JP7623626B2 - Bushing and modified cross-section glass fiber manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、異形断面ガラス繊維の製造技術の改良に関するものである。 This invention relates to improvements in the manufacturing technology for irregular cross-section glass fibers.
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。 Glass fibers with non-circular cross sections, such as oval or flattened ellipses, are used in a variety of fields because they can provide a high reinforcing effect when mixed with resin to form a composite.
この種の異形断面ガラス繊維は、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依存するため、異形断面ガラス繊維を製造する場合、ノズル先端部においてノズル孔が扁平状とされることが多い。 This type of irregular cross-section glass fiber is generally produced by drawing molten glass from the nozzle of a bushing while cooling it. In this process, the cross-sectional shape of the glass fiber produced depends on the shape of the nozzle hole at the tip of the nozzle, so when producing irregular cross-section glass fiber, the nozzle hole at the tip of the nozzle is often made flat.
しかしながら、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。 However, even if a nozzle with a flat nozzle hole is used, if the viscosity of the molten glass drawn from the nozzle is too low, the cross section of the molten glass directly below the nozzle tip is likely to be rounded due to surface tension, making it impossible to produce the desired irregular cross section glass fiber.
そこで、例えば、特許文献１のノズルでは、溶融ガラスが流出するノズル先端部において、扁平状のノズル孔の短径方向で対向する一対の長壁部のそれぞれに凹状の切欠き部を設け、この凹状の切欠き部により冷却して溶融ガラスの粘度を調整している。 Therefore, for example, in the nozzle of Patent Document 1, a concave notch is provided in each of a pair of long walls that face each other in the short diameter direction of the flat nozzle hole at the nozzle tip from which the molten glass flows out, and the viscosity of the molten glass is adjusted by cooling it using these concave notches.
近年、１つのブッシングから引き出される異形断面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。特許文献１に記載の通り、両方の切欠きの近くに冷却部材を配することにより、ブッシングに設けられるノズルの個数が減り、異形断面ガラス繊維の生産性を十分に上げられない場合がある。 In recent years, there have been studies on increasing productivity and producing strands with larger counts by increasing the amount of irregular cross-section glass fiber drawn from one bushing. As described in Patent Document 1, by arranging cooling members near both notches, the number of nozzles provided on the bushing is reduced, and there are cases in which the productivity of irregular cross-section glass fiber cannot be sufficiently increased.
また、両方の切欠き近くに冷却部材を配して溶融ガラスを冷却した場合、溶融ガラスが冷却されすぎる場合がある。そのため、異形断面ガラス繊維を安定的に成形できない場合もあった。 In addition, if cooling members are placed near both notches to cool the molten glass, the molten glass may be cooled too much. As a result, it may not be possible to stably mold the irregular cross-section glass fiber.
以上の実情に鑑み、本発明は、所望の異形断面ガラス繊維を安定して製造することを課題とする。 In view of the above, the objective of the present invention is to stably produce glass fibers with desired irregular cross sections.
本発明に係るブッシングは、所定の一方向に延び、溶融ガラスを冷却可能に構成された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設けられてなり、前記溶融ガラスが流出する先端部において、扁平形状をなすノズル孔と、前記ノズル孔の短径方向で対向し、凹状の切欠きを有する一対の第１の壁部と、前記ノズル孔の長径方向で対向する一対の第２の壁部と、を備えた複数のノズルと、を備え、前記第１の壁部が、前記冷却領域の方向に向くように複数の前記ノズルが配置されたガラス繊維製造装置であって、隣接する前記冷却領域の間には、前記冷却領域の延びる方向に沿って、所定の間隔を有して複数の前記ノズルが配置された第１ノズル列と、前記第１ノズル列と間隔を有するとともに、前記冷却領域の延びる方向に沿って、所定の間隔を有して複数の前記ノズルが配置された第２ノズル列とが配置され、前記第１ノズル列における、前記ノズルの一対の第１の壁部に設けられた前記切欠きのそれぞれが、前記冷却領域と対向可能となるように、前記第１ノズル列のノズルが配置される。 The bushing according to the present invention is a glass fiber manufacturing device that includes a base plate having a plurality of cooling regions in which a cooling member configured to be able to cool molten glass can be arranged, and a plurality of nozzles provided on the base plate, each of which has a flat nozzle hole at the tip from which the molten glass flows out, a pair of first wall portions facing each other in the short diameter direction of the nozzle hole and having a concave notch, and a pair of second wall portions facing each other in the long diameter direction of the nozzle hole, and the plurality of nozzles are arranged so that the first wall portions face the direction of the cooling regions. Between the adjacent cooling regions, a first nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a predetermined interval along the extension direction of the cooling regions, and a second nozzle row in which the plurality of nozzles are arranged at a predetermined interval along the extension direction of the cooling regions, and the nozzles of the first nozzle row are arranged so that each of the notches provided in the pair of first wall portions of the nozzles in the first nozzle row can face the cooling regions.
