JP2008069049A - ガラス繊維製造装置とガラス繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多数本のモノフィラメントを一度のギャザリングにより均質なガラスストランドを効率よく製造できるガラス繊維製造装置と、この装置を使用してガラスストランドを製造するガラス繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のガラス繊維製造装置１０は、ブッシング１１の略矩形状の底面に設けたノズル２０の近傍に、引き出されたガラス繊維Ｆを冷却する冷却管３０が配設されてなり、冷却管３０がブッシング１１の略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設されてなり、冷却管３０の長尺方向と略平行な部分の長さＬが０．２ｍ〜１０．０ｍの範囲であり、ブッシング１１の略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズル２０から引き出されたモノフィラメントＦを１ストランドＳとして纏める１つのギャザリング手段４０を有する。本発明のガラス繊維の製造方法は、ガラス繊維製造装置１０を使用し、ブッシング１１の略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズル２０からのモノフィラメントＦを１ストランドＳとして纏めるものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガラス繊維を紡糸して製造する際に使用されるブッシングを備えたガラス繊維製造装置と、この装置を使用するガラス繊維の製造方法に関する。

一般にガラス繊維を紡糸するには、ブッシングと呼ばれる耐熱性の成形装置（あるいは器状であるため成形容器とも呼ばれる）が使用される。このブッシングは、溶融ガラスを繊維状に成形するために使用されるものであるが、溶融ガラスを流出するためのノズルを多数付設された矩形状のブッシングプレートを底面に備えており、ブッシングプレートに備えられたノズルより溶融ガラスを連続的に流出させて多数本のガラスフィラメントを形成し、このガラスフィラメントの表面に集束剤等の被覆剤を塗布した後、ストランドとしてワインダーで巻きとることによりガラス繊維を製造している。

よって高品位の各種のガラス繊維を連続して円滑に製造するためには、製造されるガラス繊維に要求される性能、形状、寸法あるいは製造費用等に見合ったブッシングとし、経時的にも耐久性の高い装置とすることが必要となる。このためこれまでにもブッシングの構造等については多数の発明が行われてきた。例えば特許文献１には、扁平形状の断面を有する冷却管を使用することによってガラス繊維周囲に発生する渦巻き状の気流を防止することができるとする発明が開示されている。また特許文献２には、ブッシングノズル付近に設置される水冷パイプに冷却水溢出用の微細な小穴を多数設け、その下方に樋を設けた構造としてガラス繊維からの揮発物が冷却パイプに付着することを防止する発明が開示されている。また特許文献３にはガラス繊維製造時にフィラメントの走行に伴って生じる随伴気流によるノズルの浸食を防ぐために、ブッシングプレートの対向する二辺側縁下方に気流の流れを防ぐための部材を配設する発明も開示されている。さらに特許文献４では、ブッシングプレートの耐久性を高めるために、１０００℃以上でも長期に亘って使用できる白金やロジウムにルテニウム、イリジウムを含有する耐熱性合金を使用するという発明も開示されている。そして特許文献５では、反応性の高い材質よりなるガラス繊維を紡糸するためにノズル周辺を不活性ガス雰囲気で満たすよう設計された不活性ガス室を設ける発明が開示されている。
実公昭３３−１４３６７号公報 特開平２−４８４２５号公報 実開平５−３７９３１号公報 特開２００３−４８７４１号公報 特開平５−７８１４３号公報

しかしながら、これまで行われてきた発明だけでは十分なものではない。ガラス繊維は各種用途で利用されているが、近年ガラス繊維の製造においては、ガラスモノフィラメントを従前以上の本数だけ纏めて１本のガラスストラントとすることによって、製造効率を向上させる試みが行われているが、このような工程を実現するためには、紡糸に要する設備占有容積が大きくなって設備が長大なものとなり、その管理面や維持費用が大きくなるという問題がある。

