JPH0617244B2 - 非円形断面を有する鉱物繊維の製造方法及び装置 - Google Patents
非円形断面を有する鉱物繊維の製造方法及び装置Info
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- JPH0617244B2 JPH0617244B2 JP61237797A JP23779786A JPH0617244B2 JP H0617244 B2 JPH0617244 B2 JP H0617244B2 JP 61237797 A JP61237797 A JP 61237797A JP 23779786 A JP23779786 A JP 23779786A JP H0617244 B2 JPH0617244 B2 JP H0617244B2
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- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
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- C03B37/083—Nozzles; Bushing nozzle plates
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、織物材料、強化材料、建築材料、断熱材料な
どとして用いられる鉱物繊維の製造方法及び製造装置に
関する。本発明に関して、鉱物繊維とは、ガラス、岩
石、鉱滓或いは玄武岩などの繊維を意味するもので、本
発明は特に非円形断面を有する鉱物繊維及びガラス繊維
に関するものである。
どとして用いられる鉱物繊維の製造方法及び製造装置に
関する。本発明に関して、鉱物繊維とは、ガラス、岩
石、鉱滓或いは玄武岩などの繊維を意味するもので、本
発明は特に非円形断面を有する鉱物繊維及びガラス繊維
に関するものである。
〈従来の技術〉 遠心力を用いてグラスウールを製造する技術は良く知ら
れている。一般に、溶融ガラスが高速回転するスピナ内
に供給される。スピナは、複数のオリフィスを有する周
壁を有する。遠心力により周壁のオリフィスを通過した
溶融ガラスは小径の溶融ガラス流となる。スピナの外周
部にはファイバを下向きに変向させるための環状のブロ
ワが設けられており、場合によっては、より小径のファ
イバを形成するべく、二次的な縮径過程が行なわれる。
溶融ガラスの流れは、オリフィスから吐出される時点に
あっては、その粘性が充分に小さいことから、オリフィ
スから吐出される溶融ガラスの流れの断面形状に拘ら
ず、その表面張力により概ね円形な断面を有するように
なる。しかも、遠心式繊維製造装置が、繊維を二次的に
縮径するための環状バーナや他の高温ガス源を備えてい
る場合には、このような高温ガスによりガラスが粘性の
低い状態に保持されることにより、繊維の断面が概ね円
形となる。
れている。一般に、溶融ガラスが高速回転するスピナ内
に供給される。スピナは、複数のオリフィスを有する周
壁を有する。遠心力により周壁のオリフィスを通過した
溶融ガラスは小径の溶融ガラス流となる。スピナの外周
部にはファイバを下向きに変向させるための環状のブロ
ワが設けられており、場合によっては、より小径のファ
イバを形成するべく、二次的な縮径過程が行なわれる。
溶融ガラスの流れは、オリフィスから吐出される時点に
あっては、その粘性が充分に小さいことから、オリフィ
スから吐出される溶融ガラスの流れの断面形状に拘ら
ず、その表面張力により概ね円形な断面を有するように
なる。しかも、遠心式繊維製造装置が、繊維を二次的に
縮径するための環状バーナや他の高温ガス源を備えてい
る場合には、このような高温ガスによりガラスが粘性の
低い状態に保持されることにより、繊維の断面が概ね円
形となる。
ブッシングまたはフィーダの底壁に設けられたオリフィ
スから溶融ガラスの流れを機械的に引き出すことによ
り、織物用即ち連続的なグラスファイバを製造する技術
も良く知られている。この場合も、溶融ガラスの流れの
断面が非円形となった場合でも、溶融ガラスの流れが冷
却され、硬化してグラスファイバとなる前に表面張力に
より結局円形断面を有するようになる。従って、グラス
ウールの製造の場合と同様に、ブッシングに開設された
異径オリフィスを用いて顕著に非円形な断面を有する連
続的な繊維を製造することができなかった。
スから溶融ガラスの流れを機械的に引き出すことによ
り、織物用即ち連続的なグラスファイバを製造する技術
も良く知られている。この場合も、溶融ガラスの流れの
断面が非円形となった場合でも、溶融ガラスの流れが冷
却され、硬化してグラスファイバとなる前に表面張力に
より結局円形断面を有するようになる。従って、グラス
ウールの製造の場合と同様に、ブッシングに開設された
異径オリフィスを用いて顕著に非円形な断面を有する連
続的な繊維を製造することができなかった。
遠心スピナを用いる方法及び連続的繊維を製造する方法
のいずれに於ても、顕著に非円形な断面を有する繊維を
製造する必要が存在していた。樹脂マトリックスを補強
する場合に於て、このような非円形断面の繊維を用いる
ことにより、引張り強度及び剪断強度を大幅に増大させ
ることができる。また、非円形断面を有する繊維を断熱
材として用いた場合でも、ガラス繊維の単位体積当りの
表面積が増大し、その熱伝導率を低減することができ
る。
のいずれに於ても、顕著に非円形な断面を有する繊維を
製造する必要が存在していた。樹脂マトリックスを補強
する場合に於て、このような非円形断面の繊維を用いる
ことにより、引張り強度及び剪断強度を大幅に増大させ
ることができる。また、非円形断面を有する繊維を断熱
材として用いた場合でも、ガラス繊維の単位体積当りの
表面積が増大し、その熱伝導率を低減することができ
る。
鉱物繊維の断面の非円形の度合をｍｏｄ比により表わす
ことができ、このｍｏｄ比は、繊維の断面によりカバー
し得る最も大きな円の直径に対する、繊維の断面をカバ
ーし得る最も小さい円の直径の比として表わされる。本
明細書に於ては、ｍｏｄ比が１．２未満である場合には
繊維の断面が円形であるとされ、ｍｏｄ比が１．２以上
であれば、非円形断面を有するものとしている。
ことができ、このｍｏｄ比は、繊維の断面によりカバー
し得る最も大きな円の直径に対する、繊維の断面をカバ
ーし得る最も小さい円の直径の比として表わされる。本
明細書に於ては、ｍｏｄ比が１．２未満である場合には
繊維の断面が円形であるとされ、ｍｏｄ比が１．２以上
であれば、非円形断面を有するものとしている。
米国特許第３，０６３，０９４号公報に於て提案されて
いる非円形断面のグラスファイバを製造する方法に於て
は、溶融ガラスの流れが塑性変形可能な状態にある間
に、溶融ガラスの流れに機械的な動揺を与えることから
なっている。この米国特許によれば、非円形断面の繊維
を形成するためには、初期状態にあっては円形断面を有
する円錐形をなす溶融ガラスの流れに対して、それを縮
径することにより連続的な繊維を形成する際に、急冷さ
れ粘性が充分に高くなった領域を変形させることによ
り、縮径されかつ固化した繊維の断面に、そのような同
様の影響を残すようにしてなるものである。また、この
特許公報に於ては、溶融ガラスの流れに対してヒートシ
ンクを直接接触させる方法が教示されている。これによ
り、溶融ガラスの粘度が上昇し、動揺が与えられたガラ
ス流の非円形断面の状態をより一層好適に保持すること
が可能となる。
いる非円形断面のグラスファイバを製造する方法に於て
は、溶融ガラスの流れが塑性変形可能な状態にある間
に、溶融ガラスの流れに機械的な動揺を与えることから
なっている。この米国特許によれば、非円形断面の繊維
を形成するためには、初期状態にあっては円形断面を有
する円錐形をなす溶融ガラスの流れに対して、それを縮
径することにより連続的な繊維を形成する際に、急冷さ
