JPS62191436A - Method and apparatus for manufacturing mineral fiber with non-round section - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing mineral fiber with non-round sectionInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、織物材料、強化材料、建築材料、断熱材料な
どとして用いられる鉱物繊維の製造方法及び製造装置に
関する。本発明に関して、鉱物繊維とは、ガラス、岩石
、鉱滓或いは玄武岩などの繊維を意味するもので、本発
明は特に非円形断面を有する鉱物繊維及びガラス繊維に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method and apparatus for producing mineral fibers used as textile materials, reinforcing materials, building materials, heat insulating materials, and the like. In the context of the present invention, mineral fibers mean fibers of glass, rock, slag or basalt, and the invention particularly relates to mineral fibers and glass fibers with a non-circular cross section.
〈従来の技術〉
遠心力を用いてグラスウールを製造する技術は良く知ら
れている。一般に、溶融ガラスが高速回転するスピナ内
に供給される。スピナは、複数のオリフィスを有する周
壁を有する。遠心力により周壁のオリフィスを通過した
溶融ガラスは小径の溶融ガラス流となる。スピナの外周
部にはファイバを下向きに変向させるための環状のブロ
ワが設けられており、場合によっては、より小径のファ
イバを形成するべく、二次的な縮径過程が行なわれる。<Prior art> The technology of producing glass wool using centrifugal force is well known. Generally, molten glass is fed into a spinner that rotates at high speed. The spinner has a peripheral wall with a plurality of orifices. The molten glass that passes through the orifice in the peripheral wall due to centrifugal force becomes a small-diameter molten glass flow. An annular blower is provided on the outer periphery of the spinner to deflect the fiber downward, and in some cases, a secondary diameter reduction process is performed to form a smaller diameter fiber.
溶融ガラスの流れは、オリフィスから吐出される時点に
あっては、その粘性が充分に小さいことから、オリフィ
スから吐出される溶融ガラスの流れの断面形状に拘らず
、その表面張力により概ね円形な断面を有するようにな
る。しかも、遠心式繊維製造装置が、繊維を二次的に縮
径するための環状バーナや他の高温ガス源を備えている
場合には、このような高温ガスによりガラスが粘性の低
い状態に保持されることにより、繊維の断面が概ね円形
となる。The viscosity of the flow of molten glass is sufficiently low at the time it is discharged from the orifice, so regardless of the cross-sectional shape of the flow of molten glass discharged from the orifice, its surface tension creates a roughly circular cross-section. It comes to have. Additionally, if the centrifugal fiber manufacturing equipment is equipped with an annular burner or other hot gas source for secondary fiber reduction, these hot gases can keep the glass in a low viscosity state. As a result, the cross section of the fiber becomes approximately circular.
ブッシングまたはフィーダの底壁に設けられたオリフィ
スから溶融ガラスの流れを機械的に引き出すことにより
、織物用部ら連続的なグラスファイバを製造する技術も
良く知られている。この場合も、溶融ガラスの流れの断
面が非円形となった場合でも、溶融ガラスの流れが冷却
され、硬化してグラスファイバとなる前に表面張力によ
り結局円形断面を有するようになる。従って、グラスウ
ールの製造の場合と同様に、ブッシングに開設された異
径オリフィスを用いて顕著に非円形な断面を有する連続
的な1iJA@を製造することができなかった。It is also well known to produce continuous glass fiber from textile sections by mechanically drawing a stream of molten glass from an orifice in the bottom wall of a bushing or feeder. Again, even if the molten glass flow has a non-circular cross-section, surface tension will eventually cause the molten glass flow to have a circular cross-section before it is cooled and hardened into glass fibers. Therefore, as in the case of glass wool production, it has not been possible to produce continuous 1iJA@ with a markedly non-circular cross section using different diameter orifices provided in the bushing.
遠心スピナを用いる方法及び連続的繊維を製造する方法
のいずれに於ても、顕著に非円形な断面を有する繊維を
製造する必要が存在していた。樹脂マトリックスを補強
する場合に於て、このような非円形断面の繊維を用いる
ことにより、引張り強度及び剪断強度を大幅に増大さゼ
ることができる。また、非円形断面を有する繊維を断熱
材として用いた場合でも、ガラスl!維の単位体積当り
の表面積が増大し、その熱伝導率を低減することができ
る。In both methods using centrifugal spinners and continuous fiber methods, there has been a need to produce fibers with significantly non-circular cross-sections. The use of such non-circular cross-section fibers can significantly increase tensile and shear strength when reinforcing resin matrices. Furthermore, even when fibers with a non-circular cross section are used as a heat insulating material, glass l! The surface area per unit volume of the fiber is increased, and its thermal conductivity can be reduced.
鉱物繊維の断面の非円形の度合をmod比により表わす
ことができ、このmod比は、繊維の断面によりカバー
し得る最も大きな円の直径に対する、繊維の断面をカバ
ーし得る最も小さい円の直径の比として表わされる。本
明細書に於ては、mod比が1.2未満である場合には
繊維の断面が円形でおるとされ、mod比が1.2以上
て必れば、非円形断面を有するものとしている。The degree of non-circularity of the cross-section of a mineral fiber can be expressed by the mod ratio, which is the diameter of the smallest circle that can be covered by the cross-section of the fiber to the diameter of the largest circle that can be covered by the cross-section of the fiber. expressed as a ratio. In this specification, if the mod ratio is less than 1.2, the cross section of the fiber is considered to be circular, and if the mod ratio is 1.2 or more, it is considered to have a non-circular cross section. .
米国特許第3,063,094号公報に於て提案されて
いる非円形断面のグラスファイバを製造する方法に於て
は、溶融ガラスの流れが塑性変形可能な状態にある間に
、溶融ガラスの流れに機械的な動揺を与えることからな
っている。この米国特許によれば、非円形断面の繊維を
形成するためには、初期状態にあっては円形断面を有す
る円錐形をなす溶融ガラスの流れに対して、それを縮径
することにより連続的な繊維を形成する際に、急冷され
粘性が充分に高くなった領域を変形させることにより、
縮径されかつ固化した繊維の断面に、そのような同様の
影響を残づようにしてなるものである。また、この特許
公報に於ては、溶融ガラスの流れに対してヒートシンク
を直接接触させる方法が教示されている。これにより、
溶融ガラスの粘度が上昇し、動揺が与えられたガラス流
の非円形断面の状態をより一層好適に保持することが可
能となる。In the method of manufacturing a glass fiber with a non-circular cross section proposed in U.S. Pat. No. 3,063,094, the molten glass is It consists of applying mechanical perturbation to the flow. According to this US patent, in order to form fibers with a non-circular cross section, the flow of molten glass, which initially has a conical shape with a circular cross section, is continuously reduced by reducing its diameter. When forming fibers, by deforming the region where the viscosity has become sufficiently high due to rapid cooling,
A similar effect remains on the cross section of the fibers that have been reduced in diameter and solidified. This patent publication also teaches a method of bringing a heat sink into direct contact with a flow of molten glass. This results in
The viscosity of the molten glass increases, making it possible to maintain the non-circular cross-section of the agitated glass flow even more favorably.
