JPS6220141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は遠心スピナによる溶融ガラスの繊維
化方法並びにその装置に関し、更に詳しくは溶融
ガラスの繊維化に際してガラスの熱移動を制限す
る方法及び装置に関するものである。 遠心スピナによるガラス繊維の製法においては
遠心スピナ（回転部材）が通常直立軸上に取付け
られて使用され、ガラス流はこのスピナの内部に
供給され、スピナの周縁壁の内面に送られ、この
スピナは多数のオリフイスを備えるから、スピナ
が回転するとガラスはスピナの周縁壁中のオリフ
イスから遠心力により複数の流れ、すなわち一次
流に射出される。燃焼室から衝風の形態の環状延
伸用（細長化）ガス流を送出する装置が備えら
れ、環状衝風流はスピナの穿孔された周縁壁の外
壁表面の近くに下方に向けて流され、それによつ
てガス流は延伸され通常結合剤で被覆されて、延
伸用衝風中を下方に向けて運ばれて通常捕集室の
底面壁として配置された多孔性捕集コンベアの上
表面に捕集される。代表的な装置ではコンベア上
でマツトまたは毛布状物を造りやすくするために
前記多孔性捕集コンベアの下に吸引箱が配置さ
れ、造られたマツトは次後の処理、包装などのた
めに運び去られる。 従来、遠心スピナによるこのようなガラスの繊
維化では周縁壁の高さ全部に沿つて溶融ガラスを
供給することが遠心スピナの周縁壁の全オリフイ
ス（穿孔）に溶融ガラスを規則的に分配するため
に必要であると考えられてきた。従つて、バスケ
ツトと呼ばれる装置、すなわち遠心スピナへ溶融
ガラスを分配する装置にはスピナの周縁壁の全高
に対応する多数列のオリフイスをバスケツトに存
在させることが必要であつた。しかし、このよう
にして溶融ガラスを分配すると、溶融ガラスから
スピナへ、およびスピナを囲む大気への熱移動は
極めて多量となり、使用するガラスの温度を高め
なければならない。 この発明はガラス全部をスピナのオリフイスの
上部区域に分配することを意図するものである。
このスピナオリフイスの上部区域は延伸用衝風発
生バーナに接近しているために下部区域よりも高
温度である。またこの上部区域は周囲の大気との
接触によるガラス流の冷却もその位置条件により
あまり大きくない。こうして、ガラスからスピナ
への熱移動を制限することができる。同時にガラ
スが分配される区域の高さが制限されるからバス
ケツトとスピナとの間でガラス流の数を制限する
ことができる。従つて、これらの流れは大きくな
り、大気との接触面積が減少するから熱移動を減
少させることができる。この発明は最初硬質ガラ
スを処理するために開発されたが、他のガラスに
ついても有利に使用できる。この発明を硬質ガラ
スの適用する場合にはスピナの寿命を過度の損な
わない温度で装置を運転できる利点があり、他の
（軟質）ガラスの場合には温度条件の選択範囲を
広げることができるか、または装置と接触するガ
ラスの最高温度を下げることによつてスピナの寿
命を延長できる利点がある。 こうして、この発明は溶融ガラスの糸を遠心力
により射出するための多数列のオリフイスを備え
た周縁壁を有し、下方に向けて噴出される環状ガ
ス流内に設置される遠心スピナであつて、遠心ス
ピナの周縁壁の下端部分におけるガラスの温度を
前記周縁壁の上端部分のガラス温度に接近させる
のに充分なように遠心スピナの周縁壁の下端部が
加熱される遠心スピナにより溶融ガラス繊維化す
る方法において、繊維化しようとするガラスの全
部を遠心スピナの最上段列のオリフイス区域に供
給することを特徴とする、遠心スピナによる溶融
ガラスの繊維化方法に関するものである。 この発明はまた、溶融ガラスの糸を遠心力によ
り射出するための多数列のオリフイスを備えた周
縁壁を有する中空遠心スピナ、前記遠心スピナの
内部に設置されたガラス分配装置および環状延伸
用ガス流を前記遠心スピナの周りに下方に向けて
発生する装置および遠心スピナの周縁壁の下端部
区域を加熱して前記下端部区域におけるガラスの
温度を周縁壁の上端区域付近のガラス温度に近接
するのに充分なだけ加熱するための加熱装置を備
えた遠心スピナによる溶融ガラスを繊維化する装
置において、スピナの周縁壁上の多数列のオリフ
イス全部に供給するのに充分量のガラスの周縁壁
最上段列のオリフイスに供給するガラス分配装置
が周縁壁の内側に向けてガラスを供給するために
遠心スピナの内部に設けられてなることを特徴と
する、遠心スピナによる溶融ガラスの繊維化装置
にも関するものである。 これらの構造状の、および操作上の改善は硬質
ガラスの繊維化に特に有利で重要であるが、ここ
に考慮する「遠心」技法によつて繊維化される他
の種類のガラスを使用するときにもまた有利であ
る。 これらの構造上の、および操作上の改善はここ
に開示する技術において好適に使用される装置を
考慮した後で説明するのが最善であり、従つて図
を参照して説明する。 第１図はこの発明の好適な実施例により構成さ
れたスピナを配置し、該スピナの周縁壁に隣接し
て下方に向けて送出される環状延伸用衝風を送出
するための衝風発生器を備えた、部分断面図によ
る垂直断面図である。 まず第１にこの第１図の実施例を参照すると、
垂直のスピナ支持軸が１０で示され、この軸はス
ピナを取付けるためのハブを下端に備え、ハブを
図に１１で示す。スピナ自体は１２で示され、こ
のスピナは多数の列のスピナオリフイスを備えた
周縁壁１３からなり、壁１３の上端は中央取付部
すなわち頚部１４によりハブ１１に接続される。
スピナ壁中のオリフイスはスピナ壁の断面部分だ
け示すが、多数のオリフイスが多数の垂直に間隔
を置いて配列された列をなすオリフイスが設けら
れていることを理解されたい。スピナはその下端
に内方に突出したフランジ１５を備え、このフラ
ンジ１５に円筒形部材すなわち円筒形要素１６の
上端が接続し、この円筒形要素１６は以下に更に
説明するように補強機能または支持機能を呈す
る。 スピナ内に、そしてスピナと共に回転するよう
