(57)【要約】【課題】非円形な断面を有するガラスフィラメントを高精度に紡糸できるブッシングノズル及びブッシングを提供すること。【解決手段】本発明によるブッシングノズル３０は、外管３２と、内部を気体が通過する内管３４とを備え、外管３２の内面に、内管３４の外面の少なくとも一部が接しており、外管３２と内管３４との間に溶融ガラス５０の通路３６が形成されている。このとき、溶融ガラス５０は、ブッシングノズル３０の外管３２と内管３４の間から流出するので、その断面は非円形となる。また、ブッシングノズル３０の内管３４から流出した気体によって、ブッシングノズル３０の外管３２と内管３４との間から流出した溶融ガラス５０が冷却され、ガラスの粘度が増大する。これによって、ガラスフィラメントの断面が、ガラスの表面張力により円形に近づくように変形することを抑制できる。【選択図】　図３
2004010442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスを蓄えるブッシングの底面に設けられ、非円形断面を有するガラスフィラメントを紡糸するためのブッシングノズルであって、
外管と、内部を気体が通過する内管と、を備え、
前記外管の内面に、前記内管の外面の少なくとも一部が接しており、
前記外管と前記内管との隙間に前記溶融ガラスの通路が形成されていることを特徴とする非円形断面ガラスフィラメント紡糸用ブッシングノズル。
【請求項２】
前記内管は、一つの前記外管内に対して複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の非円形断面ガラスフィラメント紡糸用ブッシングノズル。
【請求項３】
溶融ガラスを蓄え、非円形断面を有するガラスフィラメントを紡糸するためのブッシングノズルが底部に設けられたブッシングであって、
前記ブッシングノズルは、
外管と、内部を気体が通過する内管と、を備え、
前記外管の内面に、前記内管の外面の少なくとも一部が接しており、
前記外管と前記内管との隙間に前記溶融ガラスの通路が形成されていることを特徴とするブッシング。
【請求項４】
前記気体を前記内管内に供給する供給装置を備えることを特徴とする請求項３記載のブッシング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非円形断面を有するガラスフィラメントを紡糸するブッシングノズル及びブッシングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスフィラメントにおいて、その断面は円形であるものが主流であるが、まゆ形や角形等の非円形断面のものや、中心が空洞となっている中空断面のものが提案されている。
【０００３】
特公平６−２３０７２号公報には、フィラメント断面が中空である中空ガラス繊維に関する記載がある。該公報に記載されている紡糸用ブッシングのノズルは、外管と、その外管の中心を貫くガス供給用内管とから構成されており、内管の外壁と外管の内壁とによって、溶融ガラスが通過する環状部が形成されている。このブッシングノズルにおいて、中空ガラス繊維は、ガス供給用内管に気体を通過させながら、上記の環状部に溶融ガラスを通過させることによって紡糸される。
【０００４】
一般に、プラスチックの補強としてガラス繊維を用いたガラス繊維強化プラスチックを製造する際の大きな問題の一つとして、プラスチックとガラス繊維との接着強度が挙げられる。接着強度は、樹脂中に、ガラス繊維を含浸させたときのガラス繊維と樹脂との接触面積の大きさに依存する。上記中空ガラス繊維は軽量化が図れるという利点を有するも、その断面の外縁は円形であるので、樹脂との接触面積はさほど広くないという欠点を有する。また、中空ガラス繊維は内部が中空であることにより、ガラス繊維としては見かけの嵩が大きくなりやすいため、ガラス繊維強化プラスチックとした場合に全体の嵩も大きくなってしまう問題がある。そこで、断面の外縁をまゆ形や角形等の非円形とすることによって、接触面積を大きくすることを可能とし、また、見かけの嵩もほとんど大きくならない非円形断面ガラスフィラメントが案出されている。
【０００５】
非円形断面ガラスフィラメントを紡糸する手法に関して、例えば、特開平１−２６６９３７号公報に記載がある。該公報においては、紡糸用ブッシングのノズルチップの断面形状を、非円形断面ガラスフィラメントの断面形状に相似した形状とすることにより紡糸する方法が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１−２６６９３７号公報の相似形ノズルチップを用いてガラスフィラメントを紡糸すると、溶融ガラスがノズルから流出した際に、ガラスフィラメントの断面がガラスの表面張力により円形に近づくように変形するため、所望の非円形断面を有するガラスフィラメントを得ることは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、非円形断面のガラスフィラメントを高精度に紡糸できるブッシングノズル及びブッシングを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明のブッシングノズルは、溶融ガラスを蓄えるブッシングの底面に設けられ、非円形断面を有するガラスフィラメントを紡糸するためのブッシングノズルであって、外管と、内部を気体が通過する内管とを備え、外管の内面に、内管の外面の少なくとも一部が接しており、外管と内管との隙間に溶融ガラスの通路が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のブッシングノズルによれば、溶融ガラスは、外管と内管の間から流出するので、その断面は非円形となる。