(57)【要約】底部（１１）と、該底部（１１）の外周縁より上方に延出し多数の細孔（９）が形成されている周壁（８）と、該周壁（８）の上端より内方に延出する環状フランジ（２５）とよりなる、垂直な回転軸（７）周りに高速回転可能な有底中空円筒状の回転体（４）を高速回転させ、該回転体（４）の底部（１１）に、溶融ガラス（１０）を落下し、回転体（４）の高速回転により生ずる遠心力により、前記細孔（９）を通して、前記溶融ガラス（１０）を噴出させて、溶融ガラスをフィラメントとし、ガラス繊維を製造する、ガラス繊維製造方法において、前記周壁（８）の内面（８Ａ）から、前記環状フランジ（２５）の内縁（３１）よりも少なくとも１０ｍｍ以上大きく離れており、該内面（８Ａ）から７５ｍｍ以下離れており、かつ、底部（１１）の壁が肉厚である位置（２６）に、前記溶融ガラス（１０）を落下させる。また、前記回転体（４）の底部（１１）が、平円板状の底壁（３０）と、該周壁（３０）の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁（２９）とよりなり、該傾斜壁（２９）の厚さ（ｋ）は、前記底壁（３０）との接続部分において最も厚く、周壁（８）に向かって漸減する。
2004101459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部（１１）と、該底部（１１）の外周縁より上方に延出し多数の細孔（９）が形成されている周壁（８）と、該周壁（８）の上端より内方に延出する環状フランジ（２５）とよりなる、垂直な回転軸（７）周りに高速回転可能な有底中空円筒状の回転体（４）を高速回転させ、
該回転体（４）の底部（１１）に、溶融ガラス（１０）を落下し、
回転体（４）の高速回転により生ずる遠心力により、前記細孔（９）を通して、前記溶融ガラス（１０）を噴出させて、溶融ガラスをフィラメントとし、ガラス繊維を製造する、ガラス繊維製造方法において、
前記周壁（８）の内面（８Ａ）から、前記環状フランジ（２５）の内縁（３１）よりも少なくとも１０ｍｍ以上大きく離れており、該内面（８Ａ）から７５ｍｍ以下離れており、かつ、底部（１１）の壁が肉厚である位置（２６）に、前記溶融ガラス（１０）を落下させることを特徴とする、
ガラス繊維の製造方法。
【請求項２】
前記回転体（４）の底部（１１）が、平円板状の底壁（３０）と、該周壁（３０）の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁（２９）とよりなり、
該傾斜壁（２９）の厚さ（ｋ）は、前記底壁（３０）との接続部分において最も厚く、周壁（８）に向かって漸減する、
請求の範囲１に記載の方法。
【請求項３】
溶融ガラス（１０）の落下位置（２６）近傍から周壁（８）近傍まで、前記回転体（４）の底部（１１）を保温する、請求項１記載のガラス繊維の製造方法。
【請求項４】
垂直な回転軸（７）周りに高速回転可能な回転体（４）を含むガラス繊維製造装置であって、
前記回転体（４）が、有底中空円筒状であって、底部（１１）と、該底部（１１）の外周縁より上方に延出する周壁（８）と、該周壁（８）の上端より内方に延出する環状フランジ（２５）とよりなり、
前記底部（１１）が、平円板状の底壁（３０）と、該周壁（３０）の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁（２９）とよりなり、
前記底部（１１）には、溶融ガラス（１０）が供給され、
前記周壁（８）には、溶融ガラスが噴出しフィラメントに形成される、多数の細孔（９）が形成されている、ガラス繊維製造装置において、
前記傾斜壁（２９）の厚さ（ｋ）は、前記底壁（３０）との接続部分において最も厚く、周壁（８）に向かって漸減し、
溶融ガラス（１０）の回転体（４）への落下位置（２６）が、前記周壁（８）の内面（８Ａ）から、前記環状フランジ（２５）の内縁（３１）よりも少なくとも１０ｍｍ以上大きく離れており、かつ、該内面（８Ａ）から７５ｍｍ以下離れている、
ことを特徴とする、ガラス繊維製造装置。
【請求項５】
前記ガラス繊維製造装置が、更に延伸バーナー（１３）を含み、
該延伸バーナー（１３）は、前記回転体（４）の外周に配置され、
該延伸バーナー（１３）は、前記周壁（８）の外面（１５）の母線と並行に開口される吐出口（１４）を有し、
前記細孔（９）から噴出されたフィラメントに、該延伸バーナー（１３）で発生する火炎流（１７）を吹き付け、フィラメントを細繊化する、
請求の範囲４に記載の装置。
【請求項６】
前記回転体（４）の傾斜壁（２９）の外周には、下方に延出する環状突起（８Ｂ）が形成され、
前記回転体（４）の底部（１１）の下には、保温皿（２０）が配設され、
前記保温皿（２０）には、環状凹部（２０Ａ）と、保存皿（２０）の周縁に環状突起（８Ｂ）とが形成されており、
前記保存皿の環状突起（８Ｂ）は、前記底部（１１）の環状突起（８Ｂ）に対峙し、
