JPH0359019B2 - - Google Patents
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- JPH0359019B2 JPH0359019B2 JP60057536A JP5753685A JPH0359019B2 JP H0359019 B2 JPH0359019 B2 JP H0359019B2 JP 60057536 A JP60057536 A JP 60057536A JP 5753685 A JP5753685 A JP 5753685A JP H0359019 B2 JPH0359019 B2 JP H0359019B2
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- nozzle
- recess
- nozzle holes
- cross
- molten glass
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Landscapes
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、長円形、楕円形、まゆ形状、多角形
等の異形断面を有するガラス繊維の製造方法に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for producing glass fibers having irregular cross-sections such as oval, elliptical, cocoon-shaped, polygonal, etc.
従来の技術
一般に、ガラス繊維は溶融ガラスを円形断面の
多数のノズル孔を形成したブツシングから紡出し
て多数のフイラメントに形成し、これらのフイラ
メントをストランドに集束して巻取ることにより
製造されており、製造されたガラス繊維の各単糸
は円形の断面形状を有している。ガラス繊維の主
たる用途は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などに
混入する補強材である。ガラス繊維の表面には一
般に処理剤を付着させ、ガラス−樹脂界面の接着
力を与えている。Conventional technology Generally, glass fiber is manufactured by spinning molten glass from a bushing with a large number of circular cross-section nozzle holes to form a large number of filaments, and then collecting and winding these filaments into a strand. , each filament of glass fiber produced has a circular cross-sectional shape. The main use of glass fiber is as a reinforcing material mixed into thermosetting resins, thermoplastic resins, etc. A treatment agent is generally attached to the surface of the glass fiber to provide adhesive strength at the glass-resin interface.
発明が解決しようとする問題点
近年、樹脂とガラス繊維とを含む複合材の強度
向上がますます望まれている。また、フイラメン
トワインデイング、プルトルージヨン、ロービン
グクロス、電絶クロス等の長繊維用途には薄いス
トランドが要求されるようになつてきた。Problems to be Solved by the Invention In recent years, it has been increasingly desired to improve the strength of composite materials containing resin and glass fiber. Additionally, thin strands are now required for long fiber applications such as filament winding, pultrusion, roving cloth, and electric insulation cloth.
本発明者等はかかる要望に鑑み種々検討の結
果、複合材の強度向上には、ガラス繊維と樹脂と
の間の接着力を強めることが重要であり、ガラス
繊維と樹脂との間の接着力は、従来のような円形
断面に代えて、長円形、楕円形、まゆ形状、多角
形等の異形断面としたガラス繊維により向上する
ことを見出した。この原因は、異形断面のガラス
繊維は円形断面に比べ、比表面積が大きく、この
為ガラス繊維と樹脂との間の全接着力が大きくな
り、補強効果が大きいものと考えられる。また、
外周に凹みを有するような断面形状とすると、前
記凹みに隣接の繊維がはまり込み、繊維間が離れ
にくくなる為、一層補強効果が大きくなること及
び長円形、まゆ形状等の偏平な断面とすると、ガ
ラス繊維が平坦に重なり合い、薄いストランドと
なること等も見出した。ところが、このような異
形断面のガラス繊維は極めて製造が困難である。
即ち、前記したようにガラス繊維製造には、溶融
ガラスをノズル孔から紡出して繊維化するが、こ
の際、溶融ガラスは高温度では粘度が低く表面張
力が大きい為に、例えノズル孔断面を繊維に必要
な異形断面としても、ノズル孔から紡出された溶
融ガラスは直ちに円形断面となつてしまい、所望
の異形断面のガラス繊維が得られない。 As a result of various studies in view of such requests, the present inventors have found that it is important to strengthen the adhesive force between glass fibers and resin in order to improve the strength of composite materials. It has been found that glass fibers having irregular cross-sections such as oval, elliptical, cocoon-shaped, polygonal, etc. can be used instead of the conventional circular cross-section. The reason for this is thought to be that glass fibers with irregular cross sections have a larger specific surface area than those with circular cross sections, and therefore the total adhesive force between the glass fibers and the resin becomes larger, resulting in a greater reinforcing effect. Also,
If the cross-sectional shape has a recess on the outer periphery, the adjacent fibers will fit into the recess, making it difficult for the fibers to separate, resulting in an even greater reinforcing effect. They also discovered that glass fibers overlap flatly to form thin strands. However, glass fibers with such irregular cross sections are extremely difficult to manufacture.
That is, as mentioned above, in the production of glass fiber, molten glass is spun out from a nozzle hole and made into fibers. At this time, since molten glass has low viscosity and high surface tension at high temperatures, even if the cross section of the nozzle hole is Even if the fibers have an irregular cross section, the molten glass spun from the nozzle hole immediately becomes a circular cross section, making it impossible to obtain glass fibers with the desired irregular cross section.
