JPH0729809B2 - ガラスファイバーの製造用ブッシング - Google Patents

ガラスファイバーの製造用ブッシング

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JPH0729809B2
JPH0729809B2 JP2107737A JP10773790A JPH0729809B2 JP H0729809 B2 JPH0729809 B2 JP H0729809B2 JP 2107737 A JP2107737 A JP 2107737A JP 10773790 A JP10773790 A JP 10773790A JP H0729809 B2 JPH0729809 B2 JP H0729809B2
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bushing
tip
chip
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フェールガールド ジェンセン トーマス
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ピーピージー インダストリーズ，インコーポレーテツド
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    • 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
    • C03B37/08—Bushings, e.g. construction, bushing reinforcement means; Spinnerettes; Nozzles; Nozzle plates
    • C03B37/083—Nozzles; Bushing nozzle plates

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明のガラスファイバーの製造用の多数の独特なノズ
ルすなわち突出オリフィス（以下において「チップ」と
称する）を有する新規なブッシング組立体に関する。さ
らに詳しくは、本発明は有限の側辺を有する多角形の形
状の断面を有するチップから丸いガラスファイバーを製
造するためのブッシングに関する。さらに詳しくは、正
方形のチップの列が互いに平行に配列されて一体的に形
成されたリブによってともに連結されてチッププレート
の曲げ剛性および高温の熱的クリープに対する抵抗力を
増大させるようになされている実施態様に関する。
従来技術、および発明が解決しようとする課題 近代的な技術を利用してガラスファイバーを形成する際
に、通常プラチナまたはパラジウムおよびこれらの合金
のような貴金属によって構成されたブッシングとして知
られる電気加熱容器が使用される。溶融ガラスがブッシ
ング内に供給されて通常ブッシングの底部を形成するチ
ッププレートと普通称されるものに支持される多数のチ
ップを通って流出されるのである。チップを流過するガ
ラスの流れは通常チッププレートの上方にある溶融ガラ
スによって与えられる流体静力学的圧力により駆動され
る。若干の場合には、空気のような加圧ガスをガラスの
上に与えることによってこの流体静力学的ヘッドを予備
加圧するのが望ましい。
著しい量の熱が通常のガラスファイバーのブッシングの
チッププレートの表面に発生される。ガラスがチップを
出る時に、冷却を行う同じ機構、すなわち自然の対流お
よびフィン冷却器を配置することにより増大された放射
熱伝達によってまた一部分チッププレートに生じる若干
の熱を除去するのである。これにも拘わらずチッププレ
ートはその構造的な完全性を保ちながらなお1093℃（20
00゜Ｆ）を充分超えた温度に耐えることができなければ
ならない。チップを通るガラスの流れに対する駆動力を
保持するのを助ける上述の流体静力学的ヘッドはまたチ
ッププレートに対して連続的な負荷を与える。成形を行
うのに利用される高温においては、この負荷は熱的クリ
ープを生じさせ、チッププレートの表面の酷い弛みを生
じさせる恐れがある。このことは通常ブッシングの有効
寿命を制限する。
チッププレートを構成するのにプラチナ合金を使用する
場合に生じる他の難点は、特定の合金上のガラスの濡れ
角が、溶融ガラスがチップの外面に附着し、または外面
を濡らす傾向を生じるようになることである。このよう
な濡れは流れの形状で１つのチップから排出されるガラ
スが拡がって、隣接するチップのガラスと合流する程に
なる恐れがある。このことはさらに細くすること（atte
nuation）を不可能にし、処理を再始動させ得るために
ガラスがチッププレートから清掃除去されなければなら
ないのである。商業的な生産においては、このような中
断は「ブレークアウト」と称され、その発生頻度は処理
能率を高く保持するために最少限に保たれなければなら
ないのである。
近年に至り、製造ブッシングの寸法は1200、1800および
4000またはそれ以上のように多数のチップを保持するチ
ッププレートが普通使用される程に増大されて来た。不
幸にして、熱的クリープに関連する変形および上述のブ
レークアウトの問題を生じる濡れはさらに重大になって
来た。粒子安定化プラチナ合金（grain stabilized pla
tinum alloy）がクリープに抵抗するのを助けるために
開発され、通常の貴金属合金に少量のイリジウムまたは
