(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスペレットを熔融ポットに投入し、熔融ポットの下部からガラスを引き出すガラス長繊維を紡糸する方法において、前記ガラスペレットとして、９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットを使用することを特徴とするガラス長繊維を紡糸する方法。
【請求項２】
前記ガラスペレットは楕円体形状を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスペレットは、流下する熔融ガラスを周期的に切断し、それを傾斜した水冷シュート上に載せてその表面を固化させ、ついでこれを冷却機能を備えた振動コンベアーのトラフ上で進行させながら振動およびガラスの表面張力により変形させて楕円体に成形させたものである請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガラスペレットは、バッチを溶融するための底面にピットを有する溶融炉、溶融炉の底面のピットから流下する溶融ガラスを切断してガラスゴブを形成させるための切断装置、切断されガラスゴブの表面を固化させるための傾斜した水冷シュート、および表面が固化されたガラスゴブを丸みを帯びた楕円体に成形するための、冷却機能を備えた振動コンベアーを有するガラスペレットの製造装置を用いて製造される請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
流下する熔融ガラスを、貫通穴を有する上刃および貫通穴を有し常時横動する下刃とからなり、上刃と下刃の貫通穴が連通したときにその穴を溶融ガラスが通過するようにした切断装置により周期的に切断し、それを傾斜した水冷シュート上に載せてその表面を固化させ、ついでこれを冷却機能を備えた振動コンベアーのトラフ上で進行させながら振動およびガラスの表面張力により変形させて楕円体に成形させる、マーブルメルト法によるガラス長繊維を紡糸する方法に用いる９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットを製造する方法。
【請求項６】
バッチを溶融するための底面にピットを有する溶融炉、溶融炉の底面のピットから流下する溶融ガラスを切断してガラスゴブを形成させるための、前記ピットの下に設けられた、貫通穴を有する上刃および貫通穴を有し常時横動する下刃とからなり、上刃と下刃の貫通穴が連通したときにその穴を溶融ガラスが通過するようにした切断装置、切断されガラスゴブの表面を固化させるための、傾斜した水冷シュート、および表面が固化されたガラスゴブを丸みを帯びた楕円体に成形するための、冷却機能を備えた振動コンベアーを有する、９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットを製造するためのガラスペレットの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガラス繊維の材料となるガラスペレットに関する。さらには、ガラス繊維の紡糸方法であるマーブルメルト法（以下、「ＭＭ法」という）において利用されるガラスペレット、その製造方法およびその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＭ法では、ガラス繊維の材料としてケイ砂や石灰石などの通常のガラス原料を熔融して固化させたマーブル（いわゆるビー玉）を使用する。そのため、材料の作り置きが可能となり品種の切り替えが容易となるので、ＭＭ法は少量生産品に適すとして広く採用されている。マーブルの製造方法は、通常以下のとおりである。まず、所望の組成成分含有率となるように調合した各種ガラス原料（以下、「バッチ」という）を熔融炉で加熱熔融させる。熔融炉の下面にはノズルが設けてあり、このノズルから自重により熔融ガラスが流下する。流下した熔融ガラスは、カッター装置に導かれ、そこで適当な大きさに切断されていわゆるゴブ（熔融ガラスの塊）となる。ゴブは、近接する２本のスパイラルロールの間に配置され、このスパイラルロールの回転によりその間を回転しながら搬送されて、次第に球形に成形される。その後、ゴブは室温まで冷却されてマーブルとなる（朝倉書店発行  ガラスハンドブック  第４４３〜４４４頁）。
【０００３】
マーブルは、球形のため割れや欠けを生じ難く、搬送経路のトラフに傾斜をつけるだけで簡単に運搬することができる。また、直径２０〜２５mm、重さ１０〜２０ｇの規格で製造されているため、個体差が少なく均一性が高い。そのため、紡糸装置の熔融ポットに投入するマーブルの個数を調整することにより、熔融ガラスの温度変化を抑えることができ、その結果糸切れの発生を低下させることができる。
【０００４】