本発明はかかる問題点を解消せんとするもの
で、長円形、楕円形、まゆ形状、多角形等の異形
断面のガラス繊維を製造する方法を提供すること
を目的とする。 The present invention aims to solve these problems, and aims to provide a method for manufacturing glass fibers having irregular cross-sections such as oval, elliptical, eyebrow-shaped, and polygonal shapes.
問題点を解決するための手段
上記目的を達成すべくなされた本発明は、下面
に凹部を備えたノズル板に、前記凹部の中心をは
さむか又は取り囲むように且つ互いに近接して配
置された複数のノズル孔であつて、各ノズル孔の
少なくとも一部が前記凹部内に開孔し且つ各ノズ
ル孔の流出側の開孔位置は凹部の中心に近い側が
遠い側よりも高い位置になるように配置されてい
る前記複数のノズル孔から、溶融ガラスを紡出
し、紡出された溶融ガラスを互いに接合して単一
のフイラメントとすることを特徴とするものであ
る。Means for Solving the Problems The present invention, which has been made to achieve the above object, provides a nozzle plate having a concave portion on the lower surface, and a plurality of nozzle plates arranged close to each other so as to sandwich or surround the center of the concave portion. at least a part of each nozzle hole opens in the recess, and the opening position on the outflow side of each nozzle hole is such that the side closer to the center of the recess is higher than the side farther from the center of the recess. The method is characterized in that molten glass is spun out from the plurality of arranged nozzle holes, and the spun molten glass is joined together to form a single filament.
ここで、各ノズル孔の流出側の開孔位置とは、
ノズル孔がノズル板の下面側で開孔している位置
を意味するものである。本発明では各ノズル孔の
流出側の開孔位置が凹部の中心に近い側では遠い
側よりも高い位置になるように定めているが、こ
れは、ノズル孔の流出側開孔位置が、凹部の中心
に遠い側から近い側に近付くにつれて徐々に高く
なる場合(第4図の実施例に示すようにノズル孔
の下端が傾斜している場合)のみに限定するもの
ではなく、第5図ハの実施例に示すように、ノズ
ル孔の下端が段状になつている場合をも含むもの
である。 Here, the opening position on the outflow side of each nozzle hole is
It means the position where the nozzle hole is opened on the lower surface side of the nozzle plate. In the present invention, the opening position on the outflow side of each nozzle hole is determined to be higher on the side closer to the center of the recess than on the far side. This is not limited to cases where the height gradually increases from the far side to the near side to the center of the nozzle (when the lower end of the nozzle hole is inclined as shown in the embodiment of Fig. 4); This also includes the case where the lower end of the nozzle hole is stepped, as shown in the embodiment.
作 用
上記したように、溶融ガラスを複数のノズル孔
から紡出し、その後接合して一つのフイラメント
とすると、接合時点での溶融ガラスは或る程度温
度が低下して粘度が高くなつており、この為単に
長円形、楕円形等の異形断面とした1個のノズル
孔から紡出する場合に比べ、溶融ガラスが円形に
変形する傾向が弱く、最終的に、長円形、楕円
形、まゆ形状、多角形等の異形断面を持つたガラ
ス繊維を得ることができる。Function As mentioned above, when molten glass is spun out from multiple nozzle holes and then joined to form a single filament, the temperature of the molten glass at the time of joining has decreased to a certain extent and the viscosity has increased. For this reason, compared to the case where the molten glass is simply spun from a single nozzle hole with an irregular cross section such as an oval or ellipse, there is a weak tendency for the molten glass to deform into a circular shape, and the final shape is an oval, an ellipse, or an eyebrow shape. , it is possible to obtain glass fibers having irregularly shaped cross sections such as polygons.
ここで、複数のノズル孔はノズル板下面に形成
された凹部の中心をはさむか取り囲むように、且
つ少なくとも一部がその凹部内に開孔するように
配置されており、しかも各ノズル孔の流出側の開
孔位置は、凹部の中心に近い側が、遠い側よりも
高い位置になつている。このため、各ノズル孔か
ら紡出される溶融ガラスは、凹部の中心に近い側
(他のノズル孔から紡出される溶融ガラスに接合
する側)が外気による冷却が少なく、その温度が
遠い側よりも高くなつており、このため、隣接し
たノズル孔から紡出される溶融ガラスに接合しや
すく、ノズル孔の間隔を大きくしても安定して溶
融ガラスを接合させることができる。また、その
反対側は温度が低くて粘度が高いので変形しにく
い。かくして、異形の程度の高い異形断面のガラ
ス繊維を安定して製造することができる。 Here, the plurality of nozzle holes are arranged so as to sandwich or surround the center of a recess formed on the lower surface of the nozzle plate, and at least a portion thereof is opened within the recess, and the outflow of each nozzle hole is The opening positions on the sides are such that the side closer to the center of the recess is higher than the side farther away. Therefore, the molten glass spun from each nozzle hole is cooled less by the outside air on the side closer to the center of the recess (the side that joins the molten glass spun from other nozzle holes), and its temperature is lower than that on the far side. Therefore, it is easy to bond the molten glass spun from adjacent nozzle holes, and even if the interval between the nozzle holes is increased, the molten glass can be stably bonded. Also, the temperature on the other side is low and the viscosity is high, so it is difficult to deform. In this way, glass fibers with a highly irregular cross section can be stably produced.
