WO2012086470A1 - ガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法 - Google Patents
ガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a glass melting apparatus that melts a glass raw material, a glass fiber manufacturing apparatus that uses the glass melting apparatus, and a glass fiber manufacturing method.
- a glass fiber manufacturing apparatus for manufacturing glass fibers is a fiber melting furnace that melts glass raw materials, a forerhas into which molten glass drawn from the glass melting furnace outlet is introduced, and a molten glass introduced into the foreher. And a fiberizing device for spinning glass fibers.
- this glass melting furnace refractory bricks such as chrome bricks and zirconia bricks are generally used.
- studies are being made to suppress energy consumption by melting at a higher temperature in a shorter time than the general glass melting temperature of 1400-1500 ° C. .
- the brick used as the furnace melting material of the glass melting furnace is significantly eroded by the molten glass. Therefore, with the conventional melting furnace, the melting efficiency is increased by raising the furnace temperature. I can't raise it.
- silica which is the main component of the glass composition, has a high melting point and is difficult to melt, heating at 1400-1500 ° C. takes a long time to melt the silica, and also causes unsolved problems.
- Patent Document 1 describes that heating at 1550 to 1600 ° C. is necessary for melting high-strength glass mainly composed of MgO (magnesia), Al 2 O 3 (alumina), and SiO 2 (silica). However, even heating in this temperature range requires several hours for melting, and the melting efficiency cannot be increased.
- MgO magnesia
- Al 2 O 3 alumina
- SiO 2 silicon
- the present inventor has found that the melting efficiency can be dramatically increased by heating to 1723 ° C. or higher, which is the melting point of silica.
- the present invention provides a glass melting apparatus, a glass fiber manufacturing apparatus, and a glass fiber manufacturing method capable of reducing the melting time of the glass raw material by heating to the melting point of silica or higher and reducing the unmelted glass raw material. For the purpose.
- a glass melting apparatus comprises a glass melting furnace having a bottom wall and a side wall, and a molten glass outlet is formed on the bottom wall, covers the glass melting furnace, and glass raw material vertically above the glass melting furnace And a casing in which a discharge port for discharging molten glass drawn from the outlet is formed vertically below the outlet, and the bottom wall and the side wall generate heat when energized. It is formed of an electric heating member, and the inner surfaces of the bottom wall and the side wall are covered with boron nitride.
- the glass melting apparatus of the present invention since the inner surfaces of the bottom wall and the side wall are coated with boron nitride, the glass raw material supplied from the inlet even when the molten glass in the glass melting furnace is heated to a high temperature It is possible to prevent the glass melting furnace from being oxidized and sublimated due to the reaction between the oxygen source such as carbonic acid generated when the glass is vitrified, the bottom wall inner surface and the side wall inner surface. Thereby, since the glass raw material can be melted at a temperature equal to or higher than the melting point of silica, which is the main raw material of glass, the melting time of the glass raw material can be shortened, energy saving can be achieved, and Undissolved residue can be reduced.
- the glass raw material is melted by resistance heating of the glass melting furnace by energizing the bottom wall and the side wall, the molten glass can be heated in the entire area of the glass melting furnace. For this reason, the glass raw material can be heated and melted even when there is no molten glass in the glass melting furnace as in the case of heat-up, and the temperature of the molten glass drawn from the outlet without providing a separate heating means Can be prevented from decreasing.
- the ease of the flow of electricity can be changed by partially changing the thickness of the bottom wall and the side wall, the temperature distribution of the glass melting furnace can be changed.
- the casing further includes an inert gas supply means for supplying an inert gas
- the casing includes an inert gas inlet for introducing the inert gas supplied from the inert gas supply means into the casing, and the casing.
- an inert gas discharge port for discharging the introduced inert gas is formed.
- a lower part that partitions the bottom of the glass melting furnace in order to form a first region of the glass melting furnace that is arranged vertically below the charging port and a second region of the glass melting furnace in which the outlet is formed It is preferable to further have a partition plate. Moreover, it is preferable to further have an upper partition plate that is disposed between the charging port and the lower partition plate in the first region and partitions the upper part of the glass melting furnace.
- route of the molten glass in a glass melting furnace can be extended, the residence time of the molten glass in a glass melting furnace can be lengthened. Thereby, since the unmelted residue of the glass raw material can be further reduced, a high-quality glass fiber can be produced.
- a glass fiber manufacturing apparatus is introduced into any one of the glass melting apparatuses described above, a storage tank into which molten glass disposed below the glass melting furnace and drawn from the outlet is introduced, and the storage tank. And a fiberizing apparatus for fiberizing and spinning the molten glass.
- the time for melting the glass raw material in the lath melting apparatus can be shortened and unmelted glass raw material can be reduced. Can produce glass fiber quickly and with high quality.
- a glass fiber manufacturing method is a glass fiber manufacturing method using the glass fiber manufacturing apparatus described above, in which a glass raw material is charged into a glass melting furnace through a charging port, and the side wall and the bottom wall are energized and heated.
- the glass raw material charged into the glass melting furnace is melted, the molten glass is drawn out from the outlet and introduced into the storage tank, and the molten glass introduced into the storage tank is fiberized by a fiberizer to produce glass fibers. It is characterized by that.
- the time for melting the glass raw material in the glass melting apparatus can be shortened, and the remaining unmelted glass raw material can be reduced, so that quick and high-quality glass fiber is manufactured. can do.
- the inside of the casing is preferably an inert gas atmosphere.
- the inside of a casing since the whole glass melting furnace is isolated from air
- the molten glass can be heated to 1700 to 2000 ° C. by energization heating of the side wall and the bottom wall.
- 1700 to 2000 ° C. By heating the molten glass to 1700 to 2000 ° C. in this way, it is possible to melt the silica itself, which is the main component of the glass, so that the melting time of the glass raw material can be dramatically shortened.
- the glass melting furnace can be heated to the melting point of silica or more, the melting time of the glass raw material can be shortened and the unmelted glass raw material can be reduced.
- FIG. 1 is a schematic diagram of a glass fiber manufacturing apparatus according to the first embodiment.
- the glass fiber manufacturing apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is provided with the glass melting apparatus 10 mounted in the floor 2, and the fiberization equipment 30 arrange
- the fiberization equipment 30 arrange
- the glass melting apparatus 10 includes a glass melting furnace 11 that melts a glass raw material such as a glass raw material powder or a glass lump, and a casing 18 that covers the glass melting furnace 11.
- the glass raw material powder is a powdery mixture of clay, limestone, dolomite, colemanite, silica sand, alumina, calcium carbonate, sodium carbonate, etc., and the glass lump is once cooled with molten glass obtained by melting the glass raw material powder. Solid marbled or cullet shaped.
- the glass melting furnace 11 is formed in a box shape opened upward by a substantially rectangular bottom wall 12 and a side wall 13 standing on the bottom wall 12.
- the bottom wall 12 and the side wall 13 are made of an electrothermal member that generates heat when energized, and, for example, molybdenum is used.
- the inner surfaces of the bottom wall 12 and the side wall 13 are covered with boron nitride.