れ粘性が充分に高くなった領域を変形させることによ
り、縮径されかつ固化した繊維の断面に、そのような同
様の影響を残すようにしてなるものである。また、この
特許公報に於ては、溶融ガラスの流れに対してヒートシ
ンクを直接接触させる方法が教示されている。これによ
り、溶融ガラスの粘度が上昇し、動揺が与えられたガラ
ス流の非円形断面の状態をより一層好適に保持すること
が可能となる。
有機繊維を製造する技術分野に於ては、溶融有機材料を
異径オリフィスを通過させて固化させる急冷方法が一般
的に行なわれている。しかしながら、鉱物繊維を製造す
る場合の条件とは実用的に大きく異なる条件下に於て実
施されるものである。非円形断面を有する有機繊維の製
造は、ブッシングを加圧することにより容易に実施する
ことができるが、溶融ガラスを貯容するブッシングを加
圧してた場合には稼働上の重要な問題が発生する。一般
にガラスと有機材料との間には８１５℃（１，５００°
Ｆ）以上の融点の違いがある。本発明に関わる鉱物材料
は、６４９℃（１，２００°Ｆ）以上の液化温度を有す
るのに対し、有機材料はずっと低い温度に於て軟化し或
いは分解する。
異径オリフィスを通過させて固化させる急冷方法が一般
的に行なわれている。しかしながら、鉱物繊維を製造す
る場合の条件とは実用的に大きく異なる条件下に於て実
施されるものである。非円形断面を有する有機繊維の製
造は、ブッシングを加圧することにより容易に実施する
ことができるが、溶融ガラスを貯容するブッシングを加
圧してた場合には稼働上の重要な問題が発生する。一般
にガラスと有機材料との間には８１５℃（１，５００°
Ｆ）以上の融点の違いがある。本発明に関わる鉱物材料
は、６４９℃（１，２００°Ｆ）以上の液化温度を有す
るのに対し、有機材料はずっと低い温度に於て軟化し或
いは分解する。
ガラスと有機繊維を構成する材料との間の物理的特性の
相違は、これらの表面張力に対する粘性の比を比較する
ことにより理解することができる。ポリマーの表面張力
に対する粘性の比（ポアズ／（ダイン／cm））は約２５
〜５，０００の範囲であるのに対して、ガラスの場合に
はこの比が０．１〜２５、一般には０．２５〜１５の範
囲であって、多くの場合にはこの比が０．４〜１０の範
囲にある。繊維を形成する時の溶融ガラスの粘性が一般
に約３００ポアズであるのに対し、溶融有機材料の粘性
は、１，０００〜３，０００ポアズの範囲にある。ま
た、ガラスの表面張力（２５０〜３００ダイン／cm）
は、有機材料の表面張力（３０ダイン／cm）に対して１
桁異なるオーダーとなっている。このように、ガラスの
粘性が低く表面張力が大きいという性質により、異径断
面を有するグラスファイバの断面形状が円形になろうと
する傾向を阻止することが、有機材料の場合に比べて約
１００倍も困難であるということができる。
相違は、これらの表面張力に対する粘性の比を比較する
ことにより理解することができる。ポリマーの表面張力
に対する粘性の比（ポアズ／（ダイン／cm））は約２５
〜５，０００の範囲であるのに対して、ガラスの場合に
はこの比が０．１〜２５、一般には０．２５〜１５の範
囲であって、多くの場合にはこの比が０．４〜１０の範
囲にある。繊維を形成する時の溶融ガラスの粘性が一般
に約３００ポアズであるのに対し、溶融有機材料の粘性
は、１，０００〜３，０００ポアズの範囲にある。ま
た、ガラスの表面張力（２５０〜３００ダイン／cm）
は、有機材料の表面張力（３０ダイン／cm）に対して１
桁異なるオーダーとなっている。このように、ガラスの
粘性が低く表面張力が大きいという性質により、異径断
面を有するグラスファイバの断面形状が円形になろうと
する傾向を阻止することが、有機材料の場合に比べて約
１００倍も困難であるということができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 従来から、非円形断面の鉱物繊維を製造しようとする試
みが種々なされてきたが、非円形オリフィスにより非円
形断面を有する繊維を製造するための方法或いは装置が
商業的に成功したことがなかった。
みが種々なされてきたが、非円形オリフィスにより非円
形断面を有する繊維を製造するための方法或いは装置が
商業的に成功したことがなかった。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、グラスファイバなどの鉱物繊維を、非
円形のオリフィスから溶融鉱物材料の流れとして吐出さ
せ、この流れに、非円形断面を有する鉱物繊維として硬
化するように充分急速に強制的であって良い冷却過程を
加えることにより非円形断面を有するようにすることが
できる。この強制であって良い冷却過程により、溶融鉱
物材料は、その表面張力により円形断面を有するように
なる前に、非円形断面を有する繊維となるように硬化す
る。このような急冷過程を用いることにより、本発明に
よれば、従来技術に基づく方法によって可能であった以
上に高いｍｏｄ比を有する鉱物繊維を製造することがで
きる。本発明は、遠心スピナを用いる方法及び連続的な
ファイバの製造方法のいずれにも適用できる。
円形のオリフィスから溶融鉱物材料の流れとして吐出さ
せ、この流れに、非円形断面を有する鉱物繊維として硬
化するように充分急速に強制的であって良い冷却過程を
加えることにより非円形断面を有するようにすることが
できる。この強制であって良い冷却過程により、溶融鉱
物材料は、その表面張力により円形断面を有するように
なる前に、非円形断面を有する繊維となるように硬化す
る。このような急冷過程を用いることにより、本発明に
よれば、従来技術に基づく方法によって可能であった以
上に高いｍｏｄ比を有する鉱物繊維を製造することがで
きる。本発明は、遠心スピナを用いる方法及び連続的な
ファイバの製造方法のいずれにも適用できる。
溶融鉱物材料の流れを急冷するための好適な方法として
は、比較的低温（例えば室温）の空気などのガスの流れ
を溶融鉱物材料の流れに向けて衝当させる方法がある
が、他の流体の流れを衝当させたり、水を噴霧したり、
液溶、超音波或いはフィンシールドなどを用いて行なう
こともできる。一般に高いｍｏｄ比を有する溶融鉱物材
料の流れは、より大きい表面積（周長）を有し、従って
小さいｍｏｄ比を有する鉱物材料の流れに対してより好
ましい熱伝達特性（及び冷却速度）を有することとな
る。冷却用のガスを用いた場合、冷却用ガスの温度及び
流速が冷却速度に対して影響を与えるばかりでなく、溶
融鉱物材料の流れの速度、溶融鉱物材料の流れが冷却用
ガスの流れを通過するために要する時間、或るいは溶融
鉱物材料の流れが繊維として硬化する間に移動する距離
なども冷却速度に対して大きな影響を与える。
は、比較的低温（例えば室温）の空気などのガスの流れ
を溶融鉱物材料の流れに向けて衝当させる方法がある
が、他の流体の流れを衝当させたり、水を噴霧したり、
液溶、超音波或いはフィンシールドなどを用いて行なう
こともできる。一般に高いｍｏｄ比を有する溶融鉱物材
料の流れは、より大きい表面積（周長）を有し、従って
小さいｍｏｄ比を有する鉱物材料の流れに対してより好
ましい熱伝達特性（及び冷却速度）を有することとな
る。冷却用のガスを用いた場合、冷却用ガスの温度及び
流速が冷却速度に対して影響を与えるばかりでなく、溶
融鉱物材料の流れの速度、溶融鉱物材料の流れが冷却用
ガスの流れを通過するために要する時間、或るいは溶融
鉱物材料の流れが繊維として硬化する間に移動する距離
なども冷却速度に対して大きな影響を与える。
本発明に基づく鉱物繊維の製造方法は、慣性力（連続的
鉱物繊維の製造方法に於ける正圧或いは遠心スピナ法に
於ける正圧）、遠心スピナ法に於ける遠心力、溶融鉱物
材料の温度及び粘性、非円形オリフィスの深さ、溶融鉱
物材料の表面張力、溶融鉱物材料の流れの移動速度、溶
融鉱物材料の流れの冷却速度などの多数のファクタの影
響を受ける。
