JPS62275037A - 繊維の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維の製造方法に係り、特にガラス、プラスチ
ック、ピッ、チ等の熱軟化性物質から極細繊維を製造す
るのに適用するに好適な繊維の製造方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、ＩＣ％　ＬＳＩ等の集積回路等の電気部品又は
時計、カメラ等の精密部品等の組立て作業は、その性能
低下を防止するために、除塵かっ調温、調湿された所謂
クリーンルームで行なわれている。この作業室内の空気
を除塵するためのフィルターとして、微細なガラス繊維
か用いられているが、その需要は近年増々増犬傾向にあ
り、又、品質においても、高性能化が要求されている。

通常、このフィルターに用いられるガラス繊維は、その
要求品質によっても異なるが、０．２〜３μｍの直径を
有している。

一方、自動車用あるいはオートバイ用の鉛蓄電池には、
従来より電解液として希硫酸液が用いられているが、振
動あるいは転倒によりその液が外部に洩れる場合があり
、時折補充しなければならなかった。しかしながら、近
年、ガラス繊維に電解液の希硫酸を滲みこませることに
より、振動、転倒による洩れを防止する技術が開発され
、このため、蓄電池用としても、ガラス繊維の需要は増
大している。

蓄電池用に用いられるガラス繊維も、また前記空気フィ
ルター用のものと同様、その直径は０．２〜３μｍと非
常に細い短繊維であり、一般住宅等に用いられている断
熱用ガラス繊維に比し、その直径は約１１５０〜１／３
である。

従来、ガラス短繊維の製造方法としては、例えば次のよ
うな方法が知られている。

■　蒸気吹付は法：　流下する溶融ガラスに高圧蒸気を
吹付け、吹き飛ばして！ａ維化する。

■　火炎延伸法：　ガラスの固形細線に高速の火炎を当
てて、細繊化する。

■　遠心法：　溶融ガラスを回転するディスクあるいは
スピナに供給し、その周辺の穴又は突起から遠心力によ
りて出て来る糸状物質を高速気流にて吹き飛ばして繊維
化する。

遠心法（ロータリー法）は、具体的には第２図に示すよ
うな装置を用いて行なわれる。即ち、第２図に示す装置
において、モータ２によってベルト１、回転軸３を介し
て回転するスピナ５の外周には小孔６が１００００〜２
００００個設けてあり、流入されるガラス流１６は遠心
力により当該小孔６より流出し、スピナ５、外周に配置
されたバーナ７のノズル８より噴出する高温高速の気体
流の作用をうけて繊維化され、集綿コンベア１５の上に
堆積しく図中、１４）　、ｍ定位置に運ばれる。しかし
て、ガラスを流下させる前の準備段階として、ガス配管
１８を通して配給されたガスをガスノズル４にて着火さ
せ、スピナ５をガラスが十分流動する温度にまで暖めた
後に、ガラス１６を保温管１７を通して又は直接に流下
させ、高速回転（約２４００ｒｐｍ）するスピナ５の外
周壁に穿孔された小孔６よりその遠心力によって流出さ
せ（図中、１０）、その直後において、バーナ７のノズ
ル８より噴出させた高温高速の気体流の作用によって繊
維化（図中、１１）する。なお、第２図において、１２
はケーシング、１３はダンパーである。

■　トレージョン法：　溶融ガラス流を、高温高圧ガス
流と、これにより導入される第ニジエツト流である高温
高速ガス流とによって細繊維化する。

■　ＲＧＪ法（ロータリーガスジェット法）ニオリフイ
スより流出した溶融ガラス流に沿って、渦巻き状に高温
高圧ガス流を吹き付けてガラスを繊維化する。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上述の従来の方法によって作られるガラ
ス繊維は、通常、一般住宅の断熱材又は工業用配管等の
保温材として用いられるものであって、その繊維径とは
約３〜２０μｍであり、各々下記のような問題点を有し
、前述の空気フィルターや蓄電池用として用いられる極
細繊維の製造には不適であった。

即ち、■の蒸気吹付は法では、直径が３〜２μｍ程度ま
での細繊化は可能であるが、それより細いｕａ維は得ら
れない。これは、それ以下の繊維径になる前にガラスが
固化してしまうためと思われる。また、この方法では、
流下するガラスの流れが高速気流によって分断されやす
く、高速気流への粘稠状態にあるガラスの供給がうまく
ゆきにくいので、この方法で製造した繊維は太さが不均
一で所謂、膜（フレーク状ガラス）、ボール（玉状カラ
ス）、ショット（太い繊維）などの欠陥品の多いものと
なる。

