【発明の詳細な説明】
ガラス繊維紡糸装置
本発明はガラス繊維を溶融紡糸するためのガラス繊維紡糸装置特に増加された
紡糸性能及び延長された使用寿命を有する改善された紡糸口金に関する。
ガラス繊維特にガラス繊維強化プラスチック中に使用されることを目的とされ
るガラス繊維を製造する時には、ガラスの出発材料を炉内で融解させ、生成され
るガラス溶融物を種々の紡糸ステーションに供給しそこでガラス組成物がガラス
繊維紡糸口金いわゆるブッシュを通過して出てくる。紡糸口金から出て来るガラ
スフィラメントを引き出し、例えば空冷又は水噴霧により冷却し、そして集めて
１本もしくは数本の繊維の束を形成する。場合によっては繊維の束に仕上げを施
し次にボビンに巻き取るか又は切断装置に供給する。この材料が次の工程、例え
ばガラス繊維強化熱可塑性樹脂の生産のために使用される。
ガラス繊維を紡糸するための具体的な紡糸口金は欧州特許出願公開第２２９
６４８号明細書に示されている。紡糸口金は紡糸口金の端板から端板まで一本の
直線に沿って配列されている基底板上のピークの列を含んでなる。各端板には２
種の別々の動力供給導線が配置されている。ガラス溶融物を加熱するために動力
供給導線により紡糸口金に電流を通す。この構造の目的はガラス溶融物の均一な
加熱に対して先行技術に優る利点を提供することであるが、このようなブッシュ
の使用の実地経験によりガラス繊維の直径の温度分布及びその結果の均一性の偏
りを示す。
特開平０１−３３３ ０１１号公報はガラス繊維の紡糸口金の製法につき記載
している。この方法においては紡糸口金のピークはプラチナの
間隙調整板（shim）の補助により紡糸口金に製造された穴中に前以て製造された
円錐形のピーク要素をはんだ付けすることにより紡糸口金に固定されている。ピ
ークはそれぞれ紡糸口金の基底板を通る加熱電流の方向を横切って伸長している
２列にまとめられている。
紡糸ステーションにおける紡糸性能はなかでも、以後は紡糸口金に関しては単
にピークと称される、紡糸口金のピークの総数又は面積当たりの数により測定さ
れる。しかし紡糸口金上のピーク数は制約される。その制約はピークの密度が高
過ぎる時は紡糸口金上の温度分布の不規則性に起因させることができる。非均一
な温度分布はより頻繁なフィラメントの破断及びガラス組成物の液滴化をもたら
し、それによりガラス繊維の収量が著しく減少される。
更なる欠点は、結び付け（joining）時間が望ましくないほど長期化される場
合の、結び付け工程時の紡糸口金の部品の温度低下である。
紡糸口金の紡糸性能は更なる処理速度、例えば繊維巻き取り機の最大巻き取り
速度又はミルドグラスファイバーを製造する時の連接された切断装置の処理速度
により制約される。
本発明の目的は、これらの欠点をもたず、＞４０ｋｇ／時間の紡糸性能及びな
かでも８ないし３０μｍの繊維直径における紡糸口金の使用を達成可能にさせそ
して紡糸口金の領域のできるだけ均質な温度分布を有するガラス繊維紡糸装置を
提供することであった。
該目的は、側壁、電力供給接続体を有する端板及び基底板により形成された溶
融室、ガラス溶融物の供給ライン及びガラス溶融物の流出開口部としてのピーク
の列を含んでなり、３列以上の列、特には３ないし５列のピークが密接に配置さ
れた態様でまとめられて隣接ピークの間隙が
２．０ｍｍまでの主要列を形成することを特徴とするガラス繊維を製造するため
の紡糸口金により本発明により達成される。紡糸口金ピークの主要列はなかでも
紡糸口金の側壁に平行に伸延している。
紡糸口金の端板の電力供給接続体はなかでも２種のそれぞれの接触面を介して
端板に接続されており、接触面への電流の伝導を等量にする、それらの上側及び
／又は下側の付加的電流分配ラグを含んでなる。
本発明の紡糸口金の好ましい態様においては紡糸口金の基底板にはその上側に
追加的な剛化要素が付いている。剛化要素は好ましくは紡糸口金の基底板又は側
壁と同一の材料、通常は１０ないし３５重量％のロジウム含量を有する白金／ロ
ジウム合金から製造されている。使用される剛化要素は基底板上に溶接されてい
る例えばＶ−型、Ｔ−型又はＵ−型の金属形材の可能性があり、ガラス溶融物を
ピークに供給するための開口部を含んでなる。剛化要素は好ましくは紡糸口金の
ピークの主要列に沿って配列されている。これらが基底板及び両端板に溶接され
ると、形材特にＶ型の形材を使用する時に、特に長期の使用寿命が達成される。
剛化要素はそれらの幅の上に１列以上の主要列を含んでなるように配列すること
ができる。剛化要素の取り入れが基底板上に早急でより均質な温度分布をもたら
し、それによりフィラメントを均質で均一な態様で引き出すことができる。改善
された温度分布は２０％までの繊維直径の標準偏差の改善をもたらす。基底板の
剛化もまた基底板の長期間の安定性を改善し、それにより紡糸口金の寿命を著し
く延長させる。
本発明の装置の更に好ましい態様においては、例えば冷却管又は冷却羽根のよ
うな特別の冷却要素がピークの主要列の間の基底板の下方に取り付けられ、場合
によって熱交換を改善するために、それらの上側及び
／又は下側に追加的な冷却羽根を含んでなる。
製造方法に応じて紡糸口金板のピークは円筒形又は円錐形のどちらかであり、
特には１ないし２．５ｍｍの穴の直径を有する。主要ピーク列内のピーク間の最
小距離はなかでも≧２．５ｍｍ、好ましくは２．５ないし６ｍｍである。
電力供給接続体の厚さは好ましくは２．５ないし７ｍｍであり紡糸口金の幅に
従って選択される。
ガラス繊維の引き出し速度はなかでも約６００ないし３，０００ｍ／分、好ま
しくは６００ないし１，５００ｍ／分である。
剛化要素は好ましくは０．５ないし１．６ｍｍの厚さである。剛化要素の穴は
好ましくは５ないし１５ｍｍの直径である。電力供給接続体の接触面は２０ない
し１００ｍｍの幅を有しそれらの間に好ましくは１５ないし３０ｍｍの間隙を包
含する。本発明はまた、なかでも８ないし３０μ、好ましくは９ないし２４μの
直径のガラス繊維を製造するための本発明の紡糸口金の使用に関する。
本発明の更に好ましい態様は付記された請求の範囲に公表されている。
本発明は図に基づいて実施例により以下に詳細に説明され、そこで、
図１は紡糸口金の内部の横断面の遠近図であり、
図２は溶接されているＶ型剛化面を有する本発明の紡糸口金の横断面図であり
、
図３ａ及び３ｂはそれぞれ紡糸口金の電力供給接続体の正面図及び平面図であ
り、
図４は電力供給接続体の位置を示す紡糸口金の平面図であり、
図５は既知の紡糸口金の内側部分の遠近図であり、
図６は図５の紡糸口金の横断面図である。実施例
ピーク２の３列のそれぞれの列３が紡糸口金１０の基底板１上で群にまとめら
れて紡糸口金上に主要列９を形成する。各主要列９の中央の列のピークの穴２は
それぞれ外側の列の対称形の穴に対して互い違いになっている。Ｐｔ／Ｒｈ合金
（９０／１０）からなるＶ型剛化シート４は基底板１の全長にわたりそれに溶接
されており、全長にわたり約３５個の穴１５を含んでなる。紡糸口金の下方に形
成してくるガラスフィラメントの等しい冷却を達成するために主要列の間の基底
