TWI675014B - 玻璃纖維製造用的套筒板 - Google Patents

Abstract

本發明，是有關於具備基座板及複數噴嘴的玻璃纖維製造用套筒板。複數噴嘴是縱橫地整列配置形成噴嘴群，在從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中至少1噴嘴列，配置2重管噴嘴。2重管噴嘴，是由：將熔融玻璃吐出的內管、及將內管包圍的外管所構成。外管，是保護內管不受噴嘴外部的氣流影響，可以將熔融玻璃穩定地吐出成為紡絲。本發明的玻璃纖維製造用套筒板，可以將均一的玻璃流動長期地穩定地吐出。

Description

玻璃纖維製造用的套筒板

本發明，是有關於從熔融玻璃將玻璃纖維製造用的套筒板。詳細的話，有關於長時間的裝置運用時將玻璃流吐出，可獲得穩定的玻璃纖維的紡絲的玻璃纖維製造用套筒板。

玻璃纖維，是使將玻璃原料(碎玻璃)高溫加熱而得的熔融玻璃澄清、均質化，將此供給至套筒地被製造。此玻璃纖維製造用的套筒，是在底面具備套筒板的箱型容器。套筒板，是在讓熔融玻璃通過的具有多數孔部的基座板的底面，將多數的噴嘴整列配置地安裝者。且，從噴嘴使熔融玻璃成為纖維狀地被吐出，使此玻璃纖維被冷卻且被捲取。使用套筒板的玻璃纖維的製造過程的例，是例如，具有專利文獻1記載的方法。

熔融玻璃是1500°C以上的高溫，熔融玻璃從噴嘴被吐出時的速度也有到達每分鐘數千m。因此，套筒板的使用環境是相當地嚴酷。進一步，在作為製品的玻璃纖維中，些微的不純物的混入完全不被容許。因此在這種使用環境，被要求：使套筒板不會污染熔融玻璃，具有高穩定性及強度的材料的適用。

考慮以上的點，套筒板的構成材料，多使用白金、白金合金等的貴金屬材料。貴金屬及其合金，是化學的穩定性、高溫強度優異，特別是高溫漂移特性良好，適格作為在如玻璃製造裝置的高溫下承受應力負荷的構造體的構成材料。

在此，在使用套筒板的玻璃纖維的製造現場中，以往已被報告，裝置長期運用時被製造的玻璃纖維的品質會下降。且，其原因可舉例由被配置於套筒板的噴嘴的一部分破損所產生者。

噴嘴破損的要因，被認為是在套筒板周圍發生的氣流的影響。從噴嘴被吐出的纖維狀玻璃是高溫、高速，沿著玻璃吐出方向的高速的氣流會在套筒板的周圍發生。噴嘴群的最外層的噴嘴列的噴嘴先端部，是最受到此氣流的影響。且，在構成噴嘴等的白金材料中，原本就具有高溫下的白金會揮發損失的問題。因此，在套筒板的最外層的噴嘴的先端部中，受到氣流的影響使白金的揮發損失被加速，而優先磨耗、損傷。且，因為從磨耗、損傷的噴嘴，將熔融玻璃均一且穩定地吐出是成為困難，所以導致玻璃纖維的品質下降。

玻璃纖維的品質的不穩定化，若是噴嘴群的最外層的噴嘴被磨耗時，其對策，是考慮保護噴嘴不受周圍的氣流影響。本申請人，是依據此發想，沿著被整列配置在套筒板的噴嘴群的最外層的噴嘴列設置防風壁，防止氣流與噴嘴接觸來抑制磨耗(專利文獻1)。

且本案申請人也開發了，若是被預測為磨耗、損傷容易產生的噴嘴是的話，藉由將該噴嘴預先堵塞，使套筒板整體中的吐出狀態不會產生變化，的套筒板(專利文獻2)。此習知技術，噴嘴是中空的筒體，在內部使流體流通為目的的構件，藉由勉強使一部分的噴嘴的功能消失來保全整體的功能。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第5813145號說明書 　　[專利文獻2]日本專利第5795104號說明書

