JP2002348140A - 連続ガラスフィラメント製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な装置を用いず、フィンの耐久性を向上
させ、ガラス繊維の質を向上させるとともに、特に多数
のノズルを有する大型のブッシングに適合可能なガラス
フィラメントの製造装置を提供すること。 【解決手段】 溶融ガラスをブッシングのノズルを通し
て紡糸し、冷却したマニーホールドと連結しかつ該ノズ
ルの間に配置させたフィンにより紡糸されたフィラメン
トを冷却することで、連続ガラスフィラメントを製造す
る装置であって、前記マニーホールドの１ユニットに対
し、冷媒の導入口と排出口とを総数で３箇所以上有する
ことを特徴とする連続ガラスフィラメント製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブッシングの各ノ
ズルから出てくる溶融ガラスフィラメントを冷却して連
続ガラスフィラメントを製造する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１に示すように、ガラス繊
維６を製造する過程において、溶融したガラスをブッシ
ング１に導入して、該ブッシング１に多数設けられたノ
ズル２から前記溶融ガラスを引き出した後、これを冷却
および収束して巻き取りロール７に巻き取ることでガラ
スフィラメントを製造する方法が用いられている。

【０００３】前記冷却の方法は、ノズル２から射出され
た直後の高温の溶融ガラス繊維６を固化するために、ブ
ッシング１に設けられた多数のノズル２の近傍に、冷却
したフィン３を配置させる方法が知られており、例え
ば、図７に示すように、特公平６−５３５９１号公報に
は、冷媒をヘッダ４（マニーホールド）の導入口９から
導入し、ヘッダ４中に冷媒を通過させた後、排出口１０
から冷媒を排出する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示された方法では、図７に示すように、マニーホ
ールドの一箇所の導入口９から冷媒を導入し、中空マニ
ーホールド４内を通過させてマニーホールド４中に冷媒
を一方向に流した後、排出口１０から排出させている。
フィン３およびマニーホールド４はブッシング１の熱に
より温められているため、前記冷媒は排出口１０付近の
温度が上昇し易く、導入口９と排出口１０付近の温度差
が生じる。この温度差などにより前記マニーホールド４
に接続しているフィン３は温度がばらつき易くなり、耐
食性のためにフィン３に付したメッキが剥離するなどに
より劣化が生じたり、フィン３の冷却能が変化し、ブッ
シング１のヒートパターンが不均一になったりするとい
った問題を有していた。

【０００５】前記問題を解決するために、次の如き方策
が考えられる。 （１）冷媒の量を増してフィン３による熱の吸収量を増
やすことにより、導入口９と排出口１０との間で温度差
は小さくなるが、一方向で流せる冷媒の流量には限界が
あり、依然としてフィン３の劣化を抑えることができ
ず、ブッシング１のヒートパターンが不均一になり、そ
の結果として得られるガラスフィラメントは、繊維径が
ばらついたり、繊維の断線が起こり易く、製品の歩留ま
りが低下したりするといった問題を有していた。また、
一方向で冷媒の流量を上げるためには、マニーホールド
４内の中空部の径を大きくする必要があるため、必然的
にマニーホールド４を大きくする必要があり、材料コス
トがかかるとともに、取り付けなどの作業性が劣るとい
う問題を有していた。

【０００６】（２）また、冷媒の温度を下げることによ
り、導入口９および排出口１０で温度差は生じるもの
の、全体的な温度が低いために比較的効率的に冷却効果
が得られるものの、冷却装置が必要となり、設備的にコ
ストがかかる点、設備が煩雑になるといった問題を有し
ていた。

【０００７】（３）また、フィン３の厚みを厚くすれば
腐食の進行が遅くなるものの、フィン３を繊維の収束さ
せる方向にフィン３の角度を調整するなど、加工性が劣
るといった問題を有していた。 （４）また、フィン３の長さを短くすれば腐食の進行が
遅くなるものの、フィン３にノズル２の数を合わせなけ
ればならず、ノズル２の数を減らす必要が生じるので好
ましくない。

【０００８】（５）また、マニーホールド４を分割し
て、ブッシング１に多数のマニーホールド４を付与すれ
ば、比較的効率的に冷却効果はあるものの、設備的にコ
ストがかかる点、設備が煩雑になるといった問題を有
し、また、マニーホールド４を多くすると、マニーホー
ルド４とフィン３のユニット同士の間に空間を設ける必
要があり、必然的にノズル２の数を減らさなければなら
ず、ガラス繊維６の生産効率が劣るといった問題を有し
ていた。

