JP4357281B2 - グラスファイバー製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、グラスファイバー（ガラス繊維）を製造する装置に関する。

グラスファイバーは吸音材や断熱材として広く使用されており、通常、その長さは数〜数十ｍｍ、線径は数〜数十μｍである。（特許文献１）（特許文献２）
また、従来のグラスファイバーの製造装置の構成は図３に示すように、溶融ガラスを収納した空洞状回転体１０１を高速で回転せしめ、遠心力によって空洞状回転体１０１の外周面に形成した穴から溶融ガラスを太線状に噴出せしめ、この太線状ガラスに対し上方に配置した火炎噴出ノズル１０２から火炎を吹き付けて、横方向に噴出した太線状ガラスを空気力学的な摩擦により下方に引き伸ばして細径化するようにしている。
特開平１０−１０５１７９号公報 特開平１１−２２２９５３号公報

上述した従来装置にあっては、空洞状回転体から噴出する太線状ガラスをいきなり強力な火炎によって引き伸ばすようにしているため、乱流が発生し、これに起因して繊維が破断したり逆に繊維同士がくっついて太いロープ状になってしまうことがある。

上記の課題を解決するため本発明では、遠心力によって溶融したガラスを外周面から太線状に噴出する空洞状回転体と、この空洞状回転体の上方に空洞状回転体と同心状に配置され空洞状回転体の外側に太線状ガラスの軟化温度よりも高温の調整ゾーンを形成する火炎噴出ノズルと、前記調整ゾーンを通過した繊維状ガラスにエアを吹き付けて太線状ガラスを細径の繊維状ガラスに引張するブラスターとを備えるグラスファイバー製造装置において、前記火炎噴出ノズルからの火炎噴出方向と前記エアの噴出方向が同じ方向であり、前記火炎噴出ノズルからの火炎噴出角度の方が、前記エアの噴出角度よりも大きい角度とし、前記調整ゾーンを通過した太線状ガラスは、前記エアとの空力学的摩擦で引き延ばされるようにした。

空洞状回転体の径方向外側にガラスの軟化温度よりも高温の調整ゾーンを形成することで、空洞状回転体から噴出した比較的大径のガラスが引張されやすくなる。

前記火炎噴出ノズルからは不完全燃焼ガスが噴出し、この不完全燃焼ガスが調整ゾーンにおいて新鮮な空気を取り込んで更に燃焼することで調整ゾーンの温度を上げ、この調整ゾーンを太線状ガラスが通過することで更に引き伸ばされやすくなる。

また、火炎噴出ノズルから噴出する火炎は太線状ガラスを引き伸ばすほど強力である必要はないので、乱流によって太線状ガラスが損傷したり互いに付着して太くなってしまうことがない。

また、火炎噴出ノズルに供給する空気と燃料ガスとの混合比を変えることで、調整ゾーンの温度をコントロールすることができ、これによりガラス材料の変更や繊維径の変更に容易に対処することができる。

本発明に係る製造装置によれば、回転体から噴出されるガラスをいきなり目的とする径の繊維にまで伸張せず、一旦比較的大径の一次繊維（太線状ガラス）とし、この一次繊維を加熱しブラストにより伸張せしめるようにしたので、均一で且つ細径のガラス繊維を製造することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るグラスファイバー製造装置の全体構成図、図２は図１の要部拡大図であり、製造装置は空洞状回転体１、火炎噴出ノズル２及びブラスター３を備える。

空洞状回転体１にはスピンナーによって高速回転せしめられ、上面中央に設けた開口１１には溶融ガラスを供給する配管或いは取鍋が臨み、また側面には空洞状回転体１内に供給された溶融ガラスが遠心力によって径方向外方に太線状ガラス４となって噴出する小穴１２が形成されている。

空洞状回転体１の上方には円環状の火炎噴出ノズル２が空洞状回転体１と同心状に配置されている。火炎噴出ノズル２には配管２１，２２およびバルブ２３，２４を介して、任意の混合割合で空気と燃料ガスを火炎噴出ノズル２内に送り込み、火炎噴出ノズル２からはこの混合ガスが不完全燃焼の状態、即ち溶融ガラスよりも低い温度で噴出され、空洞状回転体１の径方向外側の調整ゾーン５において燃焼し、調整ゾーン５の温度をガラスの軟化点以上に加熱するようにしている。

前記火炎噴出ノズル２に供給される空気と燃料ガスとの混合比を変えることで、調整ゾーン５の温度を調節することができる。したがって、より細径のグラスファイバーを製造する場合には燃料ガスの割合を高めて調整ゾーン５の温度を高くする。

また、前記空洞状回転体１と火炎噴出ノズル２との間には円環状のブラスター３が空洞状回転体１と同心状に配置されている。ブラスター３にはガラスの軟化点よりも低い温度のエアを調整ゾーン５を通過した太線状ガラス４に吹き付けるノズル穴３１が形成され、このノズル穴３１から噴出するエアとの空力学的摩擦で太線状ガラス４は細径の繊維状ガラス４１に引き伸ばされる。

また、引き伸ばされた繊維状ガラス４１は所定長さに裁断され、バインダ樹脂と混ぜ合わされ、所定形状に成形される。

本発明に係るグラスファイバー製造装置の全体構成図 図１の要部拡大図 従来のグラスファイバー製造装置の全体構成図

符号の説明

１…空洞状回転体、１１…溶融ガラスを供給する開口、１２…溶融ガラスを噴出する小穴、２…火炎噴出ノズル、２１，２２…配管、２３，２４…バルブ、３…ブラスター、３１…ノズル穴、４…太線状ガラス、４１…繊維状ガラス、５…調整ゾーン。

Claims (3)

1. 遠心力によって溶融したガラスを外周面から太線状に噴出する空洞状回転体と、この空洞状回転体の上方に空洞状回転体と同心状に配置され空洞状回転体の外側に前記太線状ガラスの軟化温度よりも高温の調整ゾーンを形成する火炎噴出ノズルと、前記調整ゾーンを通過した太線状ガラスにエアを吹き付けて繊維状ガラスに引張するブラスターとを備えるグラスファイバー製造装置において、前記調整ゾーンを通過した太線状ガラスを、前記エアとの空力学的摩擦で引き延ばすべく、前記火炎噴出ノズルからの火炎噴出方向と前記ブラスターのエアの噴出方向を同じ方向とし、且つ、前記火炎噴出ノズルからの火炎噴出角度の方が前記エアの噴出角度よりも大きくされていることを特徴とするグラスファイバー製造装置。
2. 請求項１に記載のグラスファイバー製造装置において、前記火炎噴出ノズルからは不完全燃焼ガスが噴出し、この不完全燃焼ガスが調整ゾーンにおいて燃焼することを特徴とするグラスファイバー製造装置。
3. 請求項１に記載のグラスファイバー製造装置において、前記火炎噴出ノズルには空気と燃料ガスとが供給され、この空気と燃料ガスとの混合比は調整可能とされていることを特徴とするグラスファイバー製造装置。