JPS6220142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はガラスまたは類似の熱可塑性材料、
特に無機材料を繊維化するための遠心スピナの改
善に関する。 ガラス繊維の製造においては遠心スピナ（回転
部材）が通常直立軸上に取付けられて使用され、
ガラス流はこのスピナの内部に供給され、スピナ
の周縁壁の内面に送られ、このスピナは多数のオ
リフイスを備えるから、スピナが回転するとガラ
スはスピナの周縁壁中のオリフイスから遠心力に
より複数の流れ、すなわち一次流に射出される。
燃焼室から衝風の形態の環状細長化ガス流を送出
する装置が備えられ、環状衝風流はスピナの穿孔
された周縁壁の外壁表面の近くの下方に向けて流
され、それによつてガラス流は細長化され且つ通
常結合剤で被覆されて、細長化衝風中を下方に向
けて運ばれて通常捕集室の底面壁をなす多孔性捕
集コンベアの上表面に捕集される。代表的な装置
ではコンベア上で捕集された繊維がマツトまたは
毛布状物を造りやすくするために前記多孔性捕集
コンベアの下に吸引箱が配置され、造られたマツ
トは次後の処理、包装などのために運び去られ
る。 比較的軟質なガラスを用いるスピナを使用する
代表的な先行技術の操作ではガラスは普通スピナ
の中心区域に取付けられた、多数の間隔をおいて
配置された縦方向の列をなすガラス分配オリフイ
スを有する分配バスケツト中に放出され、その結
果ガラスは該バスケツトからスピナの周縁壁の少
なくとも大部分の垂直方向の寸法全体に送出され
る。このような先行技術の代表的操作では前記周
縁壁の上端部分と下端部分との間にはかなりの温
度差が存在する。すなわち、周縁壁の上端部分は
細長化衝風の根源に近いという主な理由で上端部
分は下端部分より高温である。その上、代表的な
場合には周縁壁はその高さ全体に亘つて同じ厚さ
であり、或は場合によつては底部端の方に向かう
より上部端に向かつてより厚くなる。加うるに、
この代表的な先行技術においてはオリフイスの直
径がスピナの上側の列と下側の列との間に若干差
がある。これらの種々の因子は、例えばチヤーペ
ンチールおよびその協同者による米国特許第
3304164号の第３図に開示されているような
「傘」繊維化と云われてきた繊維をうるためにガ
ラス流の射出を下方のオリフイスより上方のオリ
フイスの方からより多くの割合で射出するために
確立されたものである。これはもし上側の列のオ
リフイスと下側の列のオリフイスとの両方から同
じ程度にガラス流が射出される時のように繊維が
互いに交さし合つて互いにからみ合い融着するの
を回避する。 これらの先行技術のあるものにおけるスピナの
下端は溶融ガラスの導入およびそれを囲む細長化
衝風から生ずる加熱に加えて若干の加熱も行われ
るけれども、代表的先行技術の傘繊維化の達成に
はスピナの上端と下端との間のようなガラス温度
に差をつけて操作することを普通必要とする。ス
ピナの上端は既に述べたような因子のために温度
はより高く、スピナの下端は若干の熱が加えられ
たとしても大抵より低く、この温度差のために、
例えば頂部に向かつて約1050℃から、底部に向か
つて950℃の温度差のために、ガラス流の生成粘
度は底部より頂部で低く、従つて上側の穿孔を通
つてより大きい流速すなわち引出し速度が得ら
れ、従つてガラス流はスピナの底部におけるより
頂部においてより多く射出され、これにより所望
の傘繊維化が達成される。 軟質ガラスを使用する先行技術の場合には、温
度を失透温度よりかなり高めた温度でさえ（また
ガラスを上段列のオリフイスに近い高めた温度で
使用しても）その温度はスピナの金属に重大な不
利な作用をしないから、上述の目的のためにはス
ピナの上端と下端温度差に頼ることができたので
ある。 上述とは異なつて、硬質ガラスの場合にはスピ
ナの上端と下端との間に実質上温度差があつては
スピナの運転はできない。その理由はもし下端部
分の温度がガラスの結晶化温度、従つて下段のオ
リフイスの閉塞を避けるのに充分に高い温度に設
定されると、傘繊維化を達成するために先行技術
で頻繁に使用される温度差を確立するためにはス
ピナの上端近くのガラス温度をスピナがとても高
くて侵食、磨食および／または変形するような高
い温度に高める必要がある。 こうして上述の因子を考慮に入れて、硬質ガラ
スにも満足に使用できるスピナの出現が要請され
る。 スピナの上端と下端の温度差を使用する代わり
に、この発明の改善された技法はスピナの上端お
よび下端でほぼ同じ温度を確定し、この温度は失
透温度の上のしかしそれに近い温度（例えば1050
℃）に定められる。ガラスの粘度は従つてスピナ
の頂部および底部の列のオリフイスで本質的に同
一例えば約5000ポイズで、この技法によれば下段
列オリフイスからのガラス流の射出に対して所望
の増大した抵抗性が先行技術とは異なつた仕方で
達成される。 すなわち先行技術とは異なつて、頂部端に向か
うより底部端に向かつてより厚くなる周縁壁を使
用するこの発明により上述の要望は達成される。 こうして、この発明は中空遠心スピナがオリフ
イスを有する周縁壁１３を備え、その厚さが下端
に向かう方向に増大することを特徴とする、熱可
塑性物質特にガラスを繊維化するための中空遠心
スピナに関する。 この発明のスピナの操作上の改善は硬質ガラス
の繊維化に特に有利で重要であるが、ここに考慮
する「遠心」技法によつて繊維化される他の種類