【０００９】したがって、本発明は、上記問題点に鑑
み、複雑な装置を用いず、フィンの耐久性を向上させ、
ガラス繊維の質を向上させるとともに、特に多数のノズ
ルを有する大型のブッシングに適合可能なガラスフィラ
メントの製造装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、溶融ガラスをブッシングのノズルを通し
て紡糸し、冷却したマニーホールドと連結し、かつ、該
ノズルの間に配置させたフィンにより紡糸されたフィラ
メントを冷却することで、連続ガラスフィラメントを製
造する装置であって、前記マニーホールドの１ユニット
に対し、冷媒の導入口と排出口とを総数で３箇所以上有
することを特徴とする連続ガラスフィラメント製造装置
を提供する。

【００１１】本発明によれば、前記マニーホールドの１
ユニットに対し冷媒の導入口と排出口との総数を３箇所
以上にすることで、冷媒の導入口と冷媒の排出口との温
度差を小さくし、マニーホールドの冷却効率を向上させ
て、フィンの冷却効率を向上させるとともに、さらにフ
ィンの劣化を抑制させることが可能なため、ガラス繊維
の品質を安定させ、製品の歩留まりを向上させるととも
に、フィンの交換回数を減らすことが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に好ましい実施の形態を挙げて
本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明におけ
る連続ガラスフィラメント製造装置の側面図であり、図
２は、図１の装置の下方から見た一部省略斜視図であ
り、図３は、図２の装置の一部省略底面図である。従来
の連続ガラスフィラメント製造装置は、図７に示すよう
に、ブッシング１にマニーホールド４およびフィン３を
配置させ、該マニーホールド４にはマニーホールド４に
対して直角に延出した複数枚のフィン３が接合されてお
り、フィン３はブッシング１のノズル２の列と列との間
に配置され、上記マニーホールド４は冷媒の導管であ
り、一方の端部９から冷媒が導入され、他方の端部１０
から排出され、かつ循環使用することでフィン３を冷却
していた。

【００１３】本発明の特徴は、上記従来の装置におい
て、マニーホールド４の１ユニットに対し、冷媒の導入
口５と排出口５（導入口と排出口とは、冷媒の導入方向
によって決まるので同じ符号で示す）との総数が３箇所
以上であることを特徴としている。図２および図３に示
す本発明の一実施形態では、冷媒を通過させるマニーホ
ールド４に対して、その長手方向に沿って、合計で４箇
所の冷媒の導入口（排出口）５１、５２、５３および５
４が連結されている。

【００１４】冷媒の導入（矢印で示す）は５２および５
３から行い、冷媒の排出（矢印で示す）は５１および５
４から行っているが、マニーホールド４内の冷媒の滞留
を少なくして冷却効果を上げるには、５２および５３
（５２と５３は２本で描かれているが、近接しているの
で１箇所の導入口とする）から冷媒を導入し、２箇所の
排出口５１および５４から冷媒を排出することが好まし
い。

【００１５】図４は、本発明の他の実施形態を示す図で
あり、マニーホールド４と冷媒の導入口および排出口
（それぞれ冷媒の流れは矢印で示される）のみが示され
ている。図４（ａ）に示す例は、従来のマニーホールド
４のほぼ中心に新たな導入口５２を設け、マニーホール
ド４の両端５１、５３から冷媒を排出する例であり、図
４（ｂ）に示す例は、図４（ａ）において排出口５１、
５３をマニーホールド４に対して垂直に設けた例であ
り、図４（ｃ）に示す例は、図２および図３において冷
媒の導入と冷媒の排出を逆にした例（５２と５３は２本
で描かれているが、近接しているので１箇所の排出口と
する）であり、図４（ｄ）に示す例は、図２および図３
と同じであり、図４（ｅ）に示す例は、冷媒の導入を５
１および５３から行い、冷媒の排出を５２と５４で行う
例である。

【００１６】以上のように、本発明では、マニーホール
ド４の１ユニットに対し、冷媒の導入口と排出口との総
数を３箇所以上にすることにより、前記本発明の効果が
奏されるが、マニーホールド４における冷媒の導入口
が、実質的に１箇所であり、排出口が２箇所以上を有す
る例、すなわち、図４（ａ）、図４（ｂ）および図４
（ｄ）の構成が、マニーホールド４内にける冷媒の流れ
が均一になり、フィン３を効率的に冷却することができ
るので好ましい。さらに好ましい形態は、マニーホール
ド４における冷媒の導入口が２箇所以上であり、排出口
が実質的に１箇所である例、すなわち、図４（ｃ）に示
す例である。

