TW202210429A - 襯套及異形剖面玻璃纖維製造方法 - Google Patents

Abstract

[課題]穩定製造所期望的異形剖面玻璃纖維。 [解決手段]襯套(4)，是具備：複數個噴嘴(5)，其在前端部具備具有扁平之剖面的噴嘴孔(53)；以及底座板(41)，其具備朝向預定的單方向延伸並能夠配置冷卻構件的複數個冷卻區域(S)，該冷卻構件是用以冷卻從複數個噴嘴(5)的前端部流出的熔融玻璃(G)；於前端部中，噴嘴孔(53)，是具備：一對第1壁部(51)，其具有在扁平之剖面的短徑方向上相對向之凹狀的缺口(54)、以及一對第2壁部(52)，其在扁平之剖面的長徑方向上相向；扁平之剖面的長徑方向是冷卻區域(S)的延伸方向；於底座板中，在鄰接的冷卻區域(S)之間，具有間隔地配置有：第1噴嘴列(L1)，其為將複數個噴嘴(5)沿著冷卻區域(S)的延伸方向以具有預定間隔配置而成、以及第2噴嘴列(L2)，其為將複數個噴嘴(5)沿著冷卻區域(S)的延伸方向以具有預定間隔配置而成；第1噴嘴列(L1)的複數個噴嘴(5)，是以使第1噴嘴列(L1)中之設於一對第1壁部的缺口(54)的各個與冷卻區域(S)相向之方式所配置。

Description

襯套及異形剖面玻璃纖維製造方法

本發明，是關於異形剖面玻璃纖維之製造技術的改良者。

在剖面為長圓形或橢圓形那般扁平形狀等之具有非圓形剖面的異形剖面玻璃纖維，在與樹脂混合而複合化的情況可實現較高的補強效果，故利用於各種領域。

此種異形剖面玻璃纖維，一般是一邊從襯套的噴嘴拉出熔融玻璃一邊冷卻藉此來製造。此時，所製造之玻璃纖維的剖面形狀，是依存於噴嘴前端部之噴嘴孔的形狀，故在製造異形剖面玻璃纖維的情況，大多是在噴嘴前端部使噴嘴孔成為扁平狀。

但是，即使使用具有扁平狀之噴嘴孔的噴嘴，若從噴嘴拉出之熔融玻璃的黏度過低的話，會容易在噴嘴前端部正下方因表面張力而使熔融玻璃的剖面變圓地形成，會無法製造出所期望的異形剖面玻璃纖維。

在此，例如於專利文獻1的噴嘴，是在流出熔融玻璃的噴嘴前端部，於扁平狀之噴嘴孔的短徑方向上相對向之一對長壁部的各者設置凹狀的缺口部，藉由該凹狀的缺口部來冷卻而調整熔融玻璃的黏度。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本國特開2017-226579號公報

[發明所欲解決之問題]

近年來，檢討著增加從一個襯套拉出的異形剖面玻璃纖維，藉此提升生產性或製造較粗的絞索。如專利文獻1所記載，在兩方的缺口附近配置冷卻構件，藉此會減少設在襯套的噴嘴個數，而有著無法充分提升異形剖面玻璃纖維之生產性的情況。

且，在兩方的缺口附近配置冷卻構件而冷卻熔融玻璃的情況，有著熔融玻璃被過度冷卻的情況。於是，亦有著無法穩定成形異形剖面玻璃纖維的情況。

有鑑於以上實際情形，本發明的課題在於穩定製造所期望的異形剖面玻璃纖維。 [解決問題之技術手段]

