JP4403869B2 - ブッシング - Google Patents

Description

本発明はガラス等の溶融体からフィラメントを引き出すためのブッシングに関する。

通常、ガラス繊維等の紡糸においては、細長いプレートにこのプレートから突出する引出ノズルを多数設けたブッシングを用いる。従来のブッシングにおいて、引出ノズルは、プレート上においてプレートの長さ方向と垂直な方向に多数並べられている。このようなブッシングを用いた紡糸方法においては、まず、溶融ガラス等の溶融体を、溶融槽の底部に設置したブッシングの引出ノズルから下方に引き出して多数のフィラメントとする。ついで、これらのフィラメントをブッシングの長さ方向と平行な軸の回りに回転する集束剤塗布ローラの周面に掛け渡してこれらのフィラメントに集束剤を塗布し、さらにこれらのフィラメントをギャザリングシューで集束してストランドとし、回転ドラムで巻き取る。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１２８５３８号公報

しかしながら、従来のブッシングから引き出されたフィラメントに集束剤塗布ローラで集束剤を塗布しようとしても、全フィラメントにまんべんなく集束剤を塗布できない場合があった。このように集束剤の塗布量にむらのあるフィラメントを集束した場合、ストランドの強度等が低下する場合があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、集束剤をまんべんなく塗布するのに適したストランドを形成可能なブッシングを提供することを目的とする。

本発明者が鋭意検討したところ、従来のブッシングを用いた場合には、図７に示すように、集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃ上でフィラメント１７同士が重なってしまい、これによって、（１）フィラメント１７への集束剤１５の塗布ムラが起こること、（２）フィラメント１７に傷が発生し易くなること、さらには、（３）集束剤１５の無駄が生じやすいことが判明した。

そこで、本発明に係るブッシングは、細長いプレートに、このプレートから突出する筒状の引出ノズルを複数設けてなり、各引出ノズルから溶融体を引き出してフィラメントを形成するためのブッシングにおいて、プレートをプレートの幅方向から見たときに、各引出ノズルの中心軸同士が重ならないように各引出ノズルが配置され、各引出ノズルは、プレート上において前記プレートの長さ方向に対して斜めとなる方向に並んで設けられている。

本発明に係るブッシングによれば、プレートの幅方向から見たときに、各引出ノズルの中心軸同士が重ならないようにされているため、この引出ノズルから引き出される各フィラメントの中心軸同士も、プレートの幅方向から見たときに重ならないこととなる。このため、ブッシングの下方において、ブッシングのプレートの長さ方向と平行な軸の回りに回転する集束剤塗布ローラの周面に、このように引き出された多数のフィラメントを掛け渡すと、塗布ローラの周面上でもフィラメント同士が重なりにくくなり、すべてのフィラメントを塗布ローラの周面と容易に接触させることができる。したがって、すべてのフィラメントに集束剤をまんべんなく塗布しやすい。

また、集束剤塗布ローラの周面上でフィラメント同士が重なりにくいので、周面におけるフィラメント同士の接触により生ずるフィラメントの傷の発生を低減でき、ストランドの強度がより高くなる。

さらに、フィラメントに対してほぼ均一に集束剤を塗布できるので、集束剤の無駄が低減され、集束剤の使用原単位を下げることができる。

加えて、このように引出ノズルをプレートの長さ方向に対して斜めに配列することにより、幅方向から見て中心軸が重ならないようにしつつ、プレートに多くの引出ノズルを設けることができる。

本発明によれば、集束剤塗布ローラによってまんべんなく集束剤を塗布するのに適したストランドを形成できるブッシングが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係るブッシングの好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本実施形態に係るブッシングを有するガラス繊維の製造装置１０の概略を示す正面図、図２は製造装置１０の側面図、図３はブッシング１４の底面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ断面図、図５は図４の拡大図である。

製造装置１０は、ガラスを溶融するための溶融槽１１と、溶融槽１１の底面に備えられ溶融ガラスをフィラメント１７として引き出すためのブッシング１４と、ガラスフィラメント用の集束剤１５を貯蔵するための集束剤貯蔵槽１６と、ブッシング１４から引き出されたフィラメント１７に集束剤貯蔵槽１６中の集束剤１５を塗布するための集束剤塗布装置１８と、集束剤１５が塗布されたフィラメント１７を束ねてストランド１９を得るためのギャザリングシュー２０と、得られたストランド１９を所定の振幅で振らせるトラバースガイド２１を有した綾振り装置２２と、綾振り装置２２により綾振られたストランド１９を巻き取る巻取りチューブ２３が装着される巻取りコレット２４とを有している。