- a pair of electrode portions 13a is formed on the opposing side walls 13, and a power supply 14 for supplying current is connected to each electrode portion 13a. For this reason, by supplying an electric current from the power source 14 to the glass melting furnace 11 through the pair of electrode portions 13a, the glass melting furnace 11 generates resistance heat and melts the glass raw material put into the glass melting furnace 11. It is possible. In addition, since the glass melting furnace 11 is made to generate resistance heat, the glass melting furnace 11 is preferably small. And this glass melting apparatus 10 is mainly used for the marble melt method (MM method) which melts the glass raw material of a glass lump, but it can also be used for the direct melt method (DM method) etc. which melts glass raw material powder. Good.
- MM method marble melt method
- the temperature distribution in the glass melting furnace 11 can be adjusted by partially changing the thickness of the bottom wall 12 and the side wall 13.
- the glass raw material settles in the bottom of the furnace of the glass melting furnace 11, by making the path connecting the pair of electrode parts 13a through the lower part in the vertical direction of the charging port 19 thicker than the other parts, Glass raw materials can be efficiently melted.
- the glass raw material floats near the liquid surface of the molten glass, the glass raw material is efficiently made by making the path connecting the pair of electrode portions 13a through the liquid surface thicker than the other portions. Can be melted.
- each route is preferably the shortest distance.
- Such a glass melting furnace 11 is arranged below the charging port 19 into which the glass raw material is charged in the vertical direction and has a first region A for melting the charged glass raw material and a glass melting furnace 11 on the bottom wall 12. And a second region B in which an outlet 15 for drawing the molten glass is formed.
- a lower partition plate 17 is disposed between the first region A and the second region B, and an upper partition plate 16 is disposed between the inlet 19 and the lower partition plate 17 in the first region A. ing.
- the inner surface of the outlet 15 is also covered with boron nitride.
- the lower partition plate 17 is a partition plate in which the glass melting furnace 11 partitions the furnace bottom and allows the molten glass to pass only from the upper part of the glass melting furnace 11.
- the lower partition plate 17 is made of a furnace material such as molybdenum like the bottom wall 12 and the side wall 13 of the glass melting furnace 11, and the surface of the lower partition plate 17 is covered with boron nitride.
- the lower partition plate 17 is in contact with the opposing pair of side walls 13 and the bottom wall 12 and is formed in a flat plate shape for partitioning the first region A and the second region B. It is lower than this. For this reason, the molten glass melted in the first region A can move to the second region B by passing over the lower partition plate 17.
- the upper partition plate 16 is a partition plate that is installed such that the upper surface is higher than the molten glass liquid surface and the lower surface does not touch the bottom wall 12 and allows the molten glass to pass only from the bottom of the glass melting furnace 11. .
- the upper partition plate 16 is made of a furnace material such as molybdenum similarly to the bottom wall 12 and the side wall 13 of the glass melting furnace 11, and the surface of the upper partition plate 16 is covered with boron nitride.
- the upper partition plate 16 is in contact with a pair of opposing side walls 13 and formed in a flat plate shape, and a space is formed between the upper partition plate 16 and the bottom wall 12. For this reason, the molten glass melted in the vicinity of the vertically lower side of the charging port 19 moves to the lower partition plate 17 side in the first region A by diving in the space formed below the upper partition plate 16. Is possible.
- the upper partition plate 16 is disposed between the inlet 19 in the first region A and the lower partition plate 17. Therefore, the molten glass melted in the first region A first moves under the upper partition plate 16 and then moves over to the second region B by passing over the lower partition plate 17. And withdrawn from the outlet 15.
- the casing 18 is disposed above the glass melting furnace 11 in the vertical direction, and is disposed on the top wall 18 a serving as the ceiling of the casing 18, the side wall 18 b covering the periphery of the glass melting furnace 11, and the lower side in the vertical direction of the glass melting furnace 11.
- the bottom wall 18c is formed in a box shape and placed on the floor 2.
- a screw charger 20 is connected to the charging port 19 for supplying a glass raw material to be charged into the glass melting furnace 11.
- an inert gas inlet 21 for introducing an inert gas into the casing 18 is formed at a position higher than the liquid level of the molten glass.
- An inert gas supply device 22 that supplies an inert gas to be introduced into the casing 18 is connected to the inert gas inlet 21.
- the gas supplied from the inert gas supply device 22 is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing gas.
- argon gas or nitrogen gas can be used, and among them, continuously at low cost. Nitrogen gas is preferable in terms of stable supply.
- a discharge port 23 for discharging the molten glass drawn out from the outlet 15 is formed below the outlet 15 of the glass melting furnace 11 in the vertical direction. Further, the discharge port 23 can discharge the inert gas simultaneously with the discharge of the molten glass.
- a heat insulating material such as a refractory brick or a heat resistant board for insulating the glass melting furnace 11 is inserted.
- the floor 2 is formed with a floor hole 3 for introducing the molten glass drawn from the outlet 15 of the glass melting furnace 11 into each fiberizing equipment 30.
- the fiberizing facility 30 is a facility for fiberizing the molten glass drawn from the outlet 15 of the glass melting furnace 11.
- This fiberizing equipment 30 includes a forehearth 31 into which the molten glass drawn from the outlet 15 is introduced, a bushing 32 for forming a large number of filaments from the molten glass in the forehearth 31, and a high speed by drawing the filament from the bushing 32.
- a rotating drum 33 that winds up, an applicator 37 that applies a sizing agent to each filament drawn from the bushing 32, and a focusing roller 34 that focuses each filament.
- the Fore Haas 31 is a storage tank in which the molten glass drawn out from the outlet 15 is introduced and the temperature of the molten glass is adjusted to adjust the viscosity of the molten glass to be easily fiberized.
- the forehearth 31 is disposed below the floor hole 3 in the vertical direction, and is formed with an upper opening 35 into which the molten glass drawn from the outlet 15 is introduced.
- the forehearth 31 is opened to the atmosphere by the upper opening 35.
- the forehearth 31 includes a heating means for adjusting the temperature of the molten glass.
- This heating means may be, for example, an electric heater 36 suspended from the ceiling surface of the forehearth 31, and any heating means capable of adjusting the temperature of molten glass such as a gas burner in place of the electric heater 36. May be used.
- the bushing 32 is provided at the bottom of the forehearth 31, and a large number (for example, about 100 to 4000) of nozzles (not shown) for spinning are formed.
- the bushing 32 includes a heating means (not shown) for adjusting the temperature of the molten glass. As with the glass melting furnace 11, this heating means heats resistance by energization. For this reason, the bushing 32 is formed of an electrothermal member that generates heat when energized, and is made of, for example, platinum or a platinum alloy.
- the inert gas supplied from the inert gas supply device 22 is supplied from the inert gas inlet 21.
- the operation of introducing into the casing 18 is repeated several times until the oxygen concentration in the casing 18 is at least 1% or less, and the inside of the casing 18 is made an inert gas atmosphere. Note that the gas filled in the casing 18 before the inert gas is introduced and the inert gas introduced into the casing 18 are discharged from the discharge port 23.