本發明的襯套，是具備：複數個噴嘴，其在前端部具備具有扁平之剖面的噴嘴孔、以及底座板，其具備朝向預定的單方向延伸並能夠配置冷卻構件的複數個冷卻區域，該冷卻構件是用以冷卻從前述複數個噴嘴的前述前端部流出的熔融玻璃；於前述前端部中，前述噴嘴孔，是具備：一對第1壁部，其具有在前述扁平之剖面的短徑方向上相對向之凹狀的缺口、以及一對第2壁部，其在前述扁平之剖面的長徑方向上相向；前述扁平之剖面的長徑方向是前述冷卻區域的延伸方向；於前述底座板中，在鄰接的前述冷卻區域之間，具有間隔地配置有：第1噴嘴列，其為將前述複數個噴嘴沿著前述冷卻區域的延伸方向以具有預定間隔配置而成、以及第2噴嘴列，其為將前述複數個噴嘴沿著前述冷卻區域的延伸方向以具有預定間隔配置而成；前述第1噴嘴列的前述複數個噴嘴，是以使前述第1噴嘴列中之設於前述一對第1壁部的前述缺口的各個與前述冷卻區域相向之方式所配置。

根據這種構造，由於在冷卻構件之間配置有第1噴嘴列與第2噴嘴列，故與以往相較之下可配置較多的噴嘴。於是，可提升異形剖面玻璃纖維的生產性，並可一次得到多數的玻璃纖維，故可製造較粗的絞索。 此外，針對第1噴嘴列所包含的噴嘴，是使一方的缺口與冷卻構件直接相向，另一方的缺口，是透過第2噴嘴列之噴嘴間的間隙區域來與冷卻構件相對向，故可抑制熔融玻璃被過度冷卻的情況。於是，適當調整成形時之熔融玻璃的黏度，可穩定成形異形剖面玻璃纖維。 又，另一方的缺口僅與第2噴嘴列的噴嘴相對向的情況，熔融玻璃不會被冷卻。

在本發明的襯套，前述第2噴嘴列的前述複數個噴嘴，是以使前述第2噴嘴列中之設於前述一對第1壁部的前述缺口的各個與前述冷卻區域相向之方式所配置為佳。

根據這種構造，即使是從第2噴嘴列所包含的噴嘴拉出的熔融玻璃，亦能適當調整成形時之熔融玻璃的黏度，可穩定成形異形剖面玻璃纖維。

在本發明的襯套，前述第1噴嘴列中之前述複數個噴嘴間的間隔，是比前述缺口的開口寬度還窄，且前述第2噴嘴列中之前述複數個噴嘴間的間隔，是比前述缺口的開口寬度還窄為佳。

根據這種構造，可確實抑制熔融玻璃被過度冷卻的情況。

本發明的異形剖面玻璃纖維製造方法，其特徵為使用上述襯套來製造異形剖面玻璃纖維。根據這種構造，可得到與上述構造相同的效果。

在本發明的異形剖面玻璃纖維製造方法，前述熔融玻璃為E玻璃為佳。E玻璃是難以失透的玻璃，故提升異形剖面玻璃纖維的生產性。

在本發明的異形剖面玻璃纖維製造方法，於成形溫度下，熔融玻璃具有10^2.0 ~10^3.5 dPa･s的黏度為佳。亦即，若在10^3.5 dPa･s以下的話，熔融玻璃的黏度不會變得過高，故可良好地維持玻璃纖維的成形性。且，若在10^2.0 dPa･s以上的話，熔融玻璃的黏度不會變得過低，故使熔融玻璃藉由表面表力而變回圓形剖面的力會變弱，可提高玻璃纖維的扁平比(長徑尺寸/短徑尺寸)。 [發明之效果]

根據本發明，可穩定製造所期望的異形剖面玻璃纖維。

以下，針對較佳的實施形態來說明。但是，以下的實施形態僅為舉例，本發明並不限定於以下的實施形態。且，在各圖式中，實質具有相同功能的構件是有用相同的符號來參照的情況。本說明書中使用「~」來表示的數值範圍，代表以「~」前後所記載之數值為最小值及最大值並將該等予以包含的範圍。