に取付けられた分配バスケツト１７はスピナ周縁
壁の最上段列オリフイスの面に実質上設けられた
一列に並んだ分配オリフイス１８を備える。図に
示すように分配バスケツト１７は懸吊する腕木１
７ａによりハブ１１上に取付けられる。ガラス流
はスピナ取付け構造を通つて下方に向けて且つ中
心部に送出され、Ｓで示すようにバスケツト１７
の底面壁の内側に送られて該底面壁上を横方向に
拡げられてバスケツトの穿孔周縁壁に達し、バス
ケツト壁の内側に層を造り、この穿孔周縁壁から
ガラス流れは１９として示すようにオリフイスの
最上段に近いスピナの周縁壁の内面へ向かつてオ
リフイスを通つて放射上に外方へ射出され、この
オリフイスの最上段区域から射出されたガラスは
スピナ内壁を下方に向かつて流れる。この下降流
はスピナ周縁壁の内側に内部制限壁すなわち室構
造をもたないから妨害されずに流下し、この流れ
はストロボスコープ光により観察すると層流特性
をもち、この層流中には平滑な波状外観を呈す
る。ガラスがスピナ周縁壁中のオリフイスに入る
のはこの妨害されない制限されない層流からであ
り、ガラスは該層流から全スピナオリフイスを通
つて多数の流れ、すなわち一次流となつて外方に
射出され、該一次流は以下に記載する装置によつ
て確立された環状衝風（ガスブラスト）によつて
延伸される。 第１ａ図は互い違いに配列され且つスピナ壁の
最上段のオリフイス区域にガスブラストを吐出す
ための共通面に接近して設けられた２列のオリフ
イスを備えた他の態様の分配バスケツト１７ｂを
示す。 分配バスケツト（第１図の１７および第１ａ図
の１７ｂ）の配列に関して、先行技術で使用され
た大抵の分配バスケツトは穿孔スピナ壁の垂直方
向の長さの主要長さ全体にわたつて穿孔スピナ周
縁壁にガラスを分配するために互いに離れて垂直
に設けられた数列のオリフイスを備えるものであ
つた。しかしこの発明は先行技術の共通の技法に
従つてガラスの垂直分配を行うために必要な多数
のオリフイスを設けるに際して、特に比較的大型
のスピナの場合に多孔周縁壁の孔の直径および垂
直高についてある種の不利益と困難に遭遇するこ
とを見出した。 上記した不利益および困難のうちの最も重要な
問題は上述した分配バスケツトからスピナの周縁
壁の内側へ吐出されるガラス流からの熱損失に関
するものである。このような熱損失は吐出される
ガラス流の全表面積に正比例する。先行技術によ
る配列のように非常に多数の細かい場合には全表
面積は、ここに開示する分配バスケツトが唯一列
だけで先行技術のものより大きな寸法のオリフイ
スを備えるために全表面積をはるかに小さくしな
がら同じ量のガラスを吐出できる配列におけるガ
ラス流の全表面積よりもはるかに大きい、事実代
表的な場合には、ここに開示した配列は先行技術
の表面積の約1/7にすぎない表面積で所定量のガ
ラス流を吐出する。 従つてこの発明による改善された配列は分配バ
スケツトからスピナ周縁壁へ吐出されるガラスか
らの過度の熱損失（これは先行技術の装置の主た
る欠点である）をなくする。その上、先行技術で
使用する細いガラス流の場合の分配バスケツトか
らスピナの周縁へ吐出の際の各異なるガラス流間
の熱損失の均一性はこの発明の配列におけるよう
により少ない数の太い流れの場合よりはるかに低
い。 先行技術で使用する軟質ガラスを使用するとき
は前述の熱損失の問題は禁止的とは思われない
が、硬質ガラスを使用するときにはこのような熱
損失は耐えることができない。 他の重要な因子はここに開示する技法はスピナ
の直径を増大することができることである。先行
技術におけるように分配バスケツトから細い直径
のガラス流が吐出される時にはスピナ直径を大き
くするとガラス流の不規則な脈流を生ずる傾向が
あり、それによつて操作条件の一様性に悪い影響
を与える。より太いガラス流をより少ない数で使
用すればこのような不規則な脈流を解決できる。
このような不規則脈流傾向を減少する他の手段は
第２図ないし第６図に示す実施例について以下に
記述する。 更にバスケツト壁のオリフイスの大部分を通し
て穿孔スピナ周縁壁の内側に吐出された多数の細
ガラス流の場合には、該ガラス流の若干は分配バ
スケツト壁の個々のオリフイスと実質上一線に並
んだスピナ周縁オリフイスに到達するが、他のガ
ラス流はスピナ周縁壁のオリフイス間の非穿孔区
域の部分に到達する。従つてこれは非均一な動的
条件を導入し、製造される繊維の均一性に悪影響
を与える。 上述のことを考慮して、スピナ周縁壁上に垂直
方向に分配された多数の供給流を使用する代わり
に、改善された配列は穿孔された周縁壁の内面上
に溶融ガラスの拘束されない、制限されない下方
に流れる層を確立維持し、ガラスの供給は前記層
の上端部に行われ、前記層はスピナ壁の全オリフ
イス上を層流をなして下方に流れるから、周縁壁
の各オリフイスからガラス流を射出する動的条件
は実質上同一となり、それによつて製造される繊
維の非均一性の根源は除去される。 下方に流れる非拘束流の発達すなわち確立は第
１図および第１ａ図に関して上述した分配バスケ
ツトにより行われ、すなわちスピナ壁のオリフイ
スの最上段列の高さの、或はその高さに接近した
高さの平面に或はその平面に接近して設けられた
一列のオリフイスを通してスピナ壁に繊維化され
るための全ガラスを送給するバスケツトまたは分
配装置の使用により行われる。この一列のオリフ
イスは全部で約75個ないし200個からなるのが望
ましく、この数は多数列分配バスケツト中で普通
使用される数の約1/10〜約1/3の数である。 スピナ壁のオリフイスを通してガラスを所望の
ように均一に供給することは以下に記載する他の
好適な操作条件によつて、特にスピナ壁の上部お
よび下部の区域でガラスの実質上均一な粘度を得
る温度条件を維持することによつて増大される。 延伸用の第１図に示す構造物は延伸用環状吐出
オリフイス２１を備えた環状室２０を含み、該室
２０は燃料を燃焼しそれによつて所望の熱延伸用
ガスを造るための適当な装置を備えた２２で示す