【００１７】図５は、本発明の他の実施形態を示す図で
あり、ブッシング１、マニーホールド４およびフィン３
を配置させた装置の底面図の一例が示されている。溶融
ガラスの重量によるブッシング４の撓みによる溶融ガラ
スの繊維化の不安定化を防止するために、ブッシング１
の下部に支持バー８を設けている。前記支持バー８を設
ける場合、ブッシング１はノズル（不図示）の列が４ブ
ロックに分かれる。前記ブロックのそれぞれにマニーホ
ールド４を設置し、それと同時にマニーホールド４に連
結したフィン３がブッシング１のノズルの列と列の間に
配置される。図６は、複数の隣接している２つのブロッ
クにマニーホールド４を１箇所配置させている。図５お
よび図６におけるマニーホールド４に設ける冷媒の導入
口および排出口（５１〜５４）に関しては、図５および
図６に示す以外に、前記図４に示すと同様に各種の形態
を取り得ることは勿論である。

【００１８】本発明の装置においてマニーホールド４
は、冷媒を導入口から導入し、前記中空マニーホールド
４内を通過させて排出口から排出させることにより、フ
ィン３を冷却をすることが必要であり、マニーホールド
４を配置させる位置は特に限定はしないが、溶融ガラス
を繊維化するブッシング１の少なくとも一辺に沿って配
置することが好ましく、ブッシング１の長辺に沿ってマ
ニーホールド４を配置させることで、フィン３の長さを
ブッシング１の短辺方向の長さに合わせることができる
ため、フィン３の長さを短くすることが可能となり、冷
却効果に優れ好ましい。また、このような構成が設計上
装置の複雑化にならず、コストの点から好ましい。

【００１９】前記マニーホールド４の材質は、ブッシン
グ１の熱から劣化を防ぐこと、および冷却効果を高める
ために銅や銀などを用いることが好ましい。また、前記
冷媒としては、水、アルコール、アンモニア、液体窒素
などが挙げられ、これらの組み合わせなども使用するこ
とができ、コストの点からは通常、水を用いることが好
ましいので、以下冷媒を冷却水という。前記冷却水の温
度は、特に限定しないが１０〜３０℃が好ましく、１５
〜２０℃であることがより好ましい。

【００２０】マニーホールド４を通過させる冷却水の量
は、特に限定はしないが、紡糸装置に取り付けるマニー
ホールド４の大きさや重さを鑑みると、３．０〜２０リ
ットル／ｍｉｎが好ましい。さらに本発明は、冷却水を
連続して一方向に流さないため、通常の大きさのマニー
ホールド４において一方向に流していた冷却水の量のお
およそ２倍の冷却水を流すことが可能となる。従って、
前記水量は６．０〜２０リットル／ｍｉｎと大量に冷却
水を流すことが可能となり、これにより、効率的かつ十
分にマニーホールド４およびフィン３を冷却することが
可能となる。

【００２１】さらに、本発明の装置ではマニーホールド
４の大きさや重量を上げることがないため、装置に対す
る取り付けなどの作業性に優れるものである。マニーホ
ールド４を通過させる冷却水の量が３．０リットル／ｍ
ｉｎより少ないとフィン３に対する冷却効果が小さくな
り、２０リットル／ｍｉｎを越えると、それ以上の冷却
効果が望めず、また、冷却水の導入口の径やマニーホー
ルドの中空部の径を大きくする必要があり、したがって
装置が大きくなるので経済的に好ましくない。

【００２２】前記マニーホールド４は、該マニーホール
ドに対して直角に延出した複数のフィン３からなり、前
記フィン３は、ブッシング１のノズル２間に配置させる
ことにより、紡糸された溶融ガラスを冷却することが可
能となる。前記フィン３は通常使用されている寸法のも
のを用いることができ、厚さ０．８〜２．５ｍｍが好ま
しく、高さは１５〜３０ｍｍであることが好ましい。ま
た、フィン３の長さが５５ｍｍ以上であることが好まし
い。

【００２３】フィン３の材質は通常使用されているもの
を使用することができ、例えば、水冷したマニーホール
ド４の温度を伝えやすくするために銅、銀などを用い、
熱による劣化防止のためにニッケル、パラジウム、クロ
ム溶射などのメッキを施すことが好ましい。

【００２４】本発明の装置におけるマニーホールド４に
は、前記の通りマニーホールド４の１ユニットに対し冷
却水の導入口および排出口を３箇所以上有することが重
要である。これにより、冷却水の流れ方向を異ならせる
こと、マニーホールド４の１ユニット内に流れる冷却水
の量を容易に増加させること、マニーホールド４を通過
する冷却水の流れる距離が短くなるということが相俟っ
て、冷却水の導入口と排出口との温度差が小さくなり、
フィン３の冷却効果が向上するものである。

