(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部と該ノズル部を貫通する少なくとも一対のノズル孔を備えた扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップであって、前記一対のノズル孔は、それぞれの断面が扁平形状をなす共に、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように且つノズル孔の長径方向のノズル孔壁の一方をはさむように、並べて配置されており、更に前記一対のノズル孔にはさまれた領域のノズル孔壁に、前記ノズル孔の長径方向に計った幅Ｗが、長径方向のノズル孔の長さＬの３０〜１００％である凹状のノズル孔壁切り欠き部が設けられていることを特徴とする、扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップ。
【請求項２】
前記凹状のノズル孔壁切り欠き部の切り欠き深さが、有効ノズル部の長さに対して１０〜１００％である、請求項１記載の扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップ。
【請求項３】
前記ノズル部の上部に、前記一対のノズル孔に連通する溶融ガラス溜まり部を設けたことを特徴とする、請求項１又は２記載の扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップを多数、縦方向及び横方向に並べて且つ前記ノズル孔の長径方向を平行にして配列したノズルプレートと、そのノズルプレートの下方に配置された冷却フィンとを備え、該冷却フィンが、前記ノズルチップをそのノズル孔の長径方向に並べて形成した複数のノズルチップ列の間に配置されていることを特徴とする、扁平ガラス繊維の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、扁平比の高い異形断面を有する扁平ガラス繊維を製造するために用いるノズルチップ及び扁平ガラス繊維の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すような扁平形状の断面を持つ扁平ガラス繊維１が開発されており、特に、長径の短径に対する比（以下扁平比という）が２以上で長方形に近い形状の断面を持つ扁平ガラス繊維は、その繊維を配合した樹脂製品の強度を上げ、表面の平滑性を増し、そり、ねじれを減少させ、振動減衰効果を大きくし、またガラス不織布では、バインダー量が少なくても強度がでる、充填密度が上げられるためガラスクロスの代用に使用することができるなどの効果があるため、その効率的工業生産が望まれている。なお、本明細書において、扁平断面の長径、短径とは、図１０（ｃ）に示すように、扁平ガラス繊維１の断面に外接する長方形２を想定した時に、その長方形２の長辺の長さＡ（繊維断面の最長寸法に相当）、短辺の長さＢ（繊維断面の長径にほぼ直角方向における最長寸法に相当）を示しており、従って、扁平比はＡ／Ｂである。また、この扁平比は、後述するノズル孔の断面形状についても適用する。
【０００３】
一般に、ガラス繊維は、溶融ガラスを多数のノズルチップを形成したノズルプレートから吐出し、引き伸ばしながら冷却、固化して製造されており、扁平ガラス繊維を製造する従来方法においても、例えば、特開平１−２６６９３７号公報に示すような、扁平な断面のノズル孔を備えたノズルチップを使用した以外は、同様な方法で製造されている。しかしながら、このようなノズルチップを用いても、吐出された溶融ガラスが、表面張力によって丸くなろうとする傾向が大きいため、望ましい扁平ガラス繊維を効率良く得ることはきわめて困難であった。すなわち、ノズルチップから吐出された溶融ガラスが丸くなるのを抑えるには、ノズルチップから吐出した時点でのガラス温度が低くなるようにノズルチップを長くするとか、細くする必要があるが、そのようにすると、ノズル孔による抵抗が大きくなるため溶融ガラスの吐出量が少なくなり、紡糸速度を低下せざるを得ず、また、ノズルチップ出口部分での溶融ガラスの温度が低くなるため流動性が不足して糸切れを起こすことが多くなり、しかも、ノズルチップからの吐出温度を下げたとしても吐出された溶融ガラスが丸くなろうとする傾向はかなり残るため、得られたガラス繊維の扁平比はノズル孔断面の扁平比に比べてはるかに小さくなってしまい、結局、扁平比が２以上というような高扁平比の扁平ガラス繊維を、例えば、１５００ｍ／ｍｉｎ以上といった高速紡糸によって生産することは実質上不可能であった。特に、ＥＣＲガラスと呼ばれる耐酸性の良いガラス繊維は表面張力が大きいので、特に生産が困難であった。