のガラスを使用するときにもまた有利である。 この発明によるスピナによれば底部端に向かう
に従つて長さが長くなるオリフイスを生じ、この
ことは所定のガラス粘度の場合には遠心力の作用
の下で底部端オリフイスに向かうに従つてガラス
流の射出に対して大きな抵抗が与えられる。この
ようなガラス流射出のより大きくなる抵抗によ
り、スピナの底部端に比して上部端でより多量に
ガラス流が射出され、それによつて所望の傘型繊
維化（傾斜型繊維化）を生ずる。所望により、底
部列オリフイスを通るガラス流の抵抗は底部列オ
リフイスの直径を小さくすることによつて更に増
大できる。 スピナの下端部で所望の温度を得るために、従
来使用されていたより一層強い加熱をスピナの下
端部で行うことを意図するものである。こうして
スピナ下端部を加熱する加熱器は従来使用されて
いた能力の少なくとも２倍ないし３倍の能力を持
つべきである。10000Hmで60KWの加熱器が適当
である。 ここに開示する好適な実施例においては、周縁
壁の頂部および底部部分の両方の区域でのガラス
温度を使用するガラス流失透温度の約10℃〜約20
℃上に保つ条件を維持することが意図される。 大抵の目的に対して、スピナ周縁壁の下端部の
厚さは上端部の厚さの少なくとも約1.5倍となす
べきで、場合によつてはスピナ周縁壁の下端部の
厚さを上端部の厚さの2.5倍もの厚さとすること
が望ましい。この発明の代表的実施例ではスピナ
の下端部の厚さは上端部の厚さの約２倍である。
例えばこのような代表的スピナではスピナの頂端
部の厚さは３mmで、下端部では６mmである。 以下図を参照してこの発明を更に具体的に説明
する。 第１図はこの発明の好適な実施例により構成さ
れたスピナを配置し、該スピナの周縁壁に隣接し
て下方に向けて送出される環状細長化衝風を送出
するための衝風発生器を備えた、部分断面図によ
る垂直断面図である。 まず第１にこの第１図の実施例を参照すると、
垂直のスピナ支持軸が１０で示され、この軸はス
ピナを取付けるためのハブを下端に備え、ハブを
図に１１で示す。スピナ自体は１２で示され、こ
のスピナは多数の列のスピナオリフイスを備えた
周縁壁１３からなり、壁１３の上端は中央取付部
すなわち頚部１４によりハブ１１に接続される。
スピナ壁中のオリフイスはスピナ壁の断面部分だ
け示すが、多数のオリフイスが多数の垂直に間隔
を置いて配列された列をなすオリフイスが設けら
れていることを理解されたい。スピナはその下端
に内方に突出したフランジ１５を備え、このフラ
ンジ１５に円筒形部材すなわち円筒形要素１６の
上端が接続し、この円筒形要素１６は以下に更に
説明するように補強機能または支持機能を呈す
る。 スピナ内に、そしてスピナと共に回転するよう
に取付けられた分配バスケツト１７はスピナ周縁
壁の最上段列オリフイスの面に実質上設けられた
一列に並んだ分配オリフイス１８を備える。図に
示すように分配バスケツト１７は懸吊する腕木１
７ａによりハブ１１上に取付けられる。ガラス流
はスピナ取付け構造を通つて下方に向けて且つ中
心部に送出され、Ｓで示すようにバスケツト１７
の底面壁の内側に送られて該底面壁上を横方向に
拡げられてバスケツトの穿孔周縁壁に達し、バス
ケツト壁の内側に層を造り、この穿孔周縁壁から
ガラス流は１９として示すようにオリフイスの最
上段に近いスピナの周縁壁の内面へ向かつてオリ
フイスを通つて放射上に外方へ射出され、このオ
リフイスの最上段区域からガラスはスピナ壁の内
壁を下方に向かつて流れる。この下降流はスピナ
周縁壁の内側に内部制限壁すなわち室構造をもた
ないから防害されずに流下し、この流れはストロ
ボスコープ光により観察すると層流特性をもち、
この層流中には平滑な波状外観を呈する。ガラス
がスピナ周縁壁中のオリフイスに入るのはこの妨
害されない制限されない層流からであり、ガラス
は該層流から全スピナオリフイスを通つて多流の
流れ、すなわち一次流となつて外方に射出され、
該一次流は以下に記載する装置によつて確立され
た環状衝風（ガスブラスト）によつて細長化され
る。 第１ａ図は互い違いに配列され且つスピナ壁の
最上段のオリフイス区域にガラスを放出すための
共通面に接近して設けられた２列のオリフイスを
備えた他の態様の分配バスケツト１７ｂを示す。 分配バスケツト（第１図の１７および第１ａ図
の１７ｂ）の配列に関して、先行技術で使用され
た大抵の分配バスケツトは穿孔スピナ壁の垂直方
向の長さの主要長さ全体にわたつてスピナ穿孔周
縁壁にガラスを分配するために互いに離れて垂直
に設けられた数列のオリフイスを備える。しかし
我々は先行技術の共通の技法に従つてガラスの垂
直分配を行うために必要な多数のオリフイスを設
けるに際して、特に比較的大型のスピナの場合に
多孔周縁壁の孔の直径および垂直高についてある
種の不利益と困難に遭遇することを見出した。 上記した不利益および困難のうちの最も重要な
問題は分配バスケツトからスピナの周縁壁の内側
へ放出されるガラス流からの熱損失に関する。こ
のような熱損失は放出されるガラス流の全表面積
に正比例する。先行技術による配列のように非常
に多数の細かい場合には全表面積はここに開示す
るような分配バスケツトが唯一列だけで先行技術
のものより大きな寸法のオリフイスを備え、それ
によつて全表面積をはるかに小さくしながら同じ
量のガラスを放出する配列よりもはるかに大き
