JP5488863B2 - Glass fiber manufacturing apparatus and glass fiber manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、扁平状の断面形状を有するガラス繊維の製造技術の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in manufacturing technology of glass fibers having a flat cross-sectional shape.
長円形や楕円形のような扁平状の断面形状を有するガラス繊維は、樹脂などに混合して複合化して使用した場合に高い補強効果を実現できることから、広範な分野において補強材として利用されている。 Glass fibers having a flat cross-sectional shape such as an oval or an ellipse can be used as a reinforcing material in a wide range of fields because they can achieve a high reinforcing effect when mixed and mixed with resin. Yes.
この種のガラス繊維は、溶融ガラスが貯溜されたガラス貯溜槽の底面に、扁平状のノズル孔を有するノズルを複数配列した状態で、各々のノズルのノズル孔から溶融ガラスを下方に引き出し、その引き出した溶融ガラスを冷却することにより製造される。このような一連の製造工程の中で、ノズル孔から引き出された溶融ガラスを冷却する目的は、溶融ガラスが表面張力により丸くなるのを防止する点にあるため、その冷却方法は、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造する上でも極めて重要なものとなる。 This type of glass fiber draws molten glass downward from the nozzle holes of each nozzle in a state where a plurality of nozzles having flat nozzle holes are arranged on the bottom surface of a glass storage tank in which molten glass is stored. It is manufactured by cooling the drawn molten glass. In such a series of manufacturing processes, the purpose of cooling the molten glass drawn from the nozzle hole is to prevent the molten glass from being rounded by the surface tension. This is extremely important in producing a glass fiber having a cross-sectional shape.
そして、この種の扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造する際に利用される冷却方法としては、例えば、ノズルの先端部から下方に間隔を置いて冷却板(冷却フィン)を配列し、当該冷却板により誘導される気体を溶融ガラスに吹き付けて冷却するものが公知となっている(例えば、特許文献1を参照)。 And as a cooling method utilized when manufacturing the glass fiber which has this kind of flat cross-sectional shape, for example, arranging a cooling plate (cooling fin) at intervals from the tip of the nozzle, What cools by blowing the gas induced | guided | derived with the said cooling plate to molten glass is known (for example, refer patent document 1).
ところで、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造する場合には、十分な補強効果を得るために、ガラス繊維の断面形状の扁平比(長径/短径)を大きくするとともに、そのようなガラス繊維を効率よく製造することが重要となる。 By the way, in the case of producing a glass fiber having a flat cross-sectional shape, in order to obtain a sufficient reinforcing effect, the flatness (long diameter / short diameter) of the cross-sectional shape of the glass fiber is increased and such glass is used. It is important to produce the fibers efficiently.
しかしながら、特許文献1に開示の冷却方法では、ノズルの先端部から下方に間隔を置いて冷却板が配置されていることから、ノズルのノズル孔から引き出された直後の溶融ガラスは、冷却板による冷却効果を受け難い状態となっている。そのため、溶融ガラスの冷却効率が悪い。このように溶融ガラスの冷却効率が悪いと、ノズル孔から引き出された溶融ガラスは表面張力によって断面形状が円形になる方向へ変位し易くなる。そして、このような断面形状の変位を来たす傾向は、ノズル孔から引き出された直後の未だ温度の高い状態にある溶融ガラスにおいて大きくなる。したがって、特許文献1に開示されているように、ノズルの先端部から下方に間隔を置いて冷却板が配置されている冷却方法では、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することが困難となる。なお、このような問題は、大きな扁平比を有するガラス繊維を製造しようとすればするほど、より顕著に現れる。 However, in the cooling method disclosed in Patent Document 1, since the cooling plate is disposed at a distance downward from the tip of the nozzle, the molten glass immediately after being drawn from the nozzle hole of the nozzle is formed by the cooling plate. It is difficult to receive a cooling effect. Therefore, the cooling efficiency of molten glass is bad. Thus, when the cooling efficiency of molten glass is bad, the molten glass pulled out from the nozzle hole is easily displaced in a direction in which the cross-sectional shape becomes circular due to surface tension. And the tendency which brings about the displacement of such a cross-sectional shape becomes large in the molten glass in a state with a still high temperature immediately after having pulled out from the nozzle hole. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, in the cooling method in which the cooling plate is disposed at a distance from the tip of the nozzle, the glass fiber having a flat cross-sectional shape is efficiently manufactured. It becomes difficult. Such a problem becomes more prominent as an attempt is made to produce glass fibers having a large aspect ratio.
