JP2002128538A - ガラス繊維用ブッシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引き出された各フィラメントの径を均一にす
ることができるガラス繊維用ブッシングを提供するこ
と。 【解決手段】 溶融ガラスを引き出すための複数個の引
出孔２２ａを底面２０ｂに有するガラス繊維用ブッシン
グ２０において、引出孔２２ａの径は、底面２０ｂの中
央部（破線Ａ）から周辺部（破線Ｄ）に向かって徐々に
大きくされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス繊維を紡糸
するためのガラス繊維用ブッシングに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維を紡糸するにあたっては、一
般的に、図６及び図７に示すようなブッシング１２０が
底部に装着された溶融炉１００が用いられる。ブッシン
グ１２０には、内径の等しい多数の引出孔を有するノズ
ル１２２が突設されている。そして、ブッシング１２０
の下方に位置する回転ドラム（図示省略）を高速回転さ
せることにより、ノズル１２２の引出孔から溶出する溶
融ガラスを引き出し、回転ドラム上に巻き取ることで、
ガラス繊維を得る。

【０００３】通常、ノズル１２２から流出する溶融ガラ
スの冷却を促進するために、各ブッシング１２０の下方
には、ノズル１２２に近接し、プレート状の冷却フィン
１３０が設けられている。各冷却フィン１３０は断面角
状のベース部材１３５に接続されており、ベース部材１
３５内には冷却水通路１３７が形成されている。そし
て、冷却水通路１３７を流れる冷却水によって冷却フィ
ン１３０が冷却され、さらに、冷却フィン１３０によっ
て各ノズル１２２から流出する溶融ガラスコーンを冷却
固化させてフィラメントＦとすることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ブッシングには、次のような問題があった。すなわち、
実際に溶融ガラスをブッシング１２０のノズル１２２か
ら高速で引き出すと、引き出されたフィラメントＦの周
囲の空気が随伴流としてフィラメントＦの引き出し方向
に沿って流れる。この際、各ノズル１２２の近傍から流
出した随伴流の量に相当する空気が、冷却風Ｃとしてブ
ッシング１２０の周囲から中央に向かって流入する。こ
の冷却風Ｃは、ノズル１２２やガラスコーン等が流れの
障壁となって、ブッシング１２０の外周部から中央部に
向かってその風量が徐々に小さくなる傾向にある。ま
た、冷却風Ｃはブッシング１２０の中央部分に向かう過
程で溶融ガラスに熱を奪われるため、冷却風Ｃの温度は
ブッシング１２０の外周部から内周部に進むに連れて高
くなる。

【０００５】これらの現象により、ブッシング１２０の
比較的中央側のノズル１２２から引き出された溶融ガラ
スの冷却効果は低く、比較的周辺側のノズル１２２から
引き出された溶融ガラスの冷却効果が高くなるため、形
成されたフィラメントＦの径は、ブッシング１２０の外
周部では設定値に対して細くなり、内周部に向かうに連
れて設定値に対して徐々に太くなっていた。すなわち、
フィラメント径に大きなバラツキがあったのである。

【０００６】また、このようにブッシング１２０の比較
的外周部でフィラメントＦの径が小さくなると、次のよ
うな問題がさらに引き起こされる。すなわち、溶融ガラ
スをノズル１２２から引き出すに際して、ガラス溶融過
程で発生する失透、レンガ屑、ガラス原料に含まれる重
金属等がフィラメントＦに混入することがあるが、これ
らの欠陥はフィラメントＦを切断する要因となるもので
ある。そして、このような欠陥は、一般的にブッシング
１２０の内周部よりも外周部に発生する頻度が高い。従
って、欠陥が混入し易い外周部において上述のようにフ
ィラメントＦの径が小さくなると、フィラメントＦが切
断される可能性が増大してしまう。

【０００７】尚、このようにブッシング１２０の外周部
でフィラメントＦが切断されることを防止するための技
術として、特公昭５４−３９４９９号公報に開示された
ブッシングが知られている。ところが、同公報記載のブ
ッシングは、最外周に位置するオリフィスから紡出され
たフィラメントが切断されることのみを目的としてお
り、この目的を達成するために、最外周のオリフィス径
を内側のオリフィス径よりも大きくしている。このた
め、かかる構成では、ブッシング１２０の外周部から内
周部に向かうに連れてフィラメント径が上述のように太
くなるという問題は回避することができない。すなわ
ち、単に最外周のオリフィス径を大きくしただけでは、
最外周から僅かでも内側の領域ではフィラメント径は設
定値よりも細くなってしまい、フィラメント径の均一
化、及び、フィラメントＦの切断対策としては不十分で
あった。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、引き出された各フィラメントの径を均
一にすることができるガラス繊維用ブッシングを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、溶融ガラスを引き出すための複数個の引
出孔を底面に有するガラス繊維用ブッシングにおいて、
引出孔の径は、底面の中央部から周辺部に向かって徐々
に大きくされていることを特徴とする。

