JPS596262B2 - ガラス繊維の製造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス繊維の製造、特に近接距離に離間して配
置された複数個のオリフイスを有するオリフイスプレー
トを用いるガラス繊維の製造に関するものである。

近接距離に離間して配置された複数個のオリフイスを有
するオリフイスプレートを用いるガラス繊維の製造は、
ストリツクランドの米国特許第３９０５７９０号に詳細
に記述されている。

同特許の方法に依れば、オリフイスプレート加熱手段と
近接距離に離間して配置された複数個のオリフイスとを
有するオリフイスプレートを、オリフイスプレートのオ
リフイス領域で上方に向いた迅速に移動するガス好まし
くは空気の団流（上記米国特許でＢｕＩｋｆｌＯｗと定
義づけられたもので一団となつて流れる大流量の流れを
意味する）と組合せて使用する。通常コーン（オリフイ
スの下に逆円錐形に垂れ下つている溶融ガラス）の形成
されるオリフイスプレートの領域で単独のガス柱となつ
ているガスの団流を、コーンを冷却して安定なコーンを
形成しコーンの分離を維持するのに充分な量、速度及び
角度で用いる。ガスの団流はオリフイスプレートに衝突
してオリフイスプレートに近接する停滞ガスを本質的に
排除し、オリフイスプレートに沿つて全方向に外方に流
れる。ガスの団流はオリフイスプレートのオリフイス下
方に生成する溶融ガラスのコーンから引出される繊維に
より下方に吸引されるガスの供給をも提供する。同特許
に記述されているように、運転の開始は、オリフイスプ
レートの下側に流出した溶融ガラスをオリフイスプレー
ト下面全体に溢流させ、オリフイスプレート温度を正規
運転温度より約２５〜約１５０℃低い温度に確立してそ
れ以上のガラス流がオリフイスプレートから通過するこ
とを制止し、オリフイスプレートの下方に生成したガラ
スのマトリツクス即ちかたまりをプレートから緩徐に引
離すことにより達成される。かたまりが緩徐に引離され
るに伴い、各オリフイスに個々の繊維に形成されるべき
溶融ガラスコーンが形成し易くなる。次いでオリフイス
プレートの温度を高め、これに相応して繊維化速度を増
すとともに空気団流によりコーンの分離を維持する。こ
の方法は好首尾なものではあるが、操作員の極めて細心
の注意が必要であり、特に多数のオリフイスを有するオ
リフイスプレートを用いる場合には操作員の極めて細心
の注意を必要とする。本発明の１目的は運転操作様式を
短時間内に確立することを可能とする、近接距離に離間
して配置された複数個のオリフイスを有する加熱された
オリフイスプレートの運転操作開始の為の優れた方法を
提供するにある。

本発明の他の目的は、オリフイスプレートに溢流した溶
融ガラスを迅速に分離することを可能とする、近接距離
に離間して配置された複数個のオリフイスを有する加熱
されたオリフイスプレートの溢流（ＦｌＯＯｄｉｎｇ）
を分離する優れた方法を提供するにある。

本発明のさらに他の目的は、短時間内に運転操作様式を
確立することを可能とし、ガス給送マニホールドを用い
て近接距離に離間して配置された複数個のオリフイスを
有する加熱されたオリフイスプレートの溢流を分離し又
は運転操作を開始する為の装置を提供するにある。

本発明の１方法においては、近接距離に離間して配置さ
れた複数個のオリフイスとオリフイスプレート加熱手段
とを有するガラス繊維製造オリフイスプレートの運転操
作様式（即ち運転開始又は溢流の矯正）を確立するにあ
たり、Ａ．溢流ガラスをオリフイスプレートの下側に溢
流させ、Ｂ．オリフイスのガラス粘度が約１０００ポイ
ズより大となるようにオリフイスプレート温度を確立し
、Ｃ．オリフイスプレートの下側にガラスのかたまりを
形成し、Ｄ．オリフイス領域に近接して配置され略々オ
リフイスプレートの中心に向けられた複数個の略略対向
するノズルから冷却ガスを、オリフイスプレートの下側
にオリフイス領域の少くとも両方の側からオリフイスプ
レートに対し約３０〜約６００の角度で少くともオリフ
イスの配列している領域全体に流れるように指向させ、
Ｅ．オリフイスプレート温度を上昇し冷却ガス流を制御
しながらガラスのかたまりを緩徐にオリフイスプレート
から引離してオリフイスプレートの少くとも若干のオリ
フイスの下方に溶融ガラスのコーンを形成し、Ｆ．全オ
リフイス領域を冷却するガス流量を周期的にゆつくりと
増減させ、ガス流量の減少の際に孤立した溢流領域を隣
りの溶融ガラスのコーンに合流させ、ガス流量の増加の
際にガラス粘度を増加させて隣りの溶融ガラスのコーン
から繊維が引出されるとき溢流領域を繊維化し、かくし
てガス流量の一回の増減毎に溢流領域を徐徐に次から次
へと溶融ガラスのコーンに分離する。

