JPH02414Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は溶融ガラスのような熱軟化性物質の繊
維化装置、特に熱軟化性物質流出用ノズルに関す
る。更に詳しくは、溶融ガラス流出オリフイスか
ら流出した溶融ガラスの細線に高温・高圧ガスを
吹き付けてガラス繊維を製造するに際し用いられ
るガラス繊維化装置に関する。

従来、溶融ガラス細線に高温・高圧ガスを吹き
付けてガラス繊維を製造する方法およびその製造
装置は知られている。（特開昭52−25113号公報お
よび米国特許4135903号明細書参照） 例えば特開昭52−25113号公報には、熱軟化性
物質その他の粘稠物質を流出オリフイスから流出
させ、前記流出オリフイスの周りに周方向に間隔
を置いて配置した、すくなくとも３本の気体噴出
ノズルから直線状高速気体流を吹き出させ、ここ
において前記気体流の各々は、前記物質の中心軸
線を横断する断面の外周に沿う接線方向の成分
と、前記物質の流出方向に向つてまず前記物質の
中心軸線に徐々に接近し、次に前記中心軸線から
徐々に離れて行く成分とを有しており、それによ
り前記物質の流出開始部から前記気体流が前記物
質の中心軸線に最も接近する部分までの範囲にあ
る第１の区域において、前記物質をその中心軸線
のまわりに自転せしめるとともに、その流出方向
に向つて断面が徐々に減少する実質上円錐形状に
せしめ、そして第１の区域につづく第２の区域に
おいて、前記物質を円錐形状の先端から繊維状に
せしめて、前記流出方向および半径方向外方にう
ずまき状に飛び出させ、その後にこの繊維状の前
記物質を前記中心軸線から徐々に離れて行く前記
気体流に接触させて、更に引き伸しをおこない、
そしてここにおいて前記気体流が前記物質の中心
軸線に最も接近する位置と前記流出オリフイス先
端の位置との間の距離は、前記流出オリフイスの
内径の0.2〜10倍であり、かつ隣り合う前記気体
流の間の角度は、前記物質の中心軸線に垂直な面
ではかつて135゜よりも小さい繊維の製造方法が記
載されている。

これらの装置では、吐出された溶融した熱軟化
性物質に対しガスジエツトによる細繊化のための
有効な運動量を与えるために、該ガスジエツトを
噴出するためのオリフイスを溶融した熱軟化性物
質流出用オリフイスの近傍に設け、更に繊維の生
産量を上げるため該熱軟化性物質流出用オリフイ
スとガス噴出オリフイスとを多数有するノズルを
用いることが有利である。

しかるに、ノズルの工作上あるいは細繊化操作
上の便から、これらのオリフイスを１列または複
数列の列状に配置せしめた、それ故全体として長
く伸びた構造を有するノズルが好ましく用いられ
る。

本考案者らは先に表面層を構成するガラス繊維
の平均直径が内側層のガラス繊維の平均直径より
も0.15〜2.0μ小さいグラスウールを巻き取つて作
るガラス繊維製保温筒状体を提案した。（実願昭
57−53324）この保温筒状体は、 外側表面層が繊維強度の強い細い繊維で覆わ
れているので繊維が折れにくく、従つて空中へ
の折れた繊維の飛散が少なく、このため生産に
従事する作業者の気管支へ繊維が入つたり、又
身体へ付着してムズ痒くなることが少ない。

内部は比較的太い繊維で作つているので製造
コストは全てを細い繊維で作るよりはるかに安
価である。

筒状体を配管等に施工するため取り扱う時
に、表面の繊維が細かいので手の平の肌荒れが
少ない。

といつた効果を有する。

この様なガラス繊維製保温筒状体は従来、例え
ば複数個のガラス繊維化装置に縦列に配置し、そ
の一部のガラス繊維化装置のガラス繊維流出量
（正確には当該ガラス繊維化装置の溶融ガラス流
出オリフイスよりのガラス流出量）を少なくする
ことによつて得られていた。

保温筒状体の生産量が比較的に大である場合に
はこの様なガラス繊維化装置を複数個配置するこ
とは適切であるが、比較的に小量の保温筒状体の
生産にこのような複数個のガラス繊維化装置を使
用することは経済的ではない。しかもただ唯一の
ガラス繊維化装置でもつて表面層のみ繊維径の細
いガラス繊維製保温筒状体を作ることは従来困難
であつた。

