JP2015137222A - ガラス繊維の巻取装置及びガラス繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーキの綾落ちを抑制することの容易なガラス繊維の巻取装置及びガラス繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス繊維の巻取装置１１は、ギャザリングシュー１２とトラバース１３との間に設けられ、ガラスストランドＳを支持する支持部材１６を備える。支持部材１６は、トラバース１３の移動方向に沿って延在するとともに、ガラスストランドＳがトラバース１３の往復移動に追従する際に、ガラスストランドＳが継続して摺動される摺動面１７を有する。ガラス繊維の製造方法は、支持部材１６の有する摺動面１７に継続して摺動させたガラスストランドＳをコレット１４で巻き取る工程を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス繊維の巻取装置及びガラス繊維の製造方法に関する。

ガラス繊維の製造には、ブッシングから紡糸されたガラス繊維を巻き取る巻取装置が用いられる（特許文献１及び特許文献２参照）。ガラス繊維の巻取装置は、ブッシングから紡糸された複数のガラスフィラメントを集束してガラスストランドを形成するギャザリングシューと、そのガラスストランドを往復移動させるトラバースと、トラバースを通過したガラスストランドを巻き取るコレットとを備えている。ガラスストランドがトラバースの往復移動によってコレットに綾掛けされながら巻き取られることで、ケーキが得られる。特許文献２には、ギャザリングシューとトラバースとの間に設けられるシューが開示され、このシューは、コレットに導かれるガラスストランドがコレットの軸方向に対して垂直となるようにトラバースと同期される。

特開２０１０−２８０５３４号公報 特開２０１３−１５９４９１号公報

ガラス繊維の巻取装置において、ガラスストランドがトラバースの往復移動によってコレットに綾掛けされながら巻き取られる際に、ギャザリングシューとトラバースとの間を通過するガラスストランドが過剰に振動することがある。このような過剰な振動により、そのガラスストランドの張力が不安定になり易い。ここで、ケーキの端縁は、方向転換するトラバースに追従するガラスストランドが綾掛けされることで形成される。このとき、上記のようにガラスストランドの張力が不安定になった場合、ケーキの綾落ちが発生し易くなる。なお、特許文献２は、ケーキの綾落ちの対策について教示するものではなく、特許文献２の開示する装置であっても、ガラスストランドの過剰な振動を要因とした綾落ちが発生するおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケーキの綾落ちを抑制することの容易なガラス繊維の巻取装置及びガラス繊維の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス繊維の巻取装置は、複数のガラスフィラメントを集束してガラスストランドを形成するギャザリングシューと、前記ガラスストランドを往復移動させるトラバースと、前記トラバースを通過した前記ガラスストランドを巻き取るコレットとを備えたガラス繊維の巻取装置であって、前記ギャザリングシューと前記トラバースとの間に設けられ、前記ガラスストランドを支持する支持部材を備え、前記支持部材は、前記トラバースの移動方向に沿って延在するとともに、前記ガラスストランドが前記トラバースの往復移動に追従する際に、前記ガラスストランドが継続して摺動される摺動面を有する。

この構成によれば、ギャザリングシューとトラバースとの間を通過するガラスストランドは、トラバースの往復移動に追従する際に、支持部材の有する摺動面に継続して摺動される。これにより、ギャザリングシューからトラバースへ導かれるガラスストランドの振動が抑制されるため、トラバースからコレットへ導かれるガラスストランドの張力が安定化される。

上記ガラス繊維の巻取装置について、前記支持部材は、第１支持部材と、前記第１支持部材の下流側において離間する第２支持部材とを備えていることが好ましい。
この構成によれば、ギャザリングシューとトラバースとの間を通過するガラスストランドの振動は、第１支持部材の有する第１摺動面及び第２支持部材の有する第２摺動面によってさらに抑制されるため、トラバースからコレットへ導かれるガラスストランドの張力がさらに安定化され易い。

