(57)【要約】  高品質グラスウール繊維製造用装置、より具体的には輻射シールド（４６）を含む紡糸機（１２）を開示する。紡糸機は、紡糸機ベースの下に位置決めされた複数の輻射シールドを含み、紡糸機の周囲壁（１８）に沿った温度勾配を減少させてガラス繊維の品質を向上させる。輻射シールドに適した材料の一つは、高温ニッケル合金である。
2010514656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維の製造用輻射シールドであって、
回転可能なハブに取り付けられた第１プレートと、
回転可能なハブに取り付けられた、少なくとも１つの第２プレートとを含む、
輻射シールド。
【請求項２】
前記第１プレート及び前記少なくとも１つの第２プレートの下方に取り付けられたクイルパンをさらに含む、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項３】
前記第１プレートは、ステンレス鋼で形成される、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項４】
前記第１プレートは、ニッケル系合金で形成される、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項５】
前記第１プレートは、おおよそ、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％からなるニッケル系合金で作られる、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項６】
前記第１プレートは、Ｎｉ４８重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％からなるニッケル系合金で作られる、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項７】
前記第１輻射シールドの下に取り付けられた第２プレートと、第３プレートをさらに含む、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項８】
ガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機であって、
ガラス繊維を押し出すように回転される、少なくとも１つの紡糸機と、
回転可能なハブに取り付けられた第１プレートと、回転可能なハブに取り付けられた、少なくとも１つの第２プレートとを含む輻射シールドと、
前記第１プレート及び前記少なくとも１つの第２プレートの下に取り付けられたクイルパンとを含む、
紡糸機。
【請求項９】
前記第１プレートは、ステンレス鋼で形成される、
請求項８のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１０】
前記第１プレートは、ニッケル系合金で形成される、
請求項８のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１１】
前記第１プレートは、おおよそ、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％のＢからなるニッケル系合金で作られる、
請求項８のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１２】
前記第１プレートは、Ｎｉ４８重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％からなるニッケル系合金で作られる、
請求項８のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１３】
前記第１輻射シールドの下に取り付けられた第２プレート及び第３プレートをさらに含む、
請求項８のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１４】
グラスウールの製造用繊維化装置であって、
回転可能なクイルと、
前記クイルに取り付けられ、ベース壁、及び有孔周囲壁を有する紡糸機と、
前記紡糸機のベース壁の下に取り付けられた少なくとも１つのプレートを含む輻射シールドと、
前記プレートの下に取り付けられたクイルパンとを含む、
繊維化装置。
【請求項１５】
前記プレートは、前記紡糸機のベース壁に近接した裁頭円錐形である、
請求項１４のグラスウールの製造用繊維化装置。
【請求項１６】
前記プレートは、高温ニッケル合金で作られる、
請求項１４のグラスウールの製造用繊維化装置。
【請求項１７】
輻射シールドは、前記紡糸機のベース壁の遠位に、第２プレートをさらに含む、
請求項１４のグラスウールの製造用繊維化装置。
【請求項１８】
輻射シールドは、前記紡糸機のベース壁の遠位に、第３プレートをさらに含む、
請求項１４のグラスウールの製造用繊維化装置。
【請求項１９】
プレートは、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％からなる高温ニッケル合金で形成される、
請求項１５のグラスウールの製造用繊維化装置。
【請求項２０】
プレートは、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％からなる高温ニッケル系合金で形成される、
