JPS62855B2

JPS62855B2 -

Info

Publication number: JPS62855B2
Application number: JP14023079A
Authority: JP
Inventors: Narikazu Yoshii; Takahiro Iwai
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1979-10-30
Filing date: 1979-10-30
Publication date: 1987-01-09
Also published as: JPS5663838A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、熱軟化性物質の連続溶融法に関す
る。

更に詳しくは、溶融るつぼ窯において熱軟化性
物質を溶融し、該窯の底部の流出ノズルから溶融
した軟化性物質を連続的に流出せしめる熱軟化性
物質の連続溶融法に関する。

熱軟化性物質例えばガラスを連続的に溶融して
ガラス繊維を製造する方法としては、熱軟化性物
質の溶融るつぼに、上部投入口から熱軟化性物質
の原料である例えば固化された粒状の水砕ガラ
ス、ペレツト、マーブル等を連続的に投入し、こ
の原料を溶融るつぼ内にて電気等により加熱溶融
して粘稠溶融物にし、下部流出ノズルから連続的
に流出せしめてガラス繊維を製造する方法が知ら
れている。

このような方法において、熱軟化性物質の連続
且つ安定な溶融を確保するために、従来幾つかの
方法が知られている。

例えば、溶融るつぼ窯内における溶融ガラスの
液面が一定に維持されるように、流出ノズルから
流出した溶融ガラスの量に見合う量だけ原料ガラ
スを断続的に投入する自動液面制御法、原料ガラ
スの投入量を溶融るつぼ窯側壁の温度を測定する
ことにより自動的に制御して該原料ガラスを断続
的に投入する自動温度制御法あるいは溶融るつぼ
窯上部に設置された原料貯蔵容器から、溶融るつ
ぼ窯の底部ノズルから流出した溶融量に見合うだ
けの原料を、モーター等の駆動装置を用いて連続
的に投入する方法等が知られている。

しかしながら、これらの方法ではいずれも原料
貯蔵容器の底部と溶融るつぼ窯上部とが原料導入
管によりつながれている装置を用いているために
該溶融るつぼ窯の原料投入口を通じて原料導入管
が加熱され、そのため原料である熱軟化性物質が
導入管を通過するとき、特に細かい粒子の原料が
通過するとき、原料が導入管に付着して導入管の
原料通過面積を小さくし、原料の投入量を不均一
にするとともに、溶融るつぼ内の溶融ガラスに温
度勾配を生じる欠点がある。

また、原料投入口から溶融るつぼ内に投入され
た原料は、溶融ガラスのレベル圧と粘性によつて
自然に制御を受けて流出ノズルから流出する方法
が大部分の方法であるが、この場合、溶融ガラス
の適正温度範囲は通常10〜1000ポイズ程度である
ため、溶融されたガラスは流出ノズルに達する迄
に必ず失透温度範囲を通過することになる。しか
るに、失透温度範囲のガラスは粘度が高いために
溶融るつぼ窯の壁に付着して、いわゆる“たなが
け”状態を作り出し、均一に加熱された溶融ガラ
スを与え難くなる欠点がある。

一方、このような失透温度範囲を円滑に通過せ
しめようとして原料の進行方向の通過断面積を大
きくする場合には、通過面積が大きいことにより
均一な加熱状態を作り出すことが困難となる。ま
たこのような窯は殆んどの場合白金の如き貴金属
で作られているためその製作費が高価となり好ま
しくない。

