JPS62226836A - 異形断面ガラス繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は異形断面、即ち非円形断面、を有するガラス繊
維の製造方法に関する。

「従来の技術」 本発明者等は先に特願昭６０−５７５３６号においてオ
リフィスプレートに密接関係に形成される多数のオリフ
ィスを少なくとも２個のオリフィスを１グループとする
多数のグループに分け、更に各グループ毎にオリフィス
プレート下面に１１１１Ｊの凹所を形成し、各グループ
の各オリフィスの少なくとも大部分が該凹所内に開口す
るように構成されたオリフィスプレートを使用する異形
断面ガラス繊維のＴｌＡ造方法を提案した。

この方法によれば、各グループの複数個のオリフィスか
らプレート下面の凹所内に流出した溶融ガラスは凹所中
心に向って這い上って合流し１個のガラスコーンを形成
してその先端から１本のフィラメントとなって紡出され
るが、ガラスコーンは適度に冷却されて粘度を高められ
るので、先端においてｍｔｉ化されるまでに表面張力の
作用で円形断面となることなく、？！数個のオリフィス
から流出した溶融ガラスの合体による不規則新面形状を
残したままフィラメントに繊維化される。例えば１グル
ープのオリフィス数が２個の場合はまゆ形断面のフィラ
メントが得られ、３ｆｌ！ｉｌの場合には各頂点が膨出
し各辺に凹みを有する三角形断面のフィラメントが得ら
れる。その他オリフィス形状は円形に限らず長方形とす
ることができこれ等の２個を長手方向に整列配置した場
合には長円形又は楕円形断面のフィラメントが得られる
。

「発明が解決しようとする問題点」 オリフィスから流出しガラスコーンを形成する溶融ガラ
スは通常の円形断面のガラスＩＩＮを形成する場合オリ
スイス出口において７００〜１．０００ボイスの粘度を
もっておりガラスコーンの先端に至るまでに冷Ｗされて
１０，０００ボイス程度の粘αとなってフィラメントに
固化される。

一方上述の異形断面のガラス繊維を形成する場合にはオ
リフィス出口のガラスの粘度を通常通りとしたのではガ
ラスコーンの先端において異形断面のフイラメン１〜が
得られない。これは複数個のオリフィスから流出合体し
て形成された異形の溶融ガラスコーンの粘度が低いとガ
ラスコーンの先端に至るまでに表面張力の作用で断面が
円形化されてしまうからである。従って異形断面ガラス
繊維の＋ｌＢＪｍにおいては溶融ガラスがオリフィス出
口において３，０００〜４．０００ボイスの高い粘度を
もつように温度鍔面される。このように高い粘度の溶融
ガラスは必然的に大きな張力をもって引き出されなけれ
ばならない。このため異形断面ガラス繊維の製造におい
てはガラス繊維の引出し方向がフィラメントの断面形状
にＩ！ａｌｌを与えると共に円滑な紡糸運転の妨げとな
り通常の円形断面ガラス１１１．Ｈの紡糸運転の場合に
比べてフィラメントの切断等のトラブルが多くなる。そ
してこのようなトラブルは集束器に向うフィラメントの
傾斜が強いＡ°リフイスプレートの周辺部から紡出され
るフィラメントに多く発生する。

「問題点を解決するための手段」 本発明は以上の問題点を解決するためにオリフィスプレ
ートの各オリフィスグループ毎に形成されるガラスＩｌ
雑の引張力向が全て該グループのオリフィス中心軸線の
方向にほぼ合致するようにしたこと、即ちオリフィスプ
レートを通して紡出され集束器に向う全フィラメントが
オリフィスプレート下面に対しほぼ直角をなす方向に引
出されるようにしたことを特徴とするものである。

これを実施する一方法はオリフィスプレート下面が全体
的に凹面となるようにすることであり、他の方法は全オ
リフィスグループから紡出される全フィラメントを一旦
複数個の一次集束器に分割集束し、更に一次集束器に集
束された複数個のガラス繊維の束を纏めて少なくとも１
個の二次集束器に集束してストランドを形成することで
あり、更に好ましい方法は上記２つの方法を組合せ使用
することである。

「作用」 上記第１の方法によれば凹面の曲率中心付近に集束器を
置くことによって集束器に引取られる全フィラメントが
オリフィスプレート下面に対してほぼ直角の方向をとる
ことができる。又第２の方法によれば１個の一次集束器
に集束されるオリフィスグループの数は少なくなり周辺
のオリフィスから紡出されるフィラメントでもオリフィ
スプレート下面に対する傾斜を小さくできる。よってフ
ィラメントの引張方向とオリフィス中心軸の不一致に基
づく紡糸トラブルを減少することができる。