有機繊維を製造する技術分野に於ては、溶融有機材料を
異径オリフィスを通過させて固化させる急冷方法が一般
的に行なわれている。しかしながら、鉱物繊維を製造す
る場合の条件とは実用的に大ぎく異なる条件下に於て実
施されるものである。In the technical field of manufacturing organic fibers, a quenching method is generally used in which a molten organic material is passed through orifices of different diameters to solidify it. However, the process is carried out under conditions that are practically very different from those for producing mineral fibers.
非円形断面を有する有機vIa維の製造は、ブッシング
を加圧することにより容易に実施することができるが、
溶融ガラスを貯容するブッシングを加圧してた場合には
稼動上の重要な問題が発生する。The production of organic VIa fibers with non-circular cross sections can be easily carried out by pressurizing the bushing, but
Pressurizing bushings that store molten glass creates significant operational problems.
一般にガラスと有機材料との間には815℃(1゜50
0’ F)以上の融点の違いがある。本発明に関わる鉱
物材料は、649℃(1,200″F)以上の液化温度
を有するのに対し、有機材料はずっと低い温度に於て軟
化し或いは分解する。Generally, there is a temperature of 815°C (1°50°C) between glass and organic material.
There is a difference in melting point of more than 0' F). Mineral materials of this invention have liquefaction temperatures of 1,200" F. or higher, whereas organic materials soften or decompose at much lower temperatures.
ガラスと有機繊維を構成する材料との間の物理的特性の
相違は、これらの表面張力に対する粘性の比を比較する
ことにより理解することができる。Differences in physical properties between glass and the materials that make up organic fibers can be understood by comparing their viscosity to surface tension ratios.
ポリマーの表面張力に対する粘性の比(ポアズ/(ダイ
ン/cm))は約25〜5.OOOの範囲であるのに対
して、ガラスの場合にはこの比が0゜1〜25、一般に
は0.25〜15の範囲であって、多くの場合にはこの
比が0.4〜10の範囲にある。繊維を形成する時の溶
融ガラスの粘性が一般に約300ポアズでおるのに対し
、溶融有機材料の粘性は、i、ooo〜3,000ポア
ズの範囲にある。また、ガラスの表面張力(250〜3
00ダイン/ cm )は、有機材料の表面張力(30
ダイン/ cm )に対して1桁異なるオーダーとなっ
ている。このように、ガラスの粘性が低く表面張力が大
きいという性質により、異径断面を有するグラスファイ
バの断面形状が円形になろうとする傾向を阻止すること
が、有機材お1の場合に比べて約100倍も困難である
ということができる。The ratio of viscosity to surface tension (poise/(dyne/cm)) of the polymer is about 25-5. OOO, whereas in the case of glass this ratio ranges from 0°1 to 25, generally from 0.25 to 15, and in many cases from 0.4 to 10. within the range of The viscosity of molten glass when forming fibers is generally about 300 poise, whereas the viscosity of molten organic materials ranges from i,ooo to 3,000 poise. In addition, the surface tension of glass (250 to 3
00 dynes/cm) is the surface tension of an organic material (30
dynes/cm), which differs by one order of magnitude. In this way, due to the properties of glass having low viscosity and high surface tension, it is possible to prevent the tendency of the cross-sectional shape of glass fibers having different diameter cross sections to become circular, compared to the case of organic material 1. It can be said that it is 100 times more difficult.
〈発明が解決しようとする問題点〉
従来から、非円形断面の鉱物繊維を製造しようとする試
みが種々なされてぎたが、非円形オリフィスにより非円
形断面を有する。1維を製造するための方法或いは装置
が商業的に成功したことがなかった。<Problems to be Solved by the Invention> Various attempts have been made to produce mineral fibers with non-circular cross-sections, but they have non-circular cross-sections due to non-circular orifices. No method or apparatus for producing such fibers has been commercially successful.
〈問題点を解決するための手段〉
本発明によれば、グラスファイバなどの鉱物繊維を、非
円形のオリフィスから溶融鉱物材料の流れとして吐出さ
せ、この流れに、非円形断面を有する鉱物繊維として硬
化するように充分急速に強制的であって良い冷却過程を
加えることにより非円形断面を有するようにすることが
できる。この強制であって良い冷却過程により、溶融鉱
物材料は、その表面張力により円形断面を有するように
なる前に、非円形断面を有する繊維となるように硬化す
る。このような急冷過程を用いることにより、本発明に
よれば、従来技術に基づく方法によって可能であった以
上に高いmod比を有する鉱物繊維を製造することがで
きる。本発明は、遠心スピナを用いる方法及び連続的な
ファイバの製造方法のいずれにも適用できる。<Means for Solving the Problems> According to the present invention, mineral fibers such as glass fibers are discharged as a flow of molten mineral material from a non-circular orifice, and mineral fibers having a non-circular cross section are added to the flow as mineral fibers having a non-circular cross section. It can be made to have a non-circular cross section by applying a cooling process that can be forced quickly enough to harden. This cooling process, which may be forced, causes the molten mineral material to harden into fibers with a non-circular cross-section before becoming circular in cross-section due to its surface tension. By using such a quenching process, according to the invention it is possible to produce mineral fibers with a higher mod ratio than was possible with methods based on the prior art. The present invention is applicable to both a method using a centrifugal spinner and a continuous fiber manufacturing method.
溶融鉱物材料の流れを急冷するための好適な方法として
は、比較的低湿(例えば室温)の空気などのカスの流れ
を溶融鉱物材料の流れに向けて衝当させる方法があるが
、伯の流体の流れを衝当させたり、水を噴霧したり、液
浴、超音波或いはフィンシールドなどを用いて行なうこ
ともできる。A preferred method for rapidly cooling a stream of molten mineral material is to impinge a stream of scum such as relatively low humidity (e.g. room temperature) air against the stream of molten mineral material; It can also be carried out by applying a stream of water, spraying water, using a liquid bath, ultrasonic waves, fin shield, etc.
一般に高いmod比を有する溶融鉱物材料の流れは、よ
り大きい表面積(周長)を有し、従って小さいrnod
比を有する鉱物材料の流れに対してより好ましい熱伝達
特性(及び冷却速度)を有することとなる。冷却用のガ
スを用いた場合、冷却用ガスの温度及び流速が冷却速度
に対して影響を与えるばかりでなく、溶融鉱物材料の流
れの速度、溶融鉱物材料の流れが冷却用ガスの流れを通
過するために要する時間、成るいは溶融鉱物材料の流れ
が繊維として硬化する間に移動する距離なども冷却速度
に対して大ぎな影響を与える。Generally a flow of molten mineral material with a high mod ratio will have a larger surface area (perimeter) and therefore a smaller rnod
will have more favorable heat transfer properties (and cooling rates) for flows of mineral materials with the same ratio. When using a cooling gas, the temperature and flow rate of the cooling gas not only affect the cooling rate, but also the speed of the flow of molten mineral material and the flow of molten mineral material passing through the flow of cooling gas. The time required for cooling, or the distance that the stream of molten mineral material travels while hardening into fibers, also has a significant effect on the cooling rate.
