CN112585098B - 用于制造玻璃纤维的漏板及玻璃纤维的制造方法 - Google Patents

用于制造玻璃纤维的漏板及玻璃纤维的制造方法 Download PDF

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CN112585098B CN201980054665.1A CN201980054665A CN112585098B CN 112585098 B CN112585098 B CN 112585098B CN 201980054665 A CN201980054665 A CN 201980054665A CN 112585098 B CN112585098 B CN 112585098B
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Abstract

本发明的用于制造玻璃纤维的漏板具备底板与多个排列在上述底板上的排出玻璃熔液的喷嘴,其中,上述底板具备水平截面为扁平状的底孔,上述喷嘴具备喷嘴壁与喷嘴孔,所述喷嘴壁沿上述底孔的轮廓从上述底板突出,所述喷嘴孔从上述底孔贯穿至上述喷嘴壁的前端且维持上述底孔的形状,上述喷嘴壁具有没有从上述底板突出的一对缺口,上述一对缺口隔着上述喷嘴孔的长边方向的中心轴相对且相向,上述缺口的宽度为上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的10%以上、95%以下。

Description

用于制造玻璃纤维的漏板及玻璃纤维的制造方法
技术领域
本发明涉及用于制造玻璃纤维的漏板(bushing)及玻璃纤维的制造方法。
背景技术
与截面为圆形的玻璃纤维相比,截面为扁平形状等非圆形的玻璃纤维可期待通过与树脂等的复合化而提高强度,且能够防止与树脂的复合成型品的翘曲,因此被广泛地用作填充材料。认为这是由于若为非圆形,则玻璃纤维彼此容易叠合,与树脂混合并成型时的树脂的流动性得以提升,即使玻璃纤维的含有率较高,玻璃纤维的分散性也良好。非圆形的玻璃纤维的制作工艺虽然与圆形的玻璃纤维的制作工艺相同,但为了将截面制成非圆形,需要排列有多个具有特殊结构的喷嘴(nozzle)的用于制造玻璃纤维的漏板(以下,也称作喷嘴板)。
例如,专利文献1~3中公开了一种喷嘴口(nozzle tip)及排列有多个该喷嘴口的喷嘴板,所述喷嘴口为用于制造截面为扁平形状的玻璃纤维的喷嘴,其在由长壁与短壁构成的喷嘴壁的长壁一侧的前端部设有缺口。为了制造截面为扁平形状的玻璃纤维,需要从排出玻璃熔液的端部的截面为扁平形状的喷嘴拉出并排出玻璃熔液,将玻璃熔液急速冷却并纤维化。进行玻璃熔液的纤维化时,玻璃熔液的表面张力高,熔液趋于变圆,因此与之对抗成为制造截面为扁平形状的玻璃纤维的关键。
专利文献1中,通过使排出玻璃熔液的端部的截面为椭圆形的喷嘴在一侧的长壁的前端具备缺口,从而在没有缺口结构的一侧,对玻璃熔液进行保温,边维持流动的玻璃熔液的形态,边提高具备缺口结构的一侧的玻璃熔液的粘度,以对抗玻璃趋于变圆的力。专利文献2中,将在喷嘴的一侧的长壁的前端具备缺口的喷嘴以缺口彼此相对的方式插入板中。专利文献3中,在扁平形状喷嘴的长壁的一侧或两侧上设置宽缺口,通过该缺口并用冷却气体提高喷嘴内的长边侧的玻璃熔液的粘度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第99/028543号
专利文献2:日本特开2003-048742号公报
专利文献3:日本特开2010-163342号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
为了大量制造玻璃纤维,使用底板上具备多个喷嘴的漏板是有效的。若为具备多个喷嘴的漏板,则需要增大底板的面积。但底板的面积大时,底板上易发生温度不均,因此玻璃纤维的扁平率和截面积会产生偏差,玻璃纤维的截面形状的偏差可能会变大。作为其理由,认为一旦在底板上发生温度不均,则通过各喷嘴的内部的玻璃熔液的粘度会不同,因此在喷嘴出口抵抗玻璃趋于变圆的力(表面张力)的力的大小不同,进而导致所得到的玻璃纤维的扁平率产生偏差。进一步,在温度较低的喷嘴内,玻璃熔液的流动易产生脉动,容易发生无法得到截面形状统一的玻璃纤维等不良情况。
此外,底板的面积大时,若以在底板的中心部对拉出的玻璃熔液进行集束的方式进行纺丝,则对于处于底板的中心部的喷嘴与处于端部的喷嘴而言,由于从各喷嘴拉出的玻璃熔液的角度(以下,也称作玻璃纤维的拉伸角)不同,因此玻璃纤维的扁平率和截面积会产生偏差,玻璃纤维的截面形状的偏差可能会变大。
对于专利文献1~3中公开的现有的喷嘴形状,可能会因上述底板的温度不均及玻璃纤维的拉伸角的差异,造成玻璃纤维的扁平率和截面积产生偏差,导致玻璃纤维的截面形状的偏差变大。
本发明鉴于上述情况而完成,其目的在于提供一种用于制造玻璃纤维的漏板,在截面为扁平状的玻璃纤维的制造中同时从多个喷嘴进行纺丝时,该漏板可制造起因于底板的温度不均及玻璃纤维的拉伸角的差异的玻璃纤维的截面形状的偏差小的玻璃纤维。此外,本发明的目的在于提供一种使用该漏板制造具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面的玻璃纤维的方法。本发明的目的还在于提供将多根利用上述制造方法得到的玻璃纤维集束而制造玻璃纤维束的方法、及由多根截面形状的偏差小的玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束。
解决技术问题的技术手段
在第一实施方式中,本发明的用于制造玻璃纤维的漏板具备底板与多个排列在上述底板上的排出玻璃熔液的喷嘴,上述底板具备水平截面为扁平状的底孔,上述喷嘴具备喷嘴壁与喷嘴孔,所述喷嘴壁沿上述底孔的轮廓从上述底板突出,所述喷嘴孔从上述底孔贯穿至上述喷嘴壁的前端且维持上述底孔的形状,上述喷嘴壁具有没有从上述底板突出的一对缺口,上述一对缺口隔着上述喷嘴孔的长边方向的中心轴相对且相向,上述缺口的宽度为上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的10%以上、95%以下。
在第二实施方式中,本发明的用于制造玻璃纤维的漏板具备底板与多个排列在上述底板上的排出玻璃熔液的喷嘴,上述底板具备水平截面为扁平状的底孔,上述喷嘴具备喷嘴壁与喷嘴孔,所述喷嘴壁沿上述底孔的轮廓从上述底板突出,所述喷嘴孔从上述底孔贯穿至上述喷嘴壁的前端且维持上述底孔的形状,上述喷嘴壁在前端具有一对缺口,上述一对缺口隔着上述喷嘴孔的长边方向的中心轴相对且相向,上述缺口的宽度为上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的10%以上、95%以下,上述缺口的高度超过从上述底板至上述喷嘴壁的前端的距离的80%且小于100%。
以下,不特别区分本发明的用于制造玻璃纤维的漏板的第一实施方式及第二实施方式时,仅将其称作“本发明的用于制造玻璃纤维的漏板”或“本发明的漏板”。
本发明的漏板并不像以往那样在喷嘴壁的单侧设置缺口,而是在喷嘴壁上设置了一对缺口,并将缺口的宽度设为喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的10%以上、95%以下。由此,能够制造截面为扁平状的玻璃纤维。
进一步,第一实施方式中,喷嘴壁上设置有一对没有从底板突出的缺口。另一方面,第二实施方式中,在喷嘴壁的前端设置有一对缺口,并将缺口的高度设为超过从底板至喷嘴壁的前端的距离的80%且小于100%。由此,能够减小起因于底板的温度不均及玻璃纤维的拉伸角的差异的玻璃纤维的截面形状(扁平率、截面积)的偏差。
在本发明的漏板中,优选上述一对缺口在上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的中央相对。
此时,由于容易发挥缺口所带来的效果,因此容易制造截面形状为扁平状的玻璃纤维。
在本发明的漏板中,优选处于上述喷嘴壁的内周面侧的上述一对缺口的面积的总和为包含上述一对缺口的面积的上述喷嘴壁的内周面的总面积的1%以上、80%以下。
通过将上述缺口的面积比设为1%以上、80%以下,容易发挥缺口所带来的效果。当缺口的面积比小于1%时,不易发挥缺口所带来的效果,另一方面,当缺口的面积比超过80%时,喷嘴孔内的玻璃熔液的流动的稳定性降低,玻璃流出时容易产生脉动等。
在本发明的漏板中,优选上述缺口的形状为矩形。
通过将缺口的形状设为矩形,喷嘴的加工变得容易。此外,通过将缺口的形状设为矩形,能够将缺口所带来的玻璃熔液的冷却效果最大化。进一步,能够使玻璃熔液的流动稳定,因此,在玻璃流出时不易产生脉动等不良情况。