「実施例」 第１図は本発明による異形断面ガラスｌ１ｉＩｌｔの製
造方法を実施する装置の一実施例の概要を示す正面図で
ある。溶融ガラス１を収容したブッシング２の底部のオ
リフィスプレート３は下方に凹面をなしており、オリフ
ィスプレート３に形成された後述する特殊構造の多数の
オリフィスを通して形成された異形断面のフイラメン１
−４はバインダー塗布装置５によってバインダーを塗布
された後集束器６に集束され１本のストランド７となっ
て巻取性８に巻取られる。

特願昭６０−５７５３６号に詳述した異形断面を有する
ガラス繊維を紡糸するために、オリフィスプレート３は
第２図および第３図に示す如く下面に多数の円錐形の凹
所９が形成され各凹所９に２ケのオリフィス１０ａ、１
０ｂが開口している。

第４図に示す如くブッシング２内の溶融ガラスは２つの
オリフィス１０ａ、１０ｂを通して流出した後凹所９の
頂点に向って這い上り合体して１個の溶融ガラスコーン
１１となりその先端に至るまでに冷却固化されてフィラ
メント４に！！紺化される。第５図は溶融ガラスコーン
１１を横方向からみた図でコーンの横断面形状は第６図
に示す如く横に長いまゆ形をしており、異形断面のガラ
ス繊維を得るためにはこのようなコーンの横断面形状が
コーンの先端に至り固化されるまで維持されることが必
要である。このためオリフィスｉｏａ。

１０ｂの出口での溶融ガラスの粘度が３，０００〜４．
０００ボイスの比較的高い値に維持されるように溶融ガ
ラスの温度が調節される。通常の円形断面のフイラメン
１へを作る場合オリフィス出口での溶融ガラスの粘度は
７００〜１，０００ボイスであるがこのような低い粘度
では溶融ガラスコーンがオリフィス出口近くで異形断面
をもっていても先端に至るまでの間に表面張力の作用で
円形化されてしまうので異形断面のがラス１ｉｆｔは得
られない。従って異形断面ガラス繊維の製造には上述し
たオリフィス構造に加えてオリフィス出口での粘度の調
整がｍ要である。なおオリフィス構造は上述の構造の他
に各種の変更が可能である。例えば凹所９は円錐形に代
えて部分球面とすることが可能であり、又各四所に開口
するオリフィスの数を３個又は４個とすることによって
基本的に三角形又は四角形断面の異形繊維を形成するこ
とができる。更に各オリフィスの形状は円形に限らず。

長方形、長円形、楕円形等の横に長い形状としこれ等の
各２個を長手方向に一線になるように配列してらよい。

以上の通り異形断面ガラス繊維を製造する場合にはオリ
スイス出口での溶融ガラスの粘度が高いために円形断面
ガラス繊維の製造の場合に比べて強い延伸力を必要とし
、このためガラス繊維の引張方向がオリフィス中心軸の
方向から外れる度合が大きいと紡糸運転に悪影響を及ぼ
す。このような方向の外れる度合はオリフィスプレート
の周辺部から紡出されるフィラメントにおいて大きくな
る。第７図はこのようにフィラメントの引張方向とオリ
フィス１０ａ、１０ｂの中心軸線１０’ａ。

１０′　ｂどの方向が大きくずれた状態を示し、このよ
うな場合にはフィラメントの断面は１２に示す如く所望
の異形断面を示すことなく楕円又は円形を示すことが多
くなる。

従って本発明は全フィラメント４の引張方向をできるだ
けオリフィス中心軸の方向１０’　ａ、１ｏ′　ｂと一
致させること、換言すれば全フィラメントの引張方向が
オリフィスプレート下面に対してできるだけ直角に近く
なるようにすることによって紡糸トラブルを解消せんと
するものである。

実験の結果によればフィラメントの引張方向がオリフィ
スプレート下面と直角をなす方向から＋２°又は−１，
７゛のずれの範囲内にあるとき即ちオリフィスプレート
下面に対し８８．３°から９２°の角度範囲内にあると
きトラブルが発生することなく異形断面のガラス繊維の
形成率のよいことが判明した。

全てのフィラメントの引張方向がこのような角度範囲内
にあるようにする第１の方法は第１図に示す如くオリフ
ィスプレート３の下面が下方に凹面をなす如く形成し凹
面の曲率中心近くに集束器６を置くようにすることであ
る。こうすることによってオリフィスプレートの周辺部
のオリフィスから紡出されるフィラメントもオリフィス
プレートに対しほぼ直角の方向に引出され集束器に向う
ことになる。実験の結果によればオリフィスプレートの
凹面の頂点から集束器までの距離を５ＪＩＩＩＩ、凹面
の曲率半径をＲｍとしたとき ｜Ｒ（１±０．２）ｌ≦Ｓなる関係を満足するように凹
面を設計した場合十分満足できる状態で異形断面ガラス
１ＩＩｌｔが得られた。

