JPS5846458B2 - 熱軟化性物質の繊維の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱軟化性物質からの繊維の製造さらには該物質
に旋回するガスジェットを作用せしめて該物質の繊維を
製造するための装置に関する。

熱軟化性物質たとえばガラスを細くして繊維とする方法
として近年いわゆる旋回ガスジェット法が提案された。

（特願昭５０−１０１６１８号、昭和５０年８月２０日
出願（特開昭５２−２５１１３号））本法は熱軟化性物
質の溶融円柱状流にその進行方向横断面外周の接線方向
成分を有するガス流を溶融物が横方向に変位するのを妨
げるように接触させながら該物質を高速で旋回させ細め
られた糸状物質を遠心力によって引き出す方法で従来の
ブロー法（火炎法）遠心法などに比し生産効率、製品々
質などきわめて有利であることが明らかとなって来てい
る。

旋回ガスジェット法は、より詳細に述べると、熱軟化性
物質の溶融物を連続的に流出させること、および流出し
た溶融物の進行に沿う第１の区域において溶融物に対し
てその横断面外周の接線方向成分および溶融物の流出方
向に向かってまず溶融物の中心軸線に漸次接近し次に該
中心軸線から漸次離れる方向の成分を有する気体流を、
溶融物が横方向に変位するのを妨げるように接触させて
、溶融物を限定された位置に閉じこめながら溶融物の進
行方向の中心軸のまわりに回転させることから成り、そ
れによって前記第１区域から溶融物進行に沿って続く第
２区域において、主として前記回転の力の慣性にもとづ
く回転による遠心力によつて溶融物を横方向に向って飛
び出させ、そしてその飛び出し方向を中心軸からみた円
周方向でかつ前記回転と同じ向きに回動させて、溶融物
から熱軟化性物質の繊維を連続的に引き出すことを特徴
とする熱軟化性物質の繊維の製造方法である。

本方法に用いる高圧ガスジェット流は圧力の高められた
ガスを３本以上で構成される単一方向にのみ気体流を噴
出させるガスノズルを用いて形成するのが有利である。

この場合高速ジェット流は第１の区域において溶融円柱
状流に溶融物をとじこめるように近づいて円すい（コー
ン）を形成しそれに続く第二の区域において糸状に引き
のばしつつ高速で旋回する。

ここでより能率的な糸の延伸を行うためにはより高速の
回転を行わしめる必要があるがこのためにはガスジェッ
トが溶融円柱状流に最も近づく場所（焦点と呼ぶ）にお
ける溶融円柱伏流中心とガスジェット流中心との間の距
離（絞り半径）を小さくした方が有利である。

なぜならばガスジェット流の流速が一定でも回転半径に
反比例して回転数が増すからである。

ガラスの円すい先端部の回転数が上ればその分だけ遠心
力による引き出し力も強くなるし又その後での延伸作用
も強く働き繊維径は細くなって好ましい。

然しながら絞り半径を小さくしすぎると噴出口を出たガ
スジェット流が膨張によって拡がるため焦点附近でお互
にぶつかり合って好ましくない気流の乱れを生じ安定し
た円すい（コーン）が得られないという欠点が生じてく
る。