- the glass raw material is supplied from the screw charger 20, the glass raw material is supplied from the charging port 19 to the first region A of the glass melting furnace 11, the current is supplied from the power source 14, and the glass melting furnace 11 is energized,
- the glass raw material put into the first region A is heated and melted by resistance heat generation in the glass melting furnace 11.
- the molten glass is heated to 1700 to 2000 ° C. by resistance heating in the glass melting furnace 11 by energization. Thereby, the melting of the silica contained in the glass raw material is promoted, the glass raw material is rapidly melted, and the unmelted glass raw material is eliminated.
- the glass melting furnace 11 since the inner surfaces of the bottom wall 12 and the side wall 13 are coated with boron nitride, even if the molten glass is heated to 1700 to 2000 ° C., the glass melting furnace 11 is made of the glass raw material charged. Oxidation and sublimation by an oxygen source such as generated carbon dioxide gas can be suppressed.
- the forehearth 31 and the bushing 32 of the fiberizing equipment 30 are also heated, and the heating temperature of the forehearth 31 and the bushing 32 is appropriately adjusted so that the molten glass has a temperature that facilitates fiberization according to the glass composition of the glass fiber to be manufactured. Keep it.
- the molten glass melted in the first region A moves from the first region A to the second region B through the space formed below the upper partition plate 16 and over the lower partition plate 17, It is pulled out vertically downward from an outlet 15 formed in the bottom wall 12 of the second region B.
- the molten glass drawn out from the outlet 15 passes through the outlet 23 formed in the casing 18, the floor hole 3 formed in the floor 2, and the upper opening 35 formed in the forehearth 31 of the fiberizing equipment 30.
- the glass filament is drawn out from a large number of nozzles of a bushing 32 provided at the bottom of the forehearth 31.
- the glass filaments drawn out from a number of nozzles of the bushing 32 are coated with a sizing agent by an applicator 37 and wound by a rotating drum 33 that rotates at a high speed while focusing a number of glass filaments by a focusing roller 34. Glass fibers in which glass filaments are bundled are produced.
- the inner surfaces of the bottom wall 12 and the side wall 13 are coated with boron nitride, even if the molten glass in the glass melting furnace 11 is heated to a high temperature, the bottom The inner surfaces of the walls 12 and 13 can be prevented from being oxidized and sublimated by an oxygen source such as carbon dioxide gas generated from the glass raw material charged.
- an oxygen source such as carbon dioxide gas generated from the glass raw material charged.
- the molten glass can be heated in the entire area of the glass melting furnace 11. For this reason, the glass raw material can be heated and melted even when there is no molten glass in the glass melting furnace 11 at the time of heat-up (at the time of start-up), and no additional heating means is provided in the second region B. Moreover, it can prevent that the temperature of the molten glass pulled out from the outlet 15 falls. Moreover, since the easiness of electricity flow can be changed by partially changing the thickness of the bottom wall 12 and the side wall 13, the temperature distribution of the glass melting furnace 11 can be changed, and the glass raw material can be efficiently used. Can be melted.
- the glass melting furnace 11 is isolated from the atmosphere by introducing an inert gas into the casing 18, the glass melting furnace 11 and the like are also driven by an oxygen source such as carbon dioxide gas generated from the charged glass raw material. Oxidation and sublimation can be suppressed. For this reason, even if a molten glass is heated to high temperature, it can suppress that the service life of the glass melting furnace 11 falls.
- an oxygen source such as carbon dioxide gas generated from the charged glass raw material. Oxidation and sublimation can be suppressed. For this reason, even if a molten glass is heated to high temperature, it can suppress that the service life of the glass melting furnace 11 falls.
- the melting of the silica is promoted because it is melted by the silica alone, which is the main component of the glass, and the melting time of the glass raw material is further shortened. Can do.
- the glass melting furnace 11 with the lower partition plate 17 and the upper partition plate 16, it is possible to prevent the molten glass from being drawn out from the outlet 15 on the fast flow in the upper part of the furnace, and thereby in the glass melting furnace 11. Since the movement path of the molten glass in can be extended, the residence time of the molten glass in the glass melting furnace 11 can be lengthened. Thereby, since the unmelted residue of the glass raw material can be further reduced, a high-quality glass fiber can be produced.
- the movement path of the molten glass in the glass melting furnace 11 can be extended, so the residence time of the molten glass in the glass melting furnace 11 becomes longer, Unmelted glass raw material is further reduced. Furthermore, since the upper partition plate 16 can block the bubbles that have floated near the liquid surface of the molten glass and prevent the bubbles from moving to the second region B, the molten glass containing bubbles can be prevented from flowing into the second region B. It can suppress that it moves to and is pulled out from the outlet 15. Thereby, the high quality glass fiber without the melt
- FIG. 2 is a schematic view of a glass fiber manufacturing apparatus according to the second embodiment.
- the glass fiber manufacturing apparatus 40 according to the second embodiment is basically the same as the glass fiber manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment, and only the configuration of the forehearth is the first embodiment. It differs from the glass fiber manufacturing apparatus 1 which concerns on this. For this reason, in the following description, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated and description of the same point as 1st Embodiment is abbreviate
- the forehearth 41 of the second embodiment is similar to the forehearth 31 of the first embodiment, and the molten glass drawn from the outlet 15 of the glass melting furnace 11 is introduced and the temperature of the molten glass is adjusted. It is a storage tank that adjusts the molten glass to a viscosity that facilitates fiberization. For this reason, the forehearth 41 is arranged vertically below the floor hole 3, and an upper opening 35 into which the molten glass drawn from the outlet 15 is introduced is formed to adjust the temperature of the molten glass. A heating means is provided.
- an inert gas introduction port 42 for introducing an inert gas into the forehearth 41 is formed on the side wall of the forehearth 41.
- An inert gas supply device 43 that supplies the active gas is connected.
- the gas supplied from the inert gas supply device 43 is not particularly limited as long as it is a non-oxidizing gas.
- argon gas or nitrogen gas can be used. Nitrogen gas is preferable in terms of stable supply.
- the upper opening 35 of the forehearth 41 also functions as an inert gas discharge port for discharging the inert gas introduced into the casing 18.
- the inert gas supplied from the inert gas supply apparatus 43 is introduced into the forehearth 41 from the inert gas inlet 42,
- the interior of the forehearth 41 is set to an inert gas atmosphere. Note that the gas filled in the forehearth 41 before introducing the inert gas or the inert gas introduced into the forehearth 41 is discharged from the upper opening 35.
- the operation of introducing the inert gas into the forehearth 41 after removing the oxygen existing in the forehearth 41 by making the inside of the forehearth 41 into a vacuum state or at least a reduced pressure state with a vacuum pump is performed.
- the interior of the forehearth 41 is isolated from the atmosphere, and therefore the molten glass introduced into the forehearth 41 from the glass melting furnace 11 is also isolated from oxygen, and therefore the oxygen of the molten glass Deterioration can be suppressed.