しかして、本発明の目的は、熱可塑性物質特に
ガラスを連続的に円滑に溶融する方法を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、原料ガラスが溶融るつぼ
窯上部に設けられた原料貯蔵容器から専ら自重に
より溶融るつぼに供給され、そして流出ノズルか
ら溶融ガラスを連続的に流出する方法において、
溶融るつぼ内にいわゆる“たながけ”を生ずるこ
となく、原料ガラスを連続的に円滑に溶融する方
法を提供することにある。本発明の更に他の目的
および利点は以下の説明から明らかとなろう。か
かる本発明の目的および利点は、本発明によれ
ば、底部に流出ノズルを有する溶融るつぼ窯に、
固化した熱軟化性物質を実質的に自重により連続
的に供給し、該流出ノズルから溶融した熱軟化性
物質を連続的に流出せしめる熱軟化性物質の連続
溶融法において、該溶融るつぼ窯の上部に冷却器
を設け、該冷却器により熱軟化性物質を下記条
件、 △ｌ／Ｌ≦05 ここで、△ｌは熱軟化性物質が窯内壁面におい
て約10⁷ポイズを示す位置と約10³ポイズを示す位
置との、熱軟化性物質の進行方向における高さの
差（mm）であり、Ｌは内壁が連続面における高さ
の差（mm）であり、Ｌは内壁が連続面により形成されている場合に
は対抗する主たる内壁面間の最小の距離（mm）で
あるか、又は内壁が不連続面により形成されてい
る場合には隣接していない対抗する主たる内壁面
間の最小の距離（mm）である、に冷却することを特徴とする熱軟化性物質の連続
溶融法によつて達成される。

本発明方法では、底部に流出ノズルを有する溶
融るつぼ窯に固化した熱軟化性物質が実質的に自
重により連続的に供給される。

すなわち、後に図面によつて説明するとおり、
溶融るつぼ窯内に熱軟化性物質が上方まで満たさ
れており、流出ノズルから取出された溶融熱軟化
性物質の量に応じて、その熱軟化性物質が次々と
自重により溶融域に連続的に供給される。

本発明者の知る限り、このように自重により固
化した熱軟化性物質を供給する方法は従来知られ
ておらず、また、本発明者の研究によればこのよ
うな方法による場合には、熱軟化性物質の供給を
容易に行い得る利点がある反面、いわゆる溶融る
つぼ窯内に“たながけ”を生じ易く、溶融された
熱軟化性物質を連続的に安定して取り出すことが
実質的に不可能であることが明らかにされた。こ
のような“たながけ”は、溶融るつぼ窯におい
て、熱軟化性物質が溶融している領域よりも比較
的窯内上部の壁面に、高粘性すなわち10⁷ポイズ
以上の粘性を有する熱軟化性物質の滞留が広範囲
に生じるためであることが明らかにされた。ま
た、このような“たながけ”現象は、溶融るつぼ
窯から逃散する熱量を小さくして熱量を有効に利
用するために窯内断面積を小さくした場合、換言
すれば対向する内壁間の距離を短かくした場合ほ
ど顕著となる。

しかるに、本発明によれば、溶融るつぼ窯の上
部に冷却器を設け、該冷却器により、供給する熱
軟化性物質を冷却して熱軟化性物質が約10⁷ポイ
ズの粘性を温度よりも低い温度域を形成させるこ
とにより、粘性の高い失透温度範囲域を短かくし
て熱軟化性物質を該領域から速かに通過させ、た
ながけを生ぜずに流出適正粘度である10〜10³ポ
イズを示す溶融熱軟化性物質を連続して、安定に
取出すことができる。

本発明において用いられる熱軟化性溶融るつぼ
窯は、好ましくは溶融るつぼ窯の上部特に好まし
くは原料貯蔵容器と溶融るつぼ窯との間に冷却器
を設けたものである。それにより、冷却器の位置
より上方部に、熱軟化性物質が約10⁷ポイズの粘
性を示す温度よりも低い温度領域を形成させ、冷
却器のすぐ下部に短かい失透温度範囲域を形成さ
せることができる。

本発明によれば、該冷却器による熱軟化性物質
の冷却は、下記式、 △ｌ／Ｌ≦0.5 好ましくは、下記式、 △ｌ／Ｌ≦0.4 を満足するように行なわれる。

上記式中、△ｌは熱軟化性物質が窯内壁面にお
いて約10⁷ポイズの粘性を示す位置と約10³ポイズ
を示す位置との、熱軟化性物質の進行方向におけ
る高さの差（mm）であり、Ｌは内壁が連続面によ
り形成されている場合には対向する主たる内壁面
間の最小の距離（mm）であるか、又は内壁が不連
続面により形成されている場合には隣接していな
い対向する主たる内壁面間の最小距離（mm）であ
る。