溶融槽１１は、Ｅガラス、Ｓガラス、Ｃガラス等のガラスを溶融させる容器である。溶融槽１１の底面には、ブッシング１４が設けられている。

ブッシング１４は、図１〜図５に示すように、プレート１３に筒状の引出ノズル１２が多数突設されてなるものである。溶融槽１１内の溶融ガラス（溶融体）が、ブッシング１４の多数の引出ノズル１２を介して下方に引き出されることにより多数のフィラメント１７が形成される。フィラメント１７の径は、例えば、３〜１５μｍ程度である。

プレート１３は、図１〜図３に示すように、細長い矩形形状を呈する板であり、図１及び図２に示すように、溶融槽１１の底面に水平に固定されている。プレート１３の材質としては、例えば、白金ロジウム等の合金を利用できる。ここで、図１、図３、図４及び図５における左右方向をプレート１３の長さ方向とし、図２の左右方向、図３、図５の上下方向及び図４の紙面に垂直な方向をプレート１３の幅方向とする。

引出ノズル１２は、図３〜図５に示すように、断面円形の貫通孔１２ａを形成する円筒形状を呈してプレート１３の表裏を連通している。引出ノズル１２は、ブッシング１４の下面１３ａから下方に垂直に突出している。ここで、図４において、貫通孔１２ａの内径２Ｒは、例えば、１〜３ｍｍ程度、引出ノズル１２の突出高さＨは、例えば、３〜１０ｍｍ程度である。

そして、特に、本実施形態においては、これらの引出ノズル１２は、図４及び図５に示すように、プレート１３の幅方向（図４の紙面に垂直な方向及び図５の上下方向）から見たときに引出ノズル１２の中心軸３５同士が互いに重ならないように、プレート１３の長さ方向（図４及び図５の左右方向）に互いに距離Ｌずつずれて配置されている。

距離Ｌは、特に限定されないが、０．０５〜５ｍｍ程度が好ましく、０．１〜３ｍｍ程度がより好ましい。Ｌが６ｍｍを超えると、ブッシング１４から引き出せるフィラメント１７の数が少なくなりすぎる傾向があり、フィラメント数を多くする必要がある場合にブッシングプレート１４が形成されるプレート１３を大きくしなければならない時がある。一方、Ｌが０．０５ｍｍよりも小さいと、後述する集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃ上でフィラメント１７同士が重なりやすくなる傾向がある。

より具体的には、図５に示すように、複数の引出ノズル１２を有する集合ブロック２７がプレート１３の長さ方向に沿って互い違いに千鳥状に配置されている。各集合ブロック２７は、単位ブロック２６ａ，２６ｂを有している。

各単位ブロック２６ａ，２６ｂにおいては、所定の個数（図５では例えば４つ）の引出ノズル１２が、プレート１３の長さ方向に対して斜めとなる方向に並んでプレート１３上に配置されている。各単位ブロック２６ａ，２６ｂにおいて、隣り合う引出ノズル１２の中心軸３５間は、プレート１３の長さ方向（図５の左右方向）に距離Ｌ、プレート１３の幅方向（図５の上下方向）に距離Ｍ離間している。ここで、距離Ｍは、引出ノズル１２同士が接触しない距離であれば良く、例えば、２〜２０ｍｍ程度である。

また、集合ブロック２７において、単位ブロック２６ｂは、単位ブロック２６ａをプレート１３の長さ方向に距離４Ｌ、かつ、プレート１３の幅方向に距離Ｎ平行移動させた位置に配置されている。ここで距離Ｎは、例えば、０．１〜１０ｍｍ程度である。

そして、このような集合ブロック２７がプレート１３の長さ方向にそって千鳥に配置されており、この集合ブロック２７の千鳥配置におけるプレート１３の長さ方向における配置間隔は８Ｌ、プレート１３の幅方向における配置間隔はＰとされている。ここで、距離Ｐは、引出ノズル１２同士が重ならない距離であればよく、例えば、２０〜２００ｍｍ程度である。ここで、配置間隔とは、集合ブロック２７間で対応する引出ノズル１２の中心軸３５間の距離とする。

続いて、図１及び図２に戻って、集束剤塗布装置１８は、ブッシング１４の下方に設けられている。この集束剤塗布装置１８は、ブッシング１４のプレート１３の長さ方向に平行に配置される軸１８ａと、この軸１８ａ周りに回転可能に設けられた集束剤塗布ローラ１８ｂとを有している。集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃの下側は、集束剤貯蔵槽１６中の集束剤１５に常時浸るようにされている。集束剤１５としては、ガラス繊維用の集束剤として公知の物であればよく、例えば、シランカップリング剤（ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシジルプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなど）、皮膜形成剤（ポリ酢酸ビニル、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂など）及びその他（潤滑剤としてカチオン系界面活性剤など）を含む集束剤、あるいは、澱粉と潤滑剤などからなる澱粉系集束剤等を使用できる。また、集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃの横側には、ブッシング１４から引き出されたフィラメント１７が掛け渡されており、フィラメント１７と周面１８ｃとが接触している。

