WO2022264607A1 - ブッシング、ガラス繊維製造装置、及びガラス繊維製造方法 - Google Patents

ブッシング、ガラス繊維製造装置、及びガラス繊維製造方法 Download PDF

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WO2022264607A1
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cooling
glass
glass fiber
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Inventor
禅 松浦
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日本電気硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/08—Bushings, e.g. construction, bushing reinforcement means; Spinnerettes; Nozzles; Nozzle plates
    • C03B37/083—Nozzles; Bushing nozzle plates

Definitions

  • the present invention relates to improvements in glass fiber manufacturing technology.
  • Circular cross-section glass fibers whose cross-sections are perfect circles and modified cross-section glass fibers whose cross-sections are non-circular such as flattened oval or elliptical cross-sections have a high reinforcing effect when mixed with resin and combined. It is used in various fields because it can achieve
  • This type of glass fiber is generally produced by cooling molten glass while drawing it from a nozzle of a bushing. At this time, the cross-sectional shape of the manufactured glass fiber depends on the cooling state of the molten glass in addition to the shape of the nozzle hole at the tip of the nozzle.
  • modified cross-section glass fibers Even if a nozzle having a flat nozzle hole is used to produce modified cross-section glass fibers, if the viscosity of the molten glass drawn out from the nozzle is too low, the surface tension of the molten glass directly below the tip of the nozzle will cause the molten glass to expand. The cross section of the glass fiber is likely to be rounded, making it impossible to produce the desired modified cross-section glass fiber. Moreover, even in the case of producing circular-cross-section glass fibers, it is possible to suppress breakage of the glass fibers by appropriately cooling the molten glass.
  • the inner layer material is made of a material with a thermal conductivity of 100 W ⁇ m ⁇ 1 ⁇ k ⁇ 1 or more, and the outermost layer material is nickel and/or It has a hollow elongated body and/or a solid elongated body made of a chromium-containing material.
  • a cooling member can efficiently cool the molten glass.
  • an object of the present invention is to stably produce a large number of glass fibers having a desired shape.
  • a bushing according to the present invention includes a base plate extending in a predetermined direction and having a plurality of cooling regions in which a cooling member for cooling molten glass can be arranged; and a plurality of second nozzles provided in a second region of the base plate along the cooling region,
  • the average distance between the cooling region and the first region is shorter than the average distance between the cooling region and the second region, and the average diameter of the nozzle holes of the first nozzle is the same as that of the second nozzle. It is characterized by being larger than the average diameter of the pores.
  • the productivity of the glass fiber can be improved, and a large number of glass fibers can be obtained at once, so that a large count strand can be produced.
  • the diameter of the nozzle hole of the first nozzle which is located near the cooling area and is easily cooled, is made larger than the diameter of the nozzle hole of the second nozzle, and the molten glass is drawn out from the nozzle hole near the cooling member. is increased, it is possible to reduce variations in cooling efficiency of the molten glass due to different distances from the cooling member. Therefore, it is possible to appropriately adjust the viscosity of the molten glass during molding, and to stably mold the glass fiber.
  • the base plate further comprises a plurality of third nozzles provided in a third region along the cooling region, wherein the average distance between the cooling region and the second region is , it is preferable that the average distance between the cooling area and the third area is shorter than the average diameter of the nozzle holes of the second nozzles, and that the average diameter of the nozzle holes of the third nozzles is larger than that of the third nozzles.
  • the first nozzle and the second nozzle have a flat-shaped nozzle hole at the tip from which the molten glass flows.
  • a glass fiber manufacturing apparatus is characterized by comprising the bushing described above and a cooling member provided in the cooling area.
  • the length of the cooling member from the base plate is preferably longer than that of the first nozzle and the second nozzle.
  • a glass fiber manufacturing method according to the present invention is characterized by manufacturing glass fibers using the glass fiber manufacturing apparatus described above. According to such a configuration, it is possible to obtain the same effect as the configuration already described.
  • the molten glass is preferably E glass.
  • the molten glass preferably has a viscosity of 10 2.0 to 10 3.5 dPa ⁇ s at the molding temperature.
  • the viscosity is 10 3.5 dPa ⁇ s or less, the viscosity of the molten glass does not become too high, so that the moldability of the glass fibers can be maintained well. Further, when the viscosity is 10 2.0 dPa ⁇ s or more, the viscosity of the molten glass does not become too low, so that the force of the molten glass to return to a circular cross section due to the surface surface force is reduced when producing the modified cross-section glass fiber. It is weakened, and the flatness ratio (major dimension/minor dimension) of the glass fiber can be increased.