本発明は、上記実情に鑑み、ノズルのノズル孔から引き出される溶融ガラスの冷却効率を高めることにより、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することを技術的課題とする。 This invention makes it a technical subject to efficiently manufacture the glass fiber which has flat cross-sectional shape by raising the cooling efficiency of the molten glass pulled out from the nozzle hole of a nozzle in view of the said situation.
上記課題を解決するために創案された本発明に係るガラス繊維製造装置は、溶融ガラスが貯溜されたガラス貯溜槽の底面に、扁平状のノズル孔を有するノズルを複数配列し、各々の前記ノズルのノズル孔から前記溶融ガラスを引き出しながら冷却することで、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造するガラス繊維製造装置において、前記ノズルと、該ノズルのノズル孔から引き出された前記溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、その双方に隙間を空けて対向するように配置された冷却板を備え、該冷却板が、前記隙間に対して気体を誘導して前記溶融ガラスを冷却するように構成されていることに特徴づけられる。 In order to solve the above problems, the glass fiber manufacturing apparatus according to the present invention includes a plurality of nozzles having flat nozzle holes arranged on the bottom surface of a glass storage tank in which molten glass is stored, and each of the nozzles In the glass fiber manufacturing apparatus for manufacturing glass fiber having a flat cross-sectional shape by cooling while pulling out the molten glass from the nozzle hole, the nozzle and the molten glass drawn from the nozzle hole of the nozzle And a cooling plate disposed so as to be opposed to each other with a gap therebetween, and the cooling plate induces gas to the gap to cool the molten glass. It is characterized by being configured to.
このような構成によれば、冷却板が、ノズルと、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、そのノズルと溶融ガラスの双方に隙間を空けて対向するように配置されており、冷却板によってその隙間に対して気体が誘導されて溶融ガラスが冷却される。そのため、ノズルと、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスとの間のうち、冷却板と対向している部分は、冷却板によって誘導される気体によって連続的に冷却される。その結果、上記の連続的に冷却される区間内に含まれるノズルのノズル孔から引き出された直後の溶融ガラスも、冷却板によって誘導される気体によって直ちに効率よく冷却することができる。したがって、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスの冷却効率が大幅に向上し、引き出された溶融ガラスの断面形状が、表面張力によって丸く変形するという事態を確実に抑制することができる。すなわち、扁平状のノズル孔から引き出された溶融ガラスは、その断面形状を扁平状から大きく変化させることなく固化されることから、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することが可能となる。 According to such a configuration, the cooling plate faces both the nozzle and the molten glass with a gap in the vertical direction across both the nozzle and the molten glass drawn from the nozzle hole of the nozzle. It arrange | positions so that gas may be induced | guided | derived with respect to the clearance gap with a cooling plate, and a molten glass is cooled. Therefore, the part facing the cooling plate among the nozzle and the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle is continuously cooled by the gas induced by the cooling plate. As a result, the molten glass immediately after being drawn out from the nozzle hole of the nozzle included in the continuously cooled section can be immediately and efficiently cooled by the gas induced by the cooling plate. Therefore, the cooling efficiency of the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle is greatly improved, and it is possible to reliably suppress a situation in which the cross-sectional shape of the drawn molten glass is deformed round due to surface tension. That is, the molten glass drawn out from the flat nozzle hole is solidified without greatly changing its cross-sectional shape from the flat shape, and thus it is possible to efficiently produce glass fibers having a flat cross-sectional shape. It becomes.
また、ノズルから引き出された溶融ガラスの冷却効率が大幅に向上することから、ノズルから引き出された溶融ガラスが表面張力で丸まろうとする区間(溶融ガラスの断面形状が変形しやすい区間)が短くなるので、その過程で溶融ガラスの丸まり方に差が生じ難くなり、結果的に冷却固化されたガラス繊維の扁平比のバラツキを抑制することも可能となる。 In addition, since the cooling efficiency of the molten glass drawn from the nozzle is greatly improved, the section where the molten glass drawn from the nozzle tends to be rounded by the surface tension (section where the cross-sectional shape of the molten glass is easily deformed) is short. As a result, it becomes difficult to produce a difference in the rounding of the molten glass in the process, and as a result, it is possible to suppress variation in the flat ratio of the cooled and solidified glass fiber.
上記の構成において、前記冷却板が、前記ノズルのノズル孔の長軸方向と平行に配置されていることが好ましい。 Said structure WHEREIN: It is preferable that the said cooling plate is arrange | positioned in parallel with the major axis direction of the nozzle hole of the said nozzle.