前記環状凹部（２０Ａ）は、前記溶融ガラス（１０）の落下位置（２６）よりも内側に延び、また前記保存皿の環状突起（８Ｂ）まで延び、保温部（２１）を形成する、
請求項３記載のガラス繊維製造装置。
【請求項７】
傾斜壁（２９）の環状突起（８Ｂ）と保温皿（２０）の環状突起（２０Ｂ）との間隙が、０．５〜１．０ｍｍである、請求の範囲４記載のガラス繊維製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、遠心法によるガラス繊維の製造方法と同製造装置との改良に関するものである。
関連する技術
遠心法によるガラス繊維の製造方法及び／又は装置としては、以下のものが知られている。例えば、日本特公平６−４９５８８号公報には、中空のシャフト組体に支えられ、水平に配置された高速で回転する遠心力射出装置および分配バスケットを有するガラス繊維製造装置が開示されている（第１図、第３図、第４図参照）。
日本特公昭４４−２３１４１号公報には、遠心回転子が、下向きに傾斜する軸に取付けられて配置されている、繊維の形成方法及び形成装置が開示されている（第１図参照）。
日本特公昭５０−２０６１２号公報には、台皿形状の孔のない底又は床によって一方の端を閉じられた回転子が、たわみ軸に水平に固定され高速回転する繊維製造装置が開示されている（第３図、第４図、第５図参照）。日本特開平９−２９５８２４号公報には、回転体の底部全面に断熱保温部を有する繊維製造装置が開示されている（図１、図３参照）。
＜日本特公平６−４９５８８号公報＞
前記日本特公平６−４９５８８号公報に記載される熱絶縁性無機繊維形成方法にあっては、溶融材料の連続流は中空シャフトの軸に沿って落下し、分配バスケットの底部に供給される。前記材料は、遠心力により分配バスケットの周縁部に形成される多数のオリフィスを通って放出されて遠心力射出装置の周縁壁内面に溶融材料の連続層を形成する。次に該溶融材料は遠心力により、周縁壁のオリフィスを通って、細繊化ガス流に細い流れとして射出され、細繊化される。
この製造法では、溶融材料が分配バスケットの底部に到達してから遠心力射出装置の周縁部のオリフィスから射出されるまでの該材料の温度降下が大きいため、該材料の温度を高くする必要がある。このため分配バスケットは白金、ロジウム等の高価な金属を使用しなければならない欠点があった。また、分配バスケットから放出される多数の溶融材料の流れは制御困難な冷却作用を受けて、遠心力射出装置の周縁壁内面に該材料の連続層を形成後、細い流れとして放出されるため、細繊化された繊維径のばらつきが大きいという問題がある。また、遠心力射出装置の周縁壁内面に高温、高速の溶融材料が直接衝突するために、周縁壁内面の摩耗が大きく、該射出装置の寿命が短いという問題もある。
＜日本特公昭４４−２３１４１号公報＞
日本特公昭４４−２３１４１号公報に開示の発明では、遠心回転子は下向きに傾斜する軸に取付けられて配置され、溶融硝子は垂直軸線を有する自由落下流となって該回転子の内部で繊維形成オリフィス上に供給される。次に遠心回転子の遠心力により溶融硝子をオリフィスより射出し、細繊化する。この製造方法及び装置では、次のような問題がある。
▲１▼遠心力回転子はオーバハング（片持ち）されて装架されるため、該回転子の高速回転時に振動し易いという欠点がある。振動することにより、均一な細繊化が阻害され、回転子の振動による変形に基づく寿命の短命化、回転子の振動による変形に基づく駆動系の短命化につながる。
▲２▼高温の溶融硝子は、自由落下速度で、遠心回転子内部の繊維形成オリフィス上に落下するため、該回転子の周壁の摩耗が大きく、回転子の寿命が短い問題があり、また溶融硝子の温度変化、従って粘度の変化が、直接、繊維径のばらつきになるため、良質な繊維を製造することが困難である問題がある。
＜日本特公昭５０−２０６１２号公報＞
日本特公昭５０−２０６１２号公報に開示の発明では、融解したガラスは、流れとなって回転子の床又は底部の孔のない台錐形状の傾斜路部分に供給され、遠心力により回転子の内部周辺壁に流れた後、回転の変化する壁厚の小さいオリフィスから放出され、細繊化される。この製造装置では次のような問題がある。
▲１▼融解した高温のガラスは、回転子の床の傾斜路表面に落下し、遠心力により回転子の内部周辺壁まで高速度で流れるため、該傾斜路表面が摩耗し、その肉厚が減る。摩耗は融解したガラスの落下位置が一番大きい。その結果遠心力により傾斜路が倒されていき、傾斜角度が減少し、回転子の変形となって現れ、回転子回転のバランスを失い、振動発生の原因となり、回転子の寿命の短命化、均一な細繊化の阻害となる問題がある。
▲２▼日本特公昭５０−２０６１２号公報開示の発明では、回転子の壁の内部表面から融解したガラスの落下位置までの距離Ａ（図１、図２、図３参照）について何等言及されていない。