[本發明所欲解決的課題]

具備上述的防風壁的套筒板(專利文獻1)，在噴嘴的磨耗防止的觀點中具有優異的效果，在裝置保全的觀點中可長時間運用。但是，依據本發明人等的調查的話，在具備這種防風壁的套筒板中，由防風壁所產生的防風效果會過大，噴嘴附近是成為負壓，從噴嘴被吐出的玻璃纖維的形狀是具有成為不穩定的可能性。在此顯示套筒板周圍的氣流不只是弊害。本發明人等考慮，為了從噴嘴將玻璃纖維間斷地穩定地吐出，有必要發生某程度的氣流(伴隨氣流)。

且將噴嘴群的一部分(一列)的噴嘴堵塞的情況時(專利文獻2)，沒有如上述的問題，即使套筒板周圍的氣流，將該堵塞的噴嘴磨耗，其他的噴嘴仍可以有效地作用。但是，此技術，是使用將如上述噴嘴原本的功能消失的構件者。具有此堵塞的噴嘴的領域，是無助於玻璃纖維的紡絲的領域。追求效率且成本良好的玻璃纖維的製造過程的情況，沒有如此的多餘的領域較佳。

本發明，是如以上的背景者，其目的是提供一種玻璃纖維製造用的套筒板，使用與至此為止相異的手法，可以將均一的玻璃流長期地穩定地吐出者。 [用以解決課題的手段]

解決上述課題的本發明的玻璃纖維製造用的套筒板，是具備：基座板、及與前述基座板上連接且將熔融玻璃吐出用的複數噴嘴，且形成1或是2群以上的前述複數噴嘴被縱橫地整列配置的噴嘴群，前述噴嘴，具備由：將熔融玻璃吐出的內管、及將前述內管包圍的外管所構成的2重管噴嘴，在從前述噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中至少1噴嘴列，配置有前述2重管噴嘴。

在本發明中，對於基座板的噴嘴，將其一部分或是全部的構造作成2重管構造者。具有此2重構造的2重管噴嘴，是必需的構成，必需被適用在基座板上的噴嘴的至少一部分。且，本發明的套筒板的基本的構成，是具有基座板及噴嘴。以下，說明這些各構成構件的詳細。

(A)基座板 　　基座板，是將熔融玻璃停留的構件，藉由板狀或是彎曲加工而形成箱形狀者。其構成、構造，是與習知的玻璃纖維製造用套筒板所使用的基座板同樣。基座板，是具備複數讓熔融玻璃通過的貫通孔。基座板的材質，是由白金或是白金合金所構成，較佳是，除了白金、白金-銠合金(銠濃度：5～20wt%)以外，由強度提高的目的可適用：分散型強化白金合金、分散型強化白金-銠合金。

在基座板的形狀中無特別限制。配置有噴嘴群的面的形狀，一般雖是成為矩形，但是可以自由地設定。且，配置有噴嘴群的面，雖是整體平坦較佳，是藉由彎曲加工適宜地凹凸也可以。其是為了流入套筒的熔融玻璃的整流。

(B)噴嘴 　　本發明的特徵，是使用2重構造的2重管噴嘴。此2重管噴嘴，是由內管、及將內管包圍的外管所構成。在這種構造的2重管噴嘴中，內管是與通常的單管的噴嘴(以下，也稱為單管噴嘴)同樣，將套筒內的熔融玻璃吐出進行玻璃纖維的紡絲。另一方面，外管，是作為保護內管不受外界的高速氣流影響用的犧牲材的作用，確保由內管所產生的紡絲的持續性。