■の火炎延伸法においては、一旦形成された一次繊維を
高温高速気流中に連続的に挿入して一次繊維を加熱軟化
させると同時に高速気流によって引き伸しを行なうため
、径の細くて長い良質の短繊維が得られる。しかしなが
ら、−次繊維の再加熱、軟化と高速気流による延伸とを
同時に行なうため、−次繊維の延伸に必要な運動エネル
ギーと、加熱軟化に必要なエネルギーを同時に与える必
要があり、延伸に必要なエネルギー以上の大量のガスが
必要とされる。この方法は、前記フィルター用等に用い
られている極細繊維を産業用に製造している唯一の従来
法であるが、より細い繊維を得るためには高温高速気流
中に挿入する一次繊維の直径を均一かつ細くするべく、
細繊化に相当量のガスが必要となる。例えば、８〜９μ
ｍ径のガラス繊維を１ｋｇ得るのにブタンを約１ｋｇ使
用し、２μｍ径の場合では２ｋｇ、０．６μｍ径の場合
では約６ｋｇのブタンが必要である。この欠点をなくす
るために、−次繊維を高速ガス気流中に挿入する直前に
予熱するなどの改良策（例えば米国特許第２６０７０７
５号）が試みられてきたが、必ずしも満足できる結果は
得られていない。

第２図に示すような遠心法も、また、住宅用断熱材等に
用いる６〜１０μｒｎの直径を有するガラスｌａ維を得
るには十分であるが、２〜３μｍ以下、特に１μｍ以下
の直径を有するガラス繊維を得ることは極めて難しい。

これはやはりガラスが数μｍ以下に延伸細織化される以
前に、周囲の雰囲気温度が低いために固形化してしまう
ためと推測される。

延伸法により細繊化を図る方法として、スピナの外周を
に穿孔する小孔の直径を０．３ｍｍ以下にすることが試
みられているが、孔径が小さいと目標とするガラス流量
を得るためには、スピナの回転数を上げたり、外周壁の
厚みを減じたりする必要が生じ、いずれもスピナの外周
壁が変形し、外周壁の中央部が膨らみバーナノズルに一
部分のみが近接することとなり、得られる！ａ維径径分
布悪くなるという問題がある。また、バーナノズルより
噴出させる高温高速の気体流の温度を上げたり、圧力を
増して流速を増すことにより、７囲気部度を上げて細繊
化を図る試みもなされたが、この方法では、スピナ外周
壁が高温加熱されて変形したり、流出孔が拡大変形し、
繊維径にバラツキを生じるという問題がある。

■のトレージョン法は、■の火炎延伸法を改良し、−次
繊維を、溶融ガラスにて形成し、高温高速ガス気流中に
導入するので、高温高速ガス気流中に導入されたガラス
はすでに軟化しており、高温高速ガス気流はガラスの細
繊化のみに使用されるため、ガラスの細繊化のための熱
効率は前記火炎延伸法に比しある程度向上している。し
かしながら、高温高速気流中に導入されるガラス流は一
つのガラス流出オリフィスから流下して一条を形成して
いるのみで、高温高速気流に対するガラス流の供給にも
限界があり、熱効率は未だ十分に満足できるものではな
い。

■のＲＧＪ法は、熱効率的には優れた繊維化法であるが
、３μｍ以下の細い繊維を得る場合には、オリフィスよ
り流出してくるガラスの粘度を下げることが必要である
。しかしながら、ガラス流出用オリフィスの基材である
白金には、温度的に使用限界があり、特にガラスｔａ維
に耐薬品性が求められる場合等、ガラス組成によって、
その使用限界温度が下げられるため、やはり細繊維の製
造は極めて困難である。

〔問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の従来法の欠点を解消し、熱軟化性物質等
の粘稠物質から極細の短繊維を効率的に製造する方法を
提供するものであって、粘稠物質を高速回転する容器の
側壁面の開孔から放射方向に飛散させ、この飛散した粘
稠物質に該高速回転容器の軸心と略平行方向に噴出する
高速気流を吹き付けて繊維化する繊維の製造方法におい
て、該高速気流の噴出直下において該高速気流と略同方
向に噴出する別の高速気流を吹き付ける方法であって、
該別の高速気流は、該高速回転容器の軸心側から放射方
向成分を含む方向に噴出される第１の高温高速気流と、
該高速回転容器の外周側から半径方向成分を含む方向に
噴出される第２の高温高速気流と、を有するものである
ことを特徴とするｌａ維の製造方法、 を要旨とするものである。