  • a large number of glass fibers having a desired shape can be stably produced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a glass fiber manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the nozzle of the bushing of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged bottom view showing the vicinity of the nozzle of the bushing of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged bottom view showing the vicinity of the nozzle of the bushing of the glass fiber manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of a nozzle of a bushing of a glass fiber manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a glass fiber manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the nozzle of the bushing of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged bottom view showing the vicinity of the nozzle of the bushing of FIG
  • FIG. 6 is an enlarged bottom view showing the vicinity of the nozzle of the bushing of the glass fiber manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of a nozzle of a bushing of a glass fiber manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged bottom view showing the vicinity of the nozzle of the bushing of the glass fiber manufacturing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • a glass fiber manufacturing apparatus 10 is a manufacturing apparatus for circular cross-section glass fibers, and includes a glass melting furnace 1, a forehearth 2 connected to the glass melting furnace 1, and the forehearth 2 It has a feeder 3 connected to it.
  • the X direction and the Y direction are horizontal directions
  • the Z direction is the vertical direction (the same applies hereinafter).
  • the molten glass G is supplied from the glass melting furnace 1 through the forehearth 2 to the feeder 3 and stored in the feeder 3 .
  • FIG. 1 shows an example in which one glass melting furnace 1 is connected to one feeder 3 , a plurality of feeders 3 may be connected to the glass melting furnace 1 .
  • a clarification furnace may be provided between the glass melting furnace 1 and the forehearth 2 .
  • the molten glass G is made of E glass, but it may be made of other glass materials such as D glass, S glass, AR glass, and C glass.
  • a bushing 4 is arranged at the bottom of the feeder 3 .
  • the bushing 4 is attached to the feeder 3 via a bushing block or the like.
  • the bottom of the bushing 4 is composed of a base plate 41 as shown in FIG. 2, and the base plate 41 is provided with a plurality of nozzles 5 . Further, the base plate 41 is provided with a plurality of cooling regions S extending in the Y direction, which is one predetermined direction, in which the cooling pipes 6 can be arranged.
  • a cooling pipe 6 is provided in the cooling area S as a cooling member.
  • Molten glass G stored in the feeder 3 is drawn downward from a plurality of nozzles 5 provided on the base plate 41 of the bushing 4 to produce glass fibers (monofilaments) Gm.
  • the viscosity of the molten glass G at the molding temperature is set within the range of 10 2.0 to 10 3.5 dPa ⁇ s (preferably 10 2.5 to 10 3.3 dPa ⁇ s).
  • the viscosity of the molten glass G at the molding temperature is the viscosity of the molten glass G at the position where it flows into the nozzle 5 .
  • a sizing agent is applied to the surface of the glass fibers Gm by an applicator (not shown), and 100 to 10,000 fibers are spun into one strand Gs.
  • the count of the strand Gs depends on the number of spun glass fibers Gm, and the greater the number of the glass fibers Gm, the larger the count of the strand Gs.
  • the spun strand Gs is wound around a collet 7 of a winding device as a fiber bundle Gr.
  • the strand Gs is cut into a predetermined length of about 1 to 20 mm, for example, and used as chopped strands.
  • At least part of the glass melting furnace 1, the forehearth 2, the feeder 3, the bushing 4, the nozzle 5, and the cooling pipe 6 is made of expensive material platinum or platinum alloy (for example, platinum rhodium alloy).
  • feeder 3 and bushing 4 may be heated by electric heating or the like.
  • the nozzle 5 includes a nozzle wall 51 and a perfectly circular nozzle hole 52 defined by the nozzle wall.
  • the thickness of the nozzle wall 51 is 0.1-10 mm, and the diameter of the nozzle hole 52 is in the range of 0.5-15 mm.
  • the nozzles 5 are evenly spaced along the X and Y directions. The interval between the nozzles 5 is, for example, about 1 to 20 mm.
  • nozzles 5 It is preferable that 200 to 10,000 nozzles 5 are arranged on the base plate 41 . By arranging the above number of nozzles 5, a strand Gs with a large count can be obtained. In addition, it is preferable that 1500 or more nozzles 5 are arranged on the base plate 41 .
  • the cooling pipe 6 exerts a cooling action by circulating cooling water F as a fluid inside it.
  • the cooling pipe 6 is a plate-like body, and a plurality of cooling pipes 6 are arranged so that the plate surface extends along a certain direction (Y direction).
  • the cooling pipe 6 is provided separately from the cooling area S of the base plate 41 in this embodiment, it may be provided integrally with the bottom of the bushing 4 .
  • the cooling pipe 6 may be a circular tubular body. The height position of the cooling pipe 6 can be appropriately adjusted according to the cooling conditions of the molten glass G.
  • the cooling pipe 6 may be arranged above the tip of the nozzle 5 so as not to directly face the molten glass G drawn from the nozzle 5, or may be arranged above the nozzle 5 and the molten glass G drawn from the nozzle 5. may be arranged so as to straddle both sides.
  • the cooling member is not limited to the cooling pipe 6, and may be a cooling fin or the like that induces an air flow and exerts a cooling effect.
  • the base plate 41 has a plurality of cooling areas S extending in the Y direction in which the cooling pipes 6 are arranged.
  • a plurality of cooling regions S are arranged at predetermined intervals in the X direction.