在本發明中，在設置於基座板的噴嘴的一部分或是全部使用2重管噴嘴。較佳是，對於噴嘴群的適當處部分地配置2重管噴嘴。因此，在本發明中，將通常的單管噴嘴及2重管噴嘴組合地形成噴嘴群較佳。

這些的噴嘴，是對於基座板縱橫地整列配置形成噴嘴群。在噴嘴群中，此噴嘴是維持規則性地被配置的話，噴嘴間的間隔無限制。噴嘴群的外形，一般多是四角形(長方形)。且，在基座板上將全部的噴嘴等間隔配置形成1個噴嘴群也可以，在基座板上設定2以上的噴嘴群，將那些配置成島狀也可以。且，玻璃纖維製造用的套筒板中的全部的噴嘴的設置個數不特別被限制，通常多具備200～8000個噴嘴。

(B-1)2重管噴嘴的配置 　　2重管噴嘴，是在噴嘴群中磨耗容易產生的噴嘴列優先配置較佳。具體而言，在從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中短邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴較佳(第1圖(a))。從噴嘴群外側的第1列，是成為噴嘴群的最外層的噴嘴列，形成噴嘴群的外框的噴嘴列。且，對於從外側的第1列的噴嘴列，優先在短邊側的噴嘴列配置2重管噴嘴較佳。

第二優先的噴嘴列，是從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中，長邊側的噴嘴列。尤其是，同時將2重管噴嘴配置在上述短邊側的第1列的噴嘴列及長邊側的第1列的噴嘴列較佳。(第1圖(b))。

且依據本發明人等的檢討的話，不是只有從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列，從外側的第2列的噴嘴列也有可能發生磨耗。這是對應玻璃纖維的製造條件。在此，除了從噴嘴群的外側的第1列的短邊側及/或長邊側的噴嘴列以外，在第2列的噴嘴列的短邊側及/或長邊側的噴嘴列也配置2重管噴嘴是較佳的態樣(第1圖(c))。

如以上，藉由在擔心磨耗的噴嘴列配置2重管噴嘴，來保護該噴嘴列的噴嘴。這也成為有助於噴嘴群的全部的噴嘴的保護。此一連的2重管噴嘴，可以視為防風壁，其間隙的面積，是具有比習知技術所使用的防風壁(專利文獻1)的間隙的面積更大的傾向。因此，本發明的2重管噴嘴所形成的防風壁，是從來自噴嘴群外部的氣流的「防風」的觀點雖差。但是，相反地可抑制內側的噴嘴周圍成為負壓，可以有助於維持必要的伴隨氣流使穩定地紡絲。

且2重管噴嘴，是具備稱為外管的犧牲材者，具有與通常的單管噴嘴同等的紡絲功能的構件。此點，在將成為最外層的噴嘴列堵塞的習知技術的套筒板(專利文獻2)中，不從堵塞的噴嘴製造玻璃纖維，套筒板的每單位面積的製造效率會下降。對於此，在本發明中，因為在成為最外層的噴嘴列的噴嘴也而保持紡絲功能，所以如此的效率下降的要因可被消除。

且2重管噴嘴，是設置在上述的第1列、第2列的噴嘴列以外處也可以。但是，2重管噴嘴，是因為比單管噴嘴更大，所以材料成本及重量高。因此，配置於適當處較佳。

(B-2)2重管噴嘴的構成 　　在此說明，2重管噴嘴的形狀、尺寸等的構成。對於2重管噴嘴的形狀，沒有特別限制，可以使用與至此為止所使用的單管噴嘴同樣的形狀。尤其是，內管，是成為使用習知的單管噴嘴的形狀。且，外管，是與內管相似形，對於內管的外表面由等間隔將內管包圍。2重管噴嘴的具體形狀，可以適用剖面圓形狀或是剖面橢圓形狀的噴嘴(第2圖(a)、(b))。且，也可適用剖面形狀是特殊形者(第2圖(c))。