本発明の他の方法は、略々対向するノズルを用いて運転
操作様式を確立し、然る後略々対向するノズルを用いて
運転操作様式を維持することを意図する。

本発明は、さらに略々オリフイス領域の中心に向いた略
々対向するノズルを含めて運転操作様式を確立する為の
装置を意図する。

本発明はまたオリフイスプレートが非常に多数のオリフ
イスを近接した距離に離間して配置したオリフイスプレ
ートによる紡糸中オリフイスプレートに溢流が生じた場
合に成功裡の分離を行うことのできる方法及び装置を提
供する。

本発明を実施すると、オリフイスプレートの下方に複数
個のノズルをより垂直に据付けた場合に比べ、所要冷却
ガス量が減少する。さらに、本発明方法を用いると、オ
リフイスプレートからガラスのかたまりが下方に引離さ
れるとき冷却ガスがオリフイスプレートに遥かに良好に
接近する為、複数個のノズルをより垂直に据付けた場合
に比べ、分離をより迅速に行なうことができる。本発明
のこれ等の種々な方法および装置は、米国特許第３９０
５７９０号に記述されたガラス繊維の製造における改善
である。

従つて米国特許第３９０５７９０号について概説すると
、そこに記述された方法は、従来のガラス炉及び補助器
具を含む任意のガラス溶融手段を用いて実施することが
できる。

溶融ガラスはオリフイスプレートと連通する貯蔵器内に
保持される。オリフイスプレートは溶融ガラス貯蔵器の
下面を形成することが屡々あり、事実、オリフイスプレ
ートをブツシングとして形成し、このブツシングの両側
面を上方に炉内に延在して溶融ガラスを収容する貯蔵器
の側面の一部分又は全体を形成することがある。オリフ
イスプレート自体はガラス繊維形成条件下で運転するの
に適する任意の合金から製造され、オリフイスプレート
の表面は通常平坦である。

オリフイスプレートに設けたオリフイスは直径約２．５
４ｍ１ｔ（約０．１インチ）以下であることが最・も多
く、約０．５１關（約０．０２インチ）のような小直径
とすることもできる。ブツシングの面積を最大に利用す
る為には、これ等のオリフイスは通常、オリフイス中心
から隣りのオリフイス中心までの距離がオリフイス直径
の約２倍以下の距離、好ましくは約１．２５〜約１．７
倍の距離に離間して配置する。実際の製造用にはオリフ
イス密度は通常、オリフイスプレートのオリフイス領域
１平方インチ当りのオリフイス数は少くとも約５０個、
好ましくは少くとも約１００個、特に好ましくは約２０
０個である。オリフイスプレートは少くとも４列のオリ
フイスを有する。少くとも約１０又は１１列のオリフイ
スを有すると好適であり、少くとも約１５列のオリフイ
スを有すると最も望ましい。１９７５年７月２８日出願
された米国特許出願第５９９７２０号及び１９７５年１
２月８日出願された米国特許出願第６３８５２６号に記
述されたオリフイスプレート構造とアセンブリ一は特に
使用に好適である。

種々の冷却ガスを用いることができるが、空気は特に好
適である。

ガスは冷却用に用いる為、略略常温（例えば約３７．８
℃（約１００′Ｆ′）又はそれ以下）のガスを用いると
好都合である。これ等の利点はより高温のガスを用いて
も達成でき、例えば２６０℃（５０００Ｆ）のガスを用
いてさえも達成することができ、ガス量はこれに従つて
増大する。説明の都合上、冷却用ガスとして空気を例に
とつて説明するが、他のガスも使用できることは勿論で
ある。オリフイスプレートはオリフイスプレート加熱手
段を具える為、溶融ガラスからオリフイスプレートに伝
達される熱とは無関係にオリフイスプレート温度を制御
することができる。

多くの場合かかる加熱手段は電気抵抗加熱手段であるが
、他の手段を用いることもできる。ガラス繊維はガラス
コーンからコレツト又は類似物土に引出され、その途中
において通常の被覆剤、サイジング組成物等で被覆され
る。

この点に関し本発明が関係する方法は、米国特許第３９
０５７９０号に詳細に記述されているので、こ＼では説
明を省略する。

本発明の目的を達成する為に必須の手段の１つは、平坦
なオリフイスプレートをもつたブツシングの所要の運転
操作様式を確立するときに用いる補助ガス冷却システム
を設けることである。