本考案はこの様な状況に鑑みここに新たな提案
をなすものでその考案の要旨とするところは、熱
軟化性物質から繊維を製造するための装置に用い
られるノズルであつて、溶融した熱軟化性物質を
流出させるための複数個の流出オリフイスと前記
流出オリフイスの各々の近傍に設けられたガス噴
出オリフイスとを備えており、前記複数個の流出
オリフイスは列状に配置されていてそれ故ノズル
は全体として長く伸びた構造をなしており、ノズ
ルの長手方向にすくなくとも一方の端部側に配置
された流出オリフイスであつて、ノズルに配置さ
れた流出オリフイスの合計個数に対して15〜70％
の個数の流出オリフイスは、これらの流出オリフ
イスの内径の平均値をd₁、長さの平均値をl₁と
し、他の流出オリフイスの内径の平均値をd₂、長
さの平均値をl₂とすれば 0.3×d₂ ⁴／l₂≦d₁ ⁴／l₁≦0.9×d₂ ⁴／l₂ の式を満足する平均オリフイス内径d₁および平均
オリフイス長さl₁を有していることを特徴とする
溶融した熱軟化性物質流出用ノズルである。

添付図面を用いて次に本考案をさらに詳しく説
明しよう。添付図面の第１図〜第３図は、本考案
の熱軟化性物質流出用ノズルの概略図を示してお
り、第１図は正面図、第２図は第１図のＡ−
A′線に沿う断面図、第３図は底面図である。第
１図において、熱軟化性物質の溶融ポツト１１の
下部に取付けられている（取外し可能に又は１本
として）本考案の熱軟化性物質流出用ノズル１は
溶融ポツト１１から供給される溶融した熱軟化性
物質をオリフイス２，２ａ，２ｂを通じて出口３
より吐出すると同時に、ガス導入口５，５′から、
ノズル１の下壁に穿たれた導管８，８′に導かれ
たガスをガス噴出オリフイス９，９′からジエツ
トガスとして噴出せしめる。オリフイス２の出口
３から流出された溶融した熱軟化性物質は、ガス
噴出オリフイス９，９′から噴出されたジエツト
ガスと衝突して強く引き伸ばされ細繊化される。

第１図および第３図における右側の複数の流出
オリフイス（小流量オリフイス）２ａは平均オリ
フイス内径d₁および平均オリフイス長さl₁を有し
ており、また左側の複数の流出オリフイス（大流
量オリフイス）２ｂは平均オリフイス内径d₂およ
び平均オリフイス長さl₂を有する。オリフイス２
ａの個数は全体のオリフイスの個数すなわちオリ
フイス２ａとオリフイス２ｂの個数の合計に対し
て15〜70％の範囲内にある。そして、d₁，l₁，
d₂，l₂は 0.3×d₂ ⁴／l₂≦d₁ ⁴／l₁≦0.9×d₂ ⁴／l₂ の式を満足する。

小流量オリフイス２ａの各々から流出する単位
時間当りの熱軟化性物質の流量は大流量オリフイ
ス２ｂの各々からのそれに比して30〜90％にな
る。その結果オリフイス２ａから流出して繊維化
される熱軟化性物質の繊維の直径はオリフイス２
ｂからの繊維の直径よりも通常は５〜45％だけ小
さくなる。オリフイス２ａの周りに配置したガス
噴出オリフイス９，９′の位置をオリフイス２ｂ
用のガス噴出オリフイス９，９′の位置に比して
適当に変更することによつてオリフイス２ａから
の繊維径をオリフイス２ｂからの繊維径に比して
上記５〜45％の減少率よりも大きな減少率に保つ
ことができる。ガス噴出オリフイス９，９′から
噴出されるガス流の中心軸線が流出オリフイスか
ら流出する熱軟化性物質の中心軸線に最も接近す
る位置における熱軟化性物質の中心軸とガス流中
心軸線との間の距離（しぼり半径ともいう）およ
び最接近位置と流出オリフイス出口との間の距離
の両距離が特に重要であり、オリフイス２ａにつ
いての両距離をオリフイス２ｂについての両距離
よりも両オリフイスのd⁴／ｌに応じて小さくする
ことによつて大きな減少率が得られる。

熱軟化性物質の流出オリフイスの内径ｄおよび
長さｌは、オリフイス形状が円筒形状でない場
合、すなわちオリフイスの長さ方向に内径Ｄが変
化する場合、あるオリフイス長さ△liにおける内
径をDiとすれば、 d⁴／ｌ＝（△l₁／D₁ ⁴＋△l₂／D₂ ⁴＋…＋△li／Di⁴＋…
）^-1 の式によつてd⁴／ｌを定義する。また流出オリフ
イスの断面が円形でない場合には、その内径ｄは
断面積をＳとすればｄ＝２√で定義する。