ような１個またはそれ以上の燃焼室から延伸用ガ
スを供給される。これはスピナを囲むカーテンの
ような形態の下降する環状流を与える。スピナ取
付装置の構造の詳細および衝風発生器の構造の詳
細はこの業界では周知であるから、それらをここ
で記述する必要はない。 第１図からわかるように、装置はまたスピナの
下端を加熱する装置をも含む。これは種々の形態
をとり、好適には２３で示すように環状の高周波
高周波加熱装置である。この加熱装置の環はスピ
ナの直径より大きいのが望ましく、スピナの底部
の僅かに下に間隔をおいて配置される。 さて第１図に説明する実施例の運転について述
べる。ここに開示した種々の構成要素を任意の寸
法のスピナと共に使用できるが、この発明の改善
された技法の好適な実施例によればスピナは従来
普通に用いられてきたものより大きな直径のもの
が使用できる。例えばスピナは従来使用されてき
た代表的なものが直径300mmであるのに比して、
直径400mm程度のものが使用できる。これはスピ
ナの周縁壁のガラス吐出オリフイスの数をかなり
増やすことを可能となし、このオリフイス数の増
大はスピナからその回りの延伸用衝風中へ射出す
るガラス流の数を増大させるのに有利である。こ
の種のスピナは比較的高速度で回転するから、ス
ピナ壁にはかなり遠心力が作用する。またスピナ
は高めた温度で運転されるから、その周縁壁の中
央区域は外側へ弯曲する傾向が常に存在する。こ
の傾向は補強手段または支持装置を使用すること
により無くすことができ、その補強または支持装
置のいくつかを図中の種々の実施例中で開示す
る。第１図のスピナで補強装置は周縁壁の下端に
内向フランジ１５により取付けられた環状部材の
形をなす。この環状補強部材１６の補強作用は、
周縁壁１３の中央区域が遠心力の作用の下で外側
に湾曲する傾向があるが、補強部材１６により周
縁部１３の下端とフランジ１５との連接線のまわ
りにフランジ１５が上方におよび内側に曲げる傾
向があることを考えれば理解されよう。環状部材
１６がもし存在しなかつたとすると（先行技術の
スピナの場合のように）、フランジ１５の比較的
薄い内側端部に僅かな「波状運動」または小波状
運動が生ずることによつてフランジ１５の上述の
上方および内側に曲げる作用が少量だけ付与され
るにすぎない。しかしフランジの内側端部に環状
部材１６が結合している場合にはフランジの内側
端部のこのような小波状運動は抑止され、それに
よつてスピナの壁構造の補強すなわち支持を与え
る。環状部材１６のフランジ１５との角度を付し
た結合も所望の補強を付与するのを助勢する。 上述の目的のためには、補強部材（環状部
材）、１６はスピナ周縁壁１３の平均壁厚より厚
い、望ましくはスピナ壁の最大の厚ささえよりも
厚いスピナ軸方向の寸法を備えるのが好ましい。
更に、周縁壁の外側への湾曲を押さえる所望の作
用を与えるために環状部材はフランジ１５の内側
端部から下方に突出した位置に取付けられるのが
望ましい。ここに開示のようにスピナを補強すれ
ばスピナ壁の湾曲が阻止され、スピナの有用寿命
が伸長する。 この補強作用を達成する他の構造物の形は以下
に奇異する他の図に開示される。 第１図に示すような装置の実施例の好適な操作
を考える前に、比較的軟質なガを用いるスピナを
使用する代表的な先行技術の操作ではガラスは普
通スピナの中心区域に取付けられた、多数の間隔
をおいて配置された縦方向の列をなすガラス分配
オリフイスを有する分配バスケツト中に吐出さ
れ、その結果ガラスは該バスケツトからスピナの
周縁壁の少なくとも大部分の垂直方向の寸法全体
に送出されることをまず指摘しなければならな
い。このような先行技術の代表的操作では前記周
縁壁の上端部分と下端部分との間にはかなりの温
度差が存在する。すなわち、周縁壁の上端部分は
延伸用衝風の源に近いという主な理由で上端部分
は下端部分より高温である。その上、代表的な場
合には周縁壁はその高さ全体に亘つて同じ厚さで
あり、或は場合によつては底部端の方に向かうよ
り上部端に向かつてより厚くなる。加うるに、こ
の代表的な先行技術においてはオリフイスの直径
がスピナの上側の列と下側の列との間に若干差が
ある。これらの種々の因子は、例えばチヤーペン
チールおよびその協同者による米国特許第
3304164号の第３図に開示されているような
「傘」繊維化と云われてきた繊維をうるためにガ
ラス流の射出を下方のオリフイスより上方のオリ
フイスの方からより多くの割合で射出するために
確立されたものである。これはもし上側の列のオ
リフイスと下側の列のオリフイスとの両方から同
じ程度にガラス流が射出される時のように繊維が
互いに交さし合つて互いにからみ合い融着するの
を回避する。 これら先行技術のあるものにおけるスピナの下
端は溶融ガラスの導入およびそれを囲む延伸用衝
風から生ずる加熱に加えて若干の加熱も行われる
けれども、代表的先行技術の傘繊維化の達成には
スピナの上端と下端との間のようなガラス温度に
差をつけて操作することを普通必要とする。スピ
ナの上端は既に述べたような因子のために温度は
より高く、スピナの下端は若干の熱が加えられた
としても大抵より低く、この温度差のために、例
えば頂部に向かつて約1050℃から、底部に向かつ
て950℃の温度差のために、ガラス流の生成粘度
は底部より頂部で低く、従つて上側のオリフイス
を通つてより大きい流速すなわち引出し速度が得
られ、従つてガラス流はスピナの底部におけるよ
り頂部においてより多く射出され、これにより所
望の傘繊維化が達成される。 軟質ガラスを使用する先行技術の場合には、温
度を失透温度よりかなり高めた温度でさえ（また
ガラスを上段列のオリフイスに近い高めた温度で
使用しても）その温度はスピナの金属に重大な不
利な作用をしないから、上述の目的のためにはス
ピナの上端と下端温度差に頼ることができる。 上述とは異なつて、硬質ガラスの場合にはスピ
ナの上端と下端との間に実質上温度差があつては
スピナの運転はできない。その理由はもし下端部
