JPS6243935B2

JPS6243935B2 -

Info

Publication number: JPS6243935B2
Application number: JP56176653A
Authority: JP
Inventors: Ken Ookuma; Masao Kizara; Keiji Ootaki; Hiroshi Kondo; Karahiro Hirai
Original assignee: Paramount Glass Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Paramount Glass Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1981-11-04
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1987-09-17
Also published as: JPS5879836A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、遠心法によつて連続的に細繊維化さ
れたガラスの細繊維の捕集方法と捕集装置との改
良に関するものであり、遠心法によつて得られた
ガラスの細繊維を、その長さ方向を堆積コンベヤ
の移行方向と平行させ、しかも繊維分布を均一な
らしめうる方法と装置とを提供することを目的と
している。ガラスウールの製造手段には、所謂ジエツト法
によつてガラスを細繊維化するものと、所謂遠心
法によつてガラスを細繊維化するものとがあり、
この細繊維化の相違により捕集方法も捕集装置も
相違している。上述のジエツト法による手段として、例えば毎
時150Kg〜300Kg程度比較的小規模のガラスウール
製造ラインにおいては、特公昭43−10182号公報
に示されるように、多数のオリフイスを設けた板
状体から重力によつて流下する溶融ガラスを４〜
６ｍ／min程度の遅い引張速度で引張つて、直径
300〜500ミクロン程度のガラス一次繊維とし、こ
れを1650〜1700℃程度の高温の火焔を180〜230
ｍ／secの高速で噴射するジエツト噴流中に上方
から下方へ向けて導入し、該ガラスの一次繊維を
平均５〜７ミクロン程度の細繊維に細繊化し、こ
れを特公昭43−12630号公報、特公昭43−12631号
公報に示されるような手段で、バインダーを供給
し、捕集する手段が知られている。この手段によると、ガラスの細繊維の長さ方向
が堆積コンベヤの移行方向に平行に配向され、か
つ、堆積コンベヤの幅方向における細繊維の分布
が極めて均一となり、厚さの薄い、繊維分布の均
一なガラス繊維のウエブ状物を得るのに適してい
る。この手段で得られたウエブ状物は、繊維の長
さ方向が堆積したウエブ状物の長さ方向に平行し
ているので、ウエブ状物の長手方向に関する引張
強度が優れており、特公昭52−29389号公報、特
公昭52−32425号公報、特公昭53−30374号公報に
示される手段によつて、パイプ状保温用ガラスウ
ール製品を、破断等を生ずることなく製造するの
に最適であり、また上述のジエツト法による手段
は、20〜100mm程度の一定厚さで、嵩密度10〜20
Kg／m³程度のマツト状物を作るにも適し、得られ
たマツト状物は、圧縮と引張りを加えつつ渦巻状
に梱包する場合に破断を生ぜず、開梱時の厚さの
復元性もすぐれ、マツト状物表面の幅方向の亀裂
も生じないものである。ジエツト法は上述のように高品質のウエブ状
物、マツト状物を得られるが、遠心法によるガラ
スの細繊維化手段に比し、同じ平均直径のガラス
細繊維の単位重量を得るために要する燃料が著し
く多量に必要であり、近来の燃料単価の高騰に伴
