JPH038739A - 液体材料の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体材料の処理方法、さらに詳しくは、それか
ら繊維および他の製品か製造される溶融ガラスまたは耐
火物あるいは他の材料の処理方法に関する。

従来技術および課題 ガラスまたは耐火物、あるいは他の材料からの繊維の製
造において、溶融材料は連続流または摂動流（ｐｅｒｔ
ｕｒｂａｔｅｄ　ｓｔｒｅａｍ）としての液体流の形態
で、溶融装置から繊維形成装置（繊９（を化装置（ｆｉ
ｂｅｒｉｚｅｒ））に注入され、あるいは流動する。こ
の液体流が溶融装置内の高温領域を出るとすぐに、低温
のオリフィスまたは該装置を包囲する低温の大気と接触
する。それにより、該液体流の表面は冷却され、低温の
液体表皮層（ｓｋｉｎ）を形成する。

第１図は溶融浴から出る溶融耐火性酸化物の流れ中の典
型的な熱勾配を示す。この例では、電流れは、断面が略
円形であり、直径が１．２５ｃｍである。中央領域の温
度は約２，０００°Ｃであり、均一であって、最外の０
．１２５ｃｍの所では平均で約１３４０℃に急激に減少
する。したがって、冷却領域は高温中央域を包囲する完
全な環状の形態であり、特にこの場合、流れ面積の約３
６％が「低温」であることが計算できろ。

「低温」の表皮層は［ンヨット（ｓｈｏｔ）Ｊの形成を
沼く。ここで用いる「ンヨット」なる用語は繊維に伸張
しそこなった球状または涙滴形の材料の粒子を意味する
。

ショットの生成は最終繊維製品を劣化させ、大きい製造
上の損失を摺＜（最悪の場合、５０％以上）。実際には
、流れの「低温」面積％は生成されるショットの％に近
い。

多くの繊維の製造方法では、繊維は急速に紡糸するホイ
ールから振り落とされるまたは空気作用により吹き飛ば
される液滴から形成される。該繊維は溶融小滴から引っ
張られたテール（ｔａｉｌ）として形成する。理想的に
は、温度および小滴の初期寸法が最適であると、小滴が
低温になりすぎてさらに繊イ４ｋを形成できないように
、小滴は完全に消費され消滅する。小滴が低温すぎるか
、寸法が大きすぎると、繊維の価値か非常に減少した徂
Ｌ）繊維化されないノヨット粒子が形成される。大部分
は、該ショットが繊維製品中に閉じ込められてその一部
となるが、ある種の条件下では、ンヨットは繊維流から
解放されて特別な分離した粒子として存在する。

ンヨット形成は望ましくなく、該ショットの形成か少な
い程、同じ溶融エネルギーおよび供給原料の量に対する
収量は良くなり、絶縁用のグラスファイバーの製造の場
合、絶縁材の単位重量当たりの絶縁性が良（なる。従来
から存在したショット損失を減少させるための確立され
たブラックナイスとしては、溶融浴をある程度過熱させ
ること、その出口オリフィスを加熱すること等が挙げら
れる。不運にら、この組合せはショット損失を僅かに減
少させるのみであり、さらに以下のような欠点を有する
。

（ｉ）溶融浴の耐火ライニングのエロージョンを促進す
るため、装置停止時間および製造損失を伴う頻繁で高価
な再製作を増大させ、 （■）出口オリフィスに損傷を起こさせる。ガラス溶融
装置では、該出口オリフィスは典型的に貴金属、例えば
、終生腐食を起こさない白金またはイリジウムから作製
され、そのプロセスは溶融体の任意の温度上昇、および
出口流上での「低温」の表皮層の形成の防止のためにオ
リフィスを加熱することにより悪化する。該オリフィス
が拡大されるにつれ、それから出てくる流れは径および
流速が増大し、品質および繊維製造速度の制御を難しく
する。オリフィスの拡大を補うため、開口部に配置され
たテーパー付きニードルの使用が採用されてきた。

