JPS62207738A - ガラス繊維製造用ブツシング - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明はガラス繊＃Ｉ製造用ブッシングに関するもので
あり、詳しくはガラス流出部の溶融ガラスとの漏れ抵抗
性を改良することにより紡糸性能を向トさせると共に、
ブッシング母材の揮発損失を防１ヒしたガラス繊維製造
用ブッシングに関するものである。

［従来の技術］ ガラス長繊維を紡糸するガラス繊維製造装置は、一般に
、第２図に示すような構成とされており、溶解炉ｌから
の溶融ガラス２は清澄室３を経てフォアハウス４に送給
される。フォアハウス４はノズル部、即ち、ブッシング
５を有し、ブッシング５の各チップから溶融ガラスを流
出垂下させると共にドラム７の巻取力にて延伸して長繊
維６となし、この長縁ｔａ６をドラム７で巻取るように
なっている。

このガラス繊維６を紡糸するブッシング５は、第３図（
ａ）（断面図）及び（ｂ）（底面図）に示す如く、底面
のチッププレート８に例えば数百〜数千のチップ９が通
常は一体成形により設けられており、溶融ガラス２はブ
ッシング５の内部に流入して、チップ９の孔９ａから引
き出され、冷却されてガラス繊維６となる。なお、第３
図（ａ）、（ｂ）において１０ａ、１０ｂは端子であり
、装置稼動中、ブッシング５は通電により例えば１２０
０〜１２５０℃の高温に保たれる。

ブッシング５の材質としては、焼結アルミナやステンレ
ススチールが用いられる場合もあるが、ガラスへの不溶
解性、高クリープ強度及び耐酸化性に優れ、溶融ガラス
との接触角が比蚊的大きいことから、殆どの場合、Ｐｔ
系合金が使用されている。ｐｔ系合金としては、Ｒｈを
１０〜２５重量％含有するものが強度等の面で優れる。

なお、溶融ガラスとの接触角は純Ｐｔで２０°、ｐｔ−
１Ｏ重量％Ｒｈ合金で４０°、Ｐｔ−２０重量％Ｒｈ合
金で４５°程度である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のブッシング材質であるＰＬ−Ｒｈ
合金は、溶融ガラスとの接触角が十分に大きいとはいえ
ず、装置稼動中のガラス繊維の断糸時あるいは紡糸中断
時に、チップ周辺に溶融ガラスの濡れ現象、いわゆるフ
ラッディング現象が起こり、作業性、生産性の著しい低
下をひきおこすことがある。

ｌ！すち、稼動中に、１つのチップから引き出された紡
糸ｍｍが切断した場合に、そのチップから流出された溶
融ガラスが該チップ周辺に広がると、隣接するチップか
ら紡糸される繊維を切断してしまう、しかもこの現象は
連鎖的に拡がって、ついには全チップにわたって溶融ガ
ラスが拡がり、紡糸が全く不可能となる。

このような問題は、紡糸中断時や紡糸開始時においても
、起こることがある。

かかる濡れによる問題を改善するものとして、ブー、シ
ングのチップ部分をＰｔ−５重量％Ａｕ合金製とし、Ｐ
ｔ−Ｒｈ合金製の母材に溶接又はろう付等により接合す
る方法も提案されている（特願昭５７−１６第１６９）
。

しかしながら、このような方法では溶接又はろう付の際
に高温の入熱がかかり、熱歪によりブッシングのチップ
プレートやチップ部が変形するという問題があり、しか
も十分な接合強度が得られないという問題もある。

また、ブッシング母材として、溶融ガラスとの濡れ性の
小さいＰｔ−Ａｕ−Ｐｄ合金を用いることも提案されて
いるが（特開昭５２−４８５１６）、このような合金は
高価であることから、コスト的に不利であった。

また、ブッシングは装置稼動中、常に１２００〜１２５
０℃の高温に保たれているため、金属の中でも耐酸化性
に優れているＰｔ−Ｒｈ合金であっても、長期間使用を
継続すると、ブッシングの表面、特に大気中に露出して
いるチッププレートのチップの表面から高温酸化揮発に
よって、年間あたり２〜３１ｆＬ量％の揮発ロスを生じ
ることとなり、使用重量の大きい場合には相当量の貴金
属を失うばかりでなく、ブッシングの損傷という問題が
生じる。

例えば、ブッシング母材であるＰｔ合金の高温酸化揮発
による重量減は空気中で１３００℃、４００時間加熱後
の試験結果で、純Ｐｔ：約０．７玉砥％、ｐｔ−ｔｏ重
量％Ｒｈ合金：約０．５重量％、Ｐｔ−２０重量％Ｒｈ
合金：約０．３重量％であり、その減耗量は無視し得な
いものであり、経済的負担もかなり大きいものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記従来の問題点を解決し、ブッシングの溶融
ガラスによる濡れ性を改善し、フラッディングを防止す
ると供に、ブッシング母材の高温酸化揮発を防止するも
のであって、ガラス繊維製造用ブッシングのガラス流出
部に、窒化物を被覆したことを特徴とする。

