JPH06340442A - 遠心紡糸機の温度制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、鉱物繊維、特にガラス繊維の製
造を制御する方法に関し、手動によるかまたは自動化さ
れた調節が迅速に行われるように、種々の異常を比較で
きる情報を提供できる遠心紡糸機の温度制御方法を提供
することを目的としている。 【構成】 非常に多数の出口孔の明けられている周囲帯
体を有し、この周囲帯体のある点の温度を決定するため
に、この周囲帯体からその表面上に発せられる放射エネ
ルギーを測定している遠心紡糸機、すなわち内部遠心力
を使用する繊維引伸工程により鉱物繊維、とくにガラス
繊維を製造する遠心紡糸機の温度制御方法において、複
数の測定点のそれぞれの垂直座標が設定されていること
を特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、断熱用ガラス繊維と
呼ばれるガラス繊維の製造の際に使用される遠心紡糸機
の温度制御方法に関するものである。また、この発明
は、この方法を実施するのに適した装置に関するもので
ある。特に、主に、熱および／または音を遮断する製品
の構成物として用いられるガラスウールの製造ラインの
自動化に適用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、断熱用ガラス繊維と呼ばれるガラ
ス繊維は、内部遠心機の遠心力の作用、すなわち、熔融
ガラスの薄層流を、高速で回転し、その周囲に非常に多
数の紡糸孔を有する遠心紡糸機として知られている遠心
機に導入することによって製造されている。

【０００３】遠心力の作用で、ガラスはフィラメント状
でこれらの紡糸孔から噴射されるものである。遠心力に
加えて、遠心機の穴明けされた壁の接線方向に発せられ
る高温、高速のガス流による引伸工程がある。

【０００４】これらの技術にあっては、遠心機は（直径
１ｍを超えるものが選ばれることがある）、（高回転速
度による）機械的、（およそ１０００℃のガラスによ
る）熱的、そして（ガラスの腐食による）化学的な起因
による非常に大きなストレスを受けている。製造される
繊維の品質は、遠心紡糸機の正確な作用、すなわち、そ
の全体的な状態および速度と温度に関する基準値の維持
に非常に正確に左右されるものである。

【０００５】製造の際の妨害によって速度を変更する理
由は殆どなく、もしも、例えば適当な方法によって制御
される同期モータによってシャフトを駆動することが選
択されるならば、上記したところは、全ての他のバラメ
ータと完全に独立して支配することができるものであ
る。回転速度に対する基準値は、かくして、正確に維持
されるものと考えられている。

【０００６】これに反して、遠心紡糸機の温度は、非常
に多数の要因、例えば遠心紡糸機の内側を加熱する内部
バーナおよび付加的加熱手段、例えば、詳細には遠心紡
糸機の基部を指向する電磁誘導、ガラスの温度、ガラス
の流量、できるだけ遠心機の直近でまた遠心紡糸機の周
りの比較的熱い環境に発せられる引伸用ガス流の温度、
かなり高速の回転による比較的強度の冷却、そして所定
の操作時間の後に特に変形し結果としてバーナの加熱の
作用に異なる反応をする遠心機自体の要因に影響されや
すい。

【０００７】上述のように、不十分な温度が、繊維引伸
工程の大規模な乱れを生じさせる。かくして、もし遠心
紡糸機が低温に過ぎれば、繊維引伸にに不適当なガラス
の不透明化が始まり、高温に過ぎれば、熱的な破壊限度
となり、さらに、ガラスが極度に液状となり過ぎて、望
ましくない非繊維部分の形成あるいは極端に細い繊維の
形成が行われることとなる。

【０００８】遠心紡糸機の温度を制御するために、遠心
紡糸機の壁に熱電対を置き、遠心紡糸機とは一体に回転
しない固定の受信器で解析された電磁波として受信され
る電気信号を送ることが、米国特許第４３９２８７９号
で提案されている。受信された電気信号は、遠心紡糸機
の周囲に正確に置かれたガス引伸工程の環状バーナを調
節するためのパラメータとして役立つ。この技術におい
て、遠心紡糸機の表面において解析の必要な多数の点
は、帯体の高さと特に遠心紡糸機の円周の全長によって
制限されている。

