
ラミックにおいては、機械的強度の挙動は次のとおりで
ある：１０００℃における２００ＭＰａテンションにお
ける強度、この強度は１４００℃では１５０ＭＰａに限
定され、実際目的においては１２００〜１３００℃の間
の使用に限られ、ヤング率は１０００℃で２００ＧＰａ
、１４００℃で１７０ＧＰａ、厚みにおける圧縮強度（
繊維布の層に対して直角）３８０〜２５０ＭＰａ、繊維
布層の平面において４８０〜３００ＭＰａである。Ｓｉ
Ｃ−Ｃセラミックではさらに良い値が得られ、１０００
℃および１４００℃でそれぞれの値は、引っ張り抵抗３
５０ＭＰａ（３３０ＭＰａ）、ヤング率１００ＧＰａ（
１００ＧＰａ）、圧縮強度−厚み方向４５０ＭＰａ（５
００ＭＰａ）および面方向６００ＭＰａ（７００ＭＰａ
）。複合体セラミックで製造された部分は等方性ではな
い。これらの性質は、繊維布の層の方向に沿うか直角か
によって異なる。これらは遠心分離機の壁に平行に配置
されている。繊維網状体は熱伝導体としては働かないの
で、本発明の方法を実施するにあたっては有利である。 一方、繊維布層の平面の熱伝導率が大きいのはむしろ有
利である。なぜならば、このバンドの高さ方向の熱勾配
がなくなるからである。

【００２４】より正確には、４０％繊維含量では、Ｓｉ
Ｃ−ＳｉＣセラミックは１０００℃および１４００℃で
は、熱拡散係数は、繊維布に平行な面では５　１０−６
Ｍ２Ｓ−１、直角な面では２　１０−６Ｍ２Ｓ−１であ
る。この現象は熱伝導性の炭素繊維で強化したセラミッ
クの場合さらに増大され、１０００℃および１４００℃
の間の熱拡散は平行面で７〜８　１０−６Ｍ２Ｓ−１、
厚さ方向で２　１０−６Ｍ２Ｓ−１、熱伝導率は厚さ方
向で１７ｗｍｋ、平行面方向で３３ｗｍｋである。この
非常に低い拡散係数とともに、窒化シリコンの場合は非
常に密度が低く、ＳｉＣ−ＳｉＣセラミックでは２．５
、ＳｉＣ−Ｃセラミックでは２．１である。このように
密度が小さいと部品の重量が非常に軽くなり、回転が容
易になる。機械的にも熱的にも、ＳｉＣ−Ｃセラミック
はＳｉＣ−ＳｉＣセラミックよりも優れた性能がある。 それにも拘わらず、全炭化ケイ素は製造が容易である。 ＳｉＣ繊維はオリフィス穿孔時に露出して、溶融ガラス
と接触するようになる。 炭素繊維は二酸化炭素になる。炭化ケイ素はマトリック
スと同様に侵食をうける。しかし、熱劣化反応速度が微
細繊維の場合はやや速いので、炭化ケイ素はシリコンに
なり、これが保護皮膜を形成する。ＳｉＣ−Ｃセラミッ
クを使用するためには、したがって穿孔されたオリフィ
スを保護することが必要である。例えばガラスの侵食に
抵抗性のある薄い皮膜を、炭化ケイ素または他のセラミ
ックを沈着させて形成する。

【００２５】図３は本発明の遠心分離機に完全なセット
をしめすもので、この場合はＳｉＣ−ＳｉＣで形成され
ている。セラミック遠心分離機とは、単に溶融ガラスと
接触する部分、または高温ガス状雰囲気にさらされる部
分がセラミックからなることである。その他の部分はコ
ストおよび実施可能性からみて金属である。セラミック
部分自体は環状面体５からなり、これはさらに３つの部
分よりなる：周囲壁面体６、ここには直径約４００ｍｍ
、約５０ｍｍの壁面高さのうちに例えば０．２〜０．７
ｍｍ、好ましくは約０．５ｍｍのオリフィスが、例えば
２０．０００個ある。環状面体５は同様に返し部７によ
り機械的強度を与えられ、平坦部８は溶融ガラス９の流
れを受容する。この平坦部８は遠心分離機の底部を形成
し、金属のハブに固定されている。この詳細については
後述する。図示されたものは実際の部分と完全に同じで
はない。コーナー部分はもう少し丸みを帯びている。セ
ラミック部分は実質的に膨張しないので局部的な補強材
は必要でない。とくに、塑性流れ現象や著しい変形がな
いので、金属遠心分離機のように、”チュウリップ”型
の傾斜を付す必要はない。本発明のセラミック遠心分離
機の態様は繊維が引き取られる方法や、使用されるガラ
ス組成には無関係であり、通常の繊維引き取りや、ガラ
ス組成においても有利なものである。実際、金属遠心分
離機においては塑性流れが、繊維引き取りにおける条件
の変更をもたらすことがあり、例えば繊維は繊維引き取
りバーナーにより近い場所から排出される。ところで、
繊維形成の条件を少しでも変えれば、繊維の品質例えば
直径の変化をもたらし、好ましくないとされている。一
方、我々はさきに周囲壁面帯の高さを約５０ｍｍといっ
たが、この高さは相当程度増大させることができる。実
際それは全てのオリフィスに供給するためには、遠心力
を増大させる必要があり、第２には遠心分離機にかかる
張力がある程度になると材料の弾性限界を越え、回復不
能の変形をもたらす。変形しない遠心分離機では回転速
度が著しく上がる。それだけに本発明のセラミックは非
常に低い密度であるので、他の部分とくに軸やハブに及
ぼす力が少ない。