分の温度がガラスの結晶化温度、従つて下段のオ
リフイスの閉塞を避けるのに充分に高い温度に設
定されると、傘繊維化を達成するために先行技術
で頻繁に使用される温度差を確立するためにはス
ピナの上端近くのガラス温度をスピナがとても高
くて侵食、腐食および／または変形するような高
い温度に高める必要がある。 これらの因子を考慮に入れて、改善された技法
は硬質ガラス組成物を使用するときに新規な仕方
で所望の傘繊維化が達成される。スピナの上端と
下端の温度差を使用する代わりに、改善された技
法はスピナの上端および下端でほぼ同じ温度を確
定し、この温度は失透温度の上のしかしそれに近
い温度（例えば1050℃）に定められる。ガラスの
粘度は従つてスピナの頂部および底部の列のオリ
フイスで本質的に同一例えば約5000ポイズであ
る。この改善された技法によれば下段列オリフイ
スからのガラス流の射出に対して所望の増大した
抵抗性が先行技術とは異なつた仕方で達成でき
る。こうして先行技術とは異なつて、この改善さ
れた技法は第１図に明瞭に示されるように適宜、
頂部端に向かうより底部端に向かつてより厚くな
る周縁壁を使用することができるである。これは
底部端に向かうに従つて長さが長くなるオリフイ
スを生じ、このことは所定のガラス粘度の場合に
は遠心力の作用の下で底部端オリフイスに向かう
に従つてガラス流の射出に対して大きな抵抗が与
えられる。このようなガラス流射出のより大きく
なる抵抗により、スピナの底部端に比して上部端
でより多量にガラス流が射出され、それによつて
所望の傘型繊維化（傾斜型繊維化）を生ずる。所
望により、底部列オリフイスを通るガラス流の抵
抗は底部列オリフイスの直径を小さくすることに
よつて更に増大できる。 スピナの下端部で所望の温度を得るために、従
来使用されていたより一層強い加熱をスピナの下
端部で行うことを意図するものである。こうして
第１図の加熱器２３は従来使用されていた能力の
少なくとも２倍ないし３倍の能力を持つべきであ
る。10000Hmで60KWの加熱器が適当である。 ここに開示する好適な実施例においては、周縁
壁の頂部および底部部分の両方の区域でのガラス
温度を使用するガラス流失透温度の約10℃〜約20
℃上に保つ条件を維持することが意図される。 大抵の目的に対して、適宜、スピナ周縁壁の下
端部の厚さは上端部の厚さの少なくとも約1.5倍
とすることができ、場合によつては適宜スピナ周
縁壁の下端部の厚さを上端部の厚さの2.5倍もの
厚さとすることが望ましい。この発明の代表的実
施例ではスピナの下端部の厚さは上端部の厚さの
約２倍にできる。例えばこのような代表的スピナ
ではスピナの頂端部の厚さは３mmで、下端部では
６mmである。 以下、第１０図および第１１図について説明す
る。 上述の点についてこの発明では適宜選択要件で
あるスピナ周縁壁の厚さが頂部に向かうより底部
に向かつて厚くなるスピナ周縁壁の断面の拡大図
を示す第１０図について説明する。第１図に説明
のように、頂部から底部に向かつてスピナ周縁壁
の厚さを実質上一様に厚くしてもよいが、第１０
図のような変形を使用することもできる。この変
形では周縁壁のあつさは底部端に向かつて最もあ
つくなり、最も薄い部分発明は央区域で、上端部
は中間の厚さである。この点に関して周縁壁を加
熱する２種の主要な熱源は頂部に向けられる延伸
用衝風と底部に向けられる誘導加熱器である。こ
の結果、周縁壁中間区域は頂端部および下端部よ
り温度が若干低くなり、中間区域におけるガラス
の粘度は対応して高くなる。第１０図に示すよう
な壁厚の変化はガラス流の程度および所望のガラ
スの射出量すなわち頂部における最大の流れおよ
び射出量おおび底部における最小の流れおよび射
出量を確立するのを助勢する。 第１図および第１０図では、周縁壁の外側表面
は円錐形、すなわち頂部に向かう方向より底部に
向かう方向に僅かに直径が大きくなつているが、
第１１図に示すようにこの外側表面は円筒状であ
つてもよい。 以下にパラメータに関して付加的に説明する。 第２図ないし第９図に説明する他の実施態様お
よび関連する特徴を記述する前に、この発明の構
造および操作上の特徴の両者の範囲を含む付加的
なパラメータを述べることが望ましい。 この発明の種々の構成要件は先行技術において
使用する程度の大きさの周縁壁の穿孔率（すなわ
ち全穿孔面積／全面積比）をもつスピナに関して
使用されるが、この発明の若干の要件は適宜、周
縁壁の単位表面積当たり増大した穿孔数をもつス
ピナに関して有利に使用される。このような穿孔
率の増大により、スピナのガラス引出し速度すな
わちスピナにより繊維化されるガラスの総量を増
大することが可能である。 この件を解析するに際しては、スピナ壁のオリ
フイスを通るガラスの吐出速度は吐出されるガラ
スの粘度により影響されることを心に留めて置か
なければならない。ガラスの粘度が増大すると各
オリフイスを通るガラスの流れを遅くするが、穿
孔率を増大することによりガラス粘度が高くなつ
てさえスピナの所定の全ガラス引出し率を維持で
きる。従つて穿孔率の増大はスピナの全ガラス引
出率の低下を生ずることなく、スピナに慣習的に
使用されてきた粘度より高粘度のガラスを使用す
ることを可能となす。 ガラス引出し率は個々のオリフイスの直径にも
依存するから、スピナ当たりの所定のガラス引出
し率は穿孔率が充分に増大すれば個々のオリフイ
スの直径は小さくしてさえ維持できる。 この発明で開示する技法は所定のスピナの総生
産量すなわち引出し率を増大することができるも
のであるが、この発明はまたスピナ壁の個々のオ
リフイスを通るガラスの通過速度を減少しながら
前記総生産量の増大を達成することを可能となす
ものである。このことは一部既に上述のように穿
孔率を増大することにより達成でき、また以下に
のべるある他の因子により達成でき、その結果総
生産量は増大するにも拘わらず腐食およびスピナ
の劣化は減少するのである。腐食はもちろん個々