本発明に基づく鉱物繊維の製造方法は、潤性力(連続的
鉱物繊維の製造方法に於ける正圧或いは遠心スピナ法に
於ける正圧)、遠心スピナ法に於ける遠心力、溶融鉱物
材料の温度及び粘性、非円形オリフィスの深さ、溶融鉱
物材料の表面張力、溶融鉱物材料の流れの移動速度、溶
融鉱物材料の流れの冷却速度などの多数のファクタの影
響を受ける。The method for producing mineral fibers according to the present invention involves the following: lubrication force (positive pressure in the continuous mineral fiber production method or positive pressure in the centrifugal spinner method), centrifugal force in the centrifugal spinner method, molten mineral material The temperature and viscosity of the molten mineral material, the depth of the non-circular orifice, the surface tension of the molten mineral material, the rate of movement of the molten mineral material stream, and the cooling rate of the molten mineral material stream.
溶融ガラスに加えられた正圧、遠心スピナから投射され
る溶融鉱物材料に対する慣性力、連続的な繊維の製造方
法に於ける機械的引張り力などは鉱物繊維の最終的なm
od比に対して影響を与える。溶融鉱物材料の流れが冷
却用ガスの流れに到達する前に表面張力が溶融鉱物材料
の流れの断面形状を円形にする働ぎを有することから、
また冷却用ガスの流れが非円形オリフィスの下端からお
る程度離れていることとなることから、溶融鉱物材料の
流れが冷却用ガスの流れの領域に達するまでに要する時
間が重要となる。The positive pressure applied to the molten glass, the inertial force on the molten mineral material projected from the centrifugal spinner, the mechanical tensile force in continuous fiber manufacturing methods, etc., affect the final m of the mineral fibers.
Affects od ratio. Since surface tension acts to circularize the cross-sectional shape of the flow of molten mineral material before it reaches the flow of cooling gas,
Also, since the cooling gas flow will be some distance from the lower end of the non-circular orifice, the time required for the flow of molten mineral material to reach the region of the cooling gas flow is important.
本発明によれば、溶融鉱物材料を非円形オリフィスから
吐出させて、非円形断面を有する溶融鉱物材料の流れを
形成する過程と、溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記Δリフイスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化させるように、
前記溶融鉱物材料の流れを急冷する過程とを有する非円
形断面を有する鉱物繊維の製造方法が提供される。複数
のこのようなオリフィスを溶融鉱物材料を貯容する容器
の壁に設けることができる。この容器は、例えば遠心ス
ピナ或いはフィーダからなるものであって良い。According to the present invention, the process includes: discharging molten mineral material from a non-circular orifice to form a flow of molten mineral material having a non-circular cross-section; , so as to cure as a mineral fiber with a non-circular cross section similar to the shape of the Δrefice,
quenching the flow of molten mineral material. A plurality of such orifices can be provided in the wall of a container containing molten mineral material. This container may consist of a centrifugal spinner or a feeder, for example.
本発明のある側面によれば、前記急冷過程が、溶融鉱物
繊維の流れが円形断面を有するようにならないような風
量及び軌跡にて、冷却流体を前記流れに衝当させること
により行なわれる。According to one aspect of the invention, the quenching step is carried out by impinging the flow of molten mineral fibers with a cooling fluid at a flow rate and trajectory such that the flow does not have a circular cross section.
本発明によれば、更に、溶融鉱物材料を貯容し、かつ前
記溶融鉱物材料を単数又は複数の流れとして吐出させる
ための約1.2〜50の範囲内、好ましくは約1.3〜
25の範囲内、最も好ましくは約1.7〜10の範囲内
のmod比を有するオリフィスを備える壁体を有するブ
ッシングと、前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有
するようになる前に、前記オリフィスの形状に類似する
非円形断面を有する鉱物繊維として硬化さぜるJ:うに
、前記溶融鉱物材料の流れを急冷するための手段とを有
することを特徴とする鉱物繊維の製造装置が提供される
。オリフィスは、周方向について等間隔に半径方向に突
出する3つの領域を有する形状のもので市って良い。In accordance with the invention, it is further provided in the range of about 1.2 to 50, preferably about 1.3 to 50, for storing molten mineral material and discharging said molten mineral material in one or more streams.
a bushing having a wall with an orifice having a mod ratio in the range of about 25, most preferably in the range of about 1.7 to 10, and directing the flow of said molten mineral material before it has a circular cross section; and means for rapidly cooling the flow of the molten mineral material, wherein the mineral fiber is cured as a mineral fiber having a non-circular cross section similar to the shape of the orifice. be done. The orifice may have a shape having three regions projecting radially at equal intervals in the circumferential direction.
〈実施例〉
以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。<Embodiments> Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
尚、本実施例は、グラスファイバを製造するための方法
及び装置に関するものであるが、本発明に基づく方法及
び装置は岩石、鉱滓或いは玄武岩などの鉱物材料から製
造される鉱物性繊維を製造するためにも等しく適用し得
ることは云うまでもない。Although this embodiment relates to a method and apparatus for manufacturing glass fiber, the method and apparatus based on the present invention can also be used to manufacture mineral fibers manufactured from mineral materials such as rock, slag, or basalt. Needless to say, it can equally be applied to other purposes.
第1図に示されているように、溶融ガラスの流れ10が
、フィーダ即ちブッシング14の、オリフィスを有する
底壁12から吐出し、巻取り機18の機械的な作用など
の適宜な手段により繊維16として引き出される。収集
用シュー20、サイズアプリケータ22などを、それ自
体公知の要領にて用いることができる。ブッシング14
は溶融ガラス24を貯容し、この溶融ガラス24から溶
融ガラスの流れが引き出される。図示されているように
、溶融ガラスの流れを急冷するための空気ノズル26が
、ブッシング14の底壁12から吐出される溶融ガラス
の流れに向けて空気を投射し得るべく配置されている。As shown in FIG. 1, a stream 10 of molten glass exits the orifice-containing bottom wall 12 of a feeder or bushing 14 and is blown into fibers by any suitable means, such as the mechanical action of a winder 18. It is drawn out as 16. Collection shoes 20, size applicators 22, etc. can be used in a manner known per se. Bushing 14
stores molten glass 24 from which a stream of molten glass is drawn. As shown, an air nozzle 26 for quenching the stream of molten glass is positioned to direct air toward the stream of molten glass exiting the bottom wall 12 of the bushing 14.
この空気の流れは、溶融ガラスの流れが初期の非円形1
1′i面を保持したままグラスファイバとして固化する
のに充分な程急速に溶融ガラスの流れを冷却する。二酸
化炭素、窒素、蒸気、水などの他の適宜な冷却用流体を
用いて溶融ガラスの流れを強制的に冷却することもでき
る。This air flow is similar to the initial non-circular flow of molten glass.