【００２６】図３にかえり、軸１０により直接回転させ
られているハブ９と、底部８との結合について詳細に説
明する。この結合には、３つの大事な点がある。膨張係
数の異なる金属部とセラミック部とのフレキシブルな結
合、周速度が例えば５０ｍＳ−１より大きく、好ましく
は５０〜９０ｍＳ−１の遠心分離機の完全な中心取り、
それに最後は、セラミック材料を常に張力ではなく、圧
縮の条件下で作動させることである。これらの要件は、
ここに提示された結合で達成されるが、他の態様も達成
されよう。このためには、少なくとも３つの一定の間隙
を有する長方形の座金１１が底部８の下におかれる。こ
の座金１１はセラミックスタッド１２により占められ、
このスタッドは金属ハブ９に融着されている。この融着
は非常に厳密な位置決めをしている。このスタッドはハ
ブが膨張しているときは放射状に変位し、中心取りを効
果的にしている。さらに底部８は、ハブ９にボルト１４
で固定されている円形フランジ１３に保持されている。 底部８とフランジ１３との間隙は、耐火性のシールで充
填され、強く把握することなく、ゆるやかに絞めで支持
されているので、応力は非常に広い範囲に拡散している
。このために、アルミナ繊維や他の耐火性繊維のフェル
トと使用することができる。それにも拘わらずグラファ
イトのシールが好ましい。とくに層状剥離した（ｅｘｆ
ｏｌｉａｔｅｄ）グラファイトペーパーが柔軟で、どん
な変形にも回復可能に追随する。遠心分離機はバーナー
で囲まれており、これで予備加熱し、温度を維持し、加
熱された環境をつくり、および／または周囲壁面帯に沿
って流れるガス状の引き取り流を提供する。周囲壁面帯
の内面はバーナー１５で加熱され、これは好ましくは末
広がりのジェットバーナーであり、壁面の全高を加熱す
る。外部壁面は環状バーナー１７の唇１６で加熱される
。さらに可動性のランプ（ｒａｍｐ）１８で外壁を加熱
し、溶融ガラスの注入が始まれば、直ぐに取り外される
。予備加熱は、温度上昇のカーブを参照しながら、セラ
ミック材料の熱衝撃を考慮してなされる。もし遠心分離
機の温度が１２００〜１３００℃で繊維引き取りが行わ
れるのであれば、壁面温度は少なくとも１０００℃以上
であることが要求される。過剰な温度勾配の発生を避け
るために、この予備加熱は、厚さ方向の断面からみて、
したがって複合体の場合には繊維物質の層に平行に、で
きるだけ等温性で行わなければならない；ここでの問題
は、セラミックの非常に低い熱拡散性で有り、実際的に
は一個所で得た熱が隣接部に伝播しないことである。オ
リフィスがありこれを通してバーナーのガスが壁を通る
ので、遠心分離機を内部からと外部から加熱するのに有
利である。内部からの加熱は、５００〜６００℃の温度
になってから行う。さらに、内部からの加熱は熱伝導に
よる冷却を最少化するのに役立つ。繊維引き取りの場合
には、環状バーナー１７はガスを放出するのが好ましく
、その温度は周囲壁面帯の温度に相応し、その速度は少
なくとも遠心分離機の周速と同じでなければならない。 換言すれば、さきの例でいえば少なくとも５０ｍＳ−１
であり、これらの流れは実質的に、ガラス繊維と直角で
あり、それにより繊維を繊維受け取り装置に導く。繊維
が規定の水平飛行範囲から外れないように、繊維引き取
り装置はさらにブロアー環１９を設け、これは開口２０
から比較的に高速で、引き取りガスよりも低い温度のの
ジェットを放出する。これは公知の技術により、繊維を
バラバラにし、それが繊維受け取り装置に落ちるのを容
易にする。