【００１０】引出孔から溶融ガラスを引き出すと、ブッ
シングの底面近傍に冷却風が流入する。この冷却風の冷
却効果は、ブッシングの外周部から内周部にかけて減少
するが、本発明に係るガラス繊維用ブッシングによれ
ば、引出孔の径がブッシング底面の中央部から周辺部に
向かって徐々に大きくされているため、各引出孔から引
き出された溶融ガラスを冷却固化してなるフィラメント
の径は均一となる。

【００１１】また、本発明のガラス繊維用ブッシングに
おいて、引出孔の径は、底面の中央部から周辺部に向か
って段階的に大きくされ、各段階に含まれる複数個の前
記引出孔の径は、各段階において等しいことが好まし
い。

【００１２】このような構成を採用した場合、ブッシン
グの底面全体としてみれば、引出孔の径が周辺部に向か
って徐々に段階的に大きくされているため、上記のよう
に各引出孔から引き出されたフィラメントの径は均一と
なる。しかも、各段階に含まれる引出孔は径が等しいた
め、ブッシングの製造が容易となる。

【００１３】この場合、径の等しい引出孔を有する段階
の数は、３以上１５以下であることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るガラス繊維用ブッシングの好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用い
るものとし、重複する説明は省略する。

【００１５】［第１実施形態］図１〜図３を参照して、
本発明に係るガラス繊維用ブッシングの第１実施形態を
説明する。まず、図３を参照して、ガラス繊維製造シス
テム１全体の概略構成について説明する。ガラス繊維製
造システム１には、底面にガラス繊維用ブッシング２０
が装着されると共に溶融ガラスが滞留した溶融炉１０
と、ブッシング２０の下方に位置する集束剤塗布ローラ
５０と、集束ローラ６０と、回転ドラム７０と、が備え
られている。そして、回転ドラム７０を回転駆動させる
と、ブッシング２０のノズルから溶融ガラスが引き出さ
れる。引き出された溶融ガラスは、冷却されてガラスフ
ィラメントＦとなった後、集束剤塗布ローラ５０によっ
て集束剤が塗布される。さらに、集束剤が塗布されたフ
ィラメントは、集束ローラ６０によって集束されてスト
ランドとなり、ガラス長繊維を得ることができる。その
後、ストランドは回転ドラム７０によって巻き取られ、
いわゆるケーキとなる。

【００１６】次に、図１及び図２を参照して、本実施形
態のガラス繊維用ブッシング２０について詳説する。図
１は、ブッシング２０が底面に装着された溶融炉１０を
示す縦断面図であり、図２は、ブッシング２０の底面図
である。

【００１７】ブッシング２０の底面２０ｂには、多数の
ノズル２２が突設されている。ノズル２２の個数は、５
０〜８０００個程度が好ましく、さらには４００〜８０
００個が好適である。ノズル２２の長さは、１〜１０ｍ
ｍにすることが好ましく、さらには３〜５ｍｍ程度にす
ることが好適である。また、各ノズル２２の肉厚は、全
て等しくされている。溶融ガラスがノズル孔から引き出
されるに際して、ノズルの肉厚が極端に薄いと溶融ガラ
スの発熱が十分になされずフィラメント径が設定値より
も太くなり、一方、ノズルの肉厚が極端に厚いと切断時
のガラス濡れの影響で作業性が悪化するおそれがある。
しかし、本実施形態のように、ノズル２２の肉厚を全て
等しくすることで、このような問題を回避することがで
きる。尚、ノズル２２の肉厚は、０．１〜０．５mmにす
ることが好ましい。

【００１８】また、図２に明示されているように、ブッ
シング２０に設けられたノズル２２の引出孔２２ａの径
は、底面２０ｂの中央部から周辺部に向かって徐々に大
きくされている。すなわち、破線Ａ上のノズル２２、破
線Ｂ上のノズル２２、破線Ｃ上のノズル２２、破線Ｄ上
のノズル２２の順に、引出孔２２ａの径が徐々に大きく
されている。尚、破線Ａ上のノズル２２の引出孔２２ａ
の径に対して、破線Ｄ上のノズル２２の引出孔２２ａの
径は、１．０５倍〜１．３０倍となっている。