このような構成によれば、冷却部材の間に、第１ノズル列と第２ノズル列が配されるため、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、異形断面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。
さらに、第１ノズル列に含まれるノズルについては、一方の切欠きが冷却部材に直接向かい合い、他方の切欠きは、第２ノズル列のノズル間の隙間の領域を介して冷却部材に向かい合うため、溶融ガラスが冷却されすぎることを抑制できる。従って、成形時の溶融ガラスの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。
なお、他方の切欠きが、第２ノズル列のノズルのみと向かい合う場合、溶融ガラスが冷却されない。
According to this configuration, since the first nozzle row and the second nozzle row are arranged between the cooling members, it is possible to arrange more nozzles than in the past. Therefore, it is possible to improve the productivity of the modified cross section glass fiber, and since a large number of glass fibers can be obtained at one time, it is possible to manufacture a strand with a large count.
Furthermore, for the nozzles included in the first nozzle row, one of the notches faces the cooling member directly, and the other notch faces the cooling member via the gap between the nozzles of the second nozzle row, so that the molten glass can be prevented from being cooled too much. Therefore, the viscosity of the molten glass during molding can be appropriately adjusted, and the modified cross section glass fiber can be stably molded.
When the other cutout faces only the nozzles of the second nozzle row, the molten glass is not cooled.
本発明においては、前記第２ノズル列における、前記ノズルの一対の第１の壁部に設けられた切欠きのそれぞれが、前記冷却領域と対向可能となるように、前記第２ノズル列のノズルが配置されることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the nozzles of the second nozzle row are arranged so that each of the notches provided in the pair of first wall portions of the nozzles in the second nozzle row can face the cooling area.
このような構成によれば、第２ノズル列に含まれるノズルから引き出された溶融ガラスにおいても、成形時の溶融ガラスの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 With this configuration, the viscosity of the molten glass during molding can be properly adjusted even for the molten glass drawn from the nozzles in the second nozzle row, making it possible to stably mold irregular cross-section glass fibers.
本発明においては、前記第１ノズル列における前記複数のノズル間及び前記第２ノズル列における前記複数のノズル間の間隔は、前記ノズルにおける前記ノズルの切欠きの先端の幅よりも狭いことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the spacing between the nozzles in the first nozzle row and the spacing between the nozzles in the second nozzle row are narrower than the width of the tips of the nozzle notches in the nozzles.
このような構成によれば、溶融ガラスが冷却されすぎることを確実に抑制できる。 This configuration reliably prevents the molten glass from being cooled too much.
本発明に係る異形断面ガラス繊維製造方法は、上述のブッシングを用いて異形断面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。 The method for producing irregular cross-section glass fibers according to the present invention is characterized in that it produces irregular cross-section glass fibers using the above-mentioned bushing. With this configuration, it is possible to obtain the same effects as the configurations already described.
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、異形断面ガラス繊維の生産性が向上する。 In the present invention, it is preferable that the molten glass is E-glass. Since E-glass is a glass that is not easily devitrified, the productivity of modified cross-section glass fibers is improved.
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。すなわち、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、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。 In the present invention, the molten glass preferably has a viscosity of 10 2.0 to 10 3.5 dPa·s at the forming temperature. That is, if the viscosity is 10 3.5 dPa·s or less, the viscosity of the molten glass does not become too high, so that the formability of the glass fiber can be maintained well. If 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 returning to a circular cross section due to the surface force is weakened, and the aspect ratio (major axis dimension/minor axis dimension) of the glass fiber can be increased.
本発明によれば、 所望の異形断面ガラス繊維を安定して製造することができる。 According to the present invention, it is possible to stably produce glass fibers with the desired irregular cross section.