【０００９】加えて、内部の温度は、その値が実際の遠
心紡糸機の温度より実際に貯蔵の形で蓄積されている熔
融ガラスの温度であるので、その値が常に非常に有益で
あるとは限らない。さらに、熱電対は内部壁から剥がれ
るようになり、解析することを予定しているところより
他の点の温度を示すようになる。

【００１０】遠心紡糸機の温度は、ガラスが常に完全に
均一に溶けていないという理由からだけでも、帯体の全
高さにわたって一定ではなく、これらの温度の不規則さ
は、かくして、それらが特定された制限内に留どまるこ
とが通常であると考え、そして、所定の場所を離れた測
定、すなわち、不正確に判断される測定に基づいて環状
バーナの気ままな制御を行わせている。

【００１１】さらに、欧州特許第２１９４３３号には、
遠心紡糸機の最高温度が、帯体の全高さにわたって往復
動し、周囲帯体により表面に発せられる放射エネルギー
を連続的に測定することによって決定するところのガラ
ス繊維製造方法が開示されている。この最高温度は実質
的にバーナの調節用数値として使用されている。測定器
具は前述の場合よりも壊れ易くない。さらに、温度は最
高熱点と仮定された点ではなくて、実際の最高熱点で効
果的に測定されている。

【００１２】かくして、それが予測される点だけでなく
て、それが起こる点の加熱を避けることができる。さら
に、測定された温度が、遠心紡糸機の帯体の内部温度で
はなくて、外部温度であり、この外部温度は遠心紡糸機
の繊維引伸工程の温度をより表しているものである。

【００１３】しかしながら、前記欧州特許第２１９４３
３号に開示されている装置は、繊維引伸工程のスタート
の時期を除いては有利であり、遠心紡糸機の温度を徐々
に増加させるときに熱的ショックを生じるという問題点
があるが、装置は、組織的に臨界温度以下であることが
可能であり、その部分の論理的加熱分布を適当に考慮す
ることも可能である。

【００１４】繊維引伸工程の際、製造される繊維の品質
が変えられることになるので、引伸用ガスの性質を変更
することが常に望ましいとは限らず、遠心紡糸機の温度
と引伸用ガスの温度との間の関係は純粋な直線関係では
なく、例えば遠心機がバーナに近付いて熱くなり、それ
が変形するというような他のパラメータを使用すること
も注目されている。

【００１５】さらに、遠心紡糸機の温度は、狭い範囲の
差は正常と考えられるけれども、周囲帯体の全高さにわ
たって通常一定ではなく、これに対して、装置の異常な
操作が生じているときには、大き過ぎる差が遠心紡糸機
自身を傷付け、製造する繊維の品質を損なうだろう。

【００１６】加えて、米国特許第４３９２８７９号およ
び欧州特許第２１９４３３号に開示されている装置は、
遠心紡糸機の下部が外方に反らされているので、遠心紡
糸機の亀裂または一様な変形が始まるというような注目
すべき点で両者共事実上役立たない。これらの欠陥は、
相当危険な加熱の際には、遠心紡糸機をその繊維引伸用
フードにおいて破壊することを意味し、いずれにして
も、大規模な損傷あるいは近くにいる作業者に対する傷
害の危険さえ生じさせるものである。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】この出願の発明の発明
者は、手動または自動化された調節が迅速に行われるよ
うに、種々の異常を比較できる情報を提供するのに適し
た遠心紡糸機の新しい温度制御方法を提供するという課
題を置いている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明のこのような目
的は、周囲帯体に多数の出口孔が明けられている遠心紡
糸機による内部遠心力を利用する工程を用いて、鉱物繊
維、殊にガラス繊維を製造する際に、前記周囲帯体上の
ある複数の点の温度をこれらの点に対応する垂直座標上
の点に設定するために、前記周囲帯体により表面に発せ
られる放射エネルギーを測定することによって達成され
る。