い。事実代表的な場合には、ここに開示した配列
は先行技術の表面積の約1/7にすぎない表面積で
所定量のガラス流を放出する。 従つてこの発明による改善された配列は分配バ
スケツトからスピナ周縁壁へ放出されるガラスか
らの過度の熱損失（これは先行技術の装置の主た
る欠点である）をなくする。その上、先行技術で
使用する細いガラス流の場合には分配バスケツト
からスピナの周壁へ放出の際の各異なるガラス流
間の熱損失の均一性はこの発明の配列におけるよ
うにより少ない数の太い流れの場合よりはるかに
低い。 先行技術で使用する軟質ガラスを使用するとき
は前述の熱損失の問題は禁止的とは思われない
が、この発明で意図するより硬質ガラスを使用す
るときにはこのような熱損失は耐えることができ
ない。 他の重要な因子はここに開示する技法はスピナ
の直径を増大することを意図するものである先行
技術におけるように分配バスケツトから細い直径
のガラス流が放出される時にはスピナ直径を大き
くするとガラス流の不規則な脈流を生ずる傾向が
あり、それによつて操作条件の一様性に悪い影響
を与える。より太いガラス流をより少ない数で使
用すればこのような不規則な脈流を解決できる。
このような不規則脈流傾向を減少する他の手段は
第２図ないし第６図に示す実施例について以下に
記述する。 更にバスケツト壁の穿孔の大部分を通してスピ
ナ穿孔周縁壁の内側に放出された多数の細ガラス
流の場合には、該ガラス流の若干は分配バスケツ
ト壁の個々の穿孔と実質上一線に並んだスピナ周
縁穿孔に到達するが、他のガラス流はスピナ周縁
壁の穿孔間の非穿孔区域の部分に到達する。従つ
てこれは非均一な動的条件を導入し、製造される
繊維の均一性に悪影響を与える。 上述のことを考慮して、スピナ周縁壁上に垂直
方向に分配された多数の供給流を使用する代わり
に、改善された配列は穿孔された周縁壁の内面上
に溶融ガラスの拘束されない、制限されない下方
に流れる層を確立維持し、ガラスの供給は前記層
の上端部に行われ、前記層はスピナ壁の全穿孔上
を層流をなして下方に流れるから、周縁壁の各穿
孔からガラス流を射出する動的条件は実質上同一
となり、それによつて製造される繊維の非均一性
の根源は除去される。 下方に流れる非拘束流の発達すなわち確立は第
１図および第１ａ図に関して上述した分配バスケ
ツトにより行われ、すなわちスピナ壁の穿孔の最
上段列の高さの、或はその高さに接近した高さの
平面に或はその平面に接近して設けられた一列の
オリフイスを通してスピナ壁に繊維化されるため
の全ガラスを送給するバスケツトまたは分配装置
の使用により行われる。この一列のオリフイスは
全部で約75個ないし200個からなるのが望まし
く、この数は多数列分配バスケツト中で普通使用
される数の約1/10〜約1/3の数である。 スピナ壁の穿孔を通してガラスを所望のように
均一に供給することは以下に記載する他の好適な
操作条件によつて、特にスピナ壁の上部および下
部の区域でガラスの実質上均一な粘度を得る温度
条件を維持することによつて増大される。 細長化のために第１図に示す構造物は細長化用
環状放出オリフイス２１を備えた環状室２０を含
み、該室２０は燃料を燃焼しそれによつて所望の
熱細長化ガスを造るための適当な装置を備えた２
２で示すような１個またはそれ以上の燃焼室から
細長化ガスを供給される。これはスピナを囲むカ
ーテンのような形態の下降する環状流を与える。
スピナ取付装置の構造の詳細および衝風発生器の
構造の詳細はこの業界では周知であるから、それ
らをここで記述する必要はない。 第１図からわかるように、装置はまたスピナの
下端を加熱する装置をも含む。これは種々の形態
をとり、好適には２３で示すように環状の高周波
加熱装置である。この加熱装置の環はスピナの直
径より大きいのが望ましく、スピナの底部の僅か
に下に間隔をおいて配置される。 さて第１図に説明する実施例の運転について述
べる。ここに開示した種々の構成要素を任意の寸
法のスピナと共に使用できるが、この発明の改善
された技法の好適な実施例によればスピナは従来
普通に用いられてきたものより大きな直径のもの
が使用される。例えばスピナは従来使用されてき
た代表的なものが直径300mmであるのに比して、
直径400mm程度のものを使用する。これはスピナ
の周縁壁のガラス放出オリフイスの数をかなり増
やすことを可能となし、このオリフイス数の増大
はスピナからその囲りの細長化用衝風中へ射出す
るガラス流の数を増大させるのに有利である。こ
の種のスピナは比較的高速度で回転するから、ス
ピナ壁にはかなりの遠心力が作用する。またスピ
ナは高めた温度で運転されるから、その周縁壁の
中央区域は外側へ湾曲する傾向が常に存在する。
この傾向は補強手段または支持装置を使用するこ
とにより無くすことができ、その補強または支持
装置のいくつかを図中の種々の実施例中で開示す
る。第１図のスピナでは補強装置は周縁壁の下端
に内向フランジ１５により取付けられた環状部材
の形をなす。この環状補強部材１６の補強作用
は、周縁壁１３の中央区域が遠心力の作用の下で
外側に湾曲する傾向は周縁壁１３の下端とフラン
ジ１５との連接線のまわりにフランジ１５を上方
におよび内側に曲げる傾向があることを考えれば
理解されよう。環状部材１６がもし存在しなかつ
たとすると（先行技術のスピナの場合のよう
に）、フランジ１５の比較的薄い内側端部に僅か
な「波状運動」または小波状運動が生ずることに