前記距離Ａが大きい場合、壁の内部表面に到達するまでの融解ガラスの温度降下が大きいため、必要な繊維化粘性の確保及びガラス結晶化によるオリフィスの閉塞を防ぐために、供給される融解したガラスの温度を上げる必要がある。このため、融解エネルギーの上昇、回転子の摩耗の促進による短命化、回転子の壁の小さなオリフィスからのガラスの放出パターンの乱れによる繊維径の不揃、繊細化エネルギーの増加といった諸問題がある。これらの問題は、例えば無硼酸ガラスのような、高粘度で、かつ液相温度が高く、繊維化温度と液相温度の差が小さいガラスで顕著になる。
前記距離Ａが小さい場合、供給される融解したガラスの温度変化、従って粘度変化が回転子の壁の温度変化に敏感に作用し、繊維径のばらつきになるため、良質な繊維を製造することが困難となる。
また、回転子は高価な耐熱金属を使用しており、その製作コストを下げるために、また高速回転力学上からも出来るだけ軽量にすることが望ましい。
この解決策としては、回転子の傾斜路の肉厚は、日本特公昭５０−２０６１２号の第４図、第５図に示すものとは異なり、周辺壁の下部肉厚に近付くように漸減していく構造が望ましい、ただ第４図、第５図に示す回転子にあっては、前述の漸減構造とする場合、肉厚の減少した所に高温の融解したガラスが落下することとなるため、前述の▲１▼の問題点が更に顕著に発生することが予想される。
▲３▼また、日本特公昭５０−２０６１２号公報開示の発明では、図示のごとく、回転子の周壁の厚さを変化させているが、回転子の切削加工上や、オリフィスの穿孔加工上、加工が複雑かつ製作コストアップになるといった問題もある。
＜日本特開平９−２９５８２４号公報＞
日本特開平９−２９５８２４号公報開示の発明では、スピナーの底部の外面に断熱保温部を設け該断熱保温部は、皿上の耐熱材料製プレートとスピナー底部との間に無機質短繊維マットを充填してなる旨記述されているが、前記マットの充填範囲は、該文献の図１にも明示する通り、スピナー底部全面にわたるものであり、適切な断熱層の範囲については、特に考慮されていない。該文献の図３は単に前記プレートの底部への取付構造の具体例を示したものであり（第４欄最下行〜第５欄９行）、前記充填範囲を限定しているものではなく、強度上や断熱保温部の製造コスト等の考慮は何等示されていない問題がある。
断熱保温層の範囲が広過ぎた場合の欠点としては、
▲１▼断熱保温材の余分な充填範囲の無駄
▲２▼スピナーの保温（加熱）の不要な部分、例えば底部と駆動軸（回転軸）との嵌合（取付）部などの温度が徒に上昇するため、スピナーの強度が低下し、寿命が短くなることや、更に駆動軸などの駆動部品の温度も上昇するもので耐用年数が短くなる
といった欠点がある。
また、前記プレートの外周側には、突出する上縁部が設けられているが、スピナーの底部下面側には突起が全く設けられて居らず、底部の側縁の突起のない部分と、プレートの上縁部との間に隙間を設けているが、この隙間構成構造では、日本特開平９−２９５８２４号公報の第５欄１９行〜２０行に記載する通り、１０ｋｇ／ｍ３未満の場合、隙間からマットの素材である短繊維が遠心力で外部へ飛散する可能性があると述べている。また、同欄１７行〜１８行には、「マットの密度としては１０〜２５０ｋｇ／ｍ３が好ましい」と述べているが、本出願発明者の知見では、密度が１００ｋｇ／ｍ３以下の場合、マットが飛散しやすいという欠点と共に、前記構成の隙間の構造では、該隙間を小さくして飛散しないようにしても、図９に示すごとく、遠心力の作用で、マット４０が所々で円周方向に多段状に引裂かれてクラック４１、４１を生じ、断熱力のない数多くの円周方向の該クラック４１、４１によりマット４０が保温断熱欠陥を有するに到る欠点を有する。
また、日本特開平９−２９５８２４号公報では溶融ガラスのスピナーへの供給位置については何等言及していない。溶解ガラスが硬質ガラスで、しかも液相温度の高い場合は、スピナーを保温しても、オリフィスまでの前記供給位置が離れ過ぎている場合は、溶融ガラスの温度低下を来たすため、粘度が上昇し、そのため、加熱のための繊維化エネルギーの増加、スピナーの変形及び細孔の閉塞によるスピナー寿命の短命化、繊度分布（綿質）の悪化といった欠点が生ずる。
前述の諸問題の解決が課題となっていた。
発  明  の  概  要
前記従来のガラス繊維の製造方法及び同装置に関する諸問題に鑑み、本発明によれば、底部と、該底部の外周縁より上方に延出し多数の細孔が形成されている周壁と、該周壁の上端より内方に延出する環状フランジとよりなる、垂直な回転軸周りに高速回転可能な有底中空円筒状の回転体を高速回転させ、
該回転体の底部に、溶融ガラスを落下し、
回転体の高速回転により生ずる遠心力により、前記細孔を通して、前記溶融ガラスを噴出させて、溶融ガラスをフィラメントとし、ガラス繊維を製造する、ガラス繊維製造方法において、
前記周壁の内面から、前記環状フランジの内縁よりも少なくとも１０ｍｍ以上大きく離れており、該内面から７５ｍｍ以下離れており、かつ、底部の壁が肉厚である位置に、前記溶融ガラスを落下させることを特徴とする、ガラス繊維の製造方法が提供される。
