JPS61501772A - グラスファイバの製造のための方法及びブッシング - Google Patents

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】 グラスファイバを形成するための方法及び装置反麦光団 本発明は溶融材料、特に溶融ガラスからフィラメントを製造する技術に関するも ので、フラッディング及びビードの滴下による製造過程の中断を極小化するよう な改良に関する。

菫旦辣術 連続的なガラスのフィラメントを製造するに際して、従来から、電気的に加熱さ れた白金もしくは白金合金からなるブッシングの底壁に密集して設けられたオリ フィスから溶融ガラスを個別に流下させている。ブッシングに付設された装置に より、個々の流れをフィラメントとして引出し、即ち絞るが、この過程は連続的 もしくは非連続的であって良い。

一般的に用いられている連続的なフィラメントブッシングとして２つの形式があ る。従来から知られ、一般的に用いられている第１の形式は、下面から突出する 複数の筒状のティップを有する溶融ガラス流下用のオリフィスを備えるオリフィ スプレートを用いるもので、最近開発された第２の形式は、平坦な表面を有する 底壁を用いるものである。

第１の形式は、ティップ付ブッシングと呼ばれ、その例が、ラッセルによる米国 再発行特許第２４，０６０号、グレーザーらによる米国特許第４，２２２．７５ ７号及び同第４゜３２１．０７４号明細書に開示されている。第２の形式のブッ シングはティップレスブッシングとして知られ、その１例がストリックランドに よる米国特許第３，９０５，７９０号明細書に開示されている。

これらのグラスファイバ形成装置のいずれに於ても、形成オリフィスの出口端に 於て形成されるコーンから、グラスファイバが絞られる。コーンは、実質的にオ リフィスと同一の直径を有する上側基部から円滑な漸近的形状をなしてファイバ として絞られる。ブッシング内の溶融ガラスのヘッド圧は、オリフィスによる圧 力降下をもってコーン内に於ける所望のガラス圧に減じられ、ティップ付ブッシ ングの場合には、更にティップによる圧力降下が追加されることとなる。

いずれかのオリフィスに於けるファイバの絞り過程が中断されると、溶融ガラス は、ブッシング内のヘッド圧によりオリフィスから流出し、ビードを形成し、他 のオリフィスから絞られつつあるフィラメントに向けて滴下することとなる。こ のビードが、フィラメントの製造を中断させ、ブッシング全体を新たに再起動さ せる必要を生じさせる。

その結果引起こされる製造過程の中断は、全製造過程の運転効率を大幅に低下さ せる。

従って、ファイバ絞り過程の中断によるビードの形成及び滴下を防止するのが好 ましく、ビードの形成及び滴下によるブッシング全体の手動による再起動の必要 性を回避し得るのが好ましい。

発明の開示 本発明によれば、何らかの理由によりいずれかのオリフィスに於けるファイバ化 の中断に際して、ブッシングの他のオリフィスに於て形成されたファイバに向け てビードが滴下することのないように、ファイバ絞り装置のオリフィスに於てガ ラスのヘッド圧を降下させる。この圧力降下は、ブッシングの形成オリフィスの 上側に位置する溶融ガラス内にて圧力降下を引起すことにより達成される。この 圧力降下の大きさは、オリフィス板の上側即ちティップの入口に於けるガラスの 圧力が大気圧を越えることのないような大きさである。ここで用いられている大 気圧とは、形成オリフィスの外側に加わる大気の圧力を意味する。

本発明は、更に、通常のグラスファイバ形成用のブッシングに於て用いられるオ リフィスよりもかなり大きなオリフィスを利用することを包含するものでおる。

本発明に基づくオリフィスの直径は、少なくとも０．１７８ＣＩｌ（０゜０フイ ンチ）であるのが好ましい。このようなオリフィスは、一般に、従来のグラスフ ァイバ製造過程に於てファイバを形成するには不十分な圧力降下を引起す。しか しながら、本発明によれば、上記したようにオリフィスに流入するガラスの圧力 が大気圧よりも高くないために、このような大型のオリフィスが使用可能となる 。従って、オリフィスまたはティップに於てそれ程大きな圧力降下を引起す必要 がないため、０．６３５ｃｍ（０，２５０インチ）も（ツクは０．７６２ＣＩＩ Ｋ（０，３００インチ）の直径を有するオリフィス或いはティップを用いること ができる。

本発明がこのように大型のオリフィスを用い、オリフィスに於いて溶融ガラスの 比較的小ざな圧力降下を引起すものであるため、特別な形状を有するコーンから グラスファイバを形成するものであると考えられる。本発明に基づくコーンはオ リフィスよりも小さく、コーンはオリフィス内に於て形成され、コーンが、比較 的小ざなコーンとその外周の比較的大きなオリフィスとの間の空隙を掛は渡す半 径方向部分により、オリフィス内に於て安定化される。現在の所、このような特 別なコーンの形成に関する理論が十分に解明されていないが、各オリフィスには 大気圧よりも高くない圧力の溶融ガラスが貯留され、各貯留溶融ガラスが、オリ フィス出口に於ける圧力より高い大気圧によりオリフィス内に保持される。結果 として、特別な形状を有するコーンが貯留溶融ガラスから引出されるが、この特 別なコーンの形状は、各オリフィスに於ける貯留溶融ガラスよりも小さなコーン からファイバが引出されることにより形成されるものである。

