TW202017880A - 用於製造玻璃纖維的襯套 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於具備底板、與排出熔融玻璃之複數個噴嘴，將整列配置前述複數個噴嘴而成之噴嘴群接合在前述底板而成之用於製造玻璃纖維的襯套。於本發明，針對構成前述噴嘴群之至少最外層的列之噴嘴，形成包含陶瓷而成之塗佈層。塗佈層並非被覆噴嘴全體者，而是成為於該先端附近無塗佈層的狀態。本發明為可抑制不規則現象的發生，可長期地穩定形成均一之玻璃流量的用於製造玻璃纖維的襯套板。

Description

用於製造玻璃纖維的襯套
本發明係關於從熔融玻璃用以製造玻璃纖維之襯套。詳細而言，係關於通過長期間之裝置運用，穩定地排出玻璃流量，玻璃纖維的紡絲可能之用於製造玻璃纖維的襯套。
玻璃纖維係將高溫加熱玻璃原料(Curette)之熔融玻璃進行澄清暨均質化所得之玻璃基材供給襯套而製造。此用於製造玻璃纖維的襯套係於底面具備排出玻璃纖維之襯套板的箱型容器。而且，襯套板係於底板的底面整列配置多數個噴嘴而安裝者，從此噴嘴，玻璃基材成為纖維狀而被排出。從噴嘴排出之玻璃纖維被冷卻並且捲取。作為使用此襯套之玻璃纖維的製造步驟之例，有專利文獻1所記載之方法。
用於製造玻璃的襯套板，一般係以鉑或鉑合金等之貴金屬材料構成。貴金屬材料係化學穩定性、高溫強度優異，尤其是高溫潛移特性良好，適合作為以如玻璃製造裝置般的高溫下接受應力負荷之構造體的構成材料。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2001-513478號公報
[發明欲解決之課題]
包含鉑等之貴金屬材料而成之襯套，即使在流通熔融玻璃之高溫環境下，穩定之玻璃纖維的紡絲亦可能。惟，藉由本發明者等之現場調査時，把握有於長期之裝置運用的過程得不到均質之玻璃纖維的情況。此玻璃纖維之不均質性被認為是因在玻璃纖維紡絲之玻璃流量的擾動或異物發生等之不規則現象導致者。該等不規則現象的發生即使是相對於從襯套之全噴嘴所排出之玻璃流量為部分性者，亦會成為對玻璃纖維的穩定製造造成麻煩。
因此，本發明針對用於製造玻璃纖維的襯套板，以提供一種抑制各種不規則現象的發生，並且可長期穩定形成均一之玻璃流量者作為目的。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明者等針對從噴嘴所排出之玻璃流量所觀察到之不規則現象的要因進行研究。其結果，著重在襯套板之噴嘴附近的狀況，及在噴嘴表面之鉑的揮發損失的現象與揮發之鉑的行為。
襯套板所供給之玻璃基材為1500℃以上高溫的熔融玻璃。鉑、鉑合金雖為高熔點之金屬材料，但在高溫下具有揮發性。又，來自噴嘴之纖維狀玻璃的排出速度雖每分鐘達到數千m，但在以該高速排出高溫流體之噴嘴的周圍，一定方向產生高速氣流。而且，從藉由本發明者等之觀察結果來看，此高速氣流從噴嘴將揮發之鉑以高速輸送至底板附近。藉此，噴嘴急速磨損暨變薄。又，輸送至底板附近之揮發鉑被冷卻，成為鉑之微小塊而附著在底板表面(以下，將此鉑之微小塊稱為「鉑粒」)。鉑粒基本上雖附著在底板表面，但亦有脫落的情況，此有對製品作為異物混入之虞。
因此，本發明者等為了抑制在襯套板的噴嘴之鉑的揮發損失，而想到對於噴嘴表面形成塗佈層的本發明。
亦即，本發明為一種用於製造玻璃纖維的襯套，其特徵為具備底板、與排出熔融玻璃之複數個噴嘴，在將整列配置前述複數個噴嘴而成之噴嘴群接合在前述底板而成之用於製造玻璃纖維的襯套，針對構成前述噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，已形成包含陶瓷而成之塗佈層，形成前述塗佈層之噴嘴於玻璃排出側之端面及噴嘴先端部分未形成塗佈層，而形成相對於噴嘴全長為50%以上90%以下之長度的塗佈層。
又，本發明亦為一種用於製造玻璃纖維的襯套，其特徵為具備底板、與排出熔融玻璃之複數個噴嘴，在將整列配置前述複數個噴嘴而成之噴嘴群接合在前述底板而成之用於製造玻璃纖維的襯套，針對構成前述噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，已形成包含陶瓷而成之塗佈層，形成前述塗佈層之噴嘴，從玻璃排出側之端面及緣端部，於0.1mm以上2mm以下之區域未形成塗佈層。