請求項１５のグラスウールの製造用繊維化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品質グラスウール繊維の製造用繊維化装置及び紡糸機に関し、より具体的には、回転式繊維化工程で使用される、紡糸機を断熱するための改良輻射シールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス及び他の熱可塑性材料の繊維は、防音材料及び断熱材料を含む種々の用途に有用である。一般的な従来技術での繊維ガラス断熱製品の製造方法は、回転工程でガラス繊維を製造することを伴う。回転工程では、ガラス組成物を溶解し、さらに遠心紡糸機として一般的に知られている遠心機の外周壁のオリフィスから押し出して繊維を作る。一般に使用されている紡糸機の一つは、一般的に、中央穴、上開口、及び外周側壁を有するベース壁を有するカップ形状をなし、ベース壁から上方に湾曲して上開口を形成する。一般的に使用されている他の紡糸機は、ガラス組成物を繊維化のために側壁に推進させるスリンガーカップを用いる。紡糸機を回転させるために駆動シャフトが使用され、駆動シャフトは、典型的にはクイルによって紡糸機に固定される。
【０００３】
繊維化の間、紡糸機は、高温及び紡糸機に相当な力を加える高速回転を受ける。側壁のオリフィスから繊維が押し出されるとき、外部バーナーが高温ガスの噴流を繊維に推し進めて繊維を加熱し、外部ブロワーが繊維を延ばすために使用される。繊維化の間、繊維化の品質を向上させるために、ガラスを予め決定された温度に維持することが重要である。好ましい温度は、装置及び製造に基づいて異なるが、好ましい温度は、典型的には溶融ガラスが粘性率１０００ポアズ（ｌｏｇ３粘性率とも呼ばれる）となる温度である。
【０００４】
紡糸機は、金属合金で形成され、典型的にはベース壁と、有孔側壁を含む。溶融ガラスが、紡糸機のベース表面に落ち、紡糸機の回転によって側壁に向かって推進される。紡糸機のベース表面は、熱を輻射し、且つ熱を溶融ガラス及び紡糸機の側壁から対流させる。側壁の下縁にあるオリフィスは、上の方にあるオリフィスの温度よりも低い温度まで冷える。オリフィスが冷えると、ガラスが冷え、ガラスの粘性を増加させ、より太くて固い一次繊維をもたらす。ガラスを冷やすと、ガラスを失透させ、下のオリフィスを詰まらせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かくして、紡糸機ベース及び周囲側壁、並びに繊維化する前、紡糸機の中にある間、溶融ガラスを予め決定された温度に維持し、且つ繊維ガラス断熱製品に向上した特性を与える紡糸機のニーズが当該技術にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
紡糸機の中のガラスの温度を制御し、且つグラスウールの品質を向上させるニーズは、本発明による紡糸機によって満たされる。本発明の紡糸機は、紡糸機の下に取り付けられた輻射シールドを含むことによって、溶融ガラスの温度を制御するようになっている。輻射シールドは、紡糸機の下に位置決めされており、典型的には多層構造を含む。本発明の目的、特徴、及び利点は、この中の説明及び特許請求の範囲、並びに図面を考慮するとき明らかになる。
【０００７】
この発明の利点は、以下の発明の詳細な開示を、特に添付図面について考慮するとき明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の原理による輻射シールドを有する繊維化装置の立面概略部分断面図である。
【図２】本発明の原理による輻射シールドを有する繊維化装置の立面概略部分断面図である。
【図３】本発明の原理による輻射シールドを有する繊維化装置の立面概略部分断面図である。
【図４】本発明の、輻射シールドを含む紡糸機の下隅と、輻射シールドがない紡糸機の下隅の温度を比較するボックスプロットグラフである。
【図５】本発明の、輻射シールドを含む紡糸機及び輻射シールドのない紡糸機から作られた溶融繊維のパーセンテージを比較するボックスプロットグラフである。
【図６】本発明の輻射シールドを含む紡糸機、及び輻射シールドのない紡糸機の温度データのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を特定の実施形態に関してここに説明するが、当業者には、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、種々の修正、再構成、及び置換をなすことができることは容易に理解できる。かくして、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって限定されるにすぎない。
【００１０】
図１を参照すると、繊維化装置１０は、回転シャフト又はスピンドル１４の下端で、クイル６４のハブ５４に取り付けられた紡糸機１２を含む。スピンドル１４を回転させて紡糸機１２を回転させることは当該技術で知られている。紡糸機１２は、ハブ５４から周囲壁１８まで延びるベース１６を含む。溶融熱可塑性材料、例えばガラスの繊維２２を遠心紡糸させるための複数のオリフィス２０が、周囲壁１８の外周に配置される。
【００１１】
紡糸機１２には、溶融熱可塑性材料の流れ７８が供給される。溶融ガラスの流れ７８を供給するために、在来の供給装置８２を使用することができる。このような溶融ガラス供給装置８２は、当該産業で知られており、従って、ここでは詳述しない。流れ７８をなすガラスは、紡糸機１２のチャンバ４２内に落ち込み、遠心力により、周囲壁１８に向けられ、外向きに流れてガラスの集積又はヘッド９０を形成する。次いでガラスは、オリフィス２０の中を流れて、一次繊維を形成し、該繊維は、バーナー２４及び環状送風機２８によって加熱され、且つ延ばされる。
【００１２】