好ましくは、前記回転体の底部が、平円板状の底壁と、該周壁の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁とよりなり、該傾斜壁の厚さは、前記底壁との接続部分において最も厚く、周壁に向かって漸減する。
また、好ましくは、溶融ガラスの落下位置近傍から周壁近傍まで、前記回転体の底部を保温する。
また、本発明によれば、垂直な回転軸周りに高速回転可能な回転体を含むガラス繊維製造装置であって、
前記回転体が、有底中空円筒状であって、底部と、該底部の外周縁より上方に延出する周壁と、該周壁の上端より内方に延出する環状フランジとよりなり、
前記底部が、平円板状の底壁と、該周壁の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁とよりなり、
前記底部には、溶融ガラスが供給され、
前記周壁には、溶融ガラスが噴出しフィラメントに形成される、多数の細孔が形成されている、ガラス繊維製造装置において、
前記傾斜壁の厚さは、前記底壁との接続部分において最も厚く、周壁に向かって漸減し、
溶融ガラスの回転体への落下位置が、前記周壁の内面から、前記環状フランジの内縁よりも少なくとも１０ｍｍ以上大きく離れており、かつ、該内面から７５ｍｍ以下離れている、ことを特徴とする、ガラス繊維製造装置が提供される。
好ましくは、前記ガラス繊維製造装置が、更に延伸バーナーを含み、該延伸バーナーは、前記回転体の外周に配置され、該延伸バーナーは、前記周壁の外面の母線と並行に開口される吐出口を有し、前記細孔から噴出されたフィラメントに、該延伸バーナーで発生する火炎流を吹き付け、フィラメントを細繊化する。
好ましくは、前記回転体の傾斜壁の外周には、下方に延出する環状突起が形成され、前記回転体の底部の下には、保温皿が配設され、前記保温皿には、環状凹部と、保存皿の周縁に環状突起とが形成されており、前記保存皿の環状突起は、前記底部の環状突起に対峙し、前記環状凹部は、前記溶融ガラスの落下位置よりも内側に延び、また前記保存皿の環状突起まで延び、保温部を形成する。
好ましくは、傾斜壁の環状突起と保温皿の環状突起との間隙が、０．５〜１．０ｍｍである。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第一の実施形態によるガラス繊維製造装置を示す略示縦断面図である。
図２は、第一の実施形態の回転体の部分拡大縦断面図である。
図３は、本発明の第二の実施形態によるガラス繊維製造装置を示す略示縦断面図である。
図４は、第二の実施形態の回転体の部分拡大縦断面図である。
図５は、硬質ガラス、標準ガラスの、ガラス粘度−ガラス温度曲線図である。
図６は、落下地点から細孔までの流動ガラスの温度低下が小さい場合（繊維質が良い場合）と温度低下が大きい場合（繊維質が悪い場合）とのガラス繊維の繊維径のバラつきを示した、繊維径分布線図である。
図７は、溶融ガラスの落下位置（周壁内面からの距離）と、繊維質、所要燃料ガス量および回転体寿命との関係を示す。
図８は、従来技術によるガラス繊維製造装置を示す略示縦断面図である。
図９は、従来技術による、保温材の高速回転による裂断発生状態を示す平面図である。
好ましい実施の形態
図１及び図２は、本発明の第一の実施形態によるガラス繊維製造装置を示している。第一の実施形態のガラス繊維製造装置は、回転体４と、該回転体４の外周に配置された延伸バーナー１３とを有する。
前記回転体４は、垂直な回転軸７周りに高速回転可能である。より詳細には、回転軸７は、支持端５において、フレーム（図示せず）に回転自体に支持され、ベルト６を介して原動機（図示せず）により回転駆動される。回転体４は、前記回転軸７の下端に固着されている。
該回転体４は、有底の中空円筒形状を有する。該回転体４は、底部１１と、周壁８と、環状フランジ２５とを有する。
該底部１１は、平円板状の底壁３０と、該底壁３０の周囲に配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁２９とよりなる。
前記周壁８は、該傾斜壁２９の周囲に立上り連設されており、一次繊維作成のための多数の細孔９が全周に穿設されている。前記周壁８は、内面８Ａと外面１５とを有す。
前記環状フランジ２５は、該周壁８の上端より内方に延出する。環状フランジ２５は、回転体４の強度を増強するため、及び遠心力により溶融ガラスが回転体から飛出さない為の部材である。該フランジの幅Ｂは、回転体の直径、回転速度、溶融ガラスの温度等により決定されるが、幅Ｂは少なくとも２０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ以上である。
前記延伸バーナー１３は、周壁８の外面１５の母線と平行に開口される吐出口１４を有し、二次繊維（ガラス繊維）２８を作成する。