課題を解決するための手段 そこで、本発明者らは溶融浴の過熱および出口オリフィ
スの加熱の必要性を解消したショット形成を減少させる
ための方法を開発した。

すなわち、本発明は液体材料の流れの本体温度および該
流れの外表面温度の両方を上げるため、該液体材料の流
れを、少なくとも２つのプラズマアークが液体流の表面
にカップリングされた領域に通し、それにより、該流れ
の熱および／または化学処理を行う液体材料の連続流ま
たは摂動流の処理方法を提供するものである。

プラズマアークは少なくとも２つのプラズマ電極からな
るシステムにより発生し、その少なくとも１つの電極が
カソードとして作用し、少なくとも１つの電極がアノー
ドとして作用する。このように、液体流は、温度を上昇
させるのに十分な非常に大きいエネルギーからなる領域
を通過することにより熱的および／または化学的に調整
され、熱的不均一性、特に「低温」の表皮層の形成を伴
う問題が改善される。

本発明の方法により処理される材料としては、それから
繊維が製造されるガラス組成物、ウオラストナイト組成
物、ミネラルウール組成物、他のシリケート組成物およ
び耐火性酸化物が挙げられる。

好ましくは、プラズマ電極は互いにある角度で傾斜し、
好ましくは溶融材料の流れに対して対称位置である。該
電極角度の広い範囲は、どちらかの方向の流れに平行で
あるところから、その間のすべての角度までが可能であ
る。該流れによる最適温度上昇（ｐｉｃｈ　ｕｐ）およ
び流れ安定性のためには、電極間の角度が１０Ｏ〜１４
０°の範囲で下流に向いている電極を有すること、すな
わち該電極か垂直に対して５０〜７０”の角度であるこ
とが好ましい。

電極先端間の間隔は熱カップリングの効率、またはトラ
ンス熱を含むプラズマ入力中の熱量に対する液体流によ
り吸収された熱比率に影響を及ぼす。電極の大きさおよ
び入力により、該電極先端は溶融体流に極めて隣接して
もよく、広く間隔を設けてもよい。ＩＫＷ以下の低い電
力負荷で操作する０、６ｃｍ径の小さい電極では、該電
極は溶融体流とほとんど接触する。数メガワットの電力
負荷を有する大きい電極では、該電極は、２つ以上のプ
ラズマアークが互いにかつ液体流に電気的にカップリン
グ（ｃｏｕｐｌ　ｉｎｇ）　Ｌさえすれば、広く間隔を
設けることができる。一般に、電極について最も効果的
なカップリングは液体流にできるだけ近いことである。

電極先端が該流れから遠ざかるにつれて、プラズマ気体
からの対流および輻射損失か増大する。最適間隔は、該
流れが電極に接触することなしに流浪する（ｗａｎｄｅ
ｒ）ための余分な間隔を提供するのに必要な因子に依存
する。

すべての気体はイオン化されてプラズマを形成するが、
用いるのに好ましい気体はＨｅ５Ｎｅ、Ａ「、０７、Ｎ
、およびＮＨ３、あるいはその混合物、あるいはその組
合せであるが、アルゴンおよび窒素が最も好ましい。

前述のプラズマ電極の装置を用いると、導電路が、包囲
する気体状媒体（大部分の場合は空気である）中のプラ
ズマ気体を介しかつ調整された材料に依存し、溶融体流
自体が導電されるため、戻りの電気接続の必要がないこ
とは明らかである。

したがって、本発明の方法を用いると汚染の問題がない
。

溶融材料の流れを調整するプラズマ電極の装置は現存の
製造システムに容易に組み込まれ、溶融体の出口オリフ
ィスは加熱する必要かない。実際には、出口オリフィス
で冷却の部品を導入するのが好ましく、それにより、オ
リフィス寿命を保ち、出口流を調整するための制御およ
びオリフィス・クリーニングの必要性を除去する。

その他に、例えば、本廓出願人の同時係属特許出願第３
００６５６／１９’８９号に記載のプラズマアーク炉の
ようなプラズマアーク炉内で材料を溶融してもよい。こ
の装置では、炉内に２つのプラズマ電極が用いられてお
り、１つの電極はアノードとして、他の電極はカソード
して作用する。