本考案において、ノズルの長手方向のすくなく
とも１方の端部側に配置された長さl₁、内径d₁を
有する流出オリフイス（小流量オリフイス）の
d₁ ⁴／l₁の値が、他の流出オリフイス（大流量オ
リフイス、長さl₂、内径d₂）のd₂ ⁴／l₂の値の0.9倍
よりも大きくなつたときには小流量オリフイスか
ら繊維化される繊維の径は大流量オリフイスから
の繊維の径に比してそれほど小でなくなり効果が
小さい。また、d₁ ⁴／l₁の値がd₂ ⁴／l₂の値の0.3倍
よりも小さくなると、小流量オリフイスから繊維
化される繊維の径は小さくなるものの、繊維化さ
れる量があまりに小となつて繊維化のコストの上
昇をもたらすので好ましくない。またノズルのオ
リフイスの全個数に対して小流量オリフイスの個
数が小さすぎると細い直径の繊維で製品の表面を
完全に覆うことが困難となり、逆に大きすぎると
繊維化のためのエネルギーが増加してノズル全体
を小流量ノズルにより構成するのと差がなくな
る。従つて小流量オリフイスの個数は全体のオリ
フイスの個数に対して15〜70％に保つことが必要
である。

次に本考案を実施例について説明する。

第４図は第１〜３図のガラス繊維化装置を用い
てガラス繊維製保温筒状体を製造するための装置
の断面図である。

ガラス溶解窯２１において溶解されたガラス素
地１９はフオアーハース１２において温度調節を
受けつつその底部のスパウト１３より流量のプラ
ンジヤー１８によつて制御させつつ特開昭52−
25113に開示された所謂ロータリーガスジエツト
法によるガラス繊維化装置２２に流下し、溶融ガ
ラス流出オリフイス２ａ、及び２ｂの群を通つて
繊維化され、繊維２０となつてコレクシヨンコン
ベア２４上に集められ綿２６となる。コンベア２
４の下方にはサクシヨンボツクス２５が設けられ
ており、その内部の圧力を下げることにより集綿
を容易にする。この際、繊維化装置２２の下方に
取付けられた結合剤スプレーノズル１６より噴霧
された結合剤１７は繊維の至るところに付着して
いる。この様にして集められた綿２６は第４図の
右手方向へと進み、チヨツパー（図示せず）によ
つて一定長さに切断された後にマンドレル（図示
せず）に綿２６の上面が外側になるように巻きつ
けられる。繊維化装置２２のノズルにおいて流出
オリフイスの全個数に対して約70％の個数を占
め、かつオリフイス長さl₂＝1.0mm、オリフイス内
径d₂＝1.5mmを有する溶融ガラス流出オリフイス
３（大流量オリフイス）２ｂの群より流出したガ
ラスの量は各オリフイスあたり2.0Kg／時間であ
り、そこで繊維化された繊維２０ｂは比較的太い
繊維、たとえば平均直径が7.0ミクロンであり、
残り約30％の個数の、オリフイス長さl₁＝1.0mm、
オリフイス内径d₁＝1.3mmを有する溶融ガラス流
出オリフイス（小流量オリフイス）２ａの群より
流出したガラスの量は各オリフイスあたり1.5
Kg／時間であり、そこで、繊維化された繊維２０
ａは平均直径6.0ミクロンを有する。この様にし
て作られた綿２６は常に上表面層には細かい繊維
２０ａがあり、裏面層には太い繊維２０ｂがあ
る。この様な綿２６によつて作られた筒状体３３
の断面においては、第５図に示すように繊維化装
置により繊維化されたガラス繊維層が渦巻き状を
なしている。従つて溶融ガラス流出オリフイス２
ａによつて繊維化された細い繊維部分は第６図に
示すようにガラス繊維層３４の外側層（表面層）
３６を形成し、溶融ガラス流出オリフイス２ｂに
よつて繊維化された太い繊維部分は内側層３７を
形成する。得られたガラス繊維製保温筒状体３３
は内径が34mm厚さが20mmでガラス繊維層が約６周
巻かれており、ガラス繊維層の１つの厚みは約
3.3mmであり、そして外側層および内側層の厚み
はそれぞれ0.6mmおよび2.7mmであつた。この筒状
体を手で持つて取り扱つてもガラスの飛散がすく
なく、また手に付着して痒くなることはほとんど
なかつた。

