JPS602095B2 - 熱軟化性物質のビ−ズの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱軟化性物質のビーズを製造する方法に関する
。

熱軟化性物質特にガラス、錫さし、等の鉱物のビーズは
一般にづ・さな直径を有しており、その直径は数十ミク
。

ンから数ミリメートルの範囲にわたるものである。これ
ら鉱物等のビーズの使用用途としては有機又は無機の他
材料の中に混入して耐熱性、耐膜性「機械的強度等の諸
性能を向上すべく補強材としたり、あるいは多数の鉱物
等のビーズを文字状に集合配列して、例えば道路標識等
に利用することがあげられる。鉱物等のビーズの製造方
法として、粉砕、節分けした鉱物粒を高温ガス中に懸垂
溶融し、表面張力の作用のもとに球状化させてそのあと
冷却固化させる方法がよく知られている。しかし、この
製造方法は操作工程が多岐にわたり、鉱物の２度溶融に
よるエネルギー経費の増大や粉砕、節分けによる経費が
かさみ、さらには高温ガス中でお互いの鉱物球が接触し
ないようにするために多量の鉱物微粉砕物を高温処理す
ることが困難なため、生産性は低下せざるを得ない等の
欠点があげられる。一方、粉砕、粒度節分け及び２度溶
融の経費を節約すべく超音波脈動や高圧ガスの断続噴出
させる方法で、溶融鉱物を直接分散させ、球状化させる
試みもある。

しかし、超音波脈動による分散は複雑な装置を必要とし
、また、高圧ガスの断続噴出も圧縮エネルギーが割高な
こと、鉱物ビーズの粒蓬コントロールが困難なこと、ビ
ーズ以外にフィルム状又は完全に球状化しないものなど
が混入するなどの問題がある。最近では溶融鉱物を高回
転部材上に供給してフィルム状と化し、回転部材の回転
による遠心力の作用のもとに前記溶融鉱物フィルムが高
温帯内に分散され、表面張力の作用をうけて球状とし、
さらにつつく冷温帯内に放出させて固化する鉱物ビーズ
の製造法が提案されている。この製造方法は操作工数が
単純であり、エネルギー経費及び生産性の点では前述の
方法と比較して利点を有するが、回転部材の選択におい
て高温下で且つ溶融ガラスの影響を受けても損耗や摩蝕
に耐え得る材料を見出ことは高温につき、又その工程管
理にも細心の注意が必要である。本発明は上記欠点に鑑
みて、操作工程が簡単であり、且つ使用装置も簡単な鉱
物ビーズの製方法を提供せんとするものである。本発明
は溶融鉱物を高速気流によって吹き飛ばすのであるが、
高速気流中に溶融鉱物を付加させる方法に工夫がこらし
てある。

本発明者等は先に「熱軟化性物質の繊維の製造方法」（
特磯昭５０−１０１６１８昭和５０王８月２０日出願（
一特関昭５０一２５１１３一）を提案した。

これはいわゆる旋回ガスジェット法と称すべきものであ
り、詳細に述べると、熱軟化性物質の溶融物を連続的に
流出させること、および流出した溶融物の進行に沿う第
１の区域において溶融物に対してその横断南外周の接線
方向成分を有する気体流を、溶融物が横方向に変位する
のを妨げるように接触させて、溶融物を限定された位置
に閉じこめながら溶融物の進行方向の中心軸のまわりに
回転させることから成り、それによって前記第１区域か
ら溶融物進行に沿って第２区域において主として前記回
転の力の慣性にもとづく回転による遠心力によって溶融
物を横方向に向って飛び出させ、そしてその飛び出し方
向を中心軸からみた円周方向でかつ前記回転と同じ向き
に回敷させて、溶融物から熱軟化性物質の繊維を連続的
に引き出すことを特徴とする熱軟化性物質の繊維の製造
方法である。そしてより好ましくは、熱軟化性物質の溶
融物を溶融物ノズル流出口から０．５〜１仇舷の断面直
径をもって連続的に流出させること、および流出した溶
融物の進行に沿う第１の区域において溶融物に対してそ
の横断面外周の接線方向成分および溶融物の進行に沿っ
てその中心軸に近づくような成分を有する気体流を溶融
物ノズルの先端と、進行する溶融物の中心軸に前記気体
流が最も接近する位置との間の距離が溶融物ノズルの内
径の０．２〜１０倍になるように、かつ溶融物が横方向
に変位するのを妨げるように接触させて、溶融物を限定
された位置に閉じ込めて先細りの円錐形状を形成せしめ
ながら溶融物の中心軸のまわりに回転させることからな
り、それによって前記第１区域から溶融物進行に沿って
続く第２区域において、主として前記回転の力の慣性に
もとづく回転による遠心力によって溶融物を円錐形状の
先細り先端部から横方向に向かって飛び出させ、そして
その飛び出し方向を中心軸からみた円周方向でかつ前記
回転と同じ向きに回動させて、溶融物から熱軟化性物質
の繊維を連続的に引き出すことを特徴とする熱軟化性物
質の繊維の製造方法である。本発明者等はこの旋回ガス
ジェット法による熱軟化性物質の微小物特にガラス繊維
の製造方法を研究した際に、熱軟化性物質の溶融物の粘
度ならびに溶融物の流量および溶融物に作用させる気体
の流量を調節することによって良質の熱軟化性物質のビ
ーズを製造し得ることを見出した。即ち、本発明は熱軟
化性物質の溶融円柱状流に旋回ガスジェットを作用させ
る方法において前記溶融円柱状流を１００ポアズ以下の
粘度に保ち、且つ単位時間当りの旋回ガス流量に対する
前記円柱状流の流量の重量比を０．１５以上にすること
を特徴とした熱軟化性物質のビーズの製造方法である。

