(57)【要約】【解決課題】電鋳煉瓦等に替わる材料を用いつつ、溶融ガラスによる摩耗が少なく、安定的な供給が可能であり、更に、通過する溶融ガラスの温度低下の問題も解決可能なブッシングブロックを提供する。【解決手段】本実施例に係るブッシングブロックは、焼結煉瓦を所定形状に成形し、その内面にフレーム溶射法にて白金を溶射した。白金被膜の膜厚は、２５０μｍとしたものである（ａ）。また、ブッシングブロックの表面及び裏面に互い違いになるように白金膜を部分的に形成し、これを通電加熱のための電極とした（ｂ）。【選択図】図１
2008069025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを流通させてガラス繊維を製造するためのガラス製造用ブッシングの上流側に設置され、溶融ガラスの供給口となるブッシングブロックにおいて、
焼結煉瓦からなる基材と、前記基材の少なくとも溶融ガラスとの接触面に形成される、溶射による貴金属被膜とからなることを特徴とするブッシングブロック。
【請求項２】
貴金属被膜の厚さが、１００〜１０００μｍである請求項１記載のブッシングブロック。
【請求項３】
貴金属被膜と接触し、貴金属被膜を通電加熱するための電極を備える請求項１又は請求項２記載のブッシングブロック。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載のブッシングブロックを用いたガラス繊維の製造方法であって、貴金属被膜とブッシングとを電気的に接続し、ブッシングを通電すると共に貴金属被膜を通電し、溶融ガラスを流通させる方法。
【請求項５】
請求項３記載のブッシングブロックを用いたガラス繊維の製造方法であって、電極から貴金属被膜を通電加熱し、溶融ガラスを流通させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスをブッシングに通過させてガラス繊維を製造する工程で使用されるブッシングブロックに関する。また、このブッシングブロックを使用したガラス繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス繊維の製造法としては、溶融ガラスをブッシングに通過させる方法が一般的である。この方法において、ガラス原料（カレット）を高温加熱した溶融ガラスを清澄して均質化した後、流路を通過させて溶融ガラスをブッシングブロック及びブッシングに供給する。そして、ブッシングの先端プレートから繊維状の溶融ガラスが引かれて冷却されつつ巻き取られる（ブッシングブロック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がある。）。
【特許文献１】特表２００１−５１３４７８号公報
【０００３】
上記工程で使用されるブッシングブロックは、高温の溶融ガラスと接するものであり、溶融ガラスを汚染することがないような安定性、強度が要求される。従来のブッシングブロックには、電鋳煉瓦やデンスジルコン等の緻密質の耐火物材料が用いられている。電鋳煉瓦とは、電気溶融鋳造（電鋳）により製造される煉瓦であり、電気炉にて溶融したレンガ原料（Ａｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 −ＳｉＯ2 質セラミックやＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 質セラミック等）を鋳型に流し込んで冷却させたものである。電鋳煉瓦は、セラミック故に硬度及び融点が高く、その上、緻密であることから、高温の溶融ガラスを取り扱うのに好適である（電鋳煉瓦の製法の例として、特許文献２がある。）。
【特許文献２】特開平０５−８２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電鋳煉瓦やデンスジルコンでも溶融ガラスによる侵食が全く生じないわけではなく、長時間の使用により溶解することは回避できない。そして、煉瓦素材の溶解は溶融ガラスを汚染し製品の品質を低下させる他、ガラス繊維紡糸の際に断線の要因にもなり歩留の低下を起こすこととなる。更に、電鋳煉瓦は、現在、需要が増大しており、その供給が不安定となっているが、このような供給が安定しない材料を用いるのは装置のコストに影響を与える。
【０００５】
また、従来のブッシングブロックにおいては、上記のような溶融ガラスによる浸食の問題の他、溶融ガラスの温度低下の問題があった。これは、溶融ガラスがブッシングブロックを通過する際、冷却されることによるものであるが、温度低下によりガラスの粘性は変化し、ブッシングの通過が困難となるため、最悪の場合にはブッシングを閉塞させてしまう。また、この温度低下は、ブッシングブロック内面の四隅において特に顕著にみられ、溶融ガラスの粘性が不均一となる。ブッシングを通過したガラス繊維は、一定の巻き取り速度で巻き取られるが、粘度が不均一であると断線を生じさせやすくなり、製品歩留の低下とコストの増大に繋がることとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、電鋳煉瓦、デンスジルコンに替わる材料を用いつつ、高温の溶融ガラスによる摩耗が少なく、また、安定的な供給が可能なブッシングブロックを提供することを目的とする。