ルテニウムを附加することがまたチッププレートの強度
を改善できることを示している。
さらに、高価な貴金属の著しい設備投資がブッシングを
作るために必要であるから、クリープによる弛みに関連
する問題を最少限にして使用される貴金属の量を減少さ
せるためにチッププレートに収容できる単位面積当り
（per square inch）のできるだけ多数のチップを製造
するのが有利である。ここに説明された単位面積当りの
チップすなわちオリフィスの数は以下においてチッププ
レートの「詰込み密度」（packing density）として示
される。
従来技術はチップを完全に省略してこれらの代りにガラ
スの流れを受入れる多数の孔またはオリフィスを有する
平らな穿孔板に置換えることによってブッシング構造に
使用される貴金属の量を減少させる１つの方法を教示し
ている。不幸にして、オリフィスの詰込み密度が増大す
ると、穿孔板の有効な弾性および可塑性定数が減少して
同じ流体静力学的ヘッドでも同じ寸法の通常のチッププ
レートにおいて生じるよりもさらに大なる変形を生じる
ようになるのである。
この設計に関する他の主な欠点は、ガラスが板の底部を
濡らす強い傾向を有することである。このことに打勝つ
には、交叉する溝を互いに直角にオリフィスの間に切削
することができる。このことは板の下面を横切ってガラ
スが動くのを制限し、これによって１つのオリフィスか
ら出るガラスと他のオリフィスから出るガラスとの合流
を阻止する。
オリフィスとしてチップを使用するブッシングにおいて
は、チップの壁厚によって実際上可能なよりも屡さらに
大きい理論的最大詰込み密度に物理的に制限されるので
ある。このことはチップの間のピッチすなわち間隔が益
々小さくなされて１つのチップにおけるブレークアウト
が溶融ガラスのチッププレート表面を横切る拡散または
溢流を生じさせて処理を中断する恐れを生じる時に制限
しきい値に到達するからである。円錐形またはテーパー
を付されたチップがこの難点に打勝つために開発され
た。何故ならばそれぞれのチップから流出するガラスに
より濡らされる面積がチップの底面に理論的に制限され
るからである。しかし、これらのチップが互いに接近し
過ぎるような間隔に配置される時でも、ガラスはチップ
の間の凹部に毛細管作用によって流入して再び成形工程
を破壊させるのである。
それにも拘わらず、円形断面を有する丸い円錐形の円筒
体の形状に個々のチップを製造するのが工業的な通常の
実施方法であった。これらの例は1973年にニュー・ヨー
クでエルセヴィア・サイエンティフィック・パブリシン
グ・カンパニーにより発行されたケイ・エル・ロウエン
ステインによる「連続的ガラスファイバーの製造技術」
と題する書物の94−95頁に記載されている。また丸いフ
ァイバーの製造が通常丸い断面を有するチップから作ら
れるように通常図示されていることが特許および科学文
献に見られるのである。
従って、熱的クリープ、熱の除去および溢流に関連する
問題を最少限にして、ブッシングの構成、特に数千のチ
ップを有する大きいブッシングの構成に使用される貴金
属の量を減少させる要求があるのである。本発明はこれ
らの要求の若干に対する解決方法を提供するものであ
る。
本発明によって、多数の補強リブによって相互連結さ
れ、また一体的に形成された多数のチップを有するガラ
スファイバーブッシングが提供される。リブはチッププ
レートの幅に平行に位置して構造的に個々のチップを組
込んでいて、これによって曲げ剛性および高温の熱クリ
ープに対する抵抗を増大するようになっている。チップ
自体は丸い断面を有する通常のチップになすことがで
き、またはチップは実質的に規則正しい有限の側辺を有
する多角形の形状になし得る。これらの多角形は三角
形、正方形、五角形、六角形、七角形および八角形の形
状を含んでいる。また、直角三角形および菱形のような
不規則多角形断面を有するチップも企図されているので
ある。溶融ガラスがこれらの形状の何れかを有するチッ
プから出る時にガラスは充分に粘性が小さく、その表面
張力がそれぞれの溶融ガラスの流れを実質的に円形断面
にする傾向を有する。従ってファイバーの丸みの不均一
性は溶融ガラスの冷却および固化の前に表面張力によっ
て是正されるのである。
従来は非円形チップは非円形断面形状を有するファイバ
ーを製造する時にだけ使用されていた。例えば、米国特
許第4,636,234号は三裂葉形（trilobal）の形状のファ
イバーを製造するために三裂葉形オリフィスを含むチッ
ププレートを開示している。米国特許第4,622,054号お
よび米国特許第4,759,784号はともに別の形状およびそ
の製造方法を開示している。これらの文献はまた非円形
ファイバーを製造するためにはガラスをチップを通して
強制流動させるために著しく高いブッシングの予備圧力
が使用されなければならないことを教示している。ま
た、ガラスの表面張力が丸い断面を有するファイバーに
凝集する傾向を与える前にガラスの急冷が行われなけれ
ばならない。さらに、この物理的現象がこの技術分野に
て長らく公知であり、上述にて示されたような方法がこ
れを回避するために開発されていたが、非円形のチップ
から丸いファイバーを製造するために上述の作用を活用
することは決して周知ではなかったのである。以下に示
されるように、上述の作用を活用することによって若干
の利点が得られるのである。
使用されるチップの幾何学形状に関係なく、本発明はま
た通常の設計を有するチッププレートよりも長い、熱的
