(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０３７．８度Ｃ（１９００度Ｆ）超の温度にある溶融材料を繊維化するブッシングであって、
端壁と、
側壁と、
前記側壁及び前記端壁に取着されていて、少なくとも４つの内部コーナーを有する箱様の形状を形成しているオリフィス板又はチップ板と、
前記オリフィス板又は前記チップ板を支持するために、前記側壁と前記オリフィス板又は前記チップ板の頂面とに溶接されている支持構造体と、
前記支持構造体の上方において前記ブッシング内に装着されているスクリーンと、を備え、
前記支持構造体は、交差している又は交わっている複数の内側支持体を有し、
交差している前記内側支持体間の各交差部における角度のうちの２つは、１１０度よりも大きく、且つ、前記角度のうちの２つは、８０度よりも小さいことを特徴とするブッシング。
【請求項２】
前記支持構造体が、菱形であると共に、前記側壁に取着されている請求項１のブッシング。
【請求項３】
菱形の前記支持構造体の一部である前記内側支持体が、前記ブッシングの前記内部コーナーに入っている請求項２のブッシング。
【請求項４】
スクリーンが、前記側壁及び/又は前記端壁に取着されていると共に、内部の菱形の前記支持構造体の頂部の少なくとも一部の上に置かれており、
前記一部は、前記支持構造体を構成している前記内側支持体の頂部の複数の交差部が入っている列を少なくとも含んでいる、前記ブッシングの長さに沿う中央部分である請求項２のブッシング。
【請求項５】
スクリーンが、前記側壁及び/又は前記端壁に取着されていると共に、内部の菱形の前記支持構造体の頂部の少なくとも一部の上に置かれており、
前記一部は、前記支持構造体を構成している前記内側支持体の頂部の複数の交差部が入っている列を少なくとも含んでいる、前記ブッシングの長さに沿う中央部分である請求項３のブッシング。
【請求項６】
内部の菱形の前記支持構造体が、前記側壁及び前記端壁の両方に取着されており、
菱形の前記支持構造体の部品である前記内側支持体が、前記ブッシングの前記内部コーナーに入っている請求項４のブッシング。
【請求項７】
前記角度のうちの２つが、４０〜８０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から１０．１６ｃｍ（４インチ）以内にある請求項３のブッシング。
【請求項８】
前記角度のうちの２つが、４０〜８０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から１０．１６ｃｍ（４インチ）以内にある請求項４のブッシング。
【請求項９】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項２のブッシング。
【請求項１０】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項３のブッシング。
【請求項１１】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項４のブッシング。
【請求項１２】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項４のブッシング。
【請求項１３】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項５のブッシング。
【請求項１４】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項６のブッシング。
【請求項１５】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項５のブッシング。
【請求項１６】
１０３７．８度Ｃ（１９００度Ｆ）超の温度にある溶融材料を繊維化する方法であって、
前記溶接材料を、ブッシングを通して進ませる工程を備え、
前記ブッシングは、
端壁と、
側壁と、
前記側壁及び前記端壁に取着されていて、少なくとも４つの内部コーナーを有する箱様の形状を形成しているオリフィス板又はチップ板と、
前記オリフィス板又は前記チップ板を支持するために、前記側壁と前記オリフィス板又は前記チップ板の頂面とに溶接されている内側支持体と、
前記内側支持体の上方において前記ブッシング内に装着されているスクリーンと、を備え、
前記内側支持体は、支持構造体を形成しており、
前記支持構造体は、交差している又は交わっている複数の内側支持体を有し、
交差している前記内側支持体間の各交差部における角度のうちの２つは、１１０度よりも大きく、且つ、前記角度のうちの２つは、８０度よりも小さいことを特徴とする方法。
【請求項１７】
内側の前記支持構造体が、菱形であると共に、前記側壁に取着されている請求項１６の方法。
【請求項１８】
菱形の前記支持構造体の一部である４つの前記内側支持体のそれぞれが、前記ブッシングの異なる前記内部コーナーに入っている請求項１７の方法。
【請求項１９】
スクリーンが、前記側壁及び/又は前記端壁に取着されていると共に、内部の菱形の前記支持構造体の頂部の少なくとも一部の上に置かれており、
