(57)【要約】【課題】不規則現象の発生を抑制し、均一なガラス流れを長期的に安定して形成することができるガラス繊維製造用ブッシングプレートを提供する。【解決手段】本発明は、ベースプレートと、溶融ガラスを吐出する複数のノズルとを備え、前記複数のノズルを整列配置してなるノズル群を前記ベースプレートに接合してなるガラス繊維製造用のブッシングにおいて、前記ベースプレートの一部又は全部にコーティング領域を設定し、前記コーティング領域にセラミックスからなるコーティング層が形成されていることを特徴とするガラス繊維製造用のブッシングである。例えば、ベースプレートの四辺に沿った枠状の領域を少なくとも含む領域をコーティング領域とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、溶融ガラスを吐出する複数のノズルとを備え、
前記複数のノズルを整列配置してなるノズル群を前記ベースプレートに接合してなるガラス繊維製造用のブッシングにおいて、
前記ベースプレートの一部又は全部にコーティング領域を設定し、前記コーティング領域にセラミックスからなるコーティング層が形成されていることを特徴とするガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項２】
ベースプレートの四辺に沿った枠状の領域を少なくとも含む領域をコーティング領域とする請求項１記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項３】
ベースプレート上の少なくとも２つのノズルを包囲する領域であって、コーティングを形成しない領域である非コーティング領域を少なくとも一つ含み、
前記非コーティング領域以外の領域をコーティング領域とする請求項１又は請求項２記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項４】
ベースプレート上の１列のノズルを包囲する領域であって、コーティングを形成しない領域である非コーティング領域を少なくとも一つ含み、
前記非コーティング領域以外の領域をコーティング領域とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項５】
コーティング層の厚さは、５０μｍ以上５００μｍ以下である請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガラス繊維製造用ブッシングを用いるガラス繊維の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガラス繊維製造用のブッシングの製造方法であって、
ベースプレートの一部又は全部にコーティング領域を設定し、前記コーティング領域以外の領域をマスクで被覆し、
前記コーティング領域にセラミックスからなるコーティング層を形成するガラス繊維製造用のブッシングの製造方法。
【請求項８】
少なくとも２以上のノズルを矩形のマスクで被覆し、コーティング層を形成する請求項７記載のガラス繊維製造用のブッシングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスからガラス繊維を製造するためのブッシングに関する。詳しくは、長期間の装置運用に際して安定的にガラス流を吐出してガラス繊維の紡糸が可能なガラス繊維製造用ブッシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維は、ガラス原料（カレット）を高温加熱した溶融ガラスを清澄・均質化して得られたガラス素地をブッシングに供給して製造される。このガラス繊維製造用のブッシングは、ガラス繊維を吐出するブッシングプレートを底面に備えた箱型容器である。そして、ブッシングプレートは、ベースプレートの底面に、多数のノズルを整列配置して取り付けたものであり、このノズルからガラス素地が繊維状となって吐出される。ノズルから吐出されたガラス繊維は冷却されつつ巻き取られる。このブッシングを使用したガラス繊維の製造工程の例としては、特許文献１記載の方法がある。
【０００３】
ガラス製造用のブッシングプレートは、白金や白金合金等の貴金属材料で構成されるのが一般的である。貴金属材料は、化学的安定性、高温強度に優れ、特に高温クリープ特性が良好であり、ガラス製造装置のような高温下で応力負荷を受ける構造体の構成材料として適格である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００１−５１３４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
白金等の貴金属材料からなるブッシングは、溶融ガラスが流通する高温環境下にあっても安定したガラス繊維の紡糸が可能である。しかし、本発明者等の現場調査によると、長期の装置運用の過程で均質なガラス繊維が得られない場合があることを把握している。このガラス繊維の不均質性は、ガラス繊維紡糸における異物発生やガラス流の乱れ等の不規則現象によるものと思われる。そして、不規則現象の発生は、部分的なものあったとしてもガラス繊維の安定的製造に支障をきたすこととなる。
【０００６】
そこで本発明は、ガラス繊維製造用ブッシングプレートについて、各種の不規則現象の発生を抑制し、均一なガラス流れを長期的に安定して形成することができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明者等は、ガラス流に見られる不規則現象の要因について検討した。その結果、ブッシングプレートの各部位における白金の揮発損失の現象と、揮発した白金の挙動について着目した。
【０００８】