ここで、図２に示すように、ブッシング１４から引き出された多数のフィラメント１７がブッシング１４の周面１８ｃ上に掛け渡されるので、多数のフィラメント１７における図２の左右方向、すなわち、多数のフィラメント１７におけるブッシング１４の幅方向の広がりが周面１８ｃ上で集束する。また、フィラメント１７は、巻取りチューブ２３に巻き取られるので、集束剤塗布ローラ１８ｂは図２の矢印方向に回転し、これによってフィラメント１７に集束剤１５が塗布されることとなる。

ギャザリングシュー２０は、集束剤塗布装置１８の下方に設けられ、集束剤１５が塗布された多数のフィラメント１７を束ね、１本のストランド１９とする。

綾振り装置２２は、トラバースガイド２１を所定振幅で振らせることにより、ストランド１９を加撚することなく、巻取りコレット２４に装着した巻取りチューブ２３上に巻き取る。

続いて、このようなブッシング１４を有する製造装置１０の作用について説明する。

溶融槽１１中で溶融されたＥガラス、Ｓガラス、Ｃガラス等のガラスは、ブッシング１４の引出ノズル１２から適度なテンションによって引き出されて多数のフィラメント１７となる。そして、このようにして得られたフィラメント１７は、集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃ上を通過し、この際に集束剤１５が塗布され、集束剤１５が塗布された多数のフィラメント１７は、ギャザリングシュー２０により束ねられ、１本のストランド１９が得られる。そして以上のような巻取り工程で得られた巻糸体（ケーキ）は、通常、集束剤１５の乾燥を進めるために乾燥に供され、集束剤１５の不揮発成分で被覆されたストランド１９のパッケージ２５が得られる。

このとき、本実施形態においては、図４及び図５に示すように、ブッシング１４において、プレート１３の幅方向から見たときに、各引出ノズル１２の中心軸３５同士が重ならないように、多数の引出ノズル１２が配置されている。

したがって、図４に示すように、このようなブッシング１４から形成された多数のフィラメント１７は、プレート１３の幅方向から見た時に、互いに中心軸１７ａが重ならないようになる。そして、このような多数のフィラメント１７を、図１及び図２に示すように、ブッシング１４の下方において、ブッシング１４の長さ方向と平行な軸の回りに回転する集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃに掛け渡して接触させると、図６に示すように、集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃ上においてフィラメント１７が互いに重ならない状態でそれぞれ周面１８ｃと接触することとなる。

したがって、すべてのフィラメント１７を集束剤塗布ローラ１８ｂの周面１８ｃと容易に接触させることができ、フィラメント１７に集束剤１５をまんべんなく塗布することができる。

また、周面１８ｃ上でフィラメント１７が重なりにくいので、周面１８ｃ上でフィラメント１７に傷が発生することも防止でき、ストランド１９の強度をより高くできる。

これらによって、このフィラメント１７が集束してできるストランド１９の強度を十分高くすることができる。したがって、このようなストランド１９を用いたＦＲＰ等の強度・信頼性は十分に高くなる。

また、フィラメント１７に対してほぼ均一に集束剤１５を塗布できるので、無駄な集束剤を塗布する必要がなくされ、集束剤の使用原単位を下げることができる。本発明者らが実験したところ、従来の如き正方行列状のノズル配置のブッシングに比べて集束剤の原単位を１０〜１５％程度削減できた。

さらに、各引出ノズル１２は、プレート１３上においてプレート１３の長さ方向に対して斜めとなる方向に並んで設けられているので、プレート１３の幅方向から見て引出ノズル１２の中心軸が重ならないようにしつつ、プレート１３に多くの引出ノズル１２を設けることができている。

本発明の実施形態に係る製造装置の正面図である。 図１の側面図である。 図１のブッシングの底面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ矢視図である。 第１の部分拡大図である。 図２のＶＩ−ＶＩ矢視図ある。 従来の製造装置における集束剤塗布ローラの断面図である。

符号の説明

１０…製造装置、１２…引出ノズル、１３…プレート、１４…ブッシング、１７…フィラメント、３５…中心軸。

Claims (1)

1. 細長いプレートに、前記プレートから突出する筒状の引出ノズルを複数設けてなり、前記各引出ノズルから溶融体を引き出してフィラメントを形成するためのブッシングにおいて、
   前記プレートを前記プレートの幅方向から見たときに、前記各引出ノズルの中心軸同士が重ならないように前記各引出ノズルが配置され、
   前記各引出ノズルは、前記プレート上において前記プレートの長さ方向に対して斜めとなる方向に並んで設けられているブッシング。

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