JPS5911540B2 - 無機質繊維の製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラス繊維などの如き無機質繊維の製造方法
と、その製造装置に関するものである。

従来、ガラスなどで代表される繊維化可能な無機質材料
を繊維化する場合の方法としては、例えば第１図に示す
如く、溶融した無機質材料１を容器２の底部に設けた流
下口３から流下させて、これを一旦冷却してロンド状に
成形した後、このロッド４をバーナー５にて再度溶融し
つつ、その火焔流にて繊維化する火焔法が知られている
ほか、第２図に示す如く、容器２の流下口３から流下す
る溶融無機質材料１を、高速で回転する回転子６に受け
、その回転子の側壁に設けた小孔７から、溶融材料を遠
心力によって流出させると共に、回転子６の周囲に設置
されたバーナー５からの火焔流によって溶融無機質材料
を繊維化する遠心法が知られている。

しかしながら、火焔法は、原料たる無機質材料を溶融す
るのに必要な熱エネルギーを１とすれば、一旦固化した
ロッド４をバーナー５によって再溶融して繊維化する際
に必要な熱エネルギーはその約１０倍も要し、全体とし
て極めて膨大な熱エネルギーを必要する。

また遠心法に於ても、回転子６の周囲にバーナー５を使
用するため、これによって多大な熱エネルギーが消費さ
れるばかりでなく、遠心法は回転子を通常３０００ Ｒ
ＰＭ以上で高速回転させる必要があるため、連続運転に
際しては保守経費が著しく増加する。

さらに付は加えれば、上記の両方法で使用されるバーナ
ー５からの火焔流は、無機質材料を溶融乃至は軟化する
のに充分な高温度であると同時に、大きな流出速度を有
することが必要であるため、大型ブロワ−などを併用す
る関係から、かなり大きな騒音を伴うのが通常である。

本発明は、上に指摘した如き従来法の欠点を解消した無
機質繊維の製造法と、その製造装置を提供するものであ
る。

而して、本発明に係る無機質繊維の製造法は、繊維化可
能な無機質材料の溶融物を、円筒状に流下させつつ、そ
の円筒状溶融流の内側に於て、気体を下向きに噴出させ
ると共に、該溶融体の外側に於ては、気体を斜下方に噴
出させてそれらの気体流を前記溶融流のそれぞれ内外周
に衝突させることからなり、また本発明に係る無機質繊
維の製造装置は、繊維化可能な溶融無機質材料の流下口
を底部に有する溶融無機質材料の収容器と、前記流下口
の中央部に設置されて気体を下向きに噴出するセンター
ノズルと、前記流下口の下側外周に設置されて気体を内
側下方に噴出する複数個の噴出孔を持ったリング状ノズ
ルとから構成される。

進んで添付図面に基づいて本発明をさらに詳しく説明す
る。

第３図は本発明に係る装置の一実施例を示す断面図であ
って、図示の通り、繊維化可能な溶融無機材料の収容器
１１の底部には、溶融無機質材料の流下口１２が設けら
れており、その流下口の中央部には、気体を下向きに噴
出するセンターノズル１３が設置され、また前記の流下
口１２の下側外周には、気体を内側下方に噴出する複数
個の噴出孔１４を持ったリング状ノズル１５が設置され
ている。

そして前記のセンターノズル１３とリング状ノズル１５
とは、それぞれ送気管１６．１７に連結され、加圧気体
槽（図示なし）からの加圧気体は送気管１６．１７を介
してセンターノズル１３及びリング状ノズル１５に供給
される。

上記の如く構成される装置に於て、収容器１１内の溶融
無機質材料は、第４図に示す通り、流下口１２とセンタ
ーノズル１３との間の環状空隙部を通って円筒状溶融流
１８を形成する。

この際前記の円筒状溶融流の内側には、センターノズル
１３から気体が下向きに噴出されていると共に、円筒状
溶融流の外周には、リング状ノズル１５の噴出孔１４か
らの気体が噴出されているため、前記の円筒状溶融流１
８は、センターノズル１３からの気体流と、リング状ノ
ズル１５からの気体流とによって伸長されつつ繊維化せ
しめられるのである。

なお、リング状ノズル１５からの気体流のみでも溶融流
１８を繊維化しうるが、センターノズル１３の併用によ
り、きわめて効率よく、容易に繊維化を行うことができ
る。

一般に、ガラスの如き無機質材料の溶融体は、それぞれ
その組成に応じた温度−粘度特性を持つものであるから
、繊維化にあたって、溶融体を適正な粘度に、換言すれ
ば適正な温度に保持することが好ましい。