- it can use suitably for manufacture of glass seed
- the glass melting furnace 11 is described as being covered with the casing 18, but oxidation problems such as the glass melting furnace 11 can be tolerated, and it is not necessary to expose the glass melting furnace 11 to an inert gas atmosphere. In the case, it is not always necessary to cover the glass melting furnace 11 with the casing 18.
- the molten glass pulled out from the outlet 15 like the glass fiber manufacturing apparatus 60 shown in FIG.
- FIG. The vacuum degassing furnace 62 hermetically covers the furnace 63 into which the molten glass is introduced with a casing 64 and depressurizes the inside of the casing 64 with a vacuum pump 65, thereby removing the molten glass introduced into the furnace 63. It encourages bubbles.
- the lower partition plate 17 since the lower partition plate 17 was fixed to the glass melting furnace 11, the lower partition plate 17 shall be attached to the glass melting furnace 11 so that it can move to a perpendicular direction upper direction. Also good.
- the molten glass in the first region A can move to the outlet 15 through the bottom surface of the glass melting furnace 11 by moving the lower partition plate 17 upward in the vertical direction. Therefore, the time for replacing the glass composition can be drastically improved.
- a glass material of T glass having a composition of SiO 2 , Al 2 O 3 , and MgO was melted using the glass melting device 10 of the glass fiber manufacturing device 1 according to the first embodiment. That is, the inner surfaces of the bottom wall 12 and the side wall 13 made of molybdenum are coated with boron nitride, the glass melting furnace 11 is energized to heat the molten glass in the glass melting furnace 11 to 1800 ° C., and the glass melting furnace 11 The glass raw material of T glass charged in was melted.
- the unmelted glass raw material is obtained by X-ray diffraction. Was measured.
- FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of X-ray diffraction. As shown in FIG. 4, no unmelted glass raw material was observed at any flow rate. Therefore, in this embodiment, the glass raw material can be melted satisfactorily by coating the inner surface of the glass melting furnace 11 with boron nitride, setting the inside of the casing 18 to a nitrogen atmosphere, and heating the glass raw material to 1800 ° C. It became clear that we could do it.
- the present invention can be used as a glass melting apparatus for melting glass raw materials, a glass fiber manufacturing apparatus for manufacturing glass fibers using this glass melting apparatus, and a glass fiber manufacturing method.
- bushing fibering device
- 33 rotating drum
- 34 ... focusing roller (fibering device)
- 35 upper opening
- 36 electric heater
- 37 ... applicator
- 40 glass fiber manufacturing device, 41 ... fore hearth, 42 ... inert gas inlet, 43 ... inactive Gas supply apparatus, 60 ... glass fiber manufacturing apparatus, 61 ... molten glass reservoir, 62 ... vacuum degassing furnace, 63 ... reactor, 64 ... casing, 65 ... vacuum pump, A ... first area, B ... second region.
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Abstract
ガラス溶融炉をシリカの融点以上に加熱してガラス原料の溶融時間を短縮するとともにガラス原料の溶け残りを低減する。 電熱部材で形成された底壁12と側壁13とを備えて底壁12に溶融ガラスの引出口15が形成されたガラス溶融炉11と、ガラス溶融炉11を覆い、ガラス原料をガラス溶融炉11に投入する投入口19と、ガラス溶融炉11の引出口15から引き出された溶融ガラスを排出する排出口23が形成されケーシング18と、を備えたガラス繊維製造装置1において、底壁12及び側壁13の内面を窒化ホウ素で被覆する。そして、通電によるガラス溶融炉11の抵抗発熱により、ガラス溶融炉11内に投入されたガラス原料を溶融する。
Description
この発明は、ガラス原料を溶融するガラス溶融装置、このガラス溶融装置を用いてガラス繊維を製造するガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法に関する。
