(57)【要約】【課題】ガラス繊維製造用ブッシングプレートについて、均一なガラス流れを長期的に安定して吐出することができるものを提供する。【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ペ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、前記ノズル群の最外層となるノズル列の少なくとも一のノズル列を構成するノズルが、先端からノズル長さの１／２以上の深さまで目封止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。ここで、目封止されたノズルは、ノズル長さ全体に渡って目封止されているものが好ましく、特に中実体であるものが好ましい。【選択図】図２
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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ペ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、
前記ノズル群の最外層となるノズル列の少なくとも一のノズル列を構成するノズルが、先端からノズル長さの１／２以上の深さまで目封止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】
目封止されたノズルは、ノズル長さ全体に渡って目封止されている請求項１記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【請求項３】
目封止されたノズルは、中実体である請求項１又は請求項２記載のガラス繊維製造用のブッシング。
【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、底面にブッシングプレートを備えた箱型容器である。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】
溶融状態にあるガラス素地は１５００℃以上の高温であり、ガラス素地がノズルから吐出される際の速度は毎分数千ｍに達することもあるため、ブッシングプレートの使用環境は相当に苛酷なものである。更に、製品としてのガラス繊維にはわずかな不純物の混入も許されていない。これらから、ブッシングプレートはガラス素地を汚染することがないように、高い安定性及び強度を有する材料の適用が求められる。そして、この点を考慮してブッシングプレートの構成材料としては、白金、白金合金等の貴金属材料が用いられている。貴金属及びその合金は、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】
白金材料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、長期の装置運用の結果、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。この要因について検討したところ、整列配置されたノズル群の最外層（外側）のノズル列について、その先端部が損傷していることが確認された。このようなノズルの損傷があると、吐出される溶融ガラスの寸法や流れが不均一となる。そのようなガラス流の乱れは、ブッシングの全ノズルから吐出されるガラス流に対して部分的なものであるが、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、均一なガラス流を長期的に安定して吐出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、まず上述したようなノズル損傷の要因、特に、損傷がノズル群の最外層のノズルで選択的に生じる要因について検討を行った。ここで、ノズルの磨耗の要因として第一に考えられるのは、白金の揮発による磨耗である。上記の通り、ブッシングプレートに供給されるガラス素地は１５００℃以上の高温である。かかる高温下において生じる白金、白金合金における白金の揮発損失に関しては、ガラス製造分野においても従来から知られている。ただ、白金の揮発損失がノズル損傷の要因であるとしても、それのみでは最外層のノズル列が選択的に損傷することには繋がらないはずである。そこで、本発明者等は、更なる考察を行った結果、ブッシングプレート周辺の空気の流れ（気流）が最外層のノズル列の磨耗を加速させていると推察した。上述したように、ノズルからの繊維状ガラスの吐出速度は毎分数千ｍであり、かかる高速で高温のガラス繊維が吐出するブッシングプレートの周囲にはガラス吐出方向に沿った高速の気流が発生している。そして、この気流の影響を最も受けるのが最外層のノズルの先端部であり、この部位で気流によって白金の揮発損失が加速され磨耗が生じていると考えられる（図１（ａ））。
【０００８】
最外層のノズルに対して、上記のような気流により加速された磨耗が生じる場合に考えられる対策としては、ノズル群の周囲に防風壁のような部材を設置してノズルを保護することやブッシング廻りの気流を調節することが考えられる。しかし、防風壁のような追加的な部材をベースプレートに付加することにより、ブッシング全体の重量増が懸念される。また、ノズル、ベースプレートと同様に高温に曝される防風壁については、その材質としてノズル等と同じ貴金属を適用することが好ましくその材料コストも懸念されるところである。
【０００９】
本発明者等は、上記したノズルの損傷原因を考慮し、好適な対応策として損傷が生じ易いノズル群の最外層のノズルを目封止することとした。本来、ノズルとは中空の筒体であり内部に流体を流通させることを目的とする部材であって、これを目封止することはこの機能を抹消することである。一部のノズルであっても目封止することでブッシングから吐出されるガラス繊維の本数は減少することになる。もっとも、ノズルが正常に機能するためには破損が生じないことが前提であり、破損したノズルからは流体の吐出が不安定になり、これが製造されるガラス繊維全体の品質に影響を及ぼすこともある。本発明者等は、ブッシング全体のノズルからの紡糸の安定性が最優先されるべき事項と考え、磨耗・破損が予測される部位のノズルを目封止することとした。
【００１０】
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ペ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、前記ノズル群の最外層となるノズル列の少なくとも一のノズル列を構成するノズルが、先端からノズル長さの１／２以上の深さまで目封止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。
【００１１】