よつてフランジ１５の上述の上方および内側に曲
げる作用が少量だけ付与されるにすぎない。しか
しフランジの内側端部に環状部材１６が結合して
いる場合にはフランジの内側端部のこのような小
波状運動は抑止され、それによつてスピナの壁構
造の補強すなわち支持を与える。環状部材１６の
フランジ１５との角度を付した結合も所望の補強
を付与するのを助勢する。 上述の目的のためには、補強部材（環状部材）
１６はスピナ周縁壁１３の平均壁厚より厚い、望
ましくはスピナ壁の最大の厚ささえよりも厚いス
ピナ軸方向の寸法を備えるのが好ましい。更に、
周縁壁の外側への湾曲を押さえる所望の作用を与
えるために環状部材はフランジ１５の内側端部か
ら下方に突出した位置に取付けられるのが望まし
い。ここに開示のようにスピナを補強すればスピ
ナ壁の湾曲が阻止され、スピナの有用寿命が伸長
する。 この補強作用を達成する他の構造物の形は以下
に記載する他の図に開示される。 以下に第１０図および第１１図について述べ
る。 上述の点について頂部に向かうより底部に向か
つてより厚さなるスピナ周縁壁の断面を拡大して
説明する第１０図に注意を払われたい。第１図に
説明のように、頂部から底部に向かつてスピナ周
縁壁の厚さを実質上一様に厚くしていつてもよい
が、第１０図に示すような変形を使用することも
できる。この変形では、周縁壁の厚さは底部端に
向かつて最も厚くなり、最も薄い部分は中央区域
で、上端部は中間の厚さである。壁厚のこのタイ
プの勾配は所望の傘型繊維化を一層正確に確立す
るのに有利に使用できる。この点に関して周縁壁
を加熱する２種の主要な熱源は頂部に向けて行わ
れる細長化衝風と底部向けの誘導加熱器２３であ
ることに留意すべきである。この結果周縁壁の中
間区域は頂端部および下端部より温度が若干低く
なり、中間区域におけるガラスの粘度は対応して
高くなろう。第１０図に示すような壁厚の変化は
ガラス流の程度および所望のガラスの射出量すな
わち頂部における最大の流れおよび射出量、中央
区域における中位の流れおよび射出量および底部
における最少の流れおよび射出量を確立するのを
助勢する。 第１図および第１０図では、壁の外側表面は円
錐形、すなわち頂部に向かう方向より底部に向か
う方向に僅かに直径が大きくなつているが、第１
１図に示すようにこの外側表面は第１１図に示す
ように円筒状であつてもよい。 以下にパラメータに関して付加的に説明する。 第２図ないし第９図に説明する他の実施態様お
よび関連する特徴を記述する前に、この発明の構
造および操作上の特徴の両者の範囲を含む付加的
なパラメータを述べることが望ましい。 この発明の種々の構成要件は先行技術において
使用する程度の大きさの周縁壁の穿孔率（すなわ
ち全穿孔面積／全面積比）をもつスピナに関して
使用されるが、この発明で意図する若干の要件は
周縁壁の単位表面積当たり増大した穿孔数をもつ
スピナに関して有利に使用される。このような穿
孔率の増大により、スピナのガラス引出し速度す
なわちスピナにより繊維化されるガラスの総量を
増大することが可能である。 この件を解析するに際しては、スピナ壁の穿孔
を通るガラスの放出速度は放出されるガラスの粘
度により影響されることを心に留めて置かなけれ
ばならない。ガラスの粘度が増大すると各孔を通
るガラスの流れを遅くするが、穿孔率を増大する
ことによりガラス粘度が高くなつてさえスピナの
所定の全ガラス引出し率を維持できる。従つて穿
孔率の増大はスピナの全ガラス引出し率の低下を
生ずることなく、スピナに慣習的に使用されてき
た粘度より高粘度のガラスを使用することを可能
となす。 ガラス引出し率は個々の穿孔の直径にも依存す
るから、スピナ当たりの所定のガラス引出し率は
穿孔率が充分に増大すれば個々の穿孔の直径は小
さくしてさえ維持できる。 この発明で開示する技法は所定のスピナの総生
産量すなわち引出し率を増大することを意図する
ものであるが、この発明はまたスピナ壁の個々の
穿孔を通るガラスの通過速度を減少しながら前記
総生産量の増大を達成することを意図するもので
ある。このことは一部既に上述のように穿孔率を
増大することにより達成でき、また以下にのべる
ある他の因子により達成でき、その結果総生産量
は増大するにも拘わらず磨食およびスピナの劣化
は減少するのである。磨食はもちろん個々の穿孔
に集中して起こるが、穿孔率の増大（これはスピ
ナを弱体化することが予想される）にも拘わら
ず、スピナの生産能力および寿命は減少せず、先
行技術のものに比して若干増大もしくは延長され
さえするのである。 その上、個々の穿孔を通るガラス流の速度が減
少するのに伴つてスピナ周縁壁の外側表面に隣接
して噴出される細長化衝風の速度は個々の穿孔を
通るガラス流の速度がより高い場合と同じほど大
きくする必要はない。このことは２重の利点をも
つ。 まず第１に、既知のようにここに考慮するタイ
プのスピナにより製造される繊維の長さは一般に
細長化ガスの速度に逆比例するから、上述の細長
化衝風の速度の減少はより長い繊維の製造を可能
となす。第２に細長化ガスの速度の低下はエネル
ギー節約にもなる。 穿孔率の増大はまた所定の体積量の細長化ガス
中でより多くの数の繊維の細長化を行うことを可
能となし、このことはエネルギー保存に対する可
能性を表すものである。ここに開示した技法にお
いては細長化ガスの単位体積当たりの繊維の数が
