JPS5915095B2 - 中空ガラス繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中空ガラス繊維の製造方法に関し、特に溶融ガ
ラスを簡単な構成による流出紡糸手段を用いて、所要太
さの中空ガラス繊維を効率よく製造する方法に関するも
のである。

ガラス繊維の製造に当っては、調合した原料をタンク炉
で溶融、清澄してガラス化し、これを成形してマーブル
とした後、該マーブルを再溶融して、あるいは、成形を
経ずに溶融ガラスをそのまま紡糸する様に流出させつつ
延伸や冷却を加え、短繊維又は長繊維として製造する。

また原料の組成によって、無アルカリガラス繊維と含ア
ルカリガラス繊維に大別されるが、長繊維の製造には一
般に無アルカリガラスが利用される。

尚この他ソーダライム系ガラス等の如くその利用目的に
よっては各種のガラス繊維が利用されている。

ところで繊維の形態は、短繊維や長繊維の如何にかかわ
らず一般に中実であるが、その利用目的に応じて断面形
状の異なるものや外面形状の異なるものが製造される。

また最近に至って連続した空洞を形成する中空繊維も要
求され始めた。

これらの中空ガラス繊維の製造方法としては、溶融ガラ
スを容器に収納しつつ高速回転させ該容器の周壁に設け
た２重細孔から遠心力によって噴出させる様な遠心製造
法（米国特許第３２８２６６７号）或はマーブル溶融保
持容器の底面に２重管構造の流出紡糸ノズルを配置して
おき、外周側の管から溶融ガラスを吐出しながら中心側
の管からガスを供給する製造力等が知られており、前者
は主として短繊維に、後者は長繊維の製造に利用されて
いる。

しかるに前者においては、高温度に保持して高速回転さ
せる装置を具備しなければならず、製造設備も犬がかり
となり更に延伸巻き取りに光っても困難性が多い。

従って中空ガラス繊維の製造に当っては後者の方が多く
利用される。

しかしながら前記２重管構造の流出紡糸ノズルは、非常
に細く形成する必要があるので製作費が高騰する。

またこれらの取り付けに当っても特別な保持乃至支持手
段を必要とするので製造装置が複雑とならざるを得なか
った。

更に保守管理にも手段を要している。

その為中空ガラス繊維を簡単な手段で紡出できる様な紡
糸方法の開発が望まれている。

本発明者等はこれらの事情に着目して鋭意研究した結果
、極めて簡単な手段で中空ガラス繊維を製造でき且つ安
価に提供できることを見出した。

しかしてこの様な本発明とは、溶融ガラス流出孔を形成
した容器の該流出孔から所定距離を隔てた上方に該流出
孔と同軸的に穿孔された天板部材を設けておき、該容器
に収納され且つ流出孔から垂下する溶融ガラスに、上記
穿孔から気体を自然吸入させながら引き取る様にして中
空ガラス繊維を製造する様にしたものである。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明するが図は本発
明の具体的な実施手段の一例を示すもので、本発明はこ
れらの図示例に限定されず前・後記の趣旨に沿って他の
構成としたり、或は紡糸に必要な他の装置を併設しても
同様に実施することができる。

第１図は本発明を実施するための具体的装置の構成説明
図であって、１錘用に適用した紡糸装置の％破断見取図
、第２図は第１図の中央断面図で紡糸状態を示したもの
である。

これらの図において、１は溶融ガラス保持容器を示すが
、容器本体は、例えは白金合金製の箱型炉、或は、耐火
粘土で作った容器として構成され、溶融ガラス保持用内
腔部２及びガラス流出孔３を形成する。

一方該保持容器１には蓋板４を取り付けると共に該蓋板
４には、内腔部２内に延びた周壁５ａを形成しその底面
５を天板部材として構成する。

そして該天板部材５と保持容器１の底面との間に間隔９
を形成する。

また該天板部材５は保持容器１の底面に設けた流出孔３
の上部周辺を覆う様に配設されると共にそのほぼ中央部
にガス吸入孔６を穿設するが、該ガス吸入孔６と保持容
器１の流出孔３とは互いに同心状になる様に設置する。

尚保持容器１と蓋板４とをそれぞれ前記した様に位置決
めするために、該蓋板４の裏面側に嵌合突条を形成した
り、或は外周フランジ突壁を形成したり若しくは他の保
合装置を利用して位置決めする様に構成することが推奨
される。