即ち、本発明者らは、第２図に示すような遠心法による
１Ｍ維製造法において、スピナ等の加熱による変形やガ
ラス流の流土孔の変形の問題もなく、極めて細い繊維を
製造する方法について検討を重ねた結果、スピナから流
出するガラス流の繊維化のために吹き付ける高速気流の
直下において、特定の方向に噴出する更に別の高温高速
気流を吹き付けることにより、繊維化はより進行し、ス
ピナ等に悪影響を及ぼすことなく極めて細い繊維が得ら
れることを見出し、本発明を完成させたものである。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の方法の実施に好適なガラス繊維製造装
置の繊維化部の断面図であって、下部のケーシング部は
第１区のそれと同様であるので省略する。また、第１区
と同一機能を有する部材は同一符号をもって示し、その
説明を省略する。

本発明の方法においては、スピナ５の小孔６から放射方
向に飛散するガラス流を、まず、従来法と同様に、バー
ナ７のノズル８から噴出される、スピナ５の回転軸３の
軸心と平行方向に噴出する高速気流Ａを吹き付け、更に
、この高速気流の噴出直下において、該高速気流と略同
方向に噴出する別の高速気流Ｂを吹き付ける。

しかして、この別の高速気流Ｂは、スピナ５の回転３の
軸心側から放射方向成分を含む方向に噴出される第１の
高温高速気流Ｂ１と、スピナ５の外周側から半径方向成
分を含む方向に噴出される第２の高温高速気流Ｂ２とか
らなるものである。

即ち、第１図に示すように、スピナ５の下部及びバーナ
７の下部には、各々、バーナ２１．２３が設けられ、そ
れぞれのノズル２２及び２３から、第１の高温高速気流
及び第２の高温高速気流Ｂｌ、Ｂ２が噴出され、ガラス
繊維に吹き付けられ、細繊化が促進される。

なお、第１及び第２の高温高速気流Ｂ　Ｉ　、Ｂ　２の
燃焼ガスは、ノズル８からの高速気流Ａとは独立した配
管系統から供給され、例えば、バーナ２１のノズル２２
から噴出される第１の高温高速気流Ｂｌの燃焼ガスは空
気と理想状態で混合して、回転軸３の内部３ａを通して
送給する。

本発明においては、このようにノズル８からの高速気流
の直下で、別の高温高速気流にて繊維化を促進するため
、特に１μｍ以下の直径を有する繊維を得る場合には、
ノズル８からの気流Ａも高温でかつ流速は超音速である
ことが必要であるが、一般には、ノズル８より噴出され
る気体流Ａは必ずしも高温高速である必要はなく、スピ
ナ５の変形を極力押える条件で噴出させるのが望ましい
。

このノズル８から噴出される高速気流Ａの直下で噴出さ
れる第１の高温高速気流Ｂ１及び第２の高温高速気流Ｂ
２の噴出ノズル、即ち、ノズル２２．２４は、可能な限
りスピナ５に近接しておく方が、細繊化には効率的であ
る。これらの第１及び第２の高温高速気流はガラス繊維
にのみ作用し、スピナ５にその熱や圧力は作用しないた
め、第１及び第２の高温高速気流は、相当に高温、高圧
としてもスピナ５の寿命に悪影響を及ぼすことはない。

しかして、この第１及び第２の高温高速気流の温度や流
速を調整することにより、容易に、得られる繊維のｉａ
維径を制御することが可能である。

なお、本発明において、これら第１及び第２の高温高速
気流Ｂ１％Ｂ２の噴出方向は、ノズル８からの高速気流
Ａの噴出方向（第１図では鉛直下方向）をはさんで、そ
の噴出方向から測って時計、方向及び反時計方向に各々
５００以下、好ましくは５〜４０°の角度が望ましい。

この角度が５°よりも小さい場合には、気体流の拡がり
を考慮しても、気流が細織化に作用しにくく、また５０
０を超える場合には双方の気流がぶつかり合い、スピー
ドを相殺することになる。

なお第１図に示す例は本発明の一実施例であって、本発
明は何ら図示のものに限定されるものではない。

例えば、スピナとしては、周囲に突起を有する回転円板
又は外周にオリフィスを有する回転円筒等、側壁面に開
孔を有する回転容器であれば、いずれも好適に使用され
る。

また、上記の説明は、ガラス繊維を製造する場合に関す
るものであるが、本発明は、ロックウール、スラグウー
ル、シリカアルミナ、プラスチック、ピッチ等あらゆる
熱軟化性物質に適用することができる。また、プリカー
サ法によるアルミナ繊維製造法などのように、非加熱状
態にて粘屑な物質を繊維化する場合にも適用できる。