増大するにも拘わらず、製造された繊維は瘤状
（ポケツト）すなわち凝塊状繊維の区域がなく、
全細長化工程中互いに個々に単離されたままの状
態で製造され、従つて高品位の絶縁性をもつ繊維
製品が製造される。 大抵の目的に対しては周縁壁の穿孔部のcm²当た
り少なくとも15穿孔を与えるような穿孔率、例え
ば毎cm²当たり15〜45または50個の穿孔を与えるこ
とが意図される。好適な値は毎cm²当たり約35個の
穿孔である。使用する穿孔の直径は約0.8mm〜約
1.2mmであるのが好ましい。 ある種の要件を任意の直径をもつスピナについ
て使用できるが、多くの目的に対しては先行技術
で使用したスピナに比してスピナの直径を大きく
することを意図するものである。こうして先行技
術による代表的スピナの直径は約300mmである
が、この発明によるスピナの直径は少なくとも
400mm、そして500mmのもの大きさのものであるこ
とを意図するものである。スピナの直径を大きく
すればまたある種の利点が得られる。すなわち一
定の穿孔率およびスピナからの同一引出し率では
個々のオリフイスを通るガラスの流速を下げるこ
とができる。穿孔率の増大について上述したよう
に個々のオリフイスを通るガラス流速の低下は射
出されるガラスの粘度を若干高くすることをも可
能となす。スピナにおける同じ全ガラス引出し率
の時でさえこのより高い粘度のガラス過度のスピ
ナ穿孔の摩擦を小さくできる。この理由は個々の
オリフイスを通るガラスの流速が低いからであ
る。 周縁壁が所望の垂直方向の長さをもつスピナに
ついてある種の要件を使用できるが、ある種の目
的に対してはスピナの周縁壁は先行技術のスピナ
の２倍もの高ささえある増大した高さのものでも
よく、スピナの高さは例えば約40mmないし80mm増
大できる。このような高さの増大は穿孔総数を増
大するために行われ、このようにして付与された
穿孔数の増大は増大した数のガラス流すなわち一
次流が細長化ガスに射出され、それによつて更に
エネルギーを保存する。 第２図ないし第９図の詳細な説明を以下に述べ
る。 さて第２図に説明した実施例について述べる。
中央のスピナ支持（取付け）軸１０が備えられ、
その下端にハブ構造物２４が設けられて、一般的
に２５で示すスピナを支持する。第１の実施例で
はスピナの周縁壁に隣接して細長化衝風を噴出す
るために環状衝風噴出オリフイス２１を有する環
状の室２０が設けられる。第２図のスピナの直径
は第１図のスピナの直径より若干大きく、周縁壁
２６は再び下端の方へ向けて厚さが増大してい
る。周縁壁の下端に内向したフランジ２７が設け
られ、このフランジは徐々に半径方向に内側に向
かつて厚さが厚くなり、その内側端部の軸方向の
寸法は少なくとも周縁壁２６の平均の厚さと少な
くとも同じ厚さで、好適には周縁壁２６の最大の
厚さよりも厚いものとし、それによつて上述のよ
うに周縁壁２６の中央区域における湾曲に抵抗す
るための突張りが与えられる。 第２図においては分配バスケツト２８はスピナ
の中心に取付けられ、一連の周縁の穿孔２９が設
けられる。ガラス流Ｓは第１図と同様に上方から
分配バスケツトに入り、分配バスケツト２８の回
転によりガラス流３０を径方向に外側に排出させ
る。 スピナの周縁壁内部にガラス流３０を直接放出
する代わりに、第２図の実施例では分配（供給）
バスケツトとスピナの周縁壁との間に挿入された
りリレー装置が設けられ、環状の内側に開口した
斗３１の形をなし、スピナの周縁壁へガラス流
３２を放出するための間隔を置いて設けられたリ
レー用穿孔を斗の底部に備える。この最初に記
載した実施例ではガラス流を放出するオリフイス
はスピナの穿孔された壁の上端部区域に繊維化さ
れるガラスの全部を放出するように設置され、そ
れによつて既に記載のように下方に向かつて流れ
る妨害されない層流を生ずる。 第２図の実施例においては、第２図のスピナ直
径が第１図のスピナ直径より大きいにも拘わらず
分配（供給）バスケツト２８の直径は第１図の分
配バスケツトの直径より小さいことを注意すべき
である。問題の部分のこの割合は望ましい。その
理由は第１図に示すバスケツト１７の直径のよう
な直径の分配バスケツトの場合でさえ、分配バス
ケツトからのスピナ穿孔壁への距離は放出された
ガラス流の均一性をそこない、ガラス流の不規則
な波動流を生じさせ、その結果ガラス放出流の若
干はスピナ壁の上端部より下のスピナ壁区域に放
出されることがある。これは望ましくない。その
理由はこの発明ではスピナ周縁壁の頂部から下降
して周縁壁の底部へ流れる妨害されない所望の層
流を生ずるように周縁壁の実質上最上段列のオリ
フイスのある平面に実質上全部のガラスが放出さ
れることを意図するものだからである。 第１図に示す分配バスケツトの直径より若干小
さい直径の分配バスケツト２８を使用することに
よつて、そして更に第２図に示す環状斗３１の
ようなリレー装置を使用することによつて、ガラ
ス流の放出はスピナオリフイスの最上段列の区域
に一層正確に行うことができる。斗３１は外形
３１ａで示すようなバスケツト支持構造によつて
ハブ構造２４の一部の上に取付けられる。この取
付部は好適には絶縁手段（例えば第７図および第
８図に示すような）を含む。 第１図と同様に、第２図の場合にもスピナ周縁
壁の上端部分および下端部分の温度を望ましく同
じように保つために高周波誘導加熱器２３が使用
される。 第３図は第２図と類似の実施例を説明し、第２