実施態様
以下、図面に示す本発明の実施態様を更に詳細
に説明する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in more detail.
第1図は本発明方法により、断面が長円形、楕
円形、まゆ形状等の偏平な異形断面のガラス繊維
を製造する装置の1例を示す概略側面図、第2図
はその要部の正面図である。参照符号11は多数
のノズル孔を備えたノズル板12を底部に持つブ
ツシング、13は集束剤塗布ローラー、14は集
束ローラー、15は巻取装置、16は冷却用気体
(以下冷風と言う)を吹き出す冷風吹出装置であ
る。ノズル板12には、第3図に示すように、互
いに近接して配置された一対のノズル孔18A,
18Bが多数対形成されており、且つノズル板1
2の下面には第4図から良くわかるように、各対
のノズル孔18A,18Bの中央を中心とした円
錐形或いは球形の凹部19が形成されている。換
言すれば、一対のノズル孔18A,18Bは円錐
形或いは球形の凹部19の中心をはさんで、且つ
凹部19に少なくとも一部が開孔するように配置
されており、各ノズル孔18A,18Bの流出側
の開孔位置(ノズル孔下端)は、凹部の中心に近
い側が遠い側に比べて高くなつている。 Fig. 1 is a schematic side view showing an example of an apparatus for producing glass fibers with flat irregular cross-sections such as oval, elliptical, or cocoon-shaped cross sections by the method of the present invention, and Fig. 2 is a front view of the main parts thereof. It is a diagram. Reference numeral 11 is a bushing having a nozzle plate 12 at the bottom with a large number of nozzle holes, 13 is a sizing agent application roller, 14 is a focusing roller, 15 is a winding device, and 16 is a cooling gas (hereinafter referred to as cold air). This is a cold air blowing device. As shown in FIG. 3, the nozzle plate 12 has a pair of nozzle holes 18A, which are arranged close to each other.
18B are formed in many pairs, and the nozzle plate 1
As can be clearly seen from FIG. 4, a conical or spherical recess 19 is formed on the lower surface of the nozzle 2, centered at the center of each pair of nozzle holes 18A, 18B. In other words, the pair of nozzle holes 18A, 18B are arranged to sandwich the center of the conical or spherical recess 19 and at least partially open in the recess 19, and each nozzle hole 18A, 18B The opening position on the outflow side (lower end of the nozzle hole) is higher on the side closer to the center of the recess than on the side farther away.
第1図、第2図において、ブツシング11に供
給された溶融ガラス17はノズル板12の各対の
ノズル孔18A,18Bから紡出され、次いで互
いに接合し且つ冷風吹出装置16から吹付けられ
る冷風で急冷、固化され、断面が長円形、楕円
形、まゆ形状等の比較的偏平な異形断面のフイラ
メント20となる。多数のフイラメント20は集
束材塗布ローラー13で集束剤を塗布された後、
集束ローラー14でストランド21に集束され、
巻取装置15の巻取管22上に巻取られる。この
途中において、ストランド21が集束剤塗布ロー
ラーやガイド上を走行する際、各フイラメントが
偏平に倒れて重なり合い、従来よりも偏平な(全
フイラメントが同方向を向いて並んだ)ストラン
ドとなる。以上の方法で、長円形、楕円形、まゆ
形状等の異形断面のガラス繊維を集合した偏平な
ストランドが製造される。 In FIGS. 1 and 2, the molten glass 17 supplied to the bushing 11 is spun out from each pair of nozzle holes 18A, 18B of the nozzle plate 12, and then joined together, and cold air is blown from the cold air blowing device 16. The filament 20 is then rapidly cooled and solidified to become a filament 20 having a relatively flat irregular cross section such as an oval, an ellipse, or an eyebrow shape. After the large number of filaments 20 are coated with a sizing agent by the sizing agent application roller 13,
It is focused into a strand 21 by a focusing roller 14,
It is wound onto the winding tube 22 of the winding device 15. During this process, when the strand 21 runs on a sizing agent application roller or guide, each filament falls flat and overlaps, resulting in a strand that is flatter than before (all filaments are lined up facing the same direction). By the above method, a flat strand made of glass fibers having irregular cross-sections such as an oval, an ellipse, or an eyebrow shape is manufactured.