ない満足すべき手段では無くなつている。このため、遠心法によつて得られるガラスの細
繊維を、その長さ方向を堆積コンベヤの長さ方向
と平行させ、しかも堆積コンベヤの幅方向、長さ
方向の双方における繊維分布を均一ならしめて捕
集する方法と装置が望まれるに至つた。上述の遠心法によるガラスの細繊維化手段は、
普通、垂直軸のまわりに回転するローターから溶
融ガラスを遠心力の作用で射出し、垂直下方に指
向された環状の高温噴気流を射出された溶融ガラ
ス流に当て、細繊維化し、この細繊維群流を堆積
コンベヤに通常は垂直に衝突させて捕集してい
る。このため捕集されたウエブ状物において、堆積
コンベヤの移行方向と平行する繊維配向が、前述
のジエツト法によつて得られたウエブ状物より少
なく、この得られたウエブ状物は長さ方向の引張
強度が弱く、前述のようなパイプ状保温用ガラス
ウール製品の製造には適さない欠点がある。一般に、パイプ状保温用ガラスウール製品は、
厚さの薄いウエブ状物を数多く捲いて形成する
程、良質の製品が得られ、ジエツト法の場合には
厚さ５mm程度のウエブ状物が用いられているのが
実情である。このウエブ状物の厚さを薄くするには、堆積す
るガラスの細繊維の総量にくらべ堆積コンベヤの
移行速度を大とすればよいのであるが、このよう
にすると、ウエブ状物の厚さと繊維密度が不均一
になるし、更にはパイプ状保温用ガラスウール製
品の成形、乾燥、脱芯等の後工程の速度に比し、
堆積コンベヤの移行速度が速やすぎる欠点が生ず
る。このため、堆積コンベヤの移行速度を４〜７
ｍ／min程度に遅くし、しかも捕集されるウエブ
状物の厚さを薄くするには、捕集される繊維の総
量を少なくすればよいが、遠心法による従来の捕
集方法、装置において、このようにすると、堆積
コンベヤの幅方向において、中央帯域と左右の両
端帯域とにおいて、ウエブ状物の厚さと繊維密度
とにむらが生ずる欠点を生ずるものである。他方、遠心法による手段において、堆積コンベ
ヤの幅方向におけるウエブ状物の厚さと繊維密度
とを均一にする手段として、特公昭32−9881号公
報や特公昭46−23789号公報に示されるように、
環状の高温噴気流によつて形成された細繊維群流
よりなる円筒状の所謂ベールを堆積コンベヤの幅
方向に左右に揺動させつつ該コンベヤ上に補集す
る手段も知られているが、ガラスの細繊維の長さ
方向が堆積コンベヤの移行方向と平行にならない
のは勿論、該コンベヤの移行速度が余り遅くない
場合に適用されるものであつて、堆積コンベヤが
４〜７ｍ／minという低速で移行する場合に適用
すると、堆積コンベヤの幅方向に連続する繊維層
が、該コンベヤの移行方向において断面鋸歯状の
積み重なりを生じ、得られたウエブ状物を長さ方
向に引張ると、上述の重なり部分にずれを生ずる
欠点を生じ、前述のパイプ状保温用ガラスウール
製品の製造には不適なウエブ状物しか得られな
い。同様の欠点は、20〜100mmの範囲の一定の厚
さを繊維しつつ、嵩密度10〜20Kg／m³の範囲のマ
ツト状物を製造する際にも生ずる。以上説明したように、従来の遠心法に適用され
るガラス細繊維捕集の諸方法、諸装置はいずれも
満足すべきものではなかつたので、本発明は特許
請求の範囲に記載する構成とすることにより、上
述のごとき諸欠点のない、遠心法に適用されるガ
ラス細繊維の捕集方法と補集装置を得たものであ
る。以下、図示例についてその構成を説明するが、
理解を便ならしめるため、始めに、本発明装置の
構成を説明する。第１図、第２図において、吸引ボツクス１は下
底の吸引口２に負圧が作用され、上面の開口部３
からエアーを吸引するように構成され、その上面
に沿つて、多数の小孔群を貫設されている堆積コ
ンベヤ４が矢印Ａ方向に連続移行するよう配設さ