また、内管から流出した気体によって、外管と内管との間から流出した溶融ガラスが冷却され、ガラスの粘度が増大する。これによって、ガラスフィラメントの断面が、ガラスの表面張力により円形に近づくように変形することを抑制できるので、本発明のブッシングノズルによれば、非円形な断面を有するガラスフィラメントを高精度に紡糸することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係るブッシングノズルにおいて、一つの上記外管内に対して上記内管を複数設けることが好適である。これにより、複雑な形の断面を有するガラスフィラメントを容易に紡糸することが可能となる。
【００１１】
本発明のブッシングは、溶融ガラスを蓄える溶融炉と、溶融炉に取り付けられた上記ブッシングノズルを備え、ブッシングノズルの内管内に気体を通過させながら、外管と内管との隙間に溶融ガラスを通過させることで、溶融ガラスを紡糸することを特徴とする。
【００１２】
本発明のブッシングによれば、溶融ガラスは、上記ブッシングノズルの外管と内管の間から流出するので、その断面は非円形となる。また、ブッシングノズルの内管から流出した気体によって、ブッシングノズルの外管と内管との間から流出した溶融ガラスが冷却され、ガラスの粘度が増大する。これによって、ガラスフィラメントの断面が、ガラスの表面張力により円形に近づくように変形することを抑制できるので、本発明のブッシングによれば、非円形断面ガラスフィラメントを高精度に紡糸することが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明のブッシングにおいては、気体を内管内に供給する供給装置を備えることが好適である。これにより、強制的にブッシングノズルの内管内に気体を送り込むことができるので、溶融ガラスの冷却効率が高まり、より高精度に非円形断面ガラスフィラメントを紡糸することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る非円形断面ガラスフィラメント紡糸用ブッシングノズル及びブッシングの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のブッシングノズル３０を用いたブッシング１０を示す正面図で、その一部を破断して示したものであり、図２は、ブッシング１０の底面図である。
【００１６】
ブッシング１０は、筐体２０の内部に蓄えた溶融ガラス５０を下方へ流出させて、ガラスフィラメントを紡糸するための複数個のブッシングノズル３０を有している。ブッシングノズル３０は、図２に示すように２次元的に並列配列されており、本実施形態においては１４個設けられている。ブッシングノズル３０の個数は、所望のストランドあたりに必要となるフィラメント数に対応して適宜設定される。
【００１７】
ブッシング１０の筐体２０の側面に設けられているブッシングターミナル２２ａ，２２ｂには、図示を省略する電源装置が接続されている。ブッシングターミナル２２ａ，２２ｂ間に電源装置により電圧を印加することで、ブッシング２０内の溶融ガラス５０が溶融状態に保持される。また、ブッシング１０には、空気室４０を収容することができる。空気室４０は、空気導入管４２を介して空気供給装置４４と連結されている。空気導入管４２は、ブッシング１０の側面に形成された孔へ液密に挿通されている。詳しくは後述するが、空気供給装置４４から空気室４０内に供給された空気５２は、ブッシングノズル３０の内管３４に送り込まれる。
【００１８】
次に、図２、図３及び図４を参照して、ブッシングノズル３０について説明する。図３は、一つのブッシングノズル３０を拡大して示した断面図であり、ブッシング１０の筐体２０の一部及び空気室４０の一部も示されている。図４は、ブッシングノズル３０の斜視図である。各図に示すように、ブッシングノズル３０は、略円管状の外管３２と、上記の空気室４０内の空気を通過させるための円管状の内管３４とを有している。筐体２０の底面には、溶融ガラス流出孔２６が形成されている。外管３２は、溶融ガラス流出孔２６に挿入されており、溶接により筐体２０に固定されている。また、空気室４４の底面には空気流出孔４６が形成されている。内管３４は、空気流出孔４６に挿入されており、溶接により筐体２０に固定されている。外管３２の内面には、内管３４の外面の少なくとも一部が接しており、外管３２と内管３４との間には、筐体２０内の溶融ガラス５０が流出する通路３６が形成されている。また、外管３２と内管３４は、内管３４の下端が、外管３２の下端よりも下方に突出するように配置されている。ここで、外管３２と内管３４は、単に接触するように配置してもよいし、溶接によって固定してもよい。