上記方法の実施に当たつて、偏平な異形断面の
ガラス繊維を得るには、次の注意が必要である。
ノズル孔から紡出される溶融ガラスは一般に粘度
が低く、表面張力が大きいため、直ちに断面が円
形になる傾向が強い。この為、一対のノズル孔1
8A,18Bから紡出した溶融ガラスを接合し、
断面をまゆの形状としても、その溶融ガラスが固
化するまでに、表面張力により断面が長円形、楕
円形に変形し、ついには円形になることがある。
この傾向はノズル孔の間隔が短い程強く、従つて
ノズル孔の間隔が近接し過ぎると、フイラメント
の断面形状は円形となつてしまう。逆に離し過ぎ
ると各ノズル孔からの溶融ガラスが接合せず、2
本の円形断面のフイラメントとなつてしまう。従
つて各対におけるノズル孔の間隔は紡糸条件を基
に、円形断面とならぬように又、2本の繊維に分
かれないように設定することが必要である。本実
施例では、ノズル板12の下面に、第4図に示す
ように凹部19を形成し、二つのノズル孔18
A,18Bがこの凹部19に開孔し、かつ各ノズ
ル孔18A,18Bの流出側の開孔位置は、凹部
19の中心に近い側が、遠い側よりも高い位置と
なるようにしている。この構成により、二つのノ
ズル孔18A,18Bから紡出される溶融ガラス
の凹部中心側の部分(相互に接合する部分)に対
する外気による冷却が弱まり、従つてその部分の
温度が高く、二つのノズル孔から紡出された溶融
ガラスが接合しやすい。換言すれば、凹部19を
設けることにより、ノズル孔18A,18Bの間
隔を広くすることが可能となり、より細長い断面
のガラス繊維の製造が可能となる。凹部19の形
状は各対のノズル孔にそれぞれ形成した円錐状或
いは球形状に限定されず、第5図イ、ロ、ハに示
すような溝状としてもよく、又これらの凹部19
はノズル板12を変形させて形成する代わりに第
6図に示すようにノズル板12の下面を削つて形
成してもよい。ノズル孔18A,18Bの断面形
状は第3図に図示の長方形の代わりに、長円形、
楕円形、円形等任意であるが、第3図のように長
手方向に並んだ長方形或いは長円形とすると、比
表面積の大きい細長い断面形状のガラス繊維を作
ることが出来るので好ましい。第3図、第4図に
示すノズル板において、一対のノズル孔18A,
18Bのすきま(第4図d)は0.1mmから1mmの
間に設定することが好適であつた。このすきまd
が0.1mmより小さい時はフイラメント断面が円形
になることがあり、1mmより大きい時はフイラメ
ントが二つに分かれることがある。 When implementing the above method, the following precautions must be taken in order to obtain glass fibers with a flat and irregular cross section.
Molten glass spun from a nozzle hole generally has a low viscosity and a high surface tension, so it has a strong tendency to immediately become circular in cross section. For this reason, a pair of nozzle holes 1
Joining the molten glass spun from 8A and 18B,
Even if the cross section is cocoon-shaped, by the time the molten glass solidifies, the cross section may deform into an oval or an ellipse due to surface tension, and finally become circular.
This tendency becomes stronger as the distance between the nozzle holes becomes shorter, and therefore, if the distance between the nozzle holes becomes too close, the cross-sectional shape of the filament becomes circular. On the other hand, if they are too far apart, the molten glass from each nozzle hole will not be bonded, and the 2
It becomes a filament with a circular cross section of a book. Therefore, it is necessary to set the distance between the nozzle holes in each pair based on the spinning conditions so that the cross section is not circular and the fibers are not separated into two fibers. In this embodiment, a recess 19 is formed on the lower surface of the nozzle plate 12 as shown in FIG.
A, 18B are opened in this recess 19, and the positions of the openings on the outflow side of each nozzle hole 18A, 18B are such that the side closer to the center of the recess 19 is higher than the side farther away. With this configuration, the cooling of the molten glass spun from the two nozzle holes 18A, 18B by the outside air to the center side of the recess (the part that joins each other) is weakened, and therefore the temperature of that part is high, and the two nozzle holes Molten glass spun from can be easily bonded. In other words, by providing the recess 19, it becomes possible to widen the interval between the nozzle holes 18A and 18B, and it becomes possible to manufacture glass fiber with a more elongated cross section. The shape of the recesses 19 is not limited to the conical or spherical shapes formed in each pair of nozzle holes, but may also be groove-like as shown in FIGS.