說明2重管噴嘴的尺寸的話，如第3圖，在2重管噴嘴的端部中，內管及外管之間的間隔，是0mm以上2.5mm以下較佳。將間隔設成0mm以上，即，內管先端是與外管先端相同面或是突出，是為了不會妨害內管的伴隨氣流。另一方面，將間隔設成2.5mm以下，內管若從外管過度突出的話，沒有保護外管的作用，在內管有可能發生磨耗。

且2重管噴嘴的內管及外管之間的間隔過大的話，具有承受內管氣流的影響而磨耗的傾向。藉由第4圖顯示的2重管噴嘴的上面的圖說明的話，在2重管噴嘴的端面中，內管的外側壁面及外管的內側壁面之間的間隔，是對應內管的徑較小較佳。具體而言，剖面是成為圓形的內管的情況，內管外側壁面及外管的內側壁面之間的間隔(S)，是對於內管端部的外徑Di為1.0Di以下(S≦1.0Di)較佳。且，對於剖面是成為橢圓形或是特殊形的內管，是對於內管端部的短邊側的寬度Wi為1.0Wi以下(S≦1.0Wi)較佳。此短邊側的寬度Wi，是使用短邊側的寬度之中成為最大的值較佳。間隔(S)，更佳是，0.8Di以下或是0.8Wi以下，0.5Di以下或是0.5Wi以下特佳。且，此間隔(S)，愈小愈佳，但是若從加工精度等的觀點，設定成0.05Di以上(S≧0.05Di)或是0.05Wi以上(S≧0.05Wi)較佳。

2重管噴嘴的內管及外管的板厚，無特別限制可以任意地設計。外管，是防止內管磨耗用的犧牲材，其厚度是考慮適用的套筒板的設定壽命和材質(揮發速度)等被設定。具體的範圍，外管的端面的板厚，是0.1mm以上3.0mm以下較佳。且，內管，未如外管考慮保護性能地設定板厚。內管的板厚，其端面多是0.1mm以上2.0mm以下。

(B-3)單管噴嘴 　　在本發明中，在噴嘴群的噴嘴列之中，一部分的噴嘴列使用2重管噴嘴較佳。因此，其他的部分的噴嘴不是2重構造而使用單管噴嘴。有關此單管噴嘴，基本上是適用習知的玻璃纖維製造用的套筒板所使用者。

以上說明的2重管噴嘴及單管噴嘴，是與基座板同樣，由白金或是白金合金被製造較佳。

且這些的噴嘴的製造方法中，單管噴嘴，是藉由鑄造法、切削加工、拔除加工等被製造。另一方面，有關2重管噴嘴，可以藉由鑄造法、切削加工等，直接將2重管構造的噴嘴製造，或是準備大小2種的硬管材，藉由將那些組合成2重管噴嘴也可以。此情況，將2種的硬管材接合在有孔的基座材，就可以將單元化的2重管噴嘴製造。大小2種的硬管材，可以由鑄造法、切削加工、拔除加工等製造。

且藉由將這些的噴嘴接合在基座板，就可以將本發明的玻璃纖維製造用的套筒製造。噴嘴的接合，是在其接合位置預先形成了考慮了噴嘴的外徑的貫通孔之後，將噴嘴壓入，適宜地藉由焊接將噴嘴接合。且，對於2重管噴嘴，是將上述的單元化的2重管噴嘴焊接在基座板也可以，或是將大小2種的硬管材直接焊接在基座板成為2重管噴嘴也可以。