クリープによる変形に抵抗できる増大された強度を有す
るチッププレートを提供できるのである。
従って本発明の目的は、高温における熱的クリープによ
り生じる変形に抵抗するようにガラスファイバーブッシ
ングのチッププレートを強化することである。
本発明のさらに他の目的は、チッププレートの構造的完
全性を保持または増大させて単位面積当りのガラスの流
れすなわち排出量を増大させるようにガラスファイバー
ブッシング組立体のチッププレートに与えられるチップ
の詰込み密度を増加することである。
本発明のさらに他の目的は、ガラスファイバーブッシン
グ組立体のチッププレートに生じるチップの詰込み密を
増加させるために非円形チップを使用することである。
課題を解決するための手段 上述の目的は特許請求の範囲に限定されるようなガラス
ファイバー製造用ブッシングを提供することによって解
決される。
実施例 本発明の上述およびその他の目的は添付図面を参照して
以下に詳細に説明される。
さて図面を参照し、第１図および第２図はガラスファイ
バーを製造するための通常の連続的な直接引抜き方法
（direct draw process）を示すが、溶融ガラスはブッ
シング組立体１の頂部に供給され、多数のチップ２から
排出されて個々のガラス円錐体を形成し、次にこれらの
ガラス円錐体が冷却され、巻上げ装置３によって細くさ
れて個々のガラスファイバー４になされるのである。個
々のファイバー４は塗布装置５に接触させられて、化学
剤すなわちバインダーを被覆される。次にファイバー４
は通常溝付きリムを有する輪体の形状の収集シュー７に
よって単一の索６に纏められる。次にこの索６は回転螺
旋体８の上に巻かれて適当に附勢された巻上げ装置３に
よって回転される厚板形成管９上に巻付けられる。この
巻上げ装置は形状管９、螺旋体８の何れかまたはこれら
の両者を回転軸線に沿って前後に往復運動させ、螺旋体
８上を通過する索６が形成管９の長さに沿ってこれの上
に載置されるようになされる。冷却フィン10が隣接する
チップ２の列の間に配置され、それぞれのフィンの一方
の端部がマニフォルド11に取付けられ、このマニフォル
ドを通して水のような冷却流体が推進されるようになっ
ている。フィン10は個々のガラス円錐体からの放射熱を
吸収してこれをマニフォルド11に導き、ここから熱が冷
却流体によって除去されるようになされるのである。フ
ィンはまたチッププレート13によって放射される若干の
熱を除去する。
第３図および第４図はそれぞれ通常のブッシング１の立
面図および頂部平面図を示す。ブッシング１の頂部はガ
ラス供給源と接触させられる。この供給源は直接溶融炉
の前床（forehearth）となすことができ、これの中でガ
ラスが直接に前床の長さに沿って流れてブッシングに流
入するのである。上述のロウエンステインの61−66頁は
通常のガラスファイバーの直接溶融前床装置を説明して
いて、ブッシングが取付けられた前床の若干の形態を示
している。特に66頁において、著者は通常の前床に対す
るブッシングの取付けを示している。同書物の89−100
頁には通常のガラスファイバーブッシングおよびファイ
バー引抜き方法に対するその関係が説明されている。使
用できる変形供給装置はガラスが固体の塊体（solid ma
rble）の形態で特別のブッシングに供給されるようにな
されているものである。この塊体は直接ブッシングの内
側で溶融されて得られたガラスがブッシングの底部に配
置される多数のチップを通して供給されるようになされ
る。この型式のブッシングは上述のロウエンステインの
102−104頁に示されている。
２つの耳部すなわちターミナル12aおよび12bが設けられ
て電流をブッシング１を通してこのブッシングおよびチ
ッププレート13を加熱するようになされている。このブ
ッシングはフランジ15から懸架されて他端部で通常溶接
によりチッププレート13に取付けられる４つの側壁14a,
14b,14cおよび14dを有する。ブッシング１は開放された
頂部を有し、側壁およびチッププレートが上述のように
前床または塊体溶融ブッシングの上部から流れて来る溶
融ガラスを収容する空所を形成するようになっている。
スクリーンのないブッシングも使用できるけれども、ス
クリーン16が設けられて、ガラス内に運ばれて来る小さ
い粒子砕片がチッププレート13に達するのを阻止するよ
うになすことができる。
チッププレート13は相互およびチッププレートの短軸に
平行な少なくとも２つの列の群17の形状に配列された多
数のチップ２を支持している。これらの群17は通常マニ
フォルド11によって支持された個々のフィン10を配置で
きるのに充分な幅の空間によって離隔されている。（フ
ィン10およびこれに組合されるマニフォルド11は当業者
によってともに全体をフィン冷却器と称されている。） 第５図を参照し、丸いガラスファイバーを製造するため
に本発明によって企図された若干の個々のチップ２が斜
視図で示されている。例えば、正三角形5a、正方形5b、
五角形5c、六角形5dおよび八角形5eは総て等しい長さの
側辺を有する正多角形の形状である。正多角形がこれの
それぞれの頂点に接する円によって囲まれることができ
ることは正多角形の性質である。正多角形が望ましいけ
れども、このことは本発明が不規則多角形の使用を無視
していることを意味するものではない。例えば、直角三
角形の形状の断面を有するチップも正三角形のものと同
様に企図されているのである。等しいか、または等しく
