JPS6389428A

JPS6389428A - 繊維径変動の小さいガラス繊維の製造方法

Info

Publication number: JPS6389428A
Application number: JP23286386A
Authority: JP
Inventors: Jiro Hirano; 次郎平野
Original assignee: Nippon Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-20

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】［産業上の利用分野コ本発明は繊維径変動の小さいガラス延伸部の製造方法に
係り、特に液晶セルギャップ制御用スペーサ等に好適な
、繊維径変動の小さいガラス単！Ｉｉ維を効率良く大量
に製造することが可能な方法に関する。

［従来の技術］近年、液晶表示素子等の液晶応用製品が広く用いられて
いる。液晶表示素子等において液晶物質を封入する液晶
セルとして、２枚のガラス板の間に、ガラス板間隔を保
持するスペーサとして長さ２０〜１００μｍ程度に切断
したガラス単繊維を介在させたものが用いられている。

しかして、例えば複屈折型液晶ではガラス板間隔が狂う
と表示パネルの色ムラの原因となるなどの問題が生じる
ことから、液晶セルのガラス板間隔を所定間隔に安定に
保持することは、その液晶性能に重大な影響を与える要
因となる。このため、従来よりガラス板間隔制御用スペ
ーサに用いられるガラス、！ＩＬｉａ維として、繊維長
さ方向の繊維径変動幅ができるだけ小さいガラスｉ　ｉ
ａ　維が求められている。

従来、ガラス単繊維の製造方法としては、１個のノズル
チップを有するポット（シングルチップポット）にガラ
スを入れて溶融し、ノズルチップから流出するガラスフ
ィラメント（単繊維）を所定の直径まで延伸しつつ巻き
取る方法があり、ポットへのガラスの供給は、マーブル
投入（マーブルメルト法）あるいは棒状ガラス（ロッド
）の送り込みによってなされている。

［発明が解決しようとする問題点コしかしながら、上記従来の方法では、繊維径変動の小さ
いガラス単繊維は得られない。

即ち、使用するシングルチップポットは比較的少容量の
ものであるため、マーブル投入の場合には、マーブル投
入毎にポット中の溶融ガラス深さは鋸歯状に変動し、結
果としてノズルチップからのガラス流出量が増減し、繊
維径が変動する。また、マーブルメルト法、ロッド送り
込み法のいずれの場合においても、ポット自体の熱容量
が小さいために、外乱を受は易く、溶融ガラスの温度変
動が大きいことから、やはり繊維径が大きく変動する。

また従来の方法では、ガラス単繊維を大量生産する場合
、シングルチップポットを多数並設する必要があるが、
各ポット毎にチップ径や延伸速度が微妙に異なり、各ポ
ット毎に繊維径が相違し易くなっていた。

［問題点を解決するための手段コ本発明は上記従来の問題点を解決し、繊維径変動の小さ
いガラス繊維を効率的に製造する方法を提供するもので
あり、複数のチップが設けられているブッシングを用い
、各チップから引き出されるフィラメントを集束するこ
となく個々に巻き取るガラス繊維の製造方法であって、
内部又は端部を冷却水が流通するチップ冷却用の帯状体
を各チップ毎に設け、各帯状体のチップとの間隔を個別
に調節することにより、各チップから引き出されるガラ
ス繊維径を調節するものである。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の実施に好適なガラス繊維の製造装置を
示す概略的な斜視図、第２図及び第３図は第１図の装置
のチップ及びチップ冷却用帯状体の詳細を示す図であっ
て、第２図はブッシング長手方向の部分断面図、第３図
は同短手力向の部分断面図である。

図示の装置においては、ブッシング１には複数のチップ
２が一列に並列して設けられており、各チップ２から引
き出されるフィラメント４は集束することなくそのまま
巻取装置のワインダーコレット２０に巻き取られる。図
中、符号３はチップ２からメニスカス状に垂下するガラ
ス延伸部を示す。

本発明においては、このような装置のブッシング１の各
チップ２毎に個別に、内部又は端部を冷却媒体が流通す
るチップ冷却用の帯状体（第１〜３図においては、冷却
水が流通するマニホルド６に密若された熱伝導性材料の
細幅板状体５）を設け、チップ２の壁面近傍及びガラス
延伸部３をこの帯状体で冷却することにより、引き出さ
れるカラス織ｉ＋ｉの繊維径を調節可能としている。