【０００４】
そこで、扁平ガラス繊維を効率良く紡糸可能なノズルチップの開発が行われており、例えば、特開平６−２２８８０６号公報、特開平７−１２６０３３号公報、特開平７−１３３１３２号公報等に提案されている。これらの公報には、長方形の孔の断面を持つノズルチップ、長方形の孔の短辺の両側に突起部を設けたオリフィスに関する技術が開示されている。しかしながら、これらの形状の孔を多数設けたブッシングプレートによっても扁平ガラス繊維を安定して多量に製造することは困難であった。
【０００５】
また、特開平１１−４３３４３号公報には、断面が長円形若しくは長円形に類似したノズル孔を備え、且つそのノズル孔の断面積を溶融ガラスの流入口側から吐出口側に向かって徐々に小さくしたノズルチップが提案されている。このノズルチップではノズルチップ内におけるガラスの流れの乱れを少なくし、且つ冷却効果を大きくすることができ、従来のノズルチップに比べると、扁平比の高い扁平ガラス繊維を生産性良く製造することができる利点を有している。しかしながら、このノズルチップでも、ノズルチップから吐出した溶融ガラスが丸くなる傾向はかなり残っており、例えば、ノズル孔の吐出口における扁平比に対して、得られるガラス繊維の扁平比は約半分程度に減少しており、扁平比の大きい扁平ガラス繊維の製造が困難であるという問題があった。また、このノズルチップを多数、ノズルプレートに取り付ける場合、ノズルチップ間に工作上適当な間隔を必要とすることから、ノズルプレートの単位面積当たりのノズルチップの配置数、すなわちノズル孔の配置数をあまり多くできず、所望本数のガラス繊維を紡糸するために使用するノズルプレートの面積が大きくなるという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、扁平比が２．０以上というような高扁平断面を持った扁平ガラス繊維を、１５００ｍ／ｍｉｎ以上といった高速で紡糸しながら、糸切れ等をほとんど起こすことなく安定して操業可能なノズルチップを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、ノズルプレートに対してノズル孔の配置密度が高くなるような形態で設けることができ、これによってノズルプレートを小型化することを可能とするノズルチップ、並びにそのノズルチップを用いたガラス繊維製造装置を提供することも目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決するため鋭意検討の結果、ノズルチップに、一対の扁平な断面形状のノズル孔を、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように且つノズル孔の長径方向のノズル孔壁の一方をはさむように、並べて配置すると共に、前記一対のノズル孔にはさまれた領域のノズル孔壁に、前記ノズル孔の長径方向に計った幅Ｗが、長径方向のノズル孔の長さＬの３０〜１００％である凹状のノズル孔壁切り欠き部を設けることにより、一対のノズル孔を近接配置したにもかかわらず、吐出された溶融ガラスが合流してトラブルを起こすということがなく、しかもノズル孔から吐出された溶融ガラスが、扁平比をほとんど減少させることなく冷却してガラス繊維となり、従って、高扁平比のガラス繊維を安定して紡糸できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、ノズル部と該ノズル部を貫通する少なくとも一対のノズル孔を備えた扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップであって、前記一対のノズル孔は、それぞれの断面が扁平形状をなす共に、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように且つノズル孔の長径方向のノズル孔壁の一方をはさむように、並べて配置されており、更に前記一対のノズル孔にはさまれた領域のノズル孔壁に、前記ノズル孔の長径方向に計った幅Ｗが、長径方向のノズル孔の長さＬの３０〜１００％である凹状のノズル孔壁切り欠き部が設けられていることを特徴とする、扁平ガラス繊維紡糸用ノズルチップである。
【０００９】