【００２５】マニーホールド４の１ユニットに対し冷却
水の導入口および排出口を３箇所以上有する場合、前記
マニーホールド４における冷却水の導入口が実質的に１
箇所であり、排出口が２箇所以上を有することが好まし
い。例えば、図４（ａ）、図４（ｂ）および図４（ｄ）
に示すように、実質的に１箇所である５２（または５２
と５３）を導入口とし、マニーホールド４の両端に設け
た５１と５３（または５１と５４）の２箇所を排出口と
することで、冷却水の導入口と排出口との温度差が小さ
くなり、マニーホールド４による冷却効果を向上させ、
フィン３の冷却効果を向上させるとともに、マニーホー
ルド４およびフィン３の劣化を防止することが可能とな
る。

【００２６】さらに、図４（ｃ）に示すように、前記マ
ニーホールド４における冷却水の導入口が２箇所（５１
と５４）以上であり、排出口が実質的に１箇所（５２と
５３）にすることで、冷却水の導入口と排出口との温度
差が小さくなり、前記冷却効果をより向上させるととも
に、前記導入口が１箇所のものよりも冷却水の流れの均
一性が得られるため、フィン３の劣化のポイントが分散
でき、フィン３の局部的な劣化が無くなり、ひいてはフ
ィン３の寿命を向上させることが可能となる。

【００２７】本発明においては、ブッシングの長手方向
に配列される各ノズルの両端の間の距離をＬ（ｍｍ）
（図６参照）とし、該ブッシングに配置されているマニ
ーホールド個数をＮとしたときのＬ／Ｎが１０５〜３３
０であることが好ましい。前記Ｌ／Ｎが１０５未満であ
ると十分な冷却が得られるものの、ブッシング１にマニ
ーホールド４を多く設置する必要があり、その結果装置
が複雑化し、マニーホールド４の１ユニット間に空間を
設けなければならないこととなり、同一ノズル数のブッ
シング１にする場合は、ブッシング１が大型化してしま
い、逆にブッシング１を同一サイズにすると、ノズル２
の数を減らす必要があるため、生産性が劣り好ましくな
い。一方、３３０を越えると冷却能力が劣り好ましくな
い。

【００２８】また、本発明の装置においては、前記Ｌ
（ｍｍ）と、前記マニーホールドにおける冷却水の導入
口と排出口の総個数をＰとしたときのＬ／Ｐが２６〜２
１０であることが好ましい。Ｌ／Ｐが２６未満であると
十分な冷却が得られるものの、導入口または排出口を多
く設置する必要があり、そのため装置が複雑化し、一
方、Ｌ／Ｐが２１０を超えると冷却能力が劣るので好ま
しくない。

【００２９】また、本発明の装置において、前記マニー
ホールド長さをＭ（ｍｍ）とし、総水量（リットル／ｍ
ｉｎ）をＷとすると、Ｍ／Ｗが１０〜６３であることが
好ましい。Ｍ／Ｗが１０未満であると十分な冷却が得ら
れるものの、マニーホールドの長さを短くする必要があ
り、その結果装置が複雑化し、一方、Ｍ／Ｗが６３を超
えると冷却能力が劣るので好ましくない。

【００３０】また、本発明の装置において、一つのマニ
ーホールドに接合しているフィンの枚数をＩ（枚）と
し、マニーホールドの長さをＭ（ｍｍ）としたときのＭ
／Ｉが１２．０以下であることが好ましい。Ｍ／Ｉが１
２を超えるとフィンとノズルとの間隔が大きくなり、フ
ィンの冷却効果が劣るので好ましくない。

【００３１】

【実施例】次に実施例および比較例を挙げて本発明をさ
らに具体的に説明する。 実施例１〜５および比較例１〜３ １個当たりのブッシングのホール数：６０００個、ノズ
ル間距離（Ｌ）６３０ｍｍ、ガラス射出量：１３６Ｋｇ
／ｈ、ブッシング温度：１２４３℃、マニーホールド
長：３２０ｍｍ、マニーホールド数：４、フィン枚数：
３０枚／マニーホールド、フィン長：１０５ｍｍ，フィ
ン厚み：２．３ｍｍ、冷却水の給水温度：１７℃の装置
において、給排水口、および冷却水量を変えて上記条件
でガラスフィラメントを連続製造した際のフィンの寿命
を測定した。その結果を下記表１に示す。