而して本発明に於ては、溶融体の組成乃至は温度に応じ
て、センターノズル及びリング状ノズルから供給される
気体の温度、圧力、流量、リング状ノズルの設置位置及
びリング状ノズルによって形成される気体流のセンター
ノズル軸線に対する角度などを適宜調節することを可と
する。

なお、本発明において溶融流の外周に対する気体の噴出
は、前記リング状ノズルに代えて、その溶融流を囲むと
ころのスリット状ノズルとしてもよい。

第５図及び第６図は、本発明の別の実施例を示す溶融体
流下口部分の拡大断面図であって、第５図はセンターノ
ズル１３を流下口１２より下位まで突出させた場合を、
第６図は、センターノズル１３の先端を円錐状に開口さ
せると共に、その開口部に傘型分配板１９を設置した場
合をそれぞれ示す。

なお、第４．５．６図で明らかなように、収容器１１の
底部および流下口１２とそれぞれ間隙をおいてリング状
ノズル１５を設置しているので、流下口１２とリング状
ノズル１５との間に自然な下向き気体流を生じ、リング
状ノズル１５の噴出孔１４からの気体流をより安定化し
て前記円筒状溶融流１８の外周に効果的に衝突せしめて
より効率よく繊維化せしめるのである。

また第７図は、第６図に示した如き傘型分配板１９を持
ったセンターノズル１３を、溶融無機質材料の流下口１
２より下位まで突出させた実施例を示すものであって、
この実施例に於ては、流下口１２から出た溶融無機質材
料は、直ちに自由流下することなく、傘型に開いたノズ
ル表面に沿って薄層状で流れた後、ノズル先端から自由
流下するので、この間に溶融物の放熱を行なわせること
ができる。

従って、繊維化すべき溶融無機質材料の温度−粘度特性
に応じて、センターノズルの突出長りを加減し、自由流
下する溶融物の粘度を繊維化に適する粘度に調節するこ
とが好ましい。

また、第７図に於て、センターノズル１３の開口角度（
α１）及び分配板１９の開き角度（α２）も、繊維化す
る溶融無機質材料の温度−粘度特性に応じて適当に選択
される。

本発明は、自由流下する円筒状溶融流に、その内外から
気体流を噴射することによって、溶融流を繊維化するも
のであるから、収容器１１の流下口１２からは、溶融体
が円滑に且つ均一に流下することが好ましい。

しかし、溶融物の熱的不均一乃至はセンターノズルの取
付は位置の偏心などの理由から、溶融物の円滑且つ均一
な流下が損われる場合がある。

従って、本発明では、第８図に示す如く、孔部２０を有
する円板２１を流下口１２とセンターノズルの送気管１
６の間に設置することにより、流下する溶融物流の均整
を図ることを可とするものである。

同様にして、先端が傘型に開いたセンターノズルを使用
する場合には、第９図に示すようにセンターノズル１３
のスカート部に放射状の溝２２を設けるか、あるいは第
１０図に示すように、この溝２２を送気管１６まで延長
させることもできる。

ちなみに、溝２２の設置は溶融物流の均一な分散に効果
があるばかりでなく、放熱面積を増大させる効果がある
ので、繊維化に際して冷却が望ましい無機質材料を繊維
化する場合に有効である。

本発明に於てはセンターノズル１３と流下口１２とが同
軸上にあることが望ましいが、高温雰囲気にさらされる
本発明の装置は、主として熱膨張に基因してセンターノ
ズルと流下口とが偏心することがある。

この偏心は繊維化される無機質材料の種類によっては繊
維径の１バラツキ」を犬にし、終局的には繊維化製品の
品質を低下させる。

従って、これを防止するため、センターノズル１３とリ
ング状ノズル１５とは、前後、左右および上下に移動し
得ることが好都合である。

第１１図はその実施例を示すものであって、センターノ
ズル１３とリング状ノズル１５は、それぞれ前後左右に
滑動可能な公知の鳩尾溝を持つ取付は台２３．２４に固
定し、これらはネジ２５．２６に上下動可能に螺着され
ている。

而して、センターノズル１３とリング状ノズル１５とは
、それぞれ独立して任意の位置に設置することができ、
これらは可撓管を介して加圧気体槽に接続する。

本発明の装置は、溶融無機質材料の収容室１１の底部に
複数個の流下口１２を設け、各流下口にセンターノズル
１３とリング状ノズル１５を設置した態様をも包含する
。

第１２図、第１３図はこの態様を持った仰観図であって
、第１２図は流下口とこれに付設されるノズルを収容器
１１の底部に円形状に配置した場合を、第１３図は直線
状に配置した場合をそれぞれ示す。