前記回転体４は、ガラス溶融炉１の前炉２の吐出ノズル３の直下に配置されており、吐出ノズル３から溶融ガラス１０が、該回転体４内に落下供給される。該回転体４を延伸バーナー１３で加熱しつつ垂直な回転軸７周りに高速回転させ、前記細孔９、９から遠心力の作用で溶融ガラスを吐出させフィラメント（一次繊維）２７とする。前記延伸バーナー１３により、該一次繊維２７をガラス繊維（二次繊維）２８とする。
＜傾斜壁２９の厚さ＞
本発明においては、前記回転体４の底壁３０を厚く形成する。底壁３０は、均一厚である。一方、周壁８は薄く形成し、均一厚である。
前記傾斜壁２９の厚さｋは、底壁３０との接続部分において最も厚く、底壁３０の厚さｔと同じであり、周壁８に向かって漸減し、側壁８との接続部分においては周壁８の厚さｓと同じである。換言すれば、傾斜壁２９の厚さｋは、ｓ≦ｋ≦ｔである。このように傾斜壁の厚さを薄くしたので、回転体の軽量化が図られる。また、溶融ガラスの落下位置２６では壁厚が厚いので、高温の溶融ガラスによる底部１１の変形、摩耗が小さく、従って、回転体４の寿命を長くすることが可能となる。例えば、底壁３０の厚さは、１２ｍｍであり、傾斜壁２９の外周端における厚さは、５ｍｍであるが、本発明は、これら数値に限定されない。
＜落下位置２６の、周壁内面からの距離＞
本発明においては、溶融ガラス１０の回転体４内への落下位置２６は、周壁８の内面８Ａからの距離Ａ（ｍｍ）に位置し、該距離Ａは、前記内面８Ａから環状フランジ２５の内縁３１までの距離Ｂ（ｍｍ）よりも１０ｍｍ以上大きい。また、距離Ａは、７５ｍｍ以下である。換言すれば、（Ｂ＋１０）ｍｍ≦Ａ≦７５ｍｍであり、例えば、３５ｍｍである。
（Ｂ＋１０）ｍｍ未満だと、溶融ガラス１０が該フランジ内縁３１に触れてしまい、回転体４内へ溶融ガラス１０が十分に供給されない恐れがある。
Ａが７５ｍｍを越えると、落下位置２６から細孔９までの距離が大きくなってしまい、溶融ガラスの温度が下がってしまう。溶融ガラスの温度が下がってしまうと、ガラスの粘度が高くなってしまい、得られるガラス繊維の質が悪化してしまう。ここで、「繊維質」とは、触感が良いか否か、風綿（繊維長が極端に短い綿）が多いか否か等によって決定される。得られたガラス繊維の径が揃っていれば、繊維質が良好となる（図６参照）。
図７は、縦軸にそれぞれ使用する燃料ガス量（ｍ３／Ｈｒ）、回転体の寿命（Ｈｒ）、繊維質（劣−良）をとり、横軸に溶融ガラスの落下距離Ａｍｍをとり、距離Ａと、燃料ガス量、回転体の寿命、繊維質との関係を示した図である。距離Ａ＝５０〜６０ｍｍの範囲で繊維質は最も良好となり、燃料ガス量は最も少なくてすみ、回転体の交換を必要とする寿命も長寿を保持されることがわかる。
図５に示したように、ガラスの温度と粘度とには密接な関係がある。上述のように、ガラス温度が変化すると粘度が変化してしまい、得られる繊維の質が悪化してしまう。
回転体の寿命も、周壁内面からの距離Ａによる。距離Ａが小さすぎると、ガラス温度が高く、高温によって回転体の変形がもたらされるものと思われる。一方、距離Ａが大きすぎると、ガラス温度が低下し、ガラスの粘度が大きくなってしまう。従って、高い粘度によって細孔が摩耗してしまうものと思われる。
周壁内面からの距離Ａが小さくなると、ガラス温度は上昇し、燃料ガス量は減少する。しかしながら、ガラス温度が高すぎる（距離Ａが小さすぎる）と、燃料ガス量は増加する。溶融炉１による加熱と内部バーナー２２による加熱とのバランスが悪くなるためと思われる。
＜落下位置２６における、底部の壁厚＞
前記落下位置２６は、（Ｂ＋１０）ｍｍ≦Ａ≦７５ｍｍの範囲内で、実質的に肉厚ｔを有する位置にある。溶融ガラス１０が落下する部分２６において、回転体４は最も加熱され、落下部分２６において最も摩耗する。従って、溶融ガラス１０が落下する位置２６における回転体４は、肉厚であることが必要である。また、肉厚であることにより、熱による回転体４の変形も防止される。
＜原料ガラス＞
本発明に用いるガラスは、標準ガラスであってもよく、硬質ガラスであっても良い。硬質ガラスは、ガラス粘度１０００ポイズでガラス温度１２５０℃以下のもの、好ましくはガラス粘度１０００ポイズでガラス温度１２００℃以下であり液相温度１０５０℃以下のものである。一方、標準ガラスは、ガラス粘度１０００ポイズでガラス温度１０５０℃以下のものが好ましい。
図５は、縦軸にガラス粘度（ポイズ）をとり、横軸にガラス温度（℃）をとって標準ガラスと硬質ガラスとの大略の範囲を示した線図である。図５より明らかなように、標準ガラスの、ガラス粘度とガラス温度との相関関係と、硬質ガラスの、ガラス粘度とガラス温度との相関関係とは異なる。図５において、図示の曲線上又はその左側に位置するガラス（ガラス温度が低く、粘度も低い）が好ましい。
＜ガラス繊維の製造方法＞
