JPS6035299B2 - 熔融鉱物材料から繊維を形成する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス繊維の製造に関する。

本発明はとくに、熔融ガラスを入れた有孔ブッシングか
らガラス繊維を引出すことに関する。ガラス繊維の製造
に関連する制約の１つに従釆のチップを備えたブッシン
グから引出される繊維の本数がある。

熔融ガラスはブッシングの面上に溢流する可能性を有す
るため、オリフィス間の間隙は最少値以上とすることが
望まれる。ブッシング底壁の部分自体の面積は用いれる
耐火性金属の特性により制限される。実際問題として、
従来のチップ型ブッシングは一般的に、最大限で約２０
００個のオリフィスを有するものであった。フッシング
中に可能な限り多数のオリフィスを設けるための一つの
提案は、チップを有しないブッシング上に空気等の流体
の流れを送ることである。

ブッシングに吹付けられる流体は、オリフィスから出る
ガラスを急速に冷すように働らき、ブッシングからガラ
スが溢れ出ることを防止することができるため、ブッシ
ングにより多数のオリフィスを設けることができる。こ
のようなガラス繊維製造方法はストリックランドの米国
特許第３，９０７，７９ぴ号‘こ記載されている。スト
リックランドの特許は、上向きに衝突する流体はブッシ
ングの下側の停滞気体のポケットが生じないようにさせ
ることを示唆しており、また、衝突される流体の一部が
ブッシング底壁のオリフィス領域から横方向に外向きに
動きうろことを示唆している。フッシング底壁に衝突す
る流体を用いることに関連する問題の１つは流体の流れ
を制御することである。或る流体は下向きに動く繊維と
ともに流れる。大量の流体を衝突地点から外向きに移動
させ、そこから下方に移動させることは可能である。ブ
ッシングに近い或る領域には渦流が生ずる一方、他の部
分には停滞流体のポケットが発生する。特定の流体の流
動パターンの特質はブッシング底壁自体の温度偏差をひ
き起す。流体の流動、したがって繊維形成領域中の環境
は、ブッシング底壁と、そこから下方にのびる側壁（各
側壁は１又はそれ以上の流体の出口閉口部を有する）を
有する形成室を構成することにより、部分的に制御しう
ろことがわかった。

また、フッシング度壁に向って送られたのちの流体の流
れは、これらの開□部を通過する流体の量および速度を
制御する機構を設けることによりさらに制御しうろこと
を見出した。フッシング底壁上の温度の温度パターンは
流体の流れを制御することにより影響され、かつ、フッ
シング底壁の局部の温度は、側壁閉口部の大きさと位置
、および、そこを通る流体の流量を変化させることによ
り大中に変えうろことを見出した。本発明によれば、熔
融鉱物材料から繊維を製造するための改良された装置お
よび方法が提供される。

また、本発明によれば、オリフィスを形成した底壁を有
する繊維形成ブッシングであって、この形成室を形成す
るように少なくとも１個の側壁がフッシング底壁から下
向きに突出しており、この側壁中に流体の出口となる少
なくとも１個の関口・部を形成した形成室から繊維を引
き伸し；前記ブッシング底壁に向けて流体供給機構から
斜め上方に流体を送り；該底壁と該流体供給機構の間に
位置する箇所から流体の一部を排出し；そして繊維を取
得することを特徴とする熔融鉱物材料から繊維を形成す
る方法が提供される。

前記閉口部から排出される流体の量と速度は制御可能で
ある。複数の閉口部を設けることができ、各閉口部は独
立して制御されて各閉口部に近い形成室の部分中の流体
の流れを制御する。排出される流体の一部は形成室に戻
され、プッシング底壁に再び送ることができる。また、
本発明によれば、オリフイスを形成した底壁：該底壁か
ら連続して下方にのばされることによって底部が閉口し
た形成室を形成する側壁：該底壁に向けて斜め上方に流
体を送る流体供給機構：および、流体を排出するために
形成室の側壁中に設けられる少なくとも１個の開□部を
有する繊維形成ブッシングが提供される。

側壁の開□部を通じて排出される流体の流量および速度
は制御可能である。排出された流体を循環して、ブツシ
ング底壁側に再び送ることができる。本発明は、その原
理にしたがってブッシングおよび環境制御装置の断面図
を参照することによりさらによく理解される。

以下にのべる本発明の特定の態様においては、繊維形成
材料としてガラスを用い、ブッシング上に吹付ける流体
として空気を用いているが、その他の鉱物質繊維形成材
料を本発明の原理を利用して製造することができ、また
、二酸化炭素、窒素およびその他の不活性ガスなどの流
体を、ブッシングの底壁に向って送るための流体として
用いることを理解すべきである。

また、単一の開□部を用いうるが、本文の説明は多数の
開□部について述べている。この記載は説明のためのも
のであって、限定するためのものでない。フッシングの
一般的形状は図に示すようなものである。

