JP2006517898A - ガラスベースのフィラメントなどのフィラメントを生成するために使用される、ブッシング用の補強装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、例えば、ガラスフィラメントなどのフィラメントが線引きされる多数の孔を備えるブッシング基板を対象とした補強装置１に関する。本発明の装置は、補強部分１０からなり、補強部分１０は、少なくとも１つのハウジングを画定する第１の中空の部分１２と、中空部分１２の長さに沿って少なくとも部分的に延在する第２の部分１３と、前記中空の第２の部分のハウジングに挿入される少なくとも１つの補強材要素４０とを備える。本発明は、補強材要素４０の断面が、中空部分１２の内部断面とほぼ同一であることを特徴とする。

Description

本発明は、繊維、特にガラス繊維を送出するファイバライジング（ｆｉｂｅｒｉｚｉｎｇ）設備、より具体的にはファイバライジング設備の構成要素のうち１つの機械的補強に関する。

従来、ファイバライジング設備は、ガラスが溶解する炉に結合されるフィーダから送られる溶融ガラスを受け取るガラスフローブロックと、ブッシングブロックと、ブッシングとを備える。ブッシングは、複数のフィラメントに線引きされる溶融ガラスが流れる多数の孔を備えたプレートの底部に設けられる。

直径が５μｍから３３μｍに変わることがあるこれらのフィラメントは、少なくとも１つのストランドを形成するため、および例えば巻き上げられるために、組立装置に集中する少なくとも１つのシートに集められる。使用法に応じて、ストランドは、細断され（チョップドストランドを形成するために）、あるいはベルト上に投入される（連続ストランドマットを形成するために）ことができる。

得られる製品は、主に様々な補強用途で使用される。

ブッシングは、プラチナとロジウムの合金から製造され、それらの材料は、導電性であり、時間にわたり非常に高い温度に耐える。このブッシングは、約１１００℃から１４００℃の特定温度でガラスを維持するように、ジュール効果により加熱され（抵抗加熱）、ブッシングの底部の孔から線引きされるように、溶融状態のままでガラスを収容する。ブッシングは、それぞれがブッシングの反対側端の各々に配置される２個の端子と、ブッシングの外部の電気接続構成部品との接続により電気変圧器を用いて加熱される。

ブッシングの端子は、溶接によりブッシングの側壁に取り付けられる。ブッシングの端子は、外部接続部品に接続されるように突出する。

ガラスを熱調整し、溶融ガラスにより印加される静圧力の一部を吸収するためのスクリーンが、ブッシングの内部で、ブッシングの底部にほぼ平行な面にかつブッシングブロック側に配置される。

溶融ガラスは、約６０００Ｐａの高応力を、ブッシングの側部、スクリーン、および底部に印加する。時間の経過と共に、これらの応力は熱と結びつき、ブッシングの底部、スクリーン、および側部をゆがめがちである。さらに、ブッシングの端子に接続される外部電気接続部品は、その端子から懸架され、ブッシングに追加の機械的張力を加え、同様に時間と共にブッシングを変形させる。

時間の経過と共に、ブッシングの構成材料の高温クリープは、溶融ガラスの静圧力と結びつき、底部、スクリーン、および側部を変形させることにより、ストランドの質やタイター（ｔｉｔｅｒ）の均一性の問題および収率の問題を招く傾向がある。

懸架された部品の張力（重量）とブッシングの壁の線膨張も、高い機械応力を引き起こす。

ブッシングの変形を部分的に防止するため、ブッシングの底部の上側部分およびその側部間で、ブッシングの底面を横断しかつブッシングの最長側部を横切る面上に、相互に平行な複数の補強部品を追加することが知られている。本明細書の以降の部分では、上方および下方という用語は、ブッシングを通過するガラスの流れ方向に対して規定され、ガラスは上方部から下方部に向かって線引きされる。

米国特許第３９２０４３０号は、補強部品内に配置されるセラミックロッドを追加で設けることにより、構造に必要なプラチナまたはプラチナ合金の重量を増やさずに、曲げへの耐性を向上させるのに役立つ補強部品または補強装置を開示している。

この文献では、長手方向バーからなる補強部品は、中空でありかつセラミックロッドを収容し、セラミックロッドは、補強バーの各端部を越えて延在し、ブッシングを包むコンクリートに固定される。この文献は、ロッドが、補強バーの上方部に配置されて、バーの上方内壁に支えられバーの下方部に空き空間を残すという事実について記載している。