このガス冷却システムは、米国特許第３９０５７９０号
で実現された団流空気システム、即ち平坦なオリフイス
プレートと従来の操作で下方に移動する繊維化したフイ
ラメントとを冷却する為通常上方に空気を流すシステム
に望ましくは代るものではなく追加されるものであると
いう意味で、補助的である。この補助ガス冷却システム
は、運転開始時に又は切断による運転の中断後に、ブツ
シングの正規運転様式の確立を促進する多数の空気ラン
スを使用する場合と同じ効果がある。本発明方法はブツ
シングの全長に沿つて上述した角度で対向する側に数個
の空気ノズルを配置することを意図する。各ノズルから
流れるガスの中心線は、以下に詳述する様式で溢流が小
さくなり完全になくなるに伴ないガラスのかたまりがオ
リフイスプレート面から脱落又は流れ去り、ガス流のジ
ニットが上方にオリフイスプレートの中心に向つて流れ
込む為、オリフイスプレート土で冷却作用を果す。個々
のジニットを噴出する多数のノズルは多数の前述した如
き空気ランス効果を与える。空気又は任意の他のガスを
オリフイスプレートの全長に沿つて無作為に指向させて
、オリフイスプレートの全長に沿つた均一な温度と冷却
効果を維持することができる。本発明は大型ブツシング
、即ちオリフイス数１０００以上のブツシングに特に有
用である。例えばオリフイス数２０００又はそれ以上の
比較的長い寸法の矩形のブツシングで端部に、例えば前
述の米国特許出願第６３８５２６号の第３図のブツシン
グアセンブリ一に示されているように、ブツシングの加
熱を行なう為の電流を流すものでは、電流導線に接する
オリフイスプレートの端部は或る場合にはオリフイスプ
レート中間部分より高温となる。ノズルは、オリフイス
プレートをその全長に沿つて均一に冷却するべく高温端
部に大きな冷却効果を及ぼすように容易に調節すること
ができる。多数空気ランス効果を有するこの補助冷却シ
ステムは、個々の空気ランスを用いて手操作でブツシン
グのオリフイスプレートの溢流を分離清浄化するのに１
人又は複数の操作員を用いる場合のコスト及び時間に比
べて操作員の時間を大幅に短縮する為、運転開始叉は分
離清浄化の為の中断の場合、特に最初に多大の溢流が生
ずるのが許されている場合、明瞭な利点を与える。

ブツシングの寸法が大となるに伴ない、多数空気ランス
の使用により生ずる利点も大となる。事実、若干の場合
には操作員を置く必要を全く解消することができる。対
向するジニットを用いる着想は、特にブツシングのオリ
フイスプレートに直接空気を衝突させるとき、運転開始
時に又は大きなガラスのかたまりが生成されるような大
きな溢流が生じた後ブツシングの運転操作様式を確立す
る為に用いた場合に、本発明の最も有利な実施態様を構
成する。然し、対向するジニットの中心線がオリフイス
プレートの前方でオリフイスプレートに到達する前に互
いに衝突するようにする本発明の他の実施態様でも極め
て有用な結果を得ることができる。衝突するジニットの
効果はオリフイスプレート土に土向空気流を生成するこ
とである。通常、補助冷却システムのジニットがオリフ
イスプレート上に直接衝突し運転操作様式が確立された
場合、団流空気の上向流を継続し補助冷却システムから
の流を停止する。

然し、操作員は必要ならば補助流を継続することができ
る。オリフイスプレートの前方でジニットを衝突させる
実施態様においては、空気流量に応じて補助冷却システ
ムを用いブツシングの運転操作様式の確立を助けること
ができる。

また、必要に応じて、補助冷却システムを米国特許第３
９０５７９０号の方法の従来の空気団流の増強又は空気
団流の供給源として使用することができる。空気流の方
向に関し、補助冷却システムの多数空気ランス効果を利
用してブツシングの運転操作様式を確立する場合、オリ
フイスプレートの外方端部に各ジニットの主要力が感じ
られその結果溢流作用によつてガラスのかたまりがオリ
フイスプレートの中心へ向つて内方へ流れるように対向
する空気ノズルを向けることが一般的に好ましいことに
注目すべきである。

ガラスの繊維化を助長するために少くとも部分的にガラ
スのかたまりの重量を頼りにしている場合には、このよ
うにしてガラスのかたまりを中央に集めることが一だん
と望ましい。オリフイスプレートに対する対向するジニ
ットの角度については前述したが、角度の範囲は約３０
〜約６０ての間で変化することができる。

約３００より小では空気は吹き流されてオリフイスプレ
ート上に衝突しない傾向があり、又は対向するジニット
と衝突するとしても空気は有効な上昇流を供給するのに
充分な土方モーメントをもたなくなる。然し、ジニット
同士を衝突せしめる場合に対向するジニットの一方を約
３００の如く小さく設定したときには、直接対向するジ
ニットは３００より大な角度に在るべきである。また、
約３００に近い小さい角度でジニットが排出されるノズ
ルを操作員と同じ側に配置して、接触後のオリフイスプ
レート領域の近辺からの加熱された空気の流れが操作員
の方向から遠ざかるようにすることが望ましい実施方法
である。補助空気冷却システム、特に衝突するジニット
のその他の利点は、冷却水を噴霧されることがあるガラ
ス繊維の乾燥を助けることにある。

本発明を次に図面を参照してさらに詳細に説明する。

第１図及び第２図において、ガラスは炉１で溶融され、
溶融ガラス２は貯蔵手段即ちブツシング３内に保持され
る。

オリフイスプレート４の温度はオリフイスプレートに取
付けられた電気抵抗加熱手段により制御される。冷却空
気はオリフイスプレートの少くとも両方の側からノズル
６，６′により導入される。

図示する装置では、ノズル６，６′はマニホールド７，
７′に連結されている。ノズル６，６′はオリフイス領
域の両方の側に、略々相対向する関係に配置されている
。ガラス繊維８はオリフイスから引出され、コレツト９
に巻取られる。サイジング又は被覆剤塗布装置を含む補
助装置は第１図では省略してある。第２図はノズル６，
６′を両側に並べた配置を示す。

