TWI548602B - 用於製造玻璃纖維的襯套 - Google Patents

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Description

用於製造玻璃纖維的襯套
本發明係關於一種用以由熔融玻璃製造玻璃纖維的襯套。詳言之，係關於一種在長期間運用裝置時可安定地吐出玻璃流來進行玻璃纖維紡紗之用於製造玻璃纖維的襯套。
玻璃纖維是一種將使玻璃原料(碎玻璃，cullet)經高溫加熱後之熔融玻璃進行澄清及均質化而得之玻璃坯料送入襯套(bushing)製造得出之物。這種用於製造玻璃纖維的襯套係在底面具有襯套板的箱型容器。襯套板係在底板的底面配置而安裝複數個噴嘴整列，玻璃坯料會形成纖維狀而經由該噴嘴吐出。由噴嘴吐出的玻璃纖維係一邊被冷卻一邊被捲繞。使用該襯套的玻璃纖維製造工序實例係如專利文獻1記載的方法。
熔融狀態的玻璃坯料係處於1500℃以上的高溫，玻璃坯料被噴嘴吐出時的速度亦有達到每分鐘數千m的情形，因此襯套板的使用環境相當嚴苛。此外，作為製品的玻璃纖維亦不容許混入些微雜質。基於以上理由，係以不會有污染玻璃坯料的情形的方式，要求適用具有高安定性及強度的材料來製作襯套板。因此，在考慮到這一點的情況下，襯套板的構成材料係使用鉑、鉑合金等貴金屬材料。貴金屬及其合金的化學安定性、高溫強度優異，尤其高溫蠕變(creep)特性良好，適合作為如玻璃製造裝置 一般會在高溫下受到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
即使在熔融玻璃流通的高溫環境下，由鉑材料等貴金屬材料製得的襯套亦可進行安定的玻璃纖維紡紗。但是，根據本發明之發明人的現場調査顯示，長期運用裝置會導致無法獲得均質玻璃纖維的情形。針對這項因素進行加以檢討，發現整列配置之噴嘴群中最外層(外側)噴嘴列的前端部會受損。若有前述噴嘴受損的情形，所吐出之熔融玻璃的尺寸或流動會變得不均勻。相對於由襯套上所有噴嘴吐出的玻璃流而言，只有一部分的玻璃流會產生混亂，但是這會對玻璃纖維的製造安定性造成阻礙。
因此，本發明之目的在提供一種用於製造玻璃纖維的襯套板，其可長期且安定地吐出均勻的玻璃流。
為解決上述課題，本發明之發明人首先係針對前述噴嘴受損的因素(尤其受損位置選擇性發生在噴嘴群中最外層之噴嘴的因素)進行檢討。在此，作為噴嘴磨耗因素而首先考慮到的是因鉑的揮發所造成的磨耗。如上所述，被供給至襯套板的玻璃坯料具有1500℃以上的高溫。在玻璃製造領域中，已知鉑、鉑合金在該高溫下會產生鉑的揮發損失已是。但是，即使鉑的揮發損失會造成噴嘴受損，單憑這一點也應該不會是最外層 噴嘴列選擇性受損的原因。因此，本發明之發明人更進一步考察的結果，推測出襯套板周邊的空氣流動(氣流)會使最外層噴嘴列的磨耗加速。如上所述，來自噴嘴之纖維狀玻璃的吐出速度係為毎分鐘數千m，以高速吐出高溫玻璃纖維的襯套板周圍會沿著玻璃吐出方向發生高速氣流。而最受該氣流影響的是最外層噴嘴的前端部，所以認為，由於氣流的關係，該部位之鉑的揮發損失會加速，故而產生磨耗(第一(a)圖)。
對於最外層的噴嘴會因前述氣流而加速磨耗的狀況，所考慮的因應對策是在噴嘴群的周圍設置如防風壁般的構件來保護噴嘴、或調節襯套周圍的氣流。但是，在底板附加如防風壁般的追加構件會產生襯套整體重量增加的疑慮。又，關於與噴嘴、底板同樣地曝露在高溫下的防風壁，其材質較佳為適用與噴嘴等為相同的貴金屬，亦有材料成本方面的疑慮。