【００２７】上記のような装置により、非常に広範囲の
ガラスを繊維にすることが可能になる。このガラスはシ
リカ含有量が５０〜７０％で変わり、広範囲の製品を製
造することができる。ソーダを添加しない天然の岩を使
用することも可能であり、現在内部遠心分離機により製
造されているものと品質も少なくとも同じである。さら
に、この遠心分離機は、厚さ方向（したがって繊維物質
の層に直角）に温度勾配を有し、可能ならば２００℃程
であり、そのような温度差が、図１の温度パターンを無
理なく達成させる。したがって、この温度パターンは前
記組成のメイユレ玄武岩から満足すべき条件下に引き取
ることができる。粗い繊維（直径３０〜５０μ）はオリ
フィスあたり３０ｋｇ／日で製造され、実質的に非繊維
物がないものであり、玄武岩としては画期的なものであ
る。最も細かい繊維はオリフィスあたり０．１ｋｇ／日
製造され、ガラスは曲線１に相当する粘度−温度曲線を
有し、平均直径１．７５μの非常に細かい繊維が得られ
た。他の中間的な値の繊維も製造することができ、１日
あたり、オリフィスあたりの製造量は繊維の大きさによ
って変わる。

【図面の簡単な説明】

【図１】種々のガラスの粘度−温度曲線を示す。

【図２】本発明による繊維引き出し方法を説明する図で
ある。

【図３】本発明による遠心分離機の図解的半面図である
。

【符号の説明】

６　　周囲壁面帯 ８　　底面 ９　　ハブ １０　　軸 １３　　フランジ １５　　内部バーナー １７　　環状バーナー

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　繊維に引き取られる材料が溶融状態で
   遠心分離機の内部に注入され、遠心分離機の周囲壁面帯
   は無数のオリフィスに穿孔されている内部遠心分離機に
   より鉱物繊維を得る方法において、該周囲壁面帯の内壁
   および外壁間には温度勾配があることを特徴とする方法
   。
2. 【請求項２】　　内壁および外壁の温度差が５０〜３０
   ０℃であるとこを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　内壁および外壁の温度差が、内壁の温
   度は繊維に引き取られる材料が失透を開始する温度より
   も高く、外壁の温度はガラスが引き取られる際の粘度が
   かなり高くあるのに十分な程度低いことを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】　　内壁および外壁は周囲壁面帯の全高に
   亙って等温であることを特徴とする、請求項１ないし３
   のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】　　遠心分離機からなり、その周囲壁面帯
   は１０００℃で２０Ｗｍ−１℃−１より小さい熱伝導率
   を有する繊維引き取り装置。
6. 【請求項６】　　周囲壁面帯の熱伝導率が１０００℃に
   おいて５　１０−６Ｍ２Ｓ−１である遠心分離機からな
   る繊維引き取り装置。
7. 【請求項７】　　周囲壁面帯が焼結窒化ケイ素セラミッ
   ク材料からなることを特徴とする、請求項５または６に
   記載の繊維引き取り装置。
8. 【請求項８】　　周囲壁面帯が炭化ケイ素マトリックス
   が炭化ケイ素繊維で強化された複合体から作られている
   ことを特徴とする、請求項５または６に記載の繊維引き
   取り装置。
9. 【請求項９】　　周囲壁面帯が炭化ケイ素マトリックス
   が炭素繊維で強化された複合体から作られていることを
   特徴とする、請求項５または６に記載の繊維引き取り装
   置。
10. 【請求項１０】　　遠心分離機が炭化ケイ素ベースの保
    護皮膜を有することを特徴とする、請求項９に記載の繊
    維引き取り装置。
11. 【請求項１１】　　内部バーナーおよび外部バーナーを
    備えていることを特徴とする、請求項５ないし１０のい
    ずれか１項に記載の繊維引き取り装置。
12. 【請求項１２】　　内部バーナーが末広がりのジェット
    タイプであることを特徴とする、請求項１１に記載の繊
    維引き取り装置。
13. 【請求項１３】　　遠心分離機の周囲壁面帯が金属フラ
    ンジによりモーター軸のハブに固定され、ハブに融着さ
    れたセラミックスタッドにより中心取りされ、該周囲壁
    面帯に設けられた座金中をスライドすることを特徴とす
    る、請求項７ないし１２のいずれか１項に記載の繊維引
    き取り装置。
14. 【請求項１４】　　作業温度範囲が１００℃よりも狭い
    ガラスから繊維を引き取るための、請求項５ないし１３
    のいずれか１項に記載の装置の応用。
15. 【請求項１５】　　作業温度範囲が１１００℃以上であ
    るガラスから繊維を引き取るための、請求項５ないし１
    ３のいずれか１項に記載の装置の応用。
16. 【請求項１６】　　シリカ含有量が４５重量％より大き
    く、そのアルカリ含有量が２０重量％よりもすくないガ
    ラスから繊維を引き取るための、請求項５ないし１３の
    いずれか１項に記載の装置の応用。
17. 【請求項１７】　　玄武岩ガラスから繊維を引き取るた
    めの、請求項５ないし１３のいずれか１項に記載の装置
    の応用。
18. 【請求項１８】　　メイエル玄武岩ガラスから繊維を引
    き取るための、請求項５ないし１３のいずれか１項に記
    載の装置の応用。
19. 【請求項１９】　　請求項５ないし１３のいずれか１項
    に記載の繊維引き取り装置により得られた玄武岩繊維。
20. 【請求項２０】　　非繊維物質を含有しない請求項１９
    に記載の玄武岩繊維。