［作用コ 本発明においては、粘稠物質を高速回転する容器の側壁
面の開孔から放射方向に飛散させ、この飛散した粘稠物
質に該高速回転容器の軸心と略平行方向に噴出する高速
気流Ａを吹き付けて繊維化する方法において、該高速気
流Ａの噴出直下において特定方向の第１及び第２の別の
高温高速気流Ｂを吹き付けてｕａ維化を促進する。

しかして、この第１及び第２の高温高速気流Ｂは、直上
の高速気流Ａとは独立にその温度、流速、圧力等を制御
することができるため、回転容器や、容器に設けられた
開孔に悪影響を及ぼすことなく、ｉａ糺の細繊化を促進
することができる。

しかも、この第１及び第２の高温高速気流Ｂは、直上の
高速気流にのった繊維を両側からはさみ込むように吹き
付けられるので、極めて効率的に細繊化に作用し、得ら
れる繊維の繊維径は極めて均一なものとなる。

Ｃ実施例］ 以下、実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示すような装置により、本発明方法に従って、
ガラス繊維の製造を行なった。

即ち、直径０．７ｍｍの開孔６が１５０００個設けられ
た直径３００ｍｍのスピナ５にガラスを単位時間あたり
３００ｋｇ供給し、スピナ５を２４０Ｏｒｐｍで回転さ
せ、その遠心力で飛び出したガラス細流に、ノズル８か
ら温度１２００ｔ、流速１６０ｍ／秒の高速気流を吹き
付け、平均直径５μｍガラス繊維を得、さらにその直下
において、温度１６５０℃、流速２００ｍ／秒で、第１
及び第２の高温高速気流を吹き付けたところ、得られた
ガラス繊維の平均直径は０．８μｍの極細繊維であった
。

なお、本例において、ノズル８からの高速気流方向に対
する第１及び第２の高温高速気流の噴出角度は、各々、
３０°とした。

本例において、スピナ５には従来通りの回転力及び外部
温度しかかけていないため、その寿命は何ら変化するこ
となく、長期間安定に運転可能であった。

また、火炎延伸法と比較した場合、同一繊維径のガラス
繊維を得るのに加熱延伸に用いる熱エネルギーは、約１
／４であった。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の繊維の製造方法によれば、
従来法では製造が困難な直径２．０μｍ以下という極め
て細い繊維であっても、回転容器やその開孔に変形等の
悪影響を与えることなく、極めて少ない熱エネルギー消
費量で効率的に製造することができる。

本発明によれば、 ■　得られる細繊維は、その繊維径等が極めて均一で高
品質のものとなる。

■　エネルギーコストが低減される。

■　装置設備の長期使用が可能となる。

■　製造する繊維の繊維径の制御も容易である。

等の効果が奏され、工業的、経済的に極めて有利である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施に好適なｉａ維製造装置の
繊維化部の断面図、第２図は従来法を説明する装置の断
面図である。 １・・・ベルト、　　　　　　２・・・モーター、３・
・・回転軸、　　　　　　４・・・ノズル、５・・・ス
ピナ、　　　　　　６・・・小孔、７・・・バーナ、　
　　　　　８・・・ノズル、１６・・・ガラス、　　　
　　１７・・・保温管、２１．２３・・・バーナ、２２
．２４・・・ノズル。 代理人　　　弁理士　　　重　野　　剛第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘稠物質を高速回転する容器の側壁面の開孔から
   放射方向に飛散させ、この飛散した粘稠物質に該高速回
   転容器の軸心と略平行方向に噴出する高速気流Ａを吹き
   付けて繊維化する繊維の製造方法において、該高速気流
   Ａの噴出直下において該高速気流Ａと略同方向に噴出す
   る別の高速気流Ｂを吹き付ける方法であって、該別の高
   速気流Ｂは、該高速回転容器の軸心側から放射方向成分
   を含む方向に噴出される第１の高温高速気流と、該高速
   回転容器の外周側から半径方向成分を含む方向に噴出さ
   れる第２の高温高速気流とを有するものであることを特
   徴とする繊維の製造方法。
2. （２）第１及び第２の高温高速気流の噴出方向は、前記
   高速気流Ａの噴出方向から測ってそれぞれ５００以下の
   角度の範囲にある特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）第１及び第２の高温高速気流の噴出方向は、該高
   速気流Ａの噴出方向から測って、それぞれ５〜４０°の
   角度の範囲にある特許請求の範囲第２項に記載の方法。