在本发明的漏板中,上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度/短边方向的最长部的长度的比通常优选为2以上,具体而言优选为2以上、12以下。
通过将上述比设为2以上、12以下,能够容易地制造长轴的长度与短轴的长度不同的扁平状的玻璃纤维。当上述比小于2时,由于喷嘴孔的形状接近圆形,因此难以制造扁平状的玻璃纤维。另一方面,当上述比超过12时,由于长轴过长,因此能够配置在相同面积内的喷嘴的数目变少。
在本发明的漏板中,将上述底板的厚度设为A、将从上述底板至上述喷嘴壁的前端的距离设为B时,B/A的比优选为0.2以上、4以下,更优选为0.2以上、3以下,进一步优选为0.2以上、1以下。
通过将B/A的比设为0.2以上、4以下,能够使玻璃熔液的流动稳定,玻璃流出时不易产生脉动等不良情况。
在本发明的漏板中,优选上述底孔的截面积与上述喷嘴孔的前端部的截面积相同。
通过使底孔的截面积与喷嘴孔的前端部的截面积相同,喷嘴的加工变得容易。此外,通过使底孔的截面积与喷嘴孔的前端部的截面积相同,能够容易地制造扁平状的玻璃纤维。
在本发明的漏板中,优选上述底孔的截面形状与上述喷嘴孔的截面形状相同。
通过使底孔的截面形状与喷嘴孔的截面形状相同,喷嘴的加工变得容易。此外,通过使底孔的截面形状与喷嘴孔的截面形状相同,能够容易地制造扁平状的玻璃纤维。
本发明的玻璃纤维的制造方法为具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面的玻璃纤维的制造方法,所述制备方法具备从本发明的漏板的各喷嘴拉出玻璃熔液,将该玻璃熔液急速冷却并纤维化的工序。
利用本发明的玻璃纤维的制造方法,能够有效地制造截面形状为扁平状且以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。
本发明的玻璃纤维束的制造方法具备:利用本发明的玻璃纤维的制造方法得到玻璃纤维的工序;及将多根上述玻璃纤维集束的工序。
利用本发明的玻璃纤维束的制造方法,能够制造由多根截面形状统一的玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束。
在第一实施方式中,本发明的玻璃纤维束为将多根玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束,所述玻璃纤维具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面,上述多根玻璃纤维的截面形状的扁平率的平均值为2以上、8以下。此外,上述各玻璃纤维的截面形状的扁平率的标准偏差为14%以下,优选为12%以下,更优选为10%以下。
在第二实施方式中,本发明的玻璃纤维束为将多根玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束,所述玻璃纤维具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面,上述各玻璃纤维的纤维截面积的标准偏差为14%以下,优选为12%以下,更优选为10%以下。
在第二实施方式中,上述多根玻璃纤维的截面形状的扁平率的平均值优选为2以上、8以下。
本发明的玻璃纤维束中,通过减小玻璃纤维的扁平率或截面积的偏差,能够减小玻璃纤维的截面形状的偏差。
发明效果
根据本发明,可制造截面为扁平状,且扁平率和截面积等截面形状的偏差小的玻璃纤维。
附图说明
图1的(a)为示意性地示出玻璃纤维制造装置的一个实施方式的侧视图;图1的(b)为构成图1的(a)所示的玻璃纤维制造装置的漏板周围的放大图。
图2为示意性地示出构成玻璃纤维制造装置的漏板的喷嘴及冷却片的配置的一个实例的底视图。
图3为示意性地示出构成玻璃纤维制造装置的漏板的喷嘴及冷却片的配置的另一个实例的底视图。
图4为示意性地示出本发明的第一实施方式的漏板的一个实例的要点的透视图。
图5的(a)为图4所示的漏板的长边方向的截面图,图5的(b)为构成图4所示的漏板的喷嘴的底视图,图5的(c)为图4所示的漏板的短边方向的截面图。
图6的(a)、图6的(b)及图6的(c)为构成本发明的第一实施方式的漏板的其他实例的喷嘴的底视图。
图7为示意性地示出本发明的第二实施方式的漏板的一个实例的要点的透视图。
图8的(a)为图7所示的漏板的长边方向的截面图,图8的(b)为构成图7所示的漏板的喷嘴的底视图,图8的(c)为图7所示的漏板的短边方向的截面图。
图9的(a)、图9的(b)及图9的(c)为构成本发明的第二实施方式的漏板的其他实例的喷嘴的底视图;图9的(d)、图9的(e)及图9的(f)分别为具备图9的(a)、图9的(b)及图9的(c)所示的喷嘴的漏板的短边方向的截面图。
图10的(a)、图10的(b)及图10的(c)为构成本发明的漏板的喷嘴的其他实例的底视图。
图11为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例1中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
图12为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例3中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
图13为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例4中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
图14为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例5中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
图15为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例19中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行具体的说明。
然而,本发明并不受以下实施方式的限定,能够在不改变本发明主旨的范围内进行适当变更而使用。另外,也可以组合两个以上下文中记载的本发明的各个优选构成。
以下所示的各实施方式为例示,可对不同的实施方式所示的构成进行部分置换或组合是当然的。第二实施方式之后的实施方式中,省略对与第一实施方式共通的事项的描述,仅对不同之处进行说明。特别是,对于由相同的构成带来的相同的作用效果,也不在每个实施方式中逐一说明。
[玻璃纤维制造装置]
首先,边参考附图边对本发明的具备用于制造玻璃纤维的漏板的玻璃纤维制造装置进行说明。
图1的(a)为示意性地示出玻璃纤维制造装置的一个实施方式的侧视图。
图1的(a)所示的玻璃纤维制造装置100具备:用于制造玻璃纤维GF的漏板1、用于将集束剂涂布于多根玻璃纤维GF的涂布器51、用于将多根玻璃纤维GF集束而得到玻璃纤维束GS的集束器52及用于卷绕玻璃纤维束GS的卷绕机50。
图1的(b)为构成图1的(a)所示的玻璃纤维制造装置的漏板周围的放大图。
漏板1具备底板10与排出玻璃熔液GM的喷嘴20。底板10为存积有玻璃熔液GM的存积槽的底面部,具备底孔11。底板10上排列有多个喷嘴20,所述喷嘴20具备喷嘴壁21和喷嘴孔22。通过底板10的底孔11及喷嘴20的喷嘴孔22,拉出玻璃熔液GM,制作玻璃纤维GF。
如图1的(b)所示,优选配置有用于促进玻璃纤维GF的冷却的冷却片30。作为冷却片30,能够使用对玻璃纤维进行纺丝时使用的已知的冷却片。作为冷却片的材料,例如可列举出由铜、银、金、铁、镍、铬、铂、铑、钯及它们的合金组成的导热系数高的金属等。在仅使用冷却片进行冷却时冷却并不充分的情况下,通过使水等液体流过冷却片中,能够进一步促进冷却。冷却片的配置位置没有特别限定,例如也可以以使冷却片的上端与喷嘴相向的方式配置。
图2为示意性地示出构成玻璃纤维制造装置的漏板的喷嘴及冷却片的配置的一个实例的底视图。
图2所示的漏板1A具备:底板10、排列在底板10上的多个喷嘴20及设置在底板10的长边方向的两端并供给用于加热的电流的端子40。图2所示的漏板1A中,喷嘴20及冷却片30以垂直于端子40的方式配置。
图3为示意性地示出构成玻璃纤维制造装置的漏板的喷嘴及冷却片的配置的另一个实例的底视图。
图3所示的漏板1B中,喷嘴20及冷却片30平行于端子40而配置。
[用于制造玻璃纤维的漏板]
以下,对本发明的漏板进行说明。
本发明的漏板具备底板与多个排列在上述底板上的排出玻璃熔液的喷嘴。