  • the cooling area S is in a flat state so that the cooling pipes 6 can be arranged.
  • a plurality of nozzles 5 are arranged between the cooling regions S.
  • the first area L1 and the second area L2 are provided with the same number of nozzles 5 (first nozzles 5a in the first area L1 and second nozzles 5b in the second area L2).
  • the first nozzle 5a is composed of a nozzle wall 51a
  • the second nozzle 5b is composed of a nozzle wall 51b.
  • the diameter D1 of the nozzle hole 52a of the first nozzle 5a is larger than the diameter D2 of the nozzle hole 52b of the second nozzle 5b.
  • the molten glass G drawn from the nozzle hole 52a of the first nozzle 5a near the cooling pipe 6 is easily cooled by the cooling pipe 6.
  • the molten glass G pulled out from the nozzle hole 52b of the second nozzle 5b located far from the cooling pipe 6 is difficult to be cooled by the cooling pipe 6 .
  • the inventors of the present invention have found that by facilitating the cooling of the molten glass G drawn out from the nozzle hole 52b of the second nozzle 5b, it is possible to suppress variations in cooling.
  • the inventors of the present invention found that the smaller the cross-sectional area of the molten glass G drawn out from the nozzle hole 52, the more likely the temperature of the molten glass G to decrease. Therefore, by making the diameter D1 of the nozzle hole 52a of the first nozzle 5a closer to the cooling pipe 6 larger than the diameter D2 of the nozzle hole 52b of the second nozzle 5b, the variation in cooling efficiency can be reduced. Since the amount of molten glass G drawn out per unit time from the nozzle hole 52 depends on the degree of cooling of the molten glass in addition to the diameter of the nozzle hole 52, the first nozzle hole 52a and the second nozzle hole The diameter of the glass fiber Gm pulled out from 52b tends to be uniform.
  • the length H2 of the cooling pipe 6 from the base plate 41 is longer than the length H1 of the first nozzle 5a and the second nozzle 5b. By doing so, the molten glass G drawn out from the first nozzle 5 a and the second nozzle 5 b can be efficiently cooled by the cooling pipe 6 .
  • the nozzles 5 are arranged on the base plate 42 of the bushing 14 in an arrangement different from that of the base plate 41 of the first embodiment.
  • the nozzles 5 are arranged in a zigzag pattern.
  • the second nozzles 5b arranged in the second region L2 are cooled more efficiently by the cooling pipes 6.
  • the cooling efficiency of the second nozzle 5b may slightly decrease due to the blockage by the first nozzle 5a.
  • the second nozzle 5b is not blocked by the first nozzle 5a, so it is cooled more efficiently.
  • the nozzles 5 are arranged on the base plate 43 of the bushing 24 in an arrangement different from that of the base plate 41 of the first embodiment.
  • Between the cooling regions S there are a first region L1, a second region L2 and a third region L3 from the side closer to the cooling region S.
  • the first area L1, the second area L2 and the third area L3 have the same number of nozzles 5 (the first area L1 has the first nozzles 5a and the second area L2 has the second nozzles 5b).
  • the third region L3 is provided with a third nozzle 5c).
  • the first nozzle 5a is composed of a nozzle wall 51a
  • the second nozzle 5b is composed of a nozzle wall 51b
  • the second nozzle 5b is composed of a nozzle wall 51b.
  • the diameter D1 of the nozzle hole 52a of the first nozzle 5a is larger than the diameter D2 of the nozzle hole 52b of the second nozzle 5b
  • the diameter D2 of the nozzle hole 52c of the second nozzle 5b is It is larger than the diameter D3 of the third nozzle 5c.
  • a plurality of nozzle regions L4, L5 are arranged in parallel and spaced apart in the X direction.
  • the nozzle 5 has a flat-shaped (oval in this embodiment) nozzle hole 53 at the tip from which the molten glass flows.
  • the major axis direction of the nozzle hole 53 coincides with the Y direction
  • the minor axis direction of the nozzle hole 53 coincides with the X direction.
  • the cross-sectional shape of the nozzle hole 53 may be an elliptical shape other than an oval shape.
  • the first area L4 and the second area L5 are provided with the same number of nozzles 5 (first nozzles 5d in the first area L4 and second nozzles 5e in the second area L5).
  • the first nozzle 5d is composed of a nozzle wall 51d
  • the second nozzle 5e is composed of a nozzle wall 51e.
  • the equivalent circle diameter D4 of the nozzle hole 53d of the first nozzle 5d is larger than the equivalent circle diameter D5 of the nozzle hole 53e of the second nozzle 5e.
  • a bushing 34 having a flat-shaped (elliptical in this embodiment) nozzle hole 53 is used for manufacturing modified cross-section glass fibers. Even when the molten glass G is pulled out from the nozzle hole 53 having such a shape, the cross section of the glass fiber tends to become a perfect circle due to the surface tension. Therefore, conventionally, it was necessary to increase the number of cooling members 6 . Therefore, by setting the diameter relationship of the nozzle holes 53 as described above, the second nozzles 5e in the second region L5 can also be efficiently cooled, so the number of cooling members 6 can be reduced.