第２図に示す如く、細・幅板状体５は、各チップ２の近
傍に位置するように設けられており、この細幅板状体５
は、第３図に示す如く、内部が中空７で、この中空部に
給、排水パイプ８により冷却水が循環されているマニホ
ルド６に鑞付けされ、チップ２の壁面近傍やガラス延伸
部３近傍から、細幅板状体５により吸収した熱を持ち去
って、これを冷却することができるように構成されてい
る。なお、第２図、第３図において、Ｇは溶融ガラスで
ある。

ところで、一般にブッシング１の全体の温度分布は必ず
しも一定ではなく、複数のノズルチップ２を有する場合
、各ノズルチップの温度を全く同一にするのは困難であ
ると共に、ノズルチップ自体も製作時の誤差等により孔
径、肉厚及び長さが微妙に異なる。従って、複数のノズ
ルチップから同時に同一直径の繊維を紡糸するには、各
ノズルチップ毎にその冷却条件を微調整する必要がある
。このため、本実施例においては、帯状冷却体５を温付
けした水冷マニホルド６は、第３図に示す如くマウント
１２にスライドピース１ｏを上下位置調節ネジ９を介し
て取付け、ネジ９により細幅板状体５の上下位置の調節
を可能として、細幅板状体５とブッシング１のノズルプ
レート１ａとの距離（第２図のａ）を可変とすると共に
、マウント１２を第４図に示すような長孔１３ａを有す
る取付はベース１３にボルト１１で取付けることにより
、水平方向の位置調節を可能とし、ノズルチップ２と細
幅板状体５との水平距離（第２図のｂ）も調節可能とし
ている。

このような装置において、細幅板状体５は、銅等の熱伝
導性の良い金属で作られたものが好ましく、例えば、厚
さ１〜２ｍｍ、幅５〜２０ｍｍ。

望ましくは６〜１５ｍｍのリボンに、Ｎｉ、Ｃｒ等の耐
熱性で酸化し難く、且つブッシングの材料である白金合
金を汚染し難い金属で鍍金等により被覆したものを用い
るのが好ましい。

なお、本発明においてチップ冷却用帯状体り士、第１図
〜第３図に示す細幅板状体に限らず、本発明の要旨を超
えない範囲で、様々なものを採用し得る。例えば、第５
図に示す如く、断面円形ないし長円形（図においては長
円形）の中空体１５とし、中空部１５ａに水等の冷却媒
体を流すように構成したものを用いることもできる。例
えば、中空体１５として、直径が５〜１０ｍｍ、肉厚０
．２〜１．０ｍｍのバイブをそのままあるいは長円形状
に荷重変形させたものを用いることができる。その材料
としては、耐食性の面からステンレス、あるいは白金合
金を用いるのが望ましい。

また、チップ冷却用帯状体は、第１図〜第３図に示す如
く、各チップに対して１個設けるに限られず、第６図に
示す如く、チップ２を挟むように相対する２枚の板状体
５を１組として設置しても良い。

これらチップ冷却用帯状体の冷却媒体としては＝Ｓには
水が用いられるが、冷却用空気、窒素等による空冷シス
テムを採用することもできる。

次に、第１図〜第３図に示すような装置を用いて、本発
明の方法に従って、ガラス繊維を製造する方法について
詳細に説明する。

ブッシング１のチップ２からのフィラメント４は、細幅
板状体５により、チップ２及びガラス延伸部３が、各々
の状態に適応して冷却されるため、所望の繊維径のフィ
ラメント４として引き出される。

前述の如く、チップの内径等は、各チップで全く同一と
いう訳ではなく、製造時の誤差や使用年数によってわず
かではあるが相違する。また、チップの位置によっても
、ブッシング内からのガラスの流れ易さに差異がある。

このようなことから、各チップ２から引き出されるフィ
ラメント４は、そのままでは各チップ毎に異なった径の
ものとなり、同一径のフィラメントを同時に並行して製
造することはできない。ところが、本発明においては、
各チップ毎にチップ冷却用の帯状体の位置を調節して冷
却条件を調節するため、各チップから引き出されるフィ
ラメントを所望の直径のものとすることができる。従っ
て、本発明によれば、このチップ冷却用の帯状体の位置
の調節によって、一つのチップから引き出されるフイラ
メントが長手方向にわたって均一径となるようにするこ
とはもちろん、すべてのチップから同一径のフィラメン
トを製造することもできる。また、本発明では、フィラ
メントを複数の群に分け、各群の中ではフィラメントは
同一径であるが、異なる群では繊維径が異なるように製
造することもでとる。

