JPH0663126B2 - フアイバー柱を所望形態にする方法および装置 - Google Patents

フアイバー柱を所望形態にする方法および装置

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JPH0663126B2
JPH0663126B2 JP1033881A JP3388189A JPH0663126B2 JP H0663126 B2 JPH0663126 B2 JP H0663126B2 JP 1033881 A JP1033881 A JP 1033881A JP 3388189 A JP3388189 A JP 3388189A JP H0663126 B2 JPH0663126 B2 JP H0663126B2
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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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。一層詳しく
は、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。また一層詳しく言えば、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・スプレイ装置と組み合って、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ピン
グまたはハ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、現在の支持・軸受組立体
16によって吊り下げられたスピナ11が示してある。溶融
ガラスの流れ21は回転スピナ11上に落下し、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15が設けてあ
り、ファイバーが普通の鎖式収集装置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、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。したがって、ファイバー柱はバインダ
をより受け入れ易くなる。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
造方法が示してある。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、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鎖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が設置してある。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によって留めてある。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。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23,2
4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の側断面が示してある。特に、空気ノズル26は軸
の軸線から30度の角度でこの軸に穿孔してある。ファイ
バー柱を改善するには、水平面から下向きに60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鎖上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の側面が示してある。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てある。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
図が示してある。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てある。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つの垂直列で設けてある。
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
固着してある場合、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、バインダの吹付け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31
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から作ったマットの引
っ張り強さが改善される。すなわち、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、
より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鎖上に留めるようにしてい
た。本発明を用いると、鎖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け易くなる。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（4.2kg／cm２）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
および鎖上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、ソル・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
明を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
転中実ディ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・デイスク 12……空気噴流 13……ファイバー 14……空隙領域 15……バインダ・ノズル 17……孔 18……収集鎖 21……溶融ガラス流 23,24……中空軸 26……孔 27……空気 28……バインダ・ノズル 29……バインダ 31……塗装ブラシ・パターン

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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導入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つの中空軸を含有することを特徴と
    する装置。
  4. 【請求項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５】請求項３記載の装置において、前記同心の
    ２つ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、前記孔が前記中空軸の軸
    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／cm２）の圧力で導入される
    ことを特徴とする装置。
  9. 【請求項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１１】請求項５記載の装置において、前記同心
    の２つ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. 【請求項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フ
    ァイバー送り込み段階と、 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正圧
    生成段階と、 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１５】請求項13記載の方法において、前記正圧
    生成段階が円形ファイバー柱内の空隙領域から柱内のフ
    ァイバーに向か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された
    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かって吹き付けられることを特徴と
    する方法。
  18. 【請求項１８】請求項13記載の方法において、前記正圧
    生成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。
JP1033881A 1988-02-16 1989-02-15 フアイバー柱を所望形態にする方法および装置 Expired - Lifetime JPH0663126B2 (ja)

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US156,052 1988-02-16
US07/156,052 US4832723A (en) 1988-02-16 1988-02-16 Apparatus for producing desired fiber column configuration

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JPH0274603A JPH0274603A (ja) 1990-03-14
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