このようにすれば、冷却管をノズルのノズル孔の短軸方向と平行に配置した場合に比して、冷却板によるノズル及び溶融ガラスの冷却面積を広く確保できるので、溶融ガラスの冷却効率をより向上させることができる。 In this way, the cooling area of the nozzle and the molten glass by the cooling plate can be secured wider than when the cooling pipe is arranged in parallel with the minor axis direction of the nozzle hole of the nozzle. It can be improved further.
上記の構成において、前記冷却板が、内部に冷却液を流通させる冷却管の外周面に連結されていてもよい。 Said structure WHEREIN: The said cooling plate may be connected with the outer peripheral surface of the cooling pipe which distribute | circulates a cooling fluid inside.
このようにすれば、冷却管によって冷却板自体が冷却されるので、冷却板の周囲の熱をより効率的に吸熱し、冷却板の周囲により気流を形成しやすくなる。すなわち、冷却板に冷却管を連結しない場合に比べて、ノズル及び溶融ガラスと、これら双方と対向する冷却板との間の隙間に気体をより効率的に誘導することが可能となる。 In this way, the cooling plate itself is cooled by the cooling pipe, so that the heat around the cooling plate can be absorbed more efficiently, and an airflow can be easily formed around the cooling plate. That is, compared with the case where the cooling pipe is not connected to the cooling plate, the gas can be more efficiently guided to the gap between the nozzle and the molten glass and the cooling plate facing both of them.
上記の構成において、前記ノズルが、その先端部にノズル形成壁の一部を切除してなる切欠部を有し、前記冷却板が、前記切欠部の少なくとも一部を覆うように配置されていることが好ましい。 In the above configuration, the nozzle has a notch formed by cutting off a part of the nozzle forming wall at a tip thereof, and the cooling plate is disposed so as to cover at least a part of the notch. It is preferable.
すなわち、ノズルの先端部に切欠部を設ければ、その切欠部を通じて溶融ガラスがノズル近傍の雰囲気によって冷却される。そして、この切欠部の少なくとも一部を覆うように冷却板を配置すれば、冷却板によって誘導される気体が、切欠部を介して溶融ガラスに作用することになる。したがって、切欠部と、冷却板によって誘導される気体との相乗効果により、溶融ガラスを早期に効率よく冷却することができる。 That is, if a notch is provided at the tip of the nozzle, the molten glass is cooled by the atmosphere in the vicinity of the nozzle through the notch. And if a cooling plate is arrange | positioned so that at least one part of this notch part may be covered, the gas induced | guided | derived by a cooling plate will act on molten glass through a notch part. Therefore, the molten glass can be efficiently cooled early due to the synergistic effect of the notch and the gas induced by the cooling plate.
上記課題を解決するために創案された本発明に係るガラス繊維製造方法は、溶融ガラスが貯溜されたガラス貯溜槽の底面に、扁平状のノズル孔を有するノズルを複数配列し、各々の前記ノズルのノズル孔から前記溶融ガラスを引き出しながら冷却することで、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造するガラス繊維製造方法において、前記ノズルと、前記ノズルのノズル孔から引き出された前記溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、その双方に隙間を空けて対向するように冷却板を配置し、該冷却板により前記隙間に対して気体を誘導して、前記溶融ガラスを冷却することに特徴づけられる。 The glass fiber manufacturing method according to the present invention, which was created to solve the above problems, includes arranging a plurality of nozzles having flat nozzle holes on the bottom surface of a glass storage tank in which molten glass is stored, and each of the nozzles In the glass fiber manufacturing method of manufacturing a glass fiber having a flat cross-sectional shape by cooling while pulling out the molten glass from the nozzle hole of the nozzle, the molten glass drawn from the nozzle hole of the nozzle, A cooling plate is disposed so as to face both of them with a gap between them, and a gas is guided to the gap by the cooling plate to cool the molten glass. It is characterized by.