図と同じ、もしくはよく似た構造物に対しては第
２図と同じ番号を第３図においても使用する。ス
ピナ２５および分配バスケツト２８は実際上第２
図と同じ構造をもつが、第３図の実施例では環状
の内側に開口した斗３１の代わりに第３図の実
施例は前記斗３１とは異なるリレー装置３３を
備える。この装置３３はブラケツト支持材３３ａ
（第７図および第８図におけるように絶縁材を備
える）によりハブ構造上に取付けられた環状のリ
ングからなる。このリングは分配バスケツト２８
から放出されたガラス流３０を受けとるための内
側に向かつて開口した溝を備え、この溝の下端は
堰すなわち溢流峰３４により規定され、その結果
リレーリング３３により受留められたガラスは溢
流して遠心力によりスピナの周縁壁の内側に放出
される。好適にはリレーリング３３は溢流峰３４
がスピナ壁の最上段列のオリフイス平面にガラス
を放出するように位置して設置される。 第３図の実施例の機能は第２図の斗３１の場
合には個々のガラス流れ３２は斗の底部にある
オリフイスから排出されたのに対し、第３図の場
合にはガラスは個々の流れではなくて３５で示さ
れるシート状物として放出するリレー装置により
放出される以外は第２図と同様である。 さて、第４図の実施例を説明すると、この第４
図に示すスピナ３６は第１図，第２図および第３
図のスピナに比して実質的に増大した縦長方向の
寸法をもつ。第４図では第３図について述べたの
と類似の分配バスケツト２８を使用し、このバス
ケツトは第３図に関して述べたのと同様な構造の
環状リレー装置３３にガラス流を放出する。しか
し、第４図においてはリレー装置３３はガラスを
直接スピナ壁の内側に放出しないで、スピナ内に
設けられたスピナの上端と連結した構造部材３８
上に取付けられた環状の内側に向かつて開口した
斗３７内に放出される。 構造部材３８は一般に円筒形で、その上端はス
ピナの頚部に固定され、下端にはスピナの底部の
内向フランジ上に設けられた下向き端部３６ａを
受入れるための環状ソケツト３８ａを有する。構
造部材３８はまや底板３８ｂとも連結する。構造
部材３８と底板３８ｂとは図示のように間隔をお
いて配置された孔を有するのが好適である。周縁
に間隔をあけて配置されたアンカすなわちブラケ
ツト３９（第９図も参照）がスピナの周縁壁の中
央部から延び、支持構造部材３８上に設けられた
周縁上に間隔をあけるソケツト３８ｃと係合する
リング３９ａを取付けるのに使われる。ブラケツ
ト３９の周縁上の間隔は周縁壁の内側表面上のガ
ラスの層流を認め得る程度に制止または外乱する
のを避けさせる。３６ａ―３８ａおよび３９ａ―
３８ｃの相互係合は支持構造部材３８とスピナの
周縁壁との相対的垂直方向の自由な膨張性および
収縮性を与える。この支持構造、特に部材３９，
３９ａおよび３８ｃはスピナの周縁壁の効果的な
補強部材ともなり、それによつて遠心力の作用下
での周縁壁の外側への湾曲を抑止する。 この構造の利点は支持部材がより低い温度に保
たれる；例えばスピナ周縁壁は運転中約1050℃の
温度で、支持部材は約600℃であることができ、
従つてより剛性な状態にあることができる。 リレー斗３７および支持構造部材３８の構造
の詳細は第８図の拡大断面図に説明する。この図
から斗の底部の各放出孔４０は支持構造部材３
８に半径方向に向いて造られた孔４１を通つてガ
ラス流を流すような位置に設けられることがわか
る。スピナ壁の内側の周りに所々に設けられたブ
ラケツト３９の空間はスピナの上端から下端部へ
のガラスの所望の層流の発達を最少の中断により
造ることが可能となす。 装置の他の部分例えばスピナのジヤーナル固
定、延伸用ガスのための環状室、環状オリフイス
および加熱要素２３は全て既述のものと同様であ
る。 第５図の実施例ではスピナ４２の構造は第４図
のスピナ３６と類似しているが、第５図のスピナ
は直径がより小さく、ガラス供給のために第５図
の配列は第４図に２８で示す分配バスケツトの直
径若干大きい直径の分配バスケツト中央分配バス
ケツト４３を備え、このバスケツトは溢流リレー
リング３３を介する代わりにガラス流４４を直接
リレー斗３７中に供給する周縁孔をえる。この
実施例は支持構造３８、中心部が切取られた底板
３８ｂおよび第４図について上述したようなスピ
ナの周縁壁との連結部材を含む。 第４図および第５図の配列の種々の特長が均一
な厚さの周縁壁について使用できるが、壁厚は既
述の理由により底部端に向かつて増大するのが好
適である。 第６図における構造は第３図の構造と同様に説
明でき、スピナ２５は第３図のスピナと同じであ
る。その上、分配バスケツト２８も第３図のもの
と同じであるが、第６図で溢流リレーリング４５
が用いられ、この実施例のこのリング（第７図も
参照されたい）は第３図におけるようにハブ構造
上に取付けられるのではなく、スピナ壁自体の一
部上に直接取付けられる。 第７図および第８図による詳細図では両者の場
合にリレー装置（第８図では３７、第７図では４
５）は絶縁材４６の挿入層を備え、この絶縁材４
６はリレー装置からスピナへの熱移動を減少さ
せ、第４図，第５図および第８図の実施例では支
持構造部材３８への熱移動を減少させるために設
けられる。 以下にガラス組成物について記述する。 この発明の高度に望ましい特長はその構造およ
び操作上の要件が広範囲のガラス組成物について
使用できることである。こうして、種々の構造上