ブッシングプレートに供給されるガラス素地は１５００℃以上の高温の溶融ガラスである。上記の通り、白金、白金合金は高融点の金属材料であるが、高温下においては揮発性を有する。白金等が揮発するとき、ガス状のまま装置の外へ放出されるようであればガラス繊維の品質に影響はないが、実際はベースプレート上で冷却されて白金の微小な塊となってベースプレート表面に付着する（以下、この白金の微小な塊を「白金ブツ」と称する）。白金ブツは脱落して製品へ異物として混入するおそれがある。
【０００９】
また、ノズルからの繊維状ガラスの吐出速度は毎分数千ｍに達するが、かかる高速で高温流体を吐出するノズルの周囲には一定方向に高速気流が発生している。そして、本発明者等による観察結果によれば、この高速気流によりノズルの磨耗・減肉が生じる。破損したノズルは、安定したガラスの吐出ができないおそれがある。
【００１０】
そこで本発明者等は、ブッシングプレートで生じる白金の揮発損失による影響を低減するため、ベースプレートに優先的にコーティング層を形成することとする本発明に想到した。
【００１１】
即ち、本発明は、ベースプレートと、溶融ガラスを吐出する複数のノズルとを備え、前記複数のノズルを整列配置してなるノズル群を前記ベースプレートに接合してなるガラス繊維製造用のブッシングにおいて、前記ベースプレートの一部又は全部にコーティング領域を設定し、前記コーティング領域にセラミックスからなるコーティング層が形成されていることを特徴とするガラス繊維製造用のブッシングである。
【００１２】
以上の通り、本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートは、ベースプレートに所定のコーティング領域と設定し、ここにコーティング層を形成するものである。コーティング領域は、ベースプレートの一部を含んでいれば良いが、ベースプレートの全面をコーティング領域としても良い。
【００１３】
設定されるコーティング領域の具体的な形態としては、ブッシングプレートの四辺に沿って形成される枠状の領域が挙げられる（図１）。この枠状領域の付近は、白金揮発のおそれが特に高い。ブッシングプレートに溶融ガラスを流入させたとき、溶融ガラスの滞留時間が比較的長く継続的に高温状態となる部位だからである。そこで、この枠状領域を優先的にコーティングすることで、白金揮発による損傷を抑制することができる。
【００１４】
また、コーティング領域は、上記の枠状領域を含んでいるのが好ましいが、ベースプレート面上の他の領域を追加しても良い。例えば、ベースプレート上の少なくとも２つのノズルを包囲する非コーティング領域を少なくとも一つ含み、前記非コーティング領域以外の領域をコーティング領域としても良い（図２）。この非コーティング領域の形状は、図２のような矩形に限らず、円形等の他形状にすることができる。
【００１５】
尚、この図２の例にあるように、本発明では、非コーティング領域以外のノズルについてコーティング層の形成を行っても良い。ノズルは、高速気流による影響が特に大きい部位であり、白金揮発と気流との組み合わせによる摩耗・減肉が生じるからである。特にノズル群の最外層のノズルに対して枠状にコーティングすることで、安定したガラス繊維の紡糸が期待できる。
【００１６】
更に、ベースプレート上の１列のノズルを包囲する非コーティング領域を少なくとも一つ含み、前記非コーティング領域以外の領域をコーティング領域としても良い（図３）。この梯子形状のコーティング領域を設定したものは、ベースプレートの保護に適している。この場合の非コーティング領域の形状は、図３のような矩形に限らず、円形等の他形状にすることができる。
【００１７】
コーティング層の材質は、アルミナ、ジルコニア、イットリア安定化ジルコニアの少なくともいずれかよりなるものが好ましい。高温加熱下での白金揮発の抑制、また、高温の高速気流による摩耗に対する保護を考慮したものである。特に、ガラス長繊維を成形する為の溶融ガラスに対しては、揮発防止の理由からイットリア安定化ジルコニアからなるコーティング材が有用である。
【００１８】
コーティング層の厚さは、５０μｍ以上５００μｍ以下とするのが好ましい。コーティング層は、薄過ぎると期待した保護効果がない一方、厚過ぎるとノズルやプレートがわずかでも変形したときに剥がれるおそれが生じる。このコーティング層の形態については溶射膜が好ましい。溶射は、上記の好適な膜厚のセラミック膜を形成するのに好適な方法である。溶射膜は、比較的緻密な皮膜であり、保護層として有効に機能し得る。
【００１９】
上記のようなコーティング層が形成された本発明に係るブッシングプレートにおいては、ベースプレートやノズルの構成材料・形状・寸法等の構成は従来のブッシングプレートの構成と同様である。
【００２０】
ベースプレートは、溶融状態のガラス素地を停留させる部材であり、板状、又は、曲げ加工による箱形状を有するものである。ベースプレートは、ノズルとの接続位置に貫通孔を備える。ベースプレートの材質は、白金又は白金合金からなり、好ましくは、白金、白金−ロジウム合金（ロジウム濃度：５〜２０ｗｔ％）の他、強度向上の目的で分散型強化白金合金、分散型強化白金−ロジウム合金が適用される。
【００２１】
ノズルに関しても、基本的に従来のガラス繊維製造用のブッシングプレートで使用されるものが適用される。ノズルは、ベースプレートの底面に複数整列配置されて接合されている。ノズルの形状についても、特に限定はなく、ストレートな直管でもよく、先細りのテーパー状の筒体でも良い。また、ノズルの材質についても、白金又は上記した白金合金が適用される。尚、ガラス繊維製造用のブッシングプレートにおいて、ノズルの設置本数は特に制限されるものではないが、通常、２００〜１００００個のノズルを備えるものが多い。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートは、優先的にベースプレートをコーティング層により保護する。これにより、従来のブッシングプレートよりも白金の揮発による影響が低減されている。本発明によれば、ガラス繊維紡糸の際のガラス流の乱れ、異物発生等の不規則現象を抑制しつつ、長期の装置運用が可能となる。
