JPS61219731A - ガラス繊維の製造方法 - Google Patents

ガラス繊維の製造方法

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JPS61219731A
JPS61219731A JP5753485A JP5753485A JPS61219731A JP S61219731 A JPS61219731 A JP S61219731A JP 5753485 A JP5753485 A JP 5753485A JP 5753485 A JP5753485 A JP 5753485A JP S61219731 A JPS61219731 A JP S61219731A
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glass fiber
glass
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塩浦 康三
Shuichi Yamazaki
周一 山崎
Hiroaki Shono
庄野 弘晃
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Nitto Boseki Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/022Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from molten glass in which the resultant product consists of different sorts of glass or is characterised by shape, e.g. hollow fibres, undulated fibres, fibres presenting a rough surface

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は異形断面のガラス繊維の製造方法に関する。
従来の技術 一般に、ガラス繊維は溶融ガラスを円形断面の多数のノ
ズル孔を形成したブッシングから紡出して多数のフィラ
メントに形成し、これらのフィラメントをストランドに
集束して巻取ることにより製造されており。
製造されたガラス繊維の各単糸は円形の断面形状を存し
ている。ガラス繊維の主たる用途は、熱硬化性樹脂。
熱可塑性樹脂などに混入する補強材である。ガラス繊維
の表面には一般に処理剤を付着させ、ガラス−樹脂界面
の接着力を与えている。
発明が解決しようとする問題点 近年、樹脂とガラス繊維とを含む複合材の強度向上がま
すます望まれている。また、フィラメントワインディン
グ、プルトルージョン、ロービングクロス、電絶クロス
等の長繊維用途には薄いストランドが要求されるように
なってきた。
本発明者等はかかる要望に鑑み種々検討の結果、複合材
、特に比較的短いチョツプドストランドを用いた複合材
の強度向上には、ガラス繊維と樹脂との間の界面接着力
を強めることが重要であり、ガラス繊維と樹脂との間の
接着力は、従来のような円形断面に代えて。
長円形、楕円形等の非円形断面即ち異形断面としたガラ
ス繊維により向上することを見出した。この原因は。
異形断面のガラス繊維は円形断面に比べ、比表面積が大
きく、この為ガラス繊維と樹脂との間の全接着力が大き
くなり、補強効果が大きいものと考えられる。ところが
、このような異形断面のガラス繊維は極めて製造が困難
である。即ち、前記したようにガラス繊維製るが、この
際、溶融ガラスは高温度では粘度が低く表面張力が高い
為に1例えノズル孔断面を楕円形成いは長円形等の細長
い形状としても、ノズル孔から紡出されたガラスは直ち
に円形となってしまい、楕円形、長円形等の異形断面の
ガラス繊維が得られない。
本発明はかかる問題点を解消せんとするもので、楕円形
、長円形等の異形断面のガラス繊維を製造する方法を提
供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成すべくなされた本発明は、溶融ガラスを
、断面における最大寸法と最小寸法との比が1.5対1
から6対1の間にある非円形断面の孔形状をしたノズル
孔から、常圧若しくは加圧下で紡出させ、紡出された溶
融ガラスに冷却用気体を吹き付けることにより速やかに
冷却することを特徴とするものである。
以下2図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
第1図は本発明方法によるガラス繊維製造装置を示す概
略側面図、第2図はその要部の正面図である。参照符号
1は多数のノズル孔を備えたノズル板2を底部に持つブ
ッシング、3は集束剤塗布ローラー、4は集束ローラー