しかし、特に下方部における内部の空き空間のため、この補強バーは、曲げへの十分な耐性がない。さらに、プラチナのクリープ温度のため、バーは、下方部のスランプで変形し、ガラスによりブッシングの底部に印加される推力は、最終的に変形させる。

したがって、本発明の目的は、合金のクリーピングから起こる曲げへの耐性を高め、動作中の期間にわたる熱レベルを安定化させることを可能にする、補強装置を提供することにある。

フィラメント、特にガラスフィラメントが線引きされる多数の孔を有する、特にブッシングの底部用の補強装置は、補強片を備え、該補強片は、少なくとも１つの収納ハウジングを画定する中空の第１の部分と、中空の第１の部分の長にわたって少なくとも部分的に延在する第２の部分と、中空の第１の部分の収納ハウジングに挿入される少なくとも１つの補強材とを備え、補強材の断面が、中空の第１の部分の内部断面とほぼ同一であることを特徴とする。

１つの特徴によると、装置は、密閉して充填するように、補強材と中空の第１の部分の内壁との間で、中空の第１の部分の収納ハウジングに配置される耐熱性の追加材料を含む。この耐熱性の追加材は、好ましくは、耐熱性のプラスチック断熱材である。

有利なことに、補強材は、その高温クリープ抵抗が、中空の第１の部分を形成する材料の高温クリープ抵抗よりも高い、少なくとも１つの材料で形成される。この材料は、少なくとも９９．５％、好ましくは９９．７％から９９．８％の純度のアルミナなどのセラミックタイプであってもよい。また、この材料は、鉄ベース、ニッケルベース、またはチタニウムベースのＯＤＳ合金であってもよい。

装置の別の特徴によると、中空の第１の部分は、単一方向に沿って延在する細長い形状であり、さもなければ、２つの異なる方向に延び、接合面で当接する２つの部分を備える逆Ｖ字状であってもよい。逆Ｖ字状の変形例では、中空要素の２つの部分が、それぞれ少なくとも１つの補強材が挿入される２つのそれぞれの収納ハウジングを構成する。

別の特徴によると、中空の第１の部分は、単独片から成り、もしくは、中空の第１の部分の２つの部分の変形では、共に固定される２つの片から成っていてもよい。

さらに別の特徴によると、中空の第１の部分は、正方形、長方形、円形、長円形、三角形、または台形の断面を有する。

好ましくは、補強片は、プラチナ合金で形成される。

最後に、補強片の本体は、好ましくは、第２の部分の反対側に、中空の第１の部分の長さにわたって少なくとも部分的に延在する第３の部分を有する。

本発明によると、少なくとも１つの補強装置は、有利には、ブッシングで使用されることができ、補強装置が、ブッシングの最長辺を横断する面に延在し、補強材の端部が、中空の第１の部分から延び、かつブッシングを包むコンクリートに固定されることにより、アセンブリ全体が、変形不能なブロックを形成する。

ある特徴によると、装置は、補強片の第２の部分の長手方向自由端と補強片の中空部分の横方向自由端を取り付けることにより、底部に装着される。

別の特徴によると、ブッシングは、補強装置の頂部に配置されるスクリーンを含み、補強片の第３の部分は、スクリーンに固定される。

本発明のその他の利点と特徴を、添付の図面に関してより詳細に説明する。

図１は、本発明の複数の補強装置１を示し、補強装置１は、ブッシング（詳細は図示せず）の底部２のプレート２０に付加され、かつ例えば溶融ガラスからガラスフィラメントを送出することのできるファイバライジング装置の一部を成すことを目的とする。

底部２は、長辺と呼ばれる対向する辺２１と、これらの長辺に垂直で短辺と呼ばれる短辺２２とを有する、長方形プレート２０を備える。長辺２１には、プレート２０の上方面２ａから延在する垂直フランジ２３が設けられる。

プレート２０の下方面２ｂには、ガラスがフィラメントに線引きされる孔を開けられた、ニップル３が配置される。

装置１は、ニップルの列間に、ニップルを通るガラスの流れを妨害しないように、例えば２つの複列間に挿入されるように配置される。

図２から図４に詳細に示される各補強装置１は、補強片１０と少なくとも１つの補強材４０とを備える。

補強片１０は、長手方向本体１１を備え、この長手方向本体１１は、中央の中空の第１の部分１２と、スカートと呼ばれ、中空部分１２の一部または全長に沿って延在する下方の第２の部分１３とを有する。