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。 The following describes preferred embodiments. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in each drawing, components having substantially the same functions may be referred to by the same reference numerals.
（異形断面ガラス繊維の製造装置及び製造方法の一実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る異形断面ガラス繊維製造装置１０は、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）。
(One embodiment of a manufacturing apparatus and manufacturing method for modified cross section glass fiber)
As shown in Fig. 1, the modified cross section glass fiber manufacturing apparatus 10 according to this embodiment includes a glass melting furnace 1, a forehearth 2 connected to the glass melting furnace 1, and a feeder 3 connected to the forehearth 2. Here, in an orthogonal coordinate system consisting of XYZ shown in Fig. 1, the X direction and the Y direction are horizontal directions, and the Z direction is vertical directions (hereinafter the same).
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つのフィーダー３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。 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. Although one feeder 3 is shown in FIG. 1, multiple feeders 3 may be connected to the glass melting furnace 1. In addition, a fining furnace may be provided between the glass melting furnace 1 and the forehearth 2.
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。 In this embodiment, 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, or C glass.
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（図３参照）。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。 A bushing 4 is disposed 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 formed of a base plate 41 as shown in FIG. 2, and a plurality of nozzles 5 are provided on the base plate 41. The base plate 41 also has a plurality of cooling areas S extending in the Y direction, which is a predetermined direction, in which the cooling pipes 6 can be disposed (see FIG. 3). The cooling areas S are provided with the cooling pipes 6 as cooling members.
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。 The 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, and the glass fiber (monofilament) Gm is produced. At this time, the viscosity of the molten glass G at the forming temperature is set within a 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 forming temperature is the viscosity of the molten glass G at the position where it flows into the nozzle 5. A bundling agent is applied to the surface of the glass fiber Gm by an applicator (not shown), and 100 to 10,000 pieces are spun into one strand Gs. The count of the strand Gs depends on the glass fiber Gm to be spun, and the greater the number of glass fibers Gm, the greater the count of the strand Gs. The spun strand Gs is wound as a fiber bundle Gr on a collet 7 of a winding device. The strand Gs is cut to a predetermined length, for example, about 1 to 20 mm, and used as a chopped strand.
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。 The glass melting furnace 1, forehearth 2, feeder 3, bushing 4, nozzle 5 and cooling tube 6 are at least partially made of platinum or a platinum alloy (e.g., a platinum-rhodium alloy).
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。 To adjust the viscosity of the molten glass G, one or more elements selected from the forehearth 2, the feeder 3, and the bushing 4 may be heated by electrical heating or the like.
図２及び図３に示すように、ノズル５は、先端部（下側部分）において、Ｘ方向で対向する一対の長壁部（第１の壁部）５１と、Ｙ方向で対向する一対の短壁部（第２の壁部）５２と、長壁部５１と短壁部５２で区画形成された扁平状（本実施形態では長円形）のノズル孔５３とを備えている。各々の長壁部５１には切欠き５４が設けられており、ノズル孔５３の一部が切欠き５４を通じてノズル５の外部空間に連通している。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、この実施形態では、短壁部５２のＸ方向寸法は長壁部５１のＹ方向寸法よりも短い。もちろん、壁部５１，５２のこれら寸法関係は特に限定されるものではない。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。 2 and 3, the nozzle 5 has, at the tip (lower portion), a pair of long wall portions (first wall portions) 51 facing each other in the X direction, a pair of short wall portions (second wall portions) 52 facing each other in the Y direction, and a flat (in this embodiment, oval) nozzle hole 53 defined by the long wall portions 51 and the short wall portions 52. Each long wall portion 51 has a notch 54, and a part of the nozzle hole 53 communicates with the external space of the nozzle 5 through the notch 54. In this embodiment, the long diameter direction of the nozzle hole 53 coincides with the Y direction, and the short diameter direction of the nozzle hole 53 coincides with the X direction. In this embodiment, the X direction dimension of the short wall portion 52 is shorter than the Y direction dimension of the long wall portion 51. Of course, the dimensional relationship between the walls 51 and 52 is not particularly limited. In addition, the cross-sectional shape of the nozzle hole 53 may be an ellipse or other shape other than an oval shape.