上記ガラス繊維の巻取装置は、前記支持部材として、前記摺動面が前記ガラスストランド側に突出する曲面により構成された支持部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、ガラスストランド側に突出する曲面により、ガラスストランドの摺動が円滑に行われる。これにより、ガラスストランドの損傷を抑制しながら、ガラスストランドの張力を安定化させることが容易となる。

上記ガラス繊維の巻取装置において、前記曲面の曲率半径が１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。
支持部材の有する摺動面の曲率半径が１０ｍｍ以上の場合、支持部材の耐久性が得られ易くなり、また、前記摺動面の曲率半径が２５ｍｍ以下の場合、支持部材の材料費を削減することが可能となる。

上記ガラス繊維の巻取装置は、前記支持部材として、前記摺動面がカーボン製である支持部材を備えることが好ましい。
この構成によれば、支持部材の有する摺動面においてガラスストランドの摺動が円滑に行われるため、ガラスストランドの損傷を抑制しながら、ガラスストランドの張力を安定化させることが容易となる。

上記ガラス繊維の巻取装置を用いたガラス繊維の製造方法は、前記支持部材の有する前記摺動面に継続して摺動させた前記ガラスストランドを前記コレットで巻き取る工程を備える。

この製造方法によれば、ギャザリングシューとトラバースとの間を通過するガラスストランドの振動が抑制されるため、トラバースからコレットへ導かれるガラスストランドの張力が安定化される。

本発明によれば、ケーキの綾落ちを抑制することが容易となる。

実施形態におけるガラス繊維の巻取装置を示す概略側面図である。 ガラス繊維の巻取装置を示す概略正面図である。

以下、ガラス繊維の巻取装置の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、ガラス繊維の巻取装置１１は、複数のガラスフィラメントＦを集束してガラスストランドＳを形成するギャザリングシュー１２と、そのガラスストランドＳを往復移動させるトラバース１３と、トラバース１３を通過したガラスストランドＳを巻き取るコレット１４とを備えている。ギャザリングシュー１２とトラバース１３との間には、ガラスストランドＳの振動を抑制する振動抑制部１５が設けられている。振動抑制部１５には、トラバース１３の移動方向に沿って延在し、ガラスストランドＳを支持する支持部材１６が備えられている。支持部材１６は、ガラスストランドＳがトラバース１３の往復移動に追従する際に、ガラスストランドＳが継続して摺動される摺動面１７を有している。

ギャザリングシュー１２には、ブッシング１８から紡糸された後にアプリケータ１９を通過した複数のガラスフィラメントＦが導かれる。ブッシング１８は、複数のブッシングノズルを有し、ブッシング１８に供給された溶融ガラスはブッシングノズルから吐出される。アプリケータ１９は、駆動ローラーにより、集束剤をガラスフィラメントＦに塗布する装置である。ギャザリングシュー１２に供給される複数のガラスフィラメントＦには、アプリケータ１９により集束剤が塗布されている。ギャザリングシュー１２では、複数のガラスフィラメントＦが集束され、ガラスストランドＳが形成される。

振動抑制部１５の支持部材１６は、第１支持部材１６ａと、第１支持部材１６ａの下流側において離間する第２支持部材１６ｂとから構成されている。第１支持部材１６ａは、第１摺動面１７ａを有し、第２支持部材１６ｂは、第２摺動面１７ｂを有している。

第１支持部材１６ａの第１摺動面１７ａと第２支持部材１６ｂの第２摺動面１７ｂとは、ガラスストランドＳが第１支持部材１６ａと第２支持部材１６ｂとの間を通過するとともにガラスストランドＳが蛇行するように配置されている。

第１摺動面１７ａ及び第２摺動面１７ｂは、ガラスストランドＳ側に突出する曲面を有していることが好ましい。この場合、第１摺動面１７ａ及び第２摺動面１７ｂの曲率半径は、１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の範囲であることが好ましく、１３ｍｍ以上、１７ｍｍ以下の範囲であることがより好ましい。本実施形態の第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂの断面形状は、いずれも円形状であるが、それらの断面形状は、特に限定されず、例えば、四角形状以上の多角形状や楕円形状であってもよい。