このような方法によれば、ノズルと、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、そのノズルと溶融ガラスの双方に隙間を空けて対向するように冷却板を配置し、この状態で、冷却板によって隙間に対して気体が誘導されて溶融ガラスが冷却される。そのため、ノズルと、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスとの間のうち、冷却板と対向している部分は、冷却板によって誘導される気体によって連続的に冷却される。その結果、上記の連続的に冷却される区間内に含まれるノズルのノズル孔から引き出された直後の溶融ガラスも、冷却板によって誘導される気体によって直ちに効率よく冷却することができる。したがって、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスの冷却効率が大幅に向上し、引き出された溶融ガラスの断面形状が、表面張力によって丸く変形するという事態を確実に抑制することができる。すなわち、扁平状のノズル孔から引き出された溶融ガラスは、その断面形状を扁平状から大きく変化させることなく固化されることから、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することが可能となる。 According to such a method, in a state where both the nozzle and the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle are straddled in the vertical direction, the nozzle and the molten glass are cooled so as to face each other with a gap. A plate is arranged, and in this state, a gas is induced to the gap by the cooling plate to cool the molten glass. Therefore, the part facing the cooling plate among the nozzle and the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle is continuously cooled by the gas induced by the cooling plate. As a result, the molten glass immediately after being drawn out from the nozzle hole of the nozzle included in the continuously cooled section can be immediately and efficiently cooled by the gas induced by the cooling plate. Therefore, the cooling efficiency of the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle is greatly improved, and it is possible to reliably suppress a situation in which the cross-sectional shape of the drawn molten glass is deformed round due to surface tension. That is, the molten glass drawn out from the flat nozzle hole is solidified without greatly changing its cross-sectional shape from the flat shape, and thus it is possible to efficiently produce glass fibers having a flat cross-sectional shape. It becomes.
また、ノズルから引き出された溶融ガラスの冷却効率が大幅に向上することから、ノズルから引き出された溶融ガラスが表面張力で丸まろうとする区間(溶融ガラスの断面形状が変形しやすい区間)が短くなるので、その過程で溶融ガラスの丸まり方に差が生じ難くなり、結果的に冷却固化されたガラス繊維の扁平比のバラツキを抑制することも可能となる。 In addition, since the cooling efficiency of the molten glass drawn from the nozzle is greatly improved, the section where the molten glass drawn from the nozzle tends to be rounded by the surface tension (section where the cross-sectional shape of the molten glass is easily deformed) is short. As a result, it becomes difficult to produce a difference in the rounding of the molten glass in the process, and as a result, it is possible to suppress variation in the flat ratio of the cooled and solidified glass fiber.
上記の方法において、断面形状の扁平比(長径/短径)が1超30以下となるガラス繊維を製造することが好ましい。 In the above method, it is preferable to produce a glass fiber having a cross-sectional flatness ratio (major axis / minor axis) of more than 1 and 30 or less.
すなわち、仮に30を超える扁平比を実現したとしても、それに見合うだけの補強効果は期待できない一方で、扁平比を維持する上での様々な管理項目だけが不当に増加し、経済的にも好ましくない。しがたって、ガラス繊維に期待できる補強効果と、経済的な観点の双方を考慮した場合には、ガラス繊維の断面形状の扁平比は1超30以下であることが好ましく、2以上25以下であることがより好ましく、3以上20以下であることが最も好ましい。 In other words, even if a flatness ratio exceeding 30 is realized, it is not possible to expect a reinforcing effect that is commensurate with it, but only various management items for maintaining the flatness ratio are unreasonably increased, which is economically preferable. Absent. Therefore, when considering both the reinforcing effect that can be expected of glass fiber and an economical viewpoint, the flatness ratio of the cross-sectional shape of the glass fiber is preferably more than 1 and 30 or less, and 2 or more and 25 or less. More preferably, it is more preferably 3 or more and 20 or less.
以上のように本発明によれば、ノズルと、ノズルのノズル孔から引き出された溶融ガラスとの双方に跨るように配置された冷却板によって誘導される気体によって、ノズルのノズル孔から引き出される溶融ガラスが効率よく冷却されるので、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the melt drawn from the nozzle hole of the nozzle by the gas induced by the cooling plate disposed so as to straddle both the nozzle and the molten glass drawn from the nozzle hole of the nozzle. Since the glass is efficiently cooled, it is possible to efficiently produce glass fibers having a flat cross-sectional shape.