Instead of being formed by deforming the nozzle plate 12, they may be formed by cutting the lower surface of the nozzle plate 12, as shown in FIG. The cross-sectional shapes of the nozzle holes 18A and 18B are oval, instead of rectangular as shown in FIG.
Although the shapes can be arbitrary, such as elliptical or circular shapes, it is preferable to use rectangular or elliptical shapes lined up in the longitudinal direction as shown in FIG. 3 because glass fibers with an elongated cross-sectional shape and a large specific surface area can be produced. In the nozzle plate shown in FIGS. 3 and 4, a pair of nozzle holes 18A,
It was preferable to set the clearance 18B (FIG. 4d) between 0.1 mm and 1 mm. This gap d
When it is smaller than 0.1 mm, the filament cross section may become circular, and when it is larger than 1 mm, the filament may split into two.
冷風吹出装置16からの冷風はノズル板から紡
出されたフイラメントを急冷し、固化を早める。
これは、二つのノズル孔から紡出され、互いに接
合して凹凸の大きいまゆの形状の断面となつた溶
融ガラスが、自身の表面張力により円形断面に変
形するのを制限するので、特にまゆ形状の断面を
したガラス繊維を作るのに有効な手段である。冷
却に用いる気体としては通常空気或いは窒素が用
いられるが、コスト次第では他の気体、例えば不
活性ガス等を用いてもよい。冷風吹出装置16と
しては、図面では各対のノズル孔に対応して設け
た多数の冷風吹出パイプ25を備えたものを示し
たが、この例に限定されず、単一の或いは少数の
大きい吹出口を備えたものであつてもよい。冷風
の吹き付け方向は、ノズル面に対して並行から直
角まで可能であるが、最も望ましいのはノズル面
に対して75度〜85度の角度でノズル面に向かつて
吹き付けるのが良い。これ以下の角度で吹き付け
る場合には、1方向のみからの吹き付けではガラ
ス繊維の流れに乱れを起こすことがあるので、相
対する方向からバランスを取りながら吹き付ける
のが、好ましい。冷風の風量は10ml/min対から
2/min対に選定することが好ましい。風量10
ml/min対以下では冷却効果があまりなく、一方
2/min対以上では気流によりガラス繊維の流
れに乱れを生じ繊維が絡まるとか円形断面のフイ
ラメントに分離してしまう等のトラブルを生じる
ことがある。なお、冷風吹付けがなくても、フイ
ラメント断面の異形性が保たれる場合には冷風吹
出装置16を省略してもよいことは言うまでもな
い。 The cold air from the cold air blowing device 16 rapidly cools the filament spun from the nozzle plate and accelerates solidification.
This is because the molten glass spun from two nozzle holes and joined together to form a cocoon-shaped cross section with large irregularities is prevented from deforming into a circular cross-section due to its own surface tension. This is an effective means for making glass fibers with a cross section of . Air or nitrogen is usually used as the gas for cooling, but other gases such as inert gases may be used depending on the cost. Although the cold air blowing device 16 is shown in the drawing as having a large number of cold air blowing pipes 25 provided corresponding to each pair of nozzle holes, the cold air blowing device 16 is not limited to this example. It may also be equipped with an exit. The direction of the cold air blowing can range from parallel to the nozzle surface to perpendicular to the nozzle surface, but it is most desirable to blow the cold air toward the nozzle surface at an angle of 75 degrees to 85 degrees. When spraying at an angle smaller than this, it is preferable to spray from opposing directions while keeping a balance, as spraying from only one direction may disrupt the flow of the glass fibers. It is preferable that the amount of cold air is selected from 10 ml/min to 2/min. Air volume 10
If it is less than ml/min, there is not much cooling effect, while if it is more than 2/min, the air flow may disrupt the flow of glass fibers, causing problems such as fibers getting tangled or separating into filaments with circular cross sections. . It goes without saying that the cold air blowing device 16 may be omitted if the cross-sectional shape of the filament can be maintained even without blowing cold air.
