JPH04160018A - ガラス連続成形用撹拌装置 - 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］ 本発明は溶融ガラスを均質化するための攪拌装置に関す
る。更に詳しく述べると、上部のスパイラル羽根と下部
のブローベラ羽根とを組み合わせたスターラーを使用す
ることにより、光学ガラスを均質に連続成形できる攪拌
装置に関するものである。

この装置は特に限定されるものではないが、揮発性の激
しい成分を含む光学ガラスファイバーの紡糸装置などに
有用である。

［従来の技術］ 光学ガラスの連続成形においては、ガラス攪拌槽内の溶
融ガラス中に耐熱耐食材料からなる羽根付き回転体（本
明細書では「スターテ−Ｊと記す）を浸漬し回転させる
ことによって、ガラス攪拌槽に流れ込んで（る不均質な
ガラス原料を強制攪拌して均質化し、攪拌槽下端のノズ
ルから成形体を取り出すことが行われている。

このようなガラス溶融紡糸装置の例は特公平１−３１４
６１号公報に記載されている。

スターラーの羽根構造の代表的な例としては、第６図Ａ
に示すようなスパイラル羽根型や同図Ｂに示すようなプ
ロペラ羽根型がある。いずれのスターラーも回転方向と
羽根の方向（取り付は位置）には相関があり、同図に示
されている羽根の方向の場合、ガラス均質化に対しては
スターラー上方から見て時計回りの回転（矢印Ｒで示す
）が有効である。その時のガラス流れ方向を破線矢印Ｆ
で示す。プロペラ羽根型スターラーを用いる例は、特公
昭６１−４０６０４号公報に記載がある。

［発明が解決しようとする課題］ 光学ガラスを連続成形（例えば紡糸）する際の最大の問
題は、流入してくるガラス原料をノズルから排出するま
での間に、いかに効率よく均質化するかということであ
る。特に光学ガラスが揮発性の高い成分（例えばタリウ
ムや鉛など）を含む場合は、その揮発によるガラス不均
質の要因も加わるためガラス攪拌槽における均質化が極
めて困難になる。

スパイラル羽根型スターラーを使用した場合は、羽根と
ガラスとの接触面積の多さ及び羽根の構造からガラスは
激しく上下に流れ攪拌能力自体は高いが、スターラー回
転軸の直下にノズル口がある場合、ガラス流入口から流
れ込んでまだ不均質なガラスがノズルに引張り込まれて
流れ出る、所謂ショートパスが生じる。またプロペラ羽
根型スターラーを用いた場合は、ガラスをプロペラと水
平面内で攪拌するため上下方向の攪拌能力が低くショー
トパスは起こり難いが水平面内で層が生じる。これらの
ためガラス成形体にはガラス組成の不均質により脈理と
よばれる屈折率の不均一な部分が生じ、光学ガラスとし
て最も重要な均質性が得難い。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、揮発性の激しい成分を含む光学ガラスでも効率よく均
質に攪拌でき、ガラス脈理の極めて少ない成形体を得る
ことが出来る攪拌装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ガラス攪拌槽と、その下端中央から下方に延
設したノズルと、前記ガラス攪拌槽の内部中央に設けた
スターラーとを具備するガラス連続成形用攪拌装置であ
る。上記の目的を達成するため本発明では、前記スター
ラーは、上下方向に設けたスターラー回転軸と、その上
部に取り付けたスパイラル羽根と、下部に設けた複数段
のプロペラ羽根とを有する。そして該プロペラ羽根の同
一段は円周方向に間隔をおいて配設され円周方向に面を
傾斜させた複数の羽根からなり、上下に隣接する段間で
は各羽根が逆方向に傾斜するようにスターラー回転軸に
取り付けである。

ここで、スパイラル羽根が周囲の溶融ガラスを下方に押
し下げる向きで回転するときに、最上段のプロペラ羽根
は周囲の溶融ガラスを上方に押し上げる向きとなるよう
にスターラー回転軸に結合していることが好ましい。

［作用］ ガラス攪拌槽の上部ではスパイラル羽根によって周囲の
溶融ガラスが上下方向に太き（攪拌されガラスの均質化
が進む。ガラス攪拌槽の下部ではプロペラ、羽根によっ
て水平面内での攪拌が起こり、上部の上下方向の激しい
ガラスの流れが下方に直接的に及ぶのを防ぎ、これによ
ってガラスショートパス発生を阻止する。下部のプロペ
ラ羽根による水平面内での攪拌によって溶融ガラスはゆ
っくりと下降していき、ノズルから均質なガラス成形体
が取り出される。

［実施例］ 第１図は本発明に係るスターテーの一実施例を示す′正
面図、第２図はその底面図である。また第３図はそれを
組み込んだガラスファイバー紡糸装置の一例を示す説明
図である。