の、および操作上の要件を独立にあるいは「軟
質」ガラスを含む多くの既知の延伸用ガラス組成
物と組合わせて使用できる。加うるに、個々の特
長構成およびそれらの組合わせは一次ガラス流を
延伸用衝風中に射出するために遠心スピナを使用
する先行技術の繊維化操作において従来使用され
なかつたある種のガラス組成物についても使用で
きる。事実ここに開示したスピナおよび技法を使
用すれば種々の理由から、特に比較的高いスピナ
温度を使用することを必要とする比較的高い失透
温度のために先行技術のスピナ装置で使用するこ
とは実用的でなかつたガラス組成物を容易に使用
できる。もしこのような高スピナ温度を先行技術
のスピナで使用すればスピナの劣化（スピナの磨
食および／または外側への湾曲）を生じ、その結
果スピナは実用的な、すなわち工業的な寿命を持
たなくなる。事実この発明の技法で使用するガラ
ス組成物のあるものの場合には先行技術のスピナ
を使用しては事実上繊維化できない。 更に、ここに開示した改善された技法において
使用するのに特に適した望ましい温度および粘度
特性をもつ従来知られてさえいなかつたある種の
ガラス組成物を使用することをこの発明では使用
でき、これらの新規のガラス組成物はスピナ技法
による繊維化使用するガラス組成物の処方中に
個々にあるいは組合されて普通使用されてきたフ
ツ素、ホウ素およびバリウムのうちのフツ素化合
物を含まないこと、およびホウ素化合物またはバ
リウム化合物に一方を含まないか、あるいは両者
ともに実質上含まない点でまた有利である。その
結果これらの特別のガラス組成物は経済的で環境
汚染問題を起こさないから特に有利である。ここ
に述べる比較的高融点および失透温度をもつ新規
な組成物により改善された温度抵抗性をもつ繊維
が製造される。こうして、このような新規ガラス
組成物から造られた熱絶縁製品は種々の既知の
「軟質」ガラスでできた繊維から造られた絶縁製
品の場合の約400℃の温度に比して約450℃〜500
℃のような高温度で使用される用述にも安全に使
用できる。 ここに開示する改善された技法で意図する好適
なガラス組成物は上述した種々の特長により特徴
付けられるだけでなく、望ましくは以下に掲げる
例および範囲と一致する組成をもつ。このような
ガラス組成物を同定する前に、慣用の先行技術下
の条件では繊維化の操作温度でのガラスの粘度は
1000センチポイズ程度のものであつた。こうして
できるだけ低い失透温度が探求され、このような
低い温度はフツ素化合物の添加により、またはホ
ウ素またはバリウム化合物さえも添加により達成
される。ここに開示の改善された技法では新規な
ガラス組成物を使用する場合にはスピナの操作温
度では5000ポイズ程度の粘度をもち、1030℃〜
1050℃のスピナ温度すなわち液相線の僅かに上の
温度が使用される。 ここに開示する装置および技法を使用する種々
のガラス組成物に関して、従来既知で且つ使用さ
れた種々のガラス組成物を使用できることを再び
留意されたい。しかし、特に望ましい結果は従来
既知でなく、従来使用されておらず、または従来
技術によるスピナ技法を使用するにはよく適合し
ないある種の組成物を使用するときに得られる。
下記の第１表に上述の範囲に入る８種の異種の組
成物の組成を掲げる。少量の未確認不純物以外は
数値はいずれも重量部である。この第１表はこれ
らの８種の組成物の主要な特性をも掲げる。

【表】 上述の数種の成分の％に関して、第１表は実際
のサンプルガラスの分析からの数値を表わすもの
であるが、バツチ成分の化学組成の変化、ガラス
融解中での蒸発から生ずる変化および重量値お
よび化学分析値を測定できる精度のために、各成
分に±５％までの若干の範囲を与え、しかも第２
表のＣ欄に述べた全範囲内にあるようにするのが
適当である。 組成物０はある種の既知のスピナ技法で繊維化
できようが既知の技法によるこの組成物の生産速
度すなわち引出し速度は許容できない程度に低い
だろうから、上述のような組成物の繊維化操作は
工業的見地からは経済的に実施不能である。しか
しこの発明の技法によれば組成物０も経済的に使
用できる。 その他のガラス組成物は既知の遠心スピナ技法
によつては工業的ベースで繊維化できない。これ
に反して、これらの他の組成物はここに開示する
改善された技法に使用するのに特に適する。例え
ば組成物５，６および７のような他の組成物のあ
るものは従来未知であり、これらのうちで組成物
６が好適である。 ここに開示した技法および装置は極めて広範囲
のガラス組成物、例えば第２表のＡ欄に示すよう
なガラス組成物を用いて使用できる。

【表】 欄Ａの範囲内で、一方では粘度、そして他方で
は失透温度、耐水性との釣合いのとれた組成物を
使用するのが好適であり、前記釣合いは先行技術
により処方されたガラスを使う場合には特に困難
である。第２表の欄ＢおよびＣはマンガンを含有
するガラス組成物に対する範囲を掲げ、またこれ
らは上述の釣合いがとれるように組成されてい
る。 欄Ｂのガラスは少量のホウ素を含有し、そのほ
か同じように少量のバリウムを含有する。 これに対して、欄Ｃのガラス、例えば第１表の
５，６および７のようなガラスは新規な組成物で
ある。これらはマンガンおよび鉄を含む組成物
で、それからはバリウムおよびホウ素は意識的に
添加されない。しかし若干のこん跡量は存在して
いてもよい。 以下にスピナ合金について述べる。 約1150℃以上の温度で1000ポイズ程度の粘度を