図４（ａ）～（ｃ）に示すように、ノズル５の各々の長壁部５１に設けられた切欠き５４は、同一寸法の台形状である。詳細には、この実施形態では、切欠き５４は、長壁部５１の中心線Ｍ１上に上底の中心点Ｔ１を有し、かつ、中心線Ｍ１に対して対称な等脚台形状（上底が下底よりも短い）である。内角θ１（上底の両側の内角）は、例えば９０°超～１６０°（好ましくは１１０°～１５０°）である。なお、この実施形態では、ノズル孔５３は扁平な長円形であり、Ｚ方向で一定の形状である。図４（ｃ）に示すように、ノズル５の先端部において、ノズル孔５３は、Ｙ方向寸法（長径寸法）ａに対するＸ方向寸法（短径寸法）ｂの比率（ａ／ｂ）が１．５～２０（好ましくは３～１０）の範囲である。 As shown in Figures 4(a) to (c), the notches 54 provided in each long wall portion 51 of the nozzle 5 are trapezoidal with the same dimensions. In detail, in this embodiment, the notch 54 has a center point T1 of the upper base on the center line M1 of the long wall portion 51, and is an isosceles trapezoid (the upper base is shorter than the lower base) symmetrical with respect to the center line M1. The interior angle θ1 (the interior angle on both sides of the upper base) is, for example, greater than 90° to 160° (preferably 110° to 150°). In this embodiment, the nozzle hole 53 is a flat oval shape, and has a constant shape in the Z direction. As shown in Figure 4(c), at the tip of the nozzle 5, the nozzle hole 53 has a ratio (a/b) of the X-direction dimension (minor axis dimension) b to the Y-direction dimension (major axis dimension) a in the range of 1.5 to 20 (preferably 3 to 10).
このような構成によれば、ノズル５の切欠き５４に起因する形状変形を抑えつつ、切欠き５４の開口面積も十分に確保できる。したがって、扁平形状などの非円形断面を有する異形断面を有するガラス繊維Ｇｍを安定的に成形可能となる。換言すれば、製造されたガラス繊維Ｇｍの断面形状のばらつきが小さくなる。 This configuration makes it possible to suppress deformation of the shape caused by the notch 54 of the nozzle 5 while also ensuring a sufficient opening area of the notch 54. Therefore, it becomes possible to stably mold glass fibers Gm having irregular cross sections, such as flat, noncircular cross sections. In other words, the variation in the cross-sectional shape of the manufactured glass fibers Gm is reduced.
ノズル５は、先端部において長壁部５１と短壁部５２によって区画形成された扁平状のノズル孔５３を有していれば、基端部（上側部分）の形状はノズル５の先端部の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。 As long as the nozzle 5 has a flat nozzle hole 53 defined by a long wall portion 51 and a short wall portion 52 at the tip, the shape of the base end (upper portion) may be the same as or different from the shape of the tip of the nozzle 5.
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。 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. It is preferable that 1,500 or more nozzles 5 are arranged on the base plate 41.
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（上下方向）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に一体的に設けられているが、ブッシング４の底部から離して設けてもよい。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。 The cooling pipe 6 is configured to circulate cooling water F as a fluid inside the cooling pipe 6 to provide a cooling effect. The cooling pipe 6 is a plate-shaped body, and a plurality of cooling pipes 6 are arranged so that the plate surface is along a certain direction (up and down direction). In this embodiment, the cooling pipe 6 is integrally provided in the cooling area S of the base plate 41, but may be provided away from the bottom of the bushing 4. The cooling pipe 6 may also be a circular tube-shaped body. The height position of the cooling pipe 6 can be appropriately adjusted according to the cooling conditions of the molten glass G. For example, 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 to straddle both the nozzle 5 and the molten glass G drawn from the nozzle 5. The cooling member is not limited to the cooling pipe 6, and may be a cooling fin that induces an air flow to provide a cooling effect.