まず第３図により装置全体の概略構成について説明する
。ガラス攪拌槽１０内の中心でスターテ−１２が回転自
在に支持され、攪拌槽ＩＯの下端中央からノズル１４が
下向きに延設されている。ガラス溶解槽１６でガラスを
溶解し、ガラス脱泡槽１８で清澄（脱泡）する。このガ
ラスはガラス流入口２０を通ってガラス攪拌槽１０内に
上方から入る。上方に位置する回転駆動機構（図示せず
）により矢印Ｒ方向にスターテ−１２を回転することで
溶融ガラスは攪拌され均質化し、ノズル１４の下端から
成形体（ガラスファイバー）を取り出す。

ここで使用する光学ガラスは揮発性の高い成分を含んで
いるため、攪拌槽ｌＯの上部外周にシールガラス溝２２
を設けて予め高温安定なガラス２４を入れておき、スタ
ーテー１２に固定したスターラー笠２６の外周下端をそ
れに浸す。

これによってガラス攪拌槽ＩＯを密閉して大気に曝され
ることを避け、特定成分の揮発を極力抑えてガラスの均
質化を図っている。

本発明の特徴は、このようなガラス攪拌槽ｌＯ内に設置
するスターテ−１２の構造にある。

第１図に示すように、このスターテー１２は、スターラ
ー回転軸３０と、その上部に位置するスパイラル羽根３
２と、下部に位置する複数段（ここでは２段）のプロペ
ラ羽根３４とを有する。そして該プロペラ羽根３４の同
一段は円周方向に間隔をおいて配設され円周方向に面を
傾斜させた複数（ここでは３個）の羽根からなり、上下
の隣接する段間では各羽根が面対称的に傾斜するように
スターラー回転軸３０に取り付けている。

本実施例では、スパイラル羽根３２が周囲の溶融ガラス
を下方に押し下げる向きで回転するときに、最上段のプ
ロペラ羽根３４は周囲の溶融ガラスを上方に押し上げる
向きとなるような方向の傾斜でスターラー回転軸３０に
結合している。　・　　　　　″ なお符号３６はスターラー笠２６の補強板である。スタ
ーテー１２は高温の溶融ガラス中に長期間浸漬した状態
で使用するため、その材質は白金あるいは強化白金であ
る。加工精度、特に軸振れを抑えるには、強化白金が好
ましい。

そしてその使用量を少なく抑え且つ十分な強度をもたせ
るため、図示されているようにスターラー回転軸やプロ
ペラ羽根は中空構造になっている。

ガラス組成がＳｉ０．６０モル％、ＺｎＯｌＯモル％、
Ｂｔ　Ｏ＊　７モル％、Ｎａ＊０８モル％、’ｒｔ＊ｏ
ｔｓモル％の光学ガラス原料を用い、第３図に示す装置
によってガラス流量（＝紡糸ガラス量）約１３．５ｇ／
分、線径４ａｒｍφでガラスファイバーを紡糸した。そ
の際、スターラー回転軸を攪拌槽のほぼ中心に合わせ（
つまりスターラー回転軸とファイバー成形ノズル軸を合
わせ）、回転数６５ｒｐｍで攪拌した。

このときの溶融ガラスの流れを第４図破線矢印Ｆで示す
。上部のスパイラル羽根３２の部分では上下方向に大き
く移動し、下部のプロペラ羽根３４の部分では上下の動
きは少なく主として水平面内で攪拌される。プロペラ羽
根３４の上端での溶融ガラスの動きは上方のスパイラル
羽根３２でのガラスの動きと逆になるため、上部からの
溶融ガラスの下向きの動きが遮られ、全体として良好に
効率的に攪拌される。

このような条件で得られたガラスファイバーの断面を第
５図に示す。ファイバー最外周近辺に薄い同心状の脈理
は認められるものの、光学ガラスとしては十分に均質で
あった。

本実施例の攪拌装置について更に検討した結果、以下の
ことが分かった。スターラー回転数は４０〜８０ｒｐｍ
が好ましい。４０ｒｐｍ未満では攪拌能力が不足しガラ
スが均質になる前にノズルから流れ出るし、８０ｒｐｍ
を超えると攪拌抵抗が増してスターテーの変形が起こり
易いからである。スターラー軸振れ（偏角）は２度以内
とする。２度を超えると渦巻き状の脈理が発生する。ス
ターラー回転軸とノズル軸とのずれは３〜４ｍｍ以内と
する。ノズル口径が４８ｍｍφのとき、４ｍｍを超えて
両方の軸がずれると断層状の脈理が発生した。

［比較例１］ 実施例と同一ガラスを用い同一攪拌条件で、スタージー
のみ第６図Ａに示すスパイラル羽根構造としてファイバ
ーを紡糸した。このとき得られたガラスファイバーには
、ファイバー中心から周辺まで一様に広がった渦巻き状
の脈理が生じた（第７図Ａ参照）。