れている。吸引ボツクス１の開口部３に臨む堆積コンベヤ
４の中心線上方には、遠心法によるガラス細繊維
化装置５が配置されており、前炉６から供給され
る溶融ガラス７を周知手段たるローターによつて
細繊維化し、ガラスの細繊維群流から構成される
環状の流れ、所謂ベール８として吐出する。この吐出されたベール８は、慣性によつて回転
流となりながら下方へ落下する。上述のガラス細繊維化装置５のベールの吐出開
口部９の下方には、該吐出開口部９に臨んで開口
し、かつ堆積コンベヤ４の上面１０に向つても開
口しているガイドチユーブ１１が、機枠１２に、
軸１３で揺動自在に軸支されて配設されている。
軸１３はガイドチユーブ１１の揺動軸である。上述のガイドチユーブ１１には、リンク１４を
介して揺動杆１５が取り付けられ、揺動杆１５の
１端が回転円盤１６の偏心位置に枢着されてお
り、回転円盤１６の連続回転により、ガイドチユ
ーブ１１は堆積コンベヤ４の矢印Ａで示される移
行方向と平行する方向に往復揺動させられるよう
に構成されている。上述のリンク１４、揺動杆１
５、回転円盤１６等はガイドチユーブ１１を往復
揺動させる駆動装置を構成しているが、ガイドチ
ユーブ１１が前述のように、堆積コンベヤ４の移
行方向と平行する方向に往復揺動させられる限り
は、駆動装置としての構造はいかなる機構であつ
てもよいことは勿論である。また、例えばガラス細繊維化装置５の周囲に空
気を導入する空気孔を、該装置５に密接あるいは
近接させ、かつ堆積コンベヤ４の移行方向におけ
る該装置５の前後両側部に設け、この空気孔を交
互に開閉する手段とか、ベール８に対し、堆積コ
ンベヤ４の移行方向における前後両側から交互に
空気を噴射する手段等も採用できるし、更にはガ
ラス細繊維化装置５自体を堆積コンベヤ４の移行
方向において前後に揺動させる手段を採用しても
よいものである。上記構成の本発明装置によつて実施される本発
明方法は次に説明する構成である。すなわち、前述のガラス細繊維化装置５で生成
された長さ10〜200mm程度で、太さ５〜７ミクロ
ン程度のガラスの細繊維群流からなる環状の流
れ、所謂ベール８を、前述のガイドチユーブ１１
内へ流入させると共に、ガイドチユーブ１１を、
駆動装置によつて第１図中矢印Ｂ，Ｃで示すよう
に往復揺動させ、この揺動により、前記ベール８
を堆積コンベヤ４の矢印Ａで示す移行方向と平行
方向に往復揺動させつつ、吸引ボツクス１の吸引
作用によつて、該コンベヤ４の上面１０上に捕集
するのである。前述のベール８を構成している不連続のガラス
の細繊維群流は、ガラス細繊維化装置５から吐出
されたときの慣性による回転運動に加えて、ガイ
ドチユーブ１１の往復揺動によつて、堆積コンベ
ヤ４の移行方向と平行方向への往復運動を与えら
れる。上述のように回転運動に加えて一定方向への往
復運動が与えられたガラスの細繊維群流には、流
体力学で謂うマグヌス効果が作用し、往復運動の
方向と直交する両側方向に振り向けられるもので
ある。すなわち、堆積コンベヤ４の移行方向と平行す
る方向へ往復揺動させられているにも拘らず、ガ
ラスの細繊維群流は、堆積コンベヤ４の左右両側
に交互に配分され堆積するに至る。ここでガイドチユーブ１１の往復運動とベール
８すなわちガラスの細繊維群流との挙動を考察す
るに、ガイドチユーブ１１は往復揺動の前端と後
端とで揺動方向が変換されるので、前後両端にお
いては揺動の速さは零になる。このため、往復揺
動の前後両端において、ガイドチユーブ１１から
吐出されるガラスの細繊維群流には、マグヌス効
果は発生せず、該群流は、前記前後両端において
ガイドチユーブ１１が占めた角度に沿つて吐出さ
れ、堆積コンベヤ４の中央帯域に配分される。他方、ガイドチユーブ１１の揺動運動の速さ
は、前記前後両端間の中央において最も速くなる