(異形剖面玻璃纖維的製造裝置及製造方法的一實施形態) 如圖1所示般，本實施形態的異形剖面玻璃纖維製造裝置10，具備：玻璃熔融爐1、連接於玻璃熔融爐1的前爐2、連接於前爐2的送料部3。在此，由圖1所示之XYZ所成的直角座標系統中，X方向及Y方向為水平方向，Z方向為鉛直方向(以下相同)。

熔融玻璃G，是從玻璃熔融爐1通過前爐2來被供給至送料部3，並儲存在送料部3內。在圖1雖圖示一個送料部3，但在玻璃熔融爐1連接有複數個送料部3亦可。且，在玻璃熔融爐1與前爐2之間設有清澄爐亦可。

在該實施形態，熔融玻璃G是由E玻璃(無鹼玻璃)所成，但為D玻璃(低介電玻璃)、S玻璃(高強度玻璃)、AR玻璃(耐鹼性用途玻璃)、C玻璃(耐酸性用途玻璃)等之其他玻璃材質亦可。

在送料部3的底部配置有襯套4。襯套4，是透過襯套塊等來安裝於送料部3。襯套4的底部，是如圖2所示般藉由底座板41所構成，在底座板41，設有複數個噴嘴5。且，在底座板41，設有複數個冷卻區域S，其朝向預定的單方向亦即Y方向延伸並能夠配置冷卻管6(參照圖3)。而且，在冷卻區域S，設有作為冷卻構件的冷卻管6。

從設在襯套4之底座板41的複數個噴嘴5，將儲存在送料部3內的熔融玻璃G往下方拉出，而製造玻璃纖維(單纖維)Gm。此時，成形溫度下的熔融玻璃G的黏度，較佳設定在10^2.0 ~10^3.5 dPa･s(更佳在10^2.5 ~10^3.3 dPa･s)的範圍內。又，成形溫度下的熔融玻璃G的黏度，是流入至噴嘴5之位置的熔融玻璃G的黏度。在玻璃纖維Gm的表面，藉由未圖示的塗抹器來塗布有集束劑，並使100~10000根玻璃纖維Gm紡紗成一條絞索Gs。又，絞索Gs的粗度是依存於被紡紗之玻璃纖維Gm的根數，玻璃纖維Gm的根數越多，則絞索Gs的粗度越大。被紡紗的絞索Gs，是作為纖維束Gr來被卷取裝置的卷筒7給卷取。絞索Gs，例如是切斷成1~20mm左右的預定長度，作為段絞索來利用。

玻璃熔融爐1、前爐2、送料部3、襯套4、噴嘴5及冷卻管6，至少一部分由鉑或鉑合金(例如鉑銠合金)所形成。

為了調整熔融玻璃G的黏度，對於從前爐2、送料部3及襯套4之中選出之一或複數的要件以通電加熱等來加熱亦可。

如圖2及圖3所示般、噴嘴5，在前端部(下側部分)，具備：在X方向上相對向的一對長壁部(第1壁部)51、在Y方向上相對向的一對短壁部(第2壁部)52，且具備噴嘴孔53，其具有以長壁部51及短壁部52所區劃形成之扁平狀(本實施形態為長圓形)的剖面。在各個長壁部51設有缺口54，使噴嘴孔53的一部分通過缺口54來連通於噴嘴5的外部空間。在該實施形態，噴嘴孔53之剖面的長徑方向與Y方向一致，噴嘴孔53之剖面的短徑方向與X方向一致。且，在該實施形態，短壁部52的X方向尺寸比長壁部51的Y方向尺寸還短。當然，長壁部51與短壁部52的該等尺寸關係並沒有特別限定。且，噴嘴孔53的剖面形狀，除了長圓形以外亦可為橢圓形等的形狀。