【００１９】また、ノズル２２の列の間には、ノズル２
２から流出する溶融ガラスの冷却を促進するために、ノ
ズル２２に近接してプレート状の冷却フィン３０が設け
られている。各冷却フィン３０は断面角状のベース部材
３５に接続されており、ベース部材３５内には冷却フィ
ン３０を冷却するための冷却水が流れる冷却水通路３７
が挿通されている。冷却フィン３０は、縦又は横方向に
並列しているノズル２２に対して、並列するノズル２２
とそれに隣接して並列するノズル２２の間全てに設けた
り（一列型フィン）、或いは、１列おきに設けたり（二
列型フィン）することもでき、特に制限無く配置するこ
とができる。図２は、１列フィンの場合を示している。
尚、冷却フィン３０は、必ずしも設ける必要はない。

【００２０】このような構成のもと、上記の回転ドラム
７０を回転駆動させると、溶融炉１０内の溶融ガラスが
ブッシング２０に形成された各ノズル２２の引出孔２２
ａから引き出される。引き出された溶融ガラスは、各ノ
ズル２２の出口付近で三角錐状のガラスコーンとなり、
さらに下方に引き出されると、冷却フィン３０によって
冷却固化されてガラスフィラメントＦとなる。

【００２１】また、溶融ガラスは高速（例えば３０００
ｍ／ｍｉｎ）でブッシング２０から引き出されるため、
引き出されたフィラメントＦの周囲の空気が随伴流とし
てフィラメントＦの引き出し方向に沿って流れる。この
際、各ノズル２２の近傍から流出した随伴流の量に相当
する空気が、冷却風Ｃとしてブッシング２０の周囲から
中央に向かって流入する。この冷却風Ｃは、ノズル２２
やガラスコーン等が流れの障壁となるため、ブッシング
２０の外周部から中央部に向かってその風量が徐々に小
さくなる傾向にある。また、冷却風Ｃはブッシング２０
の中央部分に向かう過程で溶融ガラスに熱を奪われるた
め、冷却風Ｃの温度はブッシング２０の周辺部から中央
部に進むに連れて高くなる。

【００２２】このようなことから、ブッシング２０の比
較的中央側のノズル２２から引き出された溶融ガラスの
冷却効果は低く、比較的周辺側のノズル２２から引き出
された溶融ガラスの冷却効果が高くなってしまう。すな
わち、図２の破線Ｄの領域から破線Ａの領域にかけて、
冷却効果が徐々に低くなるのである。ところが、本実施
形態では、上述のようにブッシング２０の底面２０ｂの
中央部から周辺部に向かってノズル２２の引出孔２２ａ
の径が徐々に大きくされているため、冷却風Ｃによる冷
却効果の高い領域においても溶融ガラスの流出量を冷却
効果の低い領域と均一にすることが可能となり、また、
各フィラメントＦの径を均一にすることができる。

【００２３】また、フィラメントＦの径が均一化される
ため、従来細目となっていたブッシング外周側のフィラ
メント径を適正化することができ、失透や重金属等の異
物によってブッシング外周側のフィラメントＦが切断さ
れにくくなる。尚、異物による外周側のフィラメントＦ
の切断を防止するために、例えば破線Ｃ及び破線Ｄ上の
ような比較的周辺部のノズル２２の引出孔２２ａの径
を、意図的に大きめに設定してもよい。但し、この場合
は、フィラメントＦの径のバラツキが製品として問題の
無い範囲にする必要がある。

【００２４】また、従来のようにノズルの引出孔の径を
同一とした場合において、溶融炉の加熱温度を上昇させ
てガラス粘度を下げることで、単位時間当たりのガラス
流出量を増加させて生産性を向上させることを試みる
と、ブッシングの中央部分の冷却効率が低い箇所におい
て溶融ガラスの冷却不足が起こり、いわゆる息継ぎ現象
によってフィラメントＦが切断されるという問題が生じ
ていた。これに対して、本実施形態では、冷却風Ｃの冷
却効果をブッシング２０の底面２０ｂの全体に渡って最
大限に利用することができるため、溶融ガラスの流量を
容易に増加させることができる。