在本发明的漏板中,排列在底板上的喷嘴的数目没有特别限定,但喷嘴的数目越多,则能够同时制造的玻璃纤维的根数越多。另一方面,若喷嘴的数目过多,则可能会发生难以均匀地对各喷嘴施加热量等不良情况。考虑到上述问题,喷嘴的数目优选为30个以上、5000个以下,更优选为50个以上、5000个以下。
在本发明的漏板中,底板具备水平截面为扁平状的底孔,喷嘴具备喷嘴壁与喷嘴孔,所述喷嘴壁沿上述底孔的轮廓从上述底板突出,所述喷嘴孔从上述底孔贯穿至上述喷嘴壁的前端且维持上述底孔的形状。
在以下的说明中,对底孔及喷嘴孔的截面形状为长圆形的情况进行说明。然而,对于本发明的漏板,底孔及喷嘴孔的截面形状并不限于长圆形,例如除矩形、椭圆形、梯形以外,还可列举出葫芦形、哑铃形、三角形等形状,也包括与这些形状近似的形状。
在本说明书中,当截面为长圆形时,“喷嘴孔的长边方向的中心轴”相当于长轴。
在本发明的漏板中,喷嘴壁从底板突出的方向没有特别限定。例如,喷嘴壁可以沿垂直于底板的方向突出,喷嘴壁也可以相对于底板沿倾斜方向突出。本发明的漏板可以仅具备喷嘴壁从底板突出的方向相同的喷嘴,也可以组合具备喷嘴壁从底板突出的方向不同的喷嘴。
在本发明的漏板中,所有喷嘴的喷嘴壁的高度可以相同,也可以含有喷嘴壁的高度不同的喷嘴。另外,喷嘴壁的高度是指从底板至喷嘴壁的前端的最大距离。此外,着眼于某一个喷嘴时,从底板至喷嘴壁的前端的距离在该喷嘴中可以是恒定的,也可以是不恒定的。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式的漏板中,喷嘴壁具有一对没有从底板突出的缺口。
图4为示意性地示出本发明的第一实施方式的漏板的一个实例的要点的透视图。图5的(a)为图4所示的漏板的长边方向的截面图,图5的(b)为构成图4所示的漏板的喷嘴的底视图,图5的(c)为图4所示的漏板的短边方向的截面图。
如图4、图5的(a)、图5的(b)及图5的(c)所示,底板10具备水平截面为扁平状的底孔11,喷嘴20具备喷嘴壁21与喷嘴孔22,所述喷嘴壁21沿底孔11的轮廓从底板10突出,所述喷嘴孔22从底孔11贯穿至喷嘴壁21的前端且维持底孔11的形状。
喷嘴壁21具有一对没有从底板10突出的缺口23。一对缺口23隔着喷嘴孔22的长边方向的中心轴相对且相向。从制作喷嘴时的加工的容易度出发,缺口23的形状优选为矩形。
在本发明的第一实施方式的漏板中,缺口的宽度(图5的(a)中,W所表示的距离)为喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度(图5的(b)中,X1所表示的距离)的10%以上、95%以下,优选为15%以上、95%以下,更优选为20%以上、90%以下,进一步优选为25%以上、90%以下。上述缺口的宽度也可以为上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的80%以下。
另外,缺口的宽度是指水平方向上的缺口的最大距离。
在本发明的第一实施方式的漏板中,缺口的高度(图5的(a)中,H所表示的距离)与从底板至喷嘴壁的前端的距离(图5的(a)中,B所表示的距离)可以相同,也可以不同。
另外,缺口的高度是指铅直方向上的缺口的最大距离。此外,从底板至喷嘴壁的前端的距离是指铅直方向上的从底板至喷嘴壁的前端的最大距离。
例如,即使在图5的(a)中的左右的喷嘴壁21的高度不同的情况下,或是在喷嘴壁21相对于底板10沿倾斜方向突出的情况下,只要喷嘴壁具有一对没有从底板突出的缺口,则包含在本发明的第一实施方式中。
本发明的第一实施方式的漏板中,通过在喷嘴壁中设置一对没有从底板突出的缺口,流过底板表面的空气直接与流过缺口部分的玻璃接触,能够将气流所带来的冷却效果最大化。此外,通过增大缺口的面积,能够提高冷却片所带来的冷却效果,出于这一点,也优选。
在本发明的第一实施方式的漏板中,从喷嘴的底面侧看,喷嘴壁的端面也可以具有喷嘴壁的厚度向缺口侧减小的坡面。
图6的(a)、图6的(b)及图6的(c)为构成本发明的第一实施方式的漏板的其他实例的喷嘴的底视图。
在图6的(a)中,以喷嘴壁21的厚度向缺口23侧、即向箭头所示的方向减小的方式,在喷嘴壁21的端面上设置有坡面24。在图6的(b)及图6的(c)中,也同样地以喷嘴壁21的厚度向缺口23侧减小的方式,在喷嘴壁21的端面上设置有坡面24。
当喷嘴壁的端面具有坡面时,可以在喷嘴的整个高度方向上设置坡面,也可以在喷嘴的高度方向的一部分上设置坡面。坡面只要具有平面、曲面、多边形表面中的任意一个面即可,但从加工的容易度出发,优选平面。
(第二实施方式)
本发明的第二实施方式的漏板中,喷嘴壁在前端具有一对缺口,缺口的高度超过从底板至喷嘴壁的前端的距离的80%且小于100%。
图7为示意性地示出本发明的第二实施方式的漏板的一个实例的要点的透视图。图8的(a)为图7所示的漏板的长边方向的截面图,图8的(b)为构成图7所示的漏板的喷嘴的底视图,图8的(c)为图7所示的漏板的短边方向的截面图。
如图7、图8的(a)、图8的(b)及图8的(c)所示,底板10具备水平截面为扁平状的底孔11,喷嘴20具备喷嘴壁21与喷嘴孔22,所述喷嘴壁21沿底孔11的轮廓从底板10突出,所述喷嘴孔22从底孔11贯穿至喷嘴壁21的前端且维持底孔11的形状。
喷嘴壁21在前端具有一对缺口23。一对缺口23隔着喷嘴孔22的长边方向的中心轴相对且相向。从制作喷嘴时的加工的容易度出发,缺口23的形状优选为矩形。
在本发明的第二实施方式的漏板中,缺口的宽度(图8的(a)中,W所表示的距离)为喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度(图8的(b)中,X1所表示的距离)的10%以上、95%以下,优选为15%以上、95%以下,更优选为20%以上、90%以下,进一步优选为25%以上、90%以下。上述缺口的宽度也可以为上述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的80%以下。
在本发明的第二实施方式的漏板中,缺口的高度(图8的(a)中,H所表示的距离)超过从底板至喷嘴壁的前端的距离(图8的(a)中,B所表示的距离)的80%且小于100%,优选超过90%且小于100%,更优选超过95%且小于100%,进一步优选超过98%且小于100%。
例如,即使在图8的(a)中的左右的喷嘴壁21的高度不同的情况下,或者是喷嘴壁21相对于底板10沿倾斜方向突出的情况下,只要上文中定义的缺口23的高度超过从底板10至喷嘴壁21的前端的距离的80%且小于100%,则包含在本发明的第二实施方式中。
本发明的第二实施方式的漏板中,由于底板面上的喷嘴孔的整个圆周被喷嘴壁包围,因此不易发生玻璃熔液漫延至底板导致污染等问题。此外,从易于在喷嘴上加工出后述坡面的点出发,也优选底板面上的喷嘴孔的整个圆周被喷嘴壁包围。
在本发明的第二实施方式的漏板中,从喷嘴的底面侧看,喷嘴壁的端面也可以具有喷嘴壁的厚度向缺口侧减小的坡面。此时,优选以喷嘴壁的厚度从底孔向喷嘴孔减小的方式设置坡面。
图9的(a)、图9的(b)及图9的(c)为构成本发明的第二实施方式的漏板的另一个实例的喷嘴的底视图。
在图9的(a)中,以喷嘴壁21的厚度向缺口23侧、即向箭头所示的方向减小的方式,在喷嘴壁21的端面上设置有坡面24。图9的(b)及图9的(c)中,也同样地以喷嘴壁21的厚度向缺口23侧减小的方式,在喷嘴壁21的端面上设置有坡面24。
图9的(d)、图9的(e)及图9的(f)分别为具备图9的(a)、图9的(b)及图9的(c)所示的喷嘴的漏板的短边方向的截面图。
在图9的(d)中,以喷嘴壁21的厚度从底孔11向喷嘴孔22、即向箭头所示的方向减小的方式设置有坡面24。图9的(e)及图9的(f)中,也同样地以喷嘴壁21的厚度从底孔11向喷嘴孔22减小的方式设置有坡面24。
当喷嘴壁的端面具有坡面时,可以在喷嘴的整个高度方向上设置坡面,也可以在喷嘴的高度方向的一部分上设置坡面。坡面只要具有平面、曲面、多边形表面中的任意一个面即可,但从加工的容易度出发,优选平面。
图10的(a)、图10的(b)及图10的(c)为构成本发明的漏板的喷嘴的另一个实例的底视图。
图10的(a)中,喷嘴孔22的形状为矩形,图10的(b)中,喷嘴孔22的形状为椭圆形,图10的(c)中,喷嘴孔22的形状为梯形。图10的(a)及图10的(c)中,各个边可以带弧度,也可以有棱角。此外,作为图10的(c)的变形例,可列举出葫芦形、哑铃形、三角形等形状。
在本发明的漏板中,关于底孔及喷嘴孔的形状,若考虑制作喷嘴的容易度、得到以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的玻璃纤维的容易性,则截面优选为长圆形或矩形,特别优选为长圆形。