このようにして紡糸したガラス繊維フィラメントは集束
することなくワインダーコレット２０に巻き取る。第１
図に示す如く、単一のワインダーコレット２０に巻き取
る場合には、フィラメント毎に巻き取り位置を変えて、
隣接するフィラメント同士が重ならないようにして巻き
取る。

ところで、巻き取るフィラメント４が繊維径１０μｍ以
下の細繊維であって、潤滑剤を付着させない場合には、
紡糸中にフィラメントに触れることができないので、ワ
インダーコレット２０を矢印Ｘの方向（コレットの軸線
方向）に横動させて、巻き取ったフィラメントが重なら
ないように、コレット２０を徐々に移動させて巻き取る
のが好ましい。即ち、例えば、コレット１回転につきフ
ィラメントの直径分だけ矢印Ｘ方向にコレットが横動す
るようにコレットを微速度で移動させるのである。具体
的には、７μｍ径のフィラメントをコレット回転数４０
００ｒｐｍで紡糸する場合には、７ｘ１０−’ｍｍｘ４０００ｒｐｍ＝２８ｍｍ／分の速
度で８勤させる。このようにすることにより、フィラメ
ントは重なることなく密に巻各取られ、巻き太りによる
紡糸速度の上昇を防止し、繊維径の変ａ（減少）を防ぐ
ことができる。なお、この場合、フィラメントが重なら
なければ良く、巻き取られた隣接するフィラメント間に
隙間ができるような速さでコレットを横動させても良い
。

このような巻取方法を採用した場合、実際には、紡糸速
度変化が０．０５％以内、望ましくは０．０３％以内に
納まる範囲で巻き重ねが生じるような横動速度で微動さ
せるか、あるいはコレットを往復動させて層状に重ね巻
きしても良い。

一般に、重ね巻きはコレット径３００ｍｍの時、！ａ維
径径５μｍ場合２０層、繊維径が１０μｍの場合１０層
程度行なうことができる。

なお、ワインダーコレットは１個に限られず、設置スペ
ースが許容されれば２個以上設けても良い。ワインダー
コレットを複数設ける場合、一般には、本発明において
は、ワインダーコレットの数はフィラメント数の半分以
下として、１つのワインダーコレットに２本以上の繊維
を巻き取るようにする方が有利である。なお、各ワイン
ダーコレットは同周速で回転しても良く、異なる周速と
しても良い。後者は、各ワインダーコレット毎に異なる
径のフィラメントを巻き取る場合に好適である。

第１図ないし第３図に示す装置では、ブッシングのチッ
プは一列に配列されたものを示したが、チップ冷却用の
帯状体の設置スペースが確保されるのであれば、チップ
は２列以上並列されたものであっても良い。

本発明の方法においては、異なる孔径のチップを設ける
ことにより、同一ブッシングから同一コレット上に同時
に何種類かの直径のフィラメントを巻き取ることもでき
る。

第７図は、このような実施例を示す図であって（ただし
、第７図において、チップ冷却用の帯状体は省略しであ
る。）、異なる孔径のチップ２ａ及び２ｂから引き出さ
れた、異なる繊維径のフィラメント４ａ、４ｂをそれぞ
れ集束することなく個々に矢印Ｘ方向に微横動するワイ
ンダーコレット２０に巻き取っている。

この場合、チップ孔径は同一延伸速度で異なった直径の
単繊維が得られるよう、同一温度で各直径に見合ったガ
ラス流出量が得られるように決定し、実用上の差はチッ
プ冷却用の帯状体の位置調節によりカバーする。もちろ
ん、前述の如く繊維径の異なるフィラメント毎に複数の
ワインダーコレットを設けて紡糸速度を各々変えるよう
にしても良い。

本発明において、溶融ガラスの供給はダイレクトメルト
法（ＤＭ法）によるのが望ましいが、マーブルメルト法
（ＭＭ法）等による再溶融方式でも良い。

このような本発明の方法によれば、直径１５μｍ以下、
例えば３〜１１μｍ、特に４〜９μｍ程度の細径の繊維
であっても、長さ方向の繊維径変動が±０．３μｍ以下
、特に±０．１μｍ以下の小さい繊維径変動の繊維とし
て製造することが可能である。