のオリフイスに集中して起こるが、穿孔率の増大
（これはスピナを弱体かすることが予想される）
にも拘わらず、スピナの生産能力および寿命は減
少せず、先行技術のものに比して若干増大もしく
は延長されさえするのである。 その上、個々のオリフイスを通るガラス流の速
度が減少するのに伴つてスピナ周縁壁の外側表面
に隣接して噴出される延伸用衝風の速度は個々の
オリフイスを通るガラス流の速度がより高い場合
と同じほど大きくする必要はない。このことは２
重の利点をもつ。 まず第１に、既知のようにここに考慮するタイ
プのスピナにより製造される繊維の長さは一般に
延伸用ガスの速度に逆比例するから、上述の細長
化衝風の速度の減少はより長い繊維の製造を可能
となす。第２に細長化ガスの速度の低下はエネル
ギー節約にもなる。 穿孔率の増大はまた所定の体積量の延伸用ガス
中でより多くの吸うの繊維の延伸を行うことを可
能となし、このことはエネルギー保存に対する可
能性を表すものである。ここに開示した技法にお
いては延伸用ガスの単位体積当たりの繊維の数が
増大するにも拘わらず、製造された繊維は瘤状
（ポケツト）すなわち凝塊状繊維の区域がなく、
全延伸工程中互いに個々に単離されたままの状態
で製造され、従つて高品位の絶縁性をもつ繊維製
品が製造される。 大抵の目的に対しては周縁壁の穿孔部のcm²当た
り少なくとも15のオリフイスを与えるような穿孔
率、例えば毎cm²当たり15〜45または50個のオリフ
イスを与えることが意図される。好適な値は毎cm²
当たり約35個のオリフイスである。使用するオリ
フイスの直径は約0.8mm〜約1.2mmであるのが好ま
しい。ある種の要件を任意の直径をもつスピナに
ついて使用できるが、多くの目的に対しては先行
技術で使用したスピナに比してスピナの直径を適
宜大きくすることができる。こうして先行技術に
よる代表的にスピナの直径は約300mmであるが、
この発明によるスピナの直径は少なくとも400
mm、そして500mmもの大きさのものとすることが
できる。 スピナの直径を大きくすればまたある種の利点
が得られる。すなわち一定の穿孔率およびスピナ
からの同一引出率では個々のオリフイスを通るガ
ラスの流速を下げることができる。穿孔率の増大
について上述したように個々のオリフイスを通る
ガラス流速の低下は射出されるガラスの粘度を若
干高くすることをも可能となす。スピナにおける
同じ全ガラス引出し率の時でさえこのより高い粘
度のガラスは過度のスピナオリフイスの摩擦を生
じない。この理由は個々のオリフイスを通るガラ
スの流速が低いからである。 周縁壁が所望の垂直方向の長さをもつスピナに
ついてある種の要件を使用できるが、ある種の目
的に対してはスピナの周縁壁は先行技術のスピナ
の２倍もの高さでさえある増大した高さのもので
もよく、スピナの高さは例えば約40mmないし80mm
増大できる。このような高さの増大はオリフイス
総量を増大するために行われ、このようにして付
与されたオリフイス数の増大は増大した数のガラ
ス流すなわち一次流が延伸用ガス流中に射出さ
れ、それによつて更にエネルギーを保存する。 第２図ないし第９図の詳細な説明を以下に述べ
る。 さて第２図に説明した実施例について述べる。
中央のスピナ支持（取付け）軸１０が備えられ、
その下端にハブ構造物２４が設けられて、一般的
に２５で示すスピナを支持する。第１の実施例で
はスピナの周縁壁に隣接して延伸用衝風を噴出す
るために環状衝風噴出オリフイス２１を有する環
状の室２０が設けられる。第２図のスピナの直径
は第１図のスピナの直径より若干大きく、周縁壁
２６は再び下端の方へ向けて厚さが増大してい
る。周縁壁の下端に内向したフランジ２７が設け
られ、このフランジは徐々に半径方向に内側に向
かつて厚さが厚くなり、その内側端部の軸方向の
寸法は少なくとも周縁壁２６の平均の厚さと少な
くとも同じ厚さで、好適には周縁壁２６の最大の
厚さよりも厚いものとし、それによつて上述のよ
うに周縁壁２６の中央区域における湾曲に抵抗す
るための突張りが与えられる。 第２図においては分配バスケツト２８はスピナ
の中心に取付けられ、一連の周縁のオリフイス２
９が設けられる。ガラス流Ｓは第１図と同様に上
方から分配バスケツトに入り、分配バスケツト２
８の回転によりガラス流３０を径方向に外側に排
出させる。 スピナの周縁壁内部にガラス流３０を直接吐出
する代わりに、第２図の実施例では分配（供給）
バスケツトとスピナの周縁壁との間に挿入された
リレー装置が設けられ、環状の内側に開口した
斗３１の形をなし、スピナの周縁壁へガラス流３
２を吐出するための間隔を置いて設けられたリレ
ー用穿孔を斗の底部に備える。この最初に記載
した実施例ではガラス流を吐出するオリフイスは
スピナの穿孔された壁の上端部区域に繊維化され
るガラスの全部を吐出するように設置され、それ
によつて既に記載のように下方に向かつて流れる
妨害されない層流を生ずる。 第２図の実施例においては、第２図のスピナ直
径が第１図のスピナ直径より大きいにも拘わらず
分配（供給）バスケツト２８の直径は第１図の分
配バスケツトの直径より小さいことを注意すべき
である。問題の部分のこの割合は望ましい。その
理由は第１図に示すバスケツト１７の直径のよう
な直径の分配バスケツトの場合でさえ、分配バス
ケツトからのスピナ穿孔壁への距離は吐出された
ガラス流の均一性を損ない、ガラス流の不規則な
波動流を生じさせ、その結果ガラス吐出流の若干
はスピナ壁の上端部より下のスピナ壁区域に吐出
されることがある。これは望ましくない。その理
由はこの発明ではスピナ周縁壁の頂部から下降し
て周縁壁の底部へ流れる妨害されない所望の層流
を生ずるように周縁壁の実質上最上段列のオリフ
イスのある平面に実質上全部のガラスが吐出され
ることを意図するものだからである。 第１図に示す分配バスケツトの直径より若干小
さい直径の分配バスケツト２８を使用することに
よつて、そして更に第２図に示す環状斗３１の
ようなリレー装置を使用することによつて、ガラ