ノズル板から紡出された溶融ガラスが円形断面
に変形する傾向を阻止する手段としてノズル板か
ら押し出される溶融ガラスの温度を下げ、粘度を
高めることも有効である。しかし、単に粘度を高
めると紡出量が低下し製造されるガラス繊維が細
くなる。そこで、ブツシング内の溶融ガラスを適
当な方法で加圧し、加圧下で溶融ガラスを押し出
すことが好ましい。このように溶融ガラスを加圧
下で押し出すことにより、溶融ガラスを粘度の高
い状態で押し出すことが可能となり、紡出された
溶融ガラスが円形に変形する傾向を一層制限で
き、より凹凸の大きいまゆ形状のガラス繊維が得
られる。溶融ガラスに加える圧力は高い程、高粘
度の溶融ガラスを紡出することが可能となり、異
形性維持の点からは好ましいが、ブツシングの強
度上の制限があるため、通常は8Kg/cm2以下が好
ましい。 It is also effective to lower the temperature and increase the viscosity of the molten glass extruded from the nozzle plate as a means of inhibiting the tendency of the molten glass spun from the nozzle plate to deform into a circular cross section. However, if the viscosity is simply increased, the amount of spinning decreases and the glass fibers produced become thinner. Therefore, it is preferable to pressurize the molten glass in the bushing by an appropriate method and extrude the molten glass under pressure. By extruding the molten glass under pressure in this way, it is possible to extrude the molten glass in a highly viscous state, which further limits the tendency of the spun molten glass to deform into a circular shape, creating a more uneven cocoon shape. of glass fiber is obtained. The higher the pressure applied to the molten glass, the more viscous the molten glass can be spun, which is preferable from the point of view of maintaining the deformation. However, due to limitations on the strength of the bushing, it is usually less than 8 kg/cm 2 is preferred.
上記装置では2個のノズル孔を近接して配置
し、2個のノズル孔から紡出された溶融ガラスを
接合して1本のフイラメントとしたが、この代わ
りに3個以上のノズル孔を近接して配置し、これ
らのノズル孔から紡出された溶融ガラスを接合し
て1本のフイラメントとし、異形断面ガラス繊維
を製造することも可能である。第7図、第8図は
円形断面の3個のノズル孔18A,18B,18
Cを互いに近接させ且つ正三角形の頂点位置に配
置し、更に下面の各ノズル孔を含む領域に円錐状
の凹部19を設けたノズル板12を示している。
このノズル板12を用い、上記と同様にして、各
ノズル孔から紡出された溶融ガラスを接合し、1
本のフイラメントとすることにより、ほぼ三角形
断面のガラス繊維を製造することができる。この
場合、3個のノズル孔から紡出して接合した溶融
ガラスが表面張力により円形に変形する量を適宜
調整することにより、第10図に示すように、各
辺にくぼみを有するような三角形とすることもで
きるし、また各辺がほぼ直線状或いは外に膨らん
だ形状とすることもできる。互いに近接して配置
するノズル孔の個数を4個、5個と増加させるこ
とにより、四角形、五角形等の種々な異形断面の
ガラス繊維の製造も可能である。なお、いずれの
場合においても、使用するノズル孔の断面形状は
円形に限定されず、長方形、楕円形、長円形等任
意である。また、ノズル孔の配置は正三角形、正
四角形等の正多角形の頂点位置に限らず、種々な
位置とすることができ、それにより種々な断面形
状のガラス繊維を得ることができる。 In the above device, two nozzle holes are placed close to each other, and the molten glass spun from the two nozzle holes is joined to form a single filament.Instead, three or more nozzle holes are placed close to each other. It is also possible to produce glass fibers with irregular cross sections by arranging them and joining the molten glass spun out from these nozzle holes to form a single filament. Figures 7 and 8 show three nozzle holes 18A, 18B, 18 with circular cross sections.
A nozzle plate 12 is shown in which C are arranged close to each other and at the apex positions of an equilateral triangle, and further a conical recess 19 is provided in a region including each nozzle hole on the lower surface.
Using this nozzle plate 12, the molten glass spun from each nozzle hole is joined in the same manner as described above.
By forming the filament into a book filament, a glass fiber having an approximately triangular cross section can be produced. In this case, by appropriately adjusting the amount by which the molten glass spun and bonded from three nozzle holes is deformed into a circular shape due to surface tension, a triangular shape with a depression on each side is formed as shown in Figure 10. Alternatively, each side may be substantially straight or bulged outward. By increasing the number of nozzle holes arranged close to each other to four or five, it is also possible to manufacture glass fibers with various irregular cross-sections, such as square or pentagonal. In any case, the cross-sectional shape of the nozzle hole used is not limited to a circle, but may be any shape such as a rectangle, an ellipse, or an oval. Further, the arrangement of the nozzle holes is not limited to the apex positions of regular polygons such as regular triangles and squares, but can be placed at various positions, thereby making it possible to obtain glass fibers with various cross-sectional shapes.
実施例 I
第1表並びに第3図、第4図に示す形状、寸法
のノズル孔18A,18B並びに凹部19を有す
るノズル板を用いてガラス繊維製造を行つたとこ
ろ、第1表に示す寸法を有し、且つ第9図に示す
まゆ状断面のガラス繊維が得られた。このガラス
繊維からなるストランドをプルトルージヨンとし
て棒を作つた場合には、曲げ強度が従来の円形断
面のガラス繊維に比べ10〜15%向上した。Example I Glass fibers were produced using a nozzle plate having nozzle holes 18A, 18B and recesses 19 having the shapes and dimensions shown in Table 1 and FIGS. 3 and 4. A glass fiber having a cocoon-shaped cross section as shown in FIG. 9 was obtained. When a rod was made from a strand of glass fiber as a pultrusion, the bending strength was improved by 10 to 15% compared to conventional glass fiber with a circular cross section.