材料を溶融するプラズマ炉の使用は、容易に高温に達し
、それを炉内で維持するという利点がある。

所望により、例えば、空気または水ジャケットを用いて
炉の出口を冷却してもよい。

以下、添付図面を用いて本発明をさらに具体的に説明す
る。

第１図は、溶融浴から出る溶融耐火性酸化物の流れ中の
典型的な熱勾配を示すグラフである。

第２図は、発生したプラズマアークが溶融体流の表面で
カップリングするように配置された２つのプラズマアー
ク電極を示す図である。

第３図は、第２図の部分拡大図である。

第４図は、本発明のプラズマアーク調整と材料の溶融装
置を示す図である。

第５図は、プラズマ出ツノおよびプラズマ気体と、溶融
体流の温度上昇の関係を示すグラフである。

第１図についてはすでに述べたので、さらに説明する必
要はない。

第２図は、溶融装置（図示せず）から出るガラスのよう
な溶融材料の流れを示している。該流れｌは領域２を通
過し、該領域では、２つのプラズマアーク３．４が溶融
ガラス流の表面でカップリングする。プラズマアーク３
．４は、各々プラズマ電極５．６により発生し、電極５
はアノードとして作用し、電極６はカソードとして作用
する。イオン化気体としてアルゴンを用い、電極５．６
によりプラズマアークが発生する。電極中のアルゴンの
流速は種々の因子により変化する。一般に、アルゴンの
適当な流速は１〜５００Ｑ／分であり、電極寸法に依存
する。アノードおよびカソード中のアルゴンの流速は同
じでなくてらよい。

第３図は各プラズマアークがカップリングする第２図の
領域の拡大図である。同じ部品は同じ符号で示している
。この図から容易に理解できろように、プラズマ電極５
．６ば互いにある角度、好ましくは１００〜１４０°の
下流に傾斜した夾角、すなわち垂直に対して５０〜７０
°で下流に傾斜している。また、該電極は、好ましくは
材料の溶融体流の垂直流の回りで対称に配置される。

ついで、プラズマアーク・カップリング領域を出る調整
された溶融体流は、第２図に示すユニット７を通過し、
そこで公知の方法により溶融体材料から繊維が形成され
る。

第４図は、材料を溶融し、その溶融体を調整するための
装置を示す。

該装置は、符号１０で示す、材料を溶融するための炉か
らなる。電炉は２つの部品、すなわち回転可能なノニル
１１と、固定された上部ノニル１２とからなる。該回転
可能なシェル１１は回転機構（図示せず）に連結される
。該固定された上部シェル１２には、その中を供給管１
４が伸びる中央の供給孔１３が設けられる。供給材料は
、材料が炉内で溶融できるのに適した任意の速度で炉内
に投入される。該固定された上部シェルには、さらに一
対のプラズマ電極、すなわちアノードとして作用する電
極１５およびカソードとして作用する電極１６が設けら
れる。これらのプラズマ電極に供給する気体はアルゴン
である。プラズマ電極１５．１６により得られたアーク
は炉内に投入された原料上で衝突し、それを溶融させる
。炉の回転可能なシェル２には、それを通して溶融材料
か出るタップ穴１７が設けられる。該タップ穴１７は、
所望により、例えば空気または水ジャケットにより冷却
してもよい。溶融材料中の熱分散を助け、供給材料の均
一な溶融を助けるため、シェル１！は溶融操作中に回転
する。回転可能なシェル１２の壁は供給材料の自己加熱
（ａｕｔｏｇｅｎｏｕｓ）ライニングにより保護され、
供給原料の固体シェル３１が該壁に隣接して形成され、
スカム状の溶融体３２かこの次に形成される。最も高温
の液体領域３３は炉の中央である。このタイプの溶融炉
は本願出願人の同時係属特許出願第３００６５６／１９
８９号にさらに詳しく記載されている。

溶融材料１８の流れはタップ穴＋７から出る。

ついで、該溶融材料の流れは、冷却領域を通過し、そこ
では、２つのプラズマアーク１９．２０が溶融体流の表
面でカップリングする。プラズマ電極２１．２２により
プラズマアーク１９．２０が発生し、該電極２１はアノ
ードとして作用し、該電極２２はカソードとして作用す
る。ついで、溶融材料の調整された流れ２３は、それか
ら繊維を形成する装置２４を通過する。