板の下方に追加的に小さい冷却管が付いている（図１を参照されたい）。図４に
おいて、基底板１の穴の配列のみならず剛化シートの配列も平面図で簡略な形態
で模写され、穴の列は簡略化のために全部を書き込んでいない。紡糸口金を加熱
するための電力供給接続体６及び６’は端板５及び５’の中心の直下で、その間
に存在する間隙を有する２枚の接触面を介して端板に接続されている（図４又は
図３ａ及び３ｂを参照されたい）。先行技術から推定することができる単純な紡
糸口金の構造と対照的に（図５又は図６による）、紡糸口金１０上の紡糸ピーク
の修正された配列が平均繊維直径測定時における操作中の標準偏差の約２０％の
改善を達成する。使用される紡糸口金の使用寿命は通常の紡糸口金に対して約４
０％延長される。Description: The present invention relates to a glass fiber spinning apparatus for melt spinning glass fibers, in particular to an improved spinneret with increased spinning performance and an extended service life. When producing glass fibers, particularly glass fibers intended to be used in glass fiber reinforced plastics, the glass starting materials are melted in a furnace and the resulting glass melt is fed to various spinning stations. There, the glass composition emerges through a glass fiber spinneret, a so-called bush. The glass filaments emerging from the spinneret are drawn, cooled, for example by air cooling or water spray, and collected to form a bundle of one or several fibers. Optionally, the bundle of fibers is finished and then wound on a bobbin or fed to a cutting device. This material is used for the next step, for example the production of glass fiber reinforced thermoplastics. A specific spinneret for spinning glass fibers is shown in EP-A-229 648. The spinneret comprises a row of peaks on the base plate arranged along a straight line from endplate to endplate of the spinneret. Two separate power supply wires are located on each endplate. Electrical current is passed through the spinneret by a power supply lead to heat the glass melt. Although the purpose of this construction is to provide advantages over the prior art for uniform heating of the glass melt, practical experience with the use of such a bush has shown that the temperature distribution of the diameter of the glass fiber and the resulting uniformity. Shows gender bias. Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-333011 describes a method for producing a glass fiber spinneret. In this method, the spinneret peak is secured to the spinneret by soldering a pre-manufactured conical peak element into a hole made in the spinneret with the aid of a platinum shim. Have been. The peaks are grouped in two rows, each extending across the direction of the heating current through the spinneret base plate. The spinning performance at the spinning station is measured, inter alia, by the total number or peaks per area of the spinneret, hereinafter simply referred to as peaks for the spinneret. However, the number of peaks on the spinneret is limited. The constraint can be attributed to irregularities in the temperature distribution on the spinneret when the peak density is too high. Non-uniform temperature distribution results in more frequent filament breaks and droplets of the glass composition, thereby significantly reducing the yield of glass fibers. A further disadvantage is the reduced temperature of the parts of the spinneret during the joining process, where the joining time is undesirably prolonged. The spinning