装置は、本体１１が長辺２１を横断する方向に延在し、中空部分の対向する横方向自由端１４および１５がフランジ２３に固定されて、これらのフランジから突出し、本体のスカート１３の長手方向端１３ａがプレート２０の上方面２ａに固定されるように、底部２に接合される。

補強片の重量を制限するため、スカート１３は、有利には孔を開けられる（図４）、もしくは、中空部分１２の長さに沿って間隔をおいて配置される複数の部分から成る（図示せず）。

補強片の中央の中空部分１２は、少なくとも１つの補強材４０のための少なくとも１つの収納ハウジングを画定し、前記補強材の端部４１および４２は、補強材が挿入された後、中空部分の各横端１４および１５から突出する。

補強材の端部４１および４２は、ブッシングを包むコンクリート（図示せず）内に固定される。この結果、ブッシングとパッキングコンクリートにより形成されるアセンブリが完全に連結され、また変形不能である。

中空部分１２は、例えば、正方形、長方形、円形、長円形、三角形、または台形などの、様々な形状の断面（図５）を有することができ、ハウジングに緊密に挿入されるように、補強材４０は、好ましくは中空部分の内部断面とほぼ同一の断面を有する。

中空部分１２は、図２および図３に示されるように単独の方向に沿って延在することができる。ほぼ同一の断面のロッド状の単独の補強材４０は、その後収納ハウジング内に配置される。

変形例として（図４）、中空部分１２は、２つの方向に沿って延在することができ、この２つの方向は、２つの部分１２ａおよび１２ｂを形成するように、本体の上方部におけるスカート１３の反対側の接合面Ｐで交差し、したがって、アセンブリ全体は、小屋根のような逆Ｖ字状の断面を有し、よく知られているように、曲げへの良好な耐性を示す。

この構造は、単独片として、または接合面Ｐに沿って溶接される少なくとも２つの片として作成される。この変形例では、部分１２ａおよび１２ｂは、２つの各補強材４０に少なくとも２つの収納ハウジングを提供し、面Ｐで補強材４０の端部は、表面全体にわたって接触していなければならない。

補強片１０の本体１１は、ブッシングの底部と同様であるまたは同様でないことがあるプラチナ合金材料から形成される一方で、補強材４０は、高温クリープ強度が補強片を形成する材料の高温クリープ強度よりも高いプラチナ以外の材料から形成される。したがって、補強装置は、中央部分１２が中実でありプラチナで形成される場合よりも軽い。

補強材４０の材料は、アルミナ、窒化珪素、またはジルコニアなどのセラミックタイプ、あるいはニッケルベース、鉄ベース、またはチタニウムベース（ＯＤＳ酸化物分散強化型）合金タイプ、あるいは高価ではあるが、耐火合金タイプ、特にタングステン、モリブデン、またはニオビウムベースの合金などのタイプの材料であってもよい。

セラミックタイプの材料は、プラチナと共晶を形成しないという利点を有する。

ＯＤＳ合金タイプの材料は、約１５００℃から１７００℃近くまでの非常に高い温度で使用することができるという利点を有する。

有利なことに、耐熱性の追加材料５０が設けられ、耐熱性の追加材料５０は、補強材が収容された後、ハウジング内で補強材４０を固定し、かつ中空部分１２のいかなる変形をも防止するように密閉する方法で、部分１２の内壁と補強材４０との間に残る空間に導入される。この材料５０は、例えば、Ｒｅｆｒａｃｔｏｌ社製の材料ＲＥＦＲＡＣＴＯＬ（登録商標）などの、耐熱性のプラスチック断熱材である。

したがって、従来技術の場合のような、スカートの沈下や底部の変形を引き起こす内側ロッド周りの中空補強片の変形といういかなるリスクもなく、補強片全体の完全な剛性が存在する。さらに、中空部分１２内に空間がないため、従来技術とは異なり、プラチナが補強材で昇華するのが防止される。よって、プラチナの損失が最小限に抑えられる結果、ブッシングの動作の終了後にプラチナをリサイクルするときにコストが節減される。

本体１１は、溶接により、最初は底部の上方面２ａに対して下方部の長手方向端１３ａを固定し、次にフランジ２３を通過する、中空部分の対向する横方向自由端１４および１５を固定することによって、ブッシングの底部２に装着される。