【００１９】したがって、欧州特許第２１９４３３号に
おいて開示された技術に対して、測定される温度とそれ
らの測定位置との相互関係の設定工程を付加するもので
ある。

【００２０】測定される最初の注目点の分布は周囲帯体
の穴明け部分の最高熱点に対応し、この点は、その結
果、多くの場合実際に最高熱である遠心紡糸機の点であ
り、要するに、最高熱点はフィラメントが形成される穴
明けされた部分の外側に位置している点として知られて
いる。正常な繊維引伸状態では、一定の速度と一定の温
度において、最高熱点はガラスの流れ状態によって固定
され、決定されている。

【００２１】最高熱点が最高流量に関係していることは
実験が示している。熔融ガラスの粘度が下がる場合（す
なわち、言葉を代えると、ガラスの温度が高くなると
き、または、ガラスの組成が変更されるとき）最高熱点
は移動し、この場合、最高熱点は下降する。

【００２２】そして、さらに、もしも、ガラスが漏出の
新しい可能性を有しているものならば、例えば亀裂が始
まるとき、熱点は再び埋め合わせ状態となり、この亀裂
に中心を置くことになり、このことは、この発明の特に
有利な特徴となるものである。亀裂が直ちに拡大しない
ことを知っていると、ガラスの流れを中断し、殆どの場
合、より危険である緊急の手段によらず、通常の停止手
段によって遠心紡糸機を停止するために充分な時間を作
業者は持つことができる。

【００２３】一般的に、この発明の発明者は、繊維引伸
工程の際に、環状の引伸用バーナによって発せられる熱
ガスの温度および／または流量を変えることによって最
高熱点の温度を修正しようとしているのでないことが既
に指摘されている。なぜならば、このような作動は、引
伸状態の変更による繊維の品質を変更する危険を内包し
ている。

【００２４】これに対して、繊維引伸工程の時間外に、
特に、停止期間または製造工程が始まる前に、あるいは
発せられるガスが単に遠心紡糸機の周りの暖かい空気を
維持しようとするためのチョロ火であるときに、環状バ
ーナを調節する値として測定された最高温度を用いるこ
とは特に有利である。

【００２５】この最初の制御は、周囲帯体の基部の温度
の測定によって有利に行われる。実際に、遠心紡糸機が
反っているならば、遠心紡糸機の基部は環状バーナによ
って発せられる熱ガスの領域に侵入しており、このガス
によって広い範囲にまで加熱され、したがってその温度
は上昇する。この温度上昇は、代替品が常に用意されな
ければならないほどの遠心紡糸機の高度の疲労特性をも
たらすものである。これに反して、もしも周囲帯体の基
部の温度が実質的に低下するならば、このことは、例え
ば遠心紡糸機の底部での不透明化ガラスの蓄積の始りの
信号であり、遠心紡糸機の下に存在する冷たい空気によ
って広い範囲まで冷却され、回転によって強く揺動され
る。

【００２６】この場合、例えばフランス特許第２４４３
４３６号に開示されているような電磁誘導加熱装置によ
る特に遠心紡糸機の基部に対する供給熱量の増加が必要
である。

【００２７】好適には、さらに、周囲帯体の頂部の温度
分布がマークされ、そこには、温度が急速に上昇する穴
明け部分上方の最高熱点、例えば亀裂の点があり、すな
わち、遠心紡糸機の方向に向かってガスを発する中心位
置を外して周囲が完全には一致しない環状バーナに原因
がある。そして、より徐々な変化、帯体の底部の温度増
加と関係する変化は、むしろ遠心紡糸機の異常な消耗の
表示である。

【００２８】好適な変形例において、この発明は、周囲
帯体上の特別な３点、この３点の座標は厳格に決定され
ているが優先順位は特定されていない点の監視を提案す
るものである。有利には、これらの３点は温度分布から
誘導される曲線を計算することによって推定され、測定
される３点はこの分布の極限点に一致している。