図３及び図５に示すように、ブッシング４のベースプレート４１において、隣接する冷却領域Ｓの間に、複数のノズル列Ｌ１，Ｌ２がＸ方向に間隔を置いて平行に配置されている。各ノズル列Ｌ１，Ｌ２は、ノズル孔５３の長径方向をＹ方向に向けた複数のノズル５をＹ方向に延びる同一直線上に配置することで構成される。冷却管６は、Ｘ方向に隣接するノズル列Ｌ１，Ｌ２の間に、ノズル列Ｌ１，Ｌ２と平行に配置されている。なお、本実施形態において、ノズル列Ｌ１とノズル列Ｌ２は、Ｙ方向におけるノズル５の配置位置が異なるものの、それ以外は同じである。これにより、図５に示すように冷却管６が、冷却管６と隣接するノズル５の切欠き５４ａに対向し、切欠き５４ａを通じてノズル５内を流通する溶融ガラスＧが冷却されるようになっている。具体的には、ノズル５の先端部において、溶融ガラスＧは冷却管６によって１０００℃以上の温度から急激に冷却される。なお、冷却管６は、ブッシング４やノズル５を冷却し、これらの熱劣化を抑えて耐久性を高める機能もある。 3 and 5, in the base plate 41 of the bushing 4, a plurality of nozzle rows L1 and L2 are arranged in parallel at intervals in the X direction between adjacent cooling areas S. Each nozzle row L1 and L2 is configured by arranging a plurality of nozzles 5, the major axis direction of which is oriented in the Y direction, on the same straight line extending in the Y direction. The cooling pipe 6 is arranged between the nozzle rows L1 and L2 adjacent to each other in the X direction and in parallel with the nozzle rows L1 and L2. In this embodiment, the nozzle rows L1 and L2 are the same except that the nozzles 5 are arranged in different positions in the Y direction. As a result, as shown in FIG. 5, the cooling pipe 6 faces the notch 54a of the nozzle 5 adjacent to the cooling pipe 6, and the molten glass G flowing through the nozzle 5 is cooled through the notch 54a. Specifically, at the tip of the nozzle 5, the molten glass G is rapidly cooled from a temperature of 1000°C or higher by the cooling pipe 6. The cooling pipe 6 also cools the bushing 4 and nozzle 5, suppressing their thermal degradation and increasing their durability.
また、冷却管６と隣接しないノズル５の切欠き５４ｂに関しても、隣接するノズル列（ノズル列Ｌ１に隣接するノズル列はＬ２であり、ノズル列Ｌ２に隣接するノズル列はＬ１である）に含まれるノズル５間の隙間の領域を介して冷却部材６に向かい合うため、溶融ガラスＧが冷却されすぎることを抑制できる。従って、成形時の溶融ガラスＧの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。すなわち、ノズル５の切欠き５４ａ側の溶融ガラスＧは、冷却管６に直接向かい合うために急激に冷やされ、ノズル５の切欠き５４ｂ側の溶融ガラスＧは、所定の距離を置いて冷却管６に向かい合うために、切欠き５４ａ側の溶融ガラスＧと比べてゆっくりと冷やされる。そのために、切欠き５４ａ側の溶融ガラスＧはすぐに固まり、変形しにくくなる一方、切欠き５４ｂ側の溶融ガラスＧは、固まるまでにおいて、ある程度変形可能である。扁平率の高い異形断面ガラス繊維を安定して成形するためには、溶融ガラスＧの一部分のみを急激に固めて繊維の断面が円くなるのを抑制する一方、その他の部分は徐々に固める必要がある。例えば、両方の長径側の溶融ガラスＧを急激に固めてしまうと、扁平率は高くなるものの、ガラス繊維の切断等が発生しやすくなる。 In addition, the notch 54b of the nozzle 5 that is not adjacent to the cooling tube 6 also faces the cooling member 6 through the gap area between the nozzles 5 included in the adjacent nozzle rows (the nozzle row adjacent to the nozzle row L1 is L2, and the nozzle row adjacent to the nozzle row L2 is L1), so that the molten glass G can be prevented from being cooled too much. Therefore, the viscosity of the molten glass G during molding can be properly adjusted, and the irregular cross-section glass fiber can be stably molded. That is, the molten glass G on the notch 54a side of the nozzle 5 is cooled rapidly because it faces the cooling tube 6 directly, and the molten glass G on the notch 54b side of the nozzle 5 is cooled more slowly than the molten glass G on the notch 54a side because it faces the cooling tube 6 at a predetermined distance. Therefore, the molten glass G on the notch 54a side quickly solidifies and becomes difficult to deform, while the molten glass G on the notch 54b side can be deformed to a certain extent until it solidifies. In order to stably mold irregular cross-section glass fibers with a high flattening ratio, it is necessary to rapidly solidify only a portion of the molten glass G to prevent the cross section of the fiber from becoming circular, while gradually solidifying the other portions. For example, if the molten glass G on both major diameter sides is rapidly solidified, the flattening ratio will be high, but the glass fibers will be more likely to break.