また、通過する溶融ガラスの温度低下の問題も解決可能なものを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決すべく検討を行い、電鋳煉瓦に替わる材料として焼結煉瓦を用いることを検討した。焼結煉瓦とは、セラミック原料と適宜の結合材とを混練し成形した後、焼成することによって得られる煉瓦材料であり、電鋳煉瓦よりも緻密性には欠けるが、高温での強度においては十分なものがある。そして、本発明者等は、焼結煉瓦の緻密性の不足による摩耗の問題を解決するため、焼結煉瓦を基材とし、これに溶射により貴金属被膜を形成した各種装置を見出し本発明に想到した。
【０００８】
即ち、本発明は、溶融ガラスを流通させてガラス繊維を製造するためのガラス製造用ブッシングの上流側に設置され、溶融ガラスの供給口となるブッシングブロックにおいて、焼結煉瓦からなる基材と、前記基材の少なくとも溶融ガラスとの接触面に形成される、溶射による貴金属被膜とからなることを特徴とするブッシングブロックである。
【０００９】
本発明において、焼結煉瓦とは、上記のようにして製造されるものであるが、具体的な物性は、アルミナ、シリカ、ジルコニアを主成分とする耐熱温度１０００℃以上の耐熱煉瓦であって、見掛気孔率５〜５０％の耐火物煉瓦である。この点、従来、ガラス製造分野で用いられてきた電鋳煉瓦は、見掛気孔率が２％以下のものが主であり、両者は明確に区別されるものである。焼結煉瓦は、その製法が比較的簡易であり、安定的な供給が可能である。そして、焼結煉瓦は、上記のように電鋳煉瓦よりも見掛気孔率が高く緻密性には劣るが、本発明は、焼結煉瓦の表面に貴金属被膜を形成することで緻密性を補完することとしている。貴金属は、高融点の金属材料であり、溶融ガラスと接触しても消耗が少ないことから、本発明は、高耐久のブッシングブロックとすることができる。
【００１０】
貴金属被膜を形成することの利点としては、上記耐久性に加えて、被膜を抵抗体として通電加熱することができる点にある。これにより、ブッシングブロック内を通過する溶融ガラスの温度低下を防止し、その粘度の低下、凝固を抑制し、ガラス繊維の安定的な製造が可能である。
【００１１】
ここで、貴金属被膜を溶射によるものとしたのは、溶射による被膜は、厚さ制御が容易であり、均質であることによる。そして、この溶射による貴金属被膜の厚さは、１００〜１０００μｍとするのが好ましい。これは、１００μｍ未満の膜厚では、溶融ガラスが基材である焼結煉瓦へ浸食するおそれがあり、膜厚が１０００μｍを超えても効果には差が生じず、溶射時の溶射膜が収縮する際に剥離が生じやすくなるからである。また、上記のように貴金属被膜を通電加熱する場合には、膜厚により抵抗を変化させることができる。通電加熱も考慮した、好ましい膜厚は、１００〜５００μｍである。被膜形成のための溶射法の形式については、特に制限されるものはなく、フレーム溶射、プラズマ溶射等、何れも適用できる。尚、本発明においては、焼結煉瓦からなる基材に直接、溶射膜を形成しても良いが、基材上に適宜の中間層を形成し、その上に溶射膜を形成しても良い。また、貴金属被膜は、好ましくは白金であるが、この他、ロジウム、イリジウム等の他の貴金属を被覆しても良い、更に、白金合金（白金−ロジウム合金、白金−イリジウム合金、白金−金合金）からなる被膜としても良い。
【００１２】
焼結煉瓦の上に形成された溶射膜は、その表面が鏡面処理されたものが好ましい。高温の溶融ガラスと白金との界面で泡の発生を抑制し、成形するガラスの形状を安定させるためである。この鏡面処理は、予定厚さより厚く溶射膜を形成し、これを物理的に研磨するの方法で行なわれる。好ましい面粗度は、Ｒａ＜２０μｍである。
【００１３】
そして、貴金属被膜を通電加熱することを考慮すると、本発明に係るブッシングブロックは、貴金属被膜を通電加熱するための電極を備えるのが好ましい。電極の形態としては、ブッシングブロックの表面（裏面）上を横断するもの、ブロックの内部貫通するもの等いずれでも良いが、貴金属被膜に接触し、被膜全体に通電できるものであれば良い。電極の材質としては、ガラス繊維製造装置が高温であることを考慮して、貴金属被膜と同じ材質が好ましく白金がより好ましい。尚、本発明において電極は必須のものではなく、後述のようにブッシングからの通電を適用する場合には電極は不要である。
【００１４】
以上説明したブッシングブロックを用いたガラス繊維の製造工程においては、貴金属被膜を通電加熱しない場合においては、従来と同様の方法で良い。一方、貴金属被膜を通電加熱する場合、流れる溶融ガラスの条件に応じて、貴金属被膜の温度を印加電力により調整できる。好適な印加電力の範囲は、ガラス製造装置の規模、ブッシングブロックの寸法により変化するが、被膜の断線が生じない条件として、被膜の断面積を基準として電流密度が４〜３０Ａ／ｍｍ２となるようにするのが好ましい。尚、被膜の厚さにより抵抗値は変化し、被膜を薄くする程、小電流で加熱することができる。そのため、被膜を薄くすることにより、通電のための装置構成を簡易なものとすることができる。従って、通電加熱を行なう場合の貴金属被膜は、保護被膜として機能上必要な膜厚を考慮しつつ設定することが好ましい。