ス流の吐出はスピナオリフイスの最上段列の区域
に一層正確に行うことができる。斗３１は外形
３１ａで示すようなバスケツト支持構造によつて
ハブ構造２４の一部の上に取付けられる。この取
付部は好適には絶縁手段（例えば第７図及び第８
図に示すような）を含む。 第１図と同様に、第２図の場合にもスピナ周縁
壁の上端部分および下端部分の温度を望ましく同
じように保つために高周波誘導加熱器２３が使用
される。 第３図は第２図と類似の実施例を説明し、第２
図と同じ、もしくはよく似た構造部に対しては第
２図と同じ番号を第３図においても使用する。ス
ピナ２５および分配バスケツト２８は実際上第２
図と同じ構造をもつが、第３図の実施例では環状
の内側に開口した斗３１の代わりに第３図の実
施例は前期斗３１とは異なるリレー装置３３を
備える。この装置３３はブラケツト支持材３３ａ
（第７図および第８図におけるように絶縁材を備
える）によりハブ構造上に取付けられた環状のリ
ングからなる。このリングは分配バスケツト２８
から吐出されたガラス流３０を受けとるための内
側に向かつて開口した溝を備え、この溝の下端は
堰すなわち溢流峰３４により規定され、その結果
リレーリング３３により受留められたガラスは溢
流して遠心力によりスピナの周縁壁の内側に放出
される。好適にはリレーリング３３は溢流峰３４
がスピナ壁の最上段列のオリフイス平面にガラス
を放出するように位置して設置される。 第３図の実施例の機能は第２図の斗３１の場
合には個々のガラス流れ３２は斗の底部にある
オリフイスから排出されたのに対し、第３図の場
合にはガラスは個々の流れではなくて３５で示さ
れるシート状物として放出するリレー装置により
放出される以外は第２図と同様である。 さて、第４図の実施例を説明すると、この第４
図に示すスピナ３６は第１図、第２図および第３
図のスピナに比して実質的に増大した縦長方向の
寸法をもつ。第４図では第３図について述べたの
と類似の分配バスケツト２８を使用し、このバス
ケツトは第３図に関して述べたのと同様な構造の
環状リレー装置３３にガラス流を放出する。しか
し、第４図においてはリレー装置３３はガラスを
直接スピナ壁の内側に放出しないで、スピナ内に
設けられたスピナの上端と連結した構造部材３８
上に取付けられた環状の内側に向かつて開口した
斗３７内に放出される。 構造部材３８は一般に円筒形で、その上端はス
ピナの頚部に固定され、下端にはスピナの底部の
内向フランジ上に設けられた下向き端部３６ａを
受入れるための環状ソケツト３８ａを有する。構
造部材３８はまた底板３８ｂとも連結する。構造
部材３８と底板３８ｂとは図示のように間隔をお
いて配置された孔を有するのが好適である。周縁
に間隔をあけて配置されたアンカすなわちブラケ
ツト３９（第９図も参照）がスピナの周縁壁の中
央部から延び、支持構造部材３８上に設けられた
周縁上に間隔をあけるソケツト３８ｃと係合する
リング３９ａを取付けるのに使われる。ブラケツ
ト３９の周縁上の間隔は周縁壁の内側表面上のガ
ラスの層流を認め得る程度に制止または外乱する
のを避けさせる。３６ａ―３８ａおよび３９ａ―
３８ｃの相互係合は支持構造部材３８とスピナの
周縁壁との相対的垂直方向の自由な膨張性および
収縮性を与える。この支持構造、特に部材３９，
３９ａおよび３８ｃはスピナの周縁壁の効果的な
補強部材ともなり、それによつて遠心力の作用下
での周縁壁の外側への湾曲を抑止する。 この構造の利点は支持部材がより低い温度に保
たれる；例えばスピナ周縁壁は運転中約1050℃の
温度で、支持部材は約600℃であることができ、
従つてより剛性な状態にあることができる。 リレー斗３７および支持構造部材３８の構造
の詳細は第８図の拡大断面図に説明する。この図
から斗の底部の各吐出孔４０は支持構造部材３
８に半径方向に向いて造られた孔４１を通つてガ
ラス流を流すような位置に設けられることがわか
る。スピナ壁の内側の周りに所々に設けられたブ
ラケツト３９の空間はスピナの上端から下端部へ
のガラスの所望のの層流の発達を最少の中断によ
り造ることを可能となす。 装置の他の部分例えばスピナのジヤーナル固
定、延伸用ガスのための環状室、環状オリフイス
および加熱要素２３は総て既述のものと同様であ
る。 第５図の実施例ではスピナ４２の構造は第４図
のスピナ３６と類似しているが、第５図のスピナ
は直径がより小さく、ガラス供給のために第５図
の配列は第４図に２８で示す分配バスケツトの直
径若干大きい直径の分配バスケツト中央分配バス
ケツト４３を備え、このバスケツトは溢流リレー
リング３３を介する代わりにガラス流４４を直接
リレー斗３７中に供給する周縁孔を備える。こ
の実施例は支持構造３８、中心部が切取られた底
板３８ｂおよび第４図について上述したようなス
ピナの周縁壁との連結部材を含む。 第４図および第５図の配列の種々の特長が均一
な厚さの周縁壁について使用できるが、壁厚は既
述の理由により底部端に向かつて増大するのが好
適である。 第６図における構造は第３図の構造と同様に説
明でき、スピナ２５は第３図のスピナと同じであ
る。その上、分配バスケツト２８も第３図のもの
と同じであるが、第６図では溢流リレーリング４
５が用いられ、この実施例のこのリング（第７図
も参照されたい）は第３図におけるようにハブ構
造上に取付けられるのではなく、スピナ壁自体の
一部上に直接取付けられる。 第７図および第８図による詳細図では両者の場
合にリレー装置（第８図では３７、第７図では４
５）は絶縁材４６の挿入層を備え、この絶縁材４
６はリレー装置からスピナへの熱移動を減少さ
せ、第４図、第５図および第８図の実施例では支
持構造部材３８への熱移動を減少させるために設
けられる。 以下にガラス組成物について記述する。 この発明の高度に望ましい特長はその構造およ
び操作上の要件が広範囲のガラス組成物について
使用できることである。こうして、種々の構造上
の、および操作上の要件を独立にあるいは「軟