performance of the spinneret is limited by further processing speeds, such as the maximum winding speed of a fiber winder or the processing speed of an associated cutting device when producing milled glass fibers. The object of the present invention is to avoid these drawbacks, to make it possible to achieve a spinning performance of> 40 kg / h and, in particular, the use of a spinneret at a fiber diameter of 8 to 30 μm and to achieve as homogeneous a temperature as possible in the region of the spinneret. It was to provide a glass fiber spinning device with a distribution. The objectives include a melting chamber formed by side walls, end plates with power supply connections and a base plate, a glass melt supply line and a row of peaks as a glass melt outlet opening, comprising three rows A process for producing glass fibers, characterized in that the above rows, in particular three to five rows of peaks, are arranged in a closely arranged manner to form a main row with a gap between adjacent peaks of up to 2.0 mm. This is achieved according to the invention by a spinneret. The main row of spinneret peaks extends, inter alia, parallel to the side wall of the spinneret. The power supply connections of the endplates of the spinneret are connected to the endplates via, inter alia, two respective contact surfaces, their upper and / or upper and / or equal current conduction to the contact surfaces. Comprising a lower additional current distribution lug. In a preferred embodiment of the spinneret according to the invention, the base plate of the spinneret has an additional stiffening element on its upper side. The stiffening element is preferably made of the same material as the base or side wall of the spinneret, usually a platinum / rhodium alloy having a rhodium content of 10 to 35% by weight. The stiffening element used may be a metal profile, for example, V-shaped, T-shaped or U-shaped, which is welded onto the base plate and provides an opening for feeding the glass melt to the peak. Comprising. The stiffening elements are preferably arranged along the main row of peaks of the spinneret. When these are welded to the base plate and the end plates, a particularly long service life is achieved when using profiles, especially V-shaped profiles. The stiffening elements can be arranged to include one or more primary rows over their width. The incorporation of the stiffening element results in a quicker and more homogeneous distribution of the temperature on the base plate, so that the filament can be drawn out in a homogeneous and uniform manner. The improved temperature distribution leads to an improvement in the standard deviation of the fiber diameter by up to 20%. Stiffening of the base plate also improves the long-term stability of the base plate, thereby significantly extending the life of the spinneret. In a further preferred embodiment of the device according to the invention, a special cooling element, for example a cooling pipe or a cooling vane, is mounted below the base plate between the main rows of peaks, optionally to