鉱物繊維の製造方法に於ける正圧或いは遠心スピナ法に
於ける正圧）、遠心スピナ法に於ける遠心力、溶融鉱物
材料の温度及び粘性、非円形オリフィスの深さ、溶融鉱
物材料の表面張力、溶融鉱物材料の流れの移動速度、溶
融鉱物材料の流れの冷却速度などの多数のファクタの影
響を受ける。
溶融ガラスに加えられた正圧、遠心スピナから投射され
る溶融鉱物材料に対する慣性力、連続的な繊維の製造方
法に於ける機械的引張り力などは鉱物繊維の最終的なｍ
ｏｄ比に対して影響を与える。溶融鉱物材料の流れが冷
却用ガスの流れに到達する前に表面張力が溶融鉱物材料
の流れの断面形状を円形にする働きを有することから、
また冷却用ガスの流れが非円形オリフィスの下端からあ
る程度離れていることとなることから、溶融鉱物材料の
流れが冷却用ガスの流れの領域に達するまでに要する時
間が重要となる。
る溶融鉱物材料に対する慣性力、連続的な繊維の製造方
法に於ける機械的引張り力などは鉱物繊維の最終的なｍ
ｏｄ比に対して影響を与える。溶融鉱物材料の流れが冷
却用ガスの流れに到達する前に表面張力が溶融鉱物材料
の流れの断面形状を円形にする働きを有することから、
また冷却用ガスの流れが非円形オリフィスの下端からあ
る程度離れていることとなることから、溶融鉱物材料の
流れが冷却用ガスの流れの領域に達するまでに要する時
間が重要となる。
本発明によれば、溶融鉱物材料を非円形オリフィスから
吐出させて、非円形断面を有する溶融鉱物材料の流れを
形成する過程と、溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記オリフィスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化させるように、
前記溶融鉱物材料の流れを急冷する過程とを有する非円
形断面を有する鉱物繊維の製造方法が提供される。複数
のこのようなオリフィスを溶融鉱物材料を貯容する容器
の壁に設けることができる。この容器は、例えば遠心ス
ピナ或いはフィーダからなるものであって良い。
吐出させて、非円形断面を有する溶融鉱物材料の流れを
形成する過程と、溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記オリフィスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化させるように、
前記溶融鉱物材料の流れを急冷する過程とを有する非円
形断面を有する鉱物繊維の製造方法が提供される。複数
のこのようなオリフィスを溶融鉱物材料を貯容する容器
の壁に設けることができる。この容器は、例えば遠心ス
ピナ或いはフィーダからなるものであって良い。
本発明のある側面によれば、前記急冷過程が、溶融鉱物
繊維の流れが円形断面を有するようにならないような風
量及び軌跡にて、冷却流体を前記流れに衝当させること
により行なわれる。
繊維の流れが円形断面を有するようにならないような風
量及び軌跡にて、冷却流体を前記流れに衝当させること
により行なわれる。
本発明によれば、更に、溶融鉱物材料を貯容し、かつ前
記溶融鉱物材料を単数又は複数の流れとして吐出させる
ための約１．２〜５０の範囲内、好ましくは約１．３〜
２５の範囲内、最も好ましくは約１．７〜１０の範囲内
のｍｏｄ比を有するオリフィスを備える壁体を有するブ
ッシングと、前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記オリフィスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化させるように、
前記溶融鉱物材料の流れを急冷するための手段とを有す
ることを特徴とする鉱物繊維の製造装置が提供される。
オリフィスは、周方向について等間隔に半径方向に突出
する３つの領域を有する形状のものであって良い。
記溶融鉱物材料を単数又は複数の流れとして吐出させる
ための約１．２〜５０の範囲内、好ましくは約１．３〜
２５の範囲内、最も好ましくは約１．７〜１０の範囲内
のｍｏｄ比を有するオリフィスを備える壁体を有するブ
ッシングと、前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記オリフィスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化させるように、
前記溶融鉱物材料の流れを急冷するための手段とを有す
ることを特徴とする鉱物繊維の製造装置が提供される。
オリフィスは、周方向について等間隔に半径方向に突出
する３つの領域を有する形状のものであって良い。
〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。
説明する。
尚、本実施例は、グラスファイバを製造するための方法
及び装置に関するものであるが、本発明に基づく方法及
び装置は岩石、鉱滓或いは玄武岩などの鉱物材料から製
造される鉱物性繊維を製造するためにも等しく適用し得
ることは云うまでもない。
及び装置に関するものであるが、本発明に基づく方法及
び装置は岩石、鉱滓或いは玄武岩などの鉱物材料から製
造される鉱物性繊維を製造するためにも等しく適用し得
ることは云うまでもない。
第１図に示されているように、溶融ガラスの流れ１０
が、フィーダ即ちブッシング１４の、オリフィスを有す
る底壁１２から吐出し、巻取り機１８の機械的な作用な
どの適宜な手段により繊維１６として引き出される。収
集用シュー２０、サイズアプリケータ２２などを、それ
自体公知の要領にて用いることができる。ブッシング１
４は溶融ガラス２４を貯容し、この溶融ガラス２４から
溶融ガラスの流れが引き出される。図示されているよう
に、溶融ガラスの流れを急冷するための空気ノズル２６
が、ブッシング１４の底壁１２から吐出される溶融ガラ
スの流れに向けて空気を投射し得るべく配置されてい
る。この空気の流れは、溶融ガラスの流れが初期の非円
形断面を保持したままグラスファイバとして固化するの
に充分な程急速に溶融ガラスの流れを冷却する。二酸化
炭素、窒素、蒸気、水などの他の適宜な冷却用流体を用
いて溶融ガラスの流れを強制的に冷却することもでき
る。
が、フィーダ即ちブッシング１４の、オリフィスを有す
る底壁１２から吐出し、巻取り機１８の機械的な作用な
どの適宜な手段により繊維１６として引き出される。収
集用シュー２０、サイズアプリケータ２２などを、それ
自体公知の要領にて用いることができる。ブッシング１
４は溶融ガラス２４を貯容し、この溶融ガラス２４から
溶融ガラスの流れが引き出される。図示されているよう
に、溶融ガラスの流れを急冷するための空気ノズル２６
が、ブッシング１４の底壁１２から吐出される溶融ガラ
スの流れに向けて空気を投射し得るべく配置されてい
る。この空気の流れは、溶融ガラスの流れが初期の非円
形断面を保持したままグラスファイバとして固化するの
に充分な程急速に溶融ガラスの流れを冷却する。二酸化
炭素、窒素、蒸気、水などの他の適宜な冷却用流体を用
いて溶融ガラスの流れを強制的に冷却することもでき
る。
第２図及び第３図に示されているように、ブッシングの
底壁１２には、周方向について等間隔に半径方向に突出
する部分を有する形状のオリフィス２８が開設されてい
る。オリフィス２８及び製造される繊維の断面は、例え
ば十字形、星形、５つの突出領域を有する形状、８つの
突出領域を有する形状、或いは四角形など任意の形状を
有するものであって良い。
底壁１２には、周方向について等間隔に半径方向に突出
する部分を有する形状のオリフィス２８が開設されてい
る。オリフィス２８及び製造される繊維の断面は、例え
ば十字形、星形、５つの突出領域を有する形状、８つの
突出領域を有する形状、或いは四角形など任意の形状を
有するものであって良い。
非円形断面を有するグラスファイバの製造過程を定性的
に説明するために、変化する過程の時定数τを考慮する