質」ガラスを含む多くの既知の延伸用ガラス組成
物と組合わせて使用できる。加うるに、個々の特
長構成およびそれらの組合わせは一次ガラス流を
延伸用衝風中に射出するために遠心スピナを使用
する先行技術の繊維化操作において従来使用され
なかつたある種のガラス組成物についても使用で
きる。事実ここに開示したスピナおよび技法を使
用すれば種々の理由から、特に比較的高いスピナ
温度を使用することを必要とする比較的高い失透
温度のために先行技術のスピナ装置で使用するこ
とは実用的でなかつたガラス組成物を容易に使用
できる。もしこのような高スピナ温度を先行技術
のスピナで使用すればスピナの劣化（スピナの磨
食および／また外側への湾曲）を生じ、その結果
スピナは実用的な、すなわち工業的な寿命を持た
なくなる。事実この発明の技法で使用するガラス
組成物のあるものの場合には先行技術のスピナを
使用しては事実上繊維化できない。 更に、ここに開示した改善された技法において
使用するのに適した望ましい温度および粘度特性
をもつ従来知られてさえいなかつたある種のガラ
ス組成物を使用することをこの発明では使用で
き、これらの新規のガラス組成物はスピナ技法に
よる繊維化使用するガラス組成物の処方中に個々
にあるいは組合されて普通使用されてきたフツ
素、ホウ素およびバリウムのうちのフツ素化合物
を含まないこと、およびホウ素化合物またはバリ
ウム化合物に一方を含まないか、あるいは両者と
もに実質上含まない点でまた有利である。その結
果これらの特別のがらす組成物は経済的で環境汚
染問題を起こさないから特に有利である。ここで
述べる比較的高融点および失透温度をもつ新規な
組成物により改善された温度抵抗性をもつ繊維が
製造される。こうして、このような新規ガラス組
成物から造られた熱絶縁製品は種々の既知の「軟
質」ガラスでできた繊維から造られた絶縁製品の
場合の約400℃の温度に比して約450℃〜500℃の
ような高温度で使用される用途にも安全に使用で
きる。 ここに開示する改善された技法で意図する好適
なガラス組成物は上述した種々の特長により特徴
付けられるだけでなく、望ましくは以下に掲げる
例および範囲と一致する組成をもつ。このような
ガラス組成物を同定する前に、慣用の先行技術下
の条件では繊維化の操作温度でのガラスお粘度は
1000センチポイズ程度のものであつた。こうして
できるだけ低い失透温度が探求され、このような
低い温度はフツ素化合物の添加により、またはホ
ウ素またはバリウム化合物さえもの添加により達
成される。ここに開示の改善された技法では新規
なガラス組成物を使用する場合にはスピナの操作
温度では5000ポイズ程度の粘度をもち、1030℃〜
1050℃のスピナ温度すなわち液相線の僅かに上の
温度が使用される。 ここに開示する装置および技法を使用する種々
のガラス組成物に関して、従来既知で且つ使用さ
れた種々のガラス組成物を使用できることを留意
されたい。しかし、特に望ましい結果は従来既知
でなく、従来使用されておらず、または従来技術
によるスピナ技法を使用するにはよく適合しない
ある種の組成物を使用するときに得られる。下記
の第１表に上述の範囲に入る８種の異種の組成物
の組成を掲げる。少量の未確認不純物以外は数値
はいずれも重量部である。この第１表はこれらの
８種の組成物の主要な特性をも掲げる。

【表】 上述の数種の成分の％に関して、第１表は実際
のサンプルガラスの分析からの数値を表わすもの
であるが、バツチ成分の化学組成の変化、ガラス
融解炉中での蒸発から生ずる変化および重量値お
よび化学分析値を測定できる精度のために、各成
分に±５％までの若干の範囲を与え、しかも第２
表のＣ欄に述べた全範囲内にあるようにするのが
適当である。 組成物Ｏはある種の既知のスピナ技法で繊維化
できようが既知の技法によるこの組成物の生産速
度すなわち引出し速度は許容できない程に低いだ
ろうから、上述のような組成物の繊維化操作は工
業的見地からは経済的に実施不能である。しかし
この発明の技法によれば組成物Ｏも経済的に使用
できる。 その他のガラス組成物は既知の遠心スピナ技法
によつては工業的ベースで繊維化できない。これ
に反して、これらの他の組成物はここに開示する
改善された技法に使用するのに特に適する。例え
ば組成物５，６および７のような他の組成物のあ
るものは従来未知であり、これらのうちで組成物
６が好適である。 ここに開示した技法および装置は極めて広範囲
のガラス組成物、例えば第２表のＡ欄に示すよう
なガラス組成物を用いて使用できる。

【表】 欄Ａの範囲内で、一方では粘度、そして他方で
は失透温度、耐水性との釣合いのとれた組成物を
使用するのが好適であり、前記釣合いは先行技術
により処方されたガラスを使う場合には特に困難
である。第２表の欄ＢおよびＣはマンガンを含有
するガラス組成物に対する範囲を掲げ、またこれ
らは上述の釣合いがとれるように組成されてい
る。 欄Ｂのガラスは少量のホウ素を含有し、そのほ
か同じように少量のバリウムを含有する。 これに対して、欄Ｃのガラス、例えば第１表の
５，６および７のようなガラスは新規を組成物で
ある。これらはマンガンおよび鉄を含む組成物
で、それからはバリウムおよびホウ素は意識的に
添加されない。しかし若干のこん跡量は存在して
いてもよい。 以下にスピナ合金について述べる。 約1150℃以上の温度で1000ポイズ程度の粘度を
もち、1030℃程度の失透温度をもつ最硬質ガラス
の若干を使用する場合には、所要の温度に耐える
ことができる特殊の組成の合金でできたスピナを
使用することをこの発明では使用する。更に、も
しこの合金を軟質ガラスの場合に使用すると、ス
ピナの寿命は増大する。このような合金は下記の
ような組成をもつ。ここに部とは重量部である。 第 ３ 表 元 素 範囲（部） Ｃ 0.65〜0.83 Cr 27.5〜31 Ｗ ６〜7.8 Fe ７〜10 Si 0.7〜1.2 Mn 0.6〜0.9 Co ０〜0.2 Ｐ ０〜0.03 Ｓ ０〜0.02 Ni（残部） 〜 59〜50 この種の合金は例えば直径が少なくとも400mm