ので、ガラスの細繊維群流は、ガイドチユーブ１
１の揺動方向に伴ない、前記中央において、堆積
コンベヤ４の右側あるいは左側へ最も強く配向さ
れる。また堆積コンベヤ４の幅方向におけるガラスの
細繊維群流の配分位置はガイドチユーブ１１の揺
動運動の速さに比例し、運動速度が速い程、堆積
コンベヤ４の幅方向の外側帯域に寄つて配分され
る。このため、ガイドチユーブ１１の揺動運動の速
さが不足するときは、ガラスの細繊維群流は、堆
積コンベヤ４の幅方向の両外側帯域に配分され
ず、該コンベヤ４の中央帯域のみに配分される
し、逆に揺動運動の速さが速過ぎると、細繊維群
流は堆積コンベヤ４の両外側帯域に多くが配分さ
れ、中央帯域には僅かな配分が行なわれるにすぎ
なくなる。第１図に示すように、ガイドチユーブ１１が回
転円盤１６への偏心結合によつて往復揺動される
ときは、該運動の速さの変化は正弦曲線に従つて
連続的に変化するし、前述のように、堆積コンベ
ヤ４の幅方向におけるガラスの細繊維群流の配分
位置はガイドチユーブ１１の揺動運動の速さに比
例するので、堆積コンベヤ４の幅方向におけるガ
ラスの細繊維群流の配分は均一とならず、前述の
正弦曲線に従う速度変化に影響されるはずである
が、堆積コンベヤ４の下の吸引ボツクス１には、
通常水柱負圧15〜20mm程度の空気の吸引作用が働
いているので、堆積コンベヤ４上に、既に多くの
細繊維群流が配分された個所は、吸引抵抗が大と
なり、それ以上多くの細繊維が配分されることが
なく、吸引抵抗の小さい個所、すなわち未だ細繊
維が十分に配分されていない個所に、次々と細繊
維が捕集され、堆積し、前述の正弦曲線に従う速
度変化の影響は、上述の空気の吸引抵抗による細
繊維の捕集差によつて補正され、最終的には堆積
コンベヤ４の全面において、細繊維の配分が均一
となるものである。第１図、第２図および第３図において、符号Ｇ
は、上述のガラスの細繊維群流の挙動を示すもの
であるが、ガラスの細繊維群は、ローターから射
出された際の回転運動の慣性と、マグヌス効果に
よる運動の慣性と、ガイドチユーブ１１の往復揺
動に基づく運動の慣性とにより、蛇行状の運動軌
跡を画き個々の細繊維も同じ慣性の作用を受けつ
つ、連続移行する堆積コンベヤ４上に到達し、捕
集される。この際、連続移行する堆積コンベヤ４
に個々の細繊維の１端が接してからその全長にわ
たつて該コンベヤの上面１０に吸着されるまでに
個々の細繊維に与えられる変位と、前記各種の運
動の慣性とが相乗作用する結果、個々のガラスの
細繊維は、その長さ方向を堆積コンベヤ４の移行
方向と平行の方向とされて捕集されるものであ
る。ここで、ガイドチユーブ１１の下端の開口部か
ら吐出されたガラスの細繊維群の挙動を考察する
と、吐出直後から落下速度を徐々に減衰させなが
ら約1.5ｍ程落下するが、その後は略等速で落下
して行く。ガラスの細繊維群が略等速で落下するようにな
る前に、速い落下速度で堆積コンベヤ上に到達す
ると、前述の吸引空気の抵抗による補正作用が有
効に作用せず、前述のガイドチユーブ１１の正弦
曲線を画く往復揺動の運動速度の変化の影響が顕
著に現われ、堆積コンベヤ４上に配分される細繊
維が、該コンベヤ４の幅方向の両側帯域に集中す
るようになり、均一な堆積が図れないので、ガイ
ドチユーブ１１の下端から堆積コンベヤ４の上面
１０までの距離は1.5ｍより大であることが必要
である。またガイドチユーブ１１の長さは、ガラスの細
繊維群流に方向性を与えるうえで、揺動軸１３の
軸心から下端までの長さＲが約0.3ｍ以上必要で
ある。なお、揺動軸１３の軸心から上端までの長さ
は、遠心法によるガラス細繊維化装置５から吐出
される細繊維群流すなわちベール８の流れを阻害
しない程度の所要値に選定される。なお、前述の長さＲは約１ｍが上限であり、１