運転操作様式（即ち、運転開始又は分離）を確立する為
、空気をオリフイスプレートに対し約３０〜約６０空の
角度で導入する。この角度はガラスのかたまりがオリフ
イスプレートから離れ去るときできる限り多量の冷却空
気がガラスのかたまりの縁を越えてオリフイスプレート
に到達することを可能とすると同時に、空気流をコーン
領域に維持する。空気は略々オリフイスプレートの中心
に向けられるが、空気がノズルを離れるときの扇状拡が
り作用の為、中心から若干外れていても良い。オリフイ
スプレートの端部で過冷却が生ずる一方中心部が冷却不
足の場合には、冷却空気の衝突中心は離されてオリフイ
スプレート中心部から外方に移される。他方、空気流が
過度に重なるような場合には、オリフイスプレートの端
部は過度に高温になる。ノズルを離れる空気は勿論断面
積が増え又は扇状に拡がる。ノズルは、オリフイスプレ
ートにおける空気流の断面が少くともノズルに最も近い
オリフイスの端部を含むように充分に拡がるように、オ
リフイス領域に対し配置すべきである。全ノズルからの
空気流は勿論オリフイスプレートに達したところで全断
面積が、全オリフイス領域を含む充部なものであるべき
である。ノズルの特に好適な角度はオリフイスプレート
に対し約４０〜約５０角、特に約４５スである。例えば
細長い１個のスリツトの使用等に比べて、複数のノズル
の使用は衝突圧力を維持しながら過剰空気の使用を避け
るのに重要である。通常、ノズル直径は約０．７９〜約
４．８ｍ１（約１／３２〜約６／３２インチ）であり、
オリフイスプレートに沿つた空気の略々均一な流れを得
るのに充分なように互いに近接距離に離間して配置され
ている。直径約１．５８１１（１／１６インチ）で中心
が１２．７１１（１／２インチ）離間しオリフイス領域
の中心から約７．６Ｃ！！Ｌ（約３インチ）の距離に位
置するノズルは、幅約４．２ＣＩ！Ｌ（１．６５インチ
）長さ約２１．１ｃｍ（８．３インチ）で孔数２０００
のオリフイスプレートに成功裡に用いられている。この
オリフイス領域は２１列の幅であつた。通常、ノズルは
オリフイス領域の中心から約５．０８〜約１２．７ｃｍ
（約２〜約５インチ）の距離に配置することができる。
ノズルの代表的な空気排出速度は約３０．５〜約１２１
．９ｍ／秒（約１００〜約４００フイート／秒）である
。本発明は次の処置により運転開始時の操作様式の確立
に用いることができる。

オリフイスプレートの全下側に溢流を生じさせガラスの
かたまりを生成させるに充分な程度に、オリフイスプレ
ートを加熱する。

本発明に必ず必要とするものではないが、ガラスのかた
まりが一そう迅速に生成するのを助ける為冷却空気を使
用することが望ましい。この操作開始段階の間、オリフ
イスプレートの温度は、通常、正規運転温度より約２５
〜約１５０℃低く、オリフイスから流れ出るガラス粘度
は約１０００ポイズ以上である。Ｅガラスに対するオリ
フイスプレートの正規運転温度は、オリフイス直径と所
望の生産量によつて異なるが、約１１５０〜約１３５０
℃の範囲内である。他の種類のガラスに対する運転温度
は種々異なるが、これ等の温度は当業者には周知である
。オリフイスを通過する溶融ガラスが繊維化しなければ
ならない限り、オリフイス下方のコーン内のガラス粘度
は、プロセスのこの段階から先は、約３００〜約１００
０ポイズの正規繊維化粘度範囲内になければならない。
約５００〜約７００ポイズの粘度は特に好適である。ガ
ラスのかたまりは生成後オリフイスプレートの下側から
緩徐に除去される。

かたまりの除去は機械的手段、例えばかたまり内に埋設
したガラスロツドまたはピンセツトにより達成すること
ができる。或いはまた、通常前述の方法ほど望ましい方
法ではないが、かたまりをその自重で落下させてもよい
。かたまりがオリフイスプレートの下側から除去される
とき、分離用空気を流し、オリフイスプレート自体上へ
の衝突を開始し、分離を助け始める。

通常、分離は分離用空気供給源に最も近いオリフイス領
域の端部で生じ始める。然し、通常の製造条件の変動と
、熱パターンの小さな変化と、その他の理由との為、若
干の領域は分離される一方、他のいくつかの孤立した領
域は溢流したままに留まる。この点で、空気流を若干減
する。

減少した空気流は孤立した溢流領域の溶融ガラス粘度を
低下させ一そう流動性とする。その結果、これ等の溢流
はガラス繊維が形成されている近接のコーン内に流入し
易くなる。空気流を最初に減少するのと略略同時にオリ
フイスプレート温度を緩徐に増加し、オリフイスプレー
トの温度の増加は正規運転温度及び粘度が達成されるま
で続ける。溢流領域が近接の繊維形成中のコーンに拡が
つたとき、冷却空気を再び増す。