【００２５】尚、ノズル２２の引出孔２２ａの径は、破
線Ａ〜破線Ｄ上に位置する４つのパターンが設けられて
いるが、引出孔２２ａの径の大きさは、３〜１５種類に
することが好ましい。引出孔２２ａの径をこの範囲で徐
々に変化させることで、フィラメントＦの径を均一にさ
せ易くなる。

【００２６】さらに、各ノズル２２の外径を等しくして
内径のみをブッシング２０の中央部から周辺部に向かっ
て徐々に大きくするような場合は、肉厚が薄いノズル２
２即ちブッシング２０の比較的周辺側のノズル２２にお
いては、内部の溶融ガラスの発熱が十分なされずフィラ
メント径が設定値よりも小さくなってしまい、肉厚が厚
いノズル２２即ちブッシング２０の比較的中央側のノズ
ル２２においては、切断時のガラス濡れの影響で作業性
が悪化する場合があるので、本実施形態においては、各
ノズル２２の肉厚を等しくすることにより、フィラメン
トＦの径を均一としながらこのような問題を回避するこ
ともできる。。

【００２７】［第２実施形態］次に、図４を参照して、
本発明に係るブッシングの第２実施形態を説明する。
尚、図４では、ノズル２２の種類を識別し易くするため
に各ノズル２２を記号化して示しているが、実際は第１
実施形態と同様に肉厚一定の円形断面とされている。

【００２８】本実施形態においてもノズル２２はブッシ
ング２０の底面２０ｂの中央部から周辺部に向かって徐
々に大きくされているが、第１実施形態と次の点で異な
る。すなわち、本実施形態では、ノズル２２の引出孔２
２ａの径はブッシング２０の底面２０ｂの中央部から周
辺部に向かって段階的に大きくされ、各段階における引
出孔２２ａの径は等しくされている。

【００２９】より詳しくは、図４の破線Ｘに沿って見る
と、(i)白丸で示したノズル２２を含む領域、(ii)二重
丸で示したノズル２２を含む領域、(iii)黒丸で示した
ノズル２２を含む領域、(iv)白三角で示したノズル２２
を含む領域、(v)黒三角で示したノズル２２を含む領域
の計５つの段階が設けられている。このうち、段階(i)
〜(iii)には、複数個のノズル２２が含まれている。ま
た、各段階における引出孔２２ａの径は等しくされてお
り、且つ、段階(i)〜(v)の順で引出孔２２ａの径が大き
くされている。

【００３０】本実施形態によれば、各段階(i)〜(v)に含
まれるノズル２２の引出孔２２ａは径が等しいため、第
１実施形態のように引出孔２２ａの径を周辺部に向かっ
て一つ一つ大きくする場合と比較して、ブッシング２０
の製造を容易にすることができる。

【００３１】尚、径の等しい引出孔２２ａを有する段階
の数、すなわちノズル２２の種類は、３以上１５以下に
することが好ましい。引出孔２２ａの径をこの範囲で徐
々に段階的に変化させることで、フィラメントＦの径を
均一にさせ易くなる。

【００３２】［実施例］次に、本発明のブッシング２０
を用いて実際にフィラメントＦを作製した結果を説明す
る。

【００３３】実施例１ 実施例１では、図５に示すブッシングを用いた。このブ
ッシングは、引出孔２２ａの径が等しいノズルが含まれ
る段階を３つ有しており、ノズル２２の総数は８００個
とされている。また、最も径の小さなノズル（白丸）の
内径は１．７５ｍｍ、これらを囲むノズル（二重丸）の
内径は１．８０ｍｍ、最外周のノズル（黒丸）の内径は
１．８５ｍｍとされている。一方、比較用として、引出
孔の径が全て等しいノズルを有するブッシングを用い
た。各ノズルの内径は１．８０ｍｍとし、ノズルの総数
は８００個とした。また、ノズルの肉厚は０．３mmとし
た。尚、図示は省略するが、本発明のブッシングと比較
用のブッシングについて、ともに二列型の冷却フィンを
付けた。

【００３４】これらのブッシングを用いて実際にフィラ
メントＦを作製した結果を表１に示す。

【表１】

【００３５】表１に示すように、フィラメント径の分散
度を示す標準偏差を見ると、比較用ブッシングでは１．
５５７とフィラメント径にバラツキがあるのに対し、本
発明のブッシングでは１．１７１とかなり値が小さく、
フィラメント径が略均一になっていることが分かる。ま
た、比較用ブッシングではガラス流量の限界値が４５０
ｇ／ｍｉｎであったのに対し、本発明のブッシングでは
５５０ｇ／ｍｉｎと大幅に増量させることができた。さ
らに、溶融ガラスの引き出し中に発生した切断回数につ
いても、比較用ブッシングでは０．３５回／ｈｒであっ
たのに対し、本発明のブッシングでは０．２１回／ｈｒ
と減少させることができた。