第１摺動面１７ａ及び第２摺動面１７ｂの少なくとも一方は、カーボン製であることが好ましい。本実施形態では、カーボン製の第１支持部材１６ａ及びカーボン製の第２支持部材１６ｂを用いている。なお、第１摺動面１７ａ、第２摺動面１７ｂ、第１支持部材１６ａの全体、又は第２支持部材１６ｂの全体は、金属材料又は樹脂材料から形成されてもよい。

また、第１摺動面１７ａ及び第２摺動面１７ｂの少なくとも一方は、鏡面仕上げが施されているか、又は、鏡面に近似する表面性状を有していることが好ましい。この場合、第１摺動面１７ａ及び第２摺動面１７ｂの少なくとも一方に対するガラスストランドＳの滑り性が高まるため、ガラスストランドＳに傷が付くこと、及びガラスストランドＳに毛羽が発生することが抑制される。

第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂは、それぞれ長さ方向の一端が固定されることで設置されている。すなわち、第１支持部材１６ａの長さ方向の一端及び第２支持部材１６ｂの長さ方向の一端は固定端であり、第１支持部材１６ａの長さ方向の他端及び第２支持部材１６ｂの長さ方向の他端は自由端として構成されている。

トラバース１３及びコレット１４は、周知のものが用いられる。トラバース１３は、回転駆動されるとともに平行移動可能に構成されている。コレット１４は、回転駆動されるように構成されている。ガラスストランドＳは、コレット１４により綾掛けされながら巻き取られることで、ケーキ２０が得られる。

次に、ガラス繊維の製造方法について上記巻取装置１１の作用とともに説明する。
ガラス繊維の製造方法は、振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂに継続して摺動させたガラスストランドＳをコレット１４で巻き取る工程を備えている。すなわち、ギャザリングシュー１２により集束されてなるガラスストランドＳは、振動抑制部１５を通過し、トラバース１３へ導かれる。トラバース１３を通過したガラスストランドＳは、トラバース１３の往復移動によってコレット１４に綾掛けされながら巻き取られる。

ここで、ギャザリングシュー１２とトラバース１３との間を通過するガラスストランドＳは、トラバース１３の往復移動に追従する際に、振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂに継続して摺動される。このように摺動されるガラスストランドＳは、張力が付与された状態であり、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂに常に接している。これにより、ギャザリングシュー１２からトラバース１３へ導かれるガラスストランドＳの振動が抑制されるため、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力が安定化される。このようにトラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳでは、張力が安定化された状態で、往復移動における方向転換が行われる。

振動抑制部１５は、第１支持部材１６ａと、第１支持部材１６ａの下流側において離間する第２支持部材１６ｂとを備えている。このため、ギャザリングシュー１２とトラバース１３との間を通過するガラスストランドＳの振動は、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂによってさらに抑制されるため、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力がさらに安定化される。

振動抑制部１５において、支持部材１６の有する摺動面１７は、ガラスストランドＳ側に突出する曲面であるため、ガラスストランドＳの摺動が円滑に行われる。これにより、ガラスストランドＳの損傷を抑制しながら、ガラスストランドＳの張力を安定化させることが容易となる。また、支持部材１６の有する摺動面１７の曲率半径が１０ｍｍ以上の場合、支持部材１６の耐久性が得られ易くなり、前記摺動面１７の曲率半径が２５ｍｍ以下の場合、支持部材１６の材料費を削減することが可能となる。

支持部材１６の有する摺動面１７は、カーボン製であるため、支持部材１６の有する摺動面１７においてガラスストランドＳの摺動が円滑に行われる。これにより、ガラスストランドＳの損傷を抑制しながら、ガラスストランドＳの張力を安定化させることが容易となる。