スパイラル羽根をネジと考えて抜き上げる方向で回転さ
せると、ガラスはスターラー回転軸に沿って下方向に押
し込められるように攪拌が進む。羽根とガラスとの接触
面積の多さ及び構造からガラスは（他のスタージーに比
べると）激しく上下方向に流れる。よって攪拌能力その
ものは極めて大きいのであるが、スターラー回転軸の直
下にノズル口を有するような連続紡糸では、まだ不均質
なガラスがノズル軸に沿って引張り込まれてノズル内に
流れ出る、所謂ショートバスが起こり、これがガラス脈
理となるものと考えられる。

［比較例２コ 実施例と同一ガラスを用い同一攪拌条件で、スタージー
のみ第６図Ｂに示すプロペラ羽根構造としてファイバー
を紡糸した。このとき得られたガラスファイバーには、
ファイバー周辺に広がった同心円状の脈理が生じた（第
７図Ｂ参照）。

プロペラ羽根はスターラー回転軸に対して傾斜させであ
るため、上下方向のガラス流れも起こるが、基本的には
プロペラ羽根と水平な面内に外側へ向かってガラスを流
し出す。これに加えて各段のプロペラ羽根の傾斜は面対
称になっているため、スパイラル羽根のような一連の上
下方向のながれにはなっていない。よってショートバス
は起こり難いが水平面内で層が生じ、それが順次ノズル
内へ流れて行く。このため上記のような同心円状のガラ
ス脈理が生じるものと考えられる。

いずれにしても比較例１及び２では光学ガラスとして必
要な均質性は得られなかった。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、上部にスパイラル羽根を、下部
に複数段のプロペラ羽根を有するスタージーを用いるた
め、不均質なガラスが流れ込む攪拌槽上部では攪拌力の
強いスパイラル羽根で上下方向に大きく攪拌してガラス
の均質化を促進し、そして攪拌槽下部ではプロペラ羽根
で水平面内に攪拌することでガラスをゆっくりと降下し
、ガラスジコートバスを防ぎ脈理の極めて少ない均質な
ガラスを効率よく成形できる。

このため特に揮発の激しい成分を含むガラスであっても
、光学的に極めて均質なガラス（ファイバー）を連続的
に成形（紡糸）できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスタージーの一実施例を示す正面
図、第２図はそのプロペラ羽根部分の底面図である。第
３図はそのスタージーを組み込んだガラスファイバー紡
糸装置の説明図、第４図はガラス撹拌槽中でのスタージ
ーとガラス流れ方向を示す説明図、第５図は本発明によ
り得られるガラスファイバーの断面図である。 第６図Ａはスパイラル羽根型スターラーの説明図、第６
図Ｂはプロペラ羽根型スターラーの説明図、第７図Ａは
スパイラル羽根型スターラーを用いたときのガラスファ
イバーの断面図、第７図Ｂはプロペラ羽根型スターラー
を用いたときのガラスファイバーの断面図である。 ＩＯ・・・ガラス攪拌槽、１２・・・スタージー、１４
・・・ノズル、１６・・・ガラス溶解槽、１８・・・ガ
ラス脱泡槽、３０・・・スターラー回転軸、３２・・・
スパイラル羽根、３４・・・プロペラ羽根。 特許出願人　　日本板硝子株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガラス攪拌槽と、その下端中央から下方に延設した
   ノズルと、前記ガラス攪拌槽の内部中央に設けたスター
   ラーとを具備する攪拌装置において、前記スターラーは
   、上下方向に設けたスターラー回転軸と、その上部に取
   り付けたスパイラル羽根と、下部に設けた複数段のプロ
   ペラ羽根とを有し、該プロペラ羽根の同一段は円周方向
   に間隔をおいて配設され円周方向に面を傾斜させた複数
   の羽根からなり、上下の隣接する段間では各羽根が逆方
   向に傾斜していることを特徴とするガラス連続成形用攪
   拌装置。 ２、スパイラル羽根が周囲の溶融ガラスを下方に押し下
   げる向きにスターラー回転軸を回転させたときに、最上
   段のプロペラ羽根は周囲の溶融ガラスを上方に押し上げ
   る向きにスターラー回転軸に結合されている請求項１記
   載の装置。 ３、スターラー回転軸と、その基部側に位置するスパイ
   ラル羽根と、先端側に設けた複数段のプロペラ羽根とを
   有し、該プロペラ羽根の同一段は円周方向に間隔をおい
   て配設され円周方向に面を傾斜させた複数の羽根からな
   り、軸方向で隣接する各羽根が面対称的に傾斜している
   ガラス攪拌用スターラー。