また従前よりも多数本のガラスモノフィラメントを纏めて１本のガラスストラントとするためには、図２に模式的に例示するように２回以上のギャザリング操作が必要となる。この図２ではブッシング１に付設したノズル２から引き出したモノフィラメントＦを１つ目のギャザリング手段４ａによってストランドＳ１のようにまとめ、さらに２つ目のギャザリング装置４ｂによってストランドＳ２のように纏めている。このような複数回のギャザリングが必要となるのは、１つのストランドを構成するガラスモノフィラメントの本数が従前より多くなると、ブッシングプレート底面に付設された冷却フィン３とノズル２の配置の位置関係から、冷却フィン３がギャザリング操作の障害物となって１回のギャザリング操作だけで必要本数のガラスモノフィラメントＦを纏めることができなくなるためである。しかしこのような２回のギャザリング操作を行うと、１回目のギャザリング操作で纏まったストランドＳ１を纏める際のストランド同志の界面の状態は、１回目のギャザリング操作で纏まったストランドＳ１を構成する各々のガラスモノフィラメントＦの纏まりとは明らかに異なる状態となり、ガラスモノフィラメントＦの纏まりが不均質な状態になって、出来上がったガラスストランドＳ２が設計どおりの充分に高い性能を発揮し難い場合もあるという問題があった。

本発明は、このような状況を改善するために、複数回のギャザリングを行うことなく、多数本のモノフィラメントを一度にギャザリングして均質なガラスストランドを効率よく製造することのできるガラス繊維製造装置と、このガラス繊維製造装置を使用して優れた品位を有するガラスストランドを製造するガラス繊維の製造方法を提供することを課題とする。

本発明のガラス繊維製造装置は、ブッシングの略矩形状の底面に設けたノズルの近傍に、該ノズルから引き出されたガラス繊維を冷却する冷却管が配設されてなるガラス繊維製造装置であって、前記冷却管が前記ブッシングの略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設されてなり、かつ該冷却管の長尺方向と略平行な部分の長さが０．２ｍ〜１０．０ｍの範囲であり、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段を有することを特徴とする。

ここで、ブッシングの略矩形状の底面に設けたノズルの近傍に、該ノズルから引き出されたガラス繊維を冷却する冷却管が配設されてなるガラス繊維製造装置であって、前記冷却管が前記ブッシングの略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設されてなり、かつ該冷却管の長尺方向と略平行な部分の長さが０．２ｍ〜１０．０ｍの範囲であり、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段を有するとは、次のようなものである。すなわち均質に溶融された無機溶融ガラスをガラス長繊維として成形する際に、使用される耐熱性のブッシングプレートの略矩形状の底面に付設した多数のノズルから連続的に溶融ガラスを引き出す場合に、その外観がブッシングの略矩形状底面の長尺方向に略平行となるようにガラス繊維とノズルとを冷却するように配設し、その冷却管の略矩形状の底面の長尺方向と略平行となるように配設された部位の１本の冷却管の長さ寸法が、０．２ｍ（２００ｍｍ）から１０．０ｍ（１００００ｍｍ）の範囲内となるようにし、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから連続的に引き出された複数のモノフィラメントを１つの１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段を有することを表している。

ブッシング底面の長尺方向と略平行な冷却管の部分の長さが０．２ｍより短いと充分に冷却を行うのが困難となるため好ましくない。また長尺方向と略平行に配設された部分の冷却管の長さが１０．０ｍを越えると、冷却管中に流動する冷却媒体が高温域に滞留する時間が長くなり、冷却管の長さに比較して、その冷却効果が低くなるので好ましくない。このように短すぎても、長すぎても冷却管としての性能は抑制されることになり、このような観点から長尺方向と略平行に配設された部分の冷却管の長さは、０．３ｍ以上とした方がより好ましく、また６．０ｍ以下とした方がさらに好ましく、０．４ｍ以上とした方が一層好ましく、また４．０ｍ以下とした方がさらに一層好ましい。

ここで、ブッシング底面の長尺方向と略平行な冷却管の部分の長さについては、１本の直管形状の冷却管を対象とするものであるが、その一部に屈曲部等の直管状ではない管が設けられていてもよく、Ｕ字状、あるいはＷ字状等の蛇行した外観、あるいは渦巻き状の外観等を呈するものとなっていてもよい。ただし屈曲部等の設けられている場合には１本の冷却管について長尺方向と平行となっている箇所のみの長さ寸法を加え合わせた寸法が本発明の０．２ｍから１０．０ｍの範囲内となるようになっていればよい。ただしここで直管状と解釈できるのは、管の断面重心位置に５ｃｍ以上の変動がないものである。よって管の断面形状が、例えば円形等から矩形等へと大きく変動する場合であっても、断面重心位置が変動しなければ、本発明に係る直管状とみなしてよい。