ない長さの４つの側辺を有し、平行四辺形または菱形の
形状に形成されたチップも正方形のチップと同様に同じ
く企図されているのである。
本発明を実施するに際し、第５図の正方形チップ5bは最
も望ましい実施例であって、第６図にはこれらのチップ
が最も望ましい配向状態で示されている。チップは、対
角線がチッププレート13の長軸および短軸に平行に位置
して隣接する列のチップが相互に互い違いに位置するよ
うに配向されるのである。このような配列は隣接する列
の間のピッチ18および同じ列内の隣接するチップの間の
ピッチ19を最小になすのである。
第７図は第６図の線７−７に沿う同じ列の互いに隣接す
る２つのチップの断面図を示す。チップ２は上述のロウ
エンステインの95−97頁に記載されているような冷間引
抜きまたは圧印方法（coining process）によってチッ
ププレート13と一体的に形成されるが、ここに記載され
た他の技術も利用できる。それぞれの頂部２の基部に近
い肩部20もまた通常冷間引抜き方法の結果として形成さ
れるのである。第８図は第６図の線８−８に沿うチップ
の断面図を示す。第９図はチップ２が長軸の下方から大
体第３図の線９−９内にて見られるようにしてチップの
斜視図を与えることによってチップ２の間の間係をさら
によく示している。
既述のブッシングはプラチナ、ロジウム、パラジウムお
よびこれらの合金のような貴金属によって構成されてい
る。広く使用されて来た典型的な合金は重量で約80％の
プラチナおよび20％のロジウムを含んでいる。時には、
強度およびクリープ抵抗が主な設計上の特徴になるよう
な場合には、粒子安定化プラチナおよび粒子安定化プラ
チナ合金が使用されて来た。他の合金はプラチナおよび
強度を増加させるために少量のイリジウムまたはルテニ
ウムを含むプラチナ−ロジウム合金を含んでいた。金も
またガラスの濡れ特性を局部的に変化させるために時々
使用されていた。
通常のチッププレートの製造に際しては、先ず適当な貴
金属合金のシートがダイとともに適当な圧延機を通され
る。シートが圧縮される時にダイは、チップが作られる
それぞれの位置で引続く凹みを作る。次の工程で、流体
圧作動パンチプレスおよび雄ダイが使用されて一連のピ
ンをチッププレートの材料を通して雌ダイ内に押込むよ
うになされる。金属合金は塑性的に変形されてピンおよ
びダイの間の間隙内に流入し、これによってチップ２の
壁部およびその基部の肩部すなわちフィレット20が形成
されるのである。この冷間引抜きすなわち圧印方法は上
述のロウエンステインのの95−97頁にさらに詳しく記載
されている。
本発明の場合には、補強リブが上述の最初の圧延作業の
間に形成されるのである。唯１つの異なる点は圧延ダイ
が修正されてチップを位置決めするのに使用される凹み
が作られるのと同時にリブが形成されるようになされて
いることである。その他の作業は、パンチプレス作業に
使用される雌ダイがチッププレートの隆起リブを収容す
るように修正されている以外は同じである。
リブ21は第10図および第13図に示されるように断面が三
角形であるのが望ましいが、他の断面も可能である。リ
ブの基部は大体チップの肩部20の最も広き幅よりも僅か
に小さいが、製造工程で使用されるダイの実際の寸法に
関係して僅かに大きくなすこともできる。リブの高さは
何れの位置でもチッププレートの表面からチップの出口
の僅かに下方の距離まで伸長している。
第10図はチップ２およびリブ21がチッププレートの下方
から見られるような斜視図を作られることによってチッ
プ２およびリブ21の関係を示している。
本発明を実施するには、正方形チップの使用が最も望ま
しい実施例であるが、一体的に形成されたリブを有する
通常の丸いチップもまた使用されることができる。正方
形のチップが望ましいことは以下にさらに詳しく説明さ
れる。
第11図は上述のリブ21の構造とともに最も望ましい配向
位置に配列された正方形のチップを有するチッププレー
トの底部平面図である。これらのチップは第６図のチッ
プと同様な状態に配向されて、隣接する列の間のピッチ
18および同じ列の隣接するチップの間のピッチ19が最小
になされている。
第12図は第11図の線12−12に沿う同じ列内の互いに隣接
する２つのチップの断面図を示している。既述のよう
に、それぞれのチップ２の基部に近い肩部20は通常チッ
プを形成するために使用される冷間引抜き方法によって
得られるのである。
第13図は第11図の線13−13に沿う２つのチップの断面図
を示している。ここで、リブ21の作用をさらに明瞭に見
ることができる。リブはチッププレートの慣性曲げモー
メントおよび剛性を増大させるけれども、リブはまた曲
げ応力がさらに大なる断面積にわたって均一に分布さ
れ、これによって応力の強さおよびクリープ速度（cree
p rate）を他の場合よりも低下させるのを可能になす。
第14図は第11図の線14−14に沿うチップの断面図を示
す。
ブッシングの作動に際し、溶融ガラスがそれぞれのチッ
プから大気中に出る時に、ガラスの流れは細くなってガ
ラスの円錐体を形成し、この円錐体からファイバーが引
出されるのである。細くなる程度は温度に著しく関係す
るガラスの粘性によって決定される。細径化工程により
円錐体に生じる引張り力は著しく粘性に関係する。表面
張力はまた円錐体の周囲にわたる力の伝達に寄与する。
ここで説明された型式の非円形のチップは丸いファイバ
ーを製造するのに使用できる。何故ならば排出されるガ