本発明に基づく各オリフィス内の溶融ガラスは、貯留溶融ガラスからのファイバ の引出しが中断された場合でも滴下することがない。これは、ティップ内に保持 された溶融ガラスが、貯留溶融ガラスの下面から、相対的に高い大気圧を受ける ためである。このような滴下を防止し得る状態は、ブッシング内の溶融ガラス内 部の圧力降下が維持される限り保持される。

回国の簡単な甜里 第１図及び第２図は、従来技術に基づくコーンの形状の模式図である。

第３図は、本発明に基づくブッシングを、それにより発生する圧力分布と共に示 す模式図である。

第４図は、本発明に基づくオリフィス及び、該オリフィスに於て形成されるコー ンを示す拡大模式図である。

第５図は、ファイバ化が中断した時のオリフィスを示す第４図と同様の図でおる 。

第６図は、ブッシング内の圧力分布を示す第２図と同様の図である。

第７図は、異なる位置に形成されたコーンを示す第４図と同様の図である。

第８図は、異なる位置に於けるコーンを示す第７図と同様の図である。

第９図は、更に別の位置に於けるコーンの形成を示す第７図及び第８図と同様の 図である。

第１０図は、前床と本発明に基づくブッシングとを備えるガラス炉の側面図であ る。

第１１図は、第１０図の１１−１１面について見た拡大断面図である。

第１２図は、第１１図に示されたブッシングを一部破断して示す拡大平面図であ る。

第１３図は、第１２図のブッシングを一部破断して示す側面図である。

第１４図は、第１２図のブッシングの底面図である。

第１５図は、第１２図のブッシングの端面図である。

第１６図は、第１４図の１６−１６面について見た断面図である。

βを　施するだめの最良のｍ 本発明を説明し、従来から商業的に用いられてきた方法との違いを明らかにする ために、まず、従来の連続的なガラスファイバ形成過程について考えてみる必要 がある。

従来の製造過程は、形成オリフィスの上方に位置する溶融ガラス体を用いる。オ リフィスは、オリフィス板の下面に円筒状をなして垂設されたティップの出口ま たはティップを有ざない単なるオリフィスの出口であって良い。溶融ガラスは、 大気圧及び、何インチの深さのガラスとして表される溶融ガラスのヘッド圧を受 けて、溶融ガラス体からオリフィスに向けて供給される。下側巻取り装置の回転 マンドレルに巻取ることによりオリフィスから多数のファイバを引出し、同時に フィンシールド、空気冷却その他の手段を用いることによりガラスから熱を除去 する。ガラスが巻取り装置により巻取られるにつれて、ストランドの張力により オリフィスから流出するガラスが絞られ、ガラスの直径が、オリフィスの直径か ら最終的なフィラメントの直径へと縮径される。オリフィスの直径は、最終的な フィラメントの直径に対して約５０７１Ｊ至５００倍の大きざを有する。このよ うな大幅な縮径過程は、オリフィスの直下にあって、オリフィスの直径と等しい 直径を有する上側端即ち基端と、フィラメントに等しい直径を有する下側端とを 有する形成コーンにより主に達成される。多数の均一、かつ適切な寸法及び形状 を有する形成コーンを生成しかつそれを維持することが、ファイバ形成過程に於 ける最も重要な点である。

らオリフィスティップに於ける圧力降下分を差引いた圧力を受け、従来形式のブ ッシングの各オリフィスから流出する。コーン内部の圧力は、巻取り装置により ファイバに加えられる張力の累積効果及び比較的狭窄したティップに於ける圧力 降下のために、一般に約１インチのヘッド圧に相当する負圧となっている。この ような圧力条件下に於てオリフィスから引き出されるガラスは、張力により絞ら れる前にオリフィスティップまたはオリフィス板の掌面を構成する金属を濡らす 。従って、従来の形成コーンの上端部の周縁部は、オリフィスに隣接するオリフ ィスティップもしくはオリフィス板の平坦な水平下面に沿って位置することとな り、コーンの上端部の直径がオリフィスの直径よりも僅かに大きい。しかしなが ら、実用的には、コーンの直径がティップの内径に等しいということができる。

特定のガラス温度にて特定の金属表面に対する特定の組成を有する溶融ガラスの 接触角がある一定値であることが見出されている。例えば、通常のファイバ化温 度に於けるＥガラスとＪ合金との間の接触角は約４０度である。ガラス温度が変 化しなければ、このファイバ化過程中の間、この接触角が概ね一定である。従来 のファイバ化過程に於ては、形成コーンは所定の接触角例えば４０度の接触角を もってオリフィス部材の水平下面に接触し、コーンは絞られるにつれて円滑かつ 漸近的な形状をなして下向きに収束する。

第１図に、従来のファイバ形成コーンの状態が示され、４０度の接触角が角度Ａ として示されている。第１図に示されている従来型式の形成コーンＢの基端部は 、オリフィス出口の外周部Ｃに係着しており、該基端部の直径がオリフィスの直 径により定められる。これは、オリフィスの出口端が、従来型式の中空なティッ プの下端であっても、ティップレスオリフィス板の下面であっても同じことが言 える。　。