前記一部は、前記支持構造体を構成している前記内側支持体の頂部の複数の交差部が入っている列を少なくとも含んでいる、前記ブッシングの長さに沿う中央部分である請求項１７の方法。
【請求項２０】
スクリーンが、前記側壁及び/又は前記端壁に取着されていると共に、内部の菱形の前記支持構造体の頂部の少なくとも一部の上に置かれており、
前記一部は、前記支持構造体を構成している前記内側支持体の頂部の複数の交差部が入っている列を少なくとも含んでいる、前記ブッシングの長さに沿う中央部分である請求項１８の方法。
【請求項２１】
内部の菱形の前記支持構造体が、前記側壁及び前記端壁の両方に取着されており、且つ、菱形の前記支持構造体の一部である４つの前記内側支持体のそれぞれが、前記ブッシングの異なる前記内部コーナーに入っている請求項１９の方法。
【請求項２２】
前記角度のうちの２つが、４０〜８０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から１０．１６ｃｍ（４インチ）以内にある請求項１８の方法。
【請求項２３】
前記角度のうちの２つが、４０〜８０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から１０．１６ｃｍ（４インチ）以内にある請求項１９の方法。
【請求項２４】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項１７の方法。
【請求項２５】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項１８の方法。
【請求項２６】
前記角度のうちの２つが、４５〜７５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から１０．１６ｃｍ（４インチ）以内にある請求項１９の方法。
【請求項２７】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項１７の方法。
【請求項２８】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項１８の方法。
【請求項２９】
前記角度のうちの２つが、５０〜７０度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から７．６２ｃｍ（３インチ）以内にある請求項１９の方法。
【請求項３０】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項１７の方法。
【請求項３１】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項１８の方法。
【請求項３２】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項１９の方法。
【請求項３３】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項２０の方法。
【請求項３４】
前記角度のうちの２つが、５５〜６５度の範囲内にあり、且つ、各内側支持体が、別の平行な内側支持体から５．０８ｃｍ（２インチ）以内にある請求項２１の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、繊維、特にガラス繊維を製作する改良されたブッシング装置と、ガラス繊維化ブッシングを製作し且つ使用する改良された方法とを包含している。
【０００２】
溶融ガラスのような溶融材料からの連続繊維の製造において、溶融材料は、しばしば、タンク炉によって生成され、１つ以上の流路とこの又はこれらの流路に接続されている１つ以上のブッシング脚とを介して、複数の繊維化ブッシングに分配される。各ブッシング脚は、流路から約９０度に下りていると共に、隔置されている複数のブッシングを含んでいる。
【０００３】
白金とロジウムとの合金から作られており且つ連続ガラス繊維を作るのに使用される貴金属ブッシングは、良く知られており、５０年以上に亘って使用されてきている。溶融ガラスを連続ガラス繊維及び製品に変換する多くのタイプのブッシングが、存在する。ブッシングの典型的なタイプは、米国特許第３,５１２,９４８号、同第４,１５５,７３２号、同第４,２７２,２７１号及び同第４,２８５,７１２号に示されており、これらの米国特許の開示は、それらを引用することによって本明細書に取り入れられている。それらの特許に示されている全てのブッシングは、無数のノズル又はチップを含んでいるチップ板の上方に或る距離を置いて端壁と側壁とに溶接されている孔あき板即ちスクリーンの使用を教示しており、それらのノズル又はチップにおいて、溶融ガラスは、先ずブッシングから出て、そして、既知の態様での、冷却及び引落し、細長化により、連続ガラス繊維に変換される。それらの特許のうちの幾つかは、チップ板又はオリフィス板であって、繊維を形成すべく、それを通って溶融材料が流れるものを補強する種々の手段を教示している。ブッシングは、それら自身の抵抗によって電気的に加熱され、頂部が開放している箱様であり、且つ、オリフィス板であって、多数のオリフィス又はそれに溶接されている多数のチップを含んでいるものと、側壁と、端壁と、端壁における端