もち、1030℃程度の失透温度をもつ最硬質ガラス
の若干を使用する場合には、所要の温度に耐える
ことができる特殊の組成の合金でできたスピナを
使用することをこの発明では使用する。更に、も
しこの合金を軟質ガラスの場合に使用すると、ス
ピナの寿命は増大する。このような合金は下記の
ような組成をもつ。ここに部とは重量部である。第 ３ 表 元 素 範囲（部） Ｃ 0.65〜0.83 Cr 27.5〜31 Ｗ ６〜7.8 Fe ７〜10 Si 0.7〜1.2 Mn 0.6〜0.9 Co ０〜0.2 Ｐ ０〜0.03 Ｓ ０〜0.02 Ni（残部）〜 59〜50 この種の合金は例えば直径が少なくとも400mm
のような大きな直径のスピナの場合に特に望まし
い。 いわゆる硬質ガラスの繊維化のほかに、上述の
スピナ合金の使用は硬質および軟質両種のガラス
を含めた広範囲の組成のガラスの繊維化を可能と
なし、後者（軟質ガラス）の場合にはこのスピナ
合金を使用すればスピナの寿命が増大される。こ
うして上記新規合金で造つたスピナは下記第４表
に示す範囲内の組成をもつガラスについて使用で
きる。第 ４ 表 元 素 範囲（重量部） SiO₂ 59〜67 Al₂O₃ ３〜８ Na₂O 12.5〜18 K₂O ０〜３ R₂O＝Na₂O＋K₂O 15〜18 CaO 4.5〜９ MgO ０〜４ MgO／CaO ０〜0.75 MnO ０〜４ BaO ０〜５ Fe₂O₃ 0.1〜５ B₂O₃ ０〜５ その他 ≦１ その他成分中SO₃ ≦0.6

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な実施例により構成さ
れるスピナを備え、該スピナの周縁壁に隣接して
下方に向けて噴出される環状細長化衝風を噴出す
るための衝風発生器を備えた繊維化装置の部分破
断垂直断面図、第１ａ図は第１図の繊維化装置に
も配置できる他の実施例の分配オリフイスの拡大
立面図、第２図，第３図，第４図，第５図および
第６図は第１図と同様な部分垂直断面図で、各々
スピナおよびスピナ内のガラス供給機構のそれぞ
れ異なつた実施例を説明する図、第７図は第６図
に示すようなスピナ内の別の形のガラス供給装置
（リレー装置）の部分拡大断面図、第８図は第４
図および第５図に示すガラス供給装置のリレー装
置を説明する拡大破断断面図、第９図は第４図お
よび第５図のスピナの補強構造の破断透視図、第
１０図および第１１図はスピナ周縁壁のそれぞれ
異なる形の破断断面図である。 図中：１０…スピナ支持軸（軸）、１１…ハ
ブ、１２…スピナ、１３…周縁壁、１４…頚部、
１５…フランジ（部材）、１６…環状部材（補強
材）、１７，１７ｂ…分配バスケツト（供給バス
ケツト）、１７ａ…腕木、１８，１８ａ…（分
配）オリフイス、１９…ガラス流、Ｓ…ガラス
流、２０…室、２１…（衝風）噴出オリフイス、
２３…加熱器、２４…ハブ、２５…スピナ、２６
…周縁壁、２７…フランジ、２８…分配バスケツ
ト、２９…穿孔、３０…ガラス流、３１…斗、
３１ａ…外形、３２…ガラス流、３３…リレーリ
ング（リレー装置）、３４…溢流峰、３３ａ…ブ
ラケツト支持材、３５…リレー装置、３６…スピ
ナ、３７…斗（リレー斗）、３８…構造部
材、３８ａ…ソケツト、３８ｂ…底板、３９…ブ
ラケツト、４０…放出口、４１…孔、４２…スピ
ナ、４３…分配バスケツト、４４…ガラス流、４
５…リレー装置、４６…絶縁材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空遠心スピナがオリフイスを有する周縁壁
   １３を備え、その厚さが下端に向かう方向に増大
   することを特徴とする、熱可塑性物質特にガラス
   を繊維化するための中空遠心スピナ。 ２ 周縁壁１３がその下端部においてより厚く、
   その中央部においてより薄く、その上端部におい
   て中位の厚さである特許請求の範囲第１項記載の
   中空遠心スピナ。 ３ 周縁壁１３の内側の母線が湾曲している特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の中空遠心ス
   ピナ。 ４ 周縁壁１３の外側表面が実質上円筒形をなす
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の中空遠心スピナ。 ５ 中空遠心スピナが周縁壁の下部に結合した補
   強材１６を備え、該補強材１６の遠心のスピナ１
   ２の軸方向の断面の厚さが周縁壁１３の厚さより
   厚い厚さをもつ特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の中空遠心スピナ。 ６ 遠心スピナが環状の延伸用ガス流の中で垂直
   軸のまわりに回転するのに適した下記の重量部で
   表された組成 元 素 重量部 Ｃ 0.65〜0.83 Cr 27.5〜31 Ｗ ６〜7.8 Fe ７〜10 Si 0.7〜1.2 Mn 0.6〜0.9 Co ０〜0.2 Ｐ ０〜0.03 Ｓ ０〜0.02 Ni（残余） 59〜50 を持ち、且つ遠心スピナの周縁壁１３は溶融ガラ
   スのフイラメントを射出するための垂直方向に間
   隔を置いた多数列のオリフイスを備えてなる、特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の中空遠心スピナ。