The molten glass stream is cooled rapidly enough to solidify as a glass fiber while retaining the 1'i plane. Other suitable cooling fluids, such as carbon dioxide, nitrogen, steam, water, etc., can also be used to force the cooling of the molten glass stream.
第2図及び第3図に示されているように、ブッシングの
底壁12には、周方向について等間隔に半径方向に突出
する部分を有する形状のオリフィス28が開設されてい
る。オリフィス28及び製造される繊維の断面は、例え
ば十字形、星形、5つの突出領域を有する形状、8つの
突出領域を有する形状、或いは四角形など任意の形状を
有するものであって良い。As shown in FIGS. 2 and 3, orifices 28 are formed in the bottom wall 12 of the bushing and have portions that project in the radial direction at equal intervals in the circumferential direction. The cross section of the orifice 28 and the fiber produced may have any shape, such as a cross, a star, a shape with five projecting regions, a shape with eight projecting regions, or a square.
非円形断面を有するグラスファイバの製造過程を定性的
に説明するために、変化する過程の時定数τを考慮する
と良い。非円形断面を有する溶融ガラスの流れが非円形
断面を有するオリフィスから吐出されるに伴い、この流
れに加わる表面張力がその断面形状を円形にしようとす
る。この表面張力に対して、粘性が流れの断面形状を一
定に保持しようとする。溶融ガラスの流れがオリフィス
から遠道かるにつれて溶融ガラスが冷却されることから
、その粘性力が急激に増大する。非円形断面を有する繊
維を好適に製造するためには、表面張力の作用に充分対
抗し得るように粘性力(即ち粘性)が急激に増大しなけ
ればならない。In order to qualitatively explain the manufacturing process of a glass fiber with a non-circular cross section, it is useful to consider the time constant τ of the changing process. As a flow of molten glass having a non-circular cross-section is discharged from an orifice having a non-circular cross-section, the surface tension applied to the flow tends to circularize the cross-sectional shape. In response to this surface tension, viscosity attempts to maintain a constant cross-sectional shape of the flow. As the flow of molten glass travels farther from the orifice, the viscous force increases rapidly as the molten glass cools. In order to successfully produce fibers with non-circular cross-sections, the viscous forces (i.e., viscosity) must increase rapidly to be sufficient to counteract the effects of surface tension forces.
この時定数は、ガラスの粘性、溶融ガラスの流れの等価
直径、表面張力等の関数として次の式により表されると
考えられる。This time constant is considered to be expressed by the following equation as a function of the viscosity of the glass, the equivalent diameter of the flow of molten glass, surface tension, etc.
τ=μr/σ
この方程式を、時間ではなく、繊維の長さ方向、即らオ
リフィスからの垂直距離により積分して速度のファクタ
を有するように変形することができる。実際の作動に際
して、溶融ガラスが固化するまでに即ち溶融ガラスの粘
性が大幅に増大するまでに要する時間が短い場合には、
繊維はその非円形断面を保持する。しかしながら、溶融
ガラスの粘性が高まる前に成る程度の時間が経過すると
、溶融ガラスの流れの断面は円形となり、円形断面を有
する繊維が製造される。時定数の逆数を、100%の縮
径率が達成されるまでに要する距離に亘って積分すると
、断面が円形になるのに要する時間に対する粘性力が高
まるのに要する時間の比が求まる。この比は、正確に測
定することが困難でおるが、次の方程式により与えられ
る比Zにより推定することができる。τ=μr/σ This equation can be modified to have a factor of velocity, integrated over the length of the fiber, ie perpendicular distance from the orifice, rather than time. In actual operation, if the time required for the molten glass to solidify, that is, for the viscosity of the molten glass to increase significantly,
The fiber retains its non-circular cross section. However, after a sufficient amount of time has elapsed before the viscosity of the molten glass increases, the cross section of the molten glass flow becomes circular, producing fibers with a circular cross section. Integrating the reciprocal of the time constant over the distance required to achieve 100% diameter reduction yields the ratio of the time required for the viscous force to increase to the time required for the cross section to become circular. This ratio is difficult to measure accurately, but can be estimated by the ratio Z given by the following equation.
Z=(X7.σ。/μoreo)*(1/vo)*1/
(MRo−1>
但し、X75は溶融鉱物材料の流れの径が75%に縮径
する点とブッシングとの距離(cm )であって、μ
は初期の粘性(ポアズ)であって、’eoは初期の有効
繊維径(ra>であって、σ。は溶融鉱物材料の初期の
表面張力(ダイン/ cm )で市って、Voは前記オ
リフィスを通過する溶融鉱物材料の流れの初期の速度(
m/秒)であって、MRoは前記流れの初期のmod比
である。Z=(X7.σ./μoreo)*(1/vo)*1/
(MRo-1> However, X75 is the distance (cm) between the point where the diameter of the flow of molten mineral material reduces to 75% and the bushing, and μ
is the initial viscosity (poise), 'eo is the initial effective fiber diameter (ra), σ is the initial surface tension of the molten mineral material (dynes/cm), and Vo is the The initial velocity of the flow of molten mineral material through the orifice (
m/s) and MRo is the initial mod ratio of the flow.
1、/(MRo−1)は、オリフィスのmod比即ち溶
融ガラスの流れの所期のmod比を表すファクタである
。この方程式は、第4図に示されたように理論的な考察
に良く合致している。第4図に示された曲線は、時定数
の逆数を、ブッシングからの距離の関数として表してい
る。積分値は、この曲線の下側の領域の面積に対応し、
この面積が小さければ小さいほど、溶融ガラスの流れが
固化するのに要する時間が短くなり、従ってmod比が
大きくなる。また、最終的に製造された繊維の断面が非
円形でおるためには、Zが2以下であって、好ましくは
1以下でおることを要することが見出された。1,/(MRo-1) is a factor representing the mod ratio of the orifice, ie, the desired mod ratio of the flow of molten glass. This equation agrees well with theoretical considerations, as shown in FIG. The curve shown in FIG. 4 represents the reciprocal of the time constant as a function of distance from the bushing. The integral value corresponds to the area under this curve,
The smaller this area is, the less time it takes for the stream of molten glass to solidify, and thus the greater the mod ratio. It has also been found that in order for the cross section of the finally produced fiber to be non-circular, Z must be 2 or less, preferably 1 or less.
オリフィスに於ける肌性力または正圧は、製造されるグ
ラスファイバの断面が非円形である度合に対して影響を
及ぼす。この圧力は、溶融ガラスのヘッド圧、フィーダ
のガスによる加圧、またはこれらの組合せにより形成す
ることができる。連続的なグラスファイバを製造するた
めには、約2゜800パスカル(0,4DSiC1)乃
至690,000パスカル(100psiq)の範囲の
正圧を加えると良い。特に、溶融ガラス材料に対して4
,800 (0,71)sicl)乃至34,000パ
スカル(5゜Opsig)の範囲の正圧を加えると良い
。The physical force or positive pressure at the orifice affects the degree to which the cross-section of the glass fiber produced is non-circular. This pressure can be created by head pressure of the molten glass, pressurization by feeder gas, or a combination thereof. To produce continuous glass fibers, positive pressures ranging from about 2°800 Pascals (0.4DSiC1) to 690,000 Pascals (100psiq) may be applied. Especially for molten glass materials
, 800 (0,71) sicl) to 34,000 Pascal (5° Opsig).