  • the length H4 of the cooling pipe 6 from the base plate 44 is longer than the length H3 of the first nozzle 5d and the second nozzle 5e. By doing so, the molten glass G drawn out from the first nozzle 5 d and the second nozzle 5 e can be efficiently cooled by the cooling pipe 6 .
  • the number of nozzles 5 included in the first area L4 and the second area L5 is preferably 10 to 100 or less. Also, the total number of nozzles 5 arranged on the booth plate 44 is preferably 400 to 4000 or less.
  • the base plate extends in a predetermined direction and has a plurality of cooling regions in which cooling members for cooling molten glass can be arranged, and the base plate is provided in a first region along the cooling regions. and a plurality of second nozzles provided in a second region that is a region along the cooling region in the base plate, the average distance between the cooling region and the first region is shorter than the average distance between the cooling zone and the second zone, and the average diameter of the nozzle holes of the first nozzles is larger than the average diameter of the nozzle holes of the second nozzles.

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Abstract

所定の一方向に延び、溶融ガラスを冷却する冷却部材を配置可能な複数の冷却領域を具備するベースプレートと、前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第１の領域に設けられた複数の第１のノズルと、前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第２の領域に設けられた複数の第２のノズルと、を備えるブッシングであって、前記冷却領域と前記第１の領域間の平均距離は、前記冷却領域と前記第２の領域間の平均距離よりも短く、前記第１のノズルのノズル孔の平均径は、前記第２のノズルのノズル孔の平均径よりも大きいことを特徴とする。

Description

ブッシング、ガラス繊維製造装置、及びガラス繊維製造方法
　本発明は、ガラス繊維の製造技術の改良に関するものである。
　断面が真円である円形断面ガラス繊維や、断面が長円形や楕円形のような扁平形状などの非円形断面を有する異形断面ガラス繊維は、樹脂と混合して複合化した場合に高い補強効果を実現できることから、さまざまな分野で利用されている。
　この種のガラス繊維は、ブッシングのノズルから溶融ガラスを引き出しながら冷却することにより製造されるのが一般的である。この際、製造されるガラス繊維の断面形状は、ノズル先端部のノズル孔の形状に加えて、溶融ガラスの冷却状態に依存する。
　例えば、異形断面ガラス繊維を製造するために、扁平状のノズル孔を有するノズルを使用したとしても、ノズルから引き出される溶融ガラスの粘度が低すぎれば、ノズル先端部の直下で表面張力により溶融ガラスの断面が丸くなるように形成されやすく、所望の異形断面ガラス繊維を製造することができなくなる。また、円形断面ガラス繊維を製造する場合においても、溶融ガラスを適切に冷却することにより、ガラス繊維が切れてしまうことを抑制できる。
　そこで、例えば、特許文献１のガラス繊維製造装置は、溶融ガラスの冷却部材として、内層材が熱伝導率１００Ｗ・ｍ?１・ｋ?１以上の材料よりなり、最外層材がニッケル及び／又はクロムを含有する材料よりなる中空状長尺体及び／又は中実状長尺体を有している。このような冷却部材により、効率的に溶融ガラスを冷却することができる。
日本国特開２０１０?１８４８５８号公報
　近年、１つのブッシングから引き出されるガラス繊維を増やすことにより、生産性を向上させることや、大きな番手のストランドを製造することが検討されている。そのため、ブッシングに備えられている冷却部材の個数を減らし、その領域にノズルを設けることが検討されている。