如以上，有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板係針對噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，形成塗佈層者。又，針對形成塗佈層之噴嘴，成為於玻璃排出側之端面及先端部分無塗佈層的狀態。
而且，有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板，針對底板等之構成，係與以往之襯套板的構成相同。以下，針對有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板的特徵進行詳細說明。
底板為使熔融狀態之玻璃基材停留的構件，藉由板狀或彎曲加工而具有箱形狀者。底板係於與噴嘴之連接位置具備貫通孔。底板的材質包含鉑或鉑合金而成，較佳除了鉑、鉑-銠合金(銠濃度：5~20質量%)之外，以提昇強度為目的，亦適用分散型強化鉑合金、分散型強化鉑-銠合金。
關於噴嘴，基本上適用於以往之用於製造玻璃纖維的襯套板所使用之噴嘴。噴嘴複數整列配置在底板的底面而接合。針對噴嘴的形狀並未特別限定，可為直的直管，亦可為先端細之錐狀的筒體。又，針對噴嘴的材質，亦適用鉑或上述之鉑合金。
於本發明，對於噴嘴群，針對至少最外層之噴嘴列，進行塗佈層的形成(參照圖1)。將對於最外層之列的塗佈作為必須，係因為為藉由高速氣流之影響特別大之部位，產生因鉑揮發與氣流的組合導致之磨損暨變薄。尚，所謂最外層之列，為整列配置之噴嘴群縱及橫的兩端之列。
此噴嘴之塗佈層不需要無間隙被覆噴嘴全體。亦即，噴嘴之玻璃排出側的端面成為無塗佈層的狀態。又，除了噴嘴端面，噴嘴側面之先端部分亦設定無塗佈層的區域。藉由玻璃製造裝置的運行狀況，有熔融玻璃從噴嘴端面潤濕在噴嘴先端部的側面的情況。潤濕之熔融玻璃與塗佈層接觸時，有產生塗佈層消失之虞。因此，對噴嘴設定適當長度之塗佈區域，避免熔融玻璃與塗佈層之接觸。
形成噴嘴之塗佈層的區域，以相對於噴嘴全長之長度的比例設定時，以覆蓋相對於噴嘴全長為50%以上至90%以下的範圍的區域的方式設定。亦即，將相對於噴嘴全長為未滿50%且超過10%之區域定為非塗佈區域。此設定條件係考量因各種運行狀況所產生之熔融玻璃的潤濕或噴嘴先端部的消耗等之複雜的影響。尚，所謂噴嘴全長定為從噴嘴先端至噴嘴之根本(與底板之接合部)為止之垂直方向的長度。
又，根據運行狀況等，有時將形成塗佈層之區域以具體的尺寸值設定很方便。具體而言，從玻璃排出側之噴嘴端面及噴嘴端面的緣端部，於0.1mm以上2mm以下之區域定為未形成塗佈層之區域，將其他部分定為塗佈之區域。所謂來自此噴嘴緣端部之距離，係從噴嘴之緣沿著噴嘴側面所計測之距離。
有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板，針對構成噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，於具備上述之2個條件之任一個的區域形成塗佈層。尚，若具備上述之2個條件之任一個雖良好，但結果亦可具有雙方。
尚，在用於製造玻璃纖維的襯套板，噴嘴之設置個數雖並非被特別限制者，但通常多數為具備200~10000個噴嘴者。此時，可將以一定間隔配置之噴嘴群配置成複數個島狀。針對噴嘴群之最外層的噴嘴列，設定塗佈層時，可沿著各噴嘴群之底板的四邊針對作為最外層之噴嘴列形成塗佈層即可。
於本發明，針對至少噴嘴群的最外層之列，雖形成塗佈層，但對於噴嘴群全部，可進行塗佈層的形成(參照圖2)。係因為因高溫加熱導致之鉑揮發的影響有於噴嘴群全體產生的可能性，即使針對噴嘴群內側之噴嘴列，亦有藉由塗佈層之保護較佳的情況。
進而，塗佈層除了噴嘴亦可形成在底板。即使在底板，並非完全沒有鉑揮發之虞。藉由於襯套板之下面全體形成塗佈層，可擦掉鉑揮發之懸念。
除了噴嘴亦可於底板形成塗佈層時，可塗佈至少一部分。例如，可沿著底板之長邊或短邊的任一種，形成具有寬度之一對板形狀的塗佈層，可沿著底板的四邊形成具有寬度之框架形狀的塗佈層。又，可於底板的全面形成塗佈層(參照圖3)。