従来型式の形成コーンは、このように漸近的な形状をもって収束し、絞られるフ ァイバの形状を得るように単一の凹型をなす。コーンの長さは、（ａ）コーン内 のガラスの粘性（ガラスの温度が低いほどコーンが短くなる）、（ｂ）巻取り装 置の巻取り速度（フィラメントの引張り速度が大きいほどコーンが短くなる）及 び（Ｃ）ヘッド圧（オリフィスに於けるガラスのヘッド圧が大きいほどコーンが 長くなる）などに応じて異なる。また、フィラメントの張力は、（ａ）ガラスの 粘性（ガラスの温度が低いほど張力が大きくなる）、及び巻取り装置の巻取り速 度（フィラメントの引張り速度が大きいほど張力が大きくなる）に応じて異なる 。スループット即ちオリフィスから流出するガラスの重量は、オリフィスの内径 の４乗に略比例し、オリフィスが大きいほど生産量が大きくなる。特定の寸法の オリフィスについて、スループットは、（ａ）ガラスの粘性（ガラスの温度が高 いほど生産量が多くなる）、（ｂ）巻取り装置の引張り速度（引張り速度が高い ほどスループットが大きくなる）、（Ｃ）オリフィスを通過するガラスに対する 圧力（圧力が高いほどスループットが大きくなる）に応じて異なる。

従来のグラスファイバ製造過程に於ては、特定の成るオリフィスに於けるファイ バ化が中断した場合、そのオリフィスからファイバを引出すことができなくなる 。また、このオリフィスの上側のガラスに加わるヘッド圧は、ガラスを、絞られ ていないガラスの流れとしてオリフィスから押出し、ファイバ化コーンが形成さ れなくなる。その結果、溶融ガラスはまずオリフィスの下側にビードＤを形成し 、このビードが、第２図に示されるように（符号Ｄ′、Ｄ″及びＤ　により示さ れるように）拡大し、オリフィスから滴下する。このビードは、他のオリフィス から絞られるファイバ中に滴下し、これらのファイバを破断し、ブッシング全体 のファイバ化過程を完全に中断させてしまう。従って、ブッシングを新に再起動 する必要が生じる。

本発明は、異なる形状のコーンを形成し、ファイバ化オリフィス内の圧力分布を 異なるものとし、更に各オリフィスに於けるファイバ化及びファイバ化の中断に 際して異なる操作方法を行わんとするものである。

第一に、好ましくは多孔板からなる圧力降下手段がオリフィス板の上方に置かれ 、オリフィス板の上側の溶融ガラスの圧力を大気圧以下とする。このような多孔 板が第３図に示されており、ブッシング１０は、筒状のティップ１３を有するオ リフィス板１２の上側にて溶融ガラス１１を貯留している。多孔板１４は、オリ フィス板１２の上側にて間隔を置いて平行をなすように、溶融ガラス１１内に浸 漬されている。ブッシングがファイバ化モードにて作動している時に、オリフィ ス板の上側及びティップ開口の入口に於けるガラスの正味ヘッド圧が大気圧より も低くなるように、多孔板の孔の寸法及び数が定められている。

第二に、オリフィスの寸法即ちティップの内径が従来のものよりも大きくされ、 その直径が少なくとも０．１７８ａＲ（０，０７０インチ）である。その結果、 同様な直径のファイバを製造する際に一般的に従来から用いられている０、１２ ７ｃｍ（０，０５０インチ）以下の直径を有する従来のティップに於ける場合よ りもティップ内の圧力降下が大幅に小さくなる。

ファイバ化条件下に於てファイバ化モードを行っている時、従来型式のティップ による圧力降下は、通常２０ｃｕｔ（８インチ）〜３０．５ａ！１（１２インチ ）であるオリフィス板の直上の溶融ガラスの総ヘッド圧から、一般に約２゜５ｃ ｍ（１インチ）〜５ｃｍ＜２インチ）のヘッド圧に相当する絞り張力によりコー ン内部に発生する負圧との差に等しい圧力降下を引起す。その結果、従来型式の ティップは、ティップ出口に於て軽度の負圧即ち大気圧よりも低い圧力を形成す るのに充分な圧力降下を引起すこととなる。

ファイバ化条件下にてファイバ化モードを実行する時に、本発明に基づくティッ プに於ける圧力降下は、従来型式のティップに於ける圧力降下に比べて極めて小 さい。これは、ティップの内径を拡大することにより達成され、これは、ティッ プの入口に於ける溶融ガラスの圧力が負圧即ち大気圧以下であるために可能とな る。コーンの形成点に於て、従来型式のティップの下面に於て形成されるコーン も、本発明に基づくティップ内にて形成されるコーンもいずれの場合も同程度の 負圧を有する。但し、本発明に基づくコーンの内圧は、従来型式のティップによ り形成されたコーンの内圧よりも約１０％〜２０％低い。

第三に、本発明に基づくファイバ化コーンは、従来の方法に於けるようにティッ プまたはオリフィスの下側水平面に形成されるのではなく、ティップまたはオリ フィスの内部に形成される。本発明に基づくファイバ化コーンは、均一であって オリフィスの内径よりも小ざく、また、後記するように様々な形状を有するもの であって良い半径方向の結合部により、オリフィスまたはティップの内面に係着 される。第３図及び第４図に示されているように、ファイバ化コーン３０は、結 合部３２を介してティップの内周面に係着される。上記したように、Ｅガラス及 びＪ合金を通常のファイバ化コーンにて用いた場合に、ガラス−金属間の接触角 は約４０度である。第４図に於て、４０度の接触角が符号２９により示され、所 定の接触角を維持しつつコーン３０をティップ１３の内壁面２８に結合するべく 、結合部３２が上向きに凸な形状をなしている。

更に、成るティップ１３に於けるファイバ化が中断した場合、溶融ガラスはその ティップ内に残留する。ティップ内の溶融ガラスは、その圧力が大気圧以下であ るために、従来の過程に於ける場合と異なり、滴下することがない。