特にジェット噴出口から焦点までの距離が長いとガスの
膨張も大きく絞り半径を小さくできない。

本発明はかかる欠点を除いて絞り半径を小さくして効率
的な細繊化を行う事のできる装置を提供するものでその
要旨とする所は、熱軟化性物質を加熱して粘稠溶融物に
せしめ、これを流出ノズルを通して連続的に流出せしめ
るための、流出ノズルを有する溶融るつぼ囚および、流
出せしめられた該溶融物に、該溶融物の横断面の接線方
向の成分と、該溶融物の流出方向に向って先ず該溶融物
の中心軸線に漸次接近し次に該中心軸線から漸次離れる
方向の成分とを有、する、該溶融物の回りに周方向に間
隔を置いて配置された３本又はそれ以上の実質上直線状
の高速気体流を射出せしめ、これによって、該溶融物の
流出開始部から該気体流が該溶融物の中心軸線に最も近
接する部分までの第１の領域において、該溶融物をその
中心軸線の回りに回転せしめると共に、その流出方向に
向って断面が漸次減少する実質上円錐形状にせしめ、そ
して該第１の領域に続く第２の領域にて、該溶融物を、
該円錐形状の先端部から繊維状にせしめて、該流出方向
及び半径方向外方にうずまき状に飛び出させるために、
該流出ノズルの周りに周方向に間隔を置いて配置された
すくなくとも３本のガスジェット気流形成用孔（Ｂ）を
具備している熱軟化性物質から繊維を形成するための装
置であって、前記死出口の有効孔径をＤとすれば、前記
孔内部の各位置の有効孔径が、死出口から距離りの位置
と死出口から距離３Ｄの位置との間の範囲内で最小値ｄ
となり、Ｄとｄの比が１．１〜２．０の範囲内にあるよ
うに、前記孔が末広がり形状を有することを特徴とする
熱軟化性物質の繊維の製造装置である。

発明者らは研究の結果、第１図のような従来の長さに沿
って一定孔径を有するジェット気流形成用孔に代えて、
ジェット気流形成用孔の出口附近の形状を工夫し出口か
られずかに内部のガス進行方向断面の有効孔径（断面積
の４倍を周辺長さて割った値）に対し出口のそれをわず
かに拡げる所謂末広がり形とする事によってガスの急激
な膨張によるジェット気流の拡大が防止されてジェット
気流の拡散角度が小となり、このような形状のジェット
気流形成用孔を用いることによって好ましくない乱気流
を生じせしめることなく相当、絞り径を小さくできるこ
とを見出した。

ジェット気流形成用孔としては断面が種々の形状たとえ
ば、円形および正方形、長方形、多角形、半円形等様々
の形状のものを用いつるが工作のしやすさの点から円形
のものが最も多く用いられる故、ここでは円形のものに
ついて説明する。

本発明において、ガスジェット気体流形成用孔の内部者
位置の有効孔径を死出口（その有効孔径をＤとする）か
ら内部へ距離りの位置と死出口から内部へ距離３Ｄの位
置との間の範囲内で最小値ｄとなるようにする。

前記の孔の長さは５ｄないし１０ｄであることが好まし
いので、通常は前記死出口からＤ〜３Ｄの範囲内の位置
と孔の気体流入口位置との間は一定の最小有効孔径ｄを
有し、それから死出口に向かって末広がり形状になって
いることが好ましい。

モしてＤとｄの比は１．１〜２．０の範囲内に保たれる
。

最小有効孔径ｄの位置が孔出口から距離りよりも小さい
場合および距離３Ｄよりも大きな場合には、孔が全長に
わたってそれぞれ有効孔径ｄおよびＤを有するのとほぼ
等しくなって乱気流の防止にはそれほど役立たず、絞り
径を効果的に小さくすることはできない。

またＤとｄの比が１．１〜２．０の範囲の外にあるとき
も、同様に乱気流の防止および絞り径の減少が効果的で
なくなる。

ｄの値は工作精度の制限から０．０５ｍｍよりも小さく
することは困難である。

またｄの値があまり大きくなると気体使用量が増大して
経済的ではないので、３間以下であることが好ましい。

末広がりの形状は種々のものが用いられ得それらを例示
すれば第２図ａ ＝ Ｃのようになる。

注目すべき事は末広がりがテーパ状ではなくて階段状で
あってもその効果が失われない事でこのような形状の孔
は安価にかつ精度よく製作することができる。

第２図ａ、およびｂに示すように孔の末広がりの角度２
θは７〜１５°の範囲にあることが好ましい。

次に実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第３図および第４図は旋回ガスジェット法による熱軟化
性物質の細繊化装置で溶けたガラス素地１はポット２の
下に設けられたノズル３から温度の調節によってノズル
出口で約５０ボイズになるよう粘稠調節されたのちノズ
ル先端から溶融円柱状流となって流出する。