図において、電力供給用の端子２４が取付けられるよう
になっているブツシング２２が示されており、熔融ガラ
ス３４はこのブッシング中に入れられ、ブッシングの底
壁３０に設けられたオリフィス３２を通してブツシング
から繊維として引出される。ブツシングの底壁中のオリ
フィスは５，０００〜１０，０００以上の個数とするこ
とができる。フィラメントを集めてストランド（図示せ
ず）となし、パッケージにされる。ブツシングの底壁は
好ましい態様として平らであるように示されているが、
上向き、又は下向きに突出させることもできる。たとえ
ば、底壁は滑らかなわん曲表面を有する下向きの凸状で
あってもよく、又、下向きに突出した頂点を有するＶ字
状に形成することもできる。側壁５０がブッシング底壁
の全ての側部から引き続いて下方にのびている。

この側壁は絶縁部材５１によってブッシングと電気的に
絶縁することができる。ブツシング底壁と側壁の組合わ
せにより、フィラメントがその中を通される無底形成室
が区画される。好ましい態様では、この形成室は円形横
断面を有する円筒状であるが、本発明の原理に基いてそ
の他の形状のものも用いうる。この形成室には、引き伸
ばされた繊維を回収するのに充分な開□部が形成される
ように、底壁を部分的に設けてもよい。側壁の一部に空
気マニホールド５２を形成することができる。

このマニホールドは図に示すように環状を有しているた
め、円筒形状の側壁５０と適合する。図示されていない
供給源から空気が環状マニホールド‘こ送られる。環状
マニホールドの関口部５４は空気をマニホールドから形
成室中およびブッシング底壁上に流すように向けられて
いる。好ましい態様における環状マニホールドと環状マ
ニホールド閉口部はブッシング底壁に実質的に均一な空
気の流れを送ることができる。空気流の流量および方向
は環状マニホールド内の空気圧、環状マニホールド閉口
部の大きさ、ならびに、環状マニホールド閉口部の向き
および角度を変えることによって修正することができる
。この好ましい態様は、ブッシング底壁に空気流を送る
ための環状マニホールドと閉口部を有するものとして記
載されているが、本発明の原理は、空気流が単一、又は
複数のノズルによって送られる場合にも適用されうる。
たとえば、Ｖ字状底壁のブッシングを用いた場合、ブッ
シング底壁の各面に対して空気の流れを与えるために一
対の対向されたノズルを用いることができる。側壁は、
液体供給機構とブッシング底壁間に形成室中の空気の出
口として作用しうる１又はそれ以上の開□部６０を有す
る。

好ましい態様では、形成室の周囲に位置づけられる複数
の閉口部がある。形成室の上部側壁の開口部をプッシン
グ底壁に近づけることにより、空気の吸引によって形成
室の下部に生ずる好ましくない乱流を減少させうる。

この開□部は、吹付けられた空気が開口部を通って排出
されるように、空気の流れが形成される形成室のこれら
の領域に近づくように置くことができる。たとえば、ブ
ッシング底壁が長方形の場合、このブツシング底壁の長
辺に近接した側壁開□部を短辺に近接した側壁開口部よ
り大きく形成して空気を排出する方がすぐれている。開
□部を通って形成室から出る空気は、環状の空気受入れ
室６２等の受入れ室に導かれ、そこからファン６４によ
って排出される。

このファンは開口部に圧力差を生じさせるように働く。
関口部から排出される空気の量はファンの回転速度によ
り或る程度は制御される。ファンにより排出される空気
は、図中で概略的に示すように空気マニホールド‘こ循
環的に戻すことができ、そこで再びブッシング底壁側に
向けられる。

不純物の微粒子を除去するため炉過器７２を用いること
ができる。冷却機構７４とバイパス弁７６は循環される
流体を調節するために用いられる。開□部６０から排出
される空気の量は閉口部６０の内部に置かれるダンパ−
６６を操作することによっても制御される。

このダンパーは棒状６８とダンパー操作機構７０等の従
釆の機構を用いても制御可能である。形成室より関口部
を通じて排出される空気の量を制御することにより、形
成室の開放底部から外側に向う空気流を制御できる。た
とえば、ダンパーを閉鎖すると環状マニホールド５２に
より形成室中に供給される空気の全部の量が形成室の底
部から強制的に押圧される。本発明による繊維形成方法
および装置において、空気の出口のための複数の開□部
を用いる場合、各閉口部を独立的に制御することができ
る。個々の開□部を通って出る空気の制御は、この開□
部に隣接する形成室の領域内の空気流を制御する。次に
、本発明による方法及び装置の操作実施例の一例につい
て説明する。

添付図面に示したものと同様に長方形の繊維形成ブッシ
ングを、本発明の原理に従って動作させるには、長方形
の空気マンホールド５２内の空気圧は、５ゲージｐｓｉ
（０．３５ｋｇ／ｃ治）とすることが好ましい。