耐火物溶融用途では、システムの種々の部分の温度は、
典型的には、溶融体表面のプラズマアークの衝突点では
１７３０°Ｃ１溶融体の本体中では１６５０℃、出口オ
リフィスおよびプラズマアーク流調整システム間の流れ
中では１６００°Ｃ１調整装置の後で繊維形成装置に入
る前の最適流れ温度は１７８０℃である。

第４図に関して前述した装置においては、タップ穴１７
から出る溶融体流１８は適当な輻射検知装置の前面を通
過し、該検知装置は適当な回路および機構に連結され、
溶融材料の流れが引き起こされて炉から流出する速度を
制御する。また、該装置の流れ調整部分には、所望によ
り流れおよび輻射シェルが設けられる。第４図の装置で
は、出口オリフィスを冷却することによりオリフィス寿
命が延び、それにより、出てくる流れ上の「低温の」表
皮層の形成を促進するが、その後のプラズマ調整処理に
よって全体の流れ温度を繊維形成のための最適温度に上
昇させ、「低温ｊの表皮層に起因する問題を有効に解消
するため取るに足りないものであり、かくしてショット
の形成が大幅に減少または削除される。

前述のプラズマアーク炉溶融装置およびプラズマ流調整
装置の組合せは、以下のごとく、さらに多くの利点を有
する。

冷却器はオリフィス寿命を延ばすことにより、摩耗およ
びクリーニングの問題を解消する。また、該装置は、実
施可能な基礎原料、例えばジルコニア、ムライトおよび
アルミナを用い、従来、繊維形態で製造できなかった材
料からの繊維の製造を容易にする。

本発明の方法を用いると、任意に流れを熱調整できるば
かりでなく、プラズマ気体と溶融体流の気体状の反応に
より最適な価電子（ｖａｌｅｎｃｅ）変化も行える。例
えば、酸素成分をプラズマ気体中で維持することにより
、溶融体流の少なくとも一部分は、その最も高い価電子
形態に酸化される。このような場合、該溶融体流中の幾
つかの成分が低い価電子状態にある場合よりも長い繊維
が形成される。

プラズマ気体として種々の債の窒素またはアンモニアを
用い、プラズマアークの電気的なカップリング領域を通
過する一定量の溶融体を有効に窒化できる。したがって
、多量のシリコン酸窒化物（ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｘｙｎ
ｉｔｒｉｄｅ）、シアロン（ｓｉａｌｏｎｅ）および他
の窒化類が液体流中で形成できる。かかる化学的に変化
した流れから製造された繊維は未処理流から製造された
繊維よりも非常に強いことが判明した。

所望により、小さい溶融体表面積上に高エネルギーフラ
ックスを得るため、アノードおよびカソード極性を互い
に交互にしさえすれば、溶融体流上で略同じレベルで多
数のカソードおよびアノード電極を使用できる。この配
置はＡ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂｒｉ性と呼ばれ、Ａはアノ
ード電極、Ｂはカソード電極を示す。最適な電気的バラ
ンスのためには、それに伴う電界効果を考慮して奇数の
アノードおよびカソード電極対が必要である。これらの
多くの電極は互いにまたは流れに関して対称であるか、
あるいは異なった夾角、異なった先端間隔および異なっ
た先端アライメントで配置され、溶融体流の熱および／
または化学的処理の選択および補強を行う。

溶融ガラスおよび耐火性酸化物の場合のように、液体流
が導電性であると、カソードおよびアノードトーチを流
れの方向から遠ざけると、電子流により生じる流れ加熱
（ｓｔｒｅａｍ　ｈｅａｔｉｎｇ）がさらに電流れに沿
って流動し、その結果、流れのオーム加熱が増大される
。繊維化時の流れの偏りを最小限にするのか好ましい場
合は、一対または多数対のカソードおよびアノードを設
けることが有利であり、その場合、落下流はうまく挙動
して繊維化ローター上であまり移動しない。

その他に、熱い被覆されていない金属ノズルまたはオリ
フィスを用いる場合、ノズルまたはオリフィスは、ノズ
ルまたはオリフィスの下流に配置された反対の極性から
なる１つまたは多数のアノードまたはカソード電極を用
いてアノードまたはカソードにして所望のオーム加熱を
行う。