本発明において、まず熱軟化性物質の溶融物たとえばガ
ラス、鉱さいなどの鉱物溶融物を連続的に流出又は放出
させる。この溶融物の流出はるつぼ又はポット内に該鉱
物を溶融し、るつぼの一端に設けたノズルから引き出す
ことによってもよいし、または固化した鉱物棒をその長
さ方向に一定速度で移動させ、移動させている棒の先端
を加熱してその先端から移動量に等しい鉱物溶融物を引
き出すことによってもよい。

鉱物溶融物は糸状をなして連続的に流出させるが、糸状
溶融物の流出直後の粘度は１００ポァズまたはそれより
小さいことが好ましい。

１００ポアズより大きな粘度では溶融円柱状流に高速気
体流が作用したとき粘性力が大きくなって延伸される効
果が強くなること、又表面張力の影響力が相対的に小さ
くなることのために球状化し‘こくくなり能率よくビー
ズを造ることがむずかしくなる。

従って、粘度は１００ポアズ以下とくに３０ポアズ以下
にすることが好ましい。溶融円柱状流のポットより流出
した直後の断面直径は一般に０．５〜１０肌が適してい
るが、これらの選択は高速気体流の中、速度等に応じて
変化させ得る。次に、溶融円柱状流は進行して高速気体
流の作用下に入る。

この高速気体流は進行する鉱物熔融円柱状流に対して丁
度この円柱状流を安定的に閉じこめる第１区域と溶融円
柱状流の先端を溶融円柱状流の中心軸に対して旋回しつ
つ外部へ飛び出させるように働く第２区域とを形成する
ように配置されたジェットノズルより吹出される。これ
は例えば３本以上の複数のジェットノズルをそれぞれ溶
融円柱状流に対してその進行方向と同じ向きに該円柱状
流の中心軸と３０ｏないし７００傾け、且つ談中心軸に
垂直な面からみて各ジェットノズルはジェットノズルか
ら出た気体流が丁度閉多角形を形成するように、しかも
該中心鱗がその閉多角形の中心部にくるように配置する
ことによって達成される。第１区域で安定的に形成され
たコーンの先端が第２区域へ進行してきたとき、溶融円
柱状流に作用させた高速気体流の流量に対して溶融鉱物
の流量が重量比であらわして０．１５以上、より好まし
くは０．３以上になれば、特にビーズが効率よく得られ
ることが判明したのである。この理由は次のように考え
られる。

即ち、第２区域へ進行したきた溶融鉱物のコーンの先端
は旋回しつつ高速気体流の作用を受けるのであるが高速
気体流の流量に対する溶融鉱物の流量比が大きくなると
高速気体流の作用が相対的に弱くなり、溶融鉱物を細く
する働きが小さくなるために延伸されない部分は表面張
力のために容易に球状化してしまうのである。

さらに、該流量比を大きくするということは高速気体流
を形成するジェットノズルの口径を相対的に小さくする
ことに相当し、また、高速気体流を得るべき圧力が低圧
であることにも相当するが、このことは第２区域におけ
る高速気体流が旋回しているコーンの先端に作用する機
会が減少することを意味している。すなわち、大部分の
コーンの先端は高速気体流の作用を受けずにその間をぬ
って飛出していくのである。この時溶融円柱状流の粘度
が低いために表面張力の影響力が大きく働き、コーンの
先端は容易に球状に化すのである。次に実施例図をあげ
て本発明の方法を説明する。