ｍ程度になると、細繊維群流が直径３cm程度の小
さな塊状の群流となることが観測され、堆積コン
ベヤ４上に捕集された際に細繊維の集合むらが発
生する。次に、本発明方法、装置により、実験を行な
い、良好な細繊維の捕集が行なわれた条件を示す
と、第１表、第２表、第３表および第４表のごと
くであつた。

【表】

【表】第１表はガイドチユーブ１１の揺動軸１３の軸
心から堆積コンベヤ４の上面１０までの間隔Ｈを
２ｍとした場合の条件であり、第２表は、間隔Ｈ
を３ｍとした場合、第３表は間隔Ｈを４ｍとした
場合、第４表は間隔Ｈを５ｍとした場合である。第４図は、前記間隔Ｈを４ｍとした場合のガラ
スの細繊維群流、すなわちベール８の挙動を模型
的に示したものであるが、間隔Ｈが３ｍの場合も
概ね同様の挙動を示しており、装置を側方から見
ても、正面から見ても、ガラスの細繊維群流はＳ
字状に蛇行しつつ落下し、かつマグヌス効果で決
定される力の方向に従つて堆積コンベヤ４の幅方
向両側に交互に振られながら落下して行く。間隔
Ｈが５ｍの場合もほぼ同様の挙動を示すが、堆積
コンベヤ４の上面１０に近い部分のＳ字状のくね
りがやゝ多くなることが観察される。間隔Ｈが５ｍ以上になると堆積コンベヤ上の細
繊維の分散はより一層良好となるものの、細繊維
の方向性は、ランダムとなることが観察される。
従つて間隔Ｈは２〜５ｍの範囲が望ましい。本発明に係る方法、装置においては、ガイドチ
ユーブ１１の揺動時の垂直線に対する前後両側の
各揺動角Ｓも良好な捕集を行なう上で重要な影響
があり、第１表ないし第４表に示す実験の結果で
は最小揺動角はＳ_nio＝tan^-1（０．３２２８／Ｈ）度最大揺動角はＳ_nax＝tan^-1（０．５８４４／Ｈ）度であつた。そしてこの範囲を外れると、堆積コン
ベヤ４上の細繊維の配分が不均一となる。また本発明に係る方法、装置において、良好な
補集を行なう上では、ガイドチユーブ１１の１往
復揺動に要する時間Ｔも重要な影響があり、第１
表ないし第４表に示す実験の結果では、ガイドチ
ユーブ１１の揺動軸１３の軸心から、該チユーブ
１１の下端までの長さＲ（ｍ）と、前述の揺動角
Ｓ（度）と、ガラス細繊維化装置５のローターの
外周速度Ｖ（ｍ／sec）とに応じ、最小値はＴ_nio（秒）＝（9.3×10^-3）Ｒ・Ｓ・Ｖ秒最大値はＴ_nax（秒）＝（1.22×10^-2）Ｒ・Ｓ・Ｖ秒であつた。そしてこの範囲を外れると堆積コンベ
ヤ４上における細繊維の分配が不均一となる。上述の本発明方法、装置によれば、堆積コンベ
ヤの移行速度が４〜７ｍ／sec、該コンベヤ上の
繊維堆積予定幅が1.15ｍ程度であり、ガラス細繊
維の生産量が150〜300Kg／hr程度の小規模の遠心
法によるガラス細繊維化装置を用いる場合には、
該ガラス細繊維化装置を１基だけ、堆積コンベヤ
の中央部帯域に配置するだけで、前記堆積コンベ
ヤの繊維堆積予定幅の全域にわたり、繊維の長さ
方向を堆積コンベヤの移行方向と平行に配向させ
て均等に堆積させ、捕集することができた。なお、上述のように堆積され、捕集されるウエ
ブ状物の厚さを厚くしたいときは、同一構造とガ
ラス細繊維化装置と揺動するガイドチユーブと吸
引ボツクスとよりなる装置を、堆積コンベヤの移
行方向に複数装置列設すればよい。堆積コンベヤの繊維堆積予定幅が２ｍ前後ある
いはそれ以上のときは、ガラス細繊維化装置と揺
動するガイドチユーブとよりなる複数の装置を堆
積コンベヤの幅方向に並列させるか、あるいは千
鳥状に配置すればよい。勿論、堆積コンベヤの移行方向と幅方向との双
方に複数の上記装置を配設してもよいものであ
る。また、本発明方法、装置によつて得られたウエ
ブ状物の上に、更に公知の諸手段によつてガラス
細繊維を堆積させ一体のウエブ状物としてもよい