第1図〜第3図に示されたブッシングはティップ付きオ
リフィスであったが、本発明はティップを有するオリフ
ィスにも等しく適用可能である。Although the bushing shown in FIGS. 1-3 was a tipped orifice, the invention is equally applicable to a tipped orifice.
第5図に示されたオリフィスは深さtを有する。The orifice shown in FIG. 5 has a depth t.
オリフィスの深さが小さければ小さいほど、非円形断面
を有する繊維のmod比を増大させることができる。好
ましくは、オリフィスの深さは約0゜025m(0,0
01インヂ)〜6.4m(0゜250インチ)の範囲内
でおるのが好ましい。The smaller the orifice depth, the greater the mod ratio for fibers with non-circular cross sections. Preferably, the depth of the orifice is about 0.025 m (0.025 m).
It is preferably within the range of 0.01 inch to 6.4 m (0.250 inch).
本発明に基づき製造された鉱物繊維は、一般に0.05
μm (0,2x10−”インチ)〜76μm (30
0X10−5インチ)の範囲の等価直径を有するが、こ
れとは大きく異なる直径を有する非円形断面繊維を製造
することもできる。好ましくは、鉱物繊維がB−Yフィ
ラメントの範囲、即ち2.5μm (10X10’イン
チ)〜30μm(120X10−5インチ)の範囲の直
径を有するのが好ましい。特に、本発明に基づく鉱物繊
維がG−Tフィラメント、即ら8.9μm (35xl
Q インチ)〜2I41μm(95×10−5インチ)
の範囲の直径を有するのが好ましい。Mineral fibers produced according to the present invention generally have a
μm (0,2x10-” inch) ~ 76 μm (30
Although non-circular cross-section fibers can be produced with diameters significantly different from this, non-circular cross-section fibers can also be produced with equivalent diameters in the range of 0x10-5 inches). Preferably, the mineral fibers have a diameter in the B-Y filament range, ie in the range of 2.5 μm (10×10′ inches) to 30 μm (120×10 −5 inches). In particular, the mineral fibers according to the invention are G-T filaments, i.e. 8.9 μm (35xl
Q inch) ~ 2I41μm (95 x 10-5 inch)
Preferably, it has a diameter in the range of .
第6図〜第9図は、第1図〜第3図に示されたものと同
様の装置により製造された4種類の非円形断面を有する
繊維の断面を示す。これらの繊維の断面は、3つの半径
方向外向きに突出する部分を有するオリフィスと同様の
形状をなしている。Figures 6-9 show cross-sections of fibers with four different non-circular cross-sections produced by equipment similar to that shown in Figures 1-3. The cross section of these fibers is shaped like an orifice with three radially outwardly projecting portions.
この製造装置は、冷却流体の流速以外の点では、概ね一
定の稼動条件に制御される。冷却流体の流速は、繊維の
種類毎に変更される。溶融ガラスの流れが冷却される速
度は、他の条件が同一であれば、冷却用流体の流速の関
数として表すことができる。This manufacturing apparatus is controlled to approximately constant operating conditions except for the flow rate of the cooling fluid. The flow rate of the cooling fluid is changed for each type of fiber. The rate at which a stream of molten glass is cooled can be expressed as a function of the flow rate of the cooling fluid, other things being equal.
第6図の繊維16aは、ブッシングのオリフィスに於て
約10TrL/秒の流速の冷却用空気を用いて製造され
、約1.35のmod比を有する。第7図に示された非
円形断面を有する繊維16bは、約15に/秒の冷却速
度をもって¥A造されたもので、約1.45のmod比
を有する。第8図に示された繊維16cは、約1.75
のmod比を有するもので、約20m/秒の冷却速度を
もって製造されたものである。第9図に示された非円形
断面を有する繊維16dは、約2.70のmod比を有
するもので、約30m/秒の冷却速度をもって製造され
たもので市る。60Trt/秒以上の冷却速度を用いて
本発明を実施することが可能であるが、室温即ち27℃
(80下)の空気を用いた場合、約40m1秒以下の冷
却速度を用いるのが好ましいことが見出された。特に、
冷却速度が5・〜30■/秒であるのが好ましい。この
ような冷却速度は、通常の空冷式ブッシングにおっては
、ブッシングのティップに於て約2〜4m/秒のオーダ
の冷却速度を用いてフラッディングを防止しているのと
好対照をなすものである。Fiber 16a of FIG. 6 was produced using cooling air at a flow rate of about 10 TrL/sec at the orifice of the bushing and has a mod ratio of about 1.35. The non-circular cross-section fiber 16b shown in FIG. 7 was fabricated with a cooling rate of about 15 mm/sec and has a mod ratio of about 1.45. The fiber 16c shown in FIG.
It has a mod ratio of , and was manufactured with a cooling rate of about 20 m/sec. The non-circular cross-section fiber 16d shown in FIG. 9 has a mod ratio of about 2.70 and has been produced with a cooling rate of about 30 m/sec. Although it is possible to practice the invention using cooling rates of 60 Trt/sec or higher,
It has been found that it is preferable to use a cooling rate of about 40 ml seconds or less when using (below 80 ml) air. especially,
Preferably, the cooling rate is 5.about.30 .mu./sec. Such cooling rates are in sharp contrast to conventional air-cooled bushings, which use cooling rates on the order of approximately 2 to 4 m/sec at the tip of the bushing to prevent flooding. It is.
第10図に示されたように、非円形断面を有する繊維の
寸法は、mod比をもって表すことができるが、これは
外径d。を内径d、により除したものでおる。外径d。As shown in FIG. 10, the dimensions of a fiber with a non-circular cross section can be expressed in terms of the mod ratio, which is the outer diameter d. divided by the inner diameter d. Outer diameter d.
とは、繊維の断面を完全に受容し得る最も小さい円の直
径であり、内径d。is the diameter of the smallest circle that can completely accommodate the cross section of the fiber, and is the inner diameter d.
とは、繊維の断面内に受容され得る最も大きい円の直径
でおる。is the diameter of the largest circle that can be accommodated within the cross section of the fiber.
第11図に示されたように、m o d比は、冷却速度
の増大と共に増大する。ブッシングを加圧した場合には
、同じ(mod比が増大することが見出された。As shown in FIG. 11, the m o d ratio increases with increasing cooling rate. It was found that the same (mod ratio) increases when the bushing is pressurized.