在本发明的漏板中,从底板至喷嘴壁的前端的距离(图5的(a)及图8的(a)中,B所表示的距离)/底板的厚度(图5的(a)及图8的(a)中,A所表示的距离)的比优选为0.2以上、4以下,更优选为0.2以上、3以下,进一步优选为0.2以上、1以下。
在本发明的漏板中,底板的厚度例如为0.5mm以上、2mm以下,优选为0.8mm以上、1.8mm以下。
在本发明的漏板中,喷嘴壁的厚度例如为0.05mm以上、5mm以下,优选为0.1mm以上、3mm以下。
在本发明的漏板中,考虑从喷嘴拉出的玻璃熔液的量来确定从底板至喷嘴壁的前端的距离,例如为0.1mm以上、7mm以下,优选为0.2mm以上、5mm以下。根据喷嘴孔的截面积与从底板至喷嘴壁的前端的距离计算喷嘴的容积,例如为0.3mm3以上、140mm3以下,优选为0.5mm3以上、80mm3以下。
在本发明的漏板中,喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度(图5的(b)及图8的(b)中,X1所表示的距离)/喷嘴孔的短边方向的最长部的长度(图5的(b)及图8的(b)中,X2所表示的距离)的比通常优选为2以上,具体而言,优选为2以上、12以下,更优选为3以上、12以下,非常优选为3以上、10以下。上述比可以为8以下,也可以为6以下。
另外,当喷嘴孔的截面为长圆形时,喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度为长轴的长度,喷嘴孔的短边方向的最长部的长度为短轴的长度。
在本发明的漏板中,可根据所需的玻璃纤维的纤维直径,选择喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度、及喷嘴孔的短边方向的最长部的长度。喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度例如为2mm以上、10mm以下,优选为2mm以上、8mm以下。喷嘴孔的短边方向的最长部的长度例如为0.3mm以上、2mm以下,优选为0.5mm以上、2mm以下。特别是当喷嘴孔的截面为长圆形时,长轴的长度例如为2mm以上、10mm以下,优选为2mm以上、8mm以下。短轴的长度例如为0.3mm以上、2mm以下,优选为0.5mm以上、2mm以下。
在本发明的漏板中,优选底孔的截面积与喷嘴孔的前端部的截面积相同。特别优选底孔的截面形状与喷嘴孔的截面形状相同。
在本发明的漏板中,可根据所需的玻璃纤维的纤维直径,选择底孔的长边方向的中心轴的长度、及底孔的短边方向的最长部的长度。底孔的长边方向的中心轴的长度例如为2mm以上、10mm以下,优选为2mm以上、8mm以下。底孔的短边方向的最长部的长度例如为0.3mm以上、2mm以下,优选为0.5mm以上、2mm以下。特别是当底孔的截面为长圆形时,长轴的长度例如为2mm以上、10mm以下,优选为2mm以上、8mm以下。短轴的长度例如为0.3mm以上、2mm以下,优选为0.5mm以上、2mm以下。
在本发明的漏板中,位于喷嘴壁的内周面侧的一对缺口的面积的总和优选为包含一对缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的1%以上、80%以下,更优选为3%以上、80%以下,更优选为5%以上、75%以下,进一步优选为10%以上、70%以下。
在本发明的漏板中,优选一对缺口在喷嘴孔的长边方向的中心轴的中央相对,优选缺口的形状为矩形。
在本发明的漏板中,底板优选由铂或铂合金构成。作为铂合金的实例,可列举出以铂为基底并组合铑、金、钯、银等贵金属而成的合金、或在上述贵金属或合金中分散有二氧化锆等微粒的强化金属等。若考虑到底板的强度,则优选铂中含有5~30重量%的铑的铂铑合金、及铂铑合金中分散有二氧化锆微粒的强化铂铑合金。
在本发明的漏板中,与底板相同,喷嘴壁优选由铂或铂合金构成。若考虑到喷嘴壁的强度,则优选铂中含有5~30重量%的铑的铂铑合金、及铂铑合金中分散有二氧化锆微粒的强化铂铑合金。构成喷嘴壁的材料与构成底板的材料可以相同,也可以不同。
在本发明的漏板中,可以通过切削加工、铸造加工、管道压溃加工(pipesqueezing)、拉伸加工等制作喷嘴,然后插入经钻孔加工的底板中,进行熔接加工,也可以直接对底板进行切削加工,制作与底板为一体的喷嘴。
[玻璃纤维的制造方法及玻璃纤维束的制造方法]
本发明的玻璃纤维的制造方法为具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面的玻璃纤维的制造方法,其具备从本发明的漏板的各喷嘴拉出玻璃熔液,将该玻璃熔液急速冷却并纤维化的工序。
此外,本发明的玻璃纤维束的制造方法具备利用本发明的玻璃纤维的制造方法得到玻璃纤维的工序与将多根上述玻璃纤维集束的工序。
以下,作为本发明的玻璃纤维的制造方法及本发明的玻璃纤维束的制造方法的一个实施方式,对使用了图1的(a)及图1的(b)所示的玻璃纤维制造装置100的玻璃纤维GF及玻璃纤维束GS的制造方法进行说明。
首先,通过底板10的底孔11及喷嘴20的喷嘴孔22,从各喷嘴20拉出存积在存积槽中的玻璃熔液GM。
从各喷嘴20拉出的玻璃熔液GM经过冷却过程并被玻璃纤维化,被制作成玻璃纤维GF。通过使用卷绕机50等拉伸被拉出的玻璃熔液GM,可促进纤维化。
作为构成玻璃纤维GF的玻璃,能够使用具有已知的玻璃组成的玻璃。作为已知的玻璃组成,可列举出E玻璃、C玻璃、S玻璃、D玻璃、ECR玻璃、A玻璃、AR玻璃等。其中,E玻璃由于玻璃中的碱成分少,为耐水性优异的组成,因此不易发生碱的溶出,与树脂复合时对树脂材料的影响小,故而优选。玻璃熔液GM的温度因玻璃组成而有所不同,为E玻璃时,优选以使通过喷嘴时的温度为1100℃以上、1350℃以下的方式进行调节。
优选利用具备夹头(collet)的卷绕机50等,高速拉伸从各喷嘴20拉出的玻璃熔液GM。能够适宜地调节拉伸速度,优选为100m/分钟以上、5000m/分钟以下。拉伸速度越快,则玻璃纤维GF越细,另一方面,拉伸速度越慢,则玻璃纤维GF越粗,因此可从玻璃纤维GF的形状设计的角度出发确定拉伸速度。除了具备夹头的卷绕机50以外,还能以各种方法拉伸玻璃纤维GF。例如,若使用一边拉伸玻璃纤维GF一边进行切断的直流斩波器(directchopper),则能够适宜地制作短切原丝。
通过配置在漏板1与卷绕机50之间的集束器52,将从各喷嘴20拉出的玻璃熔液GM集束,制作成玻璃纤维束GS。玻璃纤维束GS被卷绕在卷绕机50的夹头上。因此,从除位于底板10中央的喷嘴20以外的喷嘴20拉出玻璃熔液GM时会产生角度。喷嘴20越靠近底板10的端部,该角度越大。
另外,在使用卷绕机50等卷绕玻璃纤维GF之前,也可以使用涂布器51等在玻璃纤维GF上涂布适宜的集束剂。作为集束剂,能够使用由表面活性剂、硅烷偶联剂、pH调节剂及树脂等形成的已知的集束剂。在进行粉碎等加工时,有时也不使用集束剂,可根据玻璃纤维的用途而适宜地设计是否涂布集束剂。
在本发明的玻璃纤维的制造方法中,从各喷嘴拉出的玻璃熔液的角度(玻璃纤维的拉伸角)没有特别限定,但当喷嘴之间的玻璃纤维的拉伸角的偏差过大时,即使使用本发明的漏板,玻璃纤维的截面形状的偏差也可能会变大。因此,玻璃纤维的拉伸角优选为0°以上、10°以下,更优选为0°以上、7°以下。
另外,玻璃纤维的拉伸角有以喷嘴孔的正下方为基准沿喷嘴的长边方向拉伸的玻璃纤维的角度、及沿喷嘴的短边方向拉伸的玻璃纤维的角度,除非另有说明,则玻璃纤维的拉伸角是指沿喷嘴的长边方向拉伸的玻璃纤维的角度。
与以喷嘴孔的正下方为基准沿喷嘴的长边方向拉伸的玻璃纤维的角度相比,以喷嘴孔的正下方为基准沿喷嘴的短边方向拉伸的玻璃纤维的角度对玻璃纤维的截面形状的偏差的影响小。然而,若沿喷嘴的短边方向拉伸的玻璃纤维的角度也变得过大,则截面形状的偏差可能会变大。因此,沿喷嘴的短边方向拉伸的玻璃纤维的角度优选为0°以上、45°以下,更优选为0°以上、30°以下。
通过上述方式,能够得到具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面的玻璃纤维。玻璃纤维的截面的大小可根据底孔及喷嘴孔的大小、玻璃熔液及喷嘴的温度、以及卷绕机的拉伸速度等而适宜地设计。玻璃纤维的长边方向的中心轴的长度例如为4~80μm,优选为10~60μm。玻璃纤维的短边方向的中心轴的长度例如为1~20μm,优选为2.5~15μm。此外,玻璃纤维的扁平率例如为2~10。