【００２９】しかしながら、好適には、コンピータは、
最高位点の座標を決定するために、最下位点の座標を基
礎として取る。最高位点は温度分布上で区別することが
時々全く困難であるが、周囲帯体の高さに正確に一致す
る距離だけ、最下位点から離れている。

【００３０】有利には、作業者が、不正な作動状態に対
応する、正常な温度から逸脱する温度を一連の警告装置
で警告され、その作業者または純粋に自動化かのいずれ
かによって、正常に戻すために必要な作業の引き金とな
る。特に安全サイドで熔融ガラスの流れを停止すること
が必要な場合には、自動化が好ましい。

【００３１】この発明の方法は、測定の正確さを損なう
ことなく、比較的大きな表面からの放射エネルギーを記
録するために、長細い長方形の目標視界を有する枢動可
能な光学部を設けられた赤外線高温計によって有利に実
施することができ、２０個以上の点の分析が好ましい。
有利には、高温計の光学部のみが遠心紡糸機の近くに装
着されるが、１メートルかまたはそれ以上の距離である
のが好ましく、信号は、光学繊維によって、通常のイン
プット／アウトプット装置を備えた、離れて置かれたコ
ンピータに送られる。

【００３２】この発明のこれ以上の特徴と詳細は、添付
図面を参照してなされる次の説明から明らかとなるだろ
う。

【００３３】

【実施例】図１の左側には、数千という出口孔２が明け
られた、例えばガラス繊維を製造するために用いられる
遠心紡糸機の周囲帯体１が示されている。繊維引伸工程
が遠心力だけによらない場合には、遠心紡糸機の周りを
高温に維持するために、遠心紡糸機がガス流を発生する
環状バーナの口唇部に取り巻かれている。遠心紡糸機の
周囲帯体の頂部を環状バーナの口唇部から通常離れさせ
ている高熱状態にある間隔ｄはほんの数ミリメータであ
り、いかなる中心位置のずれも加熱状態を大いに乱すも
のである。

【００３４】遠心紡糸機は、高速で回転し、熔融材料を
分ける役割の比較的大きな孔を設けられた中空円筒状体
からなる分配部材に注がれる熔融ガラスのジェットを連
続的に供給している。それは遠心力の作用で分配部材を
被覆する周囲帯体の内面を指向し、そこから多数の孔２
を経て一連の放射状フィラメントの形で放出される。

【００３５】これらの放射状フィラメントは、外部バー
ナから発せられるガス流および選択的に第２吹き出しカ
ラーを貫通し、このガス流によって引き伸ばされ、かく
して繊維に変換される。

【００３６】例えば、約１メートルの距離で、高温計の
光学部が配置され、その最大感度は、好ましくは、赤外
に近い放射線の範囲、０．６と１．１ミクロンの間に対
して調節されている。この光学部は、枢動的に装着さ
れ、連続往復運動で周囲帯体の全高さをカバーするよう
に角度αを走査する。

【００３７】目標視界は比較的大きな表面領域を有し、
測定に当たり良好な感度を得るためには、好ましくは約
１０から５０ｍｍ²である。加えて、目標の高さ範囲
は、測定する点の垂直な座標に関して高度の正確さを達
成するために、できるだけ小さくしなければならない。
満足できる案としては、高さ１から３ｍｍで幅２０ｍｍ
の長方形目標である。

【００３８】光学部に関する特有の全ての電子機器は、
好適には、非常に離れて配置され、それら２つの部分
は、必要に応じて冷却されている光学繊維によって接続
されている。周囲帯体が走査される時に、その帯体の高
さにおける温度分布が記録される。この温度分布は、帯
体の最高位点、最高熱点および最低熱点にそれぞれ対応
する３つの注目すべき点Ａ，ＢおよびＣからなってい
る。