上記したように本発明のノズルチップでは、長径方向が互いに平行になるように並べて配置された一対の扁平な断面形状のノズル孔にはさまれた領域のノズル孔壁にノズル孔壁切り欠き部を設けており、従って、扁平な断面形状の各ノズル孔の両側に位置する二つのノズル孔壁（ノズル孔の長径方向の一端から他端に延びるノズル孔壁、以下、長辺側のノズル孔壁という）のうち、一対のノズル孔にはさまれた領域にある一方のみのノズル孔壁に切り欠き部を形成しているため、そのノズル孔を流下する溶融ガラスが、少なくとも切り欠き部の無い側の長辺側のノズル孔壁を濡らした状態で流下し、このためノズル孔断面の扁平比にほぼ等しい扁平比を保って流下し、しかも、その流下の間に切り欠き部から冷却されるため、ノズルチップの先端から吐出された時点では適度に冷却され、丸まろうとする傾向が低下しており、その後、引き伸ばされつつ繊維化する際、扁平比がほとんど減少せず、場合によっては増加することもあり、結局、扁平なガラス繊維が得られる。また、溶融ガラスがノズル孔の切り欠き部を流下する際には、流下中の溶融ガラスの片面が開放されるため流下抵抗が小さくなり、ノズル部を通過中の溶融ガラスが冷却されて粘度が高くなっても、なんら支障はなく、溶融ガラスが安定して流下する。このため、高速で紡糸しても安定して所望の扁平比のガラス繊維を得ることができる。
【００１０】
更に、ノズル孔壁に形成した切り欠き部は、近接配置した一対のノズル孔の間に設けているので、紡糸開始時において一対のノズル孔から吐出開始した溶融ガラスが、切り欠きの有無に基づく冷却スピードの差による粘度差によって切り欠き部のある側に湾曲し、互いにくっついて大きいビーズとなって敏速に落下し、しかも、溶融ガラスが合流しても、２本の溶融ガラスの向かい合った面は切り欠き部による冷却によって温度が低下しているため、その溶融ガラスを引っ張ることで直ちに分流させることができ、敏速に通常の紡糸状態に入ることができる。かくして紡糸開始作業を敏速に行うことができる。また、一対のノズル孔を近接配置しているにも係わらず、定常運転中において２本の溶融ガラスが合流することはほとんどなく、安定した紡糸を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態による扁平ガラス繊維の製造装置を概略的に示す正面図であり、１１はガラス溶融炉、１２はその底面に配置されたノズルプレート、１３はそのノズルプレート１２の下面に設けられたノズルチップ、１４はノズルチップ１３から紡糸されたガラス繊維、１５はノズルチップ１３及びガラス繊維１４を冷却するための冷却フィン、１６は冷却フィン１５を冷却するための水冷却部、１７はガラス繊維１４に集束剤を塗布するための集束剤塗布装置、１８は多数のガラス繊維を集束する集束ローラ、１９は集束されたガラス繊維を巻き取るワインダーであり、各ノズルチップ１３から紡糸されたガラス繊維１４が集束ローラ１８で集束され、ワインダー１９に巻き取られている。ここで、ノズルチップ１３は本発明の一実施の形態を構成するもので、後述するように扁平な断面形状のノズル孔を備えており、これによって扁平断面のガラス繊維が製造される。
【００１２】
図２はノズルチップ１３の概略斜視図（溶融ガラス溜まり部内部図示省略）、図３は図２のＸ−Ｘ矢視概略断面図、図４はノズルチップ１３の概略下面図である。ノズルチップ１３は、ノズルプレート１２の下面に多数、設けられる。このノズルチップ１３は、ノズルプレート１２とは別に製造され、溶接等で取り付けられてもよいし、一枚の板から、フライス盤、エンドミルなどによる機械加工、或いは放電加工、プレス加工などにより、ノズルプレート１２と一体構造として作られてもよい。
【００１３】
ノズルチップ１３は、ノズルプレート１２の上方の溶融ガラスを導入するための溶融ガラス溜まり部２２と、その下方に形成され、扁平ガラス繊維の断面形状に大きな影響を与えるノズル部２３と、そのノズル部２３を貫通して設けられた一対の断面が扁平形状のノズル孔２４を備えている。なお、本発明においてノズルチップ１３に設けるノズル孔２４は、図４に示す一対に限らず、図５に示すように複数対（図面では３対）としてもよい。また、図３に示す実施の形態では、ノズル部２３の外形を、その上の溶融ガラス溜まり部２２を形成した領域の外形と同じとしているが、本発明はこの構成に限らず、図６に示すように、ノズル部２３をその上の溶融ガラス溜まり部２２を形成した領域よりも小さい外形としてもよい。この構成を採用すると、ノズル部２３の冷却効果を一層高めることができる利点が得られる。ノズルチップ１３やそれに形成したノズル部２３の外形は、図示の実施の形態では、直方体としているが、これに限らず、角錐形、円筒形、円錐形等に変更することも可能である。ただし、図示の直方体とすると、一枚の板から多数のノズルチップを備えたノズルプレートを機械加工で製造する際の加工が容易となる利点が得られる。