第１図はビーズ製造ユニットを示す。ポット１でガラス
、せともの、鉱律等の鉱物物質が溶解され、溶融鉱物２
はポットの下部に設けられたりキッドノズル３を通り、
細い円柱状流５となってジェットノズル４より吹出た高
速気体流６の作用をうける。ここで溶融円柱状流の温度
は粘度が１００ポアズ以下になるようにすることが不可
欠である。通常リキッドノズル３の部分は加熱すること
が極めて困難であるため、ポットの底部の温度を出来る
だけ高くしてリキッドノズル３の通過による温度低下を
補うようにすることによって溶融円柱状流の粘度を低く
保持し得る。又、リキツドノズル３の長さを短か〈した
り旋回ガスジェツト用高速気体として加熱空気を使用す
ることによつてもよい。さらにはジェットノズルをポッ
ト底面に組込んだタイプを使用するのも有効である。高
速気体流の作用を受けて旋回力を受けたコーンの先端は
再び延伸用の高速気体流の作用下に入ろうとする。この
延伸用の高速気体流はコーンの形成に寄与した高速気体
流がそのまま次の段階で延伸用として働くわけであるけ
れどもこの延伸作用を排除することによって、細織化を
行うのではなく、ビーズを製造することが可能となるの
である。第２図はコーンの先端が延伸用の高速気体流の
作用区域（第２区域）に入るときの底面図である。溶融
円柱状流５は高速気体流６の作用によってコーンを形成
し、その先端７は時間の経過とともに７′，７″の順に
旋回運動をしつつ延伸用の高速気体流８の作用下に入る
のであるが、コーンの先端の旋回力が大きく且つ延伸用
の高速気体流の作用範囲が狭い場合はコーンの先端は高
速気体流の間をぬってその外方へ飛出し、一方、コーン
の先端の一部Ａは高速気体流の作用をうけてその部分は
引伸ばされる。

しかし、粘度が低く保持されているので通常は引伸ばし
を受けた部分は容易に切断され、コーンより引離れた部
分は表面張力の作用のもとに直ちに球状化してビーズ９
となって周辺に飛出してくるのである。従って、ビーズ
を効率よく飛び出させるためにはジェットノズルの配置
及び高速気体流の拡がりをコーンの先端に大きな旋回力
を与えながらも延伸作用の影響力を低くするかあるいは
極めて狭い局部にその働きを限定させることが望ましい
のである。

そのためにはジェットノズルの口径を小さくしつつ且つ
″絞り″（相互の高速気体流の中心間距離が最近接する
ひろがり）をコーンが安定的に形成される範囲で出釆る
だけ狭くすることが好ましい。又、ジェットノズルの数
は３ないし４本が好ましいのである。第１図に示した装
置で重量であらわしてＳｉ０２５０％、ＡＩ２０３ ３
．５％、Ｃａ０１６．０％、Ｍｇ０ ５．５％、（Ｎａ
２０ＴＫ２０）１６％、Ｂ２０３ ９％のガラスを溶解
し、断面直径２．０肌のりキツドノズルより流出させ、
口径１．仇吻のジェットノズル（ゲージ圧２〜４ｋ９／
鮒）３本を絞りが２．６肋になるように配置して直径約
１００ミクロンのビーズを製造するテストを行った。

ビーズ量（％）は全ガラス流出量に対するビーズ量の重
量比でもつて表わす。

なお、ガラスの流出量はポット内の素地面高さ及び溶解
温度によつて調節した。結果を次表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のビーズ製造ユニットの実施例断面図で
あり、第２図は第１図Ａ−Ａ′面での底面図である。 ５・・・・・・熱軟化性物質の溶融円柱状流、６・・…
・旋回ガスジエツト、９・・・・・・ビーズ。 オ’図 オ２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱軟化性物質の溶融円柱状流に旋回ガスジエツトを
   作用させて熱軟化性物質の微小物を製造する方法におい
   て前記溶融円柱状流の粘度を１００ポアズ以下に保ち、
   且つ単位時間当りの旋回ガス流量に対する前記溶融円柱
   状流の流量の重量比を０．１５以上にすることを特徴と
   した熱軟化性物質のビーズの製造方法。