何れの配置を採用するかは、収容器の形状及び設置個所
などによって適宜選定される。

本発明で使用される気体としては、典型的には空気が使
用されるが、その他のガスも使用可能である。

気体は適当な加圧装置で加圧された後、送気管を介して
センターノズル及びリング状ノズルに供給される。

この際必要ならば当該気体を、熱交換器などの適宜な加
熱装置によって加熱してから送気管に送ることもできる
。

センターノズル及びリング状ノズルにそれぞれ供給され
る気体は、当然のことながら脈動しないことが好ましい
が、例えば第１４図に示す如く、加圧気体の中間貯蔵タ
ンク２７を、センターノズル１３の直前に設置すれば、
少なくともセンターノズル１３に於ける気体の脈動を防
止することができる。

また、第１４図に示す実施例に於て、中間貯蔵タンク２
７が収容器１１と相似形である場合には、間隔Ｈの調節
によって、流下口１２から出る溶融物の量を規制できる
利点がある。

本発明の方法及び装置によって製造された無機質繊維は
、常法通り公知の繊維収集加工装置によって所望の繊維
製品に成形されるが、第１５図は無機質繊維をマット状
に成形する場合の説明図であって、コンベア２８の搬送
面上に堆積された無機質繊維はロール２９で加圧されて
マット状繊維３０に成形されるのである。

以上説明したところから明らかな通り、本発明はガラス
の如き繊維化可能な無機質材料の溶融物を円筒状に流下
させながらその内外両側に噴射気体流を衝突させて繊維
化するものであるから、従来の繊維化技術に比較して、
必要な熱エネルギーを節減できるばかりでなく、騒音な
どもこれを減少させることができる。

さらにまた、本発明はセンターノズルの突出長、先端形
状、リング状ノズルの取付は位置並びにその気体噴出孔
角度などの調節によって、溶融無機質材料の温度−粘度
特性に応じた条件を容易に設定できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の無機質繊維製造技術の説明図
、第３図は本発明に係る無機質繊維製造装置の断面図、
第４図は第３図に示す装置の流下口部分の拡大断面図、
第５図及び第６図は本発明の別の実施例を示す流下口部
分の拡大断面図、第７図は本発明のセンターノズルの突
出長、開き角度を示す説明図、第８図はセンターノズル
の送気管に円板を付設した場合の斜視図、第９図及び第
１０図は本発明のセンターノズルの別の実施例を示す斜
視図、第１１図は本発明のセンターノズルとリング状ノ
ズルを位置可変機構に取付けた場合の説明図、第１２図
及び第１３図は本発明の装置の仰観図、第１４図は加圧
空気の中間貯蔵タンクを収容器内に設けた実施例を示す
説明図、第１５図は本発明の無機質繊維装置に繊維収集
加工装置を組合わせた実施例を示す説明図である。 １・・・・・・溶融無機質材料、２・・・・・・容器、
３・・・・・・流下Ｕ３．４・・・・・・無機質材料の
ロッド、５・・・・・・バーナー、６・・・・・・回転
子、７・・・・・・小孔、１１・・・・・・溶融物収容
器、１２・・・・・・流下口、１３・・・・・・センタ
ーノズル、１４・・・・・・噴出孔、１５・・・・・・
リング状ノズル、１６．１７・・・・・・送気管、１８
・・・・・・円筒状溶融流、１９・・・・・・傘型分配
板、２０・・・・・・孔部、２１・・・・・・円板、２
２・・・・・・溝、２３ 、２４・・・・・・取付は台
、２５゜２６・・・・・・ネジ、２７・・・・・・中間
貯蔵タンク、２８・・・・・・コンベア、２９・・・・
・・ロール、３０・・・・・・マット状繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維化可能な無機質材料の溶融物を、円筒状に流下
   させつつ、その円筒状溶融流の内側に於て、気体を下向
   きに噴出させると共に、該溶融流の外側に於ては気体を
   斜め下向き噴出させてそれらの気体流を前記溶融流体の
   内外周に衝突させることからなる無機質繊維の製造方法
   。 ２ 繊維化可能な無機質材料がガラスである特許請求の
   範囲第１項記載の無機質繊維の製造方法。 ３ 底部に、゛繊維化可能な溶融無機質材料の流下口を
   有する溶融無機質材料の収容器と、前記流下口の中央部
   に同軸的に設置されて気体を下向きに噴出するセンター
   ノズルと、前記流下口の下側外周に設置されて気体を内
   側下方に噴出するリング状ノズルとからなる無機質繊維
   の製造装置。 ４ センターノズルがリング状スリットを持った円錐状
   ノズルである特許請求の範囲第３項記載の無機質繊維の
   製造装置。 ５ センターノズル及びリング状ノズルの位置を変更調
   節できる位置可変機構を付設した特許請求の範囲第３項
   又は第４項記載の無機質繊維の製造装置。