上記式の意味するのは、熱軟化性物質が約10⁷
〜10³ポイズの粘性を示す領域の距離を特定の値
以下に制御することにある。この領域の距離は、
一般に短いほど望ましいが対抗する内壁間の最小
の距離が長くなれば、それに応じて長くすること
ができる。

上記式中におけるＬは上記のとおり定義される
が、この定義はより一般的には、冷却器で冷却し
ない場合に“たながけ”が生じ易い対抗する壁面
間の距離を意味している。

溶融るつぼ窯の、熱軟化性物質の流れ方向にお
ける断面の形状には特に制限はなく、丸型、楕円
型の如き内壁が連続面より形成されている場合の
形状、あるいは正方形型、長方形型の如き内壁が
不連続面により形成されている場合の形状等があ
る。例えば、丸型断面のものでは、直径がＬに相
当し、長方形型断面のものでは長辺間の距離がＬ
に相当する。

本発明方法は、上記説明から明らかなとおり、
対象とする熱軟化性物質としては主としてガラス
を対象とするが、もちろん、その他の例えば、有
機合成樹脂例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピ
レン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等にも適
用し得る。

これらの熱軟化性物質は、通常粒状あるいは粉
状物として供給される。例えば、ガラスでは水砕
ガラス、ペレツトマーブル等の形状で供給され
る。

以下、本発明方法を添付した第１図〜第４図を
参照しつつ実施例により記述する。

第１図は、従来の溶融るつぼ窯の概略正面図で
あり、第２図は第１図におけるＡ―Ａ線に沿つた
概略断面図であり、充填されたガラスの状態が模
式的に示されている。

第３図は、本発明方法に用いる冷却器を備えた
溶融るつぼ窯の１例を示す概略正面図であり、第
４図は第３図におけるＢ―Ｂ線に沿つた概略断面
図であり、充填されたガラスの状態が模式的に示
されている。

先ず、第３図および第４図を参照されたい。

本発明方法で用いられる溶融るつぼ窯は、冷却
器４を備えており、壁面１は薄い金属で作られて
おり、また、端部２を有し、底部には流出ノズル
５を有している。加熱は両端部２に電気を印加し
て壁を電気抵抗加熱することにより行なわれ、壁
面１の外側は耐火レンガ９で被覆されている。

上部に開いている投入口を通じて、原料貯蔵容
器３から投入される固化して熱軟化性物質原料６
は、流出ノズル５から取出される溶融物に均衡し
て自重により次第に窯内の下方へ進行し溶融され
る。この際、クーラー４内に冷却水を方向７から
方向８へ通じ、溶融るつぼ窯内に投入される前の
原料を冷却する。それ故、溶融るつぼ窯１の上部
壁面近傍のガラスが受ける熱は、専ら輻射熱によ
るため、該ガラスの粘性を10⁷ポイズ以下の温度
にすることが容易にでき、従つて、熱軟化性物質
が約10⁷ポイズを示す位置と約10³ポイズを示す位
置との距離を本発明方法における範囲に制御する
ことが容易にできる。

例えば、第３図および第４図に示す構造の装置
であつて、熱軟化性物質の進行方向の断面が長方
形であり、長辺の長さが220mm、短辺の長さが50
mmの溶融るつぼ窯を用いたガラスの溶融では、平
均して冷却器の下方88mmの位置に約10³ポイズを
示す位置が存在し、平均して70mmの位置に約10⁷
ポイズを示す位置が存在し、溶融されたガラスを
安定して流出ノズルから取り出すことができた。

この実験例では、△ｌ＝18mmであり、Ｌ＝50mm
であるから、△ｌ／Ｌ＝0.36である。

熱軟化性物質が上記の如き粘性を示す２つの位
置は、使用する熱軟化性物質の温度特性に依存し
て、内壁面にうめ込んだ例えば熱電対等によりそ
の温度を測定することにより、ほぼ満足した決定
がなされる。例えば、繊維用ガラス組成例えば、
SiO₂35〜47重量％、Al₂O₃9〜15重量％、CaO15
〜40重量％、MgO0〜７重量％、Na₂O0〜19重量
％、K₂O0〜19重量％、Na₂O＋K₂O2〜19重量
％、およびB₂O₃3〜８重量％のガラスでは、10⁷
ポイズの粘性を示す温度は740℃であり、10³ポイ
ズの粘性を示す温度は970℃である。なお、溶融
ガラスの液面の調整は、るつぼを加熱する電力を
制御することにより行なわれる。