【００１９】
以上が、本実施形態のブッシングノズル及びブッシングの構成である。次に、図１〜図３を参照して、本実施形態のブッシングノズル及びブッシングを用いて、非円形断面ガラスフィラメントを紡糸する方法を説明する。
【００２０】
公知のダイレクトメルト法及びマーブルメルト法等を利用し、筐体２０内に溶融ガラス５０を入れる。電源装置を作動させてブッシングターミナル２２ａ及び２２ｂに電圧を印加してブッシング１０を加熱することにより溶融ガラス５０の溶融状態を保持する。このとき、ブッシング１０内の溶融ガラス５０の温度は、紡糸性の観点から１０００ポイズ温度（溶融粘度が１０００ポイズとなる温度）とすることが好ましい。
【００２１】
紡糸開始と同時に、空気供給装置４２を起動させ、空気導入管４４及び空気室４０を通じてブッシングノズル３０の内管３４に空気５２を送り込む。筐体２０内の溶融ガラス５０は、ブッシングノズル３０の外管３２と内管３４とによって形成された上記の溶融ガラス流出用の通路３６を通過する。通路３６より流出した直後の流出ガラスの断面は、通路３６の断面形状に対応した非円形状であるが、流出ガラスの断面はガラスの表面張力により円形に近づくように変形しようとする。ところが、本実施形態においては、図３に示すようにブッシングノズル３０から流出した流出ガラスに、内管３４より噴出する空気５２が吹き付けられ、流出ガラスが冷却される。これにより、ガラスの粘度が増大するので、非円形に流出した流出ガラスの形状を保持することができる。したがって、本実施形態によれば、例えば、図５に示した略Ｃ字状の断面形状を有するガラスフィラメントＦを高精度に紡糸することができる。
【００２２】
また、本実施形態では、空気供給装置４４によって、強制的にブッシングノズル３０の内管３４内に空気５２を送り込んでいる。これにより、溶融ガラスの冷却効率が高まり、さらに高精度に非円形断面ガラスフィラメントを紡糸することが可能となる。
【００２３】
ガラスフィラメントは、筐体２０の下方に位置する巻取装置で高速に巻き取られる。紡糸された複数のガラスフィラメントに集束剤を塗布し、それらを集束することにより、ガラスストランドが生成される。該ガラスストランドを巻取装置により巻き取って、ガラスストランドの巻糸体（ケーキ）が得られる。
【００２４】
次に、図６及び図７を用いて、ブッシングノズルの変形例について説明する。図６（ａ）に示した変形例では、１つの外管６２に対し、内管６４を２つ設けている。各内管６４からは、それぞれ空気室４０内の空気が流出する。このため、図６（ｂ）のような断面形状を有するガラスフィラメントＦを紡糸することができる。このように、１つの外管に対し、内管を複数設けることにより、複雑な断面形状を有するガラスフィラメントＦを容易に紡糸することができる。
【００２５】
図７（ａ）に示した第二の変形例では、外管７２及び内管７４の断面形状を四角形とし、１つの外管７２の四隅に、内管７４を４本内接させている。このため、図７（ｂ）のような断面形状を有するガラスフィラメントＦを紡糸することができる。図７の変形例と同様に、外管及び内管の断面形状を多角形、楕円形又は雲形等とすることにより、複雑な断面形状を有するガラスフィラメントを容易に紡糸することができる。
【００２６】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、空気供給装置４４を設けず、溶融ガラス５０の落下に伴って、内管３４内に空気が自然吸引されるような構成をとることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の非円形断面ガラスフィラメント紡糸用ブッシングノズル及びブッシングによれば、非円形な断面を有するガラスフィラメントを高精度に紡糸することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブッシングノズルを備えたブッシングを示す正面図である。
【図２】図１に示したブッシングの底面図である。
【図３】１つのブッシングノズルを拡大して示した断面図である。
【図４】図１におけるブッシングノズルの外観斜視図である。
【図５】図１に示したブッシングより紡糸されるガラスフィラメントの断面図である。
【図６】図６（ａ）は、ブッシングノズルの変形例を示す断面図であり、図６（ｂ）は、該ブッシングノズルを用いることにより紡糸されるガラスフィラメントの断面図である。
【図７】図７（ａ）は、ブッシングノズルの変形例を示す断面図であり、図７（ｂ）は、該ブッシングノズルを用いることにより紡糸されるガラスフィラメントの断面図である。
【符号の説明】
１０…ブッシング、２０…筐体、２２ａ，２２ｂ…ブッシングターミナル、２４…電源装置、２６…溶融ガラス流出孔、３０…ブッシングノズル、３２，６２，７２…外管、３４，６４，７４…内管、３６…通路、４０…空気室、４２…空気導入管、４４…空気供給装置、４６…空気流出孔、５０…溶融ガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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