本発明に基づくブッシングの各ティップは、大気圧以下の溶融ガラスを貯留する こととなる。

抵抗板を用いた場合の溶融ガラス内、ティップ内及びコーン内の圧力分布につい ては第３図を参照されたい。

第３図に於て、垂直線２０は大気圧を示し、線２０の右側が正圧を表し、線２０ の左側が負圧を表す。線２１は圧力板１４の上側の溶融ガラス１１のヘッド圧を 示し、線２２は、起動時などのようにブッシングがファイバ化モードにない場合 のオリフィス板１２の上方のヘッド圧を示す。

圧力板に於て僅かな圧力降下があるため線２２は線２１の僅かに左側に位置して いる。このような圧力条件により、溶融ガラス１１はティップ１３を通過して流 れ、第２図に示されたようにビードを形成する。かくして、ブッシング１０を従 来のブッシングと同様にして起動することができる。即ち、糸状をなして落下す るビードを人力により把持し、これを巻取り装置のマンドレルに巻き付けること によりファイバ化過程を開始する。

ファイバ化過程が一端開始すると、圧力分布が変化する。

圧力板を通過する流れがごく僅かでも形成されると、圧力板１４に於ける圧力降 下が大幅に増大し、圧力板の下側の圧力が大気圧よりもかなり低くなる。この大 きな圧力降下の様子が鎖線２５により示されている。圧力板１４とオリフィス板 １２との間の領域に於ては、溶融ガラスの負圧が、線２６により示されるように 、圧力板１２とオリフィス板１４との間の溶融ガラスによるヘッド圧の分だけ増 大する。

溶融ガラスが各ティップ１３を通過するに伴い、ティップ自身により線２７によ り示される圧力降下が発生する。

ファイバ化過程に於ては、形成コーン３０が各ティップ１３に形成されるが、そ のようなコーンの一つが第３図に示されている。第４図はこのコーンを拡大して 示す。各形成コーン３０は、巻取り装置により及ぼされる引張り力及びコーン上 方の負圧のために、点３１に於て大気圧よりも低い内圧を有する。各コーン３０ は、部分３３に於てティップの内壁面に接触する環状の結合部３２により、ティ ップ１３の内周面に係着される。

点３１のコーン内方向及びティップの長さ方向に於ける位置は、点３３に作用す る表面張力（即ちガラス−金属界面張力及びガラス−空気界面張力）間のバラン ス、ファイバの引張り力により発生するコーンの内圧及び圧力板１４による圧力 降下に基因してオリフィス板１２の上側に発生する負圧により定められる。点３ ３の位置は、上記したファクタに加えて、通常４０度であるガラス−金属接触角 により定められる。ティップの内側に於けるガラス−空気界面には相対的に高圧 である大気圧が作用するため、結合部３２が上向きに凸形となる。

いずれかのティップに於てファイバ化が中断した場合、コーン３０が形成されな くなるが、ティップ内の溶融ガラスに作用する表面張力及び負圧により、ティッ プ内の溶融ガラスの圧力が大気圧以下に保持される。ティップ内に貯留された溶 融ガラスの下面に作用する大気圧のため、第５図に示されたように、ティップ内 に貯留された溶融ガラスの下面が凹面３４をなし、溶融ガラスが表面張力により ティップ内に保持される。

この状態は、他のオリフィスに於て中断されることなく連続的にファイバ化が行 われることにより、ある程度の流量の溶融ガラスが圧力板１４を通過する限り維 持される。

しかしながら、十分な数のファイバが対応するオリフィスに於て破断じ、圧力板 を通過する溶融ガラスの流量が十分に低下すると、圧力板による圧力降下がかな り減少し、圧力板の下側の圧力が大気圧以上となる。この時点に於て、溶融ガラ スは、第２図に示された起動状態と同様に総ヘッド圧の作用を受けて連続的な流 れとして流下することとなる。

上記したように約４０度であるガラス−金属間の接触角２９は、コーンがティッ プの内部２８の長さ方向に沿ういずれの位置にある場合でも維持される。また、 コーンのティップ内部に於ける長さ方向の位置は以下の３つのファクタのバラン スにより定まる。即ち、（ａ＞溶融ガラスと大気及び金属製のティップの内壁面 ２８との接触点に作用する表面張力、（ｂ）引張り力によりコーン内部に発生す る負圧、及び（Ｃ）オリフィス板上側の溶融ガラスの負圧により、コーンのティ ップ内に於けるティップの長手方向位置が定められる。

第６図は、オリフィス板上側の溶融ガラスの負圧の分布を表す。第６図に於ては 、オリフィス板１２及び圧力板１４が模式的に示されている。上記したファクタ （ａ＞及び（ｂ）が一定であって圧力板１４の開口の寸法及び数を変化させるこ とによりファクタ（Ｃ）のみを変化させた場合、点３３に於て同一の負圧を実現 するためには、コーンの位置がそれに応じて変化しなければならないことが解る 。

例えば、第６図から、線４０−４１により表される大きざの圧力板１４に於ける 圧力降下が、点４２に於て所望の負圧を発生することとなる。点４２は、第７図 に於けるコーン４３の内圧に対応するコーン内圧を表し、線４０−４４により表 される圧力降下は、第８図のコーン４６の点４５に於て対応する内圧を形成し、 線４０−４６により表される圧力降下は、第９図のコーン４９の点４８に於て対 応する内圧を形成する。第７図〜第９図を比較することにより、コーン４３．４ ６及び４９がかなり異なる形状を有し、しかもこれらがティップ１３内の異なる 上下方向位置に形成されることが解る。しかしながら、これらのコーン４３．４ ６及び４９は、ガラスがＥガラスであって金属がＪ合金であって、ガラスがファ イバ化に適する温度にある場合には４０度であるような金属−ガラス間の接触角 をもって前記した結合部３２を介してティップの内壁面２８に付着する。