improve the heat exchange. It comprises additional cooling vanes above and / or below them. Depending on the method of manufacture, the peak of the spinneret is either cylindrical or conical, in particular having a hole diameter of 1 to 2.5 mm. The minimum distance between the peaks in the main peak train is ≧ 2.5 mm, preferably 2.5 to 6 mm. The thickness of the power supply connection is preferably 2.5 to 7 mm and is selected according to the width of the spinneret. The drawing speed of the glass fiber is, inter alia, about 600 to 3,000 m / min, preferably 600 to 1,500 m / min. The stiffening element is preferably 0.5 to 1.6 mm thick. The holes in the stiffening element are preferably 5 to 15 mm in diameter. The contact surface of the power supply connection has a width of 20 to 100 mm and preferably includes a gap of 15 to 30 mm between them. The invention also relates to the use of the spinnerets according to the invention for producing glass fibers, inter alia, of 8 to 30μ, preferably 9 to 24μ in diameter. Further preferred embodiments of the present invention are disclosed in the appended claims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawings, in which FIG. 1 is a perspective view of a cross section inside the spinneret, and FIG. 3a and 3b are front and plan views, respectively, of a power supply connection of the spinneret, and FIG. 4 is a plan view of the spinneret showing the position of the power supply connection. FIG. 5 is a perspective view of the inner part of a known spinneret, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the spinneret of FIG. The respective rows 3 of the three rows of the example peak 2 are grouped together on the base plate 1 of the spinneret 10 to form a main row 9 on the spinneret. The peak holes 2 in the middle row of each main row 9 are each staggered with respect to the symmetric holes in the outer row. A V-shaped stiffened sheet 4 made of a Pt / Rh alloy (90/10) is welded to the entire length of the base plate 1 and includes about 35 holes 15 over the entire length. There are additionally small cooling tubes below the base plate between the main rows to achieve equal cooling of the glass filaments forming below the spinneret (see FIG. 1). In FIG. 4, not only the arrangement of the holes in the base plate 1 but also the arrangement of the stiffening sheets are reproduced in a simple form in a plan view, and the entire row of holes is not shown for simplification. The power supply connections 6 and 6 'for heating the spinneret are connected to the end plates 5 and 5' via two contact surfaces with a gap therebetween just below the center of the end plates. (See FIG. 4 or FIGS. 3a and 3b). In contrast to the simple spinneret structure which can be deduced from the prior art (according to FIG. 5 or FIG. 6), the modified arrangement of the spinning peaks on the spinneret 10 is the operating standard when measuring the average fiber diameter. An improvement of about 20% of the deviation is achieved. The service life of the spinneret used is extended by about 40% over a normal spinneret.