ガラス繊維を製造するガラス繊維製造装置は、ガラス原料を溶融するガラス溶融炉と、ガラス溶融炉の引出口から引き出された溶融ガラスが導入されるフォアハースと、フォアハースに導入された溶融ガラスを繊維化してガラス繊維を紡糸する繊維化装置と、を備えている。このガラス溶融炉には、一般的にクロム煉瓦やジルコニア煉瓦等の耐火煉瓦が用いられている。近年、ガラス溶融エネルギー効率の向上を目的に、一般的なガラスの溶融温度である1400~1500℃と比べ、より高温で短時間に溶融することで消費エネルギーを抑えようと検討が進められている。しかし、このような高温域では、ガラス溶融炉の炉材として用いている煉瓦が溶融ガラスに著しく侵食されるため、従来の溶融炉のままでは、炉内温度を高温にすることで溶融効率を上げることができない。
ガラス組成の主成分であるシリカは融点が高く溶融し難いため、1400~1500℃の加熱ではシリカを溶融するのに長時間を要し、更には、溶け残りの問題も発生する。
また、特許文献1では、MgO(マグネシア)、Al2O3(アルミナ)、SiO2(シリカ)を主成分とする高強度ガラスの溶融に1550~1600℃の加熱が必要との記載がある。しかしながら、この温度域による加熱でも溶融に数時間を要し、溶融効率を高めることができない。
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、シリカの融点である1723℃以上に加熱することで劇的に溶融効率が高められることを見出した。
そこで、本発明は、シリカの融点以上に加熱してガラス原料の溶融時間を短縮するとともにガラス原料の溶け残りを低減することができるガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るガラス溶融装置は、底壁と側壁とを備え、底壁に溶融ガラスの引出口が形成されたガラス溶融炉と、ガラス溶融炉を覆い、ガラス溶融炉の鉛直方向上方にガラス原料の投入口が形成されるとともに、引出口の鉛直方向下方に引出口から引き出された溶融ガラスを排出する排出口が形成されたケーシングと、を有し、底壁及び側壁は、通電により発熱する電熱部材で形成されており、底壁及び側壁の内面は、窒化ホウ素で被覆されていることを特徴とする。
本発明に係るガラス溶融装置によれば、底壁及び側壁の内面が窒化ホウ素で被覆されているため、ガラス溶融炉内の溶融ガラスを高温に加熱しても、投入口から供給されるガラス原料がガラス化する際に発生する炭酸などの酸素源と底壁内面および側壁内面との反応によってガラス溶融炉が酸化して昇華することを抑制することができる。これにより、ガラスの主原料であるシリカの融点以上の温度でガラス原料を溶融することができるため、ガラス原料の溶融時間を短縮することができ、省エネルギー化を図ることができるとともに、ガラス原料の溶け残りを低減することができる。そして、底壁及び側壁の通電によりガラス溶融炉を抵抗発熱させてガラス原料を溶融するため、ガラス溶融炉の全域において溶融ガラスを加熱することができる。このため、ヒートアップ時のようにガラス溶融炉内に溶融ガラスが無いときでもガラス原料を加熱溶融させることができ、また、別途加熱手段を設けなくても、引出口から引き出される溶融ガラスの温度が低下するのを防止することができる。しかも、底壁及び側壁の板厚を部分的に変えることで、電気の流れ易さを変えることができるため、ガラス溶融炉の温度分布を変えることができる。
この場合、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を更に有し、ケーシングは、不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスをケーシング内に導入する不活性ガス導入口と、ケーシング内に導入された不活性ガスを排出する不活性ガス排出口と、が形成されていることが好ましい。このように、ケーシング内に不活性ガスを導入することで、ガラス溶融炉全体が大気から隔離されるため、ガラス溶融炉が酸化して昇華するのを抑制することができる。このため、ガラス原料を高温で溶融しても、ガラス溶融炉の耐用年数が低下するのを抑制することができる。
また、投入口の鉛直方向下方に配置されるガラス溶融炉の第一領域と引出口が形成されるガラス溶融炉の第二領域とを形成するために、ガラス溶融炉の炉内底部を仕切る下部仕切板を更に有することが好ましい。また、第一領域における投入口と下部仕切板との間に配置されて、ガラス溶融炉の炉内上部を仕切る上部仕切板を更に有することが好ましい。このように、ガラス溶融炉に下部仕切板及び上部仕切板を設けることで、未溶融ガラスが炉内上部の早流れに乗って引出口から引き出されるのを防止することができる。また、ガラス溶融炉内における溶融ガラスの移動経路を延ばすことができるため、ガラス溶融炉内における溶融ガラスの滞留時間を長くすることができる。これにより、ガラス原料の溶け残りを更に低減することができるため、高品質なガラス繊維を製造することができる。
本発明に係るガラス繊維製造装置は、上記の何れかのガラス溶融装置と、ガラス溶融炉の下方に配置されて引出口から引き出された溶融ガラスが導入される貯留槽と、貯留槽に導入された溶融ガラスを繊維化して紡糸する繊維化装置と、を有することを特徴とする。
本発明に係るガラス繊維製造装置によれば、上述したガラス溶融装置を備えることで、ラス溶融装置においてガラス原料を溶融する時間が短縮されるとともに、ガラス原料の溶け残りを低減することができるため、迅速かつ高品質なガラス繊維を製造することができる。
本発明に係るガラス繊維製造方法は、上記のガラス繊維製造装置を用いたガラス繊維の製造方法であって、ガラス原料を投入口からガラス溶融炉内に投入し、側壁及び底壁を通電加熱してガラス溶融炉内に投入されたガラス原料を溶融し、引出口から溶融ガラスを引き出して貯留槽に導入し、貯留槽に導入された溶融ガラスを繊維化装置により繊維化してガラス繊維を製造することを特徴とする。
本発明に係るガラス繊維製造方法によれば、ガラス溶融装置においてガラス原料を溶融する時間が短縮されるとともに、ガラス原料の溶け残りを低減することができるため、迅速かつ高品質なガラス繊維を製造することができる。
この場合、ケーシング内を不活性ガス雰囲気にすることが好ましい。このように、ケーシング内を不活性ガス雰囲気とすることで、ガラス溶融炉全体が大気から隔離されるため、ガラス溶融炉が酸化して昇華するのを抑制することができる。このため、ガラス原料を高温で溶融しても、ガラス溶融炉の耐用年数が低下するのを抑制することができる。
また、側壁及び底壁の通電加熱により、溶融ガラスを1700~2000℃に加熱することもできる。このように溶融ガラスを1700~2000℃に加熱することで、ガラスの主成分であるシリカ単体で溶融させることができるため、ガラス原料の溶融時間を飛躍的に短縮することができる。
本発明によれば、ガラス溶融炉をシリカの融点以上に加熱することができるため、ガラス原料の溶融時間を短縮するとともにガラス原料の溶け残りを低減することができる。
以下、図面を参照して、本発明に係るガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置の模式図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1は、床2に載置されるガラス溶融装置10と、床2の下方に配置される繊維化設備30と、を備える。
図1は、第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置の模式図である。図1に示すように、第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1は、床2に載置されるガラス溶融装置10と、床2の下方に配置される繊維化設備30と、を備える。
ガラス溶融装置10は、ガラス原料粉末やガラス塊などのガラス原料を溶融するガラス溶融炉11と、ガラス溶融炉11を覆うケーシング18と、を備える。なお、ガラス原料粉末は、クレー、ライムストーン、ドロマイト、コレマナイト、シリカサンド、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウムなどの粉状の混合物であり、ガラス塊は、ガラス原料粉末を溶融した溶融ガラスを一旦冷却固化したマーブル状やカレット状のものである。
ガラス溶融炉11は、略矩形の底壁12と、底壁12に立設された側壁13とにより、上方に開口された箱状に形成されている。