第７図に示された実施例に於ては、線４０−４１により表される圧力降下は、こ れら３つの場合の内で最も小ざく、点４２は、オリフィス板１２及びティップ１ ３の最も下側の位置にあり、ガラス−金属間接触点３３ａが内壁面２８の下側端 の凸型をなす半径線上に位置している。接触角２９は、ティップの半径線に対す るガラスの接触角として測定され、この接触角２９は４０度である。

第８図に示された実施例に於ては、線４０−４４により表される圧力降下が、３ つの場合の中間的なレベルであり、点４９がティップ１３の中間部に位置し、接 触点３３ｂが、ティップの内孔２８に沿って位置する。この場合に於ても、接触 角２９は４０度である。

第９図に示された実施例に於ては、線４０−４６により表される圧力降下が３つ の場合の内で最も大きい。点４８は、ティップ１３の内孔２８の上端部に位置し 、接触点３３Ｃはオリフィス板１２の上面に位置する。他の実施例と同様にこの 実施例に於てもガラス−金属間接触角２９が４０度でなければならないため、接 触角２つが他の実施例とは反転した向きに形成されなければならない。

このような圧力分布がティップ１３内で発生した時に実際のコーンの形状を直接 的に観察することが不可能であるため、第３図〜第９図に示されたコーンの形状 は、数学的な考察ばかりでなく、現在知られているファイバ形成過程の力学の知 識に基づく種々の仮定に基づくものであることを了解されたい。直接観察し得る のは、ティップの直下の領域に限られ、（ａ）本発明の各実施例に於てティップ 内にコーンが形成されること、（ｂ）コーンがティップの内径よりも小さく見え ること、及び（Ｃ）ファイバ化過程が中断したオリフィスからは溶融ガラスが流 出しなくなることのみを観察により確認することができる。溶融ガラスからのフ ァイバの形成は、コーンを形成し、そのようなコーンをファイバ化過程中継続し て維持し得る場合に始めて可能であることが知られている。また、Ｅガラス及び Ｊ合金を用いたファイバ化過程に於ては、接触角が常時４０度でなければならな いことも知られている。更に、オリフィス板上側の負圧を変化させると、観察し 得る限りに於て、コーンの位置が変化することが知られている。

従って、形成コーンの形状、寸法、位置及び形成の力学を含む本発明の作用は、 使用方法に関して知られている限りに於て最善と考えられる理論に基づくもので ある。上記した説明は不正確または不完全であったり、本発明が現在我々に知ら れていない完全に異なる理論に基づいて作動するものである可能性があるが、我 々は上記した以外の理論に思い至ることができない。

本発明の好適実施例が第１０図〜第１５図に示されている。第１０図に良く示さ れているように、符号１００は溶融ガラスを貯留するガラス溶融炉を示し、炉内 のガラスのレベルが符号１０１により示されている。炉１００から得られた溶融 ガラスは、スキマブロック１０２の下側を通過し、一般的には耐火性材料からな り溶融ガラス、１０５を貯留する四角形の空室１０４からなる軸線方向の長い１ つまたは複数の前床１０３に導入される。前床内の溶融ガラス１０５のレベルは 、炉１００の溶融ガラス１０１のレベルと概ね等しい。前床１０３の全長に亘っ て符号１０６により示される複数のブッシングが軸線方向に沿って設けられてい る。ブッシング１０６の１つが第１２図〜第１５図に示されており、このブッシ ング１０６は、好ましくは約７５％の白金と２５％のロジウムとからなるＪ合金 または白金などの貴金属からなるものであって良い。

第１１図に示された断面図に於て、ブッシング１０６がそれぞれ前床１０３の下 側にて溶融ガラスの供給を受けるように配設され、溶融ガラスは、耐火性材料か らなる前床の底壁１０８に設けられた垂直方向孔１０７及び該孔に整合する同じ く耐火性材料からなる下側ブッシングブロック１１０の孔１０９内を流下する。

ブッシングは、ブッシングブロック１１０の下面に配設され、垂下する取付ボル ト１１２を有するＬ字型の前床フレームエレメント１１１及び、該ボルトを受容 するための孔を有し例えばナツト１１４により締結し得るようにされた長寸の取 付チャンネル１１３をもって前床のフレームに取着されている。取付チャンネル １１３は、取付板１１５に一体的に形成された肩部の下面に当接している。ブッ シング１０６は、耐火性の取付ブロック１１６内に埋め込まれている。上記した ように前床１０３の下面にブッシング１０６を取り付ける要領自体は公知であっ て本発明の一部をなすものではない。

第１２図〜第１５図に示されたように、ブッシング１０６は、軸線方向に整合す る一対の四角形の下側オリフィス板１２０を有する。各オリフィス板の対向端面 には上向きに突出するフランジ１２１が形成されており、これらのフランジが上 部にて互いに当接し、軸線方向に伸びる一体的なリブを形成するべく互いに固着 されている。オリフィス板１２０の軸線方向に沿う外側端は上向きに延出する側 板１２２に溶接され、各側板１２２は、下側垂直部分１２３と、内向きに延出す る中間部１２４と、上側垂直部分１２５とを有する。側板の上側部分１２５には 、横方向に延出する４角形の周縁取り付はフランジ１２６が溶接されている。オ リフィス板１２０の端部は、取付フランジ１２６の端部の下面に固着された上端 部を有する垂直端板１２７に溶接などにより固着されている。取付フランジは、 ブッシング内に溶融ガラスを導入するための制御開口１２８を有する。