　特許文献１に記載の冷却部材を用いることにより、ノズルから引き出される溶融ガラスの冷却効率は良くなるものの、冷却部材を減らすことで、１個の冷却部材が冷却する範囲が広がるため、全てのノズルから引き出される溶融ガラスを適切に冷却できないことがあった。
　以上の実情に鑑み、本発明は、所望の形状のガラス繊維を多数にかつ安定して製造することを課題とする。
　本発明に係るブッシングは、所定の一方向に延び、溶融ガラスを冷却する冷却部材を配置可能な複数の冷却領域を具備するベースプレートと、前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第１の領域に設けられた複数の第１のノズルと、前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第２の領域に設けられた複数の第２のノズルと、を備えるブッシングであって、前記冷却領域と前記第１の領域間の平均距離は、前記冷却領域と前記第２の領域間の平均距離よりも短く、前記第１のノズルのノズル孔の平均径は、前記第２のノズル孔の平均径よりも大きいことを特徴とする。
　このような構成によれば、冷却部材の間に、ノズル領域が複数配されるため、従来と比較してより多くのノズルを配置することができる。そのため、ガラス繊維の生産性を向上させることができるとともに、一度に多数のガラス繊維を得ることができるため、大きな番手のストランドを製造することができる。
　また、冷却領域から近い位置であるため冷却されやすい第１のノズルのノズル孔の径を、第２のノズルのノズル孔の径よりも大きくして、冷却部材に近いノズル孔から引き出される溶融ガラスの量を多くしているため、冷却部材からの距離が異なることに起因する溶融ガラスの冷却効率のばらつきを減らすことができる。従って、成形時の溶融ガラスの粘度を適正に調整し、ガラス繊維を安定的に成形することができる。
　本発明においては、前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第３の領域に設けられた複数の第３のノズルを更に備え、前記冷却領域と前記第２の領域間の平均距離は、前記冷却領域と前記第３の領域間の平均距離よりも短く、前記第２のノズルのノズル孔の平均径は、前記第３のノズルのノズル孔の平均径よりも大きいことが好ましい。
　このような構成によれば、より多くのノズルを配置した場合でも、溶融ガラスの冷却効率のばらつきを減らすことができる。
　本発明においては、前記第1のノズル及び前記第２のノズルは、前記溶融ガラスが流出する先端部において、扁平形状のノズル孔を備えることが好ましい。
　このような構成によれば、番手の大きい異形断面ガラス繊維を容易に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、上述のブッシングと、前記冷却領域に設けられた冷却部材とを備えることを特徴としている。
　このような構成によれば、既に述べた構成と同様の効果を得ることができる。
　本発明においては、前記冷却部材の、前記ベースプレートからの長さは、前記第１のノズル及び前記第２のノズルよりも長いことが好ましい。
　これにより、第２ノズルから引き出される溶融ガラスも効率的に冷却可能となる。
　本発明に係るガラス繊維製造方法は、上述のガラス繊維製造装置を用いてガラス繊維を製造することを特徴としている。このような構成によれば、既に述べた構成と同様の効果を得ることができる。
　本発明においては、前記溶融ガラスがＥガラスであることが好ましい。
　Ｅガラスは失透しにくいガラスであるため、ガラス繊維の生産性が向上する。
　本発明においては、成形温度において、溶融ガラスは、１０２．０～１０３．５ｄＰａ・ｓの粘度を有することが好ましい。
　１０３．５ｄＰａ・ｓ以下であれば、溶融ガラスの粘度が高くなりすぎないため、ガラス繊維の成形性を良好に維持することができる。また、１０２．０ｄＰａ・ｓ以上であれば、溶融ガラスの粘度が低くなりすぎないため、異形断面ガラス繊維を製造する際において、溶融ガラスが表面表力によって円形断面に戻ろうとする力が弱められ、ガラス繊維の扁平比（長径寸法／短径寸法）を高めることができる。
　本発明によれば、所望の形状のガラス繊維を多数にかつ安定して製造することができる。
図１は、本発明の第一実施形態に係るガラス繊維製造装置を示す断面図である。 図２は、図１のブッシングのノズル周辺を拡大して示す断面図である。 図３は、図１のブッシングのノズル周辺を拡大して示す底面図である。 図４は、本発明の第二実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシングのノズル周辺を拡大して示す底面図である。 図５は、本発明の第三実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシングのノズル周辺を拡大して示す断面図である。 図６は、本発明の第三実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシングのノズル周辺を拡大して示す底面図である。 図７は、本発明の第四実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシングのノズル周辺を拡大して示す断面図である。 図８は、本発明の第四実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシングのノズル周辺を拡大して示す底面図である。