また本発明のガラス繊維製造装置に係る冷却管の断面の面積は、どのような大きさであってもガラス繊維やノズルを充分に効率よく冷却する性能を有するものであればよい。またその断面の面積は、意図的に変動させたものであってもよい。そしてその形状についても前記したように特に限定されるものではない。ただし本発明に係る冷却管は、単純なフィン形状、すなわちヒレ状の構造物ではなく、必ず冷却媒体を流動させることのできる連続した空位部よりなる中空構造を有していることが必要である。

また本発明のガラス繊維製造装置に係る冷却管については、その冷却管の内部構造については特に限定するものではない。すなわち冷却管は１つの筒構造よりなる単管状の形態であっても、複数の管を互いに束ねた構造となるものであっても、あるいは複数の管が多層の管外壁を有する構造であってもよく、これらを複合化した構成であってもよい。また必要に応じてこの冷却管内には冷却管内を流通する冷却媒体の汚れや異物などの管を経時的に劣化させる原因となるようなものを除去できるフィルターやそれに類する清浄化装置等を配してもよい。また冷却媒体の冷却装置、温度調整装置や流動駆動装置、流動速度を調整する装置、さらに冷却媒体をリサイクルして利用する場合には一時的に冷却媒体を滞留させるための容器等と冷却管を適宜連結することができる。また冷却管の管壁厚寸法についても所望の冷却効果を実現することができれば特に限定されるものではない。

さらに冷却管のブッシングへの配設手段については、種々の方法による配設が可能である。例えば各種の溶接やネジ止め、予め管形状に穿孔されたブッシング底面に配した台座への挿着、冷却管端部に設けたネジ孔を使用する螺着、錨着あるいは楔着、ブッシング側に予め設けた治具と咬合する構造とすることで複数の冷却管を挟持する等の各種の方法によりブッシングに対して所定の位置に冷却管を固定、保持することができる。

さらにブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段については、１０００本から２００００本のモノフィラメントを１つのストランドに効率よく纏めることのできる治具あるいは装置であって、摩耗などに対して所定の耐久性を有し、さらにガラス繊維に欠陥を生じさせないものであればどのようなものであってもよい。

また本発明のガラス繊維製造装置は、上述に加え冷却管の断面形状が略矩形状又は略楕円形状であって、該断面の長尺長さが５×１０^-3ｍ〜１×１０^-1ｍであるならば、ガラス繊維が高速に引き出される場合であっても充分にガラス繊維の温度を下げることが可能であり、またノズル周囲が高温に過熱されることによって、ノズルに使用された白金等の貴金属の著しい蒸発を緩和、抑制することも可能となる。

ここで、冷却管の断面形状が略矩形状又は略楕円形状であって、該断面の長尺長さが５×１０^-3ｍ〜１×１０^-1ｍであるとは、冷却管の管軸方向に対して垂直な断面について、その外観形状が略矩形状、あるいは略楕円形状のような扁平形状となっており、その長尺方向の外寸が０．００５ｍ（すなわち５ｍｍ）から０．１ｍ（すなわち１０ｃｍ）までの大きさであることを表している。この大きさが０．００５ｍより短いと、充分に冷却を行うことは難しく、一方０．１ｍより大きいとガラス繊維の温度調整が行い難くなり、多数のガラス繊維を一度にギャザリングするのにも支障の生じる場合もある。このため、冷却管の断面の長尺長さとしては、５×１０^-3ｍ〜１×１０^-1ｍの範囲とすることが好ましい。さらにガラス繊維を円滑に安定した品位で引き出すことが望ましいならば、その断面形状の長尺長さは６×１０^-3ｍ〜０．８×１０^-1ｍの範囲とすることであり、さらに好ましくは８×１０^-3ｍ〜０．５×１０^-1ｍの範囲とすることである。

また本発明のガラス繊維製造装置は、上述に加えノズル数が１０００本〜２００００本の範囲であれば、１０００〜２００００本のガラスモノフィラメントを均質にギャザリングした１本の高品位ストランドを効率よく得ることができるので好ましい。