【００３９】最高位点Ａが曲線の山頂に相当していると
は限らず、特定の定義と点Ｃの位置とによって、その垂
直座標に発見することができること、および、ＡとＣと
の間の距離が周囲帯体の高さに一致していることに注目
されなければならない。好適には、点ＢとＣとは、求め
られた温度分布に対応する曲線を解析することによって
プロットされる。

【００４０】この温度分布についての理解、あるいはこ
れらＡ，ＢおよびＣ点についてのより正確な理解が、繊
維引伸工程の適切な連続的な解析と、かつ自動的な調節
とを可能にするものである。有利には、温度分布は、勿
論、作業者自身が実行するのは不可能であるが、少なく
とも１分毎に設定され、好ましくは、１分間に３度から
４度分設定される。

【００４１】繊維引伸工程の時間外に、すなわち、遠心
紡糸機に熔融ガラスが供給されていないときに、基本的
な要件は、必要により、環状バーナによって発せられる
ガスの温度および／または流量を変えることによって、
局部的な過熱をさけるべきことである。調節は、かくし
て、欧州特許第２１９４３３号に示されるように点Ｃの
ある基部において実行される。

【００４２】繊維引伸工程の間に、完全に整然とした繊
維引伸工程に適した平衡状態の点に正常に達している環
状バーナを調節するためには、別の特別の企画は全くな
されない。これに対して、３点Ａ，ＢおよびＣは繊維引
伸工程の全く特徴的な指示を与える。

【００４３】かくして、測定される温度が高すぎる場合
には、これは上部の点Ａに対し、遠心紡糸紡糸機が環状
バーナの口唇部に異常に侵入してスタートしたことを意
味するものである（この例は図２に例示され、変形は現
象のより良き理解のために誇張されている。）。このこ
との結果は、遠心紡糸機のより大きな消耗である。所定
の時間の後に、この過熱は腐食と大きな変形の信号であ
る点Ｂにまで広がり、そして、最後には、点Ｃに達する
こととなる。このようになった場合には、遠心紡糸機は
迅速に取り替えられなければならない。

【００４４】作業者は、知られているように、その稼働
年数ばかりでなく製造状態やその使用状態による遠心紡
糸機の実際の状態の変わらないイメージを有している。
しかし、その有効な寿命は、部品が鋳造欠陥を有する場
合には、例えば僅か数時間、あるいは数百時間で変わる
ものである。この異常を修正する１つの可能な手段は、
遠心紡糸機の回転速度を減少することである。

【００４５】この型における温度の徐々な増加は、ま
た、使用されるガラスが熱すぎてあまりにも液状である
場合に見いだされ、周囲帯体の基部の孔を通ってより大
きな流量の通過する傾向があり、結果として、最高熱点
は、出口孔の第１列の近くでなくて、例えば周囲帯体の
中途に位置づけられる。

【００４６】この場合に、ガラスの組成を検査した後
に、ガラスの加熱を、特に、熔融炉の出口に置かれた供
給ダクトの加熱用電極に供給する電力を変更することに
よってか、または、もし内部バーナがある場合には、そ
の温度および／または流量を変更することによって減少
することができる。また、遠心機の回転速度を変えるこ
と、すなわち、より正確には最高熱点が上昇するように
変えることが有利である。

【００４７】温度の徐々の増加の場合が説明されたが、
これは、また、この増加が急激で通常最高熱点の素早い
移動と関連して起こることが時々ある。この現象は、遠
心機に亀裂が入り始め、ある領域に熔融ガラスが流入す
ることによって特徴づけられる。作業者は、直ちに介入
し、損傷、例えば遠心紡糸機の爆発が起こる前に繊維引
伸工程を中断するものである。

【００４８】さらに、また、測定される温度が低過ぎ、
図３に示されるように、余りに太いフィラメントから引
伸され、製造される繊維の品質が害されることが起こ
る。外部の引伸用バーナの作用を除外すると、同一の太
さの繊維を得るためには、内部バーナまたは電磁誘導に
よって行われている遠心紡糸機の内部加熱を調節するか
および／または熔融ガラスの温度を変える必要がある。