この冷却空気の増加は繊維形成中のコーンに及ぼす増加
するオリフイスプレート温度の影響を相殺するとともに
、繊維形成中のコーンの粘度を増大するのに充分な冷却
をも行なう為、近接の溢流領域を繊維化するのに充分な
張力をこれ等のコーンから引出されるガラス繊維に加え
ることができる。残余の局部的な溢流領域を分離する為
、代表的に約１５〜約２０秒を要する１サイクル（即ち
１回の空気増加から次の空気増加まで）で空気を増減す
るが、その回数は、操作条件によつて若干変ることを理
解すべきである。

空気流の最初の変化によつてすべての溢流が分離される
のではなく、空気流をさらに交互に増減することを要す
ることを予期すべきである。このように空気量を周期的
に増減することによつて溢流が増減するが次第に溢流の
大きさは減少し一定量の空気量を継続して流す場合に比
べて短時間に溢流を小さくできる。小さな隔離された溢
流領域が数個残る場合には、後述するように手持空気ラ
ンスを用いてこれ等の領域に選択的に冷却空気を指向さ
せることができる。前述の処理は僅か約１．５分間で孔
数２０００個のブツシングの８０〜９０％の分離清浄化
を果している。

一たんこの状態が達成されていれば、前述した如き団流
空気形態またはその他の団流空気を用いて運転操作様式
を維持することができる。冷却空気流を特定領域に指向
させることを可能とする手持空気ランスを用いて、団流
空気が向けられた後に残つている僅かな溢流領域を分離
することができる。前述の説明はオリフイスプレートの
運転開始について行なつたが、何等かの理由により運転
中のオリフイスが溢流するような場合には本質的に同様
な処置を行うことができる。

このような場合にはオリフイスプレート温度を単に運転
温度より約２５〜約１５０℃下げて、前述の諸段階を繰
返す。溢流が生じ始めた後操作空気を止めることにより
、運転再開に望ましい完全な溢流を促進することができ
る。第３図には分離作業中のオリフイスプレート温度Ａ
と空気流量Ｂの変化を表す線図が示されている。

大きな溢流が生じた場合空気流を減少させ全オリフイス
領域が確実に溢流するようにする。全オリフイス領域の
溢流後、オリフイスプレート温度を下げ空気流を増大し
てガラスのかたまりの生成を助ける。次いでかたまりを
オリフイスプレートから緩徐に引離し、冷却空気による
分離を開始する。次いで空気流を周期的に増減しこの間
散在して残つている溢流領域のガラスを交互に拡大収縮
させる。オリフイスプレート温度をゆつくりと正規温度
に高め、溢流領域の少くとも殆んどが分離されるまで空
気流の増減を継続する。上述したように、オリフイスプ
レートの少くとも主要な両側に沿つて分離用の補助冷却
空気を導入して、略々均一な冷却効果を得る。

オリフイスプレートが六角形、円形又は類似の形状を有
し、そして場所がある場合には、冷却空気をオリフイス
領域の全周から導入することが望ましく、そしてこの場
合も略々オリフイス領域の中心に指向させることが望ま
しい。このシステムはオリフイスプレートの熱パターン
に合致するように調節することができる。分離作業中オ
リフイス領域の端部のコーンはオリフイス領域の中心部
のコーンより若干低温になり易いことを見出した。オリ
フイス領域中心部のコーンは若干高温になり易いが、そ
のような事実は分離作業に悪影響を及ぼさない。然し前
述した分離様式は、正規運転状態に要求される均一な冷
却を与えるには満足できるものではない。ガラス繊維の
製造中の運転操作様式を維持する為の対向ノズルの使用
を、次に説明する。

第４図はガラス繊維の製造の為の運転操作様式に使用す
る為の装置の概略説明図である。

第４図において、ガラスは炉１１内で溶融され、溶融ガ
ラス１２は貯蔵手段即ちブツシング１３内に維持される
。

オリフイスプレート１４の温度はオリフイスプレートに
取付けた電気抵抗加熱手段（米国特許出願第６３８５２
６号と同様のもの）により制御する。冷却空気はノズル
１６，１６′によりオリフイスプレートの少くとも両方
の側から導入される。

ノズル１６，１６′は図示する装置ではマニホールド１
７，１７′に連結されている。ノズル１６，１６′はオ
リフイス領域の両方の側に略々対向する関係に配置され
ている。ガラス繊維１８はオリフイスから引出されコレ
ツト１９に巻取られる。サイジング又は被覆剤塗布装置
を含む補助具は第４図では省略してある。運転操作様式
に対しては、オリフイスプレートに対し約３０〜約６０
０の角度で略々対向する１組のノズルから空気を導入す
る。

対向するノズルの対は同じ角度である必要はない。実際
、対向するノズルが若干異なる角度にあつて操作員の顔
面に跳ね返る空気の量を最小とすることが望ましいこと
を見出した。１組のノズルをオリフイスプレートに対し
約４０〜約６００とし、他の組のノズルをオリフイスプ
レートに対し約３０〜約４５ズの範囲内の異なる角度に
配置した場合、良好な操作結果が達成されることを見出
した。