如圖4(a)~(c)所示般，噴嘴5之設在各個長壁部51的缺口54，是相同尺寸的梯形狀。在此，從圖4(a)所示之Z方向之下方向之噴嘴5的前端部流出熔融玻璃。詳細來說，在本實施形態，缺口54，在長壁部51的中心線M1上具有上邊的中心點T1，且為對於中心線M1呈對稱的等邊梯形狀(上邊比下邊還短)。內角θ1(上邊之兩側的內角)，例如為90°多~160°(較佳為110°~150°)。又，在該實施形態，噴嘴孔53的剖面是扁平的長圓形，在Z方向為固定的形狀。如圖4(c)所示般，在噴嘴5的前端部，噴嘴孔53的剖面，X方向尺寸(短徑尺寸)b對於Y方向尺寸(長徑尺寸)a的比率(a/b)較佳在1.5~20(更佳為3~10)的範圍。

根據這種構造，可抑制起因於噴嘴5之缺口54的形狀變形，亦可充分確保缺口54的開口面積。於是，可穩定形成具有異形剖面的玻璃纖維Gm，該異形剖面具有扁平形狀等之非圓形剖面。換言之，使所製造之玻璃纖維Gm的剖面形狀誤差變小。

噴嘴5，在前端部具有噴嘴孔53，其具有藉由長壁部51與短壁部52所區劃形成之扁平狀的剖面的話，基端部(上側部分)的形狀，是與噴嘴5之前端部的形狀相同亦可，不同亦可。

噴嘴5，在底座板41配置200~10000個為佳。藉由將噴嘴5配置成上述個數，而可得到粗度較大的絞索Gs。又，噴嘴5，以在底座板41配置1500個以上為佳。

冷卻管6，在其內部使作為流體的冷卻水F循環而發揮冷卻作用。冷卻管6，是板狀體，以其板面沿著一定方向(上下方向)的方式來複數配置。又，冷卻管6，在本實施形態，是一體地設置在底座板41的冷卻區域S，但亦可從襯套4的底部分離設置。且，冷卻管6，為圓管狀體亦可。冷卻管6的高度位置，可因應熔融玻璃G的冷卻條件來適當調整。例如，冷卻管6，以不直接面對於從噴嘴5拉出的熔融玻璃G的方式，來配置在比噴嘴5的前端還上方亦可，以跨及噴嘴5與從噴嘴5拉出的熔融玻璃G之雙方的方式來配置亦可。冷卻構件，不限於冷卻管6，是引導空氣流來發揮冷卻作用的冷卻鰭片等亦可。

如圖3及圖5所示般，在襯套4的底座板41，在鄰接的冷卻區域S之間，使複數個噴嘴列L1、L2在X方向空出間隔來平行地配置。各噴嘴列L1、L2，是使複數個噴嘴5配置在於Y方向延伸的同一直線上而構成，該噴嘴5是使噴嘴孔53之剖面的長徑方向朝向Y方向。冷卻管6，是在於X方向鄰接的噴嘴列L1、L2之間，與噴嘴列L1、L2平行地配置。又，在本實施形態，噴嘴列L1與噴嘴列L2，雖然在Y方向之噴嘴5的配置位置不同，但除此之外都相同。藉此，如圖5所示般，冷卻管6會相向於與冷卻管6鄰接之噴嘴5的缺口54a，而通過缺口54a使流通在噴嘴5內的熔融玻璃G被冷卻。具體來說，在噴嘴5的前端部，熔融玻璃G是藉由冷卻管6而從1000℃以上的溫度急遽冷卻。又，冷卻管6，亦有著冷卻襯套4或噴嘴5，來抑制該等之熱劣化而提高耐久性的功能。