２枚のオリフィス板部分１２０を有する上記したオリフィス板アセンブリの上側 には圧力板１３０が設けられている。この圧力板１３０は、好ましくは、部分１ ３１に於てブッシングの軸線方向中心線に沿って互いに溶接された２つの部分か らなるものであると良い。圧力板１３０は、その４辺に上向きの突出フランジ１ ３２を有し、第１６図に良く示されたように、２枚のオリフィス板１２０の上向 きフランジ１２１をもって、例えば溶接された中心線１３１に沿って支持されて いる。圧力板１３０は、上記したように、上向きフランジ１２１を介してオリフ ィス板部分１２０に対して間隔を置いて支持され、更に、圧力板１３０の下面に 溶接され、かつオリフィス板１２０の下面に当接する横方向を向く上側フランジ １３４を有する複数の４角形のガセット１３３により支持される。

端壁１２７には、比較的大きな断面（第１５図）を有する電気的接触用の耳片１ ３５が固着され、各耳片は、概ね台形をなす取付ヨーク１３６に溶接され、ヨー クの横方向端部は、一対のヨークスペーサ１３７により端壁１２７に固着されて いる。云うまでもなく、耳片１３５はブッシングを電気的に加熱するためのもの で、この熱は、ヨーク１３６及び、耳片１３５と端壁１２７との間に開設された ヨークスペーサ１３７を介して所望のパターンをもって端壁１２７に伝達される 。

前床の下側にブッシングを取り付けるのを容易にするために、底壁１２２の下側 底壁部分１２３には、耐火性キャスティング１１６に埋め込まれた取り付けフラ ンジ］３９が設けられている。

第１２図に良く示されているように、圧力板１３０は複数の開口を有する。一般 にこれらの開口は０．０７６ｃｍ（０，０３０インチ）の直径を有し、中心間隔 が０．３１８ｃｍ（０，１２５インチ）であって良い。圧力板の厚さは０．０５ ０の（０，０２０インチ）である。

第１４図に良く示されているようにオリフィス板１２０は、ブッシングの内部か ら溶融ガラスの供給を受けるように、オリフィス板に溶接などにより固着された 複数の垂下するティップ１５０を有する。成る好適実施例に於ては、各ティップ は少なくとも０．１７８ｃｍ（０，０７０インチ）の内径、好ましくは０．２１ ８ｏ＋＋（０，０８６インチ）程度の内径を有する比較的大型のものであって、 各ティップは横方向に整列している。（第１４図）。オリフィス板の厚さは０． １５２ｃｍ（０，０６０インチ）であって、各ティップの長さは０．３０５ｃｍ （０，１２０インチ）である。

これらのティップは、オリフィス板内に嵌入されており、各ティップの内孔の長 さは０．４５７ｃｍ（０，１８０インチ）である。

本発明の成る実施例によれば、これらのティップは、横方向に０．１７８ｃｍ（ ０，０７０インチ）の中心間の距離を置いて整列し、隣接する列間の間隔が約０ ．４５７ｃｔｎ（０，１８０インチ）であって、２列毎の間隔が約０．７３７ｃ Ｉｆｔ（０，２９０インチ）である。従って、長さ４４゜５ｃｍ（１７，５イン チ）及び幅６．１１Ｊ（２，４インチ）の寸法を有する底面を備えるオリフィス 板１２０は、全体で１００８個のティップを有することとなる。従って、このブ ッシングは２０１６本のファイバを形成することができ、その耳片１３５を含め ると、全体として長さ５３ｃｍ（２１インチ）、幅１５ｃａｘ（６インチ）余り の大きさを有することとなる。実際のオリフィス板面積は約６４５ｃｉ（１００ 平方インチ）であって、ティップの密度は、１ｃＩｔ当り約３個（１平方インチ ３当り２０個）である。

第１０図〜第１５図に示されているブッシングの作動要領は、例えば第３図に示 されたものと同様である。オリフィス板部分１２０は、第３図のオリフィス板部 分１２に相当し、ティップ１５０は、第３図のティップ１３に相当し、多孔板１ ３０は、第３図の圧力板１４に相当する。

倒ｊ− 従来型式のブッシング（ブッシングＡ）を数日間稼働した。ブッシングＡは以下 の仕様を有する。

第１表 ティップの数　２４８８ ティップの内孔寸法　０．１２７ｃａ　（０，０５０インチ）ティップの長さ　 ０．３０５ＣＩ！ｔ（０，１２０インチ）公称ファイバ寸法（ＩＴ）　７３．７ Ｘ１０　（２９Ｘ１０’）冷却構造　フィンシールド 第１０図〜第１５図に示された本発明に基づくブッシングくブッシングＢ）を数 日間稼働した。ブッシングＢは次のような仕様を有する。

第２表 ティップの数　２０１６ ティップの内孔寸法　０．２１８（＠　（０，０８６インチ）ティップの長さ　 ０．３０５Ｃ１１（０，１２０インチ）公称ファイバ寸法（ＨＴ）　７３．７ｘ １０　（２９ｘｌＯ’）冷却構造　フィンシールド これらのブッシングの性能の比較結果を以下に示す。