以下、本発明に係る一実施形態を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本実施形態に係るガラス繊維製造装置のブッシング直下のノズルと冷却板の配置関係を示す縦断面図であり、図2は、ブッシング直下のノズルと冷却板の配置関係を示す横断面図である。これら各図に示すように、このガラス繊維製造装置は、例えば、Eガラス、Dガラス、ARガラス等のガラス組成をなす溶融ガラス1から扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造(紡糸)するためのものであり、図外にガラス溶融炉を備えている。そして、このガラス溶融炉内で溶融された溶融ガラス1は、ガラス溶融炉の下流側に配設されたガラス貯溜槽内へと流入するようになっている。このガラス貯溜槽は通電加熱されており、最適な温度条件(例えば、1100〜1300℃の範囲内)となるように管理されており、このガラス貯溜槽の底面を構成するブッシング2には、複数のノズル3が垂下された状態で整列配置されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the positional relationship between a nozzle and a cooling plate immediately below the bushing of the glass fiber manufacturing apparatus according to this embodiment, and FIG. 2 is a horizontal cross section showing the positional relationship between the nozzle and the cooling plate immediately below the bushing. FIG. As shown in these drawings, this glass fiber manufacturing apparatus manufactures (spins) glass fibers having a flat cross-sectional shape from a molten glass 1 having a glass composition such as E glass, D glass, AR glass or the like. For this purpose, a glass melting furnace is provided outside the figure. The molten glass 1 melted in the glass melting furnace flows into a glass storage tank disposed on the downstream side of the glass melting furnace. This glass storage tank is energized and heated, and is managed so as to be in an optimum temperature condition (for example, within a range of 1100 to 1300 ° C.). The
ノズル3は、扁平状のノズル孔3aを有するとともに、その先端部にノズル形成壁の一部を切除してなる切欠部3bを有している。ノズル3は、ノズル孔3aの長軸がブッシング2の横方向(長辺方向)と平行になるように配置されている。そして、この状態で、ブッシング2の縦方向(短辺方向)に隣接するノズル3は、2列毎に切欠部3bが形成された側が互いに対向するように配列されている。
The
切欠部3bは、図示例では、ノズル3のノズル孔3aの全周の3分の1の領域に亘って形成されている。切欠部3bの上下方向寸法(深さ)L1の上限値は、ノズル3の上下方向寸法(全長)L2の1/2以下であることが好ましく、切欠部3bの上下方向寸法L1の下限値は、ノズル3のノズル孔3aの円相当径(ノズル孔3aの横断面の面積と同一の面積をもつ円の直径をいう。以下、同じ。)の1/2以上であることが好ましい。このように切欠部3bの上下方向寸法L1を規定する理由は、次の通りである。すなわち、切欠部3bの上下方向寸法L1が、ノズル3の上下方向寸法L2の1/2を超えると、ノズル3の強度が低下し、長時間に亘って使用した場合に変形を来たすおそれがある。一方、切欠部3bの上下方向寸法L1が、ノズル孔3aの横断面の面積の円相当径の1/2未満であると、切欠部3bによる溶融ガラス1の冷却効果が十分に期待できなくなるおそれがある。したがって、切欠部3bの上下方向寸法L1の上限値および下限値は、上記の数値であることが好ましい。
In the illustrated example, the
ブッシング2の縦方向に隣接するノズル3の各相互間には、ブッシング2の横方向と平行になるように冷却板4,5が配置されている。すなわち、冷却板4,5は、ノズル3のノズル孔3aの長軸方向と平行に配置されている。そして、この状態で、冷却板4,5は、ノズル3と、そのノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1との双方に上下方向に跨った状態で、そのノズル3と溶融ガラス1の双方に隙間を空けて対向するように配置されている。この隙間には、冷却板4,5によって気体(大気)が誘導されるようになっているので、この隙間に誘導された気体によって溶融ガラス1は冷却される。
冷却板4,5の横断面形状は、図1に示すように、上下方向に長尺となる長円形状(トラック形状)をなしている。そして、冷却板4,5の縦断面における寸法は、縦(高さ)寸法L3が5〜50mm、横(厚み)寸法が0.5〜5mmに設定される。このような寸法に設定する理由は次の通りである。すなわち、冷却板4,5の縦断面における縦寸法及び横寸法が大きくなりすぎると、冷却板4,5が邪魔になり、各ノズル3のノズル孔3aから引き出した溶融ガラス1に連なった状態で、冷却固化された複数のガラス繊維を紡糸する紡糸工程(集束工程)を実行できる場所に制約が生じる。一方、冷却板4,5の縦断面における縦寸法及び横寸法が小さくなりすぎると、冷却板4,5による冷却効率が低下する。したがって、冷却板4,5の縦断面における縦寸法及び横寸法は、上記の数値範囲内に設定することが好ましい。また、冷却板4,5の上下方向寸法L3のうち、ノズル3と対向している部分の寸法L4と、ノズル3のノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1と対向している部分の寸法L5とは、図示例のように一致するようにしてもよいし、或いは、いずれか一方の上下方向寸法L4(L5)が他方の上下方向寸法L5(L4)よりも長尺になるようにしてもよい。また、冷却板4,5は、中実としてもよいが、軽量化を図る観点から、内部全体を中空としたり、或いは内部を部分的に多孔質材料により形成してもよい。