と良い。非円形断面を有する溶融ガラスの流れが非円形
断面を有するオリフィスから吐出されるに伴い、この流
れに加わる表面張力がその断面形状を円形にしようとす
る。この表面張力に対して、粘性が流れの断面形状を一
定に保持しようとする。溶融ガラスの流れがオリフィス
から遠避かるにつれて溶融ガラスが冷却されることか
ら、その粘性力が急激に増大する。非円形断面を有する
繊維を好適に製造するためには、表面張力の作用に充分
対抗し得るように粘性力（即ち粘性）が急激に増大しな
ければならない。
に説明するために、変化する過程の時定数τを考慮する
と良い。非円形断面を有する溶融ガラスの流れが非円形
断面を有するオリフィスから吐出されるに伴い、この流
れに加わる表面張力がその断面形状を円形にしようとす
る。この表面張力に対して、粘性が流れの断面形状を一
定に保持しようとする。溶融ガラスの流れがオリフィス
から遠避かるにつれて溶融ガラスが冷却されることか
ら、その粘性力が急激に増大する。非円形断面を有する
繊維を好適に製造するためには、表面張力の作用に充分
対抗し得るように粘性力（即ち粘性）が急激に増大しな
ければならない。
この時定数は、ガラスの粘性、溶融ガラスの流れの等価
直径、表面張力等の関数として次の式により表されると
考えられる。
直径、表面張力等の関数として次の式により表されると
考えられる。
τ＝μｒ／σ この方程式を、時間ではなく、繊維の長さ方向、即ちオ
リフィスからの垂直距離により積分して速度のファクタ
を有するように変形することができる。実際の作動に際
して、溶融ガラスが固化するまでに即ち溶融ガラスの粘
性が大幅に増大するまでに要する時間が短い場合には、
繊維はその非円形断面を保持する。しかしながら、溶融
ガラスの粘性が高まる前に或る程度の時間が経過する
と、溶融ガラスの流れの断面は円形となり、円形断面を
有する繊維が製造される。時定数の逆数を、１００％の
縮径率が達成されるまでに要する距離に亘って積分する
と、断面が円形になるのに要する時間に対する粘性力が
高まるのに要する時間の比が求まる。この比は、正確に
測定することが困難であるが、次の方程式により与えら
れる比Ｚにより推定することができる。
リフィスからの垂直距離により積分して速度のファクタ
を有するように変形することができる。実際の作動に際
して、溶融ガラスが固化するまでに即ち溶融ガラスの粘
性が大幅に増大するまでに要する時間が短い場合には、
繊維はその非円形断面を保持する。しかしながら、溶融
ガラスの粘性が高まる前に或る程度の時間が経過する
と、溶融ガラスの流れの断面は円形となり、円形断面を
有する繊維が製造される。時定数の逆数を、１００％の
縮径率が達成されるまでに要する距離に亘って積分する
と、断面が円形になるのに要する時間に対する粘性力が
高まるのに要する時間の比が求まる。この比は、正確に
測定することが困難であるが、次の方程式により与えら
れる比Ｚにより推定することができる。
Ｚ＝（Ｘ75σｏ／μｏｒeo）＊（１／ｖｏ）＊１／（Ｍ
Ｒｏ−１） 但し、Ｘ75は溶融鉱物材料の流れの径が７５％に縮径す
る点とブッシングとの距離（cm）であって、μｏは初期
の粘性（ポアズ）であって、ｒeoは初期の有効繊維径
（cm）であって、σｏは溶融鉱物材料の初期の表面張力
（ダイン／cm）であって、ｖｏは前記オリフィスを通過
する溶融鉱物材料の流れの初期の速度（ｍ／秒）であっ
て、ＭＲｏは前記流れの初期のｍｏｄ比である。
Ｒｏ−１） 但し、Ｘ75は溶融鉱物材料の流れの径が７５％に縮径す
る点とブッシングとの距離（cm）であって、μｏは初期
の粘性（ポアズ）であって、ｒeoは初期の有効繊維径
（cm）であって、σｏは溶融鉱物材料の初期の表面張力
（ダイン／cm）であって、ｖｏは前記オリフィスを通過
する溶融鉱物材料の流れの初期の速度（ｍ／秒）であっ
て、ＭＲｏは前記流れの初期のｍｏｄ比である。
１／（ＭＲｏ−１）は、オリフィスのｍｏｄ比即ち溶融
ガラスの流れの所期のｍｏｄ比を表すファクタである。
この方程式は、第４図に示されたように理論的な考察に
良く合致している。第４図に示された曲線は、時定数の
逆数を、ブッシングからの距離の関数として表してい
る。積分値は、この曲線の下側の領域の面積に対応し、
この面積が小さければ小さいほど、溶融ガラスの流れが
固化するのに要する時間が短くなり、従ってｍｏｄ比が
大きくなる。また、最終的に製造された繊維の断面が非
円形であるためには、Ｚが２以下であって、好ましくは
１以下であることを要することが見出された。
ガラスの流れの所期のｍｏｄ比を表すファクタである。
この方程式は、第４図に示されたように理論的な考察に
良く合致している。第４図に示された曲線は、時定数の
逆数を、ブッシングからの距離の関数として表してい
る。積分値は、この曲線の下側の領域の面積に対応し、
この面積が小さければ小さいほど、溶融ガラスの流れが
固化するのに要する時間が短くなり、従ってｍｏｄ比が
大きくなる。また、最終的に製造された繊維の断面が非
円形であるためには、Ｚが２以下であって、好ましくは
１以下であることを要することが見出された。
オリフィスに於ける慣性力または正圧は、製造されるグ
ラスファイバの断面が非円形である度合に対して影響を
及ぼす。この圧力は、溶融ガラスのヘッド圧、フィーダ
のガスによる加圧、またはこれらの組合せにより形成す
ることができる。連続的なグラスファイバを製造するた
めには、約２，８００パスカル（０．４psig）乃至６９
０，０００パスカル（１００psig）の範囲の正圧を加え
ると良い。特に、溶融ガラス材料に対して４，８００
（０．７psig）乃至３４．０００パスカル（５．０psi
g）の範囲の正圧を加えると良い。
ラスファイバの断面が非円形である度合に対して影響を
及ぼす。この圧力は、溶融ガラスのヘッド圧、フィーダ
のガスによる加圧、またはこれらの組合せにより形成す
ることができる。連続的なグラスファイバを製造するた
めには、約２，８００パスカル（０．４psig）乃至６９
０，０００パスカル（１００psig）の範囲の正圧を加え
ると良い。特に、溶融ガラス材料に対して４，８００
（０．７psig）乃至３４．０００パスカル（５．０psi
g）の範囲の正圧を加えると良い。
第１図〜第３図に示されたブッシングはティップ付きオ
リフィスであったが、本発明はディップを有するオリフ
ィスにも等しく適用可能である。第５図に示されたオリ
フィスは深さｔを有する。オリフィスの深さが小さけれ
ば小さいほど、非円形断面を有する繊維のｍｏｄ比を増
大させることができる。好ましくは、オリフィスの深さ
は約０．０２５mm（０．００１インチ）〜６．４mm
（０．２５０インチ）の範囲内であるのが好ましい。
リフィスであったが、本発明はディップを有するオリフ
ィスにも等しく適用可能である。第５図に示されたオリ
フィスは深さｔを有する。オリフィスの深さが小さけれ
ば小さいほど、非円形断面を有する繊維のｍｏｄ比を増
大させることができる。好ましくは、オリフィスの深さ
は約０．０２５mm（０．００１インチ）〜６．４mm
（０．２５０インチ）の範囲内であるのが好ましい。
本発明に基づき製造された鉱物繊維は、一般に０．０５
μｍ（０．２×１０−５インチ）〜７６μｍ（３００×
１０−５インチ）の範囲の等価直径を有するが、これと
は大きく異なる直径を有する非円形断面繊維を製造する
こともできる。好ましくは、鉱物繊維がＢ〜Ｙフィラメ
ントの範囲、即ち２．５μｍ（１０×１０−５インチ）
〜３０μｍ（１２０×１０−５インチ）の範囲の直径を
有するのが好ましい。特に、本発明に基づく鉱物繊維が
Ｇ〜Ｔフィラメント、即ち８．９μｍ（３５×１０−５
インチ）〜２４μｍ（９５×１０−５インチ）の範囲の
直径を有するのが好ましい。
μｍ（０．２×１０−５インチ）〜７６μｍ（３００×
１０−５インチ）の範囲の等価直径を有するが、これと
は大きく異なる直径を有する非円形断面繊維を製造する