しかし、上記大きさのマーブルは、Ｅガラス組成のガラス繊維の紡糸においては問題を余り生じないが、作業温度の高いガラス組成の場合では、上記の温度変化が無視できない。この場合、より小さなマーブルが要求されるが、作業温度の高いガラスを球形に成形することは困難である。すなわち、ゴブがスパイラルロールに接触すると球形になる前に固化し、ロール間に挟まったり、また飛び出したりする。そこで、上記マーブルより小さなガラス繊維の材料が必要な場合は、定形のガラスペレットを製造し、これを利用していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記定形のガラスペレットは、水冷された２本の成形ロール間に熔融ガラスを通し、その表面に凹凸をつけて板チョコ状に成形し，冷却過程における熱歪みで自然崩壊させることにより製造される。そのため、自然崩壊した部分が角張った形状となる。このガラスペレットが紡糸装置の熔融ポットに導入されるまでに運搬用トラフや保管用ドラム缶と接触すると、それらの表面が傷付き、金属片が発生する。ガラス繊維の材料中に金属片が混入すると、熔融ガラスの組成が局部的に変化し、糸切れが生じ易くなる。また、運搬用トラフに傷が残ると、ガラスペレットが円滑に運搬されなくなる。さらに、角張ったガラスペレットは、熔融ポットに投入される際にその内壁に衝突し傷付け、熔融ポットの寿命を短くする。あるいは、ガラスペレット同士が接触すると、その一部が破砕してガラス粉が発生し、熔融ポットに投入する際に空気が大量に巻き込まれるため、熔融ガラス内に泡が発生し易くなる。さらには、ペレットが破砕されることにより、新たな角が発生し、上記の問題が一層生じ易くなるという問題もあった。
【０００６】
この発明は、このような問題に着目してなされたものである。その目的とするところは、ガラス繊維の紡糸において、糸切れが生じ難く、また熔融ポットの寿命を延ばすガラスペレットを提供することにある。さらには、このようなガラスペレットを簡便に製造する方法および製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明はガラスペレットを熔融ポットに投入し、熔融ポットの下部からガラスを引き出すガラス長繊維を紡糸する方法において、前記ガラスペレットとして、９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットを使用することを特徴とするガラス長繊維を紡糸する方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、その形状が楕円体であるものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、ガラスペレットが、流下する熔融ガラスを周期的に切断し、それを傾斜した水冷シュート上に載せてその表面を固化させ、ついでこれを冷却機能を備えた振動コンベアーのトラフ上で進行させながら振動およびガラスの表面張力により変形させて楕円体に成形させたものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、ガラスペレットが、バッチを溶融するための底面にピットを有する溶融炉、溶融炉の底面のピットから流下する溶融ガラスを切断してガラスゴブを形成させるための切断装置、切断されガラスゴブの表面を固化させるための、傾斜した水冷シュート、および表面が固化されたガラスゴブを丸みを帯びた楕円体に成形するための、冷却機能を備えた振動コンベアーを有するガラスペレットの製造装置を用いて製造されるものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、流下する熔融ガラスを、貫通穴を有する上刃および貫通穴を有し常時横動する下刃とからなり、上刃と下刃の貫通穴が連通したときにその穴を溶融ガラスが通過するようにした切断装置により周期的に切断し、それを傾斜した水冷シュート上に載せてその表面を固化させ、ついでこれを冷却機能を備えた振動コンベアーのトラフ上で進行させながら振動およびガラスの表面張力により変形させて楕円体に成形させる、マーブルメルト法によるガラス長繊維を紡糸する方法に用いる９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットを製造する方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１３】
１０ｇ以下のガラスペレットは従来のマーブルよりも小さいので、熔融ポットに投入した際の熔融ガラスの温度変化が小さく、糸切れの発生が抑制される。Ｅガラス組成の場合は、その重量が１０ｇ以下であれば効果が現れるが、作業温度の高いガラス組成の場合は３〜１０ｇであることが好ましい。とくに、２ｇ以下になると、気泡の巻き込みが無視できなくなり紡糸に悪影響が及ぶので、３〜１０ｇが好ましく、さらには４〜６ｇが好適である。
【００１４】