第８図から第１０図は各種の凹面をもったオリフィスプ
レートの例を示し、第８図はピラミッド型のものでこの
場合ピラミッドの頂点と底辺の４点を含む部分球面の半
径で凹面の曲率半径Ｒを表す。第９図はアーチ形の凹面
を、第１０図は各１対の短辺と長辺で囲まれた部分球面
から成る凹面を示す。

第１１図は全てのフィラメントの引張方向がオリフィス
プレート下面に対し上記角度範囲内にあるようにするた
めのもう一つの方法を示している。

この場合オリフィスプレート３の曲率半径は上述の場合
より大きくてもよく、ある場合には完全な平面で構成さ
れてもよい。第１１図の装設は集束器６（本実施例では
二次集束器と称す）の前段に２つの一次集束６１６ａ、
１６ｂを設はオリフィスプレート３から紡出される全フ
ィラメントを二次集束器６に一度に集束する代りに一次
集束器１６ａ、１６ｂで一旦２つに分けて集束し、次い
で２束に集束されたフィラメントを二次集束器６に導き
１本のストランド７とするものである。この方法によれ
ば１個の一次集束器１６ａ又は１６ｂで集束されるフィ
ラメントが紡出されるオリフィスプレートの領域は狭く
なるので周辺部のフィラメントでもオリフィスプレート
に対し９０”から大きく外れることはなくなる。そして
９０″から外れる度合は一次集束器の数が増える程小さ
くなることは明らかであろう。

第１表は第８図のピラミッド型の凹面を使用した場合に
ついて、ピラミッドの頂点と集束器の距離Ｓを１．０Ｏ
Ｏａａピラミツドの底辺の長さを３６０ｍ巾を１５０ｍ
と一定にし、ピラミッドの高さを変えることによって曲
率半径ＲＪＩＩＩを種々変えた場合の異形断面ガラス繊
維の形成率Ｔ％（全紡出フィラメント数２００本中に含
まれる異形断面フィラメントの本数の百分率）を試験し
た結果を示す。

第　　１　　表 上表中比較例と示したものは所期の異形繊維形成率（Ｔ
）に達しないものを示し、実施呵能例として示すものは
｜Ｒ（１±０．２）ｌ≦Ｓなる関係を満足している。な
お上式を｜Ｒ（１±ｘ）ｌ≦Ｓとし更に数多くのテスト
を行うことにより異形繊維形成率（Ｔ）とＸとの関係を
知ることができるので必要に応じて王の値を意図的に」
ント〇−ルすることも可能である。

第２表は第９図に示すアーチ型オリフィスプレートを使
用し第１１図に示す如く複数個の一次集束器を使用して
実験した結果を示す。この場合アーチ型オリフィスプレ
ートは長さ３６０履、巾１５０ｍ、曲率半径Ｒ１０００
ａｇ＋の一定のものを使用し、一次集束器の数を変え又
、アーチの頂点から一次集束器までの距ｌｌｌ５ａＩを
変えて結果を比較した。

第　　２　　表 上表によればＳが大きく一次集束器の数が多い程結果が
よいことを示している。これはそうすることによってフ
ィラメントの引張方向がオリフィスの中心軸線の方向に
近づくことからも明らかに推定できることである。なお
一次集束器の数を１とした場合、即ち通常の集束方法を
採った比較例はいづれもＴが小さくなるがＮα７の場合
は実用上使用可能である。

第３表は比較例として平面のオリフィスプレートを使用
し一次集束器°の使用個数と王の関係を試験した結果を
示す。

上表はオリフィスプレートが平面の場合でも一次集束器
の個数を増すことにより王が大きくなることを示してい
るが、Ｔが５０％程度では実用上異形断面ガラス繊維の
ストランドということはできないであろう。又平面のオ
リフィスプレートではフィラメントの引張方向とオリフ
ィス中心軸の方向が一致しないものがどうしてもできる
ため張力むらが発生し、この点からも良質な異形１１ｉ
面ガラス繊維ストランドを得ることが困難となる。

第４表は第１０図に示す部分球面型のオリフィスプレー
トについて一次集束器の個数およびオリフィスプレート
の頂点と一次集束器の距１１１８ａ＋と丁との関係を示
す。この部分球面は曲率半径Ｒが１．０００５１１艮辺
の長さが３６０履短辺の長さが１８０ｍ＋であった。