、5は巻取装置である。ブッシング1に供給された溶融
ガラス7はノズル板2の多数のノズル孔8から紡出され
てフィラメント9となり、集束剤を塗布された後、集束
ローラー4でストランド1oに集束され2巻取装置5の
巻取管11上に巻取られる。
かかるガラス繊維製造において1本発明ではノズル板2
に形成されているノズル孔8として、断面形状が長円形
、楕円形、長方形又は端部の形状がいかなるものであれ
本質的に長辺と短辺とからなる非円形断面のものを用い
る。ノズル板2としては図面に示すように単に平板状の
ものに多数のノズル孔8を穿孔したものであってもよく
、又各ノズル孔のところにノズル面より下方に突出する
突起(チップ)を形成したものであってもよい。そのノ
ズル板は使用する圧力(溶融ガラス紡出圧力)に耐える
強度を有することが必要である。
使用圧力については後述する。
ところで、前記したように、単に非円形断面のノズル孔
8を用いて溶融ガラスを紡出し繊維化しても、紡出され
た非円老断面の浣勘ガ→スは半の害面阻士?!上り直ち
に円形に戻り、結局所望の非円形断面のガラスフィラメ
ントは得られない。そこで1本発明ではノズル板2の下
方に冷却用気体(以下、冷風と略称する)を吹き出す冷
風吹出装置14を配置し、冷風をノズル板2から紡出さ
れた溶融ガラスに吹き付は急冷することも特徴とする。
非円形断面のノズル孔8がら非円形断面で紡出された溶
融ガラスは、その表面張力により円形断面になる傾向が
あるが、冷風により急冷すると粘度が急激に増して固化
し、その為表面張力により円形に変形する作用が制限さ
れ、最終的に非円形断面のガラス繊維を得られることが
判明した。
ここで、冷却に用いる気体は空気、窒素等が用いられる
が、コスト次第では他の気体2例えば不活性ガス等を用
いることも当然である。冷風吹出装置14としては9図
面では各ノズル孔8に対応して設けた多数の冷風吹出バ
イブ15を備えたものを示したが、この例に限定されず
、単一の或いは少数の大きい吹出口を備えたものであっ
てもよい。冷風の風量は0.057!/ll1in孔か
ら34!/min孔に選定することが好ましい。風量0
、051 /win孔以下では冷却効果において不♀を
4−シ断面が円形に近くなることがある。一方317m
1n孔以上では気流によりガラス繊維の流れに乱れを生
じ繊維が絡まる等のトラブルを生じることがある。最も
好適な風量は0.21 /sin孔から1β/min孔
であった。冷風の吹き付は方向は、ノズル面に対して並
行から直角まで可能であるが、最も望ましいのはノズル
面に対して75度〜85度の角度でノズル面に向かって
吹き付けるのが良い。これ以下の角度で吹き付ける場合
には。
1方向からの吹き付けはガラス繊維の流れに乱れを起こ
すことがあるので、相対する方向からバランスを取りな
がら吹き付けるのが、好ましい。
ノズル板2から溶融ガラスを紡出する際の溶融ガラス圧
力は、従来のように、単に溶融ガラスのヘッド圧のみに
よる常圧でも可能である。しかしながら、常圧では、冷
風によるノズル板2の冷却により紡出量の低下が生じる
場合があり、これを避けるにはガラス温度を高くする必
要がある。ガラス温度を高くすると粘度が低下し、紡出
後の溶融ガラスが円形に戻る傾向が強くなるので、好ま
しくない。そこで、ブッシング内の溶融ガラスを適当な
方法で加圧し、加圧下で溶融ガラスを押し出すことが好
ましい。このように溶融ガラスを加圧下で押し出すこと
により、溶融ガラスを粘度の高い状態で押し出すことが
可能となり、紡出されたガラスが円形に変形する傾向を
一層制限でき、より異形性の高いガラス繊維が得られる
。溶融ガラスに加える圧力は高い程、高粘度の溶融ガラ
スを紡出することが可能となり、異形性維持の点からは
好ましいが、ブッシングの強度上の制限があるため9通
常は8 kg / aJ以下が好ましい。
常圧で溶融ガラスを非円形断面のノズル孔8から紡出し
、冷風を吹き付けて急冷した場合において、ノズル孔断
面における最大寸法(長径或いは長辺の長さ)と最小寸
法(短径或いは短辺の長さ)との比(以下長短比という
)とフィラメント断面における長短比とには概路次の関
係があることが判明した。即ち、ノズル孔の長短比が2
対lの時フィラメントの長短比が1.2対1位になり、
ノズル孔の長短比が6対1の時フィラメントの長短比が
2対1位になる。ノズル孔の長短比はこれ以上としても
フィラメントの長短比は余り増加せず、飽和状態となる
。また、加圧下で溶融ガラスを紡出する場合には、ノズ
ル孔の長短比が1.5対1の時フィラメントの長短比が
1.2対1となり、ノズル孔の長短比が6対1の時フィ
ラメントの長短比が3対1位となる。異形断面フィラメ
ントの長短比は、1.2対1程度よりも小さいと、異形
断面の効果が少ないので。
好ましくない。従って9本発明に用いるノズル孔8の断