角のないガラスペレットとは、具体的には楕円体たとえば卵形であり、球形も含まれる。角がないことにより、上記のような金属片やガラス粉の発生がなく、その結果ガラス繊維の紡糸において糸切れが発生し難くなる。また、ガラスペレット同士が接触しても割れや欠けが生じ難いので、ガラスペレットの均一性が熔融ポットに投入されるまで維持される。さらに、熔融ポットの内壁にガラスペレットが衝突しても傷が発生し難く、熔融ポットの寿命が延びる。とくに、楕円体のガラスペレットは、球形のガラスペレットすなわちマーブルに比べ占有空間が小さいので、保管スペースを節約できる。
【００１５】
このガラスペレットは、従来とおりスパイラルロールを用いて球形に成形してもよいし、角のない型に熔融ガラスを流し込み固化させたものでもよい。しかし、軟化点の高いガラス組成の場合は上述のようにスパイラルロールでの成形が困難であり、また成形型を用いるとガラスが固化するまでの間は成形型を他に使用できないので生産効率上問題がある。そこで、流下する熔融ガラスを周期的に切断することで一定量のゴブを製造し、これを冷却機能を備えた振動コンベアーのトラフ上に配置して、このトラフ上を移動する間に固化させる製造方法が好ましい。この方法によれば、熔融ガラスの表面張力とトラフの振動とにより、角のないガラスペレットが連続的に製造される。
【００１６】
つぎに、ガラスペレットの製造装置について説明する。図１に示すようにバッチを熔融炉１で加熱して熔融ガラス５０とし、熔融炉の底面に設けたピットから熔融ガラスを流下させる。流下する熔融ガラス５１は、その自重によりカッター装置５の上刃６の貫通穴８に一定速度で落下する。カッター装置は上刃と下刃７とからなり、上刃には貫通穴が１つ、下刃には貫通穴９が２つ設けられている。下刃はモーターなどの動力により常時横動し、一定周期で上刃と下刃の貫通穴が連通する。なお、下刃の横動を滑らかにするため、上刃の貫通穴から常時研削油を一定量滴下する。このように貫通穴が連通するまでの間、落下する熔融ガラス５１は下刃により塞き止められ、ゴブ５２が形成される。ゴブは、上刃と下刃の貫通穴が連通したときに水冷シュート１０に向けて落下する。水冷シュートには３５〜５０度の傾斜があり、落下したゴブは、自重により水冷シュート上を滑落する。水冷シュートは、水冷ポンプ１２を備えており、ゴブの熱による温度上昇を抑制する機能を有する。ゴブは、水冷シュートに接触すると、表面温度が若干下がり表面だけが固化する。そのため、水冷シュートを通過したゴブは、内部が熔融状態であるので変形できるが、表面が固化しているため接触物に付着することはない。水冷シュートを通過したゴブは、振動コンベアーのトラフ上に落下し、振動により一方向に進行する。そして、トラフ上で振動と表面張力により次第に丸みを帯びて楕円体に成形される。この振動コンベアーのトラフは、前記水冷シュートと同様の冷却装置を備え、ゴブの冷却と熱損傷からの防御機能を有する。振動コンベアーの終端には集荷用の容器が配置され、ゴブが十分に冷却されガラスペレット５３となった後に自動的に容器に収容される。なお、ガラスペレットに付着した汚れなどを除去するため、集荷する前に洗浄および乾燥工程を設けてもよい。図１には、振動コンベアーが２台設置されているが、１台目の振動コンベアーでゴブが十分冷却される場合は、振動コンベアーは１台でよい。また、２台目の振動コンベアーの冷却装置は、空冷でもよい。この製造装置により得られるガラスペレットは、その外形が扁平な卵形である。したがって、このガラスペレットを使用することにより、ガラス繊維の紡糸において、金属片やガラス粉の混入を防止し、糸切れの発生を抑制することができる。
【００１７】
なお、紡糸における糸切れは軟化点の高いガラス組成のものほど発生し易いことから、このガラスペレットは、軟化点の高いものとくに９００℃以上のものほどその機能を効果的に発揮することができる。軟化点が９００℃以上のガラス組成としては、Ｋガラス組成（SiO2：６２重量％，Al2O3：１９重量％，MgO：１６重量％、B2O3：２重量％、Na2O：１重量％）やＵガラス組成（SiO2：６５重量％、Al2O3：２５重量％、MgO：１０重量％）が例示される。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明を実施例および比較例により、さらに詳細に説明する。
（実施例１）
図１に記載の装置を用いて、ガラスペレットを製造した。Ｕガラス組成（SiO2：重量６５％、Al2O3：２５重量％、MgO：１０重量％  軟化点９７０℃）となるようにバッチを製造し、これを熔融炉１に投入して１，６５０ ℃に加熱した。熔融炉の底面のピットから熔融ガラス５１を流下させ、流下する熔融ガラスが上刃６の貫通穴８に導入されるようカッター装置５を配置した。下刃の横動を滑らかにするため、上刃の貫通穴から常時研削油ウエルカットＣ（タイユ（株）製）を３０〜６０ml/minで滴下しつつ，ゴブが５ｇとなるように下刃の横動周期を調整した。
【００１９】