As shown in FIG. 1, the cross-sectional shape of the
冷却板4,5は、ノズル3の両側に配置されている。このうち、ノズル3の切欠部3bが形成されている側に配置された冷却板4は、その切欠部3bの少なくとも一部を側方から覆うように配置されている。なお、本実施形態では、ノズル3の両側に冷却板4,5を配置しているが、いずれか一方側にのみ冷却板4(5)を配置するようにしてもよい。この場合、ノズル3の切欠部3bが形成されている側にのみ冷却板4を配置することが好ましい。
The
さらに、図2に示すように、冷却板4,5の長手方向の一端部は、内部に水などの冷却液6を流通させる冷却管7の外周面に連結されている。このようにすれば、冷却板4,5自体が冷却管7によって冷却されるため、冷却板4の周囲の熱をより効率的に吸熱し、冷却板4,5の周囲に気流を形成しやすくなる。すなわち、冷却板4,5に冷却管7を連結しない場合に比べて、ノズル3及び溶融ガラス1と、これら双方と対向する冷却板4,5との間の隙間に気体をより効率的に誘導することができる。また、冷却板4,5の温度を容易に管理することができるので、冷却板4,5毎に冷却効率のバラツキが生じるという事態を確実に防止することもできる。なお、冷却板4,5の端部に冷却管7を連結する代わりに、冷却板4,5の上端側或いは下端側に、冷却板4,5の長手方向と平行に冷却管7を配置して、その冷却管7を冷却板4の上端側或いは下端側に連結するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 2, one end of the
次に、以上のように構成された本実施形態に係るガラス繊維製造装置によって、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を製造する方法について、以下に具体的に説明する。 Next, a method for producing a glass fiber having a flat cross-sectional shape by the glass fiber production apparatus according to the present embodiment configured as described above will be specifically described below.
まず、原料の調合工程で、複数のガラス原料を例えばEガラス組成となるように秤量した後、その秤量したガラス原料をバッチ混合機によって混合し、混合バッチ原料を形成する。次に、得られた混合バッチ原料をサイロに投入するとともに、その混合バッチ原料をサイロからスクリューチャージャー等の原料投入機によりガラス溶融炉の溶解室内に連続的に投入する。なお、この際、必要に応じて混合バッチ原料とともに、ガラスカレットをガラス溶融炉の溶解室内に投入する。 First, in the raw material preparation step, a plurality of glass raw materials are weighed so as to have an E glass composition, for example, and then the weighed glass raw materials are mixed by a batch mixer to form a mixed batch raw material. Next, the obtained mixed batch raw material is charged into a silo, and the mixed batch raw material is continuously charged from a silo into a melting chamber of a glass melting furnace by a raw material charging machine such as a screw charger. At this time, the glass cullet is put into the melting chamber of the glass melting furnace together with the mixed batch raw material as necessary.
溶融室内に投入されたガラス原料は、電気加熱の熱源、溶融室内の高温ガスあるいは輻射熱等によって急速に加熱され、高温化学反応を起して粗溶融状態となる。そして、さらに時間経過と共に反応が進行し、初期の反応ガスなどが放出された後、均質な溶融ガラス1となる。そして均質化された溶融ガラス1は、ガラス溶融炉のフォアハースを経てフィーダーへと流入する。 The glass raw material thrown into the melting chamber is rapidly heated by a heat source of electric heating, a high-temperature gas or radiant heat in the melting chamber, etc., to cause a high-temperature chemical reaction to be in a roughly molten state. Then, the reaction further proceeds with time, and after the initial reaction gas and the like are released, the homogeneous molten glass 1 is obtained. And the homogenized molten glass 1 flows into a feeder through the forehearth of a glass melting furnace.