紡糸機１２の（図１に円弧矢印（ａ）で示すように）回転が、紡糸機周囲壁１８のオリフィス２０を通して溶融ガラスを遠心紡糸させて、一次繊維２２を形成する。一次繊維２２は、環状バーナー２４の熱によって、柔らかく、細くできる状態で維持される。環状ブロワー２８は、通路３０を通して空気を誘導し、一次繊維２２を引っ張り、さらにウール断熱材料のような製品に使用するのに適した二次繊維へ、一次繊維を細くする。次いで、二次繊維３２は、コンベア（図示せず）上に集められて、それをグラスウールパックのような製品に形成する。
【００１３】
中空のクイル６４が、ハブ５４の中心に形成されたボアホールの中に押圧嵌めされ、且つ円周方向に間隔を隔てた３個の係止ピン６６によって適所に係止される。クイル６４の上端は、中空引っ張り棒６８の下端に螺合される。好ましくはクイル６４は、スピンドル１４及びクイル６４の周り、及びハブ５４の上に配置された環状冷却ジャケット７０の中を循環する水で、さらに冷却される。好ましくはクイル６４及びハブ５４は、これらの間の熱膨張差を最小にするために、低熱膨張合金で作られるのがよい。
【００１４】
輻射シールド４６は、一枚のプレート５２ａ、２枚のプレート５２ａ，５２ｂ、又は複数枚（一枚より多い）の個々のプレート５２ａ，５２ｂ，５２ｃを含むのがよい。選択的に、輻射シールド４６は、３枚以上のプレートを含んでもよい。プレートは、クイル６４のハブ５４に連結されるのがよい。クイルパン６６が、溶接、クランプ締め、又は他の取付手段を介して一枚又はそれ以上のプレートに取り付けられる。図３に示すように、クイルパン６６を、ボルト７５，７６を介してクイル６４の底部分６３にボルト締めしてもよい。変形として、クイルパンを、溶接、クランプ締め、又は他の取付手段によって底部分６３に取り付けてもよい。プレートは、紡糸機のベースからの対流を防ぎ、紡糸機１２のベースから赤外線エネルギーが漏れるのを防ぎ、且つ周囲壁１８の高さに沿った温度勾配を減らし、かくして、ガラスヘッド９０内での失透を防ぎ、且つガラスが、周囲壁の下縁でオリフィス２０を通過するときのガラスの温度を制御する。好ましくは第１のプレート５２ａは、紡糸機１２のベース壁１６に追従するように、裁頭円錐形である。第２のプレート５２ｂ及び第３のプレート５２ｃは、プレートの間に空間ができるように、裁頭円錐形又は平坦であるのがよい。プレート５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、ハステロイ（ニッケルベースの耐熱性遷移金属）のようなステンレス鋼又は耐熱性金属で形成されるのがよい。シールドに特に適した材料は、アメリカ合衆国インディアナ州ココモのヘインズインターナショナルで入手可能なハステロイＸである。ハステロイＸは、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％のＢを含む。
【００１５】
同様に、図２の繊維化装置１０は、クイル６４のハブ５４に固定された紡糸機１２を含み、クイルは、固定リング５５によってスピンドル１４の下端に取り付けられる。紡糸機１２は、周囲壁１８まで延びるベース１６を含み、周囲壁１８は、繊維２２を遠心紡糸させるための複数のオリフィス２０を含む。在来の供給装置８２によって、溶融熱可塑性材料の流れ７８が、チャンバ４２に供給される。溶融熱可塑性材料が、外向きに流れ、ガラスの集積又はヘッド９０を形成する。次いでガラスは、オリフィス２０の中を流れて一次繊維２２を形成し、バーナー２４及び環状ブロワー２８によって加熱され、且つ延ばされる。環状ブロワー２８は、通路３０を通して空気を誘導し、一次繊維２２を引っ張り、さらに細くして二次繊維にする。円弧矢印（ａ）は、紡糸機１２の回転を示す。
【００１６】
紡糸機は、使用される繊維化工程に応じて、種々の構造で製造される。典型的には、ガラス繊維の主要な製造者は、製造者毎に異なる独自の繊維化工程を有する、しかしながら、本発明の原理は、どんな回転式の繊維化工程での使用にも等しく適している。図４は、本発明の、輻射シールドを含む紡糸機の下隅と、輻射シールドがない紡糸機の下隅の温度を比較するボックスプロットグラフを示す。グラフに示すように、輻射シールド断熱材は、紡糸機の下隅の平均温度を著しく増加させる（＋華氏７０度）（摂氏２１．１度）。
【００１７】
図５は、本発明の、輻射シールドを含む紡糸機から作られた溶融繊維及び輻射シールドのない紡糸機から作られた溶融繊維のパーセンテージを比較するボックスプロットグラフである。
【００１８】
図６は、本発明の輻射シールドのない紡糸機の（２００６年１月６日よりも前の）Ｋ値と、輻射シールドを含む紡糸機の（２００６年１月６日以後の）Ｋ値を示す。Ｋ値は、熱伝導率の尺度である。具体的には、Ｋ値は、厚さ１インチ（２．５ｃｍ）の材料の１平方フィート（９２９平方センチメートル）当たりに伝達され、材料の一方の側と他方の側で華氏１度の温度変化を生じさせる時間当たりの英熱量の尺度である。材料のＫ値が低いほど、断熱性が高い。
【００１９】
本願の発明を、一般的に、且つ特定の実施例について上述した。好ましい実施形態と見られる発明を上述したが、当業者は、一般的な開示の中で、広範囲の変形を選択することができる。本発明は、特許請求の範囲の詳述以外には限定されない。
【図１】
2010514656.tif 000003
【図２】
2010514656.tif 000004
【図３】
2010514656.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010514656.tif 000007
【図６】