底壁12及び側壁13は、通電により発熱する電熱部材で構成されており、例えば、モリブデンが用いられる。そして、底壁12及び側壁13の内面には、窒化ホウ素が被覆されている。また、対向する側壁13には、一対の電極部13aが形成されており、各電極部13aには、電流を供給する電源14が接続されている。このため、電源14から一対の電極部13aを介してガラス溶融炉11に電流を供給することで、ガラス溶融炉11が抵抗発熱し、ガラス溶融炉11に投入されたガラス原料を溶融することが可能となっている。なお、ガラス溶融炉11を抵抗発熱させることから、ガラス溶融炉11は小型であることが好ましい。そして、このガラス溶融装置10は、主に、ガラス塊のガラス原料を溶融するマーブルメルト法(MM法)に用いられるが、ガラス原料粉末を溶融するダイレクトメルト法(DM法)などに用いてもよい。
ところで、この底壁12及び側壁13は、電熱部材で構成されているため、場所によってその厚みを変えることで電気の通りやすさを変えることができる。このため、部分的に底壁12及び側壁13の厚みを変えることで、ガラス溶融炉11内での温度分布を調整することができる。例えば、ガラス原料がガラス溶融炉11の炉内底部に沈降する場合は、投入口19の鉛直方向下方を通り一対の電極部13aを結ぶ経路を、他の部分よりも肉厚にすることで、ガラス原料を効率的に溶融することができる。他方、ガラス原料が溶融ガラスの液面付近に浮遊する場合は、液面付近を通り一対の電極部13aを結ぶ経路を、他の部分よりも肉厚にすることで、ガラス原料を効率的に溶融することができる。この場合、各経路は最短距離とすることが好ましい。
このようなガラス溶融炉11は、ガラス原料が投入される投入口19の鉛直方向下方に配置されて投入されたガラス原料を溶融するための第一領域Aと、底壁12にガラス溶融炉11から溶融ガラスを引き出すための引出口15が形成された第二領域Bと、が形成されている。そして、第一領域Aと第二領域Bとの間に下部仕切板17が配置されており、第一領域A内の投入口19と下部仕切板17との間に上部仕切板16が配置されている。なお、引出口15の内面も窒化ホウ素で被覆されている。
下部仕切板17は、ガラス溶融炉11が炉内底部を仕切りガラス溶融炉11の上部からのみ溶融ガラスを通過させる仕切板である。下部仕切板17は、ガラス溶融炉11の底壁12及び側壁13と同様にモリブデンなどの炉材で構成されており、下部仕切板17の表面には窒化ホウ素が被覆されている。この下部仕切板17は、対向する一対の側壁13と底壁12とに当接されて、第一領域Aと第二領域Bとを仕切る平板状に形成されており、溶融ガラスの液面高さよりも低くなっている。このため、第一領域Aで溶融された溶融ガラスは、下部仕切板17の上方を越えることで、第二領域Bに移動することが可能となっている。
上部仕切板16は、上面を溶融ガラス液面より高く、かつ、下面を底壁12に触れないように設置されて、ガラス溶融炉11の炉内底部からのみ溶融ガラスを通過させる仕切板である。上部仕切板16は、ガラス溶融炉11の底壁12及び側壁13と同様にモリブデンなどの炉材で構成されており、上部仕切板16の表面には、窒化ホウ素が被覆されている。この上部仕切板16は、対向する一対の側壁13に当接されて平板状に形成されており、底壁12との間に空間が形成されている。このため、投入口19の鉛直下方付近で溶融された溶融ガラスは、上部仕切板16の下方に形成された空間を潜ることで、第一領域A内の下部仕切板17側へと移動することが可能となっている。
そして、上部仕切板16は、第一領域A内の投入口19と下部仕切板17との間に配置されている。このため、第一領域Aで溶融された溶融ガラスは、まず上部仕切板16の下方に形成された空間を潜り、その後、下部仕切板17の上方を越えることで、第二領域Bに移動して引出口15から引き出される。
ケーシング18は、ガラス溶融炉11の鉛直方向上方に配置されてケーシング18の天井となる天壁18aと、ガラス溶融炉11の周囲を覆う側壁18bと、ガラス溶融炉11の鉛直方向下方に配置される底壁18cとにより、箱状に形成されて、床2に載置されている。
天壁18aには、ガラス溶融炉11における第一領域Aの鉛直方向上方であって、上部仕切板16に対して第二領域Bの反対側に、ガラス原料をガラス溶融炉11に投入するための投入口19が形成されている。そして、この投入口19には、ガラス溶融炉11に投入するガラス原料を供給するスクリューチャージャー20が連結されている。
側壁18bには、溶融ガラスの液面よりも高い位置に、ケーシング18内に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入口21が形成されている。そして、この不活性ガス導入口21には、ケーシング18内に導入する不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置22が連結されている。なお、不活性ガス供給装置22から供給されるガスは、非酸化性ガスであれば特に限定されず、例えば、アルゴンガスや窒素ガスなどが使用可能であり、その中でも、低コストで連続的に安定供給できる点で窒素ガスが好ましい。
底壁18cには、ガラス溶融炉11の引出口15の鉛直方向下方に、引出口15から引き出された溶融ガラスを排出するための排出口23が形成されている。また、排出口23は、溶融ガラスの排出と同時に、不活性ガスを排出することもできる。
なお、ケーシング18内には、ガラス溶融炉11を断熱する耐火煉瓦や耐熱ボードなどの断熱材が挿入されている。
そして、床2には、ガラス溶融炉11の引出口15から引き出された溶融ガラスを各繊維化設備30に導入するための床穴3が形成されている。
繊維化設備30は、ガラス溶融炉11の引出口15から引き出された溶融ガラスを繊維化する設備である。この繊維化設備30は、引出口15から引き出された溶融ガラスが導入されるフォアハース31と、フォアハース31内の溶融ガラスから多数本のフィラメントを形成するブッシング32と、ブッシング32からフィラメントを引き出して高速で巻き取る回転ドラム33と、ブッシング32から引き出された各フィラメントに集束剤を塗布するアプリケータ37と、各フィラメントを集束する集束ローラ34と、を備えている。
フォアハース31は、引出口15から引き出された溶融ガラスが導入されるとともに、溶融ガラスの温度を調節して溶融ガラスを繊維化しやすい粘度に調整する貯留槽である。そして、フォアハース31は、床穴3の鉛直方向下方に配置されており、引出口15から引き出された溶融ガラスが導入される上部開口35が形成されている。なお、フォアハース31は、この上部開口35により大気開放されている。また、フォアハース31は、溶融ガラスの温度を調節するための加熱手段を備えている。この加熱手段は、例えば、フォアハース31の天井面に吊り下げられた電気ヒータ36でよく、また、電気ヒータ36の代わりにガスバーナ等の溶融ガラスの温度を調節できる加熱手段であればどのようなものを用いてもよい。
ブッシング32は、フォアハース31の底部に設けられており、紡糸のための多数(例えば、100~4000程度)のノズル(不図示)が形成されている。このブッシング32は、溶融ガラスの温度を調節するための加熱手段(不図示)を備えている。この加熱手段は、ガラス溶融炉11と同様に通電により抵抗発熱させるものである。このため、ブッシング32は通電により発熱する電熱部材で形成されており、例えば白金や白金合金から構成されている。
次に、本実施形態に係るガラス繊維製造装置1によりガラス繊維を製造する方法について説明する。
まず、真空ポンプでケーシング18内を真空状態もしくは少なくとも減圧状態にしてケーシング18内に存在する酸素を排除した後、不活性ガス供給装置22から供給される不活性ガスを不活性ガス導入口21からケーシング18内に導入する操作をケーシング18内の酸素濃度が少なくとも1%以下になるまで数回繰り返して、ケーシング18内を不活性ガス雰囲気とする。なお、不活性ガスを導入する前にケーシング18内に充満していた気体やケーシング18内に導入された不活性ガスは、排出口23から排出される。
次に、スクリューチャージャー20からガラス原料を供給して、投入口19からガラス溶融炉11の第一領域Aにガラス原料を投入し、電源14から電流を供給してガラス溶融炉11を通電し、ガラス溶融炉11の抵抗発熱により第一領域Aに投入されたガラス原料を加熱溶融する。このとき、通電によるガラス溶融炉11の抵抗発熱により、溶融ガラスを1700~2000℃に加熱する。これにより、ガラス原料に含まれるシリカの溶融が促進されて、ガラス原料が迅速に溶融されるとともに、ガラス原料の溶け残りも無くなる。なお、ガラス溶融炉11は、底壁12及び側壁13の内面が窒化ホウ素で被覆されているため、溶融ガラスを1700~2000℃に加熱しても、ガラス溶融炉11が投入されたガラス原料から発生する炭酸ガス等の酸素源によって酸化され昇華するのを抑制することができる。