上表は｜Ｒ（１±０．２）ｌ≦Ｓが成立していることを
示している。Ｎα７はフィラメントの引張方向とオリフ
ィスプレートとなす角がオリフィスプレートの周辺部に
近づ（程大きくなるために王が減少したものと推定され
る。Ｎα８および騎９は一次集束器の個数が増える程周
辺部でもフィラメントの引張方向がオリフィスプレート
に対し９０°に近づくため王が大きくなることを示して
いる。Ｎα７の比較例はＴが９０％であるが、ストラン
ドの用途にＧｊ全く支障はない。

Ｕ発萌の効果Ｊ 本発明によれば異形断面ガラスｍＭの製造を従来より効
率よく行うことができる。まゆ型断面のガラスｇ＆雑に
ついていえば短径と長径との比が１：６程度までの細長
いものまで％Ｉ造可能である。

更にオリフィスプレートの形状、一次集束器の個数集束
器とオリフィスプレートの距離を適当に調整することに
よって１本のストランド中の異形断面フィラメントと円
形断面フィラメン１−の比率を調整することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の一実施例の概要を示す
正面図、第２図は異形所内ガラス繊維を紡糸するための
オリフィスプレートの下面の一部を示す底面図、第３図
は第２図の■・−■断面図、第４図は第３図の２個のオ
リフィスを通して流出した溶融ガラスが１個のコーンを
形成している模様を示す説明図、第５図は第４図のガラ
スコーンを横方向からみた側面図、第６図は第４図のＶ
ｌ　−Ｖｌ線に沿って切断したガラスコーンの断面図、
第７図はフィラメントの引張方向がオリフィス中心軸線
から大きく外れている場合のガラスコーン状態を示す説
明図、第８図はピラミッド型オリフィスプレートの斜視
図、第９図はアーチ型オリフィスプレートの斜視図、第
１０図は部分球面型長方形オリフィスプレートの斜視図
、第１１図は本発明を実施する装置の他の実施例の概要
を示す正面図である。 １・・・溶融ガラス、２・・・ブッシング、３・・・オ
リフィスプレート、４・・・フィラメント、５・・・バ
インダー塗布装置、 ６・・・集束器（二次集束器）、７・・・ストランド、
８・・・巻取管、９・・・凹所、 １０ａ、１０ｂ・・・オリフィス、 １０ａ’　、１０ｂ’　・・・オリフィス中心軸線、１
１・・・ガラスコーン、 １６ａ、１６ｂ・・・一次集束鼎。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）オリフィスプレートに密接関係に形成される多数
   のオリフィスを少なくとも２個のオリフィスを１グルー
   プとする多数のグループに分け、更に各グループ毎にオ
   リフィスプレート下面に１個の凹所を形成し各グループ
   の各オリフィスの少なくとも大部分が該凹所内に開口す
   るように構成されたオリフィスプレートを使用する異形
   断面ガラス繊維の製造方法において、各グループ毎に契
   約されるガラス繊維の引張方向が全て該グループのオリ
   フィス中心軸線の方向にほぼ合致するようにしたことを
   特徴とする異形断面ガラス繊維の製造方法。 （２）前記各グループ毎に形成されるガラス繊維の引張
   方向がオリフィスプレート下面に対し ８８．３°から９２°の角度範囲にあることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の異形断面ガラス繊維
   の製造方法。 （３）オリフィスプレート下面が全体的に凹面をなして
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項又は第
   （２）項記載の異形断面ガラス繊維の製造方法。 （４）前記凹面の曲率半径をＲｍｍ、前記凹面の頂点か
   ら集束器までの距離をＳｍｍとしたとき、｜Ｒ（１±０
   ．２）｜≦Ｓであることを特徴とする特許請求の範囲第
   （３）項記載の異形断面ガラス繊維の製造方法。 （５）前記凹面は頂点と底辺の４点が一球面上にあるピ
   ラミッド形をしていることを特徴とする特許請求の範囲
   第（３）項又は第（４）項記載の異形断面ガラス繊維の
   製造方法。（６）前記凹面はアーチ型をしていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（３）項又は第（４）項記
   載の異形断面ガラス繊維の製造方法。 （７）前記凹面は部分球面形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（３）項又は第（４）項記載の異形断面
   ガラス繊維の製造方法。 （８）前記オリフィスの全グループを複数の組に分割し
   、各組のほぼ中心の下方ほぼ等距離の位置に１つづつ複
   数個の一次集束器を設けて紡出される全ガラス繊維を前
   記一次集束器によつて複数の束に分割集束し更に前記一
   次集束器の下方に少なくとも１個の一次集束器を設けて
   一次集束器に集束された複数個のガラス繊維の束を前記
   二次集束器によつて少なくとも１本のストランドに集束
   することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第（
   ２）項又は第（３）記載の異形断面ガラス繊維の製造方
   法。