(C)其他的構成 　　本發明的玻璃纖維製造用的套筒板，雖是將至此為止說明的基座板及噴嘴(2重管噴嘴及單管噴嘴)作為基本構成，但是具備其他的構件當然也被容許。例如，在構成噴嘴群的噴嘴列及噴嘴列之間具備板狀的鰭片冷卻器也可以。鰭片冷卻器，是將從噴嘴被吐出的熔融玻璃冷卻用的板狀的構件(第5圖)。本發明，是將鰭片冷卻器適用在套筒板的情況時也有用。對於套筒板，將習知技術(專利文獻1)的防風壁共設在鰭片冷卻器的話，必需迴避鰭片冷卻器地設置防風壁，而缺乏設計的自由度。且，賦予防風壁使具有充分的保護、犧牲效果是困難的。在本發明中，因為各2重管噴嘴各具有噴嘴保護效果，也不會與鰭片冷卻器干涉，所以可以充分發揮雙方的功能。因此，本發明，對於以鰭片冷卻器的使用為前提的套筒板是特別有效。 [發明的效果]

如以上說明，本發明的玻璃纖維製造用的套筒板，是對於習知的套筒板，將一部分或是全部的噴嘴適用2重管構造的2重管噴嘴。此2重管噴嘴，是保護其他的噴嘴不受周邊的過剩的氣流影響，並且也具備玻璃纖維的防止功能。藉由本發明的適用，效率且穩定的玻璃纖維的製造成為可能。

以下，說明本發明的實施例。在本實施例中，對於在噴嘴的一部分適用雙重管噴嘴的玻璃纖維製造用的套筒板製造，確認了其效果。將由本實施例所製造的套筒板的外觀如第6圖所示。

在第6圖的玻璃纖維製造用套筒板中，基座板10，是將白金製的板材(厚度1.5mm)彎曲加工而成形者。

在基座板10中，將熔融玻璃吐出的噴嘴，是將通常的單管的噴嘴20、及2重管噴嘴21整列配置而形成噴嘴群。在本實施例中，4個噴嘴群是形成島狀。在噴嘴群的短邊側的噴嘴列配置11個噴嘴，在長邊側的噴嘴列配置18個噴嘴。且，在短邊側的第1列及第2列及長邊側的第1列及第2列配置2重管噴嘴21。其以外的噴嘴是單管的噴嘴20。

第7圖，是單管噴嘴20及2重管噴嘴的剖面圖。單管的噴嘴20，是2.94mm(下端部外徑)×2.35mm(上端部外徑)×3.8mm(高度)，具有直徑1.50mmø的貫通孔的錐面狀的圓筒體。此噴嘴20，是由上述的外形及尺寸將白金的中實筒體成形加工之後，穿孔加工地製造。

另一方面，2重管噴嘴21，是內管21a為2.46mm(下端部外徑)×2.00mm(上端部外徑)的錐面狀的圓筒體，具有直徑1.50mmø的貫通孔。且，外管21b，是3.46mm(下端部外徑)×3.46mm(上端部外徑)×3.8mm(高度)的圓筒體，板厚0.5mm。且，內管及外管之間的間隔，是成為0.2mm，內管的外側壁面及外管的內側壁面之間的間隔是成為0.48mm。

2重管噴嘴21，是在外徑3.46mm×厚度0.5mm且在中央具有直徑1.5mm的孔的甜甜圈型的基座材，將成為內管21a的錐面型的管焊接，進一步，將成為外管21b的圓筒形的管焊接地製造。2重管噴嘴21也是白金製。

玻璃纖維製造用套筒板的製造，是將基座板10的噴嘴接合處穿孔，在此將單管噴嘴20及2重管噴嘴21依序壓入之後，在電爐中加熱地預備接合，進一步從基座板上面(熔融玻璃流入面)將接合部的根部由YAG雷射焊接。

使用本實施例的玻璃纖維製造用套筒板的玻璃纖維的製造例，首先，在上述的套筒板將通電加熱用的終端、及箱型的側凸緣接合，構成箱型容器也就是玻璃纖維製造用套筒。且，將此套筒組入玻璃製造裝置。玻璃製造裝置，是具備：在目的組成被調合的玻璃原料的溶解槽、熔融玻璃的澄清槽、將被澄清的熔融玻璃攪拌地均質化的攪拌槽，在這些的下游側設置套筒。從套筒板被吐出的玻璃纖維是適宜地被捲取。