【００２３】
本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートは、特に、細番手の長繊維のガラス繊維の製造に好適である。本発明の硬化により、糸切れや番手のバラツキ等といった細番手のガラス繊維で懸念されるトラブルを減少できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートにおけるコーティング領域の一態様を説明する図。
【図２】本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートにおける、コーティング領域の他の態様を説明する図。
【図３】本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートにおける、コーティング領域の他の態様（梯子形状）を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
第１実施形態：本実施形態では、図３で説明した梯子形状のコーティング領域が設定されたガラス繊維製造用ブッシングプレートを製造した。
【００２６】
本実施形態のベースプレートは、白金製の板材からなるものである（底面寸法：４４４ｍｍ×１２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）。また、ノズルは、６.４ｍｍ間隔で１０個×２０列で接合されている。ベースプレートに接合されたノズル数の合計は２００個となる。ノズルは、いずれも外形が２．９４ｍｍ（上端部外径）×２．３５ｍｍ（下端部外径）のテーパー状の円筒体であり白金製である。
【００２７】
本実施形態に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートの製造工程としては、穿孔加工により上記寸法に加工されたノズルをベースプレートへ整列して接合した。ノズルの接合は、ベースプレートの各ノズル取り付け箇所に、予めノズルに孔を穿孔してノズルを挿入した後、電気炉中で加熱して予備接合し、更にベースプレート上面（溶融ガラス流入面）から接合部の根元をＹＡＧレーザーで溶接した。これにより、コーティング前のブッシングプレートが製造される。
【００２８】
その後、コーティング領域についてセラミックをコーティングする。本実施形態に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートでは、上記の通り、1列のノズル列を包囲する矩形の非コーティング領域を含み、ベースプレートの非コーティング領域以外の全面をコーティングしている。本実施形態では、１のノズル列を被覆可能な粘土（底面の寸法：幅４ｍｍ×長さ４７ｍｍ）を用意し、これを各ノズル列に被せてからコーティング層を形成した。溶射によりイットリア安定化ジルコニアを厚さ３００μｍ被覆した。
【００２９】
以上のようにして製造した本実施形態に係るガラス繊維製造用ブッシングプレート用いてガラス繊維の製造を行った。まず、上記のブッシングプレートにターミナル及び箱型のサイドフランジを接合して箱型容器であるブッシングを構成した。このブッシングをガラス製造装置に組み込んだ。ガラス製造装置は、目的組成に調合されたガラス原料の溶解槽、溶融ガラスの清澄槽、清澄された溶融ガラスを攪拌して均質化する攪拌槽を備え、これらの下流側にブッシングが設置される。ブッシングから吐出されるガラス繊維は適宜に巻き取られる。
【００３０】
ここで、本実施形態に係るガラス繊維製造用ブッシングプレートを備えるガラス製造装置により、ガラス繊維製造を１年間行った。この間、ブッシングプレートに目視による顕著な異常は認められず、また、ガラス繊維の紡糸も安定していた。そして、１年間の装置稼動後に装置をシャットダウンしてブッシングプレートのベースプレートを検査した。その結果、ベースプレート上に白金ブツの付着も見られなかった。また、コーティング領域での白金素地の減肉は見られなかった。
【００３１】
第２実施形態：ここでは、本実施形態では、図1で説明した四辺に沿う枠状のコーティング領域にコーティング層が形成されたガラス繊維製造用ブッシングプレートを製造した。
【００３２】
本実施形態のベースプレートは、第１実施形態と同じ白金製板材に、白金製のノズルを６.４ｍｍ間隔で１０個×２０列で接合したものである。また、その製造工程も第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、このブッシングプレートの四辺に沿って枠状のコーティング領域を設定して、マスクを使用してイットリア安定化ジルコニア（厚さ３００μｍ）をコーティングした。
【００３３】
そして、本実施形態に係るガラス繊維製造用ブッシングプレートを、第１実施形態と同様のガラス製造装置に設置し、ガラス繊維製造を１年間行った。装置稼働中、ブッシングプレートに目視による顕著な異常は認められず、また、ガラス繊維の紡糸も安定していた。１年後の装置のメンテナンス時にベースプレートを検査したが白金ブツの付着は見られなかった。また、コーティング領域での白金素地の減肉は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るガラス繊維製造用のブッシングプレートによれば、ガラス製造装置について長期の稼動期間における安定的運用を可能とすることができ、良質なガラス繊維を効率的に製造することができる。
【図１】
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【図２】
2020040850.tif 000004
【図３】
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