【００３２】 上記表１において、フィンの寿命は、マニーホールドに
連結される複数枚のフィン内、１枚でも劣化防止で施し
たメッキが剥離した時点で寿命とした。

【００３３】実施例と比較例を対比すると、給排水量が
近い実施例２と比較例２とでは実施例２の方がフィンの
寿命が著しく改善されている。また、給排水量が同一で
ある実施例３および４と比較例１、および実施例５と比
較例３とにおいても同様である。また、給水口が２個
で、排水口が１個である実施例１、３および５と、給水
口が１個で排水口が２個である実施例２および４と比較
すると、給水口が２個で排水口が１個の方がより優れて
いる。また、給排水量についてみると、当然のことなが
ら給排水量が大きいほど効果的である。尚、比較例３の
場合には、給排水量を多くすることで、マニーホールド
のユニットが重くなり、フィンの交換における作業性が
劣っていた。

【００３４】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、マニーホー
ルドの１ユニットに対し冷媒の導入口と排出口との総数
を３箇所以上にすることで、冷媒の導入口と冷媒の排出
口との温度差を小さくし、マニーホールドの冷却効率を
向上させて、フィンの冷却効率を向上させるとともに、
さらにフィンの劣化を抑制させることが可能なため、ガ
ラス繊維の品質を安定させ、製品の歩留まりを向上させ
るとともに、フィンの交換回数を減らすことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における連続ガラスフィラメント製造
装置の側面図。

【図２】 図１の装置の下方から見た一部省略斜視図。

【図３】 図２の装置の一部省略底面図。

【図４】 本発明の他の実施形態を示す図。

【図５】 本発明の他の実施形態を示す図。

【図６】 本発明の他の実施形態を示す図。

【図７】 従来技術の装置を示す図。

【符号の説明】

１：ブッシング ２：ノズル ３：フィン ４：マニーホールド ５：冷媒の導入口または排出口 ６：ガラスフィラメント ７：巻き取りロール ８：支持バー ９：導入口 １０：排出口

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融ガラスをブッシングのノズルを通して
   紡糸し、冷却したマニーホールドと連結し、かつ、該ノ
   ズルの間に配置させたフィンにより紡糸されたフィラメ
   ントを冷却することで、連続ガラスフィラメントを製造
   する装置であって、前記マニーホールドの１ユニットに
   対し、冷媒の導入口と排出口とを総数で３箇所以上有す
   ることを特徴とする連続ガラスフィラメント製造装置。
2. 【請求項２】前記マニーホールドにおける冷媒の導入口
   が、実質的に１箇所であり、排出口が２箇所以上である
   請求項１に記載の連続ガラスフィラメント製造装置。
3. 【請求項３】前記マニーホールドにおける冷媒の導入口
   が２箇所以上であり、排出口が実質的に１箇所である請
   求項１または２に記載の連続ガラスフィラメント製造装
   置。
4. 【請求項４】ブッシングの長辺方向に配置されている各
   ノズルの両端の距離をＬ（ｍｍ）とし、該ブッシングに
   配置されたマニーホールド個数をＮとしたときのＬ／Ｎ
   が１０５〜３３０である請求項１〜３のいずれか１項に
   記載の連続ガラスフィラメント製造装置。
5. 【請求項５】前記Ｌ（ｍｍ）と、前記マニーホールドに
   おける冷媒の導入口と排出口の総個数をＰとしたときの
   Ｌ／Ｐが２６〜２１０である請求項１〜４のいずれか１
   項に記載の連続ガラスフィラメント製造装置。
6. 【請求項６】前記マニーホールドにおける冷媒の総流量
   が６．０〜２０リットル／ｍｉｎ以上である請求項１〜
   ５のいずれか１項に記載の連続ガラスフィラメント製造
   装置。
7. 【請求項７】前記マニーホールドの長さをＭ（ｍｍ）と
   し、総水量（リットル／ｍｉｎ）をＷとしたときのＭ／
   Ｗが１０〜６３である請求項１〜６のいずれか１項に記
   載の連続ガラスフィラメント製造装置。
8. 【請求項８】前記フィンの厚みが０．８〜２．５ｍｍで
   ある請求項１〜７のいずれか１項に記載の連続ガラスフ
   ィラメント製造装置。
9. 【請求項９】前記フィンの長さが５５ｍｍ以上である請
   求項１〜８のいずれか１項に記載の連続ガラスフィラメ
   ント製造装置。
10. 【請求項１０】１個のマニーホールドに接合しているフ
    ィンの枚数をＩ（枚）とし、マニーホールドの長さをＭ
    （ｍｍ）としたときのＭ／Ｉが１２．０以下である請求
    項１〜９のいずれか１項に記載の連続ガラスフィラメン
    ト製造装置。