CN112638833A - 玻璃纤维制造用拉丝坩埚 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具备底板和排出熔融玻璃的两个以上喷嘴且通过在所述底板上接合将所述两个以上喷嘴整列配置而形成的喷嘴组而成的玻璃纤维制造用拉丝坩埚。在本发明中，所述喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴上形成有由陶瓷构成的涂层。涂层没有覆盖整个喷嘴，而是成为在喷嘴前端附近没有涂层的状态。本发明是能够抑制不规则现象的发生、长期稳定地形成均匀的玻璃液流的玻璃纤维制造用漏板。

Description

玻璃纤维制造用拉丝坩埚

技术领域

本发明涉及用于由熔融玻璃制造玻璃纤维的拉丝坩埚(bushing)。详细而言，涉及在长期的装置使用时能够稳定地排出玻璃液流并进行玻璃纤维的拉丝的玻璃纤维制造用拉丝坩埚。

背景技术

玻璃纤维通过将对玻璃原料(碎玻璃)进行高温加热后的熔融玻璃进行澄清、均质化而得到的玻璃坯料供给至拉丝坩埚来制造。该玻璃纤维制造用拉丝坩埚是在底面具备排出玻璃纤维的漏板(bushing plate)的箱型容器。另外，关于漏板，在底板的底面上整列配置地安装有两个以上喷嘴，玻璃坯料从该喷嘴成为纤维状并被排出。从喷嘴排出的玻璃纤维在被冷却的同时进行卷绕。作为使用该拉丝坩埚的玻璃纤维的制造工序的例子，有专利文献1记载的方法。

玻璃制造用漏板通常由铂、铂合金等贵金属材料构成。贵金属材料的化学稳定性、高温强度优良，特别是高温蠕变特性良好，适合作为玻璃制造装置这样的在高温下承受应力负荷的结构体的构成材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2001-513478号公报

发明内容

发明所要解决的问题

由铂等贵金属材料构成的拉丝坩埚即使在熔融玻璃所流通的高温环境下也能够进行稳定的玻璃纤维的拉丝。但是，根据本发明人的现场调查，掌握了：在长期的装置使用过程中存在不能得到均匀的玻璃纤维的情况。认为这种玻璃纤维的不均质性是由于玻璃纤维拉丝中的玻璃液流的紊乱、异物产生等不规则现象而引起的。这些不规则现象的发生即使相对于从拉丝坩埚的全部喷嘴排出的玻璃液流是局部的，也会妨碍玻璃纤维的稳定制造。

因此，本发明的目的在于，提供能够抑制各种不规则现象的发生、能够长期稳定地形成均匀的玻璃液流的玻璃纤维制造用漏板。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明人对从喷嘴排出的玻璃液流中观察到的不规则现象的主要原因进行了研究。其结果是，着眼于漏板的喷嘴附近的状况以及喷嘴表面的铂的挥发损失的现象和挥发的铂的行为。

被供给至漏板的玻璃坯料是1500℃以上的高温的熔融玻璃。铂、铂合金是高熔点的金属材料，但在高温下具有挥发性。另外，从喷嘴排出纤维状玻璃的排出速度达到每分钟数千米，在该以高速排出高温流体的喷嘴的周围沿一定方向产生高速气流。而且，根据本发明人的观察结果，该高速气流将从喷嘴挥发出的铂高速地输送至底板附近。由此，喷嘴快速地磨损、减薄。另外，被输送至底板附近的挥发铂被冷却而变成铂的微小的块，附着在底板表面(以下将该铂的微小的块称为“铂块”)。铂块基本上保持附着在底板表面的状态，但有时也会脱落，有可能作为异物混入产品中。

因此，为了抑制漏板的喷嘴的铂的挥发损失，本发明人想到了对喷嘴表面形成涂层的本发明。

即，本发明为一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其是具备底板和排出熔融玻璃的两个以上喷嘴且通过在所述底板上接合将所述两个以上喷嘴整列配置而形成的喷嘴组而成的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其特征在于，所述喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴上形成有由陶瓷构成的涂层，形成有所述涂层的喷嘴在玻璃排出侧的端面和喷嘴前端部分未形成涂层的情况下形成了相对于喷嘴全长为50％以上且90％以下的长度的涂层。