塗佈的材質以由氧化鋁、氧化鋯、氧化釔穩定化氧化鋯之至少任一種所成者較佳。於高溫加熱下之鉑揮發的抑制，又，係考量對於因高溫之高速氣流導致之磨損的保護者。尤其是對於用以成形成玻璃長纖維之熔融玻璃，從揮發防止的理由來看，包含氧化釔穩定化氧化鋯而成之塗佈材為有用。
塗佈層的厚度以定為50μm以上500μm以下較佳。塗佈層過薄時，雖無期待之保護效果，但另一方面過厚時，噴嘴或板即使些微變形時，亦有產生剝離之虞。針對此塗佈層的形態，較佳為熱噴塗膜。熱噴塗為為了形成上述之合適的膜厚的陶瓷膜合適的方法。熱噴塗膜為比較緻密之皮膜，作為保護層可有效進行機能。 [發明效果]
如以上說明，有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板係對於以往之襯套板，至少於噴嘴形成塗佈層者。此係因為抑制噴嘴之構成材料的鉑揮發，並且避免因噴嘴周圍之高速氣流導致之影響。根據本發明，使得抑制玻璃纖維紡絲時之玻璃流量的擾動、異物發生等之不規則現象，並且長期之裝置運用變可能。
有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板尤其是適合細紗支數之長纖維的玻璃纖維的製造。係因為藉由本發明之效果，減少所謂斷線或紗支數的變異等之細紗支數的玻璃纖維所關注的問題。
以下，針對本發明之實施形態進行說明。圖4係圖示於本實施形態所製造之用於製造玻璃纖維的襯套板100。在圖4，用於製造玻璃纖維的襯套板係具備底板10、與整列配置在其底面之複數個噴嘴20。
底板10係包含鉑製之板材而成者(底面尺寸：444mm×120mm、厚度1.5mm)。又，噴嘴20對於底板10，將4個噴嘴群形成成島狀而接合。在各個噴嘴群，以6.4mm間隔以20個×20個接合。底板10所接合之噴嘴數的合計定為1600個。噴嘴20外形皆為2.94mm(上端部外徑)×2.35mm(下端部外徑)之錐狀的圓柱體。又，與底板接合後之噴嘴的全長為4mm。尚，底板及噴嘴皆為鉑製。
有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板100針對全部噴嘴20與底板10，形成有氧化釔穩定化氧化鋯的塗佈層。塗佈層從噴嘴之端面及噴嘴先端於垂直方向未形成在0.8mm以內的區域，於此區域曝露出基體金屬。亦即，塗佈層形成在相對於噴嘴全長為80%長度的區域。尚，塗佈層的厚度為300μm以下。
作為有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板的製造步驟，將藉由穿孔加工加工成上述尺寸之噴嘴20對底板10進行整列而接合。噴嘴20的接合係於安裝底板10之各噴嘴的位置預先於噴嘴穿孔孔，插入噴嘴20後，於電氣爐中加熱進行預備接合，進而從底板上面(熔融玻璃流入面)將接合部的根元以YAG雷射熔接。藉此製造塗佈前之襯套板。
塗佈層形成之前，於各噴嘴之先端覆蓋矽製之罩(圖5)。然後以熱噴塗法於襯套板全面形成塗佈層。塗佈層形成後去除矽罩，作為有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板。
尚，關於對噴嘴部分性形成塗佈層之方法，於本實施形態，作為將矽罩被覆在噴嘴先端。此手法之外，亦有藉由從底板的背面(熔融玻璃流入面)壓入包含黏土或變性矽等之樹脂等而成之填充材料，將填充材料從噴嘴的排出口使其擠出突出，擊碎突出之填充材料，以被覆噴嘴先端部分的方式使其變形後，進行塗佈層形成，來被覆噴嘴之先端部分以外的方法(圖6)。
又，於本實施形態，以矽罩遮蔽後於全面形成塗佈層。如上述，塗佈可為部分性者。此時，藉由遮蔽底板的一部分或全部、與噴嘴群之最外層的噴嘴以外的噴嘴後，進行塗佈，可於所期望的區域形成塗佈層。
而且，作為使用有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板之玻璃纖維的製造例，首先，於上述之襯套板接合終端及箱型之側凸緣，構成箱型容器之襯套。將此襯套組入玻璃製造裝置。玻璃製造裝置具備調合成目的組成之玻璃原料的溶解槽、熔融玻璃之澄清槽、攪拌經澄清之熔融玻璃進行均質化之攪拌槽，於此等之下流側設置襯套。從襯套排出之玻璃纖維適當捲取。