本発明で用いるプラズマアーク・トーチはＤＣまたはＡ
Ｃプラズマアーク・トーチである。交流を用いる場合、
１つの電極または一対の電極は片方の半分の電気周波に
対してはカソードであり、他方の半分の電気周波に対し
てはアノードである。

他の電極または一対の電極は反対の極性に保たれる。

直流プラズマアークが交流プラズマより本質的に安定で
ある場合、安定なＡＣプラズマジェットを保持するよう
に十分隣接して電極間隔を調整することにより、あまり
安定でない交流プラズマを用いて所望の流れ調整を行う
ことができる。

直流プラズマアークの場合、多数のＤＣ電極を用いると
、多数のプラズマアークがプラズマカップリング領域内
での流れ上で衝突する。このあるカップリング領域内で
の流れ上でのＤＣプラズマアークの衝突の結果、軸方向
の磁気プラズマ動的ボンピング力（ｍａｇｎｅｔｏｐｌ
ａｓｍａｄｙｎａｍｉｃ　ｐｕｍｐｉｎｇｒｏｒｃｅ）
が形成される。このポンピング現象の望ましい効果とし
ては、 １、その後の繊維化のための気体を含む所望の反応気体
および流体流のプラズマカップリング領域への増加され
た吸引および ２、プラズマエネルギーの電気的および熱的カップリン
グの溶融体流への集中が挙げられる。

磁気プラズマ動的ボンピング効果は、公知の水冷コンス
トリクター（ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｏｒ）および／または
プラズマ気体上で外方に発生した磁場の効果を用いて増
大できる。該水冷フンストリフターは、冷却してアーク
外表面の導電性を減少させることによりプラズマアーク
の横断面積を効果的に減少させる。これは、つぎに液体
流上に水平方向のピンチ力（ｐｉｎｃｈｉｎｇ　ｆｏｒ
ｃｅ）を生じさせ、再び該液体流を加速してその直径を
減少させる。

外部磁場を用いてプラズマ気体上にピンチ効果を生じさ
せることは公知であったが、空間的にカップリングされ
たプラズマを伴うユニークな電子流パターンは同様の効
果を生じるユニークな外部電子流を必要とする。本発明
の１つの修飾においては、電子はカソードから放射され
るため、カップリングされたプラズマアーク中のＤＣ電
子流は、最初は溶融体流に対してある角度で向いており
、ついで、該電子がアノードに向かって移動するために
反対の角度で移動する。適当なりＣ電気回路を外部コン
ダクタ−中に向けることにより、プラズマ電子とに対し
て常に反対の方向である電子流が生じ、それにより、プ
ラズマアークの多大なピンチ効果を生じさせる。外部コ
ンダクタ−中の電気回路は零から大きいレベルまで調整
できるため、溶融体流上のプラズマアークのピンチ効果
を調整する。

液体流は落下する溶融体流となるように処理されること
が好ましいが、同様に、本発明の範囲はオリフィスまた
はノズルから水平およびある角度をなして放出される流
れにまで及ぶ。

Ｋ貫外 以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する
。

実施例１ 第４図に示す溶融装置を用い、６０％Ｓｉｎ、、１５％
ＭｇＯおよび１％Ａｌｔｏ３からなる溶融体流を液化し
た。この流れを６３０　ｋｇ／時間の速度で溶融装置か
ら連続流出させ、１５００°Ｃの光学温度で直径約０　
、１　ｍｍの溶融体流を形成した。２つのＤＣプラズマ
電極を互いに向かいあわ什、その極性は片方がアノード
であり、他方がカソードである。該電極を垂直に対して
約６０℃下流に傾斜させた。各電極先端と溶融体流の表
面に約４０ａｕの間隔を設けた。該電極を溶融体流と同
じ平面で互いに向かいあわＨ−た。

ある試験では、カソードプラズマ気体は０．８５ｆｆ３
／時間の速度で導入されるアルゴンであり、アノード気
体は１．４２ｘ３／時間の速度で導入されるアルゴンで
あった。他の試験では、カソード、アノードの両方とも
、該プラズマ気体は２．８３ｒシ３／時間の流速を有す
る窒素であった。プラズマアークに対する人力は１５〜
８５ＫＷの範囲で変化した。プラズマ輻射の特性波長に
対して感受性のないイルコン・ボンド・ライン・プラス
（Ｉｒｃｏｎ　Ｍｏｄ　Ｌｉｎｎ　Ｐｌｕｓ）　７００
０シリーズの赤外線高温計を用い、プラズマが始動する
前後で溶融体流の温度を測定した。