ラスが甚だ低い粘性を有するチップの出口付近で表面張
力がガラスの表面を収縮させるから、ガラスが最初チッ
プと実質的に同じ断面で排出されても、円形断面を有す
るようになされるからである。このような表面張力は、
高温で排出されるガラスが実際上連続的な流れとして流
れるのでなくビードまたは滴状体に凝集される程甚だ強
力である。低温にて、この流れの挙動は増加される粘性
によって大きく支配され、表面張力の作用が比較的著し
くなくなるのである。このことは非円形のファイバーが
望まれる場合に非円形チップから排出されるガラスを迅
速に急冷して表面張力がガラスを凝集させる時間を持つ
前に迅速に粘性を増大させることによりガラスの形状を
「凍結」させる必要があることの理由である。
また非円形チップの使用が成形工程の安定化を有利に
し、またブレークアウトの頻度およびチッププレートの
溢流を生じる傾向を減少させるのを助けると信じられて
いる。チップの直接近辺において、流れが周囲の大気中
に排出される時の流れの不規則表面は、流れの断面が円
形である場合には生じないような対流および放射熱に対
する増大された局部的な面積部分を与えるのである。こ
のような局部的な冷却は残余の流れの部分よりも僅かに
大なる粘性を有するガラスの縦通材すなわちリボンを生
じさせる。このような作用が円錐体およびファイバーの
成形を安定化するのを助けるとともに流れが表面張力に
よって凝集されるようになすものと信じられている。
冷却の全体的増大はまたチップに直接隣接するガラスの
円錐体の表面積対容積比の増加によって生じるのであ
る。ガラスがチップと実質的に同じ断面で排出されると
仮定すれば、容易に得られる公式を使用してチップの出
口付近における周囲長および断面積の両方を計算でき
る。周囲長および断面積の比がガラスの円錐体の部分の
表面積対容積比に等しいことが示されることができる。
大なる表面積対容積比は、小さい表面積対容積比を有す
るチップから出て来る流れよりもさらに大なる流れの表
面積が露出されて冷却のために役立つことを意味するの
である。丸いチップから出るガラスは最も小さい表面積
対容積比を有し、従って最も非能率な冷却を受ける。こ
のことは本明細書の以下の説明から明らかになる。
有限の側辺の実質的な正多角形または不規則な変形形状
の非円形チップを使用することは本発明のチップの詰込
み密度の増加、従ってさらに良好なチッププレートの可
能な表面積の利用を与えるとともにここで説明された一
体的に形成されたリブの構造はチップの曲げ剛性を増加
させ、従って熱的クリープによる変形の影響を減少させ
るのである。
チップまたはその他の丸い対象物を互いに最も密に接触
させてチップの間の隙間面積部分を最小にするための最
も良好な配列はチップを互い違いの状態に配置してその
中心を結ぶ線が正三角形を形成するようになすことであ
る。この三角形はチップの円形断面の半分プラス円形断
面に含まれない隙間面積に等しい面積を完全に包囲す
る。外径Ｄのチップを考え、肩部20および有限の壁厚の
影響が無視できると考えて、隙間面積は前述の正三角形
の断面積 およびチップの断面積の半分の間の差に等しい。三角形
内に含まれる全断面積の％で表わすと、この含まれない
面積は全体の52％である。もしチップが正方形または何
等かの他の正多角形の形状である場合には、この無駄な
面積は全体的に省略される。何故ならばチップは理論的
に互いに完全な接触状態に配列されることができるから
である。
本発明において説明されている非円形チップの使用はま
た円形チップに関係して寸法決めされる方法によってチ
ップの詰込み密度を増加させる。この寸法決めは内径Ｄ
を有する円形チップによって与えられるのと同じ内部断
面積を得るように非円形チップの特性寸法を決定するこ
とによって行われる。例えば、等しい長さＬの４つの側
辺を有する正方形の場合、円形チップによって与えられ
るπD2/4の同じ流路面積が、Ｌが すなわち約0.886Dに等しい場合正方形のチップにて得ら
れるのである。Ｄを丸いチップの内径、Ｎを等価的な断
面積を有する多角形の側辺の数、およびＬをそれぞれの
側辺の長さであるとして、次の公式 Ｌ＝（πtan（180/N）/N）1/2Ｄ を使用することにより正多角形の形状の断面を有する他
のチップの寸法を決めるのは簡単なことである。
表Ｉは上述の等式を使用して得られた比L/D、円に対す
る多角形の周囲比（このことは熱伝達のために得られる
表面積の増加を反映する）および結果を無次元にするた
めの基準円Ｄの直径を乗じた既述の表面積対容積比を示
している。
多角形の側辺の数が増加する程その周囲は円周に近づく
ことは明らかである。しかし注目すべきことは、正三角
形の形状になされたチップが丸いチップよりも28.6％も
多い熱伝達のための露出面積を有することである。従っ
て、三角形チップは丸いチップよりも優れているように
見える。しかし、このものは本発明の望ましい実施例で
はない。何故ならば最大詰込み密度が正方形断面を有す
るチップによってしか得られないからである。このこと
は正45゜三角形の形状のチップが２つに分割された正方
形に過ぎないものであり、また六角形が６つの正三角形
を集めたものに過ぎないことを考えれば明らかである。
正方形チップを使用して得られるチップの詰込み密度の
改善は１つの例によって丸対正方形チップの利点を比較
することによってさらに明らかになる。それぞれのチッ
プがチッププレートからチップの出口までを測定して3.