上記の実施例からも明らかなとおり、本発明方
法によれば、熱軟化性物質６の進行方向に、ガラ
スの失透温度範囲域を短かくし得るため“たなが
け”を防ぐことができ、それにより熱軟化性物質
の窯内通過抵抗が極めて小さくなるため、該熱軟
化性物質を円滑に供給しつづけることができる。

また、冷却器の上方部が高温度に加熱されるの
を防止することができるため、冷却器の上方部を
白金の如き貴金属以外の材質例えばステンレスス
チール等に換えることもでき、その経済的効果も
はかり知れない。

更に、“たながけ”を防止し得るため、溶融る
つぼ窯の対抗する側壁間の距離を、冷却器を用い
ない従来の装置に比較して、ずいぶんと短くする
ことができ、そのため壁面による発熱効果が上が
り、溶融速度の上昇による溶解能力の向上が可能
となる。また、溶解能力の向上によつて、熱軟化
性物質を窯内で充分に清澄化せしめることが可能
となり、更に溶融るつぼ窯内の温度勾配も殆んど
なくなつたため、溶融るつぼ窯の底部に設けられ
た流出ノズルから、品質に殆んど問題のない溶融
ガラスを安定して連続的に取出して、例えばガラ
ス繊維を製造することが可能となつた。

第１図および第２図を参照されたい。

熱軟化性物質６は、原料貯蔵容器３から溶融る
つぼ窯１の上部に位置する狭部３′を通じて溶融
るつぼ窯１内に充填される。このような従来の溶
融るつぼ窯１を用いた場合には、第２図において
黒く塗りつぶして示してあるとおり内壁近傍に高
粘性の熱軟化性物質が滞留して“たながけ”を生
じ易く、熱軟化性物質の移動が円滑に行なわれ難
く、それ故溶融した熱軟化性物質の取出しが安定
に連続的に行なわれ難い。

なお、この場合のＬ／△ｌの値は0.8であつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶融るつぼ窯の概略正面図であ
り、第２図は第１図におけるＡ―Ａ線に沿つた概
略断面図であり、充填されたガラスの状態を模式
的に示したものである。第３図は、本発明方法に
用いる冷却器を備えた溶融るつぼ窯の１例を示す
概略正面図であり、第４図は第３図におけるＢ―
Ｂ線に沿つた概略正面図であり、充填されたガラ
スの状態を模式的に示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】１底部に流出ノズルを有する溶融るつぼ窯に、
固化した熱軟化性物質原料を実質的に自重により
連続的に供給し、該流出ノズルから溶融した熱軟
化性物質を連続的に流出せしめる熱軟化性物質の
連続溶融法において、該溶融るつぼ窯の上部に冷
却器を設け、該冷却器により熱軟化性物質を下記
条件、 △ｌ／Ｌ≦0.5 ここで、△ｌは熱軟化性物質が窯内において約
10⁷ポイズを示す位置と約10³ポイズを示す位置と
の、熱軟化性物質の進行方向における高さの差
（mm）であり、Ｌは内壁が連続面により形成されている場合に
は対抗する主たる内壁面間の最小の距離（mm）で
あるか、又は内壁が不連続面により形成されてい
る場合には隣接していない対抗する主たる内壁面
間の最小の距離（mm）である、に冷却することを特徴とする熱軟化性物質の連続
溶融法。２熱軟化性物質を、下記条件、 △ｌ／Ｌ≦0.4 ここで、△ｌおよびＬの定義は上記に同じ、に冷却する特許請求の範囲第１項に記載の方法。３溶融るつぼ窯が、熱軟化性物質の流れ方向に
四辺形の断面を有するものである特許請求の範囲
第１項又は第２項のいずれかに記載の方法。４四辺形の断面が長方形であり、主たる内壁面
間の最小の距離が長辺間の距離に相当する特許請
求の範囲第３項に記載の方法。５熱軟化性物質がガラスである特許請求の範囲
第１項〜第４項に記載の方法。