また、繊維化設備30のフォアハース31及びブッシング32も加熱して、製造するガラス繊維のガラス組成に応じて溶融ガラスが繊維化しやすい温度となるように、適宜フォアハース31及びブッシング32の加熱温度を調整しておく。
すると、第一領域Aで溶融された溶融ガラスは、上部仕切板16の下方に形成された空間を潜るとともに下部仕切板17の上方を越えて第一領域Aから第二領域Bに移動し、第二領域Bの底壁12に形成された引出口15から鉛直方向下方に引き出される。この引出口15から引き出された溶融ガラスは、ケーシング18に形成された排出口23、床2に形成された床穴3及び繊維化設備30のフォアハース31に形成された上部開口35を通ってフォアハース31内に導入され、更に、フォアハース31の底部に設けられたブッシング32の多数のノズルからガラスフィラメントとして引き出される。そして、ブッシング32の多数のノズルから引き出されたガラスフィラメントにアプリケータ37で集束剤を塗布し、集束ローラ34で多数のガラスフィラメントを集束しながら高速回転する回転ドラム33で巻き取ることで、細長いガラスフィラメントが集束されたガラス繊維が製造される。
以上説明したように、第1の実施形態によれば、底壁12及び側壁13の内面が窒化ホウ素で被覆されているため、ガラス溶融炉11内の溶融ガラスを高温に加熱しても、底壁12及び側壁13の内面が投入されたガラス原料から発生する炭酸ガス等の酸素源によって酸化され昇華するのを抑制することができる。これにより、ガラスの主原料であるシリカの融点以上の温度でガラス原料を溶融することができるため、ガラス原料の溶融時間を短縮することができ、省エネルギー化を図ることができるとともに、ガラス原料の溶け残り(ガラス原料の未溶融物)を低減することができる。
そして、底壁12及び側壁13の通電によりガラス溶融炉11を抵抗発熱させてガラス原料を溶融するため、ガラス溶融炉11の全域において溶融ガラスを加熱することができる。このため、ヒートアップ時(立ち上げ時)のようにガラス溶融炉11内に溶融ガラスが無いときでもガラス原料を加熱溶融させることができ、また、第二領域Bに別途加熱手段を設けなくても、引出口15から引き出される溶融ガラスの温度が低下するのを防止することができる。しかも、底壁12及び側壁13の板厚を部分的に変えることで、電気の流れ易さを変えることができるため、ガラス溶融炉11の温度分布を変えることができ、効率的にガラス原料を溶融することができる。
更に、ケーシング18内に不活性ガスを導入することで、ガラス溶融炉11全体が大気から隔離されるため、ガラス溶融炉11なども、投入されたガラス原料から発生する炭酸ガス等の酸素源によって酸化され昇華するのを抑制することができる。このため、溶融ガラスを高温に加熱しても、ガラス溶融炉11の耐用年数が低下するのを抑制することができる。
そして、ガラス溶融炉11において溶融ガラスを1700~2000℃に加熱することで、ガラスの主成分であるシリカ単体で溶融するためにシリカの溶融が促進され、ガラス原料の溶融時間を更に短縮することができる。
また、ガラス溶融炉11に下部仕切板17及び上部仕切板16を設けることで、溶融ガラスが炉内上部の早流れに乗って引出口15から引き出されるのを防止して、ガラス溶融炉11内における溶融ガラスの移動経路を延ばすことができるため、ガラス溶融炉11内における溶融ガラスの滞留時間を長くすることができる。これにより、ガラス原料の溶け残りを更に低減することができるため、高品質なガラス繊維を製造することができる。
同様に、ガラス溶融炉11に上部仕切板16を設けることで、ガラス溶融炉11内における溶融ガラスの移動経路を延ばすことができるため、ガラス溶融炉11内における溶融ガラスの滞留時間が長くなり、ガラス原料の溶け残りが更に低減される。更に、この上部仕切板16により、溶融ガラスの液面付近に浮上してきた気泡を堰き止め、第二領域Bに移動することを防ぐことができるため、気泡を含んだ溶融ガラスが第二領域Bに移動して引出口15から引き出されるのを抑制することができる。これにより、ガラス原料の溶け残りや気泡のない高品質なガラス繊維を製造することができる。
[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態に係るガラス繊維製造装置の模式図である。図2に示すように、第2の実施形態に係るガラス繊維製造装置40は、基本的に第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1と同じであり、フォアハースの構成のみ第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1と相違する。このため、以下の説明では、第1の実施形態と異なる点のみ説明し、第1の実施形態と同じ点の説明を省略する。
図2は、第2の実施形態に係るガラス繊維製造装置の模式図である。図2に示すように、第2の実施形態に係るガラス繊維製造装置40は、基本的に第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1と同じであり、フォアハースの構成のみ第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1と相違する。このため、以下の説明では、第1の実施形態と異なる点のみ説明し、第1の実施形態と同じ点の説明を省略する。
第2の実施形態のフォアハース41は、第1の実施形態のフォアハース31と同様に、ガラス溶融炉11の引出口15から引き出された溶融ガラスが導入されるとともに、溶融ガラスの温度を調節して溶融ガラスを繊維化しやすい粘度に調整する貯留槽である。このため、フォアハース41は、床穴3の鉛直方向下方に配置されており、引出口15から引き出された溶融ガラスが導入される上部開口35が形成されて、溶融ガラスの温度を調節するための加熱手段を備えている。
そして、フォアハース41の側壁には、フォアハース41内に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入口42が形成されており、この不活性ガス導入口42には、フォアハース41内に導入する不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置43が連結されている。なお、不活性ガス供給装置43から供給されるガスは、非酸化性ガスであれば特に限定されず、例えば、アルゴンガスや窒素ガスなどが使用可能であり、その中でも、低コストで連続的に安定供給できる点で窒素ガスが好ましい。この場合、フォアハース41の上部開口35は、ケーシング18内に導入された不活性ガスを排出するための不活性ガス排出口としても機能する。
このように構成されるガラス繊維製造装置40によりガラス繊維を製造する際は、不活性ガス供給装置43から供給される不活性ガスを、不活性ガス導入口42からフォアハース41内に導入して、フォアハース41内を不活性ガス雰囲気としておく。なお、不活性ガスを導入する前にフォアハース41内に充満していた気体やフォアハース41内に導入された不活性ガスは、上部開口35から排出される。
このように、真空ポンプでフォアハース41内を真空状態もしくは少なくとも減圧状態にしてフォアハース41内に存在する酸素を排除した後、不活性ガスをフォアハース41内に導入する操作をフォアハース41内の酸素濃度が少なくとも1%以下になるまで数回繰り返すことで、フォアハース41内が大気から隔離されるため、ガラス溶融炉11からフォアハース41に導入された溶融ガラスも酸素と隔離されるため、溶融ガラスの酸素による劣化を抑制することができる。これにより、繊維化に至るまでの非酸化性雰囲気が要求されるオキシナイトライドガラスのようなガラス種の製造などに好適に用いることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、ガラス溶融炉11がケーシング18に覆われるものとして説明したが、ガラス溶融炉11などの酸化の問題が許容でき、ガラス溶融炉11を不活性ガス雰囲気に晒す必要が無い場合は、必ずしもケーシング18でガラス溶融炉11を覆う必要はない。
また、上記実施形態では、引出口15から引き出された溶融ガラスを直接フォアハース31に導入するものとして説明したが、図3に示すガラス繊維製造装置60のように、引出口15から引き出された溶融ガラスを、溶融ガラス貯留槽61及び減圧脱泡炉62などの中間槽を介してフォアハース31に導入してもよい。なお、減圧脱泡炉62は、溶融ガラスが導入される炉63をケーシング64で気密に覆うとともに、このケーシング64内を減圧ポンプ65により減圧することで、炉63に導入された溶融ガラスの脱泡を促すものである。