05mm（0.120in）の長さを有すると仮定する。さらに、
それぞれのチップが0.254mm（0.010in）の程度の均一な
壁厚を有するものと仮定する。実際上、壁厚は円錐形に
附形されたチップに関して既に述べたようにガラスが溢
流するのを阻止するために通常頂部から底部に向ってテ
ーパーを付されている。1.905mm（0.075in）の内径を有
する丸いチップはガラスの流れを収容するために 2.85×10-2cm2（4.42×10-3in2） 程度の断面積および約6.1cm（0.24in）の内周を有す
る。断面積に対する周囲長の比、すなわわち表面積対容
積比は2.09mm-1（53in-1）の程度である。同じ断面積が
大体1.688mm（0.886×0.075すなわち大体0.0665in）に
等しい内側寸法を有する正方形チップによって与えられ
ることができる。周囲長はこの寸法の４倍すなわち6.75
6mm（.266in）に等しい。この場合の表面積対容積比は
大体2.362mm-1（60in-1）である。
壁厚を考慮に入れて、丸いチップは2.413mm（0.095in）
の側辺寸法を有する正方形内に接して描かれることがで
き、従って約5.8×10-2mm2（９×10-3in2）の面積を占
める。この数の逆数が詰込み密度であって、この場合約
17.05チップ/cm2（110チップ/in2）である。同じ断面積
を与える正方形チップは僅か2.197mm（0.0865in）の側
辺寸法および4.825×10-2cm2（7.48×10-3in2）の断面
積を占めるのである。このことは約20.615チップ/cm
2（133チップ/in2）の詰込み密度を与える。これらの計
算は通常の円形の幾何学形状のチップを使用して得られ
るよりも１つのチップ当り大体16.8％少ない全面積を使
用して同じ容積流率が達成できることを示している。
本発明は若干の実施例を参照して説明されたが、特許請
求の範囲に限定された以外に本発明を制限する意図はな
い。前述の総ての実施例は単に図解的な目的で示された
もので、本発明の範囲を制限するように企図されたもの
ではない。
発明の効果 本発明は上述のように構成されているから、多数の補強
リブによって相互連結され、また一体的に形成された多
数のチップを有し、熱的クリープ、熱の除去および溢流
に関連する問題を最少限にして単位面積当りのガラスの
流れを増大させ、またブッシングの構成に使用される貴
金属の量を減少させてガラスファイバーブッシング組立
体のチッププレートに与えられるチップの詰込み密度を
増加されたガラスファイバーブッシングが提供されるの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図はブッシング、塗布装置および巻上げ装置を示す
通常のガラスファイバー形成方法を示す概略的図面。 第２図はブッシング、これに組合されるフィン冷却器、
個々のチップおよびこれから出るファイバーを示す斜視
図。 第３図は通常の800のチップを有する製造ブッシングの
前面立面図。 第４図は線４−４に沿う第３図のブッシングの頂部平面
図。 第５図は丸いファイバーを製造するのに使用できる種々
の非円形チップの斜視図。 第６図は最も望ましい配向位置に配列された正方形チッ
プを有するチッププレートの底部平面図。 第７図は第６図の線７−７に沿う隣接するチップの断面
図。 第８図は第６図の線８−８に沿う隣接するチップの断面
図。 第９図は第６図に示されるチッププレートの底部の部分
の拡大斜視図。 第10図は第９図に示されたのと同じチッププレートの、
一体的に形成されたリブによって補強された正方形チッ
プの使用を示す拡大斜視図。 第11図は第10図に示されたチッププレートの、最も望ま
しい配向状態に配列されたリブ剛性化装置および正方形
チップを示す底部平面図。 第12図は第11図の線12−12に沿う隣接するチップの断面
図。 第13図は第11図の線13−13に沿うチップの断面図。 第14図は第11図の線14−14に沿うチップの断面図。 １……ブッシング組立体 ２……チップ ３……巻上げ装置 ４……ファイバー ５……塗布装置 ６……索 ７……収集シュー ８……回転螺旋体 ９……厚板形成管 10……冷却フィン 11……マニフォルド 12a,12b……ターミナル 13……チッププレート 14a,14b,14c,14d……側壁 15……フランジ 16……スクリーン 17……チップの２つの列の群 18,19……チップの間のピッチ 20……肩部 21……リブ。

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】側壁、開放された頂部および底部チッププ
    レートを含み、前記底部チッププレートがさらに溶融ガ
    ラスの流れを受入れる平行な列の群の形状で配置される
    多数の中空チップを有する円形断面のガラスファイバー
    の製造用ブッシングであって、前記チップが前記流れの
    方向に下方に向って突出していて、それぞれのチップの
    底縁部が前記ブッシングの底部に実質的に平行であり、
    それぞれのチップの断面が一定で有限の側辺の多角形の
    形状を有するようになされているガラスファイバーの製
    造用ブッシング。