図１及び図２に示された装置を用いて、以下のようにしてガラス繊維を製造することができる。上述のように、溶融ガラス１０は、実質的に厚さｔである落下位置２６で回転体４内に落下する。回転体４の高速回転により生ずる遠心力によって、落下した溶融ガラス１０は、傾斜壁２９の内面に沿って周壁８に達する。この場合において、落下位置２６が周壁８の内面８Ａから７５ｍｍ以下に位置するので、溶融ガラス１０の温度低下が少なく、従って、ガラスの粘度の上昇を少なくすることができる。
周壁８に達した溶融ガラスは、前記遠心力によって、更に周壁８の内面８Ａに沿って上方に流動する。この流動ガラス１２は、細孔９から、遠心力の作用で噴出され、更に遠心力の作用で半径方向外方へ延伸され、一次繊維２７が形成される。
前記延伸バーナー１３の燃焼室１６で発生した燃焼排ガスが火炎流１７となって、前記吐出口１４を通して、周壁８の外周面１５に沿って噴出される。この火炎流１７は、前記一次繊維２７、２７に衝突し、前記母線方向の下方向に向けて一次繊維２７を細繊化し、二次繊維（ガラス繊維）２８を形成する。
前記吐出口１４は、外側火口フレーム１８と内側火口フレーム１９とで環状スリット状に形成されている。
内部バーナー２２は、回転体４の環状フランジ２５内を加熱するバーナーである。圧縮気体吐出ノズル２３は、二次繊維２８の繊維長を調節するために設置されている。気体吐出リング２４は、繊維の綿質を調節するために設置されている。
＜第二実施形態＞
図３及び図４は、本発明の第二の実施形態によるガラス繊維製造装置を示す。第二実施形態の構成中、第一実施形態の構成と同じものは、説明を省略する。第二の実施形態においては、回転体４の底部１１が、溶融ガラス１０の落下位置２６近傍から周壁８近傍まで保温材２１Ａで覆われており、保温されている。
第一実施形態と同様、溶融ガラス１０の落下位置２６は、（Ｂ＋１０）ｍｍ≦Ａ≦７５ｍｍの範囲に位置し、図示実施例ではＡ＝５８ｍｍであるが、本発明は、これに限定されない。
＜環状突起８Ｂ＞
第一実施形態とは異なり、第二実施形態の回転体４には、底部１１の外周において、下方に延出する環状突起８Ｂが形成されている。
＜保温皿２０＞
また、第二実施形態の回転体４には、前記底部１１の下面１１Ｂに接して、保温皿２０が固着されている。保温皿２０は、環状凹部２０Ａと外周端に環状突起２０Ｂとを有している。保温皿２０は、公知の材料により製造することができ、好ましくは、材質はステンレス鋼、インコネル等の耐熱鋼により製造する。保温皿２０は、回転体４と同じ材料（例えば、Ｎｉ基耐熱金属）で製造しても良い。
＜保温部２１、保温材２１Ａ＞
前記外側面１１Ｂと環状凹部２０Ａと環状突起２０Ｂとにより、保温部２１が形成される。該保温部２１には、保温材（断熱材）２１Ａが充填されている。保温材２１Ａは、キャスタブル耐火物、無機質繊維保温材を使用できるが、保温性（断熱性）を考慮すると、無機質繊維保温材が好ましい。
例えば、密度３００ｋｇ／ｍ３、厚さ１２ｍｍ、熱伝導率０．１１ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃（ａｔ  ７００℃）のセラミックファイバ成形品を使用し、該成形品を前記保温部２１内に充填後、１０ｍｍ厚に圧縮し、保温皿２０に固着する。
＜傾斜壁２９の環状突起８Ｂと保温皿２０の環状突起２０Ｂとの間隙＞
保温皿２０の上面外周には、環状突起２０Ｂが形成されている。環状突起２０Ｂは、傾斜壁２９の環状突起８Ｂと対峙する。環状突起２０Ｂと環状突起８Ｂとの間には、間隙を設ける。回転体４の変形を防止し、回転体４の強度を増加するためである。間隙を有することにより、回転体の振動等を吸収することが可能となる。この間隙は、０．５〜１．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満だと、遊びが不足してしまい、回転体の振動等を吸収することができなくなってしまい、回転体が変形したり、強度が不足してしまうこととなる。１．０ｍｍを越えると、回転体４の高速回転による遠心力によって保温剤２１Ａが間隙Ｂから飛び出してしまうからである。
例えば、保温皿２０の環状突起２０Ｂと周壁８の下部の環状突起８Ｂとの間の間隙Ｃは、０．８ｍｍであり、回転体４の高速回転による遠心力によって保温材２１Ａが前記間隙Ｂから飛び出すといった問題は全くない。
回転体４の高速回転により、傾斜壁２９の内面に沿って高温の溶融ガラスが流れる。従って、傾斜壁２９の内面側部分が、外面側部分に比してより大きく膨張する傾向がある。本発明の第二実施形態によれば、（１）環状突起８Ｂにより傾斜壁２９の強度が増大し、（２）下側にある保温皿２０の存在により回転体４の強度が増大し、そして（３）傾斜壁２９の厚さｋが厚い底壁３０の厚さｔから薄い周壁の厚さｓまで漸減することにより、重量減程には強度減少が生じない。従って、第二実施形態の底部１１の変形が更に少なくなり、従って高速回転による回転体４の変形を少なくすることができ、その結果回転体４の寿命長期化を達成出来るに至った。
実施例１、比較例１