し、その上に再度、本発明方法、装置によつてガ
ラス細繊維を堆積させてもよいものである。本発明に係る方法は、以上説明した構成、作用
のものであつて、ガラス細繊維の生産量が毎時
150〜300Kgであり、堆積コンベヤの移行速度が４
〜７ｍ／sec程度の比較的小規模であり、かつ多
品種の生産に用いられる遠心法によるガラス細繊
維化装置と捕集装置とに適用した場合に、ガラス
の細繊維の長さ方向を、堆積コンベヤの移行方向
に平行させ、しかも繊維分布を均一ならしめうる
効果を奏し、製品化のための二次加工に当り繊維
層の破断とかずれを生ずることのないウエブ状物
を高能率に生産しうる効果を有する。また本発明に係る装置は、比較的構造が簡単で
あり、従来設備の改造も容易であるし、設備費も
比較的低く抑えうるのみでなく、ガイドチユーブ
の揺動角、１揺動に要する時間等の調節も容易に
行なうことができる等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の実施の１例を一部断面
として示した略示側面図、第２図は第１図中−
線拡大断面図、第３図は第１図中−線断面
図、第４図は本発明方法の１実施例におけるガラ
ス細繊維群流の挙動を示す略示側面図である。１：吸引ボツクス、３：吸引ボツクスの開口
部、４：堆積コンベヤ、５：ガラス細繊維化装
置、８：ベール、１０：堆積コンベヤの上面、１
１：ガイドチユーブ、１２：機枠、１３：揺動
軸、１４：リンク、１５：揺動杆、１６：回転円
盤。

Claims

【特許請求の範囲】１遠心法によつてガラスを連続的に細繊維化
し、連続移行する堆積コンベヤによつて該ガラス
の細繊維を捕集する方法において、連続的に生成
され供給されるガラスの細繊維群流を、堆積コン
ベヤの移行方向と平行方向に往復揺動させつつ堆
積コンベヤで捕集することを特徴とするガラスウ
ールの捕集方法。２ガラスの細繊維群流をガイドチユーブ内に導
入し、該ガイドチユーブを堆積コンベヤの移行方
向と平行方向に往復揺動させることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のガラスウールの捕集
方法。３ガイドチユーブの揺動軸と堆積コンベヤと、
表面との間隔をＨとしたとき、ガイドチユーブの
揺動が、垂直線に対する片側の最小揺動角Ｓ_nio
＝tan^-1（０．３２２８／Ｈ）度から、垂直線に対する
片側の最大揺動角Ｓ_nax＝tan^-1（０．５８４４／Ｈ）度まで
の範囲内とされていることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載のガラスウールの捕集方法。４ガイドチユードの１揺動に要する時間Ｔが、
最小値Ｔ_nio＝（9.3×10^-3）Ｒ・Ｓ・Ｖ秒から最大
値Ｔ_nax＝（1.22×10^-2）Ｒ・Ｓ・Ｖ秒までの範囲
［但し、Ｒ……ガイドチユーブの揺動軸心から下
端までの長さ（ｍ）、Ｓ……ガイドチユーブの垂
直線に対する片側の揺動角（度）、Ｖ……遠心法
によるガラス細繊化装置のローターの外周速度
（ｍ／sec）］とされていることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のガラスウールの捕集方
法。５吸引ボツクスの上面に沿つて連続移行する堆
積コンベヤの中心線上方に、遠心法によるガラス
細繊化装置が配置されており、該ガラス細繊化装
置のガラスの細繊維群流の吐出開口部に臨み、堆
積コンベヤの上面に向つて開口するガイドチユー
ブが、振動自在に機枠に軸支されて配設されてお
り、該ガイドチユーブには、堆積コンベヤの移行
方向と平行方向にガイドチユーブを往復揺動させ
る駆動装置が付設されていることを特徴とするガ
ラスウールの捕集装置。