  2. 【請求項２】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚を
    有する請求項１に記載されたガラスファイバーの製造用
    ブッシング。
  3. 【請求項３】それぞれのチップがテーパーを有し、前記
    流れの方向に厚さが減小する壁部を有する請求項１に記
    載されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  4. 【請求項４】側壁、開放された頂部および底部チッププ
    レートを含み、前記底部チッププレートがさらに溶融ガ
    ラスの流れを受入れる平行な列の群の形状で配置される
    多数の中空チップを有する円形断面のガラスファイバー
    の製造用ブッシングであって、前記チップが前記流れの
    方向に下方に向って突出していて、それぞれのチップの
    底縁部が前記ブッシングの底部に実質的に平行であり、
    それぞれのチップの断面が３つから８つの間の側辺を有
    する実質的に正多角形になされているガラスファイバー
    の製造用ブッシング。
  5. 【請求項５】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚を
    有する請求項４に記載されたガラスファイバーの製造用
    ブッシング。
  6. 【請求項６】それぞれのチップがテーパーを有し、前記
    流れの方向にて厚さが減小する壁部を有する請求項４に
    記載されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  7. 【請求項７】側壁、開放された頂部および底部チッププ
    レートを含み、前記底部チッププレートがさらに溶融ガ
    ラスの流れを受入れる平行な列の群の形状で配置される
    多数の中空チップを有する円形断面のガラスファイバー
    の製造用ブッシングであって、前記チップが前記流れの
    方向に下方に向って突出していて、それぞれのチップの
    底縁部が前記ブッシングの底部に実質的に平行であり、
    それぞれのチップの断面が３つから８つの間の側辺を有
    する不規則多角形になされているガラスファイバーの製
    造用ブッシング。
  8. 【請求項８】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚を
    有する請求項７に記載されたガラスファイバーの製造用
    ブッシング。
  9. 【請求項９】それぞれのチップがテーパーを有し、前記
    流れの方向に厚さが減小する壁部を有する請求項７に記
    載されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  10. 【請求項１０】側壁、開放された頂部および底部チップ
    プレートを含み、前記底部チッププレートがさらに溶融
    ガラスの流れを受入れる平行な列の群の形状で配置され
    る多数の中空チップを有する円形断面のガラスファイバ
    ーの製造用ブッシングであって、前記チップが前記流れ
    の方向に下方に向って突出していて、それぞれのチップ
    の底縁部が前記ブッシングの底部に実質的に平行であ
    り、それぞれの断面が４つの側辺を有し、それぞれのチ
    ップがさらに、その対角線が前記ブッシングの長軸およ
    び短軸に平行に位置して隣接する列のチップが相互に互
    い違いに位置するように配向されているガラスファイバ
    ーの製造用ブッシング。
  11. 【請求項１１】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚
    を有する請求項10に記載されたガラスファイバーの製造
    用ブッシング。
  12. 【請求項１２】それぞれのチップがテーパーを有し、前
    記流れの方向に厚さが減小する壁部を有する請求項10に
    記載されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  13. 【請求項１３】側壁、開放された頂部および底部チップ
    プレートを含み、前記底部チッププレートがさらに溶融
    ガラスの流れを受入れる平行な列の群の形状で配置され
    る多数の中空チップを有する円形断面のガラスファイバ
    ーの製造用ブッシングであって、前記チップが前記流れ
    の方向に下方に向って突出していて、それぞれのチップ
    の底縁部が前記ブッシングの底部に実質的に平行であ
    り、それぞれのチップの断面が実質的に正方形であり、
    またそれぞれのチップが、その対角線が前記ブッシング
    の長軸および短軸に平行に位置して隣接する列のチップ
    が相互に互い違いに位置するように配向されているガラ
    スファイバーの製造用ブッシング。
  14. 【請求項１４】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚
    を有する請求項13に記載されたガラスファイバーの製造
    用ブッシング。
  15. 【請求項１５】それぞれのチップがテーパーを有し、前
    記流れの方向に厚さが減小する壁部を有する請求項13に