且，關於沒有與冷卻管6鄰接之噴嘴5的缺口54b也是，透過鄰接的噴嘴列(與噴嘴列L1鄰接的噴嘴列是L2、與噴嘴列L2鄰接的噴嘴列是L1)所包含之噴嘴5間之間隙之區域來使冷卻構件6相對向，故可抑制熔融玻璃G被過度冷卻的情況。於是，適當調整成形時之熔融玻璃G的黏度，可穩定成形異形剖面玻璃纖維。亦即，噴嘴5之缺口54a側的熔融玻璃G，是與冷卻管6直接對向而急遽地冷卻，噴嘴5之缺口54b側的熔融玻璃G，是空出預定距離來與冷卻管6相對向，故與缺口54a側的熔融玻璃G相較之下較緩慢地冷卻。因此，缺口54a側的熔融玻璃G會很快凝固，而變得難以變形，另一方面，缺口54b側的熔融玻璃G，在到凝固為止還可有某種程度的變形。為了穩定成形扁平率較高的異形剖面玻璃纖維，有必要僅將熔融玻璃G的一部分予以急遽地凝固來抑制纖維剖面變圓的情況，並且使其他部分緩慢凝固。例如，若使雙方之長徑側的熔融玻璃G急遽凝固的話，扁平率雖較高，但容易發生玻璃纖維的切斷等。

又，至少噴嘴列L1之噴嘴5的缺口54a及54b為上述的構造即可，噴嘴列L1及L2雙方之噴嘴5的缺口54a及54b為上述的構造亦可。 又，如圖6般，僅由噴嘴列L1所成，不與冷卻管6鄰接的噴嘴5的缺口54b若沒有與冷卻構件6相對向的話，就無法充分冷卻熔融玻璃G。亦即，不與冷卻管6鄰接的噴嘴5的缺口54b若與其他噴嘴5相對向的話，就無法充分冷卻熔融玻璃G。

在本實施形態，間隔D1及D2，比缺口54a及54b的開口寬度W還窄。因此，可抑制熔融玻璃G被過度冷卻的情況。

噴嘴5間的間隔D1及D2，較佳為1~10mm，更佳為1~5mm。藉此，可在底座板41配置更多的噴嘴5。且，缺口54的開口寬度W較佳為2~20mm。又，間隔D1與缺口54之開口寬度W的比率(W/D1)、以及間隔D2與缺口54之開口寬度W的比率(W/D2)，例如可為0.5~5，但以1.1~2.5為佳。

又，1個噴嘴列L1及L2所包含之噴嘴5的數量，是10~500個以下為佳。

如上述般，根據製造異形剖面玻璃纖維的本實施形態，可得到以下所示的作用效果。

在本實施形態，由於在冷卻區域S(冷卻管6)之間，配置有第1噴嘴列L1與第2噴嘴列L2，故與以往相較之下可配置較多的噴嘴5。因此，可提升異形剖面玻璃纖維的生產性。且，由於配置有較多噴嘴5，故一次能得到之玻璃纖維Gm的根數變多，其結果，可製造粗度較大的絞索Gs。此外，針對第1噴嘴列L所包含的噴嘴5，是使一方的缺口54a與冷卻管6直接對向，另一方的缺口54b，是透過第2噴嘴列L2之噴嘴5間的間隙區域來與冷卻管6相對向，故可抑制熔融玻璃G被過度冷卻的情況。於是，適當調整成形時之熔融玻璃G的黏度，可穩定成形異形剖面玻璃纖維。

此外，針對第2噴嘴列L所包含的噴嘴5也是，使一方的缺口54a與冷卻管6直接對向，另一方的缺口54b，是透過第1噴嘴列L1之噴嘴5間的間隙區域來與冷卻管6相對向，故可抑制熔融玻璃G被過度冷卻的情況。

以上，雖針對本發明之實施形態之異形剖面玻璃纖維的製造方法進行了說明，但本發明並不限定於此，在不超脫其主旨的範圍可有各種變更。

在上述實施形態，雖然噴嘴5間的間隔D1及D2相等，但該等不同亦可。該情況時，D1與D2的比率D1/D2以0.5~2.0的範圍內為佳。

1:玻璃熔融爐 4:襯套 41:底座板 5:噴嘴 51:長壁部(第1壁部) 52:短壁部(第2壁部) 53:噴嘴孔 54:缺口 6:冷卻管 10:異形剖面玻璃纖維製造裝置 G:熔融玻璃 Gm:玻璃纖維(單纖維) Gs:絞索 S:冷卻區域 L1:第1噴嘴列 L2:第2噴嘴列 W:缺口的開口寬度