面における長短比は1.5対1から6対1の間に選定す
る。
上記した異形断面のノズル孔から紡出されて形成された
多数の偏平フィラメントはストランドに集束され。
巻取装置に巻取られるが、その途中において集束剤塗布
ローラーやガイド上を走行するさい、各フィラメントが
同方向に並び、そのため従来の円形断面のフィラメント
を集束したストランドに比べて、ストランド幅の広い偏
平な糸が得られる。
かぐして得られたストランドをFRTPのチッップドス
トランドとして使用した所、引張り強さが10〜15%
向上した。また、このストランドを織物に使用した場合
は従来の2/3位の厚さにすることが可能で実施例 次1表に示す形状9寸法のノズル孔を有するノズル板(
厚さ1.5m)を用いてガラス繊維製造を行ったところ
、第1表に示す寸法を有し、且つ第3図に示す異形断面
のガラス繊維の製造が可能であった。
第1表 ノズル孔形状    長方形 ノズル長辺     2.5箇 ノズル短辺     1.1鶴 ノズル長短比    2.28対1 溶融ガラス温度   l60℃紡 出圧力      常圧 冷風量       14!/win孔吹き付は角度 
   75度 冷風吹出パイプ径  2鴎 フィラメント長径  40.0μ フィラメント短径  30.0μ フィラメント長短比 1.33対1 発明の効果 以上に説明した如く1本発明方法によれば、異形断面の
ノズル孔から紡出した溶融ガラスに冷風を吹き付けて急
冷、固化するものであるので、紡出された溶融ガラスが
円形に変形するのを制限し、楕円形、長円形等の異形断
面を有するガラス繊維を製造することが可能である。か
くして製造された異形断面のガラス繊維は従来の円形断
面のガラス繊維に比べ比表面積が増加しており、複合材
の補強材として使用した時樹脂に対する接着力が大きく
、複合材の強度を向上させることができる。また、この
ガラス繊維から幅広の薄いストランドを得ることができ
、このストランドを用いて薄い織物を製造できる利点を
も有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するガラス繊維製造装置を示
す概略側面図、第2図はその要部の正面図、第3図は本
発明方法により製造したガラス繊維の断面顕微鏡写真を
基に作成した断面図である。 1−・・ブッシング      2・・−ノズル板3−
集束剤塗布ローラー  4・−集束ローラー5−・−巻
取装置       7−溶融ガラス8−・−ノズル孔
        9−フィラメント10−−−ストラン
ド     14・−・冷風吹出装置15−冷風吹出バ
イブ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶融ガラスを、断面における最大寸法と最小寸法
    との比が1.5対1から6対1の間にある非円形断面の
    孔形状をしたノズル孔から、常圧若しくは加圧下で紡出
    させ、紡出された溶融ガラスに冷却用気体を吹き付ける
    ことにより速やかに冷却することを特徴とするガラス繊
    維の製造方法。
  2. (2)前記冷却用気体を、ノズル孔の下方からノズル面
    に向けて吹き付けることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のガラス繊維の製造方法。
  3. (3)前記冷却用気体をノズル面に対して75〜85度
    の角度で吹き付けることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載のガラス繊維の製造方法。
  4. (4)前記冷却用気体の風量が0.05l/min孔か
    ら3l/min孔であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第3項のいずれか1項に記載のガラス繊維
    の製造方法。
  5. (5)前記冷却用気体が空気若しくは窒素であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のいずれか
    1項に記載のガラス繊維の製造方法。
  6. (6)前記ノズル孔の断面形状が長円形であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項から第5項のいずれか1
    項に記載のガラス繊維の製造方法。
  7. (7)前記ノズルの断面形状が長方形であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項から第5項に記載のガラス
    繊維の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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