ここでノズル数が１０００本〜２００００本の範囲であるとは、ブッシングの底面に付設されたノズルの本数が１０００本から２００００本の範囲であることを意味している。１０００本より少ない本数のノズルで行う場合には、本発明を有効に活用できていない。一方２００００本を越える本数をブッシングとして持たせて成形を行う場合には、均一な温度管理を行うのが難しく、安定した成形が困難になる。このような観点からノズル数は２０００本〜１００００本の範囲とする方が良く、さらに好ましくは３０００本〜８０００本の範囲とする方が良い。

ノズルについては、溶融ガラスを連続的に引き出すことのできる機能があるならば、その外観形状や孔形状について限定することはなく、構成材質についても耐熱性や耐久性などの性能に支障がなければどのようなものでも採用することができる。例えば材質については白金や白金族元素などの耐熱合金、すなわち白金すなわちプラチナに加えてロジウム、イリジウム、イットリウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、チタン、金、モリブデン、タングステン、マグネシウム、カルシウム、ハフニウムあるいはジルコニウム等を適量含有するものであって、これらの共存成分の含有量についても耐熱性などの所定の性能を実現できれば特に限定されるものではない。また白金合金や白金以外の材料であっても所望の効果を実現するために併用することができるのは言うまでもない。

また本発明のガラス繊維製造装置は、上述に加え冷却管内を流動する冷却媒体が、水又は水溶液よりなるものであれば、温度調整が容易であり、また効率的に冷却を行うことができるので好ましい。

ここで却管内を流動する冷却媒体が、水又は水溶液よりなるものとは、すなわちＨ₂Ｏを含有してなるものであればどのようなものでもよいという意味である。例えば、純水、過酸化水素水、界面活性剤を添加した水溶液、水中においてイオンに解離した状態にある成分を有する水溶液、酸溶液、アルカリ性溶液、イオン活性水、プラズマ照射水、炭酸ガス飽和水等の各種ガス飽和水あるいは含有水、非極性有機溶媒含有水、極性有機溶媒含有水などの液体を適宜使用することが可能である。また本発明に係る水又は水溶液には、必要に応じて適切な寸法、形状を有する固体状物質を含有させることもできる。

また本発明のガラス繊維製造装置は、上述に加え冷却管の構成材料が金属、ガラス、及び樹脂の何れかによりなるものであれば、冷却管として十分な強度を有し、安定した製造を実現できる。

ここで冷却管の構成材料が、金属、ガラス、及び樹脂の何れかによりなるものとは、冷却管の少なくとも１割以上の部位が金属、ガラスあるいは樹脂を含有する構成となっていることを表している。金属、ガラス及び樹脂の種別については、特に限定されることはない。

本発明のガラス繊維製造装置によって製造できるガラス繊維としては、公知の各種ガラス材質を製造することができる。例えば、材質として無アルカリのＥガラス組成、低誘電率を実現するＤガラス組成、耐アルカリ性能を実現するＡＲガラス組成、耐酸性を実現するＣガラス組成、高弾性率を実現するＭガラス組成、高強度、高弾性率を実現するＳガラス組成、またＳガラスと同様の機能を有するＴガラス組成、さらに高誘電率を有するＨガラス組成といったガラス材質を採用することができ、さらに他の材質であっても支障ない。

また本発明のガラス長繊維製造装置によって製造されるガラス繊維製品の形態について特に限定するものではない。すなわちガラス繊維製品の形態としては、ヤーン、ロービング、ＤＷＲ（ダイレクトワインディングロービング）、チョップドストランド、ミルドファイバ、クロス（織布）、マット、テープ、あるいは組布等が可能である。

本発明のガラス繊維の製造方法は、上記のガラス繊維製造装置を使用し、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏めることを特徴とする。

ここで、上記のガラス繊維製造装置を使用し、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏めるとは、上述の本発明のガラス繊維製造装置によって、その外観が略矩形形状を呈するブッシングの底面に長尺方向へと並んだノズル孔から、均質に熔融されたガラス繊維用組成を有する熔融ガラスを細いストリーム状に引き出して、本発明に係る冷却管の働きにより冷却してガラス繊維とし、その表面に集束剤などの表面被覆剤を塗布し、それぞれのガラス繊維のモノフィラメントを複数回のギャザリングを行わずに一回のギャザリングによって１ストランドに纏めることを意味している。