第12図及び第13図に示されたように、3つの半径方
向に突出する部分を有する形状の断面を有する連続的な
繊維16dは、例えば合成樹脂32のマトリックス強化
材として用いることができる。本発明に基づく鉱物繊維
は、他の型式の補強材と共に用いるのに適するあらゆる
有機または無機マトリックスを補強するために用いるこ
とができる。例えば、ポリエステル、エポキシ等の熱可
塑性または熱硬化性の樹脂を補強することもてきる。更
に、セメント、低融点金属、シリケートマトリックス等
を補強するためにも用いることかできる。本発明に基づ
く非円形断面を有する鉱物繊維により補強されたマトリ
ックスは、同時に円形断面を有する鉱物繊維や有機繊維
等適宜な他の強化材によっても同時に補強されているも
ので必って良い。As shown in FIGS. 12 and 13, a continuous fiber 16d having a cross-section shaped with three radially projecting portions can be used, for example, as a matrix reinforcement for the synthetic resin 32. Mineral fibers according to the present invention can be used to reinforce any organic or inorganic matrix suitable for use with other types of reinforcement. For example, thermoplastic or thermosetting resins such as polyester or epoxy can be reinforced. Furthermore, it can be used to reinforce cement, low melting point metals, silicate matrices, etc. The matrix reinforced with mineral fibers having a non-circular cross section according to the present invention may be simultaneously reinforced with other suitable reinforcing materials such as mineral fibers or organic fibers having a circular cross section.
第14図に示されているブッシングの底壁12には、非
円形オリフィス28aと円形オリフィス34の両者が設
けられており、製造される繊維の一部が円形断面を有し
、他の部分が非円形断面を有するようにしておる。The bottom wall 12 of the bushing, shown in FIG. It has a non-circular cross section.
第18図に示されたように、本発明に基づく非円形断面
を有する繊維を製造するために、ティップ付きのブッシ
ングを用いることができる。オリフィスの半径方向外向
きに突出する3つの領域54は、拡開された端部56を
有する。オリフィスは、閉塞管状のティップ58の底端
に形成されている。As shown in FIG. 18, a tipped bushing can be used to produce fibers with non-circular cross-sections according to the present invention. The three radially outwardly projecting regions 54 of the orifice have enlarged ends 56. An orifice is formed at the bottom end of the closed tubular tip 58.
遠心スピナを用いて本発明を実施する場合、「容器」と
はフィーダまたはブッシングではなく遠心スピナを意味
することとなり、非円形オリフィスは、ブッシングの底
壁ではなくスピナの周壁に開設されることとなる。When practicing the invention with a centrifugal spinner, "vessel" will mean the centrifugal spinner rather than the feeder or bushing, and the non-circular orifice will be in the peripheral wall of the spinner rather than the bottom wall of the bushing. Become.
第15図に示されたように、溶融ガラス40が回転する
遠心スピナ42に供給される。溶融ガラスは、スピナの
底壁44に向けて注入され、遠心力によりスピナの周壁
46に向けて流れる。スピナの周壁46には、非円形の
オリフィス48が開設され、溶融ガラスの流れ50が、
これらのオリフィス48から延出している。遠心スピナ
から投射される溶融ガラスの流れとスピナの周囲の空気
との間の相対運動により、溶融ガラスの流れが冷却され
て固化し、グラスファイバ52となる。冷却速度は、ス
ピナの回転速度により成る程度制御される。ブロア54
のような環状のブロアを、スピナに対して同心的に設置
し、公知の手段により繊維を収集し得るように、下向き
に配向させることができる。As shown in FIG. 15, molten glass 40 is fed to a rotating centrifugal spinner 42. As shown in FIG. Molten glass is injected toward the bottom wall 44 of the spinner and flows toward the peripheral wall 46 of the spinner due to centrifugal force. A non-circular orifice 48 is provided in the circumferential wall 46 of the spinner to allow a flow 50 of molten glass to flow through the spinner.
Extending from these orifices 48. The relative motion between the stream of molten glass projected from the centrifugal spinner and the air surrounding the spinner cools and solidifies the stream of molten glass into glass fibers 52. The rate of cooling is controlled to an extent by the rotational speed of the spinner. Blower 54
An annular blower such as can be placed concentrically to the spinner and oriented downwardly so that the fibers can be collected by known means.
このスピナは、スロツ]〜状、十字状、その他の種々の
形状を有する非円形のオリフィスを有するように適合さ
れていて良い。第16図に示されているように、スピナ
は、第17図に示されたような断面形状を有するグラス
ファイバ52を製造するべく三日月状のオリフィス48
を有するものであって良い。The spinner may be adapted to have a non-circular orifice having a slotted shape, a cross shape, and various other shapes. As shown in FIG. 16, the spinner has a crescent-shaped orifice 48 to produce a glass fiber 52 having a cross-sectional shape as shown in FIG.
It may have the following.
例1
mod比が約2.3であるような3つの半径方向突部を
有する断面形状のEガラスからなる連続的な繊維を、2
0個の同様な形状のオリフィスを有するティップレスオ
リフィスを用いて以下の条件下にて製造した。Example 1 A continuous fiber of E-glass with a cross-section of three radial protrusions having a mod ratio of approximately 2.3 was
A tipless orifice having 0 similarly shaped orifices was used under the following conditions.
オリフィスの寸法
深ざ: 0.38#1l(0,015インチ)各突部の
幅:Q、23m(0,009インチ)オリフィスの中心
から測った各突部の長さ二0.69m(0,02フイン
チ)
ガラス温度: 1,200’C(2,190下)ガラス
の種類: 200E
(全)ブッシング圧:60KPa (8,7t)Si
g)ガラスの流量:0.26g/分/孔
(0,0341b/hr/孔)
フィラメントの数:20
オリフィスパターン:2列、10孔/列、千鳥配置
列の間隔:3.18履(0,125インチ)各列中の孔
の間隔:3.05M
(0,120インチ)
冷却媒体:27℃(80下)の空気冷
却用ノズルの寸法:
水平方向38.1#(1,5インヂ)
×垂直方向6.35s(0,25インチ)冷却用ノズル
の位置:
ブッシングの中心線(オリフィスの列間の中心線)から
25m(1インチ)
水平方向に対して15度
冷却用ノズルの流m: 10.2Kg1時(3005c
fh)
冷却速度:冷却用ノズルに於て9.8m/5(32フイ
ート/S)
ブッシングの中心線に於て
8.8〜9.8m/5
(29〜32フイート/S>
(速度の減少はごく僅かであった)
巻取機の速度ニア、87m/秒
(1,550フイ一ト/分)
繊維の平均直径二Mフィラメント65HT(16,5μ
m)
断面積に基づく
例2及び例3
14個の孔を有するティップ付きブッシングを用い、か
つフィンシールドによる冷却を行って、3つの半径方向
突出部を有する断面形状の、Eガラスからなる連続的な
グラスファイバを製造した。Dimensions of the orifice Depth: 0.38 #1l (0,015 inch) Width of each protrusion: Q, 23 m (0,009 inch) Length of each protrusion measured from the center of the orifice 20.69 m (0.69 m) , 02 finch) Glass temperature: 1,200'C (below 2,190) Glass type: 200E (total) Bushing pressure: 60KPa (8,7t) Si
g) Glass flow rate: 0.26 g/min/hole (0,0341 b/hr/hole) Number of filaments: 20 Orifice pattern: 2 rows, 10 holes/row, staggered row spacing: 3.18 holes (0 , 125 inches) Hole spacing in each row: 3.05M (0,120 inches) Cooling medium: 27℃ (80 below) air Cooling nozzle dimensions: Horizontal 38.1# (1,5 inches) × Vertical direction 6.35 s (0.25 inch) Cooling nozzle position: 25 m (1 inch) from the center line of the bushing (center line between orifice rows) 15 degrees to the horizontal direction Cooling nozzle flow m : 10.2Kg 1 hour (3005c
fh) Cooling rate: 9.8 m/5 (32 ft/s) at the cooling nozzle; 8.8-9.8 m/5 (29-32 ft/s) at the centerline of the bushing > (reduced speed) Winding machine speed near 87 m/s (1,550 feet/min) Average fiber diameter 2M filament 65HT (16,5 μm)
m) Examples 2 and 3 based on the cross-sectional area Using a tipped bushing with 14 holes and with cooling by a fin shield, a continuous piece of E-glass with a cross-sectional shape with three radial projections manufactured glass fiber.