次に、ガラス繊維の巻取装置１１を用いた製造例、及び比較例について説明する。
製造例では、図１及び図２に示されるガラス繊維の巻取装置１１を用いて、ガラス繊維を製造することでケーキ２０を得た。比較例では、図１及び図２に示されるガラス繊維の巻取装置１１について、上述した振動抑制部１５を省略した以外は、製造例と同様にガラス繊維を製造することでケーキを得た。

製造例及び比較例について、ケーキを３０，０００個製造した場合に、綾落ちが発生したケーキの個数をカウントし、ケーキの綾落ちの発生率を求めた。ケーキの綾落ちの発生率は、製造例では０．３％であり、比較例では４．１％であった。この結果から、上述した振動抑制部１５の支持部材１６は、ケーキの綾落ちを抑制する点で有利であることが分かる。

以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）振動抑制部１５の支持部材１６は、トラバース１３の移動方向に沿って延在するとともに、ガラスストランドＳがトラバース１３の往復移動に追従する際に、ガラスストランドＳが継続して摺動される摺動面１７を有している。この構成によれば、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力が安定化される。従って、ケーキ２０の綾落ちを抑制することが容易となる。

（２）振動抑制部１５の支持部材１６が、第１支持部材１６ａと、第１支持部材１６ａの下流側において離間する第２支持部材１６ｂとを備えている場合、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力がさらに安定化され易い。従って、ケーキ２０の綾落ちをさらに抑制することが容易となる。

（３）振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂの少なくとも一方は、ガラスストランドＳ側に突出する曲面により構成されていることが好ましい。この場合、ガラスストランドＳの損傷を抑制しながら、ガラスストランドＳの張力を安定化させることが容易となる。

（４）振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂの少なくとも一方がガラスストランドＳ側に突出する曲面により構成されている場合、その曲面の曲率半径は、１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。この場合、振動抑制部１５において、支持部材１６の耐久性が得られ易くなり、その支持部材１６の材料費を削減することが可能となる。

（５）振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａ及び第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂの少なくとも一方がカーボン製である場合、ガラスストランドＳの損傷を抑制しながら、ガラスストランドＳの張力を安定化させることが容易となる。

（６）振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａと第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂとは、ガラスストランドＳが第１支持部材１６ａと第２支持部材１６ｂとの間を通過するとともにガラスストランドＳが蛇行するように配置されている。この場合、ガラスストランドＳの振動は、ガラスストランドＳの両側から抑制されるため、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力がさらに安定化され易い。従って、ケーキ２０の綾落ちをさらに抑制することが容易となる。

（７）振動抑制部１５では、第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂの少なくとも一方は、自由端を有していることが好ましい。このように自由端を有する支持部材１６では、ガラスストランドＳを支持部材１６の自由端側から支持部材１６に掛け回すことができる。このため、ガラスストランドＳの巻き取りを開始する際や、巻き取り中のトラブルの対処の際の作業性も確保される。

（８）ガラス繊維の巻取装置１１を用いたガラス繊維の製造方法は、振動抑制部１５において、支持部材１６の有する摺動面１７に継続して摺動させたガラスストランドＳをコレット１４で巻き取る工程を備えている。この製造方法によれば、ギャザリングシュー１２とトラバース１３との間を通過するガラスストランドＳの振動が抑制されるため、トラバース１３からコレット１４へ導かれるガラスストランドＳの張力が安定化される。従って、ケーキ２０の綾落ちを抑制することが容易となる。

（変更例）
上記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・振動抑制部１５における第１支持部材１６ａの両端又は第２支持部材１６ｂの両端は、固定端であってもよい。

・前記振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａの有する第１摺動面１７ａと第２支持部材１６ｂの有する第２摺動面１７ｂとは、ガラスストランドＳが第１支持部材１６ａと第２支持部材１６ｂとの間を通過するとともにガラスストランドＳが蛇行するように配置されているが、次のように変更することもできる。すなわち、第１支持部材１６ａと第２支持部材１６ｂとの間にガラスストランドＳを通過させずに、第１支持部材１６ａと第２支持部材１６ｂにガラスストランドＳを支持させてもよい。