［作用］ ＴｉＮ、ｋｌＮ等の窒化物は溶融ガラスとの接触角が大
きく、溶融ガラスによる濡れ性が極めて低い。このため
、ガラス流出部に窒化物を被覆することにより、溶融ガ
ラスによる濡れを防ぎ、フラッディングの問題を解決す
ることができる。

また、窒化物は極めて難揮発性であるため、窒化物を被
覆することにより、内部のブッシング母材の高温揮発を
防止することができる。

また、この窒化物はガラス流出部に被覆することにより
設けであるため、チップやその周辺の寸法精度を良好に
保つことができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブッシング底面部の一
部（第３図（Ｌ）の工部に相当する部分）の拡大断面図
である。

本発明のガラス繊維製造用ブッシングは、そのガラス流
出部、即ち、底面のチッププレートｌｌのチップ１２に
、窒化物の被覆層１４ａ−ｃを設けたものである。なお
、図中、１３は溶融ガラス、１５は紡糸されたガラスで
ある。

本発明において、ブッシングの母材は通常用いられるも
ので良く、例えばＰｔ−１０重量％Ｒｈ合金、Ｐｔ−２
０，ｐｉ量％Ｒｈ合金等が挙げられる。

ブッシングの流出部に被覆する窒化物としては特に制限
はなく、溶融ガラスとの接触角が太きく、耐酸化性に優
れ、強度等の特性に優れたものが好適に用いられ、例え
ば、ＴｉＮ、ＡｌＮ等がＰｔ合金に熱膨張係数が近似し
ており、形成される被覆層がはがれ難いことから好まし
い。

窒化物の被覆層は、第１図の如く、溶融ガラス１３が流
出して濡れを起こす筒所で、また大気中に露出している
ためブッシング母材の揮発損失が大きい箇所、即ち、チ
ッププレート１１の底面とチップ１２の外周面に形成す
る（第１図の１４ａ）のが最も効果的である。また、チ
ップ１２の内壁面に形成した場合（第１図の１４ｂ）に
は、濡れ性の改善と共に溶融ガラス１３の流動性を改善
することができる。即ち、一般にチップ１２の内壁面の
接触角があまりに低いと溶融ガラスの付着力が強く、溶
融ガラスの流動（流出）にムラを生じる。チップ内壁面
を溶融ガラスとの接触角の大きい窒化物で被覆すること
により、チップ内壁面と溶融ガラスとの抵抗を小さくし
、溶融ガラスの流動を均質化することができる。この溶
融ガラスの流動の均質化は、チッププレー）１１の上面
にも被覆層１４ｃを形成することにより、より良好に達
成される。

これら被覆層１４ａ−１４ｃの厚さは、あまりに厚過ぎ
ると被覆処理コスト等の面で不経済である上に、被覆層
が脆化する恐れが出てくることもある。一般に窒化物は
高温でも極めて安定であるため、拡散により被覆層が消
失する恐れは殆どないが、あまり薄過ぎると拡散により
、被覆効果が乏しくなることもある。被ｗＩ層の厚さは
ブッシングの使用期間や使用条件等に応じて適宜選定さ
れるが、通常はＯ、、５〜２０　ｕ、　ｍ、特に３〜ｌ
Ｏｐｍ程度とするのが好適である。被覆層は拡散防止等
の他のａｔ＠を向上させる目的で多層構造としても良い
。

被覆層の形成方法としては、特に制限はなく、公知の物
理的又は化学的なコーティング方法を採用し得るが、特
にＰ　Ｖ　Ｄ　（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）法又はＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を採用するのが
、緻密な被覆層を形成することができ、しかも母材に対
する影響が少ないことから好ましい。

例えばＣＶＤ法による場合には、まず被覆層を形成する
ブッシング表面部をＣＶＤ反応の析出温度域に加熱する
。加熱方法は、特に限定されないが、装置構成の簡易な
高周波誘導加熱等が有利である。

このようにして加熱されたブッシングの表面にＣＶＤ反
応ガスを供給してＣＶＤ反応させ、表面に窒化物の被覆
層を析出させる。形成する被ＷＩＭの厚さはＣＶＤ反応
ガスの供給量又は加熱時間を調節することにより適宜調
整することができる。

ＣＶＤ法によりＴ　ｔ　Ｎを析出させる場合又はＡｉＮ
を析出させる場合の析出条件は、通常、圧力的５ｔｏｒ
ｒ、温度３５０〜６００℃であり、その反応式は以下に
示す通りである。