任意に、好ましくは、本体１１は、上方の第３の部分１７を含み、この第３の部分１７は、下方部１２の反対側に配置され、中空部分１２の一部または全長に沿って延在する。この上方の第３の部分１７は、ブッシングのスクリーン４を支持し、スクリーンが変形するのを防ぐために使用される。この上方の第３の部分１７は、ブッシングの動作間（いったんブッシングが加熱され、動作の最初の数日間で）の金属拡散により、自発的にスクリーンに装着される。

この上方の第３の部分の追加装着により、確実にブッシングの構成要素すべてが完全に連結される。

よって、ブッシングは、変形不能な剛性のブロックを構成する。サーマルイメージとヘッド損失が保持される。これにより、ブッシングの動作が、特に調節のためのファイバライジング工程への中断を防止する際に容易になる。得られる製品の質は、時間が経過しても一定であり、製造収率がより高くなる。

本発明の複数の補強装置が付加される、ブッシングの底部の部分図である。 本発明の補強装置の側面図である。 図２の変形例である。 図２の変形例である。 ブッシングの底部とブッシングのスクリーンに付加される補強装置の様々な形状の断面図である。

Claims (18)

1. フィラメント、特にガラスフィラメントが線引きされる多数の孔を有する、特にブッシングの底部用の補強装置（１）であり、補強片（１０）を備え、該補強片（１０）が、少なくとも１つの収納ハウジングを画定する中空の第１の部分（１２）と、中空の第１の部分（１２）の長さにわたって少なくとも部分的に延在する第２の部分（１３）と、中空の第１の部分の収納ハウジングに挿入される少なくとも１つの補強材（４０）とを備える、補強装置（１）であって、補強材（４０）の断面が、中空の第１の部分（１２）の内部断面とほぼ同一であることを特徴とする、補強装置。
2. 密閉して残りの空間を充填するように、補強材（４０）と中空の第１の部分の内壁との間で、中空の第１の部分（１２）の収納ハウジング内に配置された耐熱性の追加材料（５０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 耐熱性の追加材料（５０）が、耐熱性のプラスチック断熱材であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 補強材（４０）は、高温クリープ抵抗が、中空の第１の部分（１２）が形成される材料の高温クリープ抵抗よりも高い少なくとも１つの材料から形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 補強材（４０）の材料が、セラミックタイプであることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 補強材の材料が、少なくとも９９．５％、好ましくは９９．７％から９９．８％の純度のアルミナであることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 補強材（４０）の材料が、鉄ベース、ニッケルベース、またはチタニウムベースのＯＤＳ合金タイプであることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
8. 中空の第１の部分（１２）が、単一方向に沿って延在する細長い形状であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 中空の第１の部分（１２）が、２つの異なる方向に延在しかつ接合面（Ｐ）で当接する、２つの部分（１２ａ、１２ｂ）を備える逆Ｖ字状の形状を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
10. 中空要素の２つの部分（１２ａ、１２ｂ）が、少なくとも１つの補強材（４０）の各々が挿入される２つのそれぞれの収納ハウジングを構成することを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 中空の第１の部分（１２）が、単独片から形成されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 中空の第１の部分（１２）の２つの部分（１２ａ、１２ｂ）が、共に固定される２つのそれぞれの片から形成されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
13. 中空の第１の部分（１２）が、正方形、長方形、円形、長円形、三角形、または台形の断面を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 補強片（１０）が、プラチナ合金で形成されることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 補強片の本体（１１）が、第２の部分（１３）の反対側に第３の部分（１７）を有し、該第３の部分（１７）が、中空の第１の部分（１２）の長さにわたって少なくとも部分的に延在することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. フィラメントが流れる孔（３）を設けられた底部（２）と、請求項１から１５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの補強装置（１）とを備える、フィラメント、特にガラスフィラメントを送出するブッシングであって、補強装置が、ブッシングの長辺（２１）を横断する面に延在し、補強材（４０）の端部が、中空の第１の部分（１２）から延在し、かつブッシングを包むコンクリートに固定されることを特徴とする、ブッシング。
17. 請求項１６に記載の少なくとも１つの補強装置（１）を備えるブッシングであって、補強装置が、補強片（１０）の第２の部分（１３）の長手方向自由端（１３ａ）と、補強片の中空の第１の部分（１２）の横方向自由端（１４、１５）とを装着することにより、底部（２）に装着されることを特徴とする、ブッシング。
18. 補強装置（１）の頂部に配置されるスクリーン（４）を含み、補強片の第３の部分（１７）が、スクリーンに固定されることを特徴とする、請求項１５または１６に記載のブッシング。

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