【００４９】点Ｃにおける温度が余りにも低すぎる特殊
な場合があり、この場合は、遠心紡糸機の基部がバーナ
の口唇部から遠くなって加熱範囲が少なくなり、したが
って、さらに遠心紡糸機の下方での空気の撹拌をもたら
す回転により冷却を受けるので、遠心紡糸機の基部にお
けるガラスの不透明化による遠心紡糸機へのガラスの蓄
積を避けることが絶対的に必要である。

【００５０】好適には、点Ｃにおける温度による付加的
な加熱手段が遠心紡糸機の基部に対して作られ、この工
程には、反応の迅速な電磁誘導型が使用される。しかし
ながら、電磁誘導は、好ましくは、周波数の調節を制限
する停止装置によって制御される。なぜなら、実施上、
電磁誘導加熱は、全ての予防策が取られた上でガラスが
不透明化した場合には、遠心紡糸機の離ガラス質化に対
して無力であり、この加熱工程を続けることが無益であ
ると同時に危険ですらある。なぜなら、周囲帯体の底部
における温度が低すぎるとしても、最高周波数に設定さ
れた電磁誘導が熔融ガラスの流れの直ちの停止を生じさ
せるに違いないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の制御手順を示す線図である。

【図２】図２は周囲帯体が変形されている遠心紡糸機の
線図である。

【図３】図３は周囲帯体の底部の温度が低すぎる場合に
相当する線図である。

【符号の説明】

１ 周囲帯体 ２ 出口孔 ３ 環状バーナ ｄ 間隔 Ａ 最高位点（周囲帯体の） Ｂ 最高熱点 Ｃ 最低熱点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン・バティゲリ フランス国、60290 ランティニュイ、リ ュー・エドゥアール・ヴァイヤン 17

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非常に多数の出口孔の明けられている周
   囲帯体を有し、この周囲帯体のある点の温度を決定する
   ために、この周囲帯体からその表面上に発せられる放射
   エネルギーを測定している遠心紡糸機、すなわち内部遠
   心力を使用する繊維引伸工程により、鉱物繊維、特にガ
   ラス繊維を製造する遠心紡糸機の温度制御方法におい
   て、複数の測定点のそれぞれの垂直座標が設定されてい
   ることを特徴とする鉱物繊維を製造する遠心紡糸機の温
   度制御方法。
2. 【請求項２】 前記測定点の１つが周囲帯体の穴明け部
   分の最高熱点であることを特徴とする請求項１記載の制
   御方法。
3. 【請求項３】 前記測定点の１つが周囲帯体の基部に一
   致していることを特徴とする請求項１または２のいずれ
   か１項に記載の制御方法。
4. 【請求項４】 前記測定点の１つが周囲帯体の頂部と一
   致していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項に記載の制御方法。
5. 【請求項５】 前記周囲帯体の注目点（頂部点と底部点
   そして最高熱点）の温度と座標がその周囲帯体の高さに
   わたる温度分布に一致する曲線から誘導される曲線を解
   析することによって決定されることを特徴とする請求項
   １〜４項のいずれか１項に記載の制御方法。
6. 【請求項６】 前記周囲帯体の基部の温度が、その周囲
   帯体の基部の加熱用電磁誘導手段の調節用数値として使
   用されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項
   に記載の制御方法。
7. 【請求項７】 繊維引伸工程の間に測定される温度が正
   常値でない場合、直ちに、作業者が警告装置によって警
   告されそして／またはガラスの流れが自動的に中断され
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載
   の制御方法。
8. 【請求項８】 繊維引伸工程の時期外に測定される温度
   が、外部バーナを調節するめに役立つていることを特徴
   とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御方法。
9. 【請求項９】 最高感度が赤外線の測定範囲に近い水準
   の高温計で、その光学装置が枢動的に装着されかつ高さ
   ３ｍｍまでの目標視界と１０ｍｍ²以上の視野面積を有
   する高温計であることを特徴とする請求項１〜８のいず
   れか１項に記載の制御方法を実施するための装置。