特に好適な配置は、１組のノズルをオリフイスプレート
に対し約４５１の角度に配置し、対向するノズルの組を
オリフイスプレートに対し約４００の角度に配置するこ
とである。ノズルからの空気流の中心線は、オリフイス
プレートのオリフイス領域の速端部に大体向けられる。

ノズルからの空気流はそこでオリフイスプレートの下方
で衝突して、第４図に示すように渦流を生成しコーン及
びオリフイスプレートの所で上方を向いている空気の団
流を生成する。対向するノズルから流れ出る空気流の中
心線は、通常、オリフイスプレートの約２．５４ｃＴｎ
（約１インチ）以内の下方の距離で互いに交差する。交
差する空気流により生成した渦流の領域は、オリフイス
プレートのオリフイスにより占められた領域と少くとも
同じ大きさとすべきことは勿論である。分離の場合と同
じように、オリフイスプレートの端部に沿つて略々均一
な空気流が得られるように、ノズルを充分に互いに近接
距離に離間して配置する。

ノズルの使用は、例えば細長いスリツトの使用とは対照
的に、過度の空気の使用を避けながら衝突圧力を維持し
渦流を生成する為には、操作様式土重要である。本発明
による運転操作様式では、例えばノズルをオリフイスプ
レートに対し約８０えの角度により垂直に配置した場合
に比べ、必要とする冷却空気が極めて少い。

実際、ノズルがオリフイス領域に近接して配置されてい
る為、冷却空気量を約１／２程度に減少することができ
る。通常ノズル直径は約０．７９〜約４．８ｍ１（約１
／３２〜約６／３２インチであり、ノズルはオリフイス
プレートに沿つて略々均一な空気流が得られるように充
分に互いに近接した距離に離間して配置されている。

直径約１．５８ｍ１Ｌ（約１／１６インチ）で中心が１
２．７１１（１／２インチ）離間しオリフイス領域にお
ける衝撃の中心から約７．６ｃＴｎ（約３インチ）の距
離に位置するノズルは、幅約４．２ｃ！ｎ（１．６５イ
ンチ）長さ約２１．１ｃ７ｎ（８．３インチ）で孔数２
０００のオリフイスプレートに成功裡に用いられている
。このオリフイス領域は２１列の幅であつた。通常、ノ
ズルはオリフイス領域の中心から約５．０８〜約１２．
７ｃｍ（約２〜約５インチ）の距離に配置することがで
きる。ノズルの代表的な空気排出速度は約１５．２〜約
６１ｍ／秒（約５０〜約２００フイート／秒）である。
再度述べると、分離用の冷却空気はオリフイスプレート
の主要な両側に沿つて略々均一な熱パターンが得られる
ように導入される。

オリフイスプレートが六角形、円形又は類似の形状を有
し場所がある場合には、冷却空気をオリフイス領域の全
周から導入することが望ましく、そしてこの場合も、空
気流の中心線がオリフイスプレートの下方にオリフイス
プレートから約２．５４ＣＴｒＬ（約１インチ）以内の
距離で交差し所要の団流を生成するように指向すること
が望ましい。空気マニホールドは専ら運転操作様式用又
は分離用に設計することができるが、本発明は分離用及
び運転操作様式用の双方に用い得る調節可能なノズルを
有する装置をも意図する。

本発明を次に例につきさらに詳細に説明する。

本発明がこれ等の例にのみ制限されるものでないこと勿
論である。例１ 約１２６０℃（約２３００′Ｆ）の温度を有し４５０ポ
イズの粘度を有するＥガラスの溶融浴を、１９７５年１
２月８日出願された米国特許出願第６３８５２６号に示
したオリフイスプレートアセンブリ一土に生成した。

オリフイスプレートは白金製であり、オリフイス中心間
距離が約１．６５〜約２．０３１１（０．０６５〜０．
０８０インチ）の直径約１．３２１１（０．０５２イン
チ）のオリフイス２０６８個を有していた。オリフイス
領域は２１列の幅であり、幅約４．２？（１．６５イン
チ）長さ約２１．１ＣｆＬ（８．３インチ）の領域を占
めていた。分離空気用マニホールドをオリフイス領域の
各長手側に据付けた。各マニホールドは内径約１．６ｍ
ｍ（約０．０６３インチ）のノズル１６個を有していた
。中心間距離が１．２７０ｆＬ（０．５インチ）で対に
なつたノズルの数対がオリフイスプレートの補強リブを
取付ける部分に相応するところでは対間距離が１．６０
ＣＴＬ（０．６３インチ）となるようにして取付けられ
た。ノズルはオリフイスプレートに対し約４５れの角度
に配置され、ノズル排出部はオリフイスプレートの中心
部から約７．６２ｃＴｎ（約３インチ）の距離に配置さ
れていた。ノズルの空気流の中心線はオリフイスプレー
トのオリフイス領域の略々中心に向けられていた。オリ
フイスプレートを溢流させオリフイスプレート温度を約
５０℃下げた（貯蔵器の側壁を画成するフランジの約１
．２７Ｃ！！Ｌ（約１／２インチ）土方で測定して５０
〜８０゜Ｆの温度低下）。