在由多根得到的玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束中,上述多根玻璃纤维的截面形状的扁平率的平均值优选为2以上。另一方面,上述多根玻璃纤维的截面形状的扁平率的平均值优选为8以下,更优选为6.5以下。
在由多根得到的玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束中,各玻璃纤维的截面形状的扁平率的标准偏差优选为0%以上、14%以下,更优选为0%以上、12%以下,进一步优选为0%以上、10%以下。
在本说明书中,扁平率的标准偏差是指以百分率表示的扁平率的标准偏差相对于扁平率的平均的比例。
在由多根得到的玻璃纤维集束而成的玻璃纤维束中,各玻璃纤维的纤维截面积的标准偏差优选为0%以上、14%以下,更优选为0%以上、12%以下,进一步优选为0%以上、10%以下。
在本说明书中,纤维截面积的标准偏差是指以百分率表示的纤维截面积的标准偏差相对于纤维截面积的平均的比例。
另外,可通过以某个截面将纤维或纤维束切断并观察其截面,从而求得扁平率及纤维截面积。扁平率是指用各纤维的截面的长轴除以短轴而得到的值,纤维截面积是指各纤维的截面的面积。以某个截面将纤维或纤维束切断并观察其截面时,可以将其填埋(包埋)在树脂等中并进行切断、抛光来进行观察,也可以直接将纤维或纤维束切断并进行观察。
能够适宜地对得到的玻璃纤维或玻璃纤维束施加切断或粉碎、加热、纺织、造纸、加捻等加工。通过这些加工,能够制成短切原丝或短切原丝毡、磨碎纤维、表面毡、玻璃纸、玻璃纤维机织物、无捻粗纱布等的形状。此外,通过将玻璃纤维束彼此合并(并线),也能够制作根数更多的玻璃纤维束。
通过将使用本发明的漏板制造的玻璃纤维、利用本发明的玻璃纤维的制造方法得到的玻璃纤维、及利用本发明的玻璃纤维束的制造方法得到的玻璃纤维束与树脂复合,能够制成纤维增强树脂制品。作为与玻璃纤维复合的树脂,能够使用已知的树脂。例如,可列举出低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、ABS树脂、茂金属树脂、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、液晶聚合物、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、氟树脂等热塑性树脂、环氧树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯等热固性树脂、橡胶、弹性体等。纤维增强树脂制品中可含有0.01~80重量%的玻璃纤维。具有扁平状的截面的玻璃纤维由于玻璃纤维彼此容易重叠,因此通过增加纤维增强树脂制品中的玻璃纤维的含量,有助于强度的改善,且可抑制进行注塑成型等成型时容易产生的翘曲。
对于玻璃纤维与树脂的复合,能够按照复合的树脂的特性,使用已知的混炼方法及装置。若为热塑性树脂,则优选使用加热熔融式的混炼机,能够使用单轴混炼机、双轴混炼机、单轴混炼挤出机、双轴混炼挤出机、具备加热装置的捏合机或混合机等。
此外,对于混炼有玻璃纤维与树脂的纤维增强树脂制品,能够按照复合物的特性或形状,使用已知的成型方法。若为热塑性树脂,则可列举出注塑成型法或吹塑成型法;若为热固性树脂,则可列举出手糊法(hand lay-up method)、喷涂法、拉挤成型法、SMC法、BMC法、传递成型法等。具有扁平状的截面的玻璃纤维由于玻璃纤维彼此易于重叠,因此即使在使用注塑成型法时,也能够防止成型品的翘曲,故而优选。成型得到的复合物(包含玻璃纤维的纤维增强树脂制品)能够用作要求强度或耐热性、耐化学药品性的汽车、电子设备等的部件或壳体。
实施例
以下,示出实施例及比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于此。使用以下所述的方法评价各实施例及比较例中得到的玻璃纤维。
[玻璃纤维的评价方法]
用冷镶嵌树脂(Marumoto Struers K.K.,,EPOFIX)固定制作的玻璃纤维,对切面进行抛光。然后,利用场发射扫描电子显微镜(S-4500,Hitachi,Ltd.)观察得到的抛光面,判断纤维截面是否为以长边方向的中心轴(长轴)及短边方向的中心轴(短轴)为对称轴呈对称的形状。此外,实施例1~18及比较例中,测量纤维截面中10处的长轴及短轴的长度,计算长轴的平均值、短轴的平均值、及作为扁平率的用长轴除以短轴而得到的值的平均值。进一步,对于扁平率,计算标准偏差相对于平均的百分率,作为扁平率的标准偏差(%)。实施例19中,切断多束由36根玻璃纤维构成的纤维束,观察其截面。从得到的照片中选出50根玻璃纤维,测量各纤维的长轴及短轴的长度,计算长轴的平均值、短轴的平均值、截面积的平均值、及作为扁平率的用长轴除以短轴而得到的值的平均值。进一步,对于扁平率,计算标准偏差相对于平均的百分率,作为扁平率的标准偏差(%)。此外,对于截面积,计算标准偏差相对于平均的百分率,作为截面积的标准偏差(%)。实施例20及实施例21中,切断多束由192根玻璃纤维构成的纤维束,观察其截面。实施例20中,从得到的照片中选出256根玻璃纤维,实施例21中,从得到的照片中选出20根玻璃纤维,测量各纤维的长度,进行与上述相同的评价。
实施例1
在玻璃存积槽的底面(底板:厚度1.0mm)上设置喷嘴口,使上述玻璃存积槽内的熔融的E玻璃组成的玻璃熔液以1200℃通过喷嘴孔并将其拉出,以958m/分种卷绕所拉出的玻璃,得到玻璃纤维。
对于所使用的喷嘴口,喷嘴壁的构件的厚度为0.5mm,喷嘴孔的水平截面的长轴为4.8mm、短轴为1.2mm,从底板至喷嘴壁的前端的距离为0.6mm,缺口的宽度为2.4mm(喷嘴孔的长轴的50%),缺口的高度为0.6mm,具备缺口的形状为矩形的结构。缺口的面积的总和为2.9mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的44%。
图11为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例1中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到即使使用了从底板至喷嘴壁的前端的距离非常短的喷嘴,所得到的纤维也为具有长圆形的截面且以长边方向的中心轴(长轴)及短边方向的中心轴(短轴)为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为30.0μm,短轴的长度为9.4μm,扁平率为3.2。此外,扁平率的标准偏差为2.9%,扁平率的偏差小。
实施例2
除了将纺丝温度设为1180℃以外,以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为25.6μm,短轴的长度为7.4μm,扁平率为3.5。此外,扁平率的标准偏差为6.4%,扁平率的偏差小。
实施例3
除了将喷嘴口的缺口的宽度设为2.0mm(喷嘴孔的长轴的长度的42%)以外,以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为2.4mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的36%。
图12为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例3中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为28.2μm,短轴的长度为7.7μm,扁平率为3.7。此外,扁平率的标准偏差为3.8%,扁平率的偏差小。
实施例4
以喷嘴孔的正下方为基准,使拉伸角沿喷嘴的长边方向倾斜2.5°,并对玻璃纤维进行纺丝。除此以外,以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
图13为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例4中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到即使使玻璃纤维沿喷嘴的长边方向倾斜并拉伸玻璃纤维,得到的纤维也为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为27.7μm,短轴的长度为8.1μm,扁平率为3.4。此外,扁平率的标准偏差为5.5%,扁平率的偏差小。
实施例5
将玻璃纤维的拉伸角设为以喷嘴孔的正下方为基准、沿喷嘴的长边方向倾斜5°,除此以外,以与实施例4相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