入力を８５ＫＷとし、流速を１８０ｋｇ／時間に減少さ
せ、その時点で溶融体流の表面は多量のヒユームの形成
を伴って過熱した。

第５図は用いたプラズマ入力およびプラズマ気体と、６
３０に９／時間の注入速度での溶融体流の温度上昇の関
係を示すグラフである。試験データは、溶融体流の温度
を制御可能な方法で約２０〜１６５℃に増大できること
を示した。筒型マウント（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ　ｍｏ
ｕｎｔ）上で動線接眼鏡（ｆｉｌａｒ６ｙ６ｐｉｅｃｅ
）を用いて溶融体流の幅も測定した。プラズマ入力が５
０ＫＷでは、流れの温度が上置するにつれて、流れの幅
が０．１−０．０８ｃｚに減少した。

電流れによる熱上昇の効率は電源からの入力に関してか
なり均一であることが判明した。

ついで、通常の繊維化ローターを用い、出てくる流れを
繊維化した。該プラズマを用いて溶融体流を調整すると
、非常に少ないショット量で高収虫の＠錐を得た。プラ
ズマ人力が８０ＫＷでは、形成された繊維製品は繊維化
されないショットを平均２９％含有したのに対し、プラ
ズマを停止した場合は繊維化されないショットを３８％
含有していた。

前記実施例では、プラズマ気体に対して正しく配置され
た金属ブロックを用い、溶融対置による熱上昇の効率を
増大できる。そのためには、厚さ１．２５ｃｉ、長さ７
　、５　ｃＭ、幅５　、０　ｃｍの２つの水冷された銅
製ブロックをプラズマ・テールフレーム（ｐｌａｓｍａ
　ｔａｉｌ　ｆｌａｍｅ）のそばに置き、該フレームと
平行に、また、その後ろに配置した。ついで、該ブロッ
クをプラズマアークに向かって徐々に押し、該プラズマ
アークが溶融体流を徐々にはさむようにした。ブロック
分離間隔が０．５ｃｍでは、プラズマ出力の効率は４０
から４５％に５％増大した。

ＤＣ電流を２つの外部コンダクタ−に沿って、プラズマ
アーク中の電子流と反対の方向に課することにより、こ
のピンチ効果はさらに増大する。

電子が溶融体流中を移動するにつれて流れ方向を変化さ
せるため、外部回路中の電子がいつもプラズマアーク中
の電子に対して反対の方向に流れるように外部回路を接
続することが重要である。プラズマアーク中で電流が約
８００アンペア、外部回路の整合電流か８００アンペア
である場合、プラズマアークが溶融体流をさらにはさも
゛ようにさせ、熱効率はさらに４５から５０％に５％増
大した。

赤外線分光器により、アルゴンプラズマを用いて製造し
た繊維を試験し、落下流の窒素増加によるシリコン−酸
素ポンド延伸（ｂｏｎｄ　ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）を測
定した。これらのボンドは、流れ中の数％の窒素の注入
（ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ）を示す大きい延伸を示し
た。窒素源は、磁気プラズマ動的力によりプラズマアー
ク中に注入された空気から得られると考えられる。