なお、図６のように、ノズル列Ｌ１のみからなり、冷却管６と隣接しないノズル５の切欠き５４ｂが冷却部材６に向かい合わないと、溶融ガラスＧが十分に冷却されない。 As shown in FIG. 6, if the nozzle 5 consists of only the nozzle row L1 and the notch 54b of the nozzle 5 that is not adjacent to the cooling pipe 6 does not face the cooling member 6, the molten glass G will not be cooled sufficiently.
本実施形態において、間隔Ｄ１及びＤ２は、切欠き５４ａ及び５４ｂの先端での幅Ｗよりも狭い。そのため、溶融ガラスＧが冷却されすぎることを抑制できる。 In this embodiment, the distances D1 and D2 are narrower than the width W at the tips of the notches 54a and 54b. This prevents the molten glass G from being cooled too much.
ノズル５間の間隔Ｄ１及びＤ２は、１～１０ｍｍであることが好ましく、１～５ｍｍであることがより好ましい。これにより、ベースプレート４１により多くのノズル５を配置することができる。また、切欠き５４の先端での幅Ｗは、２～２０ｍｍであることが好ましい。なお、間隔Ｄ１及びＤ２と切欠き５４の先端での幅Ｗの比率（Ｗ／Ｄ（Ｄ１，Ｄ２））は、例えば、０．５～５とすることができるが、１．１～２．５であることが好ましい。 The distances D1 and D2 between the nozzles 5 are preferably 1 to 10 mm, and more preferably 1 to 5 mm. This allows more nozzles 5 to be arranged on the base plate 41. The width W at the tip of the notch 54 is preferably 2 to 20 mm. The ratio of the distances D1 and D2 to the width W at the tip of the notch 54 (W/D(D1, D2)) can be, for example, 0.5 to 5, but is preferably 1.1 to 2.5.
なお、1個のノズル列Ｌ１及びＬ２に含まれるノズル５の数は、１０～５００個以下であることが好ましい。 It is preferable that the number of nozzles 5 included in each nozzle row L1 and L2 is 10 to 500 or less.
以上のようにして異形断面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。 According to this embodiment, which produces irregular cross-section glass fibers in the manner described above, the following effects are obtained.
本実施形態では、冷却領域Ｓ（冷却管６）の間に、第１ノズル列Ｌ１と第２ノズル列Ｌ２が配されるため、従来と比較してより多くのノズル５を配置することができる。そのため、異形断面ガラス繊維の生産性を向上させることができる。また、多くのノズル５が配置されるため、一度に得られるガラス繊維Ｇｍの本数が多くなり、その結果、番手の大きなストランドＧｓを製造することができる。さらに、第１ノズル列Ｌに含まれるノズル５については、一方の切欠き５４ａが冷却管６に直接向かい合い、他方の切欠き５４ｂは、第２ノズル列Ｌ２のノズル５間の隙間の領域を介して冷却管６に向かい合うため、溶融ガラスＧが冷却されすぎることを抑制できる。従って、成形時の溶融ガラスＧの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 In this embodiment, since the first nozzle row L1 and the second nozzle row L2 are arranged between the cooling area S (cooling pipe 6), more nozzles 5 can be arranged compared to the conventional method. Therefore, the productivity of the irregular cross-section glass fiber can be improved. In addition, since many nozzles 5 are arranged, the number of glass fibers Gm obtained at one time is increased, and as a result, strands Gs with a large count can be manufactured. Furthermore, for the nozzles 5 included in the first nozzle row L, one notch 54a faces the cooling pipe 6 directly, and the other notch 54b faces the cooling pipe 6 through the gap area between the nozzles 5 of the second nozzle row L2, so that the molten glass G can be prevented from being cooled too much. Therefore, the viscosity of the molten glass G during molding can be appropriately adjusted, and the irregular cross-section glass fiber can be stably molded.