【００３６】実施例２ 実施例２では、図４に示すブッシングを用いた。このブ
ッシングは、引出孔２２ａの径が等しいノズルが含まれ
る段階を上述のように５つ有しており、ノズル２２の総
数は１６００個とされている。また、段階(i)〜(v)の順
に、ノズルの内径は１．８０ｍｍ，１．８５ｍｍ，１．
９０ｍｍ，１．９５ｍｍ，２．００ｍｍとされている。
一方、比較用として、引出孔の径が全て等しいノズルを
有するブッシングを用いた。各ノズルの内径は１．８８
ｍｍとし、ノズルの総数は１６００個とした。また、ノ
ズルの肉厚は０．３ｍｍとした。尚、図示は省略する
が、本発明のブッシングと比較用のブッシングについ
て、ともに二列型の冷却フィンを付けた。

【００３７】これらのブッシングを用いて実際にフィラ
メントＦを作製した結果を表２に示す。

【表２】

【００３８】表２に示すように、フィラメント径の分散
度を示す標準偏差を見ると、比較用ブッシングでは１．
５３１とフィラメント径にバラツキがあるのに対し、本
発明のブッシングでは１．３２５と値が小さくなってお
り、フィラメント径が略均一になっていることが分か
る。また、比較用ブッシングではガラス流量の限界値が
８５０ｇ／ｍｉｎであったのに対し、本発明のブッシン
グでは９５０ｇ／ｍｉｎと大幅に増量させることができ
た。さらに、溶融ガラスの引き出し中に発生した切断回
数についても、比較用ブッシングでは０．４２回／ｈｒ
であったのに対し、本発明のブッシングでは０．３３回
／ｈｒと減少させることができた。

【００３９】以上、本発明者らによってなされた発明を
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記各
実施形態に限定されるものではない。例えば、突設され
たノズルを有するブッシングでなく、表面平滑なプレー
トに単に引出孔を空けただけでノズルを有しないブッシ
ングとすることもできる。

【００４０】

【発明の効果】引出孔から溶融ガラスを引き出すと、ブ
ッシングの底面近傍に冷却風が流入する。この冷却風の
冷却効果は、ブッシングの外周部から内周部にかけて徐
々に減少するが、本発明に係るブッシングによれば、引
出孔の径がブッシング底面の中央部から周辺部に向かっ
て徐々に大きくされているため、各引出孔から引き出さ
れた溶融ガラスを冷却固化してなるフィラメントの径は
均一となる。

【００４１】また、引出孔の径を底面の中央部から周辺
部に向かって段階的に大きくし、各段階における引出孔
の径を等しくすることで、ブッシングの製造を容易にす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のブッシングが底面に装着された
溶融炉を示す縦断面図である。

【図２】図１に示すブッシングの底面図である。

【図３】ガラス製造システムを示す概略構成図である。

【図４】第２実施形態のブッシングを示す底面図であ
る。

【図５】実施例１で使用したブッシングを示す底面図で
ある

【図６】従来のブッシングが装着された溶融炉を示す縦
断面図である。

【図７】図６に示す従来のブッシングを示す底面図であ
る。

【符号の説明】

１…ガラス繊維製造システム、１０…溶融炉、２０…ガ
ラス繊維用ブッシング、２０ｂ…底面、２２…ノズル、
２２ａ…引出孔、３０…冷却フィン、３５…ベース部
材、３７…冷却水通路、５０…集束剤塗布ローラ、６０
…集束ローラ、７０…回転ドラム、Ｆ…フィラメント。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ガラスを引き出すための複数個の引
   出孔を底面に有するガラス繊維用ブッシングにおいて、 前記引出孔の径は、前記底面の中央部から周辺部に向か
   って徐々に大きくされていることを特徴とするガラス繊
   維用ブッシング。
2. 【請求項２】 前記引出孔の径は、前記底面の中央部か
   ら周辺部に向かって段階的に大きくされ、 前記各段階に含まれる複数個の前記引出孔の径は、各段
   階において等しいことを特徴とする請求項１記載のガラ
   ス繊維用ブッシング。
3. 【請求項３】 前記段階の数は、３以上１５以下である
   請求項２記載のガラス繊維用ブッシング。