一方高圧空気は図示しない供給源から繊維化ユニット４
の分配孔５に送りこまれジェット気流形成用孔６から噴
出し溶融円柱状ガラスを旋回延伸してコーン７を形成し
細繊化して細い繊維８となる。

本発明に係るジェット気流形成用孔の出口附近の拡大図
は第１図および第２図ａ ”−ｃに示しである。

第１図は出口附近を拡げない従来型で、第２図ａ ”−
ｃは出口附近で拡げたものである。

いずれも最小孔径ｄを０．６ ｍｍとしてガラスノズル
直径１．５關ガラス流量１ ｋＶＨｒ、ジェット角度は
水平に対して４５°、ジェット気流形成用孔出口はガラ
スノズル中心より２山離し、ジェットとしては空気を用
い圧カフｋｙ／ｃｒＡとした。

この条件で絞り半径を種々にかえてコーンが不安定とな
り吹繊不能となる以前の限界の絞り半径とできた繊維の
平均直径（マイクロネアー測定）を測定すると第１表の
ようになった。

このように拡がりの形状によって多少の差はあるが本発
明の装置はいずれも絞り半径を小さくしても従来型に比
し安定したコーンが得られより細い繊維が得られかつ繊
維化効率（単位時間尚りの繊維製造量）も上っている。

繊維化効率が向上する別の理由としてガスジェットのエ
ネルギーが拡散せずに効率良く作用するのも一因と考え
られる。

以上のように本装置を用いれば通常の従来型の繊維化ユ
ニットにわずかに手を加えるのみで繊維化効率の相当の
向上が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスジェット気体流形成用孔を示す断面
図、第２図ａ ”’−ｃは本発明のガスジェット気体流
形成用孔の例を示す断面図、第３図は本発明の一実施例
を示す断面図、第４図は第３図の底面図である。 １・・・・・・熱軟化性物質の溶融物、２・・・・・・
溶融るつぼ、３・・・・・・流出ノズル、６・・・・・
・ジェット気体流形成用孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱軟化性物質を加熱して粘稠溶融物にせしめ、これ
   を流出ノズルを通して連続的に流出せしめるための、流
   出ノズルを有する溶融るつぼ（４）および、流出せしめ
   られた該溶融物に、該溶融物の横断面の接線方向の成分
   と、該溶融物の流出方向に向って先ず該溶融物の中心軸
   線に漸次接近し次に該中心軸線から漸次離れる方向の成
   分とを有する、該溶融物の回りに周方向に間隔を置いて
   配置された３本又はそれ以上の実質上直線状の高速気体
   流を射出せしめ、これによって、該溶融物の流出開始部
   から該気体流が該溶融物の中心軸線に最も近接する部分
   までの第１の領域において、該溶融物をその中心軸線の
   回りに回転せしめると共に、その流出方向に向って断面
   が漸次減少する実質上円錐形状にせしめ、そして該第１
   の領域に続く第２の領域にて、該溶融物を、該円錐形状
   の先端部から繊維状にせしめて、該流出方向及び半径方
   向外方にうずまき状に飛び出させるために、該流出ノズ
   ルの周りに周方向に間隔を置いて配置されたすくなくと
   も３本のガスジェット気流形成用孔ＣＢ）を具備してい
   る熱軟化性物質から繊維を形成するための装置であって
   、前記孔出口の有効孔径をＤとすれば、前記孔内部の各
   位置の有効孔径が、孔出口から距離りの位置と孔出口か
   ら距離３Ｄの位置との間の範囲内で最小値ｄとなり、Ｄ
   とｄの比が１．１〜２．０の範囲内にあるように、前記
   孔が末広がり形状を有することを特徴とする熱軟化性物
   質の繊維の製造装置。