図１に示される製造装置を用いて、ガラス繊維を製造した。溶融ガラス１０の落下位置２６を周壁８の内面８Ａから４５ｍｍとした（実施例１）。該実施例においては、図５に示される標準ガラス（１０７０℃で約１０００ポイズの粘度を有する硼酸（Ｂ２Ｏ３）を含有するガラス又は無硼酸ガラス）を使用した。
また、落下位置２６を内面８Ａから８０ｍｍとし、細孔９の孔径、配置を変えた以外は、実施例１と同じ方法によりガラス繊維を製造した（比較例１）。結果を表１に示す。
実施例１と比較例１とでは、細孔９の孔径、配置が異なる。その理由は、紡糸量を同じにし、燃料ガス量と回転体の寿命とを比較するためである。
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実施例１の場合、比較例１に比べて、回転体４の周壁内面８Ａから溶融ガラス落下位置２６までの距離Ａが短いため、周壁８に達するまでの流動ガラス１２の温度降下が約２５℃小さい。従って、溶融ガラス１２の粘度上昇が小さくなる。このため回転体４の周壁８に穿孔された細孔９、９の孔径を小さくすることができる。従って、一次繊維２７を二次繊維２８に形成するための延伸バーナー１３の燃料ガス量を減少することができる。
比較例１の場合、溶融ガラス１２の温度降下が大きく、従って流動ガラス１２の粘度が増加した。従って、細孔９、９の孔径を大きくする必要があった。更に、溶融ガラス１２の粘度が大きいため、下段の孔径を中段より大きくする必要があった。得られた一次繊維２７の径が大きいので、燃料ガス量が増加した。孔径の異なる細孔９を用いる必要があったことより、また、流動ガラス１２の粘度が高かったことより、繊維径分布がバラついてしまった（図６参照）。その結果、触感が悪い、風綿（繊維長が極端に短い綿）が多い等繊維質も劣ることとなった。
なお、標準ガラスは、硬質ガラスと比べて繊維化温度（粘度を１０００ポイズ以下にすることができるガラスの温度）が低い（８０℃〜１００℃）。従って、標準ガラスを使用する場合の回転体４の寿命は、高温の溶融ガラスに触れることによる回転体４の変形に基づくよりも、むしろ、ガラス粘度の増加による細孔９、９の摩耗による繊維径の増大や、繊維径分布の悪化により左右される。細孔の摩耗は、ガラスの温度が高く、ガラスの粘度が高い（硬い）場合、大きくなる。
比較例において、下段の細孔（孔径が大きい）は、延伸バーナー１３の吐出口１４から最も離れて位置する。従って、下段の細孔から噴出する一次繊維２７の細繊化をコントロールすることが難しい。従って、下段の細孔の孔径が摩耗により大きくなると、繊維径の増大、繊維分布の悪化（拡大）を招き、回転体４を取替えなければならず、回転体４の寿命短を招来する。比較例での前記落下位置までの距離Ａｍｍが８０ｍｍになると、繊維質は劣った。
実施例２、比較例２
図１に示される製造装置を用い、硬質ガラスより、ガラス繊維を製造した（実施例２）。
また、図８に示される製造装置を用い、実施例２と同じ硬質ガラスより、ガラス繊維を製造した。図８に示される製造装置において、回転体４Ａの底部１１Ａの底壁３０Ａと傾斜壁２９Ａとは、周壁８と共に同一厚さとされている。図８に示される製造装置には、保温部が設けられていない。
結果を表２に示す。
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実施例２では、回転体４の周壁８の内面８Ａから５８ｍｍの位置で溶融ガラス１０を落下せしめた。この落下位置２６では底部１１が肉厚で、かつ保温部２１の保温材２１Ａが具備されていた。従って、流動ガラス１２の温度降下が小さく、流動ガラスの粘度を低いまま維持することができた。その結果、比較例２より孔径の小さい多数の細孔９、９から一次繊維２７を製造することができ、同じ繊維径の二次繊維（ガラス繊維）を、より少ない燃料ガス（延伸バーナー１３のための燃料ガス）量により紡糸することができた。
また、実施例２の装置は保温部２１を具備していたので、回転体４の周壁８の温度バランスが良くなり、特に周壁８の下部の温度が１０６０℃に保たれた。従って、周壁８の下部での失透（結晶化）による細孔９の閉塞を生ずることもなく、細孔径の長期維持が可能になり、回転体４の長期寿命を可能になった。
本発明によれば、溶融ガラスの落下位置をなるべく周壁に近くした（周壁内面から７５ｍｍ以下）ので、流動ガラスの温度降下を減少させることができ、従ってガラス粘度増大を防ぐことによるができる。このため、得られるガラス繊維の繊維質の向上が図られる。
上述のように、流動ガラスの温度降下が減少するので、燃料ガス量が減少し、製造コストの減少が図られる。
上述のように、流動ガラスの粘度増大を防ぐことができるので、細孔の閉塞を防ぐことができ、よって回転体の寿命を長くすることができる。細孔の閉塞を防ぐことができるので、ガラス繊維の生産性の低下が無い。
溶融ガラスの落下位置を、周壁内面から３５ｍｍ以上としたので、落下する溶融ガラスが、環状フランジに触れることが防止され、従って、紡糸量の低下防止が図られる。