　以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
（ガラス繊維の製造装置及び製造方法の第一実施形態）
　図１に示すように、本実施形態に係るガラス繊維製造装置１０は、円形断面ガラス繊維の製造装置であり、ガラス溶融炉１と、ガラス溶融炉１に接続されたフォアハース２と、フォアハース２に接続されたフィーダー３とを備えている。ここで、図１に示すＸＹＺからなる直交座標系において、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向が鉛直方向である（以下、同様）。
　溶融ガラスＧは、ガラス溶融炉１からフォアハース２を通じてフィーダー３に供給されると共に、フィーダー３内に貯留される。図１では１つのガラス溶融炉１が１つのフィーダー３と接続した例を図示しているが、ガラス溶融炉１には複数のフィーダー３が接続されていてもよい。また、ガラス溶融炉１とフォアハース２との間に清澄炉を設けてもよい。
　この実施形態では、溶融ガラスＧはＥガラスからなるが、Ｄガラス、Ｓガラス、ＡＲガラス、Ｃガラス等の他のガラス材質であってもよい。
　フィーダー３の底部に、ブッシング４が配置されている。ブッシング４は、ブッシングブロック等を介してフィーダー３に取り付けつけられている。ブッシング４の底部は、図２に示すようにベースプレート４１により構成されており、ベースプレート４１には、複数のノズル５が設けられている。また、ベースプレート４１には、所定の一方向であるＹ方向に延び、冷却管６を配置可能な複数の冷却領域Ｓが設けられている。そして、冷却領域Ｓには、冷却部材としての冷却管６が設けられている。
　ブッシング４のベースプレート４１に設けられた複数のノズル５からフィーダー３内に貯留された溶融ガラスＧが下方に引き出され、ガラス繊維（モノフィラメント）Ｇｍが製造される。この際、成形温度における溶融ガラスＧの粘度は、１０２．０～１０３．５ｄＰａ・ｓ（好ましくは１０２．５～１０３．３ｄＰａ・ｓ）の範囲内に設定される。なお、成形温度における溶融ガラスＧの粘度は、ノズル５に流入する位置における溶融ガラスＧの粘度とする。ガラス繊維Ｇｍの表面には、図示しないアプリケータにより集束剤が塗布されるとともに、１００～１００００本が１本のストランドＧｓに紡糸される。なお、ストランドＧｓの番手は、紡糸されるガラス繊維Ｇｍの本数に依存し、ガラス繊維Ｇｍの本数が多いほど、ストランドＧｓの番手が大きくなる。紡糸されたストランドＧｓは、巻き取り装置のコレット７に繊維束Ｇｒとして巻き取られる。ストランドＧｓは、例えば、１～２０ｍｍ程度の所定長に切断され、チョップドストランドとして利用される。
　ガラス溶融炉１、フォアハース２、フィーダー３、ブッシング４、ノズル５及び冷却管６は、少なくとも一部が、高価な材料である白金又は白金合金（例えば、白金ロジウム合金）により形成されている。
　溶融ガラスＧの粘度を調整するために、フォアハース２、フィーダー３およびブッシング４の中から選ばれた一又は複数の要素を通電加熱などで加熱してもよい。
　図２及び図３に示すように、ノズル５は、ノズル壁５１と、ノズル壁により区画形成された真円状のノズル孔５２とを備えている。ノズル壁５１の厚さは０．１～１０ｍｍであり、ノズル孔５２の直径は０．５～１５ｍｍの範囲である。ノズル５は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って均等間隔で配置されている。ノズル５どうしの間隔は、例えば１～２０ｍｍ程度である。
　ノズル５は、ベースプレート４１に２００～１００００個配置されていることが好ましい。ノズル５を上記の個数配置することにより、番手の大きなストランドＧｓを得ることができる。なお、ノズル５は、ベースプレート４１に１５００個以上配置されていることが好ましい。
　冷却管６は、その内部に流体としての冷却水Ｆを循環させて冷却作用を及ぼすようになっている。冷却管６は、板状体であって、その板面が一定の方向（Ｙ方向）に沿うように複数配置されている。なお、冷却管６は、この実施形態では、ベースプレート４１の冷却領域Ｓとは別体的に設けられているが、ブッシング４の底部と一体として設けてもよい。また、冷却管６は、円管状体であってもよい。冷却管６の高さ位置は、溶融ガラスＧの冷却条件に応じて適宜調整することができる。例えば、冷却管６は、ノズル５から引き出された溶融ガラスＧに直接対面しないようにノズル５の先端よりも上方に配置されていてもよいし、ノズル５とノズル５から引き出された溶融ガラスＧの双方に跨るように配置されていてもよい。冷却部材は、冷却管６に限らず、空気流を誘導して冷却作用を及ぼす冷却フィンなどであってもよい。
　ベースプレート４１は、冷却管６が配置される、Ｙ方向に亘って延びる冷却領域Ｓを複数有する。冷却領域Ｓは、Ｘ方向の所定間隔を置いて複数配置される。冷却領域Ｓは、冷却管６が配置可能となるように、平坦な状態となっている。そして、冷却領域Ｓの間に、複数のノズル５が配置される。
　冷却領域Ｓの間には、冷却領域Ｓに近い側から、第１の領域Ｌ１及び第２の領域Ｌ２を有する。第１の領域Ｌ１及び第２の領域Ｌ２には、同数のノズル５（第１の領域Ｌ１には第１のノズル５ａ、第２の領域Ｌ２には第２のノズル５ｂ）が設けられている。第１のノズル５ａは、ノズル壁５１ａにより構成され、第２のノズル５ｂは、ノズル壁５１ｂにより構成されている。第１のノズル５ａのノズル孔５２ａの径Ｄ１は、第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｂの径Ｄ２よりも大きい。