【００１５】
そして、上記のように、ブッシングブロックに電極を設けたときは、該電極を外部電源に接続して通電することで貴金属被膜を加熱し、溶融ガラスの温度保持ができる。
【００１６】
また、貴金属被膜の通電加熱は、貴金属被膜とブッシングとを電気的に接続し、ブッシングから通電することによっても可能である。ブッシングは通常白金等の貴金属を構成材料とし、また、両者は通常接触した状態で製造されることから、ブッシングを通じた貴金属被膜の通電加熱が可能となる。この場合、ブッシングブロックに電極を設ける必要はない。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明に係るブッシングブロックは、表面の貴金属溶射膜により耐摩耗性が向上され、溶融ガラス中での長期使用にあっても摩耗が低減されており、溶融ガラスの汚染は少ない。そして、本発明では、その構成材料として入手が比較的に容易な焼結煉瓦を用い、装置の安定的供給を可能とする。
【００１８】
また、貴金属被膜を備える本発明は、貴金属被膜を通電加熱することで、内部を通過する溶融ガラスの温度維持の効果も有する。これにより、溶融ガラスの温度低下や粘度の不均一を解消し、ガラス繊維の断線を減らして安定的な紡糸が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態で製造したブッシングブロックの外観を示すものである。図１（ａ）は、白金被膜のみを形成したものであり、図１（ｂ）は、更に電極を設置したものである。
【００２０】
これらのブッシングブロックの製造工程は、まず、焼結煉瓦（商品名：Ｍ３３３、東芝セラミックス社製）を所定形状に成形し（寸法：５００ｍｍ×２５０ｍｍ×５０ｍｍ、穴部：３００ｍｍ×５０ｍｍ×５０ｍｍ）、その内面にフレーム溶射法にて白金を溶射した。白金被膜の膜厚は、２５０μｍとした。溶射後、白金被膜を研磨ヤスリで表面粗さＲａが２０μｍとなるように研摩処理をした。
【００２１】
図１（ｂ）のように通電加熱のための電極は、ブッシングブロックの表面及び裏面に互い違いになるように白金膜をフレーム溶射法で部分的に形成した。この電極の膜厚は５００μｍである。そして、担部に外部リードと接続するための白金板電極を溶接して接合した。
【００２２】
これらのブッシングブロックを従来のガラス繊維の製造装置に導入した例を図２に示す。図２のように、ブッシングブロックは、上流の溶融ガラスの流路と、ブッシングとの間に装填される。
【００２３】
図１（ａ）のブッシングブロックを用いたガラス繊維工程にて１年間連続的にガラス製造を行なったところ、白金溶射膜により保護された面には摩耗による変形も見られず清浄な面を呈していた。また、溶融ガラスの温度低下については、ブッシング内面の四隅と中央部との温度差が３０℃となっていた。
【００２４】
また、図１（ｂ）のブッシングブロックについても１年間のガラス製造を行なった。このとき、ブッシングブロックへの供給電力を１０ｋＷ（電流密度：１９．１Ａ／ｍｍ２）とした。このときも、上記と同様、白金溶射膜により保護された面は清浄な面を呈していた。更に、溶融ガラスの温度低下の点については、通電加熱しない場合よりも改善されており、温度差が±３℃となるような範囲内に制御することができた。
【００２５】
また、上記のガラス繊維製造工程と、電鋳煉瓦製のブッシングブロックを使用する従来のガラス製造装置によるガラス繊維製造工程について、製品となるガラス繊維の定長率を比較した。定長率とは、定長個数（所定長さについて、途中で断線することなく巻き取ることができた製品個数）と、定長個数と未定長個数（所定長さに設定しつつ途中で断線した製品個数）との和との比（定長個数／（定長個数＋未定長個数））である。
【００２６】
この比較において、従来装置の定長率は、９５％であった。これに対し、図１（ａ）のブッシングブロックを用いた場合の定長率は９６％であり、従来装置で生じた５％の断線を２０％低減させることができた。また、図１（ｂ）のブッシングブロックを用いた場合の定長率は９７％であり、従来装置で生じた５％の断線を４０％低減させることができた。このような定長率の改善は、白金被膜による不純物溶解の抑制と、通電加熱による溶融ガラスの温度維持の一方又は双方の作用により生じたものと考えられる。尚、従来装置の使用後の状態と比較すると、従来品では摩耗・変形がみられた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態で製造したブッシングブロックの外観を示す図。
【図２】本実施形態にかかるブッシングブロックの使用例を示す図。
【図１】
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【図２】
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