実施例２ その８５％が第１鉄である全体で９．２％の鉄を倉荷す
る玄武岩を溶融し、水冷されたオリフィスを通して３６
０　ｋｇ／時間の速度で流出させた。

プラズマカラム中が酸素である以外は実施例１と同様の
ＤＣプラズマアークトーチを用いた。プラズマ処理後の
ガラスは、酸化処理の結果、わずか３０％の第１鉄を含
有していた。繊維化すると、形成された玄武岩繊維は、
プラズマ処理せずに製造されたかなり短い繊維に比べて
長く、かつ、すべすべしていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、溶融浴から出る溶融耐火性酸化物の流れ中の
典型的な熱勾配を示すグラフ、第２図は、発生したプラ
ズマアークが溶融体流の表面でカップリングするように
配置された２つのプラズマアーク電極を示す図、 第３図は、第２図の部分拡大図、 第４図は、本発明のプラズマアーク調整と材料の溶融装
置を示す図、 第５図は、プラズマ出力およびプラズマ気体と、溶融体
流の温度上昇の関係を示すグラフである。 図面中の主な符号はつぎのちのを意味する。 ｌ・・・溶融体流、３．４・・・プラズマアーク、５．
６・・プラズマ電極、７・・・繊維形成ユニット、１０
プラズマアーク炉。 ／ＺＺｒ ２升り／ り５ ／ｉ 〆２ダ ０ｍ ＺγＪ ｉａＪ ！！ ４１１）　　　　ｉｔ）　　　　ｊ’ｌ）プラズマ入力
ＫＷ １１’ｌ）

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体材料の流れの本体温度および該流れの外表面
   温度の両方を上げるため、該液体材料の流れを、少なく
   とも２つのプラズマアークが液体流の表面にカップリン
   グされた領域に通し、それにより、該流れの熱および／
   または化学処理を行うことを特徴とする液体材料の連続
   流または摂動流の処理方法。
2. （２）少なくとも２つのプラズマ電極によりプラズマア
   ークを発生させ、少なくとも１つの電極がカソードとし
   て作用し、少なくとも１つの電極がアノードとして作用
   する請求項（１）記載の方法。
3. （３）液体材料の流れを、少なくとも３対のプラズマア
   ークが液体流の表面で互いにカップリングされた領域に
   通し、電極間の極性を交互にし、各カソード−アノード
   電極対を分離した個々の出力源に接続する請求項（１）
   または（２）記載の方法。
4. （４）プラズマ電極が垂直に対してある角度で上流また
   は下流に傾斜する請求項（１）〜（３）いずれか１項記
   載の方法。
5. （５）プラズマ電極を垂直に対して５０゜〜７０゜の角
   度で各々対称に配置する請求項（４）記載の方法。
6. （６）液体材料の流れを、反対の極性からなるプラズマ
   アーク電極が該流れの移動方向で分離された領域に通し
   、それにより、さらに液体流のオーム加熱を行う請求項
   （１）または（２）記載の方法。
7. （７）液体材料の流れを、同じ極性からなる１つ以上の
   プラズマアークが液体流の表面上で衝突する領域に通し
   、それを通して該流れが該領域を通過するノズルまたは
   オリフィスに該アークをカップリングし、該ノズルまた
   はオリフィスを反対の極性に維持し、それにより、さら
   に液体流のオーム加熱を行うことを特徴とする導電性液
   体材料の流れの処理方法。
8. （８）イオン化気体としてアルゴン、窒素、酸素、ヘリ
   ウムまたはアンモニア、あるいはその組合せ、あるいは
   その混合物を用いてプラズマアークを形成する請求項（
   １）〜（７）いずれか１項記載の方法。
9. （９）処理する材料をプラズマアーク炉内で溶融する請
   求項（１）〜（８）いずれか１項記載の方法。
10. （１０）プラズマアーク炉が一対のプラズマ電極を備え
    る請求項（９）記載の方法。
11. （１１）炉からのオリフィスを冷却する請求項（９）記
    載の方法。
12. （１２）液体材料が溶融ガラス、ウォラストナイト組成
    物、ミネラルウール組成物、他のシリケート組成物また
    は耐火性酸化物である請求項（１）〜（１１）いずれか
    １項記載の方法。
13. （１３）プラズマ形成気体が酸素、窒素またはアンモニ
    アであり、該気体と液体流の化学反応が生じる請求項（
    １）〜（１２）いずれか１項記載の方法。
14. （１４）直流電源を用いてプラズマアークを得る請求項
    （１）〜（１３）いずれか１項記載の方法。
15. （１５）外部アーク電気回路をプラズマアーク場上に置
    き、外部回路内の電子流がカップリングされたプラズマ
    アーク内での電流と反対である請求項（１４）記載の方
    法。
16. （１６）液体材料を繊維形成装置に通す請求項（１）〜
    （１５）いずれか１項記載の方法。
17. （１７）液体材料からの繊維の形成に使用する請求項（
    １）〜（１５）いずれか１項記載の方法。