そして、フィーダー先端に据え付けられたガラス貯溜槽へと流入した溶融ガラス1は、図1及び図2に示すように、ガラス貯溜槽の底面を構成するブッシング2に配列された各ノズル3のノズル孔3aから下方に連続的に引き出される。この際、冷却板4,5が、ノズル3と、そのノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1との双方に上下方向に沿って跨った状態で、そのノズル3と溶融ガラス1の双方に隙間を空けて対向するように配置されているため、冷却板4,5によってその隙間に対して気体が誘導されて溶融ガラス1が冷却される。このようにすれば、ノズル3と、そのノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1との間のうち、冷却板4,5と対向している部分(図1に示すL3に相当する部分)は、冷却板4,5によって誘導される気体によって連続的に冷却される。その結果、上記の連続的に冷却される区間内に含まれるノズル孔3aから引き出された直後の溶融ガラス1も、冷却板4,5によって誘導される気体によって直ちに効率よく冷却することが可能となる。したがって、ノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1の冷却効率が大幅に向上し、ノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1の断面形状が、表面張力によって丸く変形するという事態を確実に抑制することができる。すなわち、扁平状のノズル孔3aから引き出された溶融ガラス1は、その断面形状を扁平状から大きく変化させることなく固化されることから、扁平状の断面形状を有するガラス繊維を効率よく製造することが可能となる。
And the molten glass 1 which flowed into the glass storage tank installed in the feeder front-end | tip is the nozzle hole of each
さらに、ノズル3の先端部には、切欠部3bが形成されており、その切欠部3bを側方から覆うように冷却板4が配置されている。そのため、切欠部3bを通じて溶融ガラス1がノズル3近傍の雰囲気(気体)によって冷却される。また、冷却板4によって誘導される気体が、切欠部3bを介して溶融ガラス1に作用する。したがって、切欠部3bと、冷却板4との相乗効果により、溶融ガラス1を早期に効率よく冷却することができる。
Furthermore, a
また、この実施形態では、ノズル3の両側に、冷却板4,5が配置されているので、ノズル3のノズル孔3aから引き出された直後の溶融ガラス1は、冷却板4,5によって誘導された気体によって両側から一挙に冷却される。そのため、ノズル3の一方側にのみ冷却板4(5)を配置した場合に比べて、溶融ガラス1の冷却効率は向上させることができる。
In this embodiment, since the
なお、このような溶融ガラス1の冷却過程では、冷却板4によって隙間によって誘導される気体によって、ノズル3自体も冷却されるので、熱によるノズル3の経年劣化を抑制することもできる。
In such a cooling process of the molten glass 1, the
そして、このようにして冷却された溶融ガラス1から得られるガラス繊維の表面には、アプリケータ等により集束剤が塗付されるとともに、3000本〜10000本が1本のストランドに紡糸される(紡糸工程)。その後、紡糸されたストランドは、ケーキとして巻き取られ、必要に応じて、例えば1〜20mm程度の所定長に切断されてガラスチョップドストランドとして利用される。このガラスチョップドストランドを構成するガラス繊維(モノフィラメント)の断面形状の扁平比は、1超30以下とすることが可能である。なお、実用面においては、ガラス繊維の断面形状の扁平比は、2以上25以下とすることが好ましい。 And the sizing agent is applied to the surface of the glass fiber obtained from the molten glass 1 thus cooled by an applicator or the like, and 3000 to 10000 are spun into one strand ( Spinning process). Thereafter, the spun strand is wound up as a cake, and is cut into a predetermined length of, for example, about 1 to 20 mm as necessary, and used as a glass chopped strand. The flatness ratio of the cross-sectional shape of the glass fiber (monofilament) constituting the glass chopped strand can be set to more than 1 and 30 or less. In practical terms, the flatness ratio of the cross-sectional shape of the glass fiber is preferably 2 or more and 25 or less.
また、このように製造された扁平状の断面形状を有するガラス繊維よりなるガラスチョップドストランドは、樹脂材などと複合化し、押し出し成形により複合材を成形すると、成形後の歪みの少ない優れた成形寸法精度を実現できる成形体を得ることが可能となる。 In addition, glass chopped strands made of glass fibers having a flat cross-sectional shape manufactured in this way are combined with resin materials, etc., and when molding composite materials by extrusion molding, excellent molding dimensions with less distortion after molding It is possible to obtain a molded body that can achieve accuracy.