    記載されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  16. 【請求項１６】側壁、開放された頂部および底部チップ
    プレートを含むガラスファイバーの製造用ブッシングで
    あって、前記底部チッププレートは、断面が実質的に中
    実の三角形であって該底部チッププレートの幅を横切る
    多数の隆起リブを有し、前記リブがさらに溶融ガラスの
    流れを受入れるように一体的に形成された多数の中空チ
    ップを有し、前記リブおよびチップが互いに実質的に平
    行で、少なくとも２つの群に配列されていて、それぞれ
    の群が前記チッププレートの長さに沿って１つおきの群
    から位置をずらされていて、前記チップが前記流れの方
    向に下方に向って突出し、それぞれのチップの底縁部が
    前記チッププレートの平面に実質的に平行になされてい
    るガラスファイバーの製造用ブッシング。
  17. 【請求項１７】それぞれのチップが実質的に一定の壁厚
    を有する請求項16に記載されたガラスファイバーの製造
    用ブッシング。
  18. 【請求項１８】それぞれのチップの断面が３つから８つ
    の間の側辺を有する正多角形である請求項16に記載され
    たガラスファイバーの製造用ブッシング。
  19. 【請求項１９】それぞれのチップの断面が３つから８つ
    の間の側辺を有する不規則多角形である請求項16に記載
    されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  20. 【請求項２０】それぞれのチップの断面が実質的に正方
    形で、それぞれのチップがさらに、その対角線が前記ブ
    ッシングの長軸および短軸に平行に位置して隣接する列
    のチップが相互に互い違いに位置するように配向されて
    いる請求項16に記載されたガラスファイバーの製造用ブ
    ッシング。
  21. 【請求項２１】それぞれのチップの断面が丸くなされて
    いる請求項16に記載されたガラスファイバーの製造用ブ
    ッシング。
  22. 【請求項２２】前記チップが前記流れの方向に厚さが減
    小する壁部を有するようにテーパーを付されている請求
    項16に記載されたガラスファイバーの製造用ブッシン
    グ。
  23. 【請求項２３】それぞれのチップの断面が有限の側辺を
    有する多角形である請求項22に記載されたガラスファイ
    バーの製造用ブッシング。
  24. 【請求項２４】それぞれのチップの断面が３つから８つ
    の間の側辺を有する正多角形である請求項22に記載され
    たガラスファイバーの製造用ブッシング。
  25. 【請求項２５】それぞれのチップの断面が３つから８つ
    の間の側辺を有する不規則多角形である請求項22に記載
    されたガラスファイバーの製造用ブッシング。
  26. 【請求項２６】それぞれのチップの断面が４つの側辺を
    有し、それぞれのチップがさらに、その対角線が前記ブ
    ッシングの長軸および短軸に平行に位置し、隣接する列
    のチップが相互に互い違いに位置するように配向されて
    いる請求項22に記載されたガラスファイバーの製造用ブ
    ッシング。
  27. 【請求項２７】それぞれのチップの断面が正方形であっ
    て、それぞれのチップがさらに、その対角線が前記ブッ
    シングの長軸および短軸に平行に位置し、隣接する列の
    チップが相互に互い違いに位置するように配向されてい
    る請求項22に記載されたガラスファイバーの製造用ブッ
    シング。
  28. 【請求項２８】それぞれのチップの断面が丸くなされて
    いる請求項22に記載されたガラスファイバーの製造用ブ
    ッシング。
  29. 【請求項２９】側壁、開放された頂部および底部チップ
    プレートを含むガラスファイバーの製造用ブッシングで
    あって、前記底部チッププレートはその幅を横切る多数
    のリブを有し、前記リブが更に溶融ガラスの流れを受入
    れるように一体的に形成された多数の中空チップを有
    し、前記リブおよびチップが互いに実質的に平行で、少
    なくとも２つの群に配列されていて、それぞれの群が前
    記チッププレートの長さに沿って１つおきの群から位置
    をずらされていて、前記チップが前記流れの方向に下方
    に向って突出し、それぞれのチップの断面が有限の側辺
    の多角形であり、それぞれのチップの底縁部が前記チッ
    ププレートの平面に実質的に平行になされているガラス
    ファイバーの製造用ブッシング。
  30. 【請求項３０】それぞれのチップの断面が４つの側辺を
    有し、それぞれのチップが、その対角線が前記ブッシン
    グの長軸および短軸に平行に位置して隣接する列のチッ
    プが相互に互い違いに位置するように配向されている請
    求項29に記載されたガラスファイバーの製造用ブッシン
    グ。
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