第1表
ノズル孔形状 長方形
ノズル長辺 2.5mm
ノズル短辺 1.1mm
溶融ガラス温度 1240℃
紡出圧力 常圧(ガラスヘツド圧)
冷風量 0.5/min対
吹き付け角度 75度
冷風吹出パイプ径 2mm
フイラメント長径(a) 30μ
フイラメント短径(b) 10μ
フイラメント中央径(c) 0.9〜0.8×b
実施例
第2表並びに第7図、第8図に示す形状、寸法
のノズル孔18A,18B,18C並びに凹部1
9を有するノズル板を用いてガラス繊維製造を行
つたところ、第2表に示す寸法を有し、且つ第1
0図に示すほぼ三角形断面のガラス繊維が得られ
た。このガラス繊維からなるストランドを用いて
FRTPで曲げ強度を測定したところ、曲げ強度が
従来の円形断面のガラス繊維に比べ10〜15%向上
した。 Table 1 Nozzle hole shape Rectangular Nozzle long side 2.5mm Nozzle short side 1.1mm Molten glass temperature 1240℃ Spinning pressure Normal pressure (glass head pressure) Cold air flow rate 0.5/min vs. Blowing angle 75 degrees Cold air blowing pipe diameter 2mm Filament long diameter (a ) 30μ Filament short diameter (b) 10μ Filament center diameter (c) 0.9 to 0.8×b Example Nozzle holes 18A, 18B, 18C and recess 1 having shapes and dimensions shown in Table 2 and FIGS. 7 and 8
When manufacturing glass fiber using a nozzle plate having No. 9, it was found that the nozzle plate had the dimensions shown in Table 2 and
A glass fiber having a substantially triangular cross section as shown in Figure 0 was obtained. Using this strand made of glass fiber,
When bending strength was measured using FRTP, the bending strength was improved by 10 to 15% compared to conventional glass fibers with a circular cross section.
第2表
ノズル孔形状 円形
ノズル位置 正三角形の頂点
ノズル径 1.6mm
溶融ガラス温度 1200℃
紡出圧力 常圧(ガラスヘツド圧)
冷風量 0.5/min凹部
吹き付け角度 75度
冷風吹出パイプ径 2mm
凹部19径 4mm
フイラメント径(R) 10μ
発明の効果
以上に説明した如く、本発明によれば、複数の
ノズル孔から紡出された溶融ガラスを互いに接合
させて1本のフイラメントとするものであるの
で、接合した後の溶融ガラスが表面張力により円
形に変形する量が少なく、その結果長円形、楕円
形、まゆ形状、多角形等の異形断面のガラス繊維
を製造することができる。かくして製造されたガ
ラス繊維は、従来の円形断面のガラス繊維に比べ
比表面積が増加しており、複合材の補強材として
使用した時樹脂に対する接着力が大きく、複合材
の強度を向上させることができる。特に、まゆ形
状の断面を有するガラス繊維では、フイラメント
同志のはめ合い効果によりフイラメント間の接着
力が大きく、複合材に対する補強効果が一層高く
なり、しかも幅広の薄いストランドを得ることが
でき、このストランドを用いて薄い織物を製造で
きる利点をも有している。 Table 2 Nozzle hole shape Circular Nozzle position Vertex of equilateral triangle Nozzle diameter 1.6 mm Molten glass temperature 1200℃ Spinning pressure Normal pressure (glass head pressure) Cold air flow 0.5/min Recess Blow angle 75 degrees Cold air blowing pipe diameter 2 mm Recess 19 diameter 4 mm Filament diameter (R) 10μ Effects of the invention As explained above, according to the present invention, the molten glass spun from a plurality of nozzle holes is bonded to each other to form a single filament. The amount by which the subsequent molten glass deforms into a circular shape due to surface tension is small, and as a result, glass fibers with irregular cross sections such as oval, elliptical, cocoon-shaped, and polygonal shapes can be manufactured. The glass fibers produced in this way have an increased specific surface area compared to conventional glass fibers with a circular cross section, and when used as a reinforcing material for composite materials, they have a strong adhesive force to resin and can improve the strength of composite materials. can. In particular, with glass fibers having a cocoon-shaped cross section, the adhesive force between the filaments is large due to the interlocking effect of the filaments, and the reinforcing effect on the composite material is even higher.Furthermore, it is possible to obtain a wide and thin strand. It also has the advantage that thin fabrics can be manufactured using it.