こともできる。好ましくは、鉱物繊維がＢ〜Ｙフィラメ
ントの範囲、即ち２．５μｍ（１０×１０−５インチ）
〜３０μｍ（１２０×１０−５インチ）の範囲の直径を
有するのが好ましい。特に、本発明に基づく鉱物繊維が
Ｇ〜Ｔフィラメント、即ち８．９μｍ（３５×１０−５
インチ）〜２４μｍ（９５×１０−５インチ）の範囲の
直径を有するのが好ましい。
第６図〜第９図は、第１図〜第３図に示されたものと同
様の装置により製造された４種類の非円形断面を有する
繊維の断面を示す。これらの繊維の断面は、３つの半径
方向外向きに突出する部分を有するオリフィスと同様の
形状をなしている。この製造装置は、冷却流体の流速以
外の点では、概ね一定の稼働条件に制御される。冷却流
体の流速は、繊維の種類毎に変更される。溶融ガラスの
流れが冷却される速度は、他の条件が同一であれば、冷
却用流体の流速の関数として表すことができる。
様の装置により製造された４種類の非円形断面を有する
繊維の断面を示す。これらの繊維の断面は、３つの半径
方向外向きに突出する部分を有するオリフィスと同様の
形状をなしている。この製造装置は、冷却流体の流速以
外の点では、概ね一定の稼働条件に制御される。冷却流
体の流速は、繊維の種類毎に変更される。溶融ガラスの
流れが冷却される速度は、他の条件が同一であれば、冷
却用流体の流速の関数として表すことができる。
第６図の繊維１６ａは、ブッシングのオリフィスに於て
約１０ｍ／秒の流速の冷却用空気を用いて製造され、約
１．３５のｍｏｄ比を有する。第７図に示された非円形
断面を有する繊維１６ｂは、約１５ｍ／秒の冷却速度を
もって製造されたもので、約１．４５のｍｏｄ比を有す
る。第８図に示された繊維１６ｃは、約１．７５のｍｏ
ｄ比を有するもので、約２０ｍ／秒の冷却速度をもって
製造されたものである。第９図に示された非円形断面を
有する繊維１６ｄは、約２．７０のｍｏｄ比を有するも
ので、約３０ｍ／秒の冷却速度をもって製造されたもの
である。６０ｍ／秒以上の冷却速度を用いて本発明を実
施することが可能であるが、室温即ち２７℃（８０°
Ｆ）の空気を用いた場合、約４０ｍ／秒以下の冷却速度
を用いるのが好ましいことが見出された。特に、冷却速
度が５〜３０ｍ／秒であるのが好ましい。このような冷
却速度は、通常の空冷式ブッシングにあっては、ブッシ
ングのディップに於て約２〜４ｍ／秒のオーダの冷却速
度を用いてフラッディングを防止しているのと好対照を
なすものである。
約１０ｍ／秒の流速の冷却用空気を用いて製造され、約
１．３５のｍｏｄ比を有する。第７図に示された非円形
断面を有する繊維１６ｂは、約１５ｍ／秒の冷却速度を
もって製造されたもので、約１．４５のｍｏｄ比を有す
る。第８図に示された繊維１６ｃは、約１．７５のｍｏ
ｄ比を有するもので、約２０ｍ／秒の冷却速度をもって
製造されたものである。第９図に示された非円形断面を
有する繊維１６ｄは、約２．７０のｍｏｄ比を有するも
ので、約３０ｍ／秒の冷却速度をもって製造されたもの
である。６０ｍ／秒以上の冷却速度を用いて本発明を実
施することが可能であるが、室温即ち２７℃（８０°
Ｆ）の空気を用いた場合、約４０ｍ／秒以下の冷却速度
を用いるのが好ましいことが見出された。特に、冷却速
度が５〜３０ｍ／秒であるのが好ましい。このような冷
却速度は、通常の空冷式ブッシングにあっては、ブッシ
ングのディップに於て約２〜４ｍ／秒のオーダの冷却速
度を用いてフラッディングを防止しているのと好対照を
なすものである。
第１０図に示されたように、非円形断面を有する繊維の
寸法は、ｍｏｄ比をもって表すことができるが、これは
外径ｄ０を内径ｄｉにより除したものである。外径ｄ０
とは、繊維の断面を完全に受容し得る最も小さい円の直
径であり、内径ｄｉとは、繊維の断面内に受容され得る
最も大きい円の直径である。
寸法は、ｍｏｄ比をもって表すことができるが、これは
外径ｄ０を内径ｄｉにより除したものである。外径ｄ０
とは、繊維の断面を完全に受容し得る最も小さい円の直
径であり、内径ｄｉとは、繊維の断面内に受容され得る
最も大きい円の直径である。
第１１図に示されたように、ｍｏｄ比は、冷却速度の増
大と共に増大する。ブッシングを加圧した場合には、同
じくｍｏｄ比が増大することが見出された。
大と共に増大する。ブッシングを加圧した場合には、同
じくｍｏｄ比が増大することが見出された。
第１２図及び第１３図に示されたように、３つの半径方
向に突出する部分を有する形状の断面を有する連続的な
繊維１６ｄは、例えば合成樹脂３２のマトリックス強化
材として用いることができる。本発明に基づく鉱物繊維
は、他の型式の補強材と共に用いるのに適するあらゆる
有機または無機マトリックスを補強するために用いるこ
とができる。例えば、ポリエステル、エポキシ等の熱可
塑性または熱硬化性の樹脂を補強することもできる。更
に、セメント、低融点金属、シリケートマトリックス等
を補強するためにも用いることができる。本発明に基づ
く非円形断面を有する鉱物繊維により補強されたマトリ
ックスは、同時に円形断面を有する鉱物繊維や有機繊維
等適宜な他の強化材によっても同時に補強されているも
のであって良い。
向に突出する部分を有する形状の断面を有する連続的な
繊維１６ｄは、例えば合成樹脂３２のマトリックス強化
材として用いることができる。本発明に基づく鉱物繊維
は、他の型式の補強材と共に用いるのに適するあらゆる
有機または無機マトリックスを補強するために用いるこ
とができる。例えば、ポリエステル、エポキシ等の熱可
塑性または熱硬化性の樹脂を補強することもできる。更
に、セメント、低融点金属、シリケートマトリックス等
を補強するためにも用いることができる。本発明に基づ
く非円形断面を有する鉱物繊維により補強されたマトリ
ックスは、同時に円形断面を有する鉱物繊維や有機繊維
等適宜な他の強化材によっても同時に補強されているも
のであって良い。
第１４図に示されているブッシングの底壁１２には、非
円形オリフィス２８ａと円形オリフィス３４の両者が設
けられており、製造される繊維の一部が円形断面を有
し、他の部分が非円形断面を有するようにしてある。
円形オリフィス２８ａと円形オリフィス３４の両者が設
けられており、製造される繊維の一部が円形断面を有
し、他の部分が非円形断面を有するようにしてある。
第１８図に示されたように、本発明に基づく非円形断面
を有する繊維を製造するために、ティップ付きのブッシ
ングを用いることができる。オリフィスの半径方向外向
きに突出する３つの領域５４は、拡開された端部５６を
有する。オリフィスは、閉塞管状のティップ５８の底端
に形成されている。
を有する繊維を製造するために、ティップ付きのブッシ
ングを用いることができる。オリフィスの半径方向外向
きに突出する３つの領域５４は、拡開された端部５６を
有する。オリフィスは、閉塞管状のティップ５８の底端
に形成されている。
遠心スピナを用いて本発明を実施する場合、「容器」と
はフィーダまたはブッシングではなく遠心スピナを意味
することとなり、非円形オリフィスは、ブッシングの底
壁ではなくスピナの周壁に開設されることとなる。
はフィーダまたはブッシングではなく遠心スピナを意味
することとなり、非円形オリフィスは、ブッシングの底
壁ではなくスピナの周壁に開設されることとなる。
第１５図に示されたように、溶融ガラス４０が回転する
遠心スピナ４２に供給される。溶融ガラスは、スピナの
底壁４４に向けて注入され、遠心力によりスピナの周壁
４６に向けて流れる。スピナの周壁４６には、非円形の
オリフィス４８が開設され、溶融ガラスの流れ５０が、
これらのオリフィス４８から延出している。遠心スピナ
から投射される溶融ガラスの流れとスピナの周囲の空気
との間の相対運動により、溶融ガラスの流れが冷却され
て固化し、グラスファイバ５２となる。冷却速度は、ス
ピナの回転速度により或る程度制御される。ブロア５４
のような環状のブロアを、スピナに対して同心的に設置