　冷却管６に近い第１のノズル５ａのノズル孔５２ａから引き出される溶融ガラスＧは、冷却管６により冷却されやすい。その一方、冷却管６から遠い位置にある第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｂから引き出される溶融ガラスＧは、冷却管６により冷却されにくい。本発明の発明者は、鋭意検討を重ねた結果、第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｂから引き出される溶融ガラスＧを冷却しやすくすることにより、冷却のばらつきを抑制できることを突き止めた。本発明の発明者は更なる検討を行った結果、ノズル孔５２から引き出される溶融ガラスＧの断面積が小さいほど、溶融ガラスＧの温度が低下しやすいことが分かった。そこで、冷却管６に近い第１のノズル５ａのノズル孔５２ａの径Ｄ１を、第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｂの径Ｄ２よりも大きくすることにより、冷却効率のばらつきを減らすことができる。なお、溶融ガラスＧのノズル孔５２からの、単位時間当たりの引き出し量は、ノズル孔５２の径に加えて溶融ガラスの冷却度合いに依存するため、第１のノズル孔５２ａ及び第２のノズル孔５２ｂから引き出されるガラス繊維Ｇｍの径は均一になりやすい。
　そのため、全てのノズル５の隣に冷却管６を配置する必要が無くなり、その結果、ベースプレート４１により多くのノズル５を配置することが可能となる。
　第１のノズル５ａの径Ｄ１と、第２のノズル５ｂの径Ｄ２の比（Ｄ１／Ｄ２）は、１．１～２．０とすることにより、冷却のばらつきやガラス繊維Ｇｍの径のばらつきを減らしつつ、ノズル５の製造コスト（白金の使用量）を下げることができる。
　また、冷却管６の、ベースプレート４１からの長さＨ２は、第１のノズル５ａ及び第２のノズル５ｂの長さＨ１よりも長い。このようにすることで、第1のノズル５ａ及び第２のノズル５ｂより引き出される溶融ガラスＧが冷却管６により効率的に冷却することができる。
（ガラス繊維の製造装置及び製造方法の第二実施形態）
　第二実施形態に係るガラス繊維製造装置について、第一実施形態にかかるガラス繊維製造装置１０と異なる点についてのみ説明する。
　図４に示すように、ブッシング１４のベースプレート４２には、第一実施形態のベースプレート４１とは異なる配置でノズル５が配置されている。ノズル５は千鳥状に配置されている。このように配置されることにより、第２の領域Ｌ２に配置された第２のノズル５ｂは冷却管６によりより効率的に冷却される。第一実施形態の場合、第１のノズル５ａにより遮られ、第２のノズル５ｂの冷却効率が僅かながら下がる場合がある。これに対して、本実施形態の場合、第２のノズル５ｂは第１のノズル５ａにより遮られないため、より効率的に冷却される。
（ガラス繊維の製造装置及び製造方法の第三実施形態）
　第三実施形態に係るガラス繊維製造装置について、第一実施形態にかかるガラス繊維製造装置１０と異なる点についてのみ説明する。
　図６に示すように、ブッシング２４のベースプレート４３には、第一実施形態のベースプレート４１とは異なる配置でノズル５が配置されている。冷却領域Ｓの間には、冷却領域Ｓに近い側から、第１の領域Ｌ１、第２の領域Ｌ２及び第３の領域Ｌ３を有する。第１の領域Ｌ１、第２の領域Ｌ２及び第３の領域Ｌ３には、同数のノズル５（第１の領域Ｌ１には第１のノズル５ａ、第２の領域Ｌ２には第２のノズル５ｂ、第３の領域Ｌ３には第３のノズル５ｃ）が設けられている。第１のノズル５ａは、ノズル壁５１ａにより構成され、第２のノズル５ｂは、ノズル壁５１ｂにより構成され、第２のノズル５ｂは、ノズル壁５１ｂにより構成されている。図５に示すように第１のノズル５ａのノズル孔５２ａの径Ｄ１は、第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｂの径Ｄ２よりも大きく、第２のノズル５ｂのノズル孔５２ｃの径Ｄ２は、第３のノズル５ｃの径Ｄ３よりも大きい。
　このように、冷却領域Ｓから遠くなるにつれてノズル５のノズル孔５２の径を小さくすることにより、ノズル５から引き出される溶融ガラスＧの冷却のばらつきを減らすことができる。
（ガラス繊維の製造装置及び製造方法の第四実施形態）
　第四実施形態に係るガラス繊維製造装置について、第一実施形態にかかるガラス繊維製造装置１０と異なる点についてのみ説明する。
　図７に及び図８示すように、ブッシング３４のベースプレート４４において、隣接する冷却領域Ｓの間に、複数のノズル領域Ｌ４，Ｌ５がＸ方向に間隔を置いて平行に配置されている。ノズル５は、溶融ガラスが流出する先端部において、扁平形状（本実施形態では長円形）のノズル孔５３を備えている。この実施形態では、ノズル孔５３の長径方向はＹ方向と一致しており、ノズル孔５３の短径方向はＸ方向と一致している。また、ノズル孔５３の断面形状は、長円形以外にも、楕円形等の形状であってもよい。