图14为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例5中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到即使将拉伸角设定得比实施例4大,得到的纤维也为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为24.3μm,短轴的长度为8.1μm,扁平率为3.0。此外,扁平率的标准偏差为7.5%,扁平率的偏差小。
实施例1、4及5中,仅变更玻璃纤维的拉伸角而进行了纺丝。将玻璃纤维的拉伸角设为0°、2.5°、5°,使其逐渐增大时,玻璃纤维的扁平率分别为3.2、3.4、3.0,未发现起因于玻璃纤维的拉伸角的显著性差异。因此确认到,实施例1的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例6
除了将纺丝温度设为1210℃以外,以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为28.8μm,短轴的长度为9.4μm,扁平率为3.1。此外,扁平率的标准偏差为5.4%,扁平率的偏差小。
实施例7
除了将纺丝温度设为1210℃以外,以与实施例3相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为26.9μm,短轴的长度为8.8μm,扁平率为3.1。此外,扁平率的标准偏差为3.2%,扁平率的偏差小。
实施例8
除了将纺丝温度设为1180℃以外,以与实施例3相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为24.2μm,短轴的长度为7.6μm,扁平率为3.2。此外,扁平率的标准偏差为5.7%,扁平率的偏差小。
实施例1、2及6中,仅变更玻璃纤维的纺丝温度而进行了纺丝。将玻璃纤维的纺丝温度设为1180℃、1200℃、1210℃时,玻璃纤维的扁平率分别为3.5、3.2、3.1,未发现起因于玻璃纤维的纺丝温度的显著性差异。因此确认到,实施例1的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例3、7及8中,仅变更玻璃纤维的纺丝温度而进行了纺丝。将玻璃纤维的纺丝温度设为1180℃、1200℃、1210℃时,玻璃纤维的扁平率分别为3.2、3.7、3.1,未发现起因于玻璃纤维的纺丝温度的显著性差异。因此确认到,实施例3的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例9
除了将喷嘴口的从底板至喷嘴壁的前端的距离设为0.9mm、将缺口的高度设为0.9mm以外,以与实施例3相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为3.6mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的36%。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为25.4μm,短轴的长度为8.8μm,扁平率为2.9。此外,扁平率的标准偏差为5.9%,扁平率的偏差小。
实施例10
使用将喷嘴孔的水平截面的长轴设为6.0mm、将短轴设为1.2mm、将从底板至喷嘴壁的前端的距离设为0.6mm、将缺口的宽度设为3.6mm(喷嘴孔的长轴的60%)、将缺口的高度设为0.6mm的喷嘴进行纺丝。缺口面积的总和为4.3mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的54%。将纺丝温度设为1200℃,将除此以外的条件设为与实施例1相同。
在上述条件下,将玻璃纤维的拉伸角变更为0°、2.5°、5°,分别得到玻璃纤维。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有拉伸角条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将拉伸角设为0°、2.5°、5°,使其逐渐增大时,玻璃纤维的扁平率分别为4.1(长轴的长度/短轴的长度=39.4μm/9.6μm)、4.3(长轴的长度/短轴的长度=44.0μm/10.2μm)、4.3(长轴的长度/短轴的长度=44.5μm/10.3μm),未发现起因于玻璃纤维的拉伸角的显著性差异。因此确认到,实施例10的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例11
除了将喷嘴口的缺口宽度设为3.2mm(喷嘴孔的长轴的53%)、将纺丝温度设为1160℃以外,以与实施例10相同的条件,将玻璃纤维的拉伸角变更为0°、2.5°、5°,分别得到玻璃纤维。缺口面积的总和为3.8mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的48%。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有拉伸角条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将拉伸角设为0°、2.5°、5°,使其逐渐增大时,玻璃纤维的扁平率分别为4.4(长轴的长度/短轴的长度=39.0μm/8.9μm)、4.4(长轴的长度/短轴的长度=40.0μm/9.0μm)、4.2(长轴的长度/短轴的长度=36.6μm/8.8μm),未发现起因于玻璃纤维的拉伸角的显著性差异。因此确认到,实施例11的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例12
使用实施例10中记载的喷嘴口,将纺丝温度变更为1160℃、1180℃、1200℃,分别得到玻璃纤维。将其他条件均设为与实施例10相同。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有温度条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将纺丝温度设为1160℃、1180℃、1200℃,使其逐渐升高时,玻璃纤维的扁平率分别为4.1(长轴的长度/短轴的长度=35.1μm/8.7μm)、4.4(长轴的长度/短轴的长度=40.6μm/9.2μm)、4.1(长轴的长度/短轴的长度=39.4μm/9.6μm),即使纺丝温度上升也可保持高扁平率。因此,认为即使在底板上发生温度不均,实施例10的喷嘴形状也能够制作扁平率统一的纤维束。
实施例13
使用实施例11中记载的喷嘴口,将纺丝温度变更为1140℃、1160℃、1180℃、1200℃,分别得到玻璃纤维。将其他条件均设为与实施例11相同。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有温度条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将纺丝温度设为1140℃、1160℃、1180℃、1200℃,使其逐渐升高时,玻璃纤维的扁平率分别为3.9(长轴的长度/短轴的长度=35.3μm/9.1μm)、4.4(长轴的长度/短轴的长度=39.0μm/8.9μm)、4.0(长轴的长度/短轴的长度=40.7μm/10.1μm)、3.6(长轴的长度/短轴的长度=42.0μm/11.7μm),即使纺丝温度上升也可保持高扁平率。因此,认为即使在底板上发生温度不均,实施例11的喷嘴形状也能够制作扁平率统一的纤维束。
实施例14
除了将喷嘴口的缺口宽度设为2.8mm(喷嘴孔的长轴的47%)、将纺丝温度设为1180℃以外,以与实施例10相同的条件,将纤维的拉伸角变更为0、2.5、5°,分别得到玻璃纤维。缺口面积的总和为3.4mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的42%。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有拉伸角条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将拉伸角设为0°、2.5°、5°,使其逐渐增大时,玻璃纤维的扁平率分别为4.0(长轴的长度/短轴的长度=39.6μm/10.0μm)、3.9(长轴的长度/短轴的长度=40.4μm/10.3μm)、3.4(长轴的长度/短轴的长度=35.6μm/10.5μm),未发现起因于玻璃纤维的拉伸角的显著性差异。因此确认到,实施例14的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例15