このとき溶融ガラスの粘度は約１０００ポイズ以上であ
る。冷却空気はマニホールド圧力約０．２８〜約０．８
４ｋｇ／Ｃｒ！ｉゲージ（４〜１２ｐｓｉｇ）で用いた
。ガラスのかたまりをオリフイスプレートから緩徐に引
離し空気を約１５秒の間隔で周期的に増減するとともに
、オリフイスプレート温度を緩徐に約１２４０℃（約２
２６５プＦ）のその正規運転温度に高めた。正規運転温
度１２４０℃におけるガラスの粘度は６３０ポイズであ
る。ガラスのかたまり及び従つてガラス繊維は最初は運
転オリフイスプレート温度に到達するまではオリフイス
プレートから手で引出し、然る後ガラス繊維を引出口ー
ルにより引出した。分離用空気を僅か約３サイクル増減
させた後（僅か約１．５分後）に、約８０％の分離が達
成された。３サイクルの空気量はノズル出口の速度で測
つて最も少いとき約３０ル掬冫、最も多いとき約８０ｍ
／秒であつた。

この点で団流空気をオリフイスプレート土に導入し、残
存する溢流領域をさらに約２．５分以内に手持空気ラン
スを用いて分離した。オリフイスプレートの２２．８６
ｃｍ（９インチ）下方にオリフイスプレートに対し約８
００の角度で据付けた中心を約１．８Ｃ！！Ｌ（０．７
インチ）離間して配置した１２個の内径６．３５１１（
１／４インチ）のノズルから団流空気を導入した。団流
空気の為のマニホールド圧力は約０．６８１＜ｇ（約１
．５ポンド）であつた。多くの場合溢流を分離するにあ
たり、空気を２〜４回屡々周期的に増減し溢流の８０％
分離を得た。他の場合には、補助冷却システムを用いて
溢流を完全に分離した。例２ 例１のオリフイスアセンブリ一と溶融ガラス浴を用い、
空気団流を供給する対向するノズルを用いてガラス繊維
を製造した。

マニホールドノズル間隔及び寸法は例１に用いたと同じ
であつた。一方の側のノズル排出部はオリフイスプレー
トに対し約４５ノの角度に配置されていた。対向するノ
ズルの排出部はオリフイスプレートに対し約３０の角度
に配置されていた。空気流の中心線はオリフイス領域の
遠端部に向けられ、オリフイスプレートの下方２．５４
ｃ７ｎ（１インチ）以内で交差していた。

約０．２１ｋｇ／ｄゲージ（３ｐｓｉｇ）のマニホール
ド圧力を用いて空気の団流を確立し、この団流はコーン
の分離を維持しガラス繊維の製造を可能とした。使用し
た冷却空気の量が少なかつた為、生成し固化したガラス
繊維に水を噴霧してガラス繊維を略々常温に冷却するこ
とが望ましいことを見出した。