［作用］本発明においては、各チップについて、個別のチップ冷
却用帯状体を設け、この帯状体とチップとの間隔を調節
することにより、冷却条件をチップ毎に調節してガラス
繊維径を調節するので、常に安定して所望の繊維径のガ
ラス繊維を製造することが可能とされる。本発明によれ
ば、このように繊維径変動の少ないガラス繊維を一つの
ブッシングから多数本紡糸することができ、また、繊維
径の異なるガラス繊維を多数本同時に紡糸することがで
き、効率的である。

［実施例］以下、実施例について説明する。

実施例１第１図に示す装置を用い、本発明の方法に従って、チッ
プ冷却用帯状体にて冷却条件及び流出条件をチップ毎に
調節して、ガラス繊維の製造を行なった。

なお、用いたブッシングは呼径７．０μｍ、５チツプの
ブッシングであり、また、ガラス繊維の巻取装置のワイ
ンダーコレットは下記のように回転、横動させた。

ワインダーコレット直径：約３００ｍｍ回転数：４００
０ｒｐｍ横動速度：２８ｍｍ／分（７ｘ　１０−３ｍｍＸ　４０００ｒｐｍ）得られたガ
ラス単繊維の平均径、最大径、最小径、Ｒ値（分布幅）
、σ値（標準偏差）を第１表に示す。

比較例１チップ冷却用帯状体を設けなかったこと以外は実施例１
と同様にして、ガラス繊維の製造を行なった。

得られたガラス繊維について、平均径、最大径、最小径
、Ｒ値及びσ値を第１表に示す。

第１表第１表より、本発明の方法によれば、極めて繊維径変動
の小さいガラス繊維が得られることが明らかである。

［発明の効果コ以上詳述した通り、本発明によれば、極めて繊維径変動
の小さいガラス単繊維を容易かつ安定的に得ることが可
能とされる。本発明によればこのように繊維径変動の少
ないガラス繊維を一つのブッシングから多数本紡糸する
ことができ、また、繊維径の異なるガラス単繊維を多数
本同時に紡糸することもできるため、極めて効率的であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施に好適なガラス繊維の製
造装置を示す図であって、第１図は斜視図、第２図は第
１図の装置のブッシング長手方向の部分断面図、第３図
は同短手方向の部分断面図である。第４図は取付はベー
スの平面図、第５図及び第６図はチップ冷却用帯状体の
他の例を示す断面図、第７図は本発明の他の実施例を示
す製造装置の正面図である。１・・・ブッシング、２．２ａ、２ｂ・・・ノズルチップ、３・・・ガラス延伸部、４．４ａ、４ｂ・・・フィラメント、５・・・細幅板状体、６・・・マニホルド、２０・・・ワインダーコレット。代理人　弁理士　　重　野　　剛第１図第２図＝＝＝）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数のチップが設けられているブッシングを用い
、各チップから引き出されるフィラメントを集束するこ
となく個々に巻き取るガラス繊維の製造方法であって、
内部又は端部を冷却媒体が流通するチップ冷却用の帯状
体を各チップ毎に設け、各帯状体のチップとの間隔を個
別に調節することにより、各チップから引き出されるガ
ラス繊維径を調節することを特徴とする繊維径変動の小
さいガラス繊維の製造方法。
（２）帯状体は内部に冷却媒体が通水される中空体であ
る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
（３）帯状体は冷却媒体が流通するマニホルドに密着さ
れた熱伝導性材料の細幅板状体である特許請求の範囲第
１項に記載の方法。
（４）ブッシングのチップは列状に設けられている特許
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
方法。
（５）フィラメントを巻き取る回転ドラムをフィラメン
ト巻き取り時に回転軸方向に移動させる特許請求の範囲
第４項に記載の方法。
（６）回転ドラムをドラム１回転につき繊維の略直径分
移動させる特許請求の範囲第５項に記載の方法。
（７）すべてのフィラメントの巻き取りを１個の回転ド
ラムで行なう特許請求の範囲第１項ないし第６項のいず
れか１項に記載の方法。
（８）フィラメントを複数の群に分け、各群毎に別個の
回転ドラムで巻き取りを行なう特許請求の範囲第１項な
いし第７項のいずれか１項に記載の方法。
（９）巻き取られる繊維の直径が１５μｍ以下である特
許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載
の方法。