第３表 ブッシングＡ　ブッシングＢ ティップの数　２４８８　２０１６ スループツト　２３．６にび／８　２０．４に９／Ｈ（５２１ｂｓ／ｈｒ）　（ ４５１ｂｓ／ｈｒ）破断／時間　１．７　０．３ ダウンタイム／破断　６．７　１７．６（ｍｉｎｓ、） 稼働効率　８１％　９０％ 変換効率　６３％　７７％ 凹２ 更に、ブッシングＢを２０．４Ｎ５Ｆ／ｈｏｕｒ　（４５ポンド／ｈｏｕｒ）の スループットをもって１５日間稼働した際に、１時間当り０．３３回のフィラメ ントの破断、即ちブッシングの単位稼動時間当り０．３７回のフィラメントの破 断が発生した。ブッシングＢは、８６％のブッシング稼働効率にて稼動し、破断 に際してのダウンタイムを１回当り１２分に短縮することにより８４％の変換効 率を得た。

飢 ブッシングＢと同様なブッシングＣを長期間に亘ってテストした。ブッシングＢ は本発明に基づくものであった。

ブッシングＣは以下の仕様を有する。

第４表 ティップの数　２２５０ ティップの内孔寸法　０．２７４Ｃｒｎ（０，１０８インチ）ティップの長さ　 ０．１７８ｃｍ　（０，０７０インチ）スループット　５ＯＮｙ／＋１　（１１ ０１ｂｓ／ｈｒ）公称ファイバ寸法（ＨＴ）　１３２ｘｌＯｃｍ　（５２Ｘ１０ ’）冷却構造　空気冷却 最且 ブッシングＤを長期間に亘ってテストした。ブッシングＤも本発明に基づくもの で、ティップレスオリフィスを用い、空気冷却されるものである。ブッシングＤ は以下の仕様を有する。

第５表 オリフィスの数　１５１２ オリフィス板の厚さ　０．１２７ｃｍ　（０，０５０インチ）オリフィスの直径 　０．１８３ｒｍ　（０，０７２インチ）オリフィスの密度　２１　／ｃｒｉ　 （１３７／ｓｑ　ｉｎ、）スループット　３４−４５Ｋｉ／Ｈ（７５−１００Ｉ ｂｓ／ｈｒ、）公称ファイバ寸法（ＨＴ）　１５０−２００Ｘ　１０　ｃｍ（５ ９−８０Ｘ　１０−”）ブッシングＤを９時間に亘って稼動した所、フラッディ ングその他の中断が何ら発生しなかった。

童！上の五里可低姓 ここに開示された発明は、連続的またはステープルグラスフィラメントの製造に 直ちに適応し得るものである。

補正古の翻訳文提出円（特許法第１８４条の７第１項）昭和６０年１１月１２日 １、特許出願の表示　ＰＣＴ／ＵＳ８４１０１４３４２、発明の名称 グラスファイバを形成するための方法及び装置３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国オハイオ州４３６９５・トリド・ファイバーグラスタワ ー　２６ 名　称　オーウエンズーコーニング・ファイバーグラス・コーポレイショ〉４゜ 代理人 居　所　〒１０２　東京都千代田区飯田橋１−８−６渋澤ビル　電話　２６２− １７６１ ５、補正書の提出年月日　１９８５年２月２２日１寺表昭６１−５０１７７２　 （１１）請求の範囲 １、削除 ２、削除 ３、削除 ４、削除 ５、削除 ６゜削除 ７、削除 ８、削除 ９、削除 １０゜削除 １１、（補正後）複数のティップを有するオリフィス板を備えるファイバ形成用 ブッシング内にて、前記ティップに連通ずるようにガラスの溶融体を形成する過 程と、前記ティップから流出するガラスの流れからファイバを引き出す過程とを 有するグラスファイバの製造方法に於て、（ａ）前記ティップの入口のガラスの ヘッド圧が大気圧よりも低く、 （ｂ）前記オリフィスよりも実質的に小ざな直径を有し、かつ前記ティップの内 周縁に、一体をなしかつ外向きに延出する周縁部により、対応する前記オリフィ スに結合されるように、前記各オリフィス内に形成されたコーンからファイバが 引き出されることを特徴とするグラスファイバの製造方法。

１２、（補正後）前記周縁部が半径方向に延出することを特徴とする請求の範囲 第１１項に記載の方法。

１３゜（補正後）前記周縁部が、前記ティップの内周縁部から上向きに延出した 後に前記コーンに接続していることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方 法。

１４、（補正後）前記オリフィスの内径が少なくとも０゜１７８ｃｍ（０，０７ ０インチ）であることを特徴とする請求の範囲第１１項乃至第１３項のいずれか に記載の方法。

１５、オリフィスティップを有する底板を備えるグラスファイバ製造用のブッシ ングであって、 （ａ＞通常のファイバ形成条件下にあって、前記ティップの上側の圧力を大気圧 よりも実質的に低い圧力に降下させるのに充分な流路抵抗を溶融ガラスの流れに 対して与えるような流路抵抗手段が前記ティップの上方に設けられており、 （ｂ）前記ティップの内径が少なくとも００１７８ｃｍ（０，０７０インチ）で あることを特徴とするブッシング。

１６、（補正後）前記流路抵抗手段が、前記底板の上側に間隔を置いて設けられ た多孔板を含むことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載のブッシング。