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、冷却板4,5の縦断面形状が、上下方向に長尺となる長円形をなす場合を説明したが、種々の形状を採用することができる。具体的には、冷却板4,5の縦断面形状は、図3(A)に示すように矩形状、同図(B)に示すように下方に向かって漸次細くなる楔状、同図(C)に示すように菱形状、同図(D)に示すように表面に複数の凹凸が形成された略矩形状などであってもよい。なお、同図(D)に示すように、表面に複数の凹凸を形成すれば、表面積が増加するので、冷却板4,5による周囲の熱の吸熱効率が向上する。そのため、冷却板4によって気流が形成されやすくなり、隙間に気体をより効率的に誘導することが可能となる。なお、このような効果は、冷却板4,5の縦断面形状が、略矩形状をなす場合に限定されるものではなく、冷却板4,5が種々の形状をなす場合にも同様に享受することができる。また、冷却板4,5の表面に形成する凹凸は、図示のように階段状とする他に、ディンプルや、波状の蛇行模様などにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, It can implement with a various form. For example, in the above-described embodiment, the case where the longitudinal cross-sectional shape of the
また、上記の実施形態では、ノズル3の切欠部3bは、ノズル孔3aの全周の1/3の領域に1つ形成されている場合を説明したが、これに限定されるものではない。具体的には、ノズル3の切欠部3bは、例えば、図4(A)に示すようにノズル孔3aの全周の1/2の領域に1つ形成されていてもよいし、ノズル孔3aの全周の1/2以上の領域に亘って1つ形成されていてもよい。また、同図(B)に示すように、切欠部3bをノズル孔3aの2つの対向する長辺部のそれぞれに設けてもよい。さらに、同図(C)に示すように、ノズル孔3aの一方側の長辺部の切欠部3bは、複数(図中は3つ)設けてもよい。
In the above-described embodiment, the case where one
さらに、上記の実施形態では、ノズル3の先端の一部が切欠部3bにより周方向に不連続となるように、ノズル3の先端を含む領域を切除して切欠部3bを形成した場合を説明したが、ノズル3の先端が周方向に連続するように、ノズル3の先端を除外した領域を切除して切欠部3bを形成してもよい。すなわち、ノズル3の先端を除外したノズル形成壁のみを、例えば楕円形などに切除して切欠部3bを形成してもよい。この場合、ノズル3の先端から切欠部3bの下端(ノズル先端側の切欠部3bの端部)までの距離は、ノズル孔3aの円相当径の5倍の寸法以下となるように設定することが好ましい。これは、当該距離が、ノズル孔3aの円相当径の5倍の寸法を超えると、溶融ガラス1が切欠部3bから滲み出して周囲が溶融ガラスで濡れて、生産に障害を来たすおそれがある。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上記の実施形態では、冷却板4,5は、ブッシング2の横方向(長辺方向)と平行に、ブッシング2の縦方向(短辺方向)に並列に配置した場合を説明したが、ブッシング2の縦方向と平行に、ブッシング2の横方向に並列に配置してもよい。すなわち、冷却板4,5が、ノズル3のノズル孔3aの短軸方向と平行に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記の実施形態では、製造されたガラス繊維をチョップドストランドとして利用する場合を説明したがこれに限定されるものではなく、種々のガラス繊維製品として利用することができる。具体例としては、チョップドストランドの他にも、ヤーン、ロービング、DWR(ダイレクトワインディングロービング)、ミルドファイバ、クロス(織布)、マット、テープ、或いは組布などが挙げられる。 Furthermore, although said embodiment demonstrated the case where the manufactured glass fiber was utilized as a chopped strand, it is not limited to this, It can utilize as various glass fiber products. Specific examples include yarn, roving, DWR (direct winding roving), milled fiber, cloth (woven fabric), mat, tape, and braid other than chopped strands.
1 溶融ガラス
2 ブッシング
3 ノズル
3a ノズル孔
3b 切欠部
4,5 冷却板
6 冷却液
7 冷却管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記ノズルの切欠部と、前記ノズルのノズル孔から引き出された前記溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、その双方に隙間を空けて対向するように配置された冷却板を備え、
該冷却板が、前記隙間に対して気体を誘導して前記溶融ガラスを冷却するように構成されていることを特徴とするガラス繊維製造装置。 On the bottom of the glass reservoir in which the molten glass is reservoir, a nozzle for have a notch on one long side side wall portions of the organic and and tip the flat nozzle hole is more sequences, each of the nozzle holes of the nozzle In the glass fiber manufacturing apparatus for manufacturing glass fiber having a flat cross-sectional shape by cooling while pulling out the molten glass from
And the notch portion of the nozzle, in a state where both the spanning vertically between the molten glass drawn out from the nozzle holes of the nozzle, a cooling plate disposed to face with a gap on both,
The glass plate manufacturing apparatus, wherein the cooling plate is configured to cool the molten glass by inducing gas to the gap.
前記ノズルの切欠部と、前記ノズルのノズル孔から引き出された前記溶融ガラスとの双方に上下方向に跨った状態で、その双方に隙間を空けて対向するように冷却板を配置し、
該冷却板により前記隙間に対して気体を誘導して、前記溶融ガラスを冷却することを特徴とするガラス繊維製造方法。 On the bottom of the glass reservoir in which the molten glass is reservoir, a nozzle for have a notch in the side wall portion of one long side of the perforated to and tip the flat nozzle hole is more sequences, each of said nozzles In the glass fiber production method for producing glass fibers having a flat cross-sectional shape by cooling while pulling out the molten glass from the nozzle holes,
In a state straddling both the notch portion of the nozzle and the molten glass drawn out from the nozzle hole of the nozzle in the vertical direction, a cooling plate is disposed so as to face both with a gap,
A glass fiber manufacturing method, wherein the molten glass is cooled by inducing gas to the gap by the cooling plate.
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