Ｔ　ｉ　　［Ｎ　（ＣＨ３）　２　］　４→ＴｉＮ＋［
未分解物］ Ａ文［Ｎ　（ＣＨ３）２　］　３→ Ａ見Ｎ＋［未分解物］ 前述の如く、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法により形成される窒
化物の被覆層は極めて緻密であるため、ブッシング母材
の高温酸化揮発をより確実に防！Ｆすることができる。

なお、窒化物は高温でも安定でブッシング母材に拡散す
ることは殆どない。

また、弗酸又は硝酸−氷酢酸混合液で溶出させることに
より、あるいはブラスト処理を施すことにより、窒化物
を容易にブッシング母材から除去することができる。こ
のため、ブッシング母材である高価なｐｔ系合金のリサ
イクル利用が可能となり、極めて経済的である。

以下、実験例を挙げて本発明の効果をより具体的に説明
する。

実験例１ 第３図（ａ）、（ｂ）に示すようなＰｔ−１０重ｆ％Ｒ
ｈ合金製のブッシングのチップ外側面にＰｖＤ法により
、ＴｉＮ又はＡｆＬＮの被覆層（３ＪＬｍ厚さ）を形成
し、被覆層面の１２００℃、空気中における溶融硼珪酸
ガラスとの接触角を調べた。

結果を第１表に示す。

なお、ＴｉＮ、Ａ見Ｎの被覆層の形成には第４図に示す
如きＰＶＤ装置を用いた。この第４図の装置は、真空チ
ャンバー２１内に試料（この場合はブッシング）２２が
ホルダー２３で支持されており、配管２４より送給され
る反応ガス（Ｎ２）とカソードガン２５で金属蒸発用坩
堝２６内の金属（Ｔｉ又はＡ４Ｑ、）２７から生じた金
属プラズマ２８とが反応し、試料２の表面に蒸着するよ
うに構成されている。なお、２９は排気システムである
。

また比較のため、従来のＰＬ、Ｐｔ−１０重量％Ｒｈ合
金又はＰｔ−２０重量％Ｒｈ合金製ブッシングについて
も同様にチップ部の接触角を調べ、その結果を第１表に
示した。

更に、各々のブッシングを大気中で１３５０℃に連続加
熱し、１０００時間経過後の重量増減を調べた結果を第
１表に併記する。

第１表 第１表より、ブッシングのガラス流出部に窒化物の被覆
層を形成することにより、流出部の接触角が大きくなり
、濡れ性が改善されることが明らかである。また、窒化
物の被覆層を形成することにより、Ｐｔ−Ｒｈ合金の揮
発が防止されることが明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のガラス繊維製造用ブッシン
グは、そのガラス流出部に窒化物を被覆したものであっ
て、窒化物の被覆層により、ガラス流出部の濡れ性が改
善され、フラー、ディング現象が防止される。

また、この窒化物の被覆層によりブッシング母材が保護
され、その高温酸化揮発が防止されるため、高価な母材
合金のロスやブッシングの損傷が良好に防止される。

このため、本発明のガラス繊維製造用ブッシングによれ
ば、フラッディングによる紡糸不良を防ぎ、極めて良好
な作業性、生産性のもとに、ガラスｍ維を低コストで効
率的に製造することができる。

また、被覆層の形成には、チップのみをｐｔ−Ａｕ合金
で作って溶接やろう付する方法に比べ。

熱歪を与えるような入熱がない。そのため、チッププレ
ートやチップを変形させたりすることがなく、その寸法
精度を良好に保つことができる。しかも、被覆層のみに
窒化物を配するので、ブッシング製造コストを低廉化で
きる上、既存のブー、シングを被覆処理することによっ
て作製することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブッシング底面部の一
部の拡大断面図である。第２図はガラス繊維製造装置を
示す断面図、第３図はブッシングを示す図であって、そ
れぞれ（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。第４図
は実施例において用いたＰＶＤ装置を示す断面図である
。 ５・・・ブッシング。 ８．１１・・・チッププレート、 ９．１２・・・チップ、　　　１３・・・溶融ガラス、
１４ａ、１４ｂ、Ｌ４ｃｍ−−被覆層。 代理人　　　弁理士　　　重　野　　剛第１図 旦 第２図 第３図 （ａ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維製造用ブッシングのガラス流出部に、
   窒化物を被覆したことを特徴とするガラス繊維製造用ブ
   ッシング。
2. （２）ブッシングの母材がＰｔ合金である特許請求の範
   囲第１項に記載のガラス繊維製造用ブッシング。
3. （３）窒化物が、ＴｉＮ又はＡｌＮである特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載のガラス繊維製造用ブッシン
   グ。
4. （４）窒化物の被覆厚さが０．５〜２０μｍである特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の
   ガラス繊維製造用ブッシング。