ゴブは傾斜４５度で４０〜９０℃に保たれた水冷シュート上に落下し、その上をおよそ２秒で通過し、この間にその表面だけが固化した。１台目の振動コンベアー２０のトラフ２１に落下した際のゴブの粘度は、１×１０3Ｐ(poise)程度であった。振動コンベアーによる成形では、ゴブの粘性は１×１０5〜１×１０10Ｐが好ましく、とくに軟化点が９００℃以上のガラス組成の場合は１×１０6〜１×１０9Ｐが好適である。この振動コンベアーはマグネットコイル２３を備え、その出力を調整して３７Hzで振動させた。トラフ２１の経路長さは１，０００mmであり、ゴブはおよそ１４秒間でこのトラフ上を通過した。このトラフを通過したゴブは、軟化点以下まで冷却されており、その形状は扁平な卵形であった。つづいて、２台目の振動コンベアー２４に落下したゴブは、図示しない風冷装置により１５０℃まで徐冷され、つづいて水洗、温風乾燥装置を通過して集荷用ドラム缶３０に順次投下された。
【００２０】
このようにして得られたガラスペレットを用いて、ガラス繊維を紡糸した。紡糸装置には、従来からＭＭ法で使用しているものをそのまま使用した。この紡糸装置は、図２に示すように白金製の熔融ポット７０の上部にガラスペレットのタンク６０を備え、一定周期で一定量のガラスペレットがスライダ６１を通して熔融ポットに投入されるようになっている。このガラスペレットを用いて４００日間ガラス繊維８１の紡糸を行ったところ、ガラスペレットの全投入重量に対して製品として出荷できたガラス繊維の重量（回収率）は８５％であった。また、混入物による汚染や変形により、熔融ポットは平均７５日でガラス繊維の紡糸ができなくなり、交換が必要となった。
【００２１】
（比較例１）
実施例１と同じバッチを加熱熔融し、これを２本の水冷成形ロール間に通して板チョコ状に成形し、冷却工程で熱歪みにより自然崩壊させて、図３（ｂ）の形状のガラスペレットを製造した。このガラスペレットを用いて、実施例１と同様にして４００日間紡糸を行った。その結果、ガラス繊維回収率は８２％であった。また、熔融ポットの寿命は平均５５日であった。
【表１】
0003709764.tif 000002
【００２２】
これら実施例および比較例を対比することにより、以下のことが判る。
実施例１では、比較例１に比べ紡糸における糸切れが少なかったため、ガラス繊維回収率が向上した。このことより、ガラスペレットの外形に角がなければ糸切れの発生率が低下し、ガラス繊維回収率が向上することが判る。また、実施例１では、比較例１に比べ熔融ポットの寿命が２０日延びた。これは、角のないガラスペレットを使用することにより、金属片やガラス粉の発生が抑えられ、熔融ポットの汚染や変形が抑制されたためである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されていることから、つぎのような効果を奏する。請求項１に記載の発明によれば、９００℃以上の軟化点を有しかつ角のない３〜１０ｇのガラスペレットが用いられるので、熔融ポットに投入された際の熔融ガラスの温度変化が抑えられ、かつ、金属片やガラス粉が混入し難くなり、軟化点が９００℃以上のガラス繊維の糸切れの発生率が低下する。さらに、熔融ポットの汚染や変形が生じ難くなり、その寿命が延長される。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、ガラスペレットが楕円体であるので、均一性の高いガラスペレットが簡易な製造方法により得られる。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、振動コンベアーのトラフ上に一定の大きさのゴブが周期的に落下し、このトラフ上で楕円体に成形されるので、均一性が高く角のないガラスペレットが連続的に得られる。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、振動コンベアーのトラフが冷却機能を有するので、ゴブがトラフに付着することがなく、かつ、トラフがゴブの熱により損傷を受けることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のガラスペレットの製造装置の一形態を示す略図である。
【図２】ＭＭ法で使用するガラス繊維の紡糸装置を示す略図である。
【図３】（ａ）この発明のガラスペレットの一形態を示す図である。
（ｂ）従来の角張ったガラスペレットの一形態を示す図である。
【符号の説明】
１  熔融炉
５  カッター装置
６  上刃
７  下刃
８  上刃の貫通穴
９  下刃の貫通穴
１０  水冷シュート
１１  スライダ
１２  水冷ポンプ
２０  振動コンベアー（１台目）
２１  トラフ
２２  水冷ポンプ
２３  マグネットコイル
２４  振動コンベアー（２台目）
３０  出荷用容器
５０  熔融ガラス
５１  流下する熔融ガラス
５２  ゴブ
５３  角のないガラスペレット
６０  ガラスペレットのタンク
６１  スライダ
７０  熔融ポット
７１  ガラス繊維巻き取り用コレット
８０  熔融ガラス
８１  ガラス繊維
【図１】
0003709764.tif 000003
【図２】
0003709764.tif 000004
【図３】
0003709764.tif 000005