し、公知の手段により繊維を収集し得るように、下向き
に配向させることができる。
遠心スピナ４２に供給される。溶融ガラスは、スピナの
底壁４４に向けて注入され、遠心力によりスピナの周壁
４６に向けて流れる。スピナの周壁４６には、非円形の
オリフィス４８が開設され、溶融ガラスの流れ５０が、
これらのオリフィス４８から延出している。遠心スピナ
から投射される溶融ガラスの流れとスピナの周囲の空気
との間の相対運動により、溶融ガラスの流れが冷却され
て固化し、グラスファイバ５２となる。冷却速度は、ス
ピナの回転速度により或る程度制御される。ブロア５４
のような環状のブロアを、スピナに対して同心的に設置
し、公知の手段により繊維を収集し得るように、下向き
に配向させることができる。
このスピナは、スロット状、十字状、その他の種々の形
状を有する非円形のオリフィスを有するように適合され
ていて良い。第１６図に示されているように、スピナ
は、第１７図に示されたような断面形状を有するグラス
ファイバ５２を製造するべく三日月状のオリフィス４８
を有するものであって良い。
状を有する非円形のオリフィスを有するように適合され
ていて良い。第１６図に示されているように、スピナ
は、第１７図に示されたような断面形状を有するグラス
ファイバ５２を製造するべく三日月状のオリフィス４８
を有するものであって良い。
例１ ｍｏｄ比が約２．３であるような３つの半径方向突部を
有する断面形状のＥガラスからなる連続的な繊維を、２
０個の同様な形状のオリフィスを有するティップレスオ
リフィスを用いて以下の条件下にて製造した。
有する断面形状のＥガラスからなる連続的な繊維を、２
０個の同様な形状のオリフィスを有するティップレスオ
リフィスを用いて以下の条件下にて製造した。
オリフィスの寸法 深さ：０．３８mm（０．０１５イチン） 各突部の幅０．２３mm（０．００９インチ） オリフィスの中心から測った各突部の長さ：０．６９mm
（０．０２７インチ） ガラス温度：１，２００℃（２，１９０°Ｆ） ガラスの種類：２００Ｅ （全）ブッシング圧：６０Kpa（８．７psig） ガラスの流量：０．２６ｇ／分／孔（０．０３４lb／hr
／孔） フィラメントの数：２０ オリフィスパターン：２列、１０孔／列、千鳥配置 列の間隔：３．１８mm（０．１２５インチ） 各列中の孔の間隔：３．０５mm（０．１２０インチ） 冷媒媒体：２７℃（８０°Ｆ）の空気 冷却用ノズルの寸法：水平方向３８．１mm（１．５イン
チ）×垂直方向６．３５mm（０．２５インチ） 冷却用ノズルの位置：ブッシングの中心線（オリフィス
の列間の中心線）から２５mm（１インチ）水平方向に対
して１５度 冷却用ノズルの流量：１０．２Kg／時（３００scfh） 冷却速度：冷却用ノズルに於て９．８ｍ／ｓ（３２フィ
ート／ｓ）ブッシングの中心線に於て８．８〜９．８ｍ
／ｓ（２９〜３２フィート／ｓ）（速度の減少はごく僅
かであった） 巻取機の速度：７．８７ｍ／秒（１，５５０フィート／
分） 繊維の平均直径：Ｍフィラメント６５ＨＴ（１６．５μ
ｍ）断面積に基づく 例２及び例３ １４個の孔を有するティップ付きブッシングを用い、か
つフィンシールドによる冷却を行って、３つの半径方向
突出部を有する断面形状の、Ｅガラスからなる連続的な
グラスファイバを製造した。ティップは閉塞管状のもの
で、その底部に第１８図に示されたようなオリフィスが
開設されている。このオリフィスの寸法により、最終的
な繊維のｍｏｄ比が定められる。すべてのディップにつ
いて以下の条件が成立した。
（０．０２７インチ） ガラス温度：１，２００℃（２，１９０°Ｆ） ガラスの種類：２００Ｅ （全）ブッシング圧：６０Kpa（８．７psig） ガラスの流量：０．２６ｇ／分／孔（０．０３４lb／hr
／孔） フィラメントの数：２０ オリフィスパターン：２列、１０孔／列、千鳥配置 列の間隔：３．１８mm（０．１２５インチ） 各列中の孔の間隔：３．０５mm（０．１２０インチ） 冷媒媒体：２７℃（８０°Ｆ）の空気 冷却用ノズルの寸法：水平方向３８．１mm（１．５イン
チ）×垂直方向６．３５mm（０．２５インチ） 冷却用ノズルの位置：ブッシングの中心線（オリフィス
の列間の中心線）から２５mm（１インチ）水平方向に対
して１５度 冷却用ノズルの流量：１０．２Kg／時（３００scfh） 冷却速度：冷却用ノズルに於て９．８ｍ／ｓ（３２フィ
ート／ｓ）ブッシングの中心線に於て８．８〜９．８ｍ
／ｓ（２９〜３２フィート／ｓ）（速度の減少はごく僅
かであった） 巻取機の速度：７．８７ｍ／秒（１，５５０フィート／
分） 繊維の平均直径：Ｍフィラメント６５ＨＴ（１６．５μ
ｍ）断面積に基づく 例２及び例３ １４個の孔を有するティップ付きブッシングを用い、か
つフィンシールドによる冷却を行って、３つの半径方向
突出部を有する断面形状の、Ｅガラスからなる連続的な
グラスファイバを製造した。ティップは閉塞管状のもの
で、その底部に第１８図に示されたようなオリフィスが
開設されている。このオリフィスの寸法により、最終的
な繊維のｍｏｄ比が定められる。すべてのディップにつ
いて以下の条件が成立した。
ティップ管の直径：３．３mm（０．１３０インチ） ティップ管の長さ：６．１mm（０．２４０インチ） ティップ端部の厚さ（オリフィスの深さ）：０．２８mm
（０．０１１インチ） ティップパターン：２列、７ティップ／列、直線配置 列間の間隔−７．６mm（０．０３０インチ） 各列内のティップの間隔−５．８mm（０．２３インチ） フィンシールドの寸法： フィンの厚さ−１．４mm（０．０５５インチ） フィンの高さ−１５．９mm（０．６２５インチ） フィンの長さ−４２．７mm（１．６８インチ） フィンブレードの間隔−５．８mm（０．２３インチ） ガラスの種類：２００Ｅ ガラスの温度：１，２３０℃（２，２５０°Ｆ） （全）ブッシング圧：７．６Kpa（１．１psig） 巻取機の速度：約３．８１ｍ／秒（７５０フィート／
分）この速度は、実験中多少変動した。
（０．０１１インチ） ティップパターン：２列、７ティップ／列、直線配置 列間の間隔−７．６mm（０．０３０インチ） 各列内のティップの間隔−５．８mm（０．２３インチ） フィンシールドの寸法： フィンの厚さ−１．４mm（０．０５５インチ） フィンの高さ−１５．９mm（０．６２５インチ） フィンの長さ−４２．７mm（１．６８インチ） フィンブレードの間隔−５．８mm（０．２３インチ） ガラスの種類：２００Ｅ ガラスの温度：１，２３０℃（２，２５０°Ｆ） （全）ブッシング圧：７．６Kpa（１．１psig） 巻取機の速度：約３．８１ｍ／秒（７５０フィート／
分）この速度は、実験中多少変動した。
例２ 孔の寸法：Ｄ−０．６４mm（０．０２５インチ）Ｐ−
０．５１mm（０．０２０インチ）Ｗ−０．２５mm（０．
０１０インチ） ガラスの流量：０．１４ｇ／分／孔（０．０１８lb／時
／孔） 繊維の平均直径：Ｎフィラメント、７０ＨＴ（１７．８
μｍ） 平均ｍｏｄ比：２．２ 例３ 孔の寸法Ｄ−０．６４mm（０．０２５インチ）Ｐ−０．
５１mm（０．０２０インチ）Ｗ−０．１３mm（０．００
５インチ） ガラスの流量：０．１０６ｇ／分／孔（０．０１４lb／
時／孔） 繊維の平均直径：Ｌフィラメント、５９ＨＴ（１４．９
μｍ） 平均ｍｏｄ比：５．３ 上記から明らかなように、種々の変形変更を加えて本発
明を実施することができ、それらも本発明の概念中に含
まれる。
０．５１mm（０．０２０インチ）Ｗ−０．２５mm（０．
０１０インチ） ガラスの流量：０．１４ｇ／分／孔（０．０１８lb／時
／孔） 繊維の平均直径：Ｎフィラメント、７０ＨＴ（１７．８
μｍ） 平均ｍｏｄ比：２．２ 例３ 孔の寸法Ｄ−０．６４mm（０．０２５インチ）Ｐ−０．
５１mm（０．０２０インチ）Ｗ−０．１３mm（０．００
５インチ） ガラスの流量：０．１０６ｇ／分／孔（０．０１４lb／
時／孔） 繊維の平均直径：Ｌフィラメント、５９ＨＴ（１４．９