複数回のギャザリングを行うと前記したようにモノフィラメントの纏まりが不均質な状態になって出来上がったガラスストランドが設計どおりの充分に高い性能を発揮しにくいものとなってしまう場合もあり、均一な安定した品位のガラスストランドが得られにくい場合もあるので、１回のギャザリング操作で１本のガラスストランドとすることが好ましい。

このようなギャザリング操作は種々のギャザリング手段をもって行うことができ、ギャザリング装置の材質やその外観形状などについては所定の硬度や強度性能を有するものでありさえすれば特に限定することはない。

またガラス繊維の引き出し速度やガラス繊維に塗布する集束剤等の表面被覆剤についても特に限定されることはない。例えば集束剤の他にも、帯電防止剤、界面活性剤、重合開始剤、重合抑制剤、酸化防止剤、被膜形成剤、カップリング剤あるいは潤滑剤を被覆したものであってもよく、必要に応じて減水剤、流動化剤、増粘剤、防水剤、防錆剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム、着色剤あるいは急結剤等を混入させてもよい。

また本発明のガラス繊維の製造方法は、上述に加え２０００本〜１００００本のモノフィラメントを１ストランドとして纏めるものであれば、優れた品位に加えて高い製造効率をもったガラス繊維の生産が可能であり、顧客の要望を満足するガラス繊維製品を潤沢に供給することが可能となる。

ここで２０００本〜１００００本のモノフィラメントを１ストランドとして纏めるものとは、繊維束を構成するモノフィラメントの本数が２０００本以上であって、かつ１００００本以下となるように纏められていることを表している。

１本のストランドが２０００本に満たないものは、本発明以外の構成を有するガラス繊維製造装置であっても容易に成形することができるので、本発明を適用する価値が低い。ただし、例えそうであっても成形装置を円滑に活用するという観点からは利用しても差し支えがあるものでは決してない。また一方で、１００００本を越えるモノフィラメントを１つのストランドとするのは、モノフィラメントを成形する際の細い熔融ガラスのストリームの粘性の調整が難しくなる場合もある。

また本発明のガラス繊維の製造方法で製造したガラス繊維製品は、具体的に例えば以下の様な各種用途で使用してもよい。それは例えば車載関連用途では、車体屋根材（ルーフ材）、窓枠材、車体フロント、カーボディ、ランプハウス、エアスポイラー、フェンダーグリル、タンクトロリー、ベンチレーター、水タンク、汚物タンク、座席、ノーズコーン、フェンダーグリル、カーテン、フィルター、エアコンダクト、マフラーフィルター、ダッシュパネル、ファンブレード、ラジエータータイヤ、タイミングベルトなどがあり、電子機器関連用途では、電子機器ハウジング材、ギアテープリール、各種収納ケース、光部品用パッケージ、電子部品用パッケージ、スイッチボックス、絶縁支持体などがあり、航空機関連用途ではエンジンカバー、エアダクト、シートフレーム、コンテナ、カーテン、内装材、サービストレイ、タイヤ、防振材、タイミングベルトなどがあり、造船、陸運海運関連用途ではモーターボート、ヨット、漁船、ドーム、ブイ、海上コンテナ、フローター、タンク、信号機、道路標識、カーブミラー、コンテナ、パレット、ガードレール、照明灯カバー、火花保護シートなどがあり、建設・土木・建材関連ではバスタブ、バストイレユニット、便槽、浄化槽、水タンク、内装パネル、カプセル、バルブ、ノブ、壁補強材、プレキャストコンクリートボード、平板、波板、テント、シャッター、外装パネル、サッシ、配管パイプ、貯水池、プール、道路、構造物側壁、コンクリート型枠、ターポリン、防水ライニング、養生シート、防虫網などがあり、農業関連用途ではビニールハウス、サイロタンク、スプレーノズル、支柱、ライニング、土壌改良剤などがあり、工業施設関連用途では、バグフィルター、下水道パイプ、浄水関連装置、防振コンクリート補強材（ＧＲＣ）、貯水槽、ベルト、薬品槽、反応槽、容器、ファン、ダクト、耐蝕ライニング、バルブ、冷蔵庫、トレー、冷凍庫、トラフ、機器部品、電動機カバー、絶縁ワイヤ、変圧器絶縁、ケーブルコード、作業服、カーテン、蒸発パネル、機器ハウジングなどがあり、レジャースポーツ関連用途では、釣竿、スキー、アーチェリー、ゴルフクラブ、プール、カヌー、サーフボード、カメラ筐体、ヘルメット、衝撃保護防具、植木鉢、表示ボードなどがあり、日用品関連用途では、テーブル、椅子、ベッド、ベンチ、マネキン、ゴミ箱、携帯端末保護材などがある。