另外，本发明还为一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其是具备底板和排出熔融玻璃的两个以上喷嘴且通过在所述底板上接合将所述两个以上喷嘴整列配置而形成的喷嘴组而成的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其特征在于，所述喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴上形成有由陶瓷构成的涂层，形成有所述涂层的喷嘴在玻璃排出侧的端面和距离边缘部0.1mm以上且2mm以下的区域未形成涂层。

如上所述，本发明的玻璃纤维制造用漏板是喷嘴组的至少最外层的列的喷嘴上形成有涂层的漏板。另外，关于形成有涂层的喷嘴，成为在玻璃排出侧的端面和前端部分没有涂层的状态。

另外，关于本发明的玻璃纤维制造用漏板，底板等的构成与以往的漏板的构成相同。以下，对本发明的玻璃纤维制造用漏板的特征进行详细说明。

底板是使熔融状态的玻璃坯料停留的构件，是板状或通过弯曲加工而具有箱形状的构件。底板在与喷嘴的连接位置处具备贯通孔。底板的材质包含铂或铂合金，优选除铂、铂-铑合金(铑浓度：5～20质量％)之外，还出于提高强度的目的应用分散型强化铂合金、分散型强化铂-铑合金。

关于喷嘴，基本上也应用以往的玻璃纤维制造用漏板中使用的喷嘴。在底板的底面上整列配置地接合有两个以上喷嘴。关于喷嘴的形状，没有特别限定，可以是直的直管，也可以是前端细的锥形的筒体。另外，关于喷嘴的材质，也应用铂或上述铂合金。

在本发明中，对于喷嘴组，对至少最外层的喷嘴列进行涂层的形成(参照图1)。必须对最外层的列形成涂层是因为，最外层的列是受到高速气流的影响特别大的部位，会因铂挥发与气流的组合而产生磨损、减薄。需要说明的是，最外层的列是指整列配置的喷嘴组的纵向和横向的两端的列。

该喷嘴的涂层没有必要无间隙地覆盖整个喷嘴。即，成为在喷嘴的玻璃排出侧的端面没有涂层的状态。另外，除了喷嘴端面之外，在喷嘴侧面的前端部分也设定了没有涂层的区域。根据玻璃制造装置的运转状况，熔融玻璃有时从喷嘴端面爬升至喷嘴前端部的侧面。爬升的熔融玻璃与涂层接触时，有可能发生涂层的消失。因此，对喷嘴设定适当长度的涂层区域，避免熔融玻璃与涂层的接触。

关于喷嘴的形成涂层的区域，以相对于喷嘴全长的长度的比例进行设定时，以覆盖相对于喷嘴全长为50％以上且90％以下的范围的区域的方式进行设定。即，将相对于喷嘴全长为小于50％且大于10％的区域作为非涂层区域。该设定条件考虑了根据各种运转状况可能产生的熔融玻璃的爬升、喷嘴前端部的消耗等复杂的影响。需要说明的是，喷嘴的全长是指从喷嘴前端到喷嘴的根部(与底板的接合部)的垂直方向的长度。

另外，根据运转状况等，用具体的尺寸值设定形成涂层的区域有时很方便。具体而言，将玻璃排出侧的喷嘴端面和距离喷嘴端面的边缘部0.1mm以上且2mm以下的区域设定为未形成涂层的区域，将其它部分设定为涂层区域。该距喷嘴边缘部的距离是指从喷嘴边缘起沿喷嘴侧面测量的距离。

本发明的玻璃纤维制造用漏板中，对于喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴，在具备上述两个条件中的任意一个条件的区域形成了涂层。需要说明的是，只要具备上述两个条件中的任意一个条件即可，但结果也可以具备两个条件。

需要说明的是，在玻璃纤维制造用漏板中，喷嘴的设置个数没有特别限制，但通常大多具备200～10000个喷嘴。此时，可以将以一定间隔配置的喷嘴组配置成两个以上岛状。在对喷嘴组的最外层的喷嘴列设定涂层的情况下，沿着各喷嘴组的底板的四边，对作为最外层的喷嘴列形成涂层即可。

在本发明中，至少对喷嘴组的最外层的列形成涂层，但也可以对喷嘴组的全部进行涂层的形成(参照图2)。这是因为，由高温加热引起的铂挥发的影响有可能在整个喷嘴组中产生，对于喷嘴组的内侧的喷嘴列，有时也优选利用涂层进行保护。