本發明之發明人考慮到上述噴嘴受損的原因，所採取的合適對策是將容易受損之噴嘴群中最外層的噴嘴密封。原本噴嘴是一種中空筒體、且是以使流體流通至內部為目的的構件，將其密封即消除了這項功能。即使是密封一部分的噴嘴，由襯套被吐出之玻璃纖維的數目也會減少。但是，為使噴嘴正常發揮功能，須以不會受損為前提，若噴嘴受損，流體的吐出變得不安定，亦會對所製造的玻璃纖維整體品質造成影響。本發明之發明人係考慮到襯套整體來自噴嘴的紡紗安定性應為最為優先的事項，故將預測會磨耗、受損部位的噴嘴密封。
亦即，本發明係一種用於製造玻璃纖維的襯套，其係具有：底板、及複數個用於吐出熔融玻璃的噴嘴，將前述複數個噴嘴整列配置而成的噴嘴群接合在前述底板上而製成前述襯套，其特徵為：在構成前述噴 嘴群之最外層的噴嘴列中，有至少一噴嘴列的噴嘴從前端開始到噴嘴長度1/2以上的深度係被密封。
在本發明中，係將構成噴嘴群之最外層的噴嘴列，由孔的前端到一定長度以上進行密封。該經密封的噴嘴係即使在前端發生磨耗、受損，亦不會吐出玻璃，襯套全體可進行安定的玻璃纖維紡紗。
接著，經密封的一連串噴嘴雖然未發揮噴嘴原本的功能，但是可作為保護其內側的噴嘴群免於受到氣流影響的防風壁來發揮作用(第一(b)圖)。這個作用亦能夠提供安定的玻璃纖維紡紗。
如上所述，本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板係將經整列配置之噴嘴的最外層噴嘴密封。因此，底板等其他構件係與習知襯套板的構件相同。
底板係使熔融狀態的玻璃坯料停留的組件，其係為板狀或藉由彎曲加工而成箱形。底板在其與噴嘴的連接位置上具有貫穿孔。底板的材質係由鉑或鉑合金所構成，較佳為除了鉑、鉑-銠合金(銠濃度：5~20wt%)之外，為提升強度，適用分散型強化鉑合金、分散型強化鉑-銠合金。
關於噴嘴，在習知用於製造玻璃纖維的襯套板中使用的噴嘴基本上亦適用。噴嘴係複數整列配置而接合在底板的底面。噴嘴的形狀亦未特別限定，可為平直的直管，亦可為漸尖的錐狀筒體。又，噴嘴的材質亦適用鉑或前述鉑合金。
接著，在本發明中，構成最外層噴嘴列的噴嘴係由前端開始被密封。密封的深度必須是噴嘴長度1/2以上的部位都被密封。若密封的深度過淺，由於使用過程中噴嘴會被磨耗，孔被貫穿後會吐出熔融玻璃。
被密封的噴嘴較佳為噴嘴全長均被密封，以在兩端均無孔者為佳。在噴嘴根部有孔，不只是無法進行玻璃紡紗，也會因為熔融玻璃流入、殘留在孔中而必須將其去除。在此，噴嘴密封方法可在一般的有孔噴嘴的孔中插入線材、棒材來進行密封，亦可從一開始即利用無孔的實心筒體。
又，在用於製造玻璃纖維的襯套板中，並未特別限制噴嘴的設置數目，一般大多具有200~8000個噴嘴。此時，以一定間隔配置的噴嘴群亦可採用複數的島狀配置。此時，針對在各噴嘴群中沿著底板四邊的噴嘴列設置密封的噴嘴即可。又，亦可將全部噴嘴等間隔配置在底板上來形成單獨的噴嘴群。此時，較佳為將噴嘴群四邊之噴嘴列中的噴嘴密封。
如上說明，本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板係將習知襯套板的一部分噴嘴密封。該襯套無法透過經密封的噴嘴來製造玻璃纖維，但由於此係相對於習知襯套做出少量變更，因此一方面可抑制製造成本或重量增加，一方面亦可進行安定的玻璃纖維製造。
10‧‧‧底板
100‧‧‧襯套板
20、20’‧‧‧噴嘴
第一圖係說明氣流所引起之最外層噴嘴前端的磨耗狀態圖。
第二圖係本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板的外觀。