【００１４】
図２〜図４において、ノズル部２３に形成する一対のノズル孔２４は、断面が扁平形状のものである。ここで、「断面」とは、ノズル孔２４内を流下する溶融ガラスの方向に対して直角な面における断面を意味している。但し、後述するようにノズル孔２４を取り囲んでいるノズル孔壁の一部に、先端側（下面側）から凹状の切り欠き部２５を形成しているため、その切り欠き部２５のある位置と無い位置ではノズル孔２４の断面形状が異なることとなるので、本明細書における「断面」は、切り欠き部２５の無い位置（すなわち切り欠き部２５よりも上の位置）における断面を示すものとする。
【００１５】
ノズル孔２４の断面形状として採用する扁平形状の具体例としては、長方形、長方形の４隅に丸みをつけたもの、長方形の長手方向の両端に短辺の長さに等しい直径の半円を付けたもの（長円形）、長方形の長手方向の両端に短辺長さよりも大きい直径の部分円を付けたもの（ダンベル形）、楕円形、あるいはこれらに近い形状を挙げることができ、図示の実施の形態では長円形を示している。ノズル孔２４の断面形状や扁平比は、製造しようとする扁平ガラス繊維の断面形状や扁平比に応じて定めるものであるが、本発明のノズルチップを用いた場合、製造される扁平ガラス繊維の扁平比はノズル孔の断面の扁平比に比較的近い値となるため、ノズル孔２４の扁平比は、製造すべき扁平ガラス繊維の扁平比と同等若しくはそれに近い値に設定すればよい。例えば、扁平比が２．０〜１０の扁平ガラス繊維を製造する場合、用いるノズル孔２４の扁平比も２．０〜１０程度に設定すればよい。一般的に扁平ガラス繊維の扁平比としては、３．０以上とすることが好ましいので、ノズル孔２４の扁平比も３．０以上とすることが好ましい。一方、ノズル孔２４の扁平比が大きくなると、繊維の断面形状が不安定になりがちで効率的な生産が困難となるので、扁平比は１０以下とすることが好ましく、更には８．０以下とすることが一層好ましい。ノズル孔２４の最短径は、溶融ガラスの種類と生産量に見合ったものに調整されるが、０．５ｍｍ以上、好ましくは０．８ｍｍ以上であることが望ましい。０．５ｍｍ未満では、溶融ガラスの流出が順調でなく、繊維寸法変化が大きく望ましくない。
【００１６】
一対のノズル孔２４、２４は、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように且つノズル孔の長径方向のノズル孔壁の一方をはさむように、並べて配置されており、更に一対のノズル孔２４、２４にはさまれた領域のノズル孔壁に、ノズル孔の両端部を除いて、ノズルチップの先端側から凹状のノズル孔壁切り欠き部２５が設けられている。従って、ノズルチップ１３の先端における各ノズル孔２４を取り囲むノズル孔壁は、ノズル孔２４の長径方向のノズル孔壁を形成する長径方向ノズル孔壁２４ａと、両端の短径方向のノズル孔壁を形成する短径方向ノズル孔壁２４ｂと、ノズル孔壁切り欠き部２５の両側で長径方向のノズル孔壁の一部を形成する長径方向端部ノズル孔壁２４ｃで形成されている。
【００１７】
かくして、このノズル孔２４から溶融ガラスを吐出すると、その溶融ガラスはノズル孔壁切り欠き部２５を通過する際にその切り欠き部２５に面する領域が冷却されて表面張力が小さくなるが、切り欠き部２５を除いた領域では、高温のノズル孔壁２４ａ、２４ｂ、２４ｃに取り囲まれているので冷却が抑制され、それらのノズル孔壁２４ａ、２４ｂ、２４ｃに濡れ広がり、ノズルチップ１３の先端を出るまではノズル孔２４の断面形状にほぼ等しい形状を保っている。そして、ノズルチップ１３の先端を離れた後においても、扁平なガラス繊維の、ノズル孔壁切り欠き部２５に面していた側の面が冷却されて表面張力が小さくなっているので、その後にガラス繊維が高速で引き伸ばされた時、表面張力によって丸まることがほとんどない。また、溶融ガラスがノズル孔２４の切り欠き部２５を流下する際には、流下中の溶融ガラスの片面が開放されるため流下抵抗が小さくなり、ノズル部１３を通過中の溶融ガラスが冷却されて粘度が高くなっても、なんら支障はなく、溶融ガラスが安定して流下する。かくして、ノズル孔２４の扁平比にほぼ等しい扁平比の扁平ガラス繊維を高速で安定して製造できる。