尚蓋板４も前記保持容器１と同類の材料で形成するのが
好ましい。

他方該保持容器１の内腔部２に収容される溶融ガラス７
は、前記したマーブルを該保持容器１に投入後若しくは
投入しながら加熱によって溶融させるか、或は他の部分
において溶融された後で該保持容器に導入される。

そして内腔部２に収容された溶融ガラス７は、前記天板
部材５と底面とで形成される間隔９を埋める様に流れる
。

そして該間隔９中に形成された流出孔３から溶融ガラス
７ａが流出すると共に該流出ガラス７ａは適当な引き取
り装置によって引き延はされ且つこの雰囲気若しくは積
極的な冷風吹付手段によって冷却固化してガラス繊維状
に形成されるが、本発明にあっては、該流出孔３の直上
にガス吸入孔６が形成されているので、流出するガラス
７ａの頂面には該ガス吸入孔６によって冷却固化面が形
成され、しかもガラス７ａは流出孔３の周辺部に沿って
流出するので中空部８を形成すると共に該中空部８の減
圧によってガス吸入孔３がら空気を吸い込み、中空部８
がそのまま引き延ばされを様に固化形成されて中空ガラ
ス繊維１０となる。

尚この様な流出紡糸に当っては空気吸入孔６を流出孔３
より小径とすることが推奨される。

また流出孔３と空気吸入孔６との直径の比や、これらの
間隔９の関係は、溶融ガラス７の粘度や引き取り速度に
よって適当な条件が設定される。

以上、１錘用の紡糸装置によって本発明の詳細な説明し
たが、多錘で構成する場合は、例えば第３図の平面図の
様にすればよい。

即ち溶融ガラス保持容器１１に、広い底面を有する内腔
部１２を形成し、該底面に流出孔１３を並べて形成する
。

そして該流出孔１３の上部に設ける天板部材としては、
該内腔部１２に挿入配置される蓋板１４の突出底面１５
として形成し、該天板部材１５がガス吸入孔１６を形成
する。

そして該吸入孔１６は前記したのも同じ様に流出孔１３
と一致させる。

尚これらの一致については保持容器１２と蓋板１４の位
置決め装置によって行なわれる。

なおガス吸入孔６又は１６から吸入されるガスは、通常
雰囲気中の空気であるが、冷却した空気若しくは特殊な
ガスを吸入させる様にすることもできる。

第４図は、前記１錘用紡糸装置を用いて中空ガラス繊維
を製造する実施例を示し、前記溶融ガラス保持容器１中
にマーブルを投入して、電気炉１７中に置き、溶融ガラ
スを電気炉の下面側から引き出すものを示し、前記した
様にして紡糸された中空ガラス繊維１０は巻取装置１９
に巻かれてパッケージ２０を形成する。

そしてパッケージ２０の形成に当っては適当なトラバー
ス装置２１が利用される。

尚紡出されるガラス繊維１０に対しては、冷風を吹き付
ける様な固化促進装置や、多数の繊維を集合するための
集束剤を付着させたりすることがある。

これらの実施例では流出孔とガス導入孔がそれぞれ水平
な平行面で間隔９を置いて対向し、該間隔中に充満した
溶融ガラスを流出させながら紡糸するものを示したが、
該間隔９については、水平な平行面に限定されず第５図
に示すような湾曲平行面としても同様に紡出することが
できる。

またこれらの間隔９については必ずしも平行である必要
はなく第６図の様に保持容器１側の底面を平面とし、蓋
板４側に形成する天板部料５を下方に突出した湾曲面と
することも推奨される。

特に天板部材５を湾曲面とする場合は、ガス吸入孔６を
中心とする球面状に形成して溶融ガラスの流入を促進さ
せるものであることが好ましい。

尚紡糸引き取りについては、パッケージに形成するもの
を示したが、一般のガラス繊維では、外径が７０μ以上
になると巻き取りが困難になるので中空ガラス繊維につ
いても７０μ以上のものでは、紡糸し、一定の長さ紡出
する毎に他の把持ローラ若しくは案内ローラで引き出し
、切断して揃える様な手段を採用する。