[圖1]圖1是表示本發明之一實施形態之異形剖面玻璃纖維製造裝置的剖面圖。 [圖2]圖2是將圖1之襯套的噴嘴周邊予以擴大表示的剖面圖。 [圖3]圖3是將圖1之襯套的噴嘴周邊予以擴大表示的仰視圖。 [圖4]圖4是表示本發明之一實施形態之襯套之噴嘴的圖，(a)是其側視圖，(b)是(a)的A1-A1剖面圖，(c)是(a)的B1-B1剖面圖。 [圖5]圖5是將圖3之襯套的噴嘴周邊予以擴大表示的仰視圖。 [圖6]圖6是將比較例之襯套的噴嘴周邊予以擴大表示的仰視圖。

4:襯套

41:底座板

5:噴嘴

51:長壁部(第1壁部)

52:短壁部(第2壁部)

53:噴嘴孔

54:缺口

6:冷卻管

S:冷卻區域

L1:第1噴嘴列

L2:第2噴嘴列

Claims (10)

1. 一種襯套，是具備： 複數個噴嘴，其在前端部具備具有扁平之剖面的噴嘴孔、以及 底座板，其具備朝向預定的單方向延伸並能夠配置冷卻構件的複數個冷卻區域，該冷卻構件是用以冷卻從前述複數個噴嘴的前述前端部流出的熔融玻璃；該襯套的特徵在於： 於前述前端部中，前述噴嘴孔，是具備：一對第1壁部，其具有在前述扁平之剖面的短徑方向上相對向之凹狀的缺口、以及一對第2壁部，其在前述扁平之剖面的長徑方向上相向； 前述扁平之剖面的長徑方向是前述冷卻區域的延伸方向； 於前述底座板中，在鄰接的前述冷卻區域之間，具有間隔地配置有：第1噴嘴列，其為將前述複數個噴嘴沿著前述冷卻區域的延伸方向以具有預定間隔配置而成、以及第2噴嘴列，其為將前述複數個噴嘴沿著前述冷卻區域的延伸方向以具有預定間隔配置而成； 前述第1噴嘴列的前述複數個噴嘴，是以使前述第1噴嘴列中之設於前述一對第1壁部的前述缺口的各個與前述冷卻區域相向之方式所配置。
2. 如請求項1所述的襯套，其中，前述第2噴嘴列的前述複數個噴嘴，是以使前述第2噴嘴列中之設於前述一對第1壁部的前述缺口的各個與前述冷卻區域相向之方式所配置。
3. 如請求項1或2所述的襯套，其中，前述第1噴嘴列中之前述複數個噴嘴間的間隔，是比前述缺口的開口寬度還窄，且前述第2噴嘴列中之前述複數個噴嘴間的間隔，是比前述缺口的開口寬度還窄。
4. 一種異形剖面玻璃纖維製造方法，是使用請求項1或2所述的襯套來製造異形剖面玻璃纖維。
5. 一種異形剖面玻璃纖維製造方法，是使用請求項3所述的襯套來製造異形剖面玻璃纖維。
6. 如請求項4所述的異形剖面玻璃纖維製造方法，其中，前述熔融玻璃為E玻璃。
7. 如請求項5所述的異形剖面玻璃纖維製造方法，其中，前述熔融玻璃為E玻璃。
8. 如請求項4所述的異形剖面玻璃纖維製造方法，其中，於成形溫度下，前述熔融玻璃具有10^2.0 ~10^3.5 dPa･s的黏度。
9. 如請求項5所述的異形剖面玻璃纖維製造方法，其中，於成形溫度下，前述熔融玻璃具有10^2.0 ~10^3.5 dPa･s的黏度。
10. 如請求項6所述的異形剖面玻璃纖維製造方法，其中，於成形溫度下，前述熔融玻璃具有10^2.0 ~10^3.5 dPa･s的黏度。

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