さらに、第２ノズル列Ｌに含まれるノズル５についても、一方の切欠き５４ａが冷却管６に直接向かい合い、他方の切欠き５４ｂは、第１ノズル列Ｌ１のノズル５間の隙間の領域を介して冷却管６に向かい合うため、溶融ガラスＧが冷却されすぎることを抑制できる。 Furthermore, for the nozzles 5 included in the second nozzle row L, one notch 54a faces the cooling tube 6 directly, and the other notch 54b faces the cooling tube 6 through the gap area between the nozzles 5 of the first nozzle row L1, so that the molten glass G can be prevented from being cooled too much.
以上、本発明の実施形態に係る異形断面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。 The above describes the manufacturing method for modified cross-section glass fibers according to an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various variations are possible without departing from the gist of the invention.
上記実施形態では、ノズル５間の間隔Ｄ１及びＤ２が等しいが、これらは異なっていてもよい。その場合、Ｄ１とＤ２の比率Ｄ１／Ｄ２は、０．５～２．０の範囲内であることが好ましい。 In the above embodiment, the distances D1 and D2 between the nozzles 5 are equal, but they may be different. In that case, it is preferable that the ratio D1/D2 of D1 to D2 is within the range of 0.5 to 2.0.
１：ガラス溶融炉、４：ブッシング、４１：ベースプレート、５：ノズル、５１：長壁部（第１の壁部）、５２：短壁部（第２の壁部）、５３：ノズル孔、５４：切欠き、６：冷却管、１０：異形断面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ノズル列、Ｌ２：第２ノズル列、Ｗ：切欠きの開口幅 1: Glass melting furnace, 4: Bushing, 41: Base plate, 5: Nozzle, 51: Long wall section (first wall section), 52: Short wall section (second wall section), 53: Nozzle hole, 54: Notch, 6: Cooling tube, 10: Modified cross-section glass fiber manufacturing device, G: Molten glass, Gm: Glass fiber (monofilament), Gs: Strand, S: Cooling area, L1: First nozzle row, L2: Second nozzle row, W: Notch opening width
Claims (6)
前記ベースプレートに設けられてなり、前記溶融ガラスが流出する先端部において、扁平形状をなすノズル孔と、前記ノズル孔の短径方向で対向し、凹状の切欠きを有する一対の第１の壁部と、前記ノズル孔の長径方向で対向する一対の第２の壁部と、を備えた複数のノズルと、
を備え、前記第１の壁部が、前記冷却領域の方向に向くように複数の前記ノズルが配置されたブッシングであって、
隣接する前記冷却領域の間には、前記冷却領域の延びる方向に沿って、所定の間隔を有して複数の前記ノズルが配置された第１ノズル列と、
前記第１ノズル列と間隔を有するとともに、前記冷却領域の延びる方向に沿って、所定の間隔を有して複数の前記ノズルが配置された第２ノズル列とが配置され、
前記第１ノズル列における、前記ノズルの一対の第１の壁部に設けられた前記切欠きの一方が、前記第１ノズル列に隣接する前記冷却部材と対向しており、他方が前記第２ノズル列における前記複数のノズルの隙間の領域を介して、前記第２ノズル列に隣接する前記冷却部材と対向するように、前記第１ノズル列のノズルが配置される、ブッシング。 A base plate extending in a predetermined direction and including a plurality of cooling regions in which a cooling member configured to be able to cool molten glass can be disposed;
a plurality of nozzles provided on the base plate, the nozzle holes having a flat shape at the tip portions from which the molten glass flows out, a pair of first wall portions facing each other in a minor axis direction of the nozzle holes and having concave notches, and a pair of second wall portions facing each other in a major axis direction of the nozzle holes;
a plurality of nozzles are arranged such that the first wall portion faces the cooling region,
a first nozzle row in which a plurality of the nozzles are arranged at predetermined intervals between the adjacent cooling regions along the extending direction of the cooling regions;
a second nozzle row having a plurality of nozzles arranged at predetermined intervals along a direction in which the cooling region extends, the second nozzle row being spaced from the first nozzle row;
A bushing in which nozzles of the first nozzle row are arranged so that one of the notches provided in a pair of first wall portions of the nozzles in the first nozzle row faces the cooling member adjacent to the first nozzle row, and the other faces the cooling member adjacent to the second nozzle row through a gap area between the multiple nozzles in the second nozzle row .
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