（１）以上のように、本発明のガラス繊維製造装置は、ブッシングの略矩形状の底面に設けたノズルの近傍に、該ノズルから引き出されたガラス繊維を冷却する冷却管が配設されてなるガラス繊維製造装置であって、前記冷却管が前記ブッシングの略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設されてなり、かつ該冷却管の長尺方向と略平行な部分の長さが０．２ｍ〜１０．０ｍの範囲であり、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段を有するため、高い冷却性能を発揮することによって多数本のモノフィラメントを１つのストランドに束ねることによってガラス繊維束とすることが効率的に行え、安定した品位のガラスストランドを得ることができる。

（２）また本発明のガラス繊維製造装置は、冷却管の断面形状が略矩形状又は略楕円形状であって、該断面の長尺長さが５×１０^-3ｍ〜１×１０^-1ｍであるならば、複数本のモノフィラメントを１つに束ねる際に、効率的な冷却を実現するに十分な表面積を有し、かつ束ねられるストランドの走行を妨げることのない断面の長尺長さを有するものである。

（３）さらに本発明のガラス繊維製造装置は、ノズル数が１０００本〜２００００本の範囲であるならば、多くの用途に使用されるガラス繊維束の成形装置として採用することが可能であり、成形するガラス繊維束に合わせたノズル数の製造装置を選択することが可能である。

（４）また本発明のガラス繊維製造装置は、冷却管内を流動する冷却媒体が、水又は水溶液よりなるものであれば、温度を降下させる媒体としては最も容易に入手することのできるものの１つであって、しかも取り扱いや管理に大きな手間を要せず、その性質についても周知となっていることが多いので高温環境下で使用しても危険性が低い。

（５）さらに本発明のガラス繊維製造装置は、冷却管の構成材料が、金属、ガラス、及び樹脂の何れかによりなるならば、十分な強度などの物理的な性能を有するものであり、その加工も公知の各種方法を任意に選択して利用できるので、高い寸法精度を有する冷却管を使用することが容易である。

（６）本発明のガラス繊維の製造方法は、上記のガラス繊維製造装置を使用し、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏めるものであるため、均一な状態のガラス繊維束を得やすく、ＦＲＰ等の複合材料用途で使用するガラス繊維束として使用する場合に最適なガラス繊維束を形成することができる。

（７）また本発明のガラス繊維の製造方法は、２０００本〜１００００本のモノフィラメントを１ストランドとして纏めるものであるため、各種のガラス繊維製品に対応する繊維束を得られるものであって、優れた品位のガラス繊維製品を潤沢に供給することができるので、ガラス繊維製品の使用される各種分野でガラス繊維の使用価値を一層高めるものとなる。

以下に本発明のガラス繊維製造装置とガラス繊維製造装置を使用するガラス繊維の製造方法について、実施例に基づいて具体的に説明する。

図１に本発明のガラス繊維製造装置について、その説明図を示す。図１（Ａ）は、本発明のガラス繊維製造装置についての平面図であって、図１（Ｂ）は水冷管周辺の要部断面図を表している。

このガラス繊維製造装置１０は、ＦＲＰ用途のＥガラス組成を成形するためのもので、白金−ロジウム合金よりなる略矩形状をなすブッシングプレート１１の底面に４０００本の白金−ロジウム合金製のノズル２０を付設した構造となっている。そしてこの略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設された水冷管３０がブッシングプレート１１底面にねじ止め（図示省略）によって付設されている。この水冷管３０は断面形状が楕円形のＳＵＳ製で、その長尺寸法Ｌは０．４ｍであり、冷却媒体３１としては水冷管内面の酸化によって発生する錆を防ぐ目的で防錆剤を添加した水道水を循環して使用している。