【００１８】
上記したように、ノズル孔壁切り欠き部２５は吐出中の溶融ガラスの片面を冷却して表面張力を小さくし、扁平化効率を上昇させる効果を発揮する。このノズル孔壁切り欠き部２５のサイズは、この効果をより有効に発揮させるよう、ガラスの溶融温度、ガラス繊維の紡糸速度、扁平比の安定性など種々の要素を考慮して定められる。具体的には、ノズル孔壁切り欠き部２５は、その中心がノズル孔２４の長径方向の中心に一致するように配置され且つその幅Ｗ（溶融ガラスの流下方向に直角方向で且つノズル孔の長径方向に計った長さ）は、通常、長径方向のノズル孔の長さＬの３０〜１００％、好ましくは４０〜９０％、最も好ましくは、５０〜８０％に設定される。３０％未満では、切り欠き部の効果が少なく、一方、長径方向のノズル孔壁の１００％を切り欠き、更に短辺部分（ノズル孔壁２４ｂ）を１／２以下にすると過冷却となり、溶融ガラスが切り欠き部２５を通過する際にその短辺部分まで濡らさず、丸まり始めてしまい、扁平化効率が悪くなる。ノズル孔壁切り欠き部２５の深さＤ（溶融ガラスの流下方向の長さ）は、ノズル部２３の長さＣにも関連するが、冷却効果を発揮する上から０．２ｍｍ以上は必要である。ノズル部２３の長さＣは、切り欠き部２５を形成可能な長さを確保すると共に流下する溶融ガラスを適当に冷却することができるように設定するものであり、１〜６ｍｍ程度に設定することが好ましく、より好ましくは１〜４ｍｍである。切り欠き部２５の深さＤは、ノズル部２３の有効長さ〔本明細書では、ノズル孔２４の全長Ｃから、ノズル孔を形成するために強度上必要な最低厚さ（通常、０．３ｍｍ程度）を差し引いた長さを、有効長さと称する〕に対して、１０〜１００％とすることが好ましく、より好ましくは３０〜８０％である。
【００１９】
一対のノズル孔２４、２４は、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように並べて配置されており、これにより小さいスペースに二つのノズル孔２４を配置できる。そして、ノズル孔壁切り欠き部２５を一対のノズル孔２４、２４にはさまれた領域に形成したことにより、次のような作用効果が得られる。すなわち、もし、図９に示すように、一対のノズル孔２４、２４の外側にノズル孔壁切り欠き部２５′を形成した場合には、図９（ａ）に示すように紡糸開始時に溶融ガラスがノズル孔２４、２４から流下し始めた時、ノズル孔２４から出た溶融ガラス２８が両面の冷却速度の差による粘度差によって、切り欠き部２５′を形成した側に反り上がり、ノズルプレート１２の下面を汚してしまうことがあるとか、図９（ｂ）に示すように、ノズル孔２４、２４より出た溶融ガラス２８が合流することがあると、その合流面の温度が高いため分流せず、エアを吹きつけてもなかなか分流せず、紡糸作業の邪魔になるという問題が生じるが、本発明のように、一対のノズル孔２４、２４の間に切り欠き部２５を設けた構成とすると、紡糸開始時において一対のノズル孔から吐出開始した溶融ガラスが、切り欠き部２５を形成した側に湾曲した時、互いにくっついて大きいビーズとなって敏速に落下し、従って、ノズルプレートの下面を汚すことがなく、しかも、吐出された溶融ガラスが合流しても、２本の溶融ガラスの向かい合った面は切り欠き部２５による冷却によって温度が低下しているため、一対のノズル孔２４、２４からの溶融ガラスを引っ張ることで直ちに分流し、また、分流しない場合でもエアを吹きつけることで容易に分流させることができ、敏速に通常の紡糸状態に入ることができる。かくして紡糸開始作業を敏速に行うことができる。ここで、一対のノズル孔２４、２４の間隔（近接した側のノズル孔壁間の距離）は、ノズル孔をコンパクトに配置する上からは狭い方がよいが、あまり狭くすると運転中に溶融ガラスが合流してしまうので、これらを考慮して定めれば良い。具体的には、ノズル孔短径の１．１〜２．０倍程度、或いは１〜２ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
なお、ノズル孔２４から吐出されるガラス繊維の扁平化を一層安定化させるため、ノズル孔２４の先端で且つ長径方向の両端に、ノズル孔２４の短径の最大幅を超えない幅で且つ深さが０．１〜０．７ｍｍ程度の凹状の溝を設けるとか、高さが０．１〜０．７ｍｍ程度の凸状縁を設ける等の変更を行ってもよい。
【００２１】