　冷却領域Ｓの間には、冷却領域Ｓに近い側から、第１の領域Ｌ４及び第２の領域Ｌ５を有する。第１の領域Ｌ４及び第２の領域Ｌ５には、同数のノズル５（第１の領域Ｌ４には第１のノズル５ｄ、第２の領域Ｌ５には第２のノズル５ｅ）が設けられている。第１のノズル５ｄは、ノズル壁５１ｄにより構成され、第２のノズル５ｅは、ノズル壁５１ｅにより構成されている。第１のノズル５ｄのノズル孔５３ｄの円相当径Ｄ４は、第２のノズル５ｅのノズル孔５３ｅの円相当径Ｄ５よりも大きい。
　扁平形状（本実施形態では長円形）のノズル孔５３を備えているブッシング３４は、異形断面ガラス繊維の製造に用いられる。このような形状のノズル孔５３から溶融ガラスＧを引き出した場合でも、表面張力によりガラス繊維の断面が真円形となりやすい。そのため、従来は、冷却部材６の数を多くする必要があった。そこで、ノズル孔５３の径の関係を上述に示した通りにすることにより、第２の領域Ｌ５の第２のノズル５ｅも効率的に冷却できるため、冷却部材６の数を減らすことができる。
　第１のノズル５ｄのノズル孔５３ｄの径Ｄ４と、第２のノズル５ｅのノズル孔５３ｅの径Ｄ５の比（Ｄ４／Ｄ５）は、１．１～２．０とすることにより、冷却のばらつきを減らしつつ、ノズル５の製造コスト（白金の使用量）を下げることができる。
　また、冷却管６の、ベースプレート４４からの長さＨ４は、第１のノズル５ｄ及び第２のノズル５ｅの長さＨ３よりも長い。このようにすることで、第1のノズル５ｄ及び第２のノズル５ｅより引き出される溶融ガラスＧが冷却管６により効率的に冷却することができる。
　なお、第１の領域Ｌ４及び第２の領域Ｌ５に含まれるノズル５の数は、１０～１００個以下であることが好ましい。また、ブースプレート４４に配置されるノズル５の総数は、４００～４０００個以下であることが好ましい。
　以上のようにしてガラス繊維を製造する本実施形態によれば、以下に示すような作用効果が得られる。
　本実施形態では、所定の一方向に延び、溶融ガラスを冷却する冷却部材を配置可能な複数の冷却領域を具備するベースプレートと、ベースプレートにおける、冷却領域に沿った領域である第１の領域に設けられた複数の第１のノズルと、ベースプレートにおける、冷却領域に沿った領域である第２の領域に設けられた複数の第２のノズルとを備え、冷却領域と第１の領域間の平均距離は、冷却領域と第２の領域間の平均距離よりも短く、第１のノズルのノズル孔の平均径は、第２のノズルのノズル孔の平均径よりも大きい。
　さらに、第１のノズルと第２のノズルのノズル孔の径の関係をこのようにすることにより、所望の形状のガラス繊維を多数にかつ安定して製造することができる。
　以上、本発明の実施形態に係るガラス繊維の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々のバリエーションが可能である。
　１：ガラス溶融炉、４・１４・２４・３４：ブッシング、４１・４２・４３・４４：ベースプレート、５：ノズル、５１：ノズル壁、５２・５３：ノズル孔、６：冷却管、１０：ガラス繊維製造装置、Ｇ：溶融ガラス、Ｇｍ：ガラス繊維（モノフィラメント）、Ｇｓ：ストランド、Ｓ：冷却領域、Ｌ１：第１の領域、Ｌ２：第２の領域、Ｌ３：第３の領域

Claims (8)

  1. 　所定の一方向に延び、溶融ガラスを冷却する冷却部材を配置可能な複数の冷却領域を具備するベースプレートと、
    　前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第１の領域に設けられた複数の第１のノズルと、
    　前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第２の領域に設けられた複数の第２のノズルと、を備えるブッシングであって、
    　前記冷却領域と前記第１の領域間の平均距離は、前記冷却領域と前記第２の領域間の平均距離よりも短く、
    　前記第１のノズルのノズル孔の平均径は、前記第２のノズル孔の平均径よりも大きいブッシング。
  2. 　前記ベースプレートにおける、前記冷却領域に沿った領域である第３の領域に設けられた複数の第３のノズルを更に備え、
    　前記冷却領域と前記第２の領域間の平均距離は、前記冷却領域と前記第３の領域間の平均距離よりも短く、
    　前記第２のノズルのノズル孔の平均径は、前記第３のノズルのノズル孔の平均径よりも大きい請求項１に記載のブッシング。
  3. 　前記第1のノズル及び前記第２のノズルは、前記溶融ガラスが流出する先端部において、扁平形状のノズル孔を備える請求項１または２に記載のブッシング。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載のブッシングと、
    　前記冷却領域に設けられた冷却部材とを備えるガラス繊維製造装置。
  5. 　前記冷却部材の、前記ベースプレートからの長さは、前記第１のノズル及び前記第２のノズルよりも長い請求項４に記載のガラス繊維製造装置。
  6. 　請求項４または５に記載のガラス繊維製造装置を用いてガラス繊維を製造するガラス繊維製造方法。
  7. 　前記溶融ガラスがＥガラスであ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。
  8. 　成形温度において、前記溶融ガラスは、１０２．０～１０３．５ｄＰａ・ｓの粘度を有することを特徴とする請求項６または７に記載のガラス繊維製造方法。
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