次に他の実施例について説明しよう。

第７図は表面層及び裏面層のみが細い繊維で作
られ、中間層は太い繊維層で構成された硝子繊維
製マツトを作る場合の実施例である。この場合は
２ケの繊維化装置３１，３１′からなり繊維化装
置３１′においては比較的少量のガラスを繊維化
し、細い径のガラス繊維を作る溶融ガラス流出オ
リフイス２ａの群は図面上左手に位置し、比較的
大量のガラスを繊維化し太い径のガラス繊維を作
る溶融ガラス流出オリフイス２ｂの群は図面上右
手に位置している。一方、繊維化装置３１′より
右手に位置するガラス繊維化装置３１においては
比較的大量のガラスを繊維化し太い径のガラス繊
維を作る溶融ガラス流出オリフイス２ｂの群が図
面上左手に比較的少量のガラスを繊維化し細い径
のガラス繊維を作る溶融ガラス流出オリフイス２
ａの群が図面上右手にそれぞれ位置している。

これらの繊維化装置３１，３１′より作られた
繊維はコレクシヨンコンベア２４上に集められ、
第７図の右手方向へと進み、オーブン（図示せ
ず）にて一定厚みに保持されながら綿に付着した
硬化剤が固められ所望の厚みにされたのち、所定
寸法に切断されてマツト状の製品が得られる。

この様にして得られた製品は、表裏の表面層が
細い繊維で覆われているので、手で持つて取り扱
つてもガラス繊維の飛散は少なく、又手に付着し
て痒くなることはほとんどない。

第７図の例は２個の熱硬化性物質流出用ノズル
を使用しているが、１個のノズルを用い、その長
さ方向の両端部側に小流量オリフイスを配置し、
残りの中央部に大流量オリフイスを配置してもよ
い。なお、一つの繊維化装置内で１つとび又は２
つとびの様に任意に選択して溶融ガラスの流出量
を比較的少なくした溶融ガラス流出オリフイスを
設け、繊維化し、硝子繊維製品を作る事は製品の
密度の均一化、強度増大等にも有効である。

以上述べたように本考案によるガラス繊維化装
置は、 １ １つの又は２つの繊維化装置のみで表面層に
細かい繊維、内面層に比較的太い繊維とを組み
合せたガラス繊維製品を作ることが出来る。従
つて少量生産の場合は設備費用が安価である。

２ 一部分に比較的太い繊維を繊維化するので、
製造コストは全てを細い繊維で作るよりはるか
に安価である。

という効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のノズルの１つの実施例を示す
正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面
図、第３図は第１図を底面より見た底面図、第４
図は第１図のノズルを用いたガラス繊維化装置の
１例を示す側断面図、第５図は第４図に示したガ
ラス繊維化装置を設置したガラス繊維製保温筒状
体を製造するための装置の断面図、第６図は第５
図の部分拡大断面図、第７図は表面層及び裏面層
のみが細い繊維で作られ、中間層は太い繊維層で
構成された硝子繊維製マツトを製造するための本
考案に係る装置の断面図をそれぞれ示している。 １……熱軟化性物質流出用ノズル、２ａ，２ｂ
……流出オリフイス、９，９′……ガス噴出オリ
フイス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱軟化性物質から繊維を製造するための装置に
   用いられるノズルであつて、溶融した熱軟化性物
   質を流出させるための複数個の流出オリフイスと
   前記流出オリフイスの各々の近傍に設けられたガ
   ス噴出オリフイスとを備えており、前記複数個の
   流出オリフイスは列状に配置されていてそれ故ノ
   ズルは全体として長く伸びた構造をなしており、
   ノズルの長手方向のすくなくとも一方の端部側に
   配置された流出オリフイスであつて、ノズルに配
   置された流出オリフイスの合計個数に対して15〜
   70％の個数の流出オリフイスは、これらの流出オ
   リフイスの内径の平均値をd₁、長さの平均値をl₁
   とし、他の流出オリフイスの内径の平均値をd₂、
   長さの平均値をl₂とすれば 0.3×d₂ ⁴／l₂≦d₁ ⁴／l₁≦0.9×d₂ ⁴／l₂ の式を満足する平均オリフイス内径d₁、および平
   均オリフイス長さl₁を有していることを特徴とす
   る溶融した熱軟化性物質流出用ノズル。