除了将喷嘴口的缺口宽度设为2.4mm(喷嘴孔的长轴的40%)以外,以与实施例14相同的条件,将玻璃纤维的拉伸角变更为0°、2.5°、5°,分别得到玻璃纤维。缺口面积的总和为2.9mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的36%。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有拉伸角条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将拉伸角设为0°、2.5°、5°,使其逐渐增大时,玻璃纤维的扁平率分别为3.8(长轴的长度/短轴的长度=40.6μm/10.7μm)、3.7(长轴的长度/短轴的长度=41.6μm/11.3μm)、3.8(长轴的长度/短轴的长度=43.1μm/11.4μm),未发现起因于玻璃纤维的拉伸角的显著性差异。因此,确认到实施例15的喷嘴形状适合于由漏板制作截面形状统一的纤维束的目的。
实施例16
使用实施例14中记载的喷嘴口,将纺丝温度变更为1160℃、1180℃、1200℃,分别得到玻璃纤维。将其他条件均设为与实施例14相同。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到在上述所有温度条件下,得到的纤维均为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。将纺丝温度设为1160℃、1180℃、1200℃,使其逐渐升高时,玻璃纤维的扁平率分别为4.3(长轴的长度/短轴的长度=38.7μm/9.0μm)、4.0(长轴的长度/短轴的长度=39.6μm/10.0μm)、3.8(长轴的长度/短轴的长度=40.7μm/10.8μm),即使纺丝温度上升也可保持高扁平率。因此,认为即使在底板上发生温度不均,实施例14的喷嘴形状也能够制作扁平率统一的纤维束。
实施例17
除了将喷嘴口的缺口宽度设为3.2mm(喷嘴孔的长轴的67%)以外,以与实施例9相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为5.8mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的58%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为31.2μm,短轴的长度为8.6μm,扁平率为3.7。
实施例18
除了将喷嘴口的缺口宽度设为2.8mm(喷嘴孔的长轴的58%)以外,以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为3.4mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的51%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为32.4μm,短轴的长度为9.0μm,扁平率为3.6。
实施例19
使用在100×70mm的底板内以10mm的间隔呈矩形排列有36根(6行×6列)实施例10中记载的喷嘴口的漏板,以1190℃的纺丝温度、1629m/分钟的卷绕速度,对玻璃纤维进行纺丝。
图15为利用场发射扫描电子显微镜观察实施例19中得到的玻璃纤维的截面形状的照片。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的玻璃纤维,其结果,确认到得到的玻璃纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的玻璃纤维的长轴的长度为28.2μm,短轴的长度为7.4μm,扁平率为3.8,截面积为199.5μm2。此外,玻璃纤维束的扁平率的标准偏差为9.2%,截面积的标准偏差为8.7%,截面形状的偏差小。进一步,对得到的玻璃纤维束的不同位置进行测量,其结果。确认到获得了充分的再现性。
实施例20
使用在426×91mm的底板内以10mm的间隔呈矩形排列有192根(6行×32列)实施例10中记载的喷嘴口的漏板,以1170℃的纺丝温度、2108m/分钟的卷绕速度,对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的玻璃纤维的长轴的长度为26.1μm,短轴的长度为6.6μm,扁平率为4.1,截面积为163.8μm2。此外,玻璃纤维束的扁平率的标准偏差为12.7%,截面积的标准偏差为12.0%,截面形状的偏差小。
实施例21
除了将卷绕速度设为2683m/分钟以外,以与实施例20相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的玻璃纤维的长轴的长度为22.3μm,短轴的长度为5.4μm,扁平率为4.2,截面积为133.9μm2。此外,玻璃纤维束的扁平率的标准偏差为10.5%,截面积的标准偏差为13.7%,截面形状的偏差小。
以上,根据实施例19、20及21的结果,确认到实施例10的喷嘴形状适合于由具备多个喷嘴的漏板制作截面形状统一的玻璃纤维束的目的。
根据本实施例也可知,利用本发明得到的玻璃纤维束的各玻璃纤维的均质性良好。由于各玻璃纤维的均质性良好,因此易于将各玻璃纤维并线成束,易于汇集。
实施例22
除了将缺口的宽度设为4.8mm(喷嘴孔的长轴的80%)、将纺丝温度设为1190℃以外,以与实施例10相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为5.8mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的72%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为35.0μm,短轴的长度为11.7μm,扁平率为3.0。
实施例23
除了将喷嘴口的从底板至喷嘴壁的前端的距离设为0.9mm、将缺口的高度设为0.9mm以外,以与实施例22相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为8.6mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的72%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为38.4μm,短轴的长度为11.4μm,扁平率为3.4。
实施例24
除了将喷嘴口的从底板至喷嘴壁的前端的距离设为1.2mm、将缺口的高度设为1.2mm以外,以与实施例22相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为11.5mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的72%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为38.1μm,短轴的长度为10.9μm,扁平率为3.5。
实施例25
使用将喷嘴孔的水平截面的长轴设为7.2mm、将短轴设为1.2mm、将从底板至喷嘴壁的前端的距离设为0.6mm、将缺口的宽度设为4.4mm(喷嘴孔的长轴的61%)、将缺口的高度设为0.6mm的喷嘴,将纺丝温度设为1190℃,对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为5.3mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的56%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为45.6μm,短轴的长度为12.3μm,扁平率为3.7。
实施例26
除了将喷嘴口的缺口宽度设为5.4mm(喷嘴孔的长轴的75%)以外,以与实施例25相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为6.5mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的68%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为48.2μm,短轴的长度为13.8μm,扁平率为3.5。
实施例27