此外，涂层除了形成在喷嘴上之外，还可以形成在底板上。在底板上也并非完全没有铂挥发的可能。通过在漏板的整个下表面形成涂层，可以消除铂挥发的担忧。

在除了在喷嘴上形成涂层以外、还在底板上也形成涂层的情况下，可以对至少一部分进行涂覆。例如，可以沿底板的长边或短边中的任意一条边形成具有宽度的一对板形状的涂层，也可以沿底板的四条边形成具有宽度的框形状的涂层。另外，也可以在底板的整个面上形成涂层(参照图3)。

涂层的材质优选由氧化铝、氧化锆、氧化钇稳定氧化锆中的至少任意一种构成。这是考虑了高温加热下的铂挥发的抑制、以及对高温的高速气流所引起的磨损的保护。特别是，对于用于成形玻璃长纤维的熔融玻璃，从防止挥发的理由考虑，包含氧化钇稳定氧化锆的涂覆材料是有用的。

涂层的厚度优选设定为50μm以上且500μm以下。涂层过薄时，没有所期望的保护效果，另一方面，涂层过厚时，即使在喷嘴、板稍微变形时也有可能产生剥落。关于该涂层的形态，优选喷镀膜。喷镀是适合用于形成上述优选膜厚的陶瓷膜的方法。喷镀膜是比较致密的覆膜，可以作为保护层有效地发挥作用。

发明效果

如以上所说明的那样，本发明的玻璃纤维制造用漏板相对于以往的漏板，至少在喷嘴上形成有涂层。这是为了抑制作为喷嘴的构成材料的铂挥发、并且避免喷嘴周围的高速气流所产生的影响。根据本发明，能够抑制玻璃纤维拉丝时的玻璃液流的紊乱、异物产生等不规则现象，并且使长期的装置使用成为可能。

本发明的玻璃纤维制造用漏板特别适合于细支数的长纤维的玻璃纤维的制造。这是因为，根据本发明的效果，能够减少断丝、支数的波动等细支数的玻璃纤维中令人担心的问题。

附图说明

图1是本发明的玻璃纤维制造用漏板的一个方式(仅对最外层喷嘴列进行涂覆)的图。

图2是本发明的玻璃纤维制造用漏板的一个方式(对全部喷嘴进行涂覆)的图。

图3是本发明的玻璃纤维制造用漏板的一个方式(对底板和全部喷嘴进行涂覆)的图。

图4是本实施方式的玻璃纤维制造用漏板的图。

图5是对本实施方式中形成涂层时的喷嘴前端的处理方法(硅帽)进行说明的图。

图6是对形成涂层时的喷嘴前端的其它处理方法进行说明的图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。图4示出本实施方式中制造的玻璃纤维制造用漏板100。在图4中，玻璃纤维制造用漏板具备底板10和在其底面上整列配置的两个以上喷嘴20。

底板10由铂制板材构成(底面尺寸：444mm×120mm，厚度1.5mm)。另外，喷嘴20以将4个喷嘴组形成岛状的方式接合在底板10上。在各个喷嘴组中，以6.4mm的间隔以20个×20个进行接合。接合在底板10上的喷嘴数的合计为1600个。喷嘴20均是外形为2.94mm(上端部外径)×2.35mm(下端部外径)的锥形的圆筒体。另外，与底板接合后的喷嘴的全长为4mm。需要说明的是，底板和喷嘴均为铂制。

在本实施方式的玻璃纤维制造用漏板100中，对全部的喷嘴20和底板10形成了氧化钇稳定氧化锆的涂层。涂层没有形成在喷嘴的端面和从喷嘴前端起沿垂直方向0.8mm以内的区域，在该区域露出了基体金属。即，涂层形成在相对于喷嘴全长为80％的长度的区域。需要说明的是，涂层的厚度为300μm以下。

作为本实施方式的玻璃纤维制造用漏板的制造工序，将通过穿孔加工而加工成上述尺寸的喷嘴20整列地接合到底板10上。喷嘴20的接合中，在底板10的各喷嘴安装部位预先在喷嘴处穿孔并插入喷嘴20，然后在电炉中加热进行预接合，进一步利用YAG激光从底板的上表面(熔融玻璃流入面)对接合部的根部进行焊接。由此，制造涂覆前的漏板。