図３示すように、ノズルチップ１３のノズル孔２４の上部には、溶融ガラス溜まり部２２を設けている。この溶融ガラス溜まり部２２はノズル孔２４に対する溶融ガラスの流れを安定化させるために設けたものであり、必要なければ省略してもよい。例えば、図７に示すように、ノズルプレート１２に、溶融ガラス溜まり部を備えていないノズルチップ１３Ａを設け、ノズル孔２４が直接ノズルプレート１２の上面に連通する構成としてもよい。
【００２２】
円形断面のガラス繊維紡糸用ノズルチップのノズル孔の上部にガラス溜まり部を設けたノズルチップでは、一般的に円柱形或いは円錐形の溜まり部を設けるが、図３、図４に示すように一対の扁平なノズル孔２４、２４の上に溶融ガラス溜まり部２２を設ける場合には、冷却効果により壁面に近い部分の溶融ガラスの粘度を上げ扁平効率を改善するとともに、ノズル孔の長径が長いので流出量の分布を、製造する扁平ガラス繊維の断面形状に適したものとするため、溶融ガラス溜まり部２２の断面形状も、一対のノズル孔２４、２４の断面形状に相似するような細長い形状とすることが好ましい。また、溶融ガラス溜まり部２２の断面形状を、長円形、楕円形、ダンベル形などに変えることによりノズルチップ内でのガラスの冷却と流れを制御することもできる。
【００２３】
溶融ガラス溜まり部２２の断面積すなわち溶融ガラス流入部面積は、一対のノズル孔２４、２４の開口断面積より大きく、また、隣接するノズルチップの設置に支障のない大きさに設定されるものであり、具体的には、一対のノズル孔２４、２４の面積合計に対して、３〜１６倍で、好ましくは、４〜１０倍であることが望ましい。３倍以下ではストレートでガラス溜まりのないノズルチップとの差が少なく、１６倍以上ではガラス溜まりにデッドゾーンができ、粘度の高い溶融ガラスが生じやすく、紡糸の安定化、扁平ガラス繊維の断面形状の安定化に悪影響があるばかりでなく、ガラス溜まりを持つノズルチップの断面積が大きくなり、同一面積に配置できるノズルチップの数が少なくなり、扁平ガラス繊維の生産量が減少するからである。溶融ガラス溜まり部２２の深さは、ノズルチップ１３全体の長さとノズル孔２４の長さから溶融ガラスの冷却の程度や流れの乱れ等を考慮して決められる。深さは０ｍｍからノズルプレートの厚さの２倍、望ましくは１〜２倍である。深さが浅いと効果が少なく、深過ぎると冷却されすぎてノズルチップからの溶融ガラスの吐出量が減少したり、扁平ガラス繊維の断面形状が不安定になりやすい。
【００２４】
溶融ガラス溜まり部２２の断面形状は、流入口の形状がノズル孔の直上までストレートに降りているものでもよいし、或いは流入口とノズル孔が滑らかな面で結ばれ、段差のほとんどない先細りの形状のものでもよい。なお、溶融ガラス溜まり部２２は、一対のノズル孔２４、２４に対して共通のものとする場合に限らず、各ノズル孔２４に対応してそれぞれ独立した溶融ガラス溜まり部を設けても良い。
【００２５】
以上に説明したように、一対の扁平な断面形状のノズル孔２４、２４間にノズル孔壁切り欠き部２５を備えたノズルチップ１３を用いることにより、そのノズルチップ１３から扁平状態で吐出された溶融ガラスが、引き伸ばされて繊維化する際に丸まることが少なく、扁平状態を保持した状態で冷却、固化され、扁平比が２以上というような高扁平ガラス繊維を高速で安定して製造することが可能となる。従来、扁平ガラス繊維を製造する際には扁平なノズル孔から吐出した溶融ガラスが丸まるのを抑制するために吐出された溶融ガラスを敏速に冷却、固化させるよう冷風を吹きつける方法を採っているが、本発明のノズルチップ１３ではこのような冷風による冷却は必要なく、また、冷却自体も省略できる。ただし、紡糸速度を上げるためには、冷却を行うことが必要となるが、その場合にも冷却吹き付けは必要なく、従来の円形断面のガラス繊維の製造に用いられている冷却フィンの使用により十分な冷却効果を得ることができる。そこで、図１に示す実施の形態では、ノズルプレート１２の下方に多数の冷却フィン１５を配置しており、この構成の採用により、安定して扁平ガラス繊維の製造ができる。冷風を吹きつけて冷却する方法では、冷風量によって冷却速度が大きく変動するため、冷風量を精密にコントロールする必要があり、しかも冷風のむらがあると、繊維の扁平比のばらつきが大きくなり、均一な品質の扁平ガラス繊維を製造することは困難であるが、本発明では冷却フィンの使用が可能となることで、より均一な品質の扁平ガラス繊維を安定して製造できる。
【００２６】