除了将喷嘴孔的水平截面的长轴设为8.4mm、将短轴设为1.2mm、将缺口的宽度设为6.0mm(喷嘴孔的长轴的71%)以外,以与实施例25相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。缺口的面积的总和为7.2mm2,为包含缺口的面积的喷嘴壁的内周面的总面积的66%。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为53.2μm,短轴的长度为12.9μm,扁平率为4.1。
实施例28
除了将纺丝温度设为1160℃以外,以与实施例25相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为37.7μm,短轴的长度为9.5μm,扁平率为4.0。
实施例29
除了将纺丝温度设为1160℃以外,以与实施例26相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为41.8μm,短轴的长度为10.1μm,扁平率为4.1。
实施例30
除了将纺丝温度设为1160℃以外,以与实施例27相同的条件对玻璃纤维进行纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,确认到得到的纤维为具有长圆形的截面且以长轴及短轴为对称轴呈对称的玻璃纤维。得到的纤维的长轴的长度为43.4μm,短轴的长度为9.2μm,扁平率为4.7。
比较例1
使用将喷嘴口的从底板至喷嘴壁的前端的距离设为3.0mm、将缺口的宽度设为2.0mm(喷嘴孔的长轴的长度的42%)、将缺口的高度设为1.8mm(从底板至喷嘴壁的前端的距离的60%)的喷嘴,以1190℃对玻璃纤维进行纺丝。虽然玻璃纤维的拉伸角为0°时,得到了具有扁平率为4.1的长圆形的截面的玻璃纤维,但是当沿喷嘴的长边方向倾斜1.5°而进行纺丝时,扁平率降低了10%,成为了以短轴为对称轴时不对称的纤维。进一步,沿喷嘴的长边方向倾斜6°而进行纺丝时,扁平率进一步降低了17%。当使纤维沿喷嘴的长边方向倾斜而拉伸纤维时,该喷嘴形状易于使纤维的扁平率降低,易于使纤维的截面形状产生偏差。
比较例2
除了使用将喷嘴口的从底板至喷嘴壁的前端的距离设为1.0mm、将缺口的宽度设为2.0mm(喷嘴孔的长轴的长度的42%)、将缺口的高度设为0.6mm(从底板至喷嘴壁的前端的距离的60%)的喷嘴以外,在与实施例1相同的条件下对玻璃纤维进行纺丝。
按照上述玻璃纤维的评价方法评价得到的纤维,其结果,长轴的长度为20.1μm,短轴的长度为8.8μm,扁平率为2.3,未能得到充分扁平化的纤维。
比较例3
使用比较例1中记载的喷嘴口,将纺丝温度变更为1170℃、1190℃、1210℃、1230℃,分别得到玻璃纤维。虽然纺丝温度为1190℃时,得到了扁平率为4.2的高扁平率的玻璃纤维,但是将纺丝温度升高至1210℃时,观察到玻璃纤维的扁平率为3.6,略有降低。进一步将纺丝温度升高至1230℃时,玻璃纤维的扁平率为2.1,大幅降低。此外,纺丝温度为1170℃时,玻璃纤维断裂,未能进行纺丝。该喷嘴形状的可得到高扁平率的玻璃纤维的温度范围窄,纤维的截面形状易于因底板的温度不均的影响而产生偏差。
将各实施例及比较例的结果归纳并示于以下的表1~表17。
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[表3]
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[表11]
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附图标记说明
1、1A、1B:漏板;10:底板;11:底孔;20:喷嘴;21:喷嘴壁;22:喷嘴孔;23:缺口;24:坡面;30:冷却片;40:端子;50:卷绕机;51:涂布器;52:集束器;100:玻璃纤维制造装置;GF:玻璃纤维;GM:玻璃熔液;GS:玻璃纤维束;A:底板的厚度;B:从底板至喷嘴壁的前端的距离;H:缺口的高度;W:缺口的宽度;X1:喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度;X2:喷嘴孔的短边方向的最长部的长度。

Claims (20)

1.一种用于制造玻璃纤维的漏板,其具备底板与多个排列在所述底板上的排出玻璃熔液的喷嘴,所述漏板中,
所述底板具备水平截面为扁平状的底孔,
所述喷嘴具备喷嘴壁与喷嘴孔,所述喷嘴壁沿所述底孔的轮廓从所述底板突出,所述喷嘴孔从所述底孔贯穿至所述喷嘴壁的前端且维持所述底孔的形状,
所述喷嘴壁具有没有从所述底板突出的一对缺口,
所述一对缺口隔着所述喷嘴孔的长边方向的中心轴相对且相向,
所述缺口的宽度为所述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的10%以上且95%以下,
处于所述喷嘴壁的内周面侧的所述一对缺口的面积的总和为包含所述一对缺口的面积的所述喷嘴壁的内周面的总面积的36%以上且80%以下,
将所述底板的厚度设为A、将从所述底板至所述喷嘴壁的前端的距离设为B时,B/A的比为0.2以上且1以下,
所述底板的厚度为0.5mm以上且2mm以下。
2.根据权利要求1所述的漏板,其中,所述一对缺口在所述喷嘴孔的长边方向的中心轴的中央相对。
3.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述缺口的形状为矩形。
4.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度/短边方向的最长部的长度的比为2以上且12以下。
5.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔的截面积与所述喷嘴孔的前端部的截面积相同。
6.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔的截面形状与所述喷嘴孔的截面形状相同。
7.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底板由铂中含有5~30重量%的铑的铂铑合金、或铂铑合金中分散有二氧化锆微粒的强化铂铑合金构成。
8.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述喷嘴壁由铂中含有5~30重量%的铑的铂铑合金、或铂铑合金中分散有二氧化锆微粒的强化铂铑合金构成。
9.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为长圆形。
10.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为矩形。
11.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为椭圆形。
12.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为梯形。
13.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为葫芦形。
14.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为哑铃形。
15.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述底孔及所述喷嘴孔的截面形状为三角形。
16.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述缺口的宽度为所述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度的15%以上且95%以下。
17.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,所述喷嘴孔的长边方向的中心轴的长度/所述喷嘴孔的短边方向的最长部的长度的比为3以上且12以下。
18.根据权利要求1或2所述的漏板,其中,从所述底板至所述喷嘴壁的前端的距离为0.1mm以上且1.2mm以下。
19.一种玻璃纤维的制造方法,其为具有以长边方向的中心轴为对称轴呈对称的扁平状的截面的玻璃纤维的制造方法,其具备:
从权利要求1~18中任一项所述的漏板的各喷嘴拉出玻璃熔液,将该玻璃熔液急速冷却并纤维化的工序。
20. 一种玻璃纤维束的制造方法,其具备:
利用权利要求19所述的制造方法得到玻璃纤维的工序;及
将多根所述玻璃纤维集束的工序。
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