2010514656.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月3日(2009.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維の製造用輻射シールドであって、該輻射シールドは、ベース及びベースから上方に延び且つ溶融ガラス材料からガラス繊維を形成するためのオリフィスが形成された周囲壁を有する紡糸機に取付可能であり、
前記紡糸機の回転を誘発するために前記紡糸機の前記ベースを貫いて延びる回転可能なハブに取り付けられた第１プレートと、
前記第１プレートの下で回転可能なハブに取り付けられた、少なくとも１つの第２プレートとを含み、前記第１プレートが前記少なくとも１つの第２プレートと前記ベースの間に配置され、前記周囲壁の高さに沿った温度勾配を減らすために、前記第１プレートと前記少なくとも１つの第２プレートが、前記ベースから赤外線が逃げるのを防止するようになっている、
ガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項２】
前記第１プレート及び前記少なくとも１つの第２プレートの下方に取り付けられたクイルパンをさらに含む、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項３】
前記第１プレートは、ステンレス鋼及びニッケル系合金を含むグループから選択された材料で形成される、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項４】
前記第１プレートは、おおよそ、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％からなるニッケル系合金で作られる、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項５】
少なくとも１つの第２プレートは、前記第１輻射シールドの下に取り付けられた第２プレートと、第３プレートを含む、
請求項１のガラス繊維の製造用輻射シールド。
【請求項６】
ガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機であって、
ガラス繊維を押し出すように回転され、且つベースと該ベースから上方に延び前記ガラス繊維が押し出されるオリフィスを含む周囲壁とを含む、少なくとも１つの紡糸機と、
前記紡糸機の前記ベースと前記周囲壁の下に取り付けられた第１プレート、前記第１プレートの下に取り付けられた第２プレート、及び前記第１プレート及び前記第２プレートの下に取り付けられ、前記ベースを断熱し、且つ前記周囲壁の温度勾配を減らすための多層構造を前記紡績機の下に形成するためのクイルパンを含む輻射シールドとを含む、
紡糸機。
【請求項７】
前記第１プレートは、ステンレス鋼及びニッケル系合金を含むグループから選択された材料で形成される、
請求項６のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項８】
前記第１プレートは、おおよそ、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％のＢからなるニッケル系合金で作られる、
請求項６のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項９】
前記第１プレートは、Ｎｉ４８重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％からなるニッケル系合金で作られる、
請求項６のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第２プレートは、前記第１輻射シールドの下に取り付けられた第２プレート及び第３プレートをさらに含む、
請求項６のガラス繊維断熱材製造用のシールド付き紡糸機。
【請求項１１】
グラスウール製造用繊維化装置であって、
回転可能なクイルと、
前記クイルに取り付けられ、ベース壁、及び有孔周囲壁を有する紡糸機と、
前記紡糸機のベース壁と周囲壁の下に取り付けられた第１プレート及び第２プレートを含む輻射シールドと、
前記プレートの下に取り付けられ、前記ベースから赤外線が逃げるのを防止し、且つ前記周囲壁の温度勾配を減らすための多層構造を前記紡績機の下に形成するためのクイルパンとを含む、
繊維化装置。
【請求項１２】
前記第１プレートは、前記紡糸機のベース壁に近接した裁頭円錐形であり、前記第１プレートは、高温ニッケル合金で作られる、
請求項１１のグラスウール製造用繊維化装置。
【請求項１３】
前記第２プレートは、前記紡糸機の前記ベース壁の下の前記第１プレートの下に配置され、前記第１プレートと前記第２プレートの間に間隔を画成し、
前記輻射シールドは、前記紡糸機のベース壁の遠位に、第３プレートをさらに含む、
請求項１１のグラスウール製造用繊維化装置。
【請求項１４】
第１プレートは、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％、Ｗ１．５重量％、Ｃ０．１重量％、Ｍｎ（最大）１重量％、Ｓｉ（最小）１重量％、及びＢ（最大）０．００８重量％からなる高温ニッケル合金で形成される、
請求項１２のグラスウール製造用繊維化装置。
【請求項１５】
第１プレートは、Ｎｉ４７重量％、Ｃｒ２２重量％、Ｆｅ１８重量％、Ｍｏ９重量％からなる高温ニッケル系合金で形成される、
請求項１２のグラスウール製造用繊維化装置。
【国際調査報告】
2010514656.tif 000009
2010514656.tif 000010
2010514656.tif 000011