第1図は本発明方法の実施に用いる装置の1例
を示す概略側面図、第2図はその要部の正面図、
第3図は第1図の装置に用いるノズル板12の底
面の一部を示す図、第4図は第3図の−断面
図、第5図はノズル板の変形例を示す斜視図、第
6図はノズル板の更に他の変形例を示す断面図、
第7図はほぼ三角形断面のガラス繊維製造に用い
るノズル板の一部の断面図、第8図はその下面
図、第9図は実施例Iにおいて作つたガラス繊維
の断面顕微鏡写真を基に作成した断面図、第10
図は実施例において作つたガラス繊維の断面顕
微鏡写真を基に作成した断面図である。
12……ノズル板、13……集束剤塗布ローラ
ー、14……集束ローラー、15……巻取装置、
18A,18B,18C……ノズル孔、19……
凹部、20……フイラメント、21……ストラン
ド、25……冷風吹出パイプ。
FIG. 1 is a schematic side view showing an example of an apparatus used for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a front view of the main parts thereof,
3 is a diagram showing a part of the bottom surface of the nozzle plate 12 used in the apparatus shown in FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken from FIG. 3, and FIG. Figure 6 is a sectional view showing still another modification of the nozzle plate;
Fig. 7 is a cross-sectional view of a part of a nozzle plate used for producing glass fibers with an approximately triangular cross section, Fig. 8 is a bottom view thereof, and Fig. 9 was created based on a cross-sectional micrograph of the glass fiber produced in Example I. cross-sectional view, No. 10
The figure is a cross-sectional view created based on a cross-sectional micrograph of the glass fiber produced in the example. 12... nozzle plate, 13... sizing agent application roller, 14... focusing roller, 15... winding device,
18A, 18B, 18C... Nozzle hole, 19...
Recessed portion, 20... filament, 21... strand, 25... cold air blowing pipe.
Claims (1)
中心をはさむか又は取り囲むように且つ互いに近
接して配置された複数のノズル孔であつて、各ノ
ズル孔の少なくとも一部が前記凹部内に開孔し且
つ各ノズル孔の流出側の開孔位置は凹部の中心に
近い側が遠い側よりも高い位置になるように配置
されている前記複数のノズル孔から、溶融ガラス
を紡出し、紡出された溶融ガラスを互いに接合し
て単一のフイラメントとすることを特徴とするガ
ラス繊維の製造方法。 2 前記複数のノズル孔が、長手方向に並んだ長
方形断面の2個のノズル孔であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のガラス繊維の製造
方法。 3 前記複数のノズル孔が、長手方向に並んだ長
円形断面の2個のノズル孔であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のガラス繊維の製造
方法。 4 前記複数のノズル孔が、三角形の頂点上に配
置された3個のノズル孔であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のガラス繊維の製造方
法。 5 前記凹部が円錐状又は球面状であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項から第4項のいず
れか1項に記載のガラス繊維の製造方法。 6 前記凹部が溝状であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項から第4項のいずれか1項に記
載のガラス繊維の製造方法。[Scope of Claims] 1. A nozzle plate having a recess on the lower surface, a plurality of nozzle holes arranged close to each other so as to sandwich or surround the center of the recess, at least one of each nozzle hole. The molten glass is ejected from the plurality of nozzle holes, each of which has a hole in the recess and is arranged such that the opening position on the outflow side of each nozzle hole is such that the side closer to the center of the recess is higher than the side farther from the center of the recess. A method for producing glass fiber, comprising spinning the spun molten glass together and bonding the spun molten glass to each other to form a single filament. 2. The method for manufacturing glass fiber according to claim 1, wherein the plurality of nozzle holes are two nozzle holes with a rectangular cross section arranged in a longitudinal direction. 3. The method for manufacturing glass fiber according to claim 1, wherein the plurality of nozzle holes are two nozzle holes arranged in the longitudinal direction and each having an oval cross section. 4. The method for manufacturing glass fiber according to claim 1, wherein the plurality of nozzle holes are three nozzle holes arranged on the vertices of a triangle. 5. The method for manufacturing glass fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the recess is conical or spherical. 6. The method for manufacturing glass fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the recess is groove-shaped.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP5753685A JPS61219732A (en) | 1985-03-23 | 1985-03-23 | Production of glass fiber |
| EP86302026A EP0196194B1 (en) | 1985-03-23 | 1986-03-19 | Glass fiber strand and method of producing the same |
| DE8686302026T DE3667779D1 (en) | 1985-03-23 | 1986-03-19 | GLASS SPIDING THREAD AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. |
| US06/842,491 US4698083A (en) | 1985-03-23 | 1986-03-21 | Method for producing glass fibers having non-circular cross sections |
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|---|---|
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| JP (1) | JPS61219732A (en) |
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1985
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