この様にして製造する中空ガラス繊維の形状は、ガラス
の組成の他に、溶融ガラス保持容器１に形成する流出孔
３の径や間隔９、或は溶融ガラス温度やその溶融ガラス
液面高さ、更には引き取り速度によって影響される１第
２図の様な装置によって１０μ〜３ｍｍ外径の中空ガラ
ス繊維を製造する場合は、保持容器１の流出孔を１〜１
０ｍｗ間隔９を３〜２０朋とするのが適当であり、溶融
ガラスの温度については組成によって異なるが、一般的
に１００〜１００００ポイズとなる温度において、その
温度幅を５０〜１００°Ｃ変化することによって調整さ
れる。

また天板部材５のガス吸入孔６の径については、２〜２
０ｍｍが好適で、該孔径を流出孔３と同径にしても中空
ガラス繊維は紡出し得るが、図示する様にガス導入孔側
を小径とすれば好結果を得ることができた。

本発明は中空ガラス繊維を紡出するに当って、溶融ガラ
ス保持容器の流出孔の上部側に、溶融ガラスを充満する
様な間隔を形成すると共に流出孔の直上部にガス吸入孔
を形成して紡出する様にしたから、特別な紡出用ノズル
を用いることなく極めて簡単な手段で中空ガラス繊維を
製造することができる。

以下第１，２図に示す装置を用い、第４図の様な電気炉
を用いた場合の実施例について述べる。

尚ガラス組成は次表の通りである。Ｓ ｔ ０２
６２．５係 Ｂ２Ｏ３２７，３％ Ａ７２０３ ３．０％ Ｎａ２Ｏ７，２％ 実施例 １ 溶融ガラス保持容器１は内径１５０ｃｒｒＬ１深さ１０
０ｃｒｒＬの耐火粘土製とし、流出孔３は、その底面の
中心部に１０１ｒＬ７ＩＬの径で設けた。

蓋板４は保持容器１と同村の耐火粘土製として容器１に
嵌合する様に形成し、間隔９を４ｍｍとなる様に天板部
材５を形成すると共にガス吸入孔３を７ｉｍ径とした。

この容器を第４図に示す様な取出口１８を設けた電気炉
１７に入れ、炉の温度を１２５０℃に設定して２時間焼
成した。

その後炉の温度を１０５０℃に下げると共に前記組成の
ガラスマーブルを容器１の内腔部２に入れた。

数分後、保持容器１の流出孔３から紡出される溶融ガラ
ス７ａが電気炉１７の取出口１８から垂下してきたので
、これを巻き取った。

尚巻き取りに当っては周長１ｍの円筒にトラバースさせ
ながら巻き取りその速度は４００ｍ／ｍｉｎであった。

紡出中空ガラス繊維は雰囲気の空気によって固化された
ので特別な強制冷却をしなくても中空ガラス繊維が紡出
できた。

尚得られた中空ガラス繊維は外径５４μであり中空部の
内径は２０μであった。

実施例 ２ 実施例１と同様の材料および条件において、引き取りの
みを変更した。

即ち巻き取り装置に替えて、一対のローラで紡出ガラス
繊維を挾みながら引き取った。

引き取り速度は４．２ ｍ／ｍ ｉ ｎとし、定長に切
断した。

得られた中空ガラス繊維は外径６００μで中空内腔径は
２７５μであった。

実施例 ３ 実施例２と同様とし、電気炉１７の温度を１０２０℃に
設定して引き出し切断した。

得られ−た中空ガラス繊維は外径４３６μ、内径６４μ
で、これら実施例２，３で得らえた中空ガラス繊維は繊
維というよりはガラス管に近いものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する具体的装置の構成説明図で一
部を破断して示す。 第２図は第１図の中央断面図で紡出状態を示す。 第３図は他の構成例を示す平面図、第４図は紡出巻取り
の一例を示す説明図、第５図および第６図は溶融ガラス
保持容器の他の実施例を示す中央断面図である。 １：溶融ガラス保持容器、２：内腔部、３：流出孔、４
：蓋板、５：天板部材、６：ガス吸入孔、７：溶融ガラ
ス、８：中空部、９：間隔、１０：中空ガラス繊維、１
１：多錘紡出用容器、１２：保持部、１３：流出孔、１
４：蓋板、１５：天板部材、１６：ガス吸入孔、１７：
電気炉、１８：取出口、１９：巻取装置、２０：パッケ
ージ、２１：トラバース装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融ガラス流出孔から所定距離を隔てた上方に、該
   流出孔と同軸的に穿孔された天板部材を設け、流出孔か
   ら垂下する溶融ガラスの中央部に上記穿孔から気体を自
   然吸入させながら引き取ることを特徴とする中空ガラス
   繊維の製造方法。