溶融ガラスの落下位置における回転体の底部の壁を厚くしたので、高温の溶融ガラスが落下しても、落下位置における回転体の変形、摩耗を防止することが可能となる。
傾斜壁の厚さを周壁に行くに従い薄く形成すれば、回転体の軽量化を図ることが可能となり、運転コストが低減される。この場合、溶融ガラスの落下位置における回転体の底部の壁が厚いので、たとえ傾斜壁の厚さを上述のように薄くしたとしても、回転体の強度が保持されることとなる。
回転体の下側の、溶融ガラスの落下位置から周壁近傍まで保温すれば、流動ガラスの温度低下、粘度増大をより効果的に防ぐことができる。
この場合において、溶融ガラスの落下位置より中心寄りの、保温が必要でない個所には保温部が形成されていないので、保温部維持費用が減少する。
傾斜壁の環状突起と保温皿の環状突起との間隔を１．０ｍｍ以下とすれば、保温材の外部への飛散は全くない。また、前記間隔を０．５ｍｍ以上とすれば、回転体の傾斜壁が変形したとしても、遊びがあるので、回転体の変形が防止され、回転体の強度が増加する。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月4日(2006.4.4)
【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】
底部(11)と、該底部(11)の外周縁より上方に延出し多数の細孔(9)が形成されている周壁(8)と、該周壁(8)の上端より内方に延出する環状フランジ(25)とよりなる、垂直な回転軸(7)周りに高速回転可能な有底中空円筒状の回転体(4)を高速回転させ、
該回転体(4)の底部(11)に、溶融ガラス(10)を落下し、
回転体(4)の高速回転により生ずる遠心力により、前記細孔(9)を通して、前記溶融ガラス(10)を噴出させて、溶融ガラスをフィラメントとし、ガラス繊維を製造する、ガラス繊維製造方法において、
前記周壁(8)の内面(8A)から、前記環状フランジ(25)の内縁(31)よりも少なくとも10mm以上大きく離れており、該内面(8A)から75mm以下離れており、かつ、底部(11)の壁が肉厚である位置(26)に、前記溶融ガラス(10)を落下させることを特徴とする、
ガラス繊維の製造方法。
【請求項２】
溶融ガラス(10)の落下位置(26)近傍から周壁(8)近傍まで、前記回転体(4)の底部(11)を保温する、請求の範囲１記載のガラス繊維の製造方法。
【請求項３】
垂直な回転軸(7)周りに高速回転可能な回転体(4)を含むガラス繊維製造装置であって、
前記回転体(4)が、有底中空円筒状であって、底部(11)と、該底部(11)の外周縁より上方に延出する周壁(8)と、該周壁(8)の上端より内方に延出する環状フランジ(25)とよりなり、
前記底部(11)が、平円板状の底壁(30)と、該底壁(30)の周りに配置され、外方に向かって上方に傾斜する傾斜壁(29)とよりなり、
前記底部(11)には、溶融ガラス(10)が供給され、
前記周壁(8)には、溶融ガラスが噴出しフィラメントに形成される、多数の細孔(9)が形成されている、ガラス繊維製造装置において、
前記傾斜壁(29)の厚さ(k)は、前記底壁(30)との接続部分において最も厚く、周壁(8)に向かって漸減し、
溶融ガラス(10)の回転体(4)への落下位置(26)が、前記周壁(8)の内面(8A)から、前記環状フランジ(25)の内縁(31)よりも少なくとも10mm以上大きく離れており、かつ、該内面(8A)から75mm以下離れている、
ことを特徴とする、ガラス繊維製造装置。
【請求項４】
前記ガラス繊維製造装置が、更に延伸バーナー(13)を含み、
該延伸バーナー(13)は、前記回転体(4)の外周に配置され、
該延伸バーナー(13)は、前記周壁(8)の外面(15)の母線と並行に開口される吐出口(14)を有し、
前記細孔(9)から噴出されたフィラメントに、該延伸バーナー(13)で発生する火炎流(17)を吹き付け、フィラメントを細繊化する、
請求の範囲３に記載のガラス繊維製造装置。
【請求項５】
前記回転体(4)の傾斜壁(29)の外周には、下方に延出する環状突起(8B)が形成され、
前記回転体(4)の底部(11)の下には、保温皿(20)が配設され、
前記保温皿(20)には、環状凹部(20A)と、保温皿(20)の周縁に環状突起(20B)とが形成されており、
前記保温皿の環状突起(8B)は、前記底部(11)の環状突起(8B)に対峙し、
前記環状凹部(20A)は、前記溶融ガラス(10)の落下位置(26)よりも内側に延び、また前記保温皿の環状突起(8B)まで延び、保温部(21)を形成する、
請求の範囲３に記載のガラス繊維製造装置。
【請求項６】
傾斜壁(29)の環状突起(8B)と保温皿(20)の環状突起(20B)との間隙が、0.5〜1.0mmである、請求の範囲５に記載のガラス繊維製造装置。
【国際調査報告】
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