ティップは閉塞管状のもので、その底部に第18図に示
されたようなオリフィスが開設されている。The tip is in the form of a closed tube, and an orifice as shown in FIG. 18 is provided at the bottom of the tip.
このオリフィスの寸法により、最終的な繊維のmod比
が定められる。すべてのティップについて以下の条件が
成立した。The dimensions of this orifice determine the mod ratio of the final fiber. The following conditions were satisfied for all tips.
ティップ管の直径:3.3M
(0,130インチ)
ティップ管の長さ:6.1M
(0,240インチ)
ティップ端部の厚さくオリフィスの深さ)二〇、28m
(0,01’1インチ)
ティップパターン:2列、7テイツプ/列、直線配置
列間の間隔−7,6m(0,030イン−))各列内の
ティップの間隔−5,8簡
(0,23インチ)
フィンシールドの寸法:
フィンの厚さ−1,4m(0,055インチ)フィンの
高さ−15,9M
(0,625インチ)
フィンの長さ−42,7μm(1,68インチ)フィン
ブレードの間隔−5,8#
(0,23インチ)
ガラスの種類: 200E
ガラスの温度: 1,230’C(2,250°F>(
全)ブッシング圧ニア、6にPa (1,1psig
)巻取機の速度:約3.81m/秒
(750フイ一ト/分)
この速度は、実験中多少変動した。Tip tube diameter: 3.3M (0,130 inch) Tip tube length: 6.1M (0,240 inch) Tip end thickness (orifice depth) 20,28 m
(0,01'1 inch) Tip pattern: 2 rows, 7 tapes/row, spacing between linear rows - 7,6 m (0,030 in)) Tip spacing within each row - 5,8 tape ( 0,23 inch) Fin shield dimensions: Fin thickness - 1,4 m (0,055 inch) Fin height - 15,9 m (0,625 inch) Fin length - 42,7 μm (1,68 inch) inch) Fin Blade Spacing - 5,8# (0,23 inch) Glass Type: 200E Glass Temperature: 1,230'C (2,250°F>(
All) Bushing pressure nearer, 6 to Pa (1,1 psig
) Winder speed: approximately 3.81 m/sec (750 feet/min); this speed varied somewhat during the experiment.
医2
孔の寸法:[)−o、64m(0,025インチ)P−
0,51m (0,020インチ)W−0,25# (
0,010インチ)ガラスの流量:0.14g/分/孔
(0,0’181b/時/孔)
繊維の平均直径二Nフィラメント、70 HT(17,
8μm)
平均mod比=2.2
桝旦
孔の寸法:[)−o、64m(0,025インチ)P−
0,51m(0,020インチ)
W−0,13m(0,005インチ〉
ガラスの流量:0.1069/分/孔
(0,0141b/時/孔)
繊維の平均直径二Lフィラメント、59 HT(14,
9μm)
平均mod比:5.3
上記から明らかなように、種々の変形変更を加えて本発
明を実施することかでき、それらも本発明の概念中に含
まれる。Doctor 2 Hole dimensions: [)-o, 64 m (0,025 inches) P-
0,51m (0,020 inch) W-0,25# (
0,010 inch) Glass flow rate: 0.14 g/min/hole (0,0'181 b/hour/hole) Average diameter of fiber 2N filament, 70 HT (17,
8 μm) Average mod ratio = 2.2 Hole dimensions: [)-o, 64 m (0,025 inch) P-
0,51 m (0,020 inch) W - 0,13 m (0,005 inch) Glass flow rate: 0,1069/min/hole (0,0141 b/hr/hole) Average diameter of fiber 2L filament, 59 HT (14,
9 μm) Average mod ratio: 5.3 As is clear from the above, the present invention can be practiced with various modifications and changes, and these are also included in the concept of the present invention.
本発明は、特に、断熱材、遮音材として用いられるグラ
スファイバや、樹脂マトリックスを補強するために用い
られるグラスファイバの製造のために有用である。The present invention is particularly useful for the production of glass fibers used as heat insulators, sound insulators, and for reinforcing resin matrices.
第1図は、本発明の原理に基づきブッシングを用いて非
円形断面を有する連続的なグラスファイバを製造するた
めの装置の正面図である。
第2図は非円形のオリフィスを有するブッシングの底壁
を示す平面図である。
第3図は第2図の非円形オリフィスから非円形断面を有
するグラスファイバを製造する様子を示す斜視図である
。
第4図はブッシングからの距離の関数として表される繊
維の特性を示すグラフである。
第5図は本発明の原理に基づく非円形オリフィスの縦断
面図である。
第6図〜第9図は種々の冷却条件を用いて1畏造された
グラスファイバの非円形断面を示す断面図である。
第10図は第9図の断面を拡大して示す断面図でおる。
第11図はmod比と冷却速度との間の関係を示すグラ
フである。
第12図は非円形断面を有する繊維により補強された樹
脂マトリックスの拡大斜視図でおる。
第13図は第12図に示された繊維の3本を拡大して示
す斜視図でおる。
第14図は円形オリフィス及び非円形オリフィスの両者
を有するブッシングの底壁を示す底面図である。
第15図は本発明が適用された遠心スピヅを示す縦断面
図である。
第16図は第15図の遠心スピナの正面図でおる。
第17図は第15図及び第16図に示された装置により
製造された三日月状の断面を有するグラスファイバの断
面図である。
第18図はティップ付非円形Δリフイスの一施例を示す
平面図でおる。
10・・・溶融ガラスの流れ
12・・・底壁 14・・・ブッシング16・
・・繊維 18・・・巻取殿20・・・シュー
22・・・アプリケータ24・・・溶融ガラス
26・・・空気ノズル28.30・・・オリフィス
32・・・樹脂 40・・・溶融ガラス42・
・・遠心スピナ 44・・・底壁46・・・周壁
48・・・オリフィス50・・・溶融ガラスの流
れFIG. 1 is a front view of an apparatus for producing continuous glass fibers with non-circular cross sections using bushings in accordance with the principles of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the bottom wall of the bushing with a non-circular orifice. 3 is a perspective view showing how a glass fiber having a non-circular cross section is manufactured from the non-circular orifice of FIG. 2. FIG. FIG. 4 is a graph showing fiber properties as a function of distance from the bushing. FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of a non-circular orifice in accordance with the principles of the present invention. 6 to 9 are cross-sectional views showing non-circular cross-sections of glass fibers manufactured using various cooling conditions. FIG. 10 is an enlarged sectional view of the cross section of FIG. 9. FIG. 11 is a graph showing the relationship between mod ratio and cooling rate. FIG. 12 is an enlarged perspective view of a resin matrix reinforced with fibers having a non-circular cross section. FIG. 13 is an enlarged perspective view of three of the fibers shown in FIG. 12. FIG. 14 is a bottom view showing the bottom wall of a bushing having both circular and non-circular orifices. FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a centrifugal spit to which the present invention is applied. FIG. 16 is a front view of the centrifugal spinner of FIG. 15. FIG. 17 is a cross-sectional view of a glass fiber having a crescent-shaped cross section manufactured by the apparatus shown in FIGS. 15 and 16. FIG. 18 is a plan view showing an example of a non-circular Δ refit with a tip. 10... Flow of molten glass 12... Bottom wall 14... Bushing 16.