１７、前記底板及び多孔板を加熱するための手段を備えることを特徴とする請求 の範囲第１６項に記載のブッシング。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．グラスファイバを製造するための方法であって、（ａ）複数の垂下するテイ ップを有するファイバ形成用ブッシング内に、前記ティップに連通するように溶 融ガラスを形成する過程と、 （ｂ）前記ティップの直上の溶融ガラスが大気圧より低い圧力を有しかつ前記各 ティップが大気圧より低い圧力の溶融ガラスを貯留するようにブッシング内の溶 融ガラスの圧力を制御する過程と、 （ｃ）前記各ティップ内の貯留溶融ガラスからファイバを引出す過程とを有する こと特徴とするグラスファイバを製造するための方法。
2. ２．中心形成部分と、該部分を囲繞する外側部分とを有する複合形成コーンを形 成して前記貯留溶融ガラスから繊維を引出し、前記形成コーンが、その中心部分 にて下向きに収束しかつ前記ティップの内径よりも実質的に小さな外径を有する と共に、前記外側部分が前記ティップの内壁面に当接するべく半径方向外向きに 延出していることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．グラスファイバを製造するための方法であって、（ａ）少なくとも０．１７ ８ｃｍ（０，０７０インチ）の内径を有し筒状をなして垂設された複数のティッ プと、該オリフィス板の上側にて流路抵抗を呈するべく設けられた多孔板とを有 するブツシング内にて、前記ティップと連通するように溶融ガラスを形成する過 程と、（ｂ）前記オリフィス板の上側の溶融ガラスの圧力を大気圧より低くする べく前記溶融ガラスを前記多孔板を経て前記テイップに向けて流下させる過程と 、（ｃ）０，１７８ｃｍ（０．０７０インチ）よりも実質的に小さな直径を有し 、かつ基端部から対応するティップの周縁部に向けて外向きに延出する周縁部分 により該テイップ内にて安定化されたコーンからファイバを引出す過程とを有し 、 （ｄ）前記各コーンが、前記ブッシング内部からティップ内に向けて軸線方向に 延出し、引出された前記繊維が前記ティップを通過して概ね軸線方向に沿って下 向きに延出されることを特徴とするグラスファイバの製造方法。
4. ４．グラスファイバを製造するための方法であって、（ａ）複数のティップを有 するオリフィス板を備えるブッシング内にて前記ティップと連通するように溶融 ガラスを形成する過程と、 （ｂ）前記ティップの入口部分の溶融ガラスのヘッド圧が大気圧よりも低くなる ように前記溶融ガラスの圧力を制御する過程と、 （ｃ）（ａ）前記オリフィスよりも実質的に小さな直径を有し、 （ｂ）中心部から半径方向外向きに延出して前記ティップの内周面に当接する周 縁部をもって、該オリフィス内にて安定化されたコーンを前記オリフィス内に形 成し、該コーンからファイバを引出す過程とを有することを特徴とするグラスフ ァイバを製造するための方法。
5. ５．前記オリフィスの直径が少なくとも０．１７８ｃｍ（０．０７０インチ）で あることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。
6. ６．グラスファイバを製造するための方法であって、（ａ）複数の少なくとも０ ．１７８ｃｍ（０，０７０インチ）の内径を有し筒状をなして垂設された複数の テイップと、該オリフィス板の上側に設けられた多孔板とを有するブツシング内 にて、前記多孔板を浸漬するように溶融ガラスを形成する過程と、 （ｂ）前記各ティップ内の下端よりも上側の前記ティップ内に貯留された溶融ガ ラスから定常的にファイバを引出すことにより、前記多孔板を通過する溶融ガラ スの流れにより前記ティップ内の溶融ガラスの圧力を大気圧よりも低くする過程 と、 （ｃ）（ａ）絞られるファイバとなるべく下向きに収束し、（ｂ）前記オリフィ スよりも実質的に小さな直径を有し、 （ｃ）中心部から半径方向外向きに延出して前記ティップの内周面に当接する周 縁部をもって、該オリフィス内にて安定化されたコーンを前記オリフィス内に形 成し、該コーンからファイバが引出す過程とを有することを特徴とするグラスフ ァイバを製造するための方法。
7. ７．グラスファイバを製造するための方法であって、（ａ）複数の少なくとも０ ．１７８ｃｍ（０，０７０インチ）の内径を有し筒状をなして垂設された複数の ティップと、該オリフィス板の上側に設けられた多孔板とを有するブッシング内 にて、前記ティップに連通するように溶融ガラスを形成する過程と、 （ｂ）前記ティップに進入する溶融ガラスが大気圧より低い圧力を有するように ブッシング内の溶融ガラスの圧力を制御する過程と、 （ｃ）前記各ティップ内の下端に形成されたコーンからファイバを引出す過程と を有し、 前記各ティップ内の溶融ガラスが略大気圧下にあり、前記コーンが、前記ティッ プ内にて下向きに収束すると共に、中心部から半径方向外向きに延出して前記テ ィップの内周面に当接する周縁部をもって、該オリフィス内にて安定化されてい ることを特徴とするグラスファイバを製造するための方法。
8. ８．前記ティップの内径が少なくとも０．１７８ｃｍ（０．０７０インチ）であ って、前記コーンの外周部が、前記ティップの上端部に当接することを特徴とす る請求の範囲第２項に記載の方法。
9. ９．前記ティップの内径が少なくとも０．１７８ｃｍ（０．０７０インチ）であ って、前記コーンの外周部が、前記テイップの下端部に当接することを特徴とす る請求の範囲第２項に記載の方法。
10. １０．前記ティップの内径が少なくとも０．１７８ｃｍ（０．０７０インチ）で あって、前記コーンの外周部が、前記テイップの中間部に当接することを特徴と する請求の範囲第２項に記載の方法。