また、上記実施形態では、下部仕切板17がガラス溶融炉11に固定されるものとして説明したが、下部仕切板17は鉛直方向上方に移動可能となるようにガラス溶融炉11に取り付けられるものとしてもよい。そして、ガラスの組成を入れ替える際に、下部仕切板17を鉛直方向上方に移動させることで、第一領域Aの溶融ガラスがガラス溶融炉11の底面を伝って引出口15に移動することが可能となるため、ガラス組成を入れ替える時間を飛躍的に向上させることができる。
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は本実施例に限定されるものではない。
本実施例では、第1の実施形態に係るガラス繊維製造装置1のガラス溶融装置10を用いて、SiO2、Al2O3、MgOを組成とするTガラスのガラス原料を溶融した。すなわち、モリブデンで構成された底壁12及び側壁13の内面を窒化ホウ素で被覆し、このガラス溶融炉11を通電してガラス溶融炉11内の溶融ガラスを1800℃に加熱し、ガラス溶融炉11に投入されたTガラスのガラス原料を溶融した。
そして、ガラス溶融炉11の引出口15から、20g/min、30g/min、50g/min、75g/min及び100g/minの各流量で引き出される溶融ガラスについて、X線回折によりガラス原料の溶け残りを測定した。
図4は、X線回折の測定結果を示す図である。図4に示すように、何れの流量においてもガラス原料の溶け残りは観察されなかった。このことから、本実施例では、ガラス溶融炉11の内面を窒化ホウ素で被覆し、ケーシング18内を窒素雰囲気として、ガラス原料を1800℃に加熱することで、ガラス原料を良好に溶融することができることが明らかとなった。
本発明は、ガラス原料を溶融するガラス溶融装置、このガラス溶融装置を用いてガラス繊維を製造するガラス繊維製造装置およびガラス繊維製造方法として利用可能である。
1…ガラス繊維製造装置、2…床、3…床穴、10…ガラス溶融装置、11…ガラス溶融炉、12…底壁、13…側壁、13a…電極部、14…電源、15…引出口、16…上部仕切板、17…下部仕切板、18…ケーシング、18a…天壁、18b…側壁、18c…底壁、19…投入口、20…スクリューチャージャー、21…不活性ガス導入口、22…不活性ガス供給装置(不活性ガス供給手段)、23…排出口(不活性ガス排出口)、30…繊維化設備、31…フォアハース、32…ブッシング(繊維化装置)、33…回転ドラム(繊維化装置)、34…集束ローラ(繊維化装置)、35…上部開口、36…電気ヒータ、37…アプリケータ、40…ガラス繊維製造装置、41…フォアハース、42…不活性ガス導入口、43…不活性ガス供給装置、60…ガラス繊維製造装置、61…溶融ガラス貯留槽、62…減圧脱泡炉、63…炉、64…ケーシング、65…減圧ポンプ、A…第一領域、B…第二領域。
Claims (8)
- 底壁と側壁とを備え、前記底壁に溶融ガラスの引出口が形成されたガラス溶融炉と、
前記ガラス溶融炉を覆い、前記ガラス溶融炉の鉛直方向上方にガラス原料の投入口が形成されるとともに、前記引出口の鉛直方向下方に前記引出口から引き出された溶融ガラスを排出する排出口が形成されたケーシングと、
を有し、
前記底壁及び前記側壁は、通電により発熱する電熱部材で形成されており、
前記底壁及び前記側壁の内面は、窒化ホウ素で被覆されていることを特徴とするガラス溶融装置。 - 不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を更に有し、
前記ケーシングは、
前記不活性ガス供給手段から供給された不活性ガスを前記ケーシング内に導入する不活性ガス導入口と、
前記ケーシング内に導入された不活性ガスを排出する不活性ガス排出口と、
が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のガラス溶融装置。 - 前記投入口の鉛直方向下方に配置される前記ガラス溶融炉の第一領域と前記引出口が形成される前記ガラス溶融炉の第二領域とを形成するために、前記ガラス溶融炉の炉内底部を仕切る下部仕切板を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス溶融装置。
- 前記第一領域における前記投入口と前記下部仕切板との間に配置されて、前記ガラス溶融炉の炉内上部を仕切る上部仕切板を更に有することを特徴とする請求項3に記載のガラス溶融装置。
- 請求項1~4の何れか1項に記載のガラス溶融装置と、
前記ガラス溶融炉の下方に配置されて前記引出口から引き出された溶融ガラスが導入される貯留槽と、
前記貯留槽に導入された溶融ガラスを繊維化して紡糸する繊維化装置と、
を有することを特徴とするガラス繊維製造装置。 - 請求項5に記載のガラス繊維製造装置を用いたガラス繊維の製造方法であって、
ガラス原料を前記投入口から前記ガラス溶融炉内に投入し、
前記側壁及び前記底壁を通電加熱して前記ガラス溶融炉内に投入されたガラス原料を溶融し、
前記引出口から溶融ガラスを引き出して前記貯留槽に導入し、
前記貯留槽に導入された溶融ガラスを前記繊維化装置により繊維化してガラス繊維を製造することを特徴とするガラス繊維製造方法。 - 前記ケーシング内を不活性ガス雰囲気にすることを特徴とする請求項6に記載のガラス繊維製造方法。
- 前記側壁及び前記底壁の通電加熱により、溶融ガラスを1700~2000℃に加熱することを特徴とする請求項6又は7に記載のガラス繊維製造方法。
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WO2022255040A1 (ja) * | 2021-05-31 | 2022-12-08 | 日本電気硝子株式会社 | ガラス物品の製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003183031A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス繊維製造用電気溶融炉及び繊維用ガラスの溶融方法 |
JP2005271058A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Tosoh Quartz Corp | 離型層を有するシリコン溶融用容器の製造方法及びシリコン溶融用容器 |
JP2010052971A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス溶融方法およびガラス溶融装置 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003183031A (ja) * | 2001-12-18 | 2003-07-03 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス繊維製造用電気溶融炉及び繊維用ガラスの溶融方法 |
JP2005271058A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Tosoh Quartz Corp | 離型層を有するシリコン溶融用容器の製造方法及びシリコン溶融用容器 |
JP2010052971A (ja) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Nippon Electric Glass Co Ltd | ガラス溶融方法およびガラス溶融装置 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013011838A1 (ja) * | 2011-07-15 | 2013-01-24 | 日東紡績株式会社 | ガラス溶融装置、ガラス繊維製造装置及びガラス繊維製造方法 |
WO2017033245A1 (ja) * | 2015-08-21 | 2017-03-02 | 日東紡績株式会社 | ガラス繊維の製造方法 |
JPWO2017033245A1 (ja) * | 2015-08-21 | 2018-06-07 | 日東紡績株式会社 | ガラス繊維の製造方法 |
US11040908B2 (en) | 2015-08-21 | 2021-06-22 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Glass fiber production method |
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