以上本発明をガラスに使用する場合につき説明したが、
本発明が必ずしもガラスの場合のみに限定されるもので
ないことは理解さるべきである。

本発明の方法及び装置はガラスと同様な処理特性を有す
るセラミツク繊維の製造にも使用することができる。そ
れ故本発明で「ガラス」と称するはセラミツクスをも包
含するものとする。セラミツク繊維としては例えば種々
の金属酸化物例えばアルミナホウ珪酸塩、アルミナシリ
カ、ジルコニア−シリカ等を含有する繊維がある。ブツ
シングとオリフイスプレートは勿論、繊維に成形し得る
種々の種類のセラミツク物質の高温に耐え得る合金又は
その他の物質から製作されていなければならない。本発
明が以上に記した特定の例のみに限定されるものでなく
、本発明の広汎な精神と視野を逸脱することなく種々の
変更と修整を為し得ること勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１例を示す概略図で分離用空気給
送マニホールドを用いた図、第２図はその２−２線上の
拡大断面図、第３図は運転操作様式を確立する場合に生
ずる空気速度とオリフイスプレート温度の変化を示す特
性線図、第４図は本発明装置の他の１例を示す線図で運
転時に空気給送マニホールドを用いた図である。 １・・・・・・ガラス溶融炉、２・・・・・・溶融ガラ
スの浴、３・・・・・・貯蔵手段又はブツシング、４・
・・・・・オリフイスプレート、６，６へ・・・・・ノ
ズル、７，７′・・・・・・マニホールド、８・・・・
・・ガラス繊維、９・・・・・・コレツト、１１・・・
・・・ガラス溶融炉、１２・・・・・・溶融ガラスの浴
、１３・・・・・・貯蔵手段又はブツシング、１４・・
・・・・オリフイスプレート、１６，１６へ・・・・・
ノズル、１７，１７′・・・・・・マニホールド、１８
・・・・・・ガラス繊維、１９・・・・・・コレツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 近接距離に離間して配置された複数個のオリフィス
   とオリフィスプレート加熱手段とを有するガラス繊維製
   造オリフィスプレートの運転操作様式を確立するにあた
   り、ａ、溶融ガラスをオリフィスプレートの下側に溢流
   させ、ｂ、オリフィスのガラス粘度が約１０００ポイズ
   より大となるようにオリフィスプレート温度を確立し、
   ｃ、オリフィスプレートの下側にガラスのかたまりを形
   成し、ｄ、オリフィス領域に近接して配置され略々オリ
   フィスプレートの中心に向けられた複数個の略略対向す
   るノズルから冷却ガスを、オリフィスプレートの下側に
   オリフィス領域の少くとも両方の側からオリフィスプレ
   ートに対し約３０〜約６０°の角度で少くともオリフィ
   スの配列している領域全体に流れるように指向させ、ｅ
   、オリフィスプレート温度を上昇し、冷却ガス流を制御
   しながらガラスのかたまりを緩徐にオリフィスプレート
   から引離してオリフィスプレートの少くとも若干のオリ
   フィスの下方に溶融ガラスのコーンを形成し、ｆ、全オ
   リフィス領域を冷却するガス流量を周期的にゆつくりと
   増減させ、ガス流量の減少の際に孤立した溢流領域を隣
   りの溶融ガラスのコーンに合流させ、ガス流量の増加の
   際にガラス粘度を増加させて隣りの溶融ガラスのコーン
   から繊維が引出されるとき溢流領域を繊維化し、かくし
   てガス流量の一回の増減毎に溢流領域を徐徐に次から次
   へと溶融ガラスのコーンに分離することを特徴とするガ
   ラス繊維の製造方法。 ２ オリフィスプレートのオリフィスにより占められた
   オリフィス領域の全周縁部の周囲にノズルを配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ノズル排出部をオリフィス領域の両方の側にオリフ
   ィス領域の中心から約５．０８〜約１２．７ｃｍ（約２
   〜約５インチ）の距離に配置したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ４ ノズル内径が約０．７９〜約１２．７ｎ（約１／３
   ２〜約１／２インチ）であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ５ 近接距離に離間して配置された複数個のオリフィス
   とオリフィスプレート加熱手段とを有するガラス繊維製
   造オリフィスプレートの運転操作様式を確立し維持する
   方法において、ａ、溶融ガラスをオリフィスプレートの
   下側に溢流させ、ｂ、オリフィスのガラス粘度が約１０
   ００ポイズより大となるようにオリフィスプレート温度
   を確立し、ｃ、オリフィスプレートの下側にガラスのか
   たまりを形成し、ｄ、オリフィス領域に近接して配置さ
   れ略々オリフィスプレートの中心に向けられた複数個の
   略略対向するノズルから冷却ガスを、オリフィスの下側
   にオリフィス領域の少くとも両方の側からオリフィスプ
   レートに対し約３５〜約５５°の角度で少くともオリフ
   ィスの配列している領域全体に流れるように指向させ、
   ｅ、オリフィスプレート温度を上昇し冷却ガス流を制御
   しながらガラスのかたまりを緩徐にオリフィスプレート
   から引離してオリフィスプレートの少くとも若干のオリ
   フィスの下方に溶融ガラスのコーンを形成し、ｆ、全オ
   リフィス領域を冷却するガス流量を周期的にゆつくりと
   増減させ、ガス流量の減少の際に孤立した溢流領域を隣
   りの溶融ガラスのコーンに合流させ、ガス流量の増加の
   際にガラス粘度を増加させて隣りの溶融ガラスのコーン
   から繊維が引出されるとき溢流領域を繊維化し、かくし
   てガス流量の一回の増減毎に溢流領域を徐徐に次から次
   へと溶融ガラスのコーンに分離し、ｇ、冷却ガス流がオ
   リフィスプレートに近接する下方で衝突してコーンの形
   成されるプレート領域に向つて上方に移動するガスの撹
   乱された団流を生成するようにノズルを調節し、これに
   よりコーンの分離を維持することを特徴とするガラス繊
   維の製造方法。 ６ ａ、溶融ガラスのヘッドを収容する手段と、ｂ、溢
   流関係に離間して配置されガラス繊維がそれ等を通して
   引出される少くとも４列のオリフィスとオリフィスプレ
   ート加熱手段とを有し前記収容手段の基部に配置された
   耐熱性オリフィスプレートと、ｃ、オリフィスプレート
   温度を制御する手段と、ｄ、オリフィスプレートからガ
   ラス繊維を引出してオリフィスにコーンを生成する手段
   と、ｅ、オリフィスプレートのオリフィスにより占めら
   れた領域に近接してオリフィスプレートに対し約３５〜
   約５５°の角度で配置され略々オリフィス領域の中心に
   対し向けられた略々対向するノズルを含み、オリフィス
   プレートの下方でオリフィスプレートのオリフィスによ
   り占められた領域の少くとも両方の側に配置された冷却
   ガス手段とを有することを特徴とするガラス繊維の製造
   装置。 ７ オリフィスプレートのオリフィスにより占められた
   領域の全周縁部の周囲にノズルを配置したことを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８ ノズル排出部をオリフィス領域の両方の側にオリフ
   ィス領域の中心から約５．０８〜約１２．７ｃｍ（約２
   〜約５インチ）の距離に配置したことを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の装置。