在涂层形成之前，在各喷嘴的前端盖上硅制的帽(图5)。然后，利用喷镀法在漏板的整个面上形成涂层。涂层形成后，除去硅帽，制成本实施方式的玻璃纤维制造用漏板。

需要说明的是，关于在喷嘴上局部性地形成涂层的方法，在本实施方式中，将硅帽盖在喷嘴前端。除了该方法以外，还有如下方法：从底板的背面(熔融玻璃流入面)压入包含粘土、改性硅等树脂等的填充材料，将填充材料从喷嘴的排出口挤出并使其突出，将突出的填充材料压碎并使其以覆盖喷嘴前端部分的方式发生变形，然后进行涂层形成，由此覆盖喷嘴的前端部分以外(图6)。

另外，在本实施方式中，在用硅帽遮蔽后在整个面上形成了涂层。如上所述，涂层也可以是局部的。此时，将底板的一部分或全部和除喷嘴组的最外层的喷嘴以外的喷嘴遮蔽，然后进行涂覆，由此，可以在所期望的区域形成涂层。

另外，作为使用本实施方式的玻璃纤维制造用漏板的玻璃纤维的制造例，首先，将端子和箱型的侧法兰接合到上述漏板上，构成作为箱型容器的拉丝坩埚。将该拉丝坩埚组装到玻璃制造装置中。玻璃制造装置具备被调配成目标组成的玻璃原料的熔化槽、熔融玻璃的澄清槽、将澄清后的熔融玻璃搅拌并均质化的搅拌槽，在它们的下游侧设置拉丝坩埚。将从拉丝坩埚排出的玻璃纤维适当地进行卷绕。

在此，利用具备本实施方式的玻璃纤维制造用漏板的玻璃制造装置进行1年的玻璃纤维制造。在此期间，在漏板上没有观察到基于目视的明显异常，另外，玻璃纤维的拉丝也很稳定。然后，在1年的装置运转后关闭装置，检查漏板的喷嘴。其结果是，在底板上也未观察到铂块的附着。另外，关于喷嘴，虽然观察到约0.1mg/mm²～约0.2mg/mm²的微小的涂层磨损，但没有观察到喷嘴的铂基体的减薄。

产业上的可利用性

根据本发明的玻璃纤维制造用漏板，能够使玻璃制造装置进行长期的运转期间内的稳定使用，能够高效地制造优质的玻璃纤维。

Claims (8)

1.一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其是具备底板和排出熔融玻璃的两个以上喷嘴且通过在所述底板上接合将所述两个以上喷嘴整列配置而形成的喷嘴组而成的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其特征在于，

所述喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴上形成有由陶瓷构成的涂层，

形成有所述涂层的喷嘴在玻璃排出侧的端面和喷嘴前端部分未形成涂层的情况下形成了相对于喷嘴全长为50％以上且90％以下的长度的涂层。

2.一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其是具备底板和排出熔融玻璃的两个以上喷嘴且通过在所述底板上接合将所述两个以上喷嘴整列配置而形成的喷嘴组而成的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其特征在于，

所述喷嘴组的至少构成最外层的列的喷嘴上形成有由陶瓷构成的涂层，

形成有所述涂层的喷嘴在玻璃排出侧的端面和距离边缘部0.1mm以上且2mm以下的区域未形成涂层。

3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其中，进一步在底板的至少一部分上形成有由陶瓷构成的涂层。

4.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚，其中，涂层的厚度为50μm以上且500μm以下。

5.一种玻璃纤维的制造方法，其中，使用权利要求1～权利要求4中任一项所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚。

6.一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚的制造方法，其为权利要求1～权利要求4中任一项所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚的制造方法，其包括如下工序：

在要形成涂层的喷嘴上盖上覆盖喷嘴端面和喷嘴前端部分的帽，然后进行涂覆。

7.一种玻璃纤维制造用拉丝坩埚的制造方法，其为权利要求1～权利要求4中任一项所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚的制造方法，其包括如下工序：

对于要形成涂层的喷嘴，从熔融玻璃的导入口压入填充材料，使所述填充材料从喷嘴的排出口突出，使突出的所述填充材料以覆盖喷嘴端面和喷嘴前端部分的方式发生变形，然后进行涂覆。

8.如权利要求6或权利要求7所述的玻璃纤维制造用拉丝坩埚的制造方法，其中，将底板的一部分或全部和除喷嘴组的最外层的喷嘴以外的喷嘴遮蔽，然后进行涂覆。

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