また水冷管３０については、その楕円形状の断面の長尺寸法Ｈが５ｃｍで、ガラス繊維のモノフィラメントＦを冷却するに充分な面積を有している。そして水冷管３０は、ノズル２０を両側から挟むような配設状態であり、効率的な冷却が可能であり、水冷管３０の配設方向がブッシングプレート１１の長尺方向に伸張した状態で配設されていることによって多数本のガラスモノフィラメントＦを１つのストランドＳとしてギャザリング手段４０により集束することができる。このため多くのモノフィラメントＦを纏める場合であっても、複数回のギャザリング手段４０による集束を避けることが可能となり、複数回のギャザリング操作が行われないことによって、均一に纏められたガラスストランドＳが得られることになる。

次いで、本発明のガラス繊維製造装置を使用して行う本発明のガラス繊維製造方法について説明する。

まずＥガラスに見合う組成となるように予め各種のガラス原料を秤量して混合操作を行い、ガラス原料混合バッチを作製する。このガラス原料混合バッチを連続投入機により、ガラス熔融炉に投入する。こうして投入されたガラス原料混合バッチは、ガラス熔融炉内で１３００℃以上の高温に加熱されてガラス化反応を起こし、粗熔融のガラス状態となる。そしてさらに反応が進んでほぼ均質な状態となった後、物理的な攪拌等の均質化操作によってより均一な状態の熔融ガラスとなる。このような均質な状態となった熔融ガラスＧは、ガラス熔融炉のフォアベイの先に配設されたガラス繊維製造装置１０内へと流入することになる。

ガラス繊維製造装置１０内へと流入して滞留した熔融ガラスＧは、ブッシングプレート１１に付設された４０００本のノズル２０からそれぞれ細い熔融ガラスのストリームとなって流出する。そしてノズル２０周囲に略矩形状のブッシングプレート１１の長尺方向と略平行に配設された水冷管３０によって急速に冷却されてガラスものフィラメントＦとなる。このガラスモノフィラメントＦは、アプリケータ（図示省略）などの装置により、その表面に集束剤などを被覆され、ギャザリング手段４０で１回のギャザリングにより４０００本のガラスモノフィラメントＦが纏まったガラスストランドＳとなる。

以上のようなガラス繊維の製造方法により得られたガラスストランドにより加工されたガラス繊維製品は、ＦＲＰ等の複合材料として使用される場合にガラスストランドが均質な状態であり、そのため設計どおりの高い強度を実現できるものとなる。

本発明のガラス繊維製造装置についての説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は水冷管周辺の要部部分断面図である。 従来のガラス繊維製造装置についての説明図。

符号の説明

１０ ガラス繊維製造装置
１１ ブッシングプレート
２０ ノズル
３０ 水冷管
３１ 冷却媒体
４０ ギャザリング手段
Ｇ 熔融ガラス
Ｆ ガラスモノフィラメント
Ｓ ガラスストランド
Ｌ ブッシング底面の長尺方向と略平行に配設された部分の冷却管の長さ寸法
Ｈ 冷却管の断面形状の長尺方向長さ寸法

Claims (7)

1. ブッシングの略矩形状の底面に設けたノズルの近傍に、該ノズルから引き出されたガラス繊維を冷却する冷却管が配設されてなるガラス繊維製造装置であって、
   前記冷却管が前記ブッシングの略矩形状の底面の長尺方向と略平行に配設されてなり、かつ該冷却管の長尺方向と略平行な部分の長さが０．２ｍ〜１０．０ｍの範囲であり、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏める１つのギャザリング手段を有することを特徴とするガラス繊維製造装置。
2. 冷却管の断面形状が略矩形状又は略楕円形状であって、該断面の長尺長さが５×１０^-3ｍ〜１×１０^-1ｍであることを特徴とする請求項１に記載のガラス繊維製造装置。
3. ノズル数が１０００本〜２００００本の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス繊維製造装置。
4. 冷却管内を流動する冷却媒体が、水又は水溶液よりなるものであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のガラス繊維製造装置。
5. 冷却管の構成材料が、金属、ガラス、及び樹脂の何れかによりなることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のガラス繊維製造装置。
6. 請求項１から請求項５の何れかに記載のガラス繊維製造装置を使用し、ブッシングの略矩形状底面の長尺方向に並ぶノズルから引き出されたモノフィラメントを１ストランドとして纏めることを特徴とするガラス繊維の製造方法。
7. ２０００本〜１００００本のモノフィラメントを１ストランドとして纏めることを特徴とする請求項６に記載のガラス繊維の製造方法。

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