於此，藉由具備有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板的玻璃製造裝置，進行玻璃纖維製造1年。在這期間，於襯套板未觀察到藉由目視之顯著的異常，又，玻璃纖維的紡絲亦穩定。而且，於1年之裝置運行後關機裝置，檢查襯套板的噴嘴。其結果，於底板上亦未觀察到鉑粒的附著。又，針對噴嘴，雖觀察到0.1~0.2mg/mm2 左右之些微塗佈層的磨損，但未觀察到噴嘴之鉑基材的變薄。 [產業上之可利用性]
根據有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板，針對玻璃製造裝置，使得在長期運行期間之穩定運用變為可能，可有效率地製造良質之玻璃纖維。
10:底板 20:噴嘴 100:襯套板
[圖1]有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板的一態樣(僅最外層噴嘴列之塗佈)之圖。 [圖2]有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板的一態樣(全噴嘴塗佈)之圖。 [圖3]有關本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板的一態樣(底板及全噴嘴塗佈)之圖。 [圖4]有關本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板之圖。 [圖5]說明於本實施形態形成塗佈層時之噴嘴先端的處理方法(矽罩(Silicon cap))之圖。 [圖6]說明形成塗佈層時之噴嘴先端的其他處理方法之圖。
10:底板
20:噴嘴
100:襯套板

Claims (8)

  1. 一種用於製造玻璃纖維的襯套，其特徵為具備底板、與排出熔融玻璃之複數個噴嘴， 在將整列配置前述複數個噴嘴而成之噴嘴群接合在前述底板而成之用於製造玻璃纖維的襯套， 針對構成前述噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，已形成包含陶瓷而成之塗佈層， 形成前述塗佈層之噴嘴於玻璃排出側之端面及噴嘴先端部分未形成塗佈層，而形成相對於噴嘴全長為50%以上90%以下之長度的塗佈層。
  2. 一種用於製造玻璃纖維的襯套，其特徵為具備底板、與排出熔融玻璃之複數個噴嘴， 在將整列配置前述複數個噴嘴而成之噴嘴群接合在前述底板而成之用於製造玻璃纖維的襯套， 針對構成前述噴嘴群之至少最外層之列的噴嘴，已形成包含陶瓷而成之塗佈層， 形成前述塗佈層之噴嘴，從玻璃排出側之端面及緣端部，於0.1mm以上2mm以下之區域未形成塗佈層。
  3. 如請求項1或請求項2之用於製造玻璃纖維的襯套，其係進一步於底板的至少一部分形成有包含陶瓷而成之塗佈層。
  4. 如請求項1~請求項3中任一項所記載之用於製造玻璃纖維的襯套，其中，塗佈層的厚度為50μm以上500μm以下。
  5. 一種玻璃纖維的製造方法，其係使用如請求項1~請求項4中任一項所記載之用於製造玻璃纖維的襯套。
  6. 一種用於製造玻璃纖維的襯套的製造方法，其係如請求項1~請求項4中任一項所記載之用於製造玻璃纖維的襯套的製造方法，其特徵為包含於形成塗佈層之噴嘴，覆蓋被覆噴嘴端面及噴嘴先端部分之罩後，進行塗佈之步驟。
  7. 一種用於製造玻璃纖維的襯套的製造方法，其係如請求項1~請求項4中任一項所記載之用於製造玻璃纖維的襯套的製造方法，其特徵為包含：針對形成塗佈層之噴嘴，從熔融玻璃之導入口壓入填充材料，使前述填充材料從噴嘴之排出口突出，並以突出之前述填充材料被覆噴嘴端面及噴嘴先端部分的方式進行變形後，再進行塗佈之步驟。
  8. 如請求項7或請求項8之用於製造玻璃纖維的襯套的製造方法，其係遮蔽底板的一部分或全部、與噴嘴群之最外層之噴嘴以外的噴嘴後，再進行塗佈。
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