... Fiber 18 ... Winding chamber 20 ... Shoe 22 ... Applicator 24 ... Molten glass 26 ... Air nozzle 28.30 ... Orifice 32 ... Resin 40 ... Melt Glass 42・
... Centrifugal spinner 44 ... Bottom wall 46 ... Peripheral wall
48... Orifice 50... Flow of molten glass
Claims (12)
面の鉱物繊維を製造するための方法であつて、 約649℃(1200°F))よりも高い液化温度を有
する溶融鉱物材料を貯容する容器の壁に形成された非円
形オリフィスから前記溶融鉱物材料を非円形断面を有す
る流れとして吐出させる過程と、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷する過程とを有し、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造方
法。(1) A method for producing mineral fibers of non-circular cross section having a mod ratio greater than about 1.2, the method comprising: discharging the molten mineral material as a flow having a non-circular cross-section from a non-circular orifice formed in the wall of the storage container; quenching the stream of molten mineral material such that it hardens as mineral fibers having a non-circular cross-section resembling the shape of the molten mineral material, the initial viscosity of the molten mineral material would have been lower if the quenching had not taken place. A method for producing mineral fibers, characterized in that the cross section of the flow of the molten mineral material is sufficiently low to be circular.
アズ)の比が約0.1〜25の範囲であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の製造方法。(2) The method of claim 1, wherein the ratio of the viscosity (poise) to surface tension (dynes/cm) is in the range of about 0.1 to 25.
バを形成するためのフィーダのブッシング壁に設けられ
ているこを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の製
造方法。(3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the non-circular orifice is provided in a bushing wall of a feeder for forming continuous glass fibers.
スピナの周壁に設けられていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の製造方法。(4) The manufacturing method according to claim 1, wherein the non-circular orifice is provided on a peripheral wall of a centrifugal spinner for manufacturing mineral fibers.
フィス近傍に於ける圧力が、2,800パスカル(0.
4psig)〜690,000パスカル(100psi
g)の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第
3項に記載の製造方法。(5) The pressure of the molten mineral material in the bushing near the orifice is 2,800 Pa (0.
4 psig) to 690,000 Pascal (100 psi
The manufacturing method according to claim 3, characterized in that it falls within the scope of g).
却流体を衝当させることにより行なわれることを特徴と
する特許請求の範囲第3項に記載の製造方法。(6) A manufacturing method according to claim 3, characterized in that the quenching of the flow of molten mineral fibers is carried out by impinging the flow with a cooling fluid.
により行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第6
項に記載の方法。(7) The quenching of the flow of molten mineral fibers is performed by a fin shield.
The method described in section.
V_o)*1/(MR_o−1)≦2 を満足するようにして行なわれ、X_7_5が溶融鉱物
材料の流れの径が75%に縮径する点とブッシングとの
距離(cm)であつて、μ_oが初期の粘性(ポアズ)
であつて、r_e_oが初期の有効繊維径(cm)であ
って、σ_oが溶融鉱物材料の初期の表面張力(ダイン
/cm)であって、V_oが前記オリフィスを通過する
溶融鉱物材料の流れの初期の速度(m/秒)であって、
MR_oが前記流れの初期のmod比であることを特徴
とする特許請求の範囲第3項に記載の製造方法。(8) The rapid cooling process is performed as follows: Z=(X_7_5σ_o/μ_or_e_o)*(1/
V_o)*1/(MR_o-1)≦2, where X_7_5 is the distance (cm) between the point where the diameter of the flow of molten mineral material reduces to 75% and the bushing, μ_o is the initial viscosity (poise)
where r_e_o is the initial effective fiber diameter (cm), σ_o is the initial surface tension of the molten mineral material (dynes/cm), and V_o is the flow of molten mineral material through the orifice. initial velocity (m/s),
4. The method of claim 3, wherein MR_o is the initial mod ratio of the flow.
面の鉱物繊維を製造するための装置であって、 約649℃(1200°F))よりも高い液化温度を有
する溶融鉱物材料を貯容し、かつ前記溶融鉱物材料を単
数又は複数の流れとして吐出させるための約1.3〜2
5の範囲内のmod比を有するオリフィスを備える壁体
を有するブッシングと、 前記溶融鉱物材料の流れを、円形断面を有するようにな
る前に、前記オリフィスの形状に類似する非円形断面を
有する鉱物繊維として硬化させるように、前記溶融鉱物
材料の流れを急冷するための手段とを有し、 前記溶融鉱物材料の初期の粘性が、前記急冷を行なわな
かった場合に、前記溶融鉱物材料の流れの断面が円形に
なる程度に充分低いことを特徴とする鉱物繊維の製造装
置。(9) An apparatus for producing mineral fibers of non-circular cross section having a mod ratio greater than about 1.2, the apparatus comprising: about 1.3 to 2 for storing and discharging said molten mineral material in one or more streams.
a bushing having a wall with an orifice having a mod ratio in the range of 5; and means for quenching the flow of molten mineral material so as to harden it as a fiber, the initial viscosity of the molten mineral material being such that the flow of molten mineral material would be lower in the absence of the quenching. A mineral fiber manufacturing device characterized by having a sufficiently low cross section to have a circular cross section.
イバを形成するためのフィーダ内に配置されていること
を特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の製造装置。(10) The manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the wall of the bushing is disposed within a feeder for forming continuous glass fiber.
心スピナの周壁からなることを特徴とする特許請求の範
囲第9項に記載の製造装置。(11) The manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the wall of the bushing is a peripheral wall of a centrifugal spinner for manufacturing mineral fibers.
特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の製造装置。(12) The manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the quenching means has a fin shield.
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FR (1) | FR2594432B1 (en) |
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- 1986-10-06 DE DE19863634001 patent/DE3634001A1/en not_active Ceased
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CA1274394A (en) | 1990-09-25 |
FR2594432A1 (en) | 1987-08-21 |
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