以下說明本發明之實施形態。第二圖係為本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板100的示意圖。在第二圖中，用於製造玻璃纖維的襯套板係具有：底板10、及整列配置在其底面的複數個噴嘴220。
底板10係將鉑製板材(厚度1.5mm)進行彎曲加工而成形，一邊在中央設置凸部一邊將端部進行折曲加工(底面尺寸：444mm×120mm)。之所以在中央形成凸部，是為了供由上方流入的熔融玻璃坯料進行整流。
噴嘴20係將4個噴嘴群相對底板10排成島狀並予以接合。在各個噴嘴群中，係以6.4mm間隔以20個×20個予以接合。被接合在底板10的噴嘴數合計為1600個。
噴嘴20均為外形為2.94mm(上端部外徑)×2.35mm(下端部外徑)的錐狀圓筒體。又，均為鉑製。接著，在各噴嘴群的噴嘴之中，將構成沿著底板四邊最外層之噴嘴列的噴嘴20’密封。又，除此之外的噴嘴係為具有Φ1.65mm之貫穿孔的一般噴嘴。
對各噴嘴之製造工序而言，先準備使形狀成為上述外形及尺寸的實心筒體，針對密封的噴嘴20’，直接使用實心體，一般的噴嘴20係在進行穿孔加工之後接合在底板10。關於噴嘴20、20’對底板10的安裝，係在底板10的各噴嘴安裝部位預先鑽穿2.76mm的孔，在此插入噴嘴20、20’之後，在電氣爐中加熱而預備接合，另外從底板上面(熔融玻璃流入面)將接合部的根部以YAG雷射進行熔接。
關於使用本實施形態之用於製造玻璃纖維的襯套板來製造玻璃纖維的製造例，首先係在上述襯套板接合端面(terminal)及箱型側邊凸緣(side flange)而構成一箱型容器的襯套。將該襯套組入玻璃製造裝置。該玻璃製造裝置係具有：將玻璃原料調合成目的組成的溶解槽、熔融玻璃的澄清槽、將經澄清的熔融玻璃攪拌而均質化的攪拌槽，並在這些槽的下 游側設置襯套。由襯套吐出的玻璃纖維會被適當捲繞。
在此，藉由具有第二圖所示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來製造玻璃纖維一年的時間。這段時間內，在襯套板並未發現目測可見的明顯異常，又，玻璃纖維的紡紗亦顯示安定。接著，裝置運轉一年的時間之後，將裝置停機來檢查襯套板的噴嘴。結果，在經密封之噴嘴列中一部分的噴嘴前端部發現磨耗情形，在離前端為1.5mm左右的範圍內，噴嘴的側面被削薄了。另一方面，內側的一般噴嘴則完全未發現到磨耗情形。咸認最外層之密封的噴嘴是為了保護內側噴嘴群而成為犠牲品。
【產業上可利用性】
本發明之用於製造玻璃纖維的襯套板係藉由密封一部分的噴嘴來抑制進行紡紗之噴嘴群的磨耗受損情形。藉由本發明，玻璃製造裝置在長期運轉期間內能夠安定地運用，且可有效率地製造良質的玻璃纖維。
10‧‧‧底板
100‧‧‧襯套板
20、20’‧‧‧噴嘴

Claims (3)

  1. 一種用於製造玻璃纖維的襯套，其係具有：底板、及吐出熔融玻璃的複數噴嘴，將前述複數噴嘴整列配置而成的噴嘴群接合在前述底板而製得前述襯套，其特徵為：在構成前述噴嘴群之最外層的噴嘴列中，有至少一噴嘴列的噴嘴從前端開始到噴嘴長度1/2以上的深度係被密封。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於製造玻璃纖維的襯套，其中，被密封的噴嘴係為噴嘴全長均被密封。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之用於製造玻璃纖維的襯套，其中被密封的噴嘴為實心體。
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