μｍ） 平均ｍｏｄ比：５．３ 上記から明らかなように、種々の変形変更を加えて本発
明を実施することができ、それらも本発明の概念中に含
まれる。
本発明は、特に、断熱材、遮音材として用いられるグラ
スファイバや、樹脂マトリックスを補強するために用い
られるグラスファイバの製造のために有用である。
スファイバや、樹脂マトリックスを補強するために用い
られるグラスファイバの製造のために有用である。
第１図は、本発明の原理に基づきブッシングを用いて非
円形断面を有する連続的なグラスファイバを製造するた
めの装置の正面図である。 第２図は非円形のオリフィスを有するブッシングの底壁
を示す平面図である。 第３図は第２図の非円形オリフィスから非円形断面を有
するグラスファイバを製造する様子を示す斜視図であ
る。 第４図はブッシングからの距離の関数として表される繊
維の特性を示すグラフである。 第５図は本発明の原理に基づく非円形オリフィスの縦断
面図である。 第６図〜第９図は種々の冷却条件を用いて製造されたグ
ラスファイバの非円形断面を示す断面図である。 第１０図は第９図の断面を拡大して示す断面図である。 第１１図はｍｏｄ比と冷却速度との間の関係を示すグラ
フである。 第１２図は非円形断面を有する繊維により補強された樹
脂マトリックスの拡大斜視図である。 第１３図は第１２図に示された繊維の３本を拡大して示
す斜視図である。 第１４図は円形オリフィス及び非円形オリフィスの両者
を有するブッシングの底壁を示す底面図である。 第１５図は本発明が適用された遠心スピナを示す縦断面
図である。 第１６図は第１５図の遠心スピナの正面図である。 第１７図は第１５図及び第１６図に示された装置により
製造された三日月状の断面を有するグラスファイバの断
面図である。 第１８図はティップ付非円形オリフィスの一施例を示す
平面図である。 １０……溶融ガラスの流れ １２……底壁、１４……ブッシング １６……繊維、１８……巻取機 ２０……シュー、２２……アプリケータ ２４……溶融ガラス、２６……空気ノズル ２８、３０……オリフィス ３２……樹脂、４０……溶融ガラス ４２……遠心スピナ、４４……底壁 ４６……周壁、４８……オリフィス ５０……溶融ガラスの流れ ５２……グラスファイバ、５４……ブロア
円形断面を有する連続的なグラスファイバを製造するた
めの装置の正面図である。 第２図は非円形のオリフィスを有するブッシングの底壁
を示す平面図である。 第３図は第２図の非円形オリフィスから非円形断面を有
するグラスファイバを製造する様子を示す斜視図であ
る。 第４図はブッシングからの距離の関数として表される繊
維の特性を示すグラフである。 第５図は本発明の原理に基づく非円形オリフィスの縦断
面図である。 第６図〜第９図は種々の冷却条件を用いて製造されたグ
ラスファイバの非円形断面を示す断面図である。 第１０図は第９図の断面を拡大して示す断面図である。 第１１図はｍｏｄ比と冷却速度との間の関係を示すグラ
フである。 第１２図は非円形断面を有する繊維により補強された樹
脂マトリックスの拡大斜視図である。 第１３図は第１２図に示された繊維の３本を拡大して示
す斜視図である。 第１４図は円形オリフィス及び非円形オリフィスの両者
を有するブッシングの底壁を示す底面図である。 第１５図は本発明が適用された遠心スピナを示す縦断面
図である。 第１６図は第１５図の遠心スピナの正面図である。 第１７図は第１５図及び第１６図に示された装置により
製造された三日月状の断面を有するグラスファイバの断
面図である。 第１８図はティップ付非円形オリフィスの一施例を示す
平面図である。 １０……溶融ガラスの流れ １２……底壁、１４……ブッシング １６……繊維、１８……巻取機 ２０……シュー、２２……アプリケータ ２４……溶融ガラス、２６……空気ノズル ２８、３０……オリフィス ３２……樹脂、４０……溶融ガラス ４２……遠心スピナ、４４……底壁 ４６……周壁、４８……オリフィス ５０……溶融ガラスの流れ ５２……グラスファイバ、５４……ブロア
Claims (13)
- 【請求項１】約１．２よりも大きいｍｏｄ比を有する非
円形断面の鉱物繊維を製造するための方法であって、 約６４９℃（１２００°Ｆ）よりも高い液化温度を有す
る溶融鉱物材料を貯容する容器の壁に形成され、かつ周
方向について等間隔に半径方向に突出する３個以上の部
分を有する断面を備えた非円形オリフィスから前記溶融
鉱物材料を非円形断面を有する流れとして吐出させる過
程と、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷する過程とを有し、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造方
法。 - 【請求項２】約１．２よりも大きいｍｏｄ比を有する非
円形断面の鉱物繊維を製造するための方法であって、 約６４９℃（１２００°Ｆ）よりも高い液化温度を有す
る溶融鉱物材料を貯容する容器の壁に形成された非円形
オリフィスから前記溶融鉱物材料を非円形断面を有する
流れとして吐出させる過程と、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷する過程とを有し、 前記非円形オリフィスが、連続的なグラスファイバを形
成するためのフィーダのブッシング壁に設けられ、 前記急冷過程が、 Ｚ＝（Ｘ75σｏ／μｏｒeo）＊（１／ｖｏ）＊１／（Ｍ
Ｒｏ−１）≦２ を満足するようにして行なわれ、Ｘ75が溶融鉱物材料の
流れの径が７５％に縮径する点とブッシングとの距離
（cm）であって、μｏが初期の粘性（ポアズ）であっ
て、ｒeoが初期の有効繊維径（cm）であって、σｏが溶
融鉱物材料の初期の表面張力（ダイン／cm）であって、
ｖｏが前記オリフィスを通過する溶融鉱物材料の流れの
初期の速度（ｍ／秒）であって、ＭＲｏが前記流れの初
期のｍｏｄ比であり、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造方
法。 - 【請求項３】約１．２よりも大きいｍｏｄ比を有する非
円形断面の鉱物繊維を製造するための方法であって、 約６４９℃（１２００°Ｆ）よりも高い液化温度を有す
る溶融鉱物材料を貯容する容器の壁に形成され、かつ周
方向について等間隔に半径方向に突出する３個以上の部
分を有する断面を備えた非円形オリフィスから前記溶融
鉱物材料を非円形断面を有する流れとして吐出させる過
程と、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷する過程とを有し、 前記非円形オリフィスが、鉱物繊維製造用の遠心スピナ
の周壁に設けられ、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造方
法。 - 【請求項４】表面張力（ダイン／cm）に対する前記粘性
（ポアズ）の比が約０．１〜２５の範囲であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項若しくは第３項に記載の
製造方法。 - 【請求項５】前記非円形オリフィスが、連続的なグラス
ファイバを形成するためのフィーダのブッシング壁に設
けられているこを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の製造方法。 - 【請求項６】前記ブッシング内の前記溶融鉱物材料の前
記オリフィス近傍に於ける圧力が、２，８００パスカル
（０．４psig）〜６９０，０００パスカル（１００psi
g）の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第
２項若しくは５項に記載の製造方法。 - 【請求項７】前記溶融鉱物繊維の流れの急冷が、前記流
れに冷却流体を衝当させることにより行なわれることを
特徴とする特許請求の範囲第２項若しくは第５項に記載