在此，藉由具備如第6圖顯示的本實施例的玻璃纖維製造用套筒板的玻璃製造裝置，將玻璃纖維製造進行1年。在此，在套筒板由目視未被認定顯著的異常，且，玻璃纖維的紡絲也穩定。且，在1年的裝置運轉後將裝置關閉檢查了套筒板的噴嘴。

此檢查的結果，在第1列(最外層)的2重管噴嘴的外管21可發現磨耗，外管的側面被削掉一半。另一方面，對於噴嘴群的內側的單管的噴嘴20，完全未發現磨耗。可說是2重管噴嘴的外管是成為犧牲材，保護其內管及噴嘴群的內側的噴嘴的結果。 [產業上的可利用性]

本發明的玻璃纖維製造用的套筒板，是藉由在至少一部分的噴嘴採用2重管構造的噴嘴，來抑制其他的噴嘴的磨耗損傷者。依據本發明的話，對於玻璃製造裝置即使長期的運轉期間仍可以穩定運用，可以有效率地製造良質的玻璃纖維。

10：基座板 20：單管噴嘴 21：2重管噴嘴 21a：內管 21b：外管

[第1圖]說明噴嘴群中的2重管噴嘴的配置的例的圖。 　　[第2圖]顯示2重管噴嘴的形狀的具體例的圖。 　　[第3圖]說明2重管噴嘴的端部中的內管及外管之間的間隔的圖。 　　[第4圖]2重管噴嘴的俯視圖，說明內管的外側壁面及外管的內側壁面之間的間隔(S)的圖。 　　[第5圖]說明具備鰭片冷卻器的套筒的圖。 　　[第6圖]顯示由本實施例所製造的套筒板的外觀的圖。 　　[第7圖]由本實施例所製造的套筒板的單管噴嘴20及2重管噴嘴的剖面圖。 　　[第8圖]將由本實施例所製造的套筒板組入的玻璃纖維製造用套筒的圖。

Claims (13)

1. 一種玻璃纖維製造用的套筒板，是具備：基座板、及與前述基座板上連接且將熔融玻璃吐出用的複數噴嘴，且形成1或是2群以上的前述複數噴嘴被縱橫地整列配置的噴嘴群，前述噴嘴，具備由：將熔融玻璃吐出的內管、及將前述內管包圍的外管所構成的2重管噴嘴，在從前述噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中至少1噴嘴列，配置有前述2重管噴嘴。
2. 如申請專利範圍第1項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，在從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中短邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
3. 如申請專利範圍第1或2項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，在從噴嘴群外側的第1列的噴嘴列之中長邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
4. 如申請專利範圍第2項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中短邊 側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
5. 如申請專利範圍第3項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中短邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
6. 如申請專利範圍第2項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中長邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
7. 如申請專利範圍第3項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中長邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
8. 如申請專利範圍第4項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中長邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
9. 如申請專利範圍第5項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中， 進一步，在從噴嘴群外側的第2列的噴嘴列之中長邊側的噴嘴列的至少其中任一，配置2重管噴嘴。
10. 如申請專利範圍第1項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，在2重管噴嘴的端部中，內管及外管之間的間隔，是0mm以上2.5mm以下。
11. 如申請專利範圍第1項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，在2重管噴嘴的端面中，內管的外側壁面及外管的內側壁面之間的間隔，是對於前述內管端部的外徑Di或是短邊側的寬度Wi，成為1.0Di以下或是1.0Wi以下的範圍內。
12. 如申請專利範圍第1項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，2重管噴嘴的外管的端面中的板厚，是0.1mm以上3.0mm以下。
13. 如申請專利範圍第1項的玻璃纖維製造用的套筒板，其中，在構成噴嘴群的噴嘴列及噴嘴列之間，具備板狀的鰭片冷卻器。