フッシングの底壁３０‘こは、４０８個のチップレスオ
リフィス３２が形成されており、フツシングは、好まし
くは、幅を、６．０インチ（１５．２４ｃｍ）、深さを
、４．５インチ（１１．４３狐）とする。形成室の高さ
は、２インチ（５．０８ｃｍ）が好ましい。フッシング
に熔融ガラスを供給すると、ブッシングの底壁からガラ
ス繊維が引き出される。全てのダンパ−を約５０％の開
度で開くように調節する。説明のため、ブッシングの動
作条件が安定した後で、目視観察又は光高温計の使用に
より、フッシングの底壁の右端部が他の部分よりも温度
が高いことが分ったとする。

この状態は、ブッシングの高温の端部にあるオリフィス
のガラスのスロープットが高い（ガラス繊維の直径が大
きい）。フッシングの底壁の温度を均一なものにするに
は、ブッシングの高温端部に近い右側ダンパー６６を、
約７０％の開度を持つように開かせる。すると、この右
側ダンパ−を通ってより多くの空気の排気が行なわれる
。空気流が増大すればするほど、ブッシングの右側端は
冷却されるので、ブッシングの底壁の温度は、全体的に
均一なものになる。ブッシングの動作条件が安定したら
、ブツシングの底壁の温度が均一になったことを、目視
により又は光高温計により確認する。ブツシングの庭壁
全体が均一な温度になると、ガラス繊維は、均一な直径
を持つようになる。このように、本発明の方法および装
置では、ブッシングの底壁と流体供給機構の間の位置か
ら流体を排出するので、形成室内の気体流量を調節でき
、したがって、形成室内の局部領域の温度を制御するこ
とができる。

よって、本発明では、流体の排出量を適宜調節すること
により、フッシングの底壁の温度パターンの制御が可能
となる。この形成室内の局部領域を制御することにより
ブッシング底壁自体の温度パターンを制御することがで
きる。たとえば、本発明にしたがった装置中の特定のブ
ッシング底壁が一端上にホストスポットを有する場合、
このホットスポットに最も近い閉口部を通る排出空気流
を増大させることによって、このホットスポットの近く
の気体流量を増加させてホットスポットに対し冷却効果
をもたらして、ブッシング底壁に望しし、温度パターン
を形成させることが可能となる。本発明にしたがって各
種の変形、修正をおこなうことができ、これらの変形、
修正は本発明の範囲に含まれることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の原理にしたがった熔融鉱物材料から繊維を
形成するための装置の一実施態様を示す概略断面説明図
である。 ２２…・・・フッシング、３０・・・・・・底壁、３２
・・・・・・オリフィス、３４……熔融ガラス、５０…
…側壁、５２・・・・・・空気マニホールド、５４・・
・・・・マニホールドの関口部、６０……開□部、６４
……ファン、６６・・・・・・ダンパーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）複数のオリフイスを備えた底壁を有するブツ
   シングから繊維を引き伸ばし、（ｂ）該ブツシングの底
   壁に向けて流体供給機構から斜せ上方に流体を送り、（
   ｃ）該底壁と該流体供給機構の間に位置する箇所から該
   流体の一部を排出して、（ｄ）該繊維を取得することを
   特徴とする熔融鉱物材料から繊維を形成する方法。 ２ 前記流体の排出を制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記ブツシングの底壁には、下向きに突出する側壁
   が形成されており、前記流体の一部を、該側壁に形成さ
   れた開口部を通じて排出し、該開口部の内外に圧力差を
   生じさせることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載の方法。 ４ 前記側壁に、複数個の開口部を形成し、該開口部に
   、開口部中を通過する流体の量を制御する機構を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５ 前記底壁に温度が不均一な部分がある場合に、前記
   開口部から排出される流体の量を該温度に応じて制御す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の方法
   。６ 前記排出した流体の一部を、前記ブツシングの底
   壁に再び送ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ７ （ａ）前記繊維が引き出される複数個のオリフイス
   を備えた底壁であつて、温度が部分的に不均一な底壁を
   有するブツシングから繊維を引き伸ばし、（ｂ）該ブツ
   シングの底壁に向けて流体を送り、（ｃ）該底壁から複
   数個の排出機構を通じて該流体の一部を排出し（ｄ）該
   排出機構を通る該流体の流れを該温度に応じて制御する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ８ 熔融鉱物材料から繊維を形成するブツシングにおい
   て、ブツシングが、繊維を引き出す複数個のオリフイス
   を備えた底壁を有し、側壁が、該繊維が通過する底壁が
   開放した形成室を形成するように該オリフイスを備えた
   底壁から下向きに連続してのび、流体供給機構が、該ブ
   ツシングの底壁に向けて斜め上方に流体の流れを導くよ
   うに設けられ、該流体供給機構と該底壁との間に位置す
   る少なくとも１個の開口部が、該流体の少なくとも一部
   の出口となるように、該形成室の該側壁に設けられたこ
   とを特徴とするブツシング。