の製造方法。 - 【請求項８】前記溶融鉱物繊維の流れの急冷がフィンシ
ールドにより行なわれることを特徴とする特許請求の範
囲第７項に記載の方法。 - 【請求項９】前記急冷過程が、 Ｚ＝（Ｘ75σｏ／μｏｒeo）＊（１／ｖｏ）＊１／（Ｍ
Ｒｏ−１）≦２ を満足するようにして行なわれ、Ｘ75が溶融鉱物材料の
流れの径が７５％に縮径する点とブッシングとの距離
（cm）であって、μｏが初期の粘性（ポアズ）であっ
て、ｒeoが初期の有効繊維径（cm）であって、σｏが溶
融鉱物材料の初期の表面張力（ダイン／cm）であって、
ｖｏが前記オリフィスを通過する溶融鉱物材料の流れの
初期の速度（ｍ／秒）であって、ＭＲｏが前記流れの初
期のｍｏｄ比であることを特徴とする特許請求の範囲第
５項に記載の製造方法。 - 【請求項１０】約１．２よりも大きいｍｏｄ比を有する
非円形断面の鉱物繊維を製造するための装置であって、 約６４９℃（１２００°Ｆ）よりも高い液化温度を有す
る溶融鉱物材料を貯容し、かつ前記溶融鉱物材料を単数
又は複数の流れとして吐出させるための約１．３〜２５
の範囲内のｍｏｄ比を有し、かつ周方向について等間隔
に半径方向に突出する３個以上の部分を有する断面を備
えるオリフィスを備える壁体を有するブッシングと、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷するための手段とを有し、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造装
置。 - 【請求項１１】約１．２よりも大きいｍｏｄ比を有する
非円形断面の鉱物繊維を製造するための装置であって、 約６４９℃（１２００°Ｆ）よりも高い液化温度を有す
る溶融鉱物材料を貯容し、かつ前記溶融鉱物材料を単数
又は複数の流れとして吐出させるための約１．３〜２５
の範囲内のｍｏｄ比を有し、かつ周方向について等間隔
に半径方向に突出する３個以上の部分を有する断面を備
えたオリフィスを備える壁体を有するブッシングと、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷するための手段とを有し、 前記ブッシングの壁体が、鉱物繊維製造用の遠心スピナ
の周壁からなり、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造装
置。 - 【請求項１２】前記ブッシングの壁体が、連続的なグラ
スファイバを形成するためのフィーダ内に配置されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の製
造装置。 - 【請求項１３】前記急冷手段がフィンシールドを有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載の製造
装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/829,673 US4622054A (en) | 1984-12-03 | 1986-02-14 | Method and apparatus for making non-circular mineral fibers |
| US06/830,382 US4636234A (en) | 1984-12-03 | 1986-02-14 | Method and apparatus for making non-circular mineral fibers |
| US829673 | 1986-02-14 | ||
| US830382 | 1986-02-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62191436A JPS62191436A (ja) | 1987-08-21 |
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Family
ID=27125288
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61237797A Expired - Lifetime JPH0617244B2 (ja) | 1986-02-14 | 1986-10-06 | 非円形断面を有する鉱物繊維の製造方法及び装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| US3063094A (en) * | 1959-07-29 | 1962-11-13 | Owens Corning Fiberglass Corp | Method and apparatus for producing filaments of heat-softenable materials |
| DE1191928B (de) * | 1961-07-20 | 1965-04-29 | Owens Corning Fiberglass Corp | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlicher Faeden mit flachem Querschnitt aus in der Waerme erweichbaren Materialien, vorzugsweise Mineralien, wie Glas |
| FR1341710A (fr) * | 1962-09-24 | 1963-11-02 | Owens Corning Fiberglass Corp | Procédé et appareil pour la production de filaments de matières ramollissables par la chaleur |
| JPS5331821A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-25 | Nitto Boseki Co Ltd | Production of glass fibers |
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| FR2505811B1 (fr) * | 1981-05-14 | 1985-06-14 | Saint Gobain Vetrotex | Perfectionnements apportes a la fabrication des fibres de verre |
| JPS58104214A (ja) * | 1981-12-16 | 1983-06-21 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 異形糸紡糸用口金 |
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-
1986
- 1986-10-06 DE DE19863634001 patent/DE3634001A1/de not_active Ceased
- 1986-10-06 JP JP61237797A patent/JPH0617244B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-06 FR FR8613878A patent/FR2594432B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1986-10-06 CA CA000519917A patent/CA1274394A/en not_active Expired
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2594432A1 (fr) | 1987-08-21 |
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