・振動抑制部１５における第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂの少なくとも一方は、例えば、金属製の芯材とカーボン製の被覆材と含む複合材料から構成されてもよい。この場合、支持部材の摺動面１７をカーボン製の被覆材から構成することができる。なお、支持部材１６がカーボン製である場合、補強繊維や充填剤が含有されていてもよい。

・振動抑制部１５において、第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂのいずれか一方は、省略されてもよい。また、振動抑制部１５は、３つ以上の支持部材から構成されてもよい。

・振動抑制部１５における第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂは、回転不能に設けられているが、第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂの少なくとも一方は、回転可能に設けられていてもよい。このような構成とすれば、第１支持部材１６ａ及び第２支持部材１６ｂとガラスストランドＳとの摩擦力を軽減することができる。

・ガラス繊維の巻取装置１１は、複数本のガラスストランドＳを巻き取る巻取装置に変更されてもよい。この巻取装置では、振動抑制部１５の支持部材の長さ寸法を調整することで、一つの支持部材に複数のガラスストランドＳを支持させることができる。なお、振動抑制部１５の支持部材１６は、トラバース１３の移動方向に沿って並設され、複数のガラスストランドＳに対応した複数の支持部材から構成されてもよい。

・ギャザリングシュー１２は、垂直方向を軸として９０°回転した配置に変更されてもよい。
上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。

（イ）前記第１支持部材の有する前記第１摺動面と前記第２支持部材の有する前記第２摺動面とは、前記ガラスストランドが第１支持部材と第２支持部材との間を通過するとともに前記ガラスストランドが蛇行するように配置されているガラス繊維の巻取装置。

（ロ）前記支持部材として、自由端を有する支持部材を備えるガラス繊維の巻取装置。
（ハ）前記支持部材は、回転可能に構成されているガラス繊維の巻取装置。

１１…巻取装置、１２…ギャザリングシュー、１３…トラバース、１４…コレット、１６…支持部材、１６ａ…第１支持部材、１６ｂ…第２支持部材、１７…摺動面、１７ａ…第１摺動面、１７ｂ…第２摺動面、Ｆ…ガラスフィラメント、Ｓ…ガラスストランド。

Claims (6)

1. 複数のガラスフィラメントを集束してガラスストランドを形成するギャザリングシューと、
   前記ガラスストランドを往復移動させるトラバースと、
   前記トラバースを通過した前記ガラスストランドを巻き取るコレットとを備えたガラス繊維の巻取装置であって、
   前記ギャザリングシューと前記トラバースとの間に設けられ、前記ガラスストランドを支持する支持部材を備え、
   前記支持部材は、
   前記トラバースの移動方向に沿って延在するとともに、
   前記ガラスストランドが前記トラバースの往復移動に追従する際に、前記ガラスストランドが継続して摺動される摺動面を有することを特徴とするガラス繊維の巻取装置。
2. 前記支持部材は、第１支持部材と、前記第１支持部材の下流側において離間する第２支持部材とを備えている請求項１に記載のガラス繊維の巻取装置。
3. 前記支持部材として、前記摺動面が前記ガラスストランド側に突出する曲面により構成された支持部材を備える請求項１又は請求項２に記載のガラス繊維の巻取装置。
4. 前記曲面の曲率半径が１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下の範囲である請求項３に記載のガラス繊維の巻取装置。
5. 前記支持部材として、前記摺動面がカーボン製である支持部材を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス繊維の巻取装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス繊維の巻取装置を用いたガラス繊維の製造方法であって、
   前記支持部材の有する前記摺動面に継続して摺動させた前記ガラスストランドを前記コレットで巻き取る工程を備えることを特徴とするガラス繊維の製造方法。