上記構成のノズルチップ１３は、ノズルプレート１２の下面に多数が配列されるが、その際の配列方法としては、図８に示すように、多数のノズルチップ１３を、縦方向及び横方向に並べて且つノズル孔２４の長径方向を平行にして配列することが好ましい。この配列を採用することにより、冷却フィン１５を、ノズルチップ１３をそのノズル孔２４の長径方向に並べて形成した複数のノズルチップ列の間に配置することが可能となり、この構成を採用することで、冷却フィン１５により、各ノズルチップ１３及びそれから吐出される溶融ガラスを均一に冷却でき、均一な品質の扁平ガラス繊維を製造できる。
【００２７】
更に、ノズルチップ１３を、そのノズル孔２４の長径方向を平行にして配列する場合、図８に示すように、ノズル孔２４の長手方向が、長方形のノズルプレート１２の短辺１２ａに平行となるように配列することが好ましい。この構成とすると、短辺１２ａに平行なノズルチップ列内におけるノズルチップ１３の個数を少なくでき、従ってノズルチップ列の長さが短くなるため、それに沿って配置する冷却フィン１５の長さを短くできる。もしこの冷却フィン１５を長くして多くのノズルチップ１３を冷却しなければならない場合には、冷却フィンの冷却能力が不足し、冷却の程度が場所によって異なってしまう。その結果、冷却が適正に行われるノズルチップからのガラス繊維は扁平比が大きく、冷却不足のノズルチップからのガラス繊維は扁平比が小さくなり、同じガラス繊維束の中で扁平比のばらつきを大きくしてしまう。これに対し、図８に示す配列を採用することで、冷却フィン１５を短くでき、列内のノズルチップ１３をそれぞれ適正に冷却して扁平比のばらつきを小さく抑えることができる。
【００２８】
図１において、ノズルプレート１２は、その長手方向が、下方に配置される集束剤塗布装置１７の回転軸やワインダー１９の回転軸に平行になるように配置されている。前記したように、ノズル孔２４の長径方向がノズルプレート１２の短辺１２ａ（図８参照）に平行になるように（従って、長手方向には直角方向に）配列しているため、ノズル孔２４の長径方向に並んだノズルチップ１３の個数が少なく、ノズルチップ列は短い。このため、このノズルチップ列内における各ノズルチップ１３から引き出されて集束剤塗布装置１７に向かって走行する扁平ガラス繊維１４のノズルチップ先端面に対する角度には、あまり大きい差がなく（図面ではノズルチップ１３と集束剤塗布装置１７の間隔を小さく示しているため、角度差があるように見えるが、実際の装置ではこの間隔が大きいため、角度差はあまり生じていない）、このため、ノズルチップ１３から吐出された溶融ガラスが延伸される際の角度差に基づく扁平比のむらはほとんど生じない。この点からも、ガラス繊維束内ので扁平ガラス繊維の扁平比のむらを少なくできる。
【００２９】
なお、従来は、ノズルチップ１３のノズル孔２４の長径方向を集束剤塗布装置１７の回転軸やワインダー１９の回転軸に直角に配置した場合、扁平ガラス繊維１４は集束剤塗布装置１７の表面に直角に立った状態で接触し、ランダムに倒れた後、集束されることとなり、隙間の多いガラス繊維束になるものと考えられており、隙間の少ないガラス繊維束を得るために、ノズル孔はその長径方向が集束剤塗布装置１７に対して平行になるように配列していたが、本発明者等が確認したところ、ノズル孔２４の長径方向の集束剤塗布装置１７の回転軸に直角に配置しても、平行に配置した場合と何ら差は見られず、集束された繊維束は扁平ガラス繊維が同じ方向に並んだ、隙間の少ない状態であることが判明した。
【００３０】
本発明において使用されるガラスの組成は、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、Ｓガラス、Ｃガラス、Ｄガラスなど、ガラス繊維を製造しうるものであればよく、特に限定されるものではない。本発明のノズルチップで製造するガラス繊維の太さは、製造条件の設定により種々の繊維径のものが製造可能である。しかしながら、横断面における短径が３〜２０μｍ、好ましくは４〜１５μｍ、最長径が６〜１００μｍ、好ましくは１５〜８０μｍの範囲のものが製造上好ましい。つまり、短径が３μｍ未満のものは、ガラス繊維自体の紡糸が困難であり、長径が１００μｍを越えるものは、扁平化効率が悪く、剛性が高過ぎ、効率的な生産ができない。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明の理解を深めるために実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００３２】