のような大きな直径のスピナの場合に特に望まし
い。 いわゆる硬質ガラスの繊維化のほかに、上述の
スピナ合金の使用使用は硬質および軟質両種のガ
ラスを含めた広範囲の組成のガラスの繊維化を可
能となし、後者（軟質ガラス）の場合にはこのス
ピナ合金を使用すればスピナの寿命が増大され
る。こうして上記新規合金で造つたスピナは下記
第４表に示す範囲内の組成をもつガラスについて
使用できる。 第 ４ 表 元 素 範囲（重量部） SiO₂ 59〜67 Al₂O₃ ３〜８ Na₂O₃ 12.5〜18 K₂O ０〜３ R₂O＝Na₂O＋K₂O 15〜18 CaO 4.5〜９ MgO ０〜４ MgO／CaO ０〜0.75 MnO ０〜４ BaO ０〜５ Fe₂O₃ 0.1〜５ B₂O₃ ０〜５ その他 ≦１ その他成分中SO₃ ≦0.6

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な実施例により構成さ
れるスピナを備え、該スピナの周縁壁に隣接して
下方に向けて噴出される環状細長化衝風を噴出す
るための衝風発生器を備えた繊維化装置の部分破
断垂直断面図、第１ａ図は第１図の繊維化装置に
も配置できる他の実施例の分配オリフイスの拡大
立面図、第２図、第３図、第４図、第５図および
第６図は第１図と同様な部分垂直断面図で、各々
スピナおよびスピナ内のガラス供給機構のそれぞ
れ異なつた実施例を説明する図、第７図は第６図
に示すようなスピナ内の別の形のガラス供給装置
（リレー装置）の部分拡大断面図、第８図は第４
図および第５図に示すガラス供給装置のリレー装
置を説明する拡大破断断面図、第９図は第４図お
よび第５図のスピナの補強構造の破断透視図、第
１０図および第１１図はスピナ周縁壁のそれぞれ
異なる形の破断断面図である。 図中：10…スピナ支持軸（軸）、１１…ハブ、
１２…スピナ、１３…周縁壁、１４…頚部、１５
…フランジ（部材）、１６…環状部材（補強材）、
１７，１７ｂ…分配バスケツト（供給バスケツ
ト）、１７ａ…腕木、１８，１８ａ…（分配）オ
リフイス、１９…ガラス流、Ｓ…ガラス流、２０
…室、２１…（衝風）噴出オリフイス、２３…加
熱器、２４…ハブ、２５…スピナ、２６…周縁
壁、２７…フランジ、２８…分配バスケツト、２
９…穿孔、３０…ガラス流、３１…斗、３１ａ
…外形、３２…ガラス流、３３…リレーリング
（リレー装置）、３４…溢流峰、３３ａ…ブラケツ
ト支持体、３５…リレー装置、３６…スピナ、３
７…斗（リレー斗）、３８…構造部材、３８
ａ…ソケツト、３８ｂ…底板、３９…ブラケツ
ト、４０…吐出口、４１…孔、４２…スピナ、４
３…分配バスケツト、４４…ガラス流、４５…リ
レー装置、４６…絶縁材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融ガラスの糸を遠心力により射出するため
   の多数列のオリフイスを備えた周縁壁を有し、下
   方に向けて噴出される環状ガス流内に設置される
   遠心スピナであつて、遠心スピナの周縁壁の下端
   部分におけるガラスの温度を前記周縁壁の上端部
   分のガラス温度に接近させるのに充分なように遠
   心スピナの周縁壁の下端部が加熱される遠心スピ
   ナにより溶融ガラス繊維化する方法において、繊
   維化しようとするガラスの全部を遠心スピナの最
   上段列のオリフイス区域に供給することを特徴と
   する、遠心スピナによる溶融ガラスの繊維化方
   法。 ２ 溶融ガラスの糸を遠心力により射出するため
   の多数列のオリフイスを備えた周縁壁を有する中
   空遠心スピナ、前記遠心スピナの内部に設置され
   たガラス分配装置および環状延伸用ガス流を前記
   遠心スピナの周りに下方に向けて発生する装置お
   よび遠心スピナ１２，２５，３６，４２の周縁壁
   １３，２６の下端部区域を加熱して前記下端部区
   域におけるガラスの温度を周縁壁１３，２６の上
   端区域付近のガラス温度に近接するのに充分なだ
   け加熱するための加熱装置２３を備えた遠心スピ
   ナによる溶融ガラスを繊維化する装置において、
   スピナの周縁壁上の多数列のオリフイス全部に供
   給するのに充分量のガラスを周縁壁最上段列のオ
   リフイスに供給するガラス分配装置１７，２８，
   ４３が周縁壁の内側に向けてガラスを供給するた
   めに遠心スピナの内部に設けられてなることを特
   徴とする、遠心スピナによる溶融ガラスの繊維化
   装置。 ３ ガラス供給装置１７，２８，４３が遠心スピ
   ナ１２の周縁壁の最上段列の穿孔の平面またはそ
   の平面の近くの平面に設けられたガラス分配オリ
   フイス１８を設けた周縁壁をもつ分配装置１７を
   備え、分配装置の周縁壁の残余の部分にオリフイ
   スを備えないために繊維化すべきガラス全部を遠
   心スピナ１２のオリフイスの最上段列区域に供給
   できる特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 補強用環状部材１６が遠心スピナ１２の周縁
   壁１３の下端部に結合され、該部材は周縁壁１３
   の下端に対して内方に半径方向に設けられ、且つ
   遠心スピナ１２の軸と平行で周縁壁１３の厚さよ
   り厚い寸法をもつ特許請求の範囲第２項記載の装
   置。 ５ 環状部材１６はフランジ２７を備え、該フラ
   ンジは周縁壁２６の下端から出発して内方に向け
   て突出し、且つ厚さが内側端部に向けて徐々に増
   大してなる特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 環状部材１６が円筒状の形をもち、周縁壁１
   ３の下端より小さい直径をもち、部材１６の上端
   を周縁壁１３の下端と結合する部材１５を備える
   特許請求の範囲第４項記載の装置。