本発明では、ノズル群の最外層の列を構成するノズルについて、先端から一定長さ以上の孔を目封止する。この目封止されたノズルは先端に磨耗・損傷が生じてもガラスを吐出することがなく、ブッシング全体では安定的なガラス繊維の紡糸が可能である。
【００１２】
そして、目封止された一連のノズルは、ノズル本来の機能は発揮しないものの、その内側のノズル群を気流の影響から保護する防風壁として作用し得る（図１（ｂ））。この作用も安定的なガラス繊維の紡糸のために有用である。
【００１３】
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、整列配置されたノズルの最外層のノズルを目封止するものである。よって、ベースプレート等の他の構成については従来のブッシングプレートの構成と同様である。
【００１４】
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り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。
【００１５】
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。
【００１６】
そして、本発明では、最外層のノズル列を構成するノズルが先端から目封止されている。目封止の深さはノズル長さの１／２以上の部位が塞がれていることを要する。目封止の深さが浅すぎると、使用過程でのノズルが磨耗により、孔が貫通し溶融ガラスが吐出してしまうからである。
【００１７】
目封止されたノズルは、より好ましくは、ノズル長さ全体に渡って目封止され、両端いずれにも孔の無いものが好ましい。ノズル根元に孔があってもガラス紡糸に供されないばかりか、孔に溶融ガラスが流入・残留してその除去が必要となるからである。ここで、ノズルの目封止の方法としては、通常の有孔のノズルの孔に線材・棒材を挿入して目封止しても良いが、はじめから孔の無い中実の筒体を利用しても良い。
【００１８】
尚、ガラス繊維製造用のブッシングプレートにおける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、２００〜８０００個のノズルを備えるものが多い。このとき、一定間隔で配置されたノズル郡を複数の島状に配置しても良い。このとき、各ノズル群においてベースプレートの四辺に沿うノズル列について、目封止するノズルを設定すれば良い。また、全てのノズルを等間隔でベースプレートに配置して単独のノズル群を形成しても良い。この場合、ノズル群の四辺のノズル列のノズルを目封止するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
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、従来のブッシングプレートに対して、一部のノズルを目封止するものである。このブッシングは、目封止されたノズルからはガラス繊維を製造することはできないが、従来のブッシングに対して変更点が少ないため、製造コストや重量増を抑制しつつ安定的なガラス繊維の製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】気流による最外層のノズル先端の磨耗状態を説明する図。
【図２】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の外観。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。図２は、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１００を概略図示するものである。図２において、ガラス繊維製造用ブッシングプレートは、ベースプレート１０と、その底面に整列配置された複数のノズル２０を備える。
【００２２】
ベースプレート１０は、白金製の板材（厚さ１．５ｍｍ）を曲げ加工して成形されたものであり、中央に凸部を設けつつ端部を折曲げ加工したものである（底面寸法：４４４ｍｍ×１２０ｍｍ）。中央に凸部を形成するのは、上方から流入する溶融ガラス素地の整流のためである。
【００２３】
ノズル２０は、ベースプレート１０に対して４つのノズル群を島状に形成して接合されている。個々のノズル群において、６.４ｍｍ間隔で２０個×２０個で接合されている。ベースプレート１０に接合されたノズル数の合計は１６００個となる。
【００２４】
ノズル２０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る。また、いずれも白金製である。そして、各ノズル群のノズルの中で、ベースプレートの四辺に沿う最外層のノズル列を構成するノズル２０’が目封止されている。また、それ以外のノズルは、φ１．６５ｍｍの貫通孔を有する通常のノズルである。
【００２５】
各ノズルの製造工程としては、上記した外形及び寸法に成形された中実の筒体を用意し、目封止されたノズル２０’については中実体のまま使用し、通常のノズル２０は穿孔加工した後にベースプレート１０に接合した。ノズル２０、２０’のベースプレート１０への取り付けは、ベースプレート１０の各ノズル取り付け箇所に、予め２．７6ｍｍの孔を穿孔し、ここにノズル２０、２０’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。
【００２６】
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用いたガラス繊維の製造例としては、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する。このブッシングをガラス製造装置に組み込む。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。
【００２７】
ここで、図２で示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ノズルを検査した。その結果、目封止されたノズル列の一部のノズル先端部において磨耗が見られ、先端から１．５ｍｍ程度の範囲でノズルの側面が削られていた。一方、内側の通常のノズルについては、磨耗は全く見られなかった。最外層の目封止されたノズルが犠牲になって、内側のノズル群を保護したものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
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、一部のノズルを目封止したことにより、紡糸を行うノズル群の磨耗損傷を抑制するものである。本発明によれば、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】
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