〔実施例１〕
図２〜図４に示す形状のノズルチップ１３を用いた。このノズルチップ１３に設けたノズル孔２４は、断面が長円形で、長径が５．２ｍｍ、短径が１．０ｍｍ、扁平比５．２であり、ノズル孔２４の全長Ｃは１．６ｍｍとした。一対のノズル孔２４、２４の間隔（中心間距離）は２．３ｍｍとし、そのノズル孔２４、２４の間に長さ３．１ｍｍ（ノズル孔の長径に対して６０％）、深さ０．６ｍｍ（ノズル部２３の有効長さの３７．５％）のノズル孔壁切り欠き部２５を形成した。
【００３３】
このノズルチップ１３を、図８に示すように、ノズルプレート１２に対して、短辺１２ａに平行な列内には、ピッチ６．７ｍｍで６個ずつ配置し、長辺１２ｂに平行な列内にはピッチ７．０ｍｍで４０個ずつ配置した。そのノズルプレート１２を図１に示す装置に取り付け、Ｅガラス組成の溶融物を紡糸温度１２００°Ｃ、紡糸速度２０００ｍ／ｍｉｎで紡糸を行った。紡糸されたフィラメントの断面は長径２４．６μｍ、短径５．９μｍ、換算繊維径１３．２μｍのほぼ長円形断面のものであり、扁平ガラス繊維を安定して得ることができた。なお、扁平比は４．２であり、扁平化効率（ガラス繊維の扁平比のノズル孔断面扁平比に対する％）は８０．８％であり、また、繊維束内における扁平比のばらつきは小さかった。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のノズルチップは、二つのノズル孔を、それぞれのノズル孔の長径方向が互いに平行になるように並べて配置したことにより、ノズル孔の配置密度を高めることができ一定面積のノズルプレート当たりの生産量を増加させることができ、更に、一対のノズル孔の間にノズル孔壁切り欠き部を設けたことにより、扁平比が２以上というような高扁平比の扁平ガラス繊維を安定して高速で紡糸することができ、しかも、紡糸開始時には、吐出された溶融ガラスがノズルプレートの下面を汚すことがなく、敏速に紡糸を開始できる等の効果を有している。
【００３５】
ここで、ノズル孔壁切り欠き部の切り欠き深さを、有効ノズル部の長さに対して１０〜１００％に設定することで、切り欠き部によるガラス繊維の扁平化効果を良好に発揮させることができるという効果が得られる。
【００３６】
また、前記ノズル部の上部に、前記一対のノズル孔に連通する溶融ガラス溜まり部を設けることで、ノズル孔への溶融ガラスの流れが安定し、ガラス繊維の扁平化効果を一層安定させることができるという効果が得られる。
【００３７】
本発明の扁平ガラス繊維製造装置は、上記構成のノズルチップを多数、縦方向及び横方向に並べて且つ前記ノズル孔の長径方向を平行にしてノズルプレートに配置し、そのノズルプレートの下方に且つノズル孔の長径方向に並べて形成した複数のノズルチップ列の間に冷却フィンを配置したことにより、各ノズルチップを冷却フィンにより均一に且つ安定して冷却でき、扁平比のばらつきが小さい扁平ガラス繊維束を高速で安定して製造できるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による扁平ガラス繊維の製造装置の概略正面図
【図２】図１の装置に用いるノズルチップの概略斜視図
【図３】図２のＸ−Ｘ矢視概略断面図
【図４】図２に示すノズルチップの概略下面図
【図５】ノズルチップの変形例を示す概略下面図
【図６】ノズルチップの他の変形例を示す概略断面図
【図７】ノズルチップの更に他の変形例を示す概略断面図
【図８】図１に示す装置のノズルプレート及び冷却フィンを示す概略下面図
【図９】（ａ）は切り欠き部を一対のノズル孔の外側に形成した構成のノズルチップにおける吐出溶融ガラスの挙動の一例を示す概略断面図
（ｂ）はそのノズルチップにおける吐出溶融ガラスの挙動の他の例を示す概略断面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、扁平ガラス繊維の断面の例を示す概略断面図
【符号の説明】
１１  ガラス溶融炉
１２  ノズルプレート
１３  ノズルチップ
１４  ガラス繊維
１５  冷却フィン
１６  水冷却部
１７  集束剤塗布装置
１８  集束ローラ
１９  ワインダー
２２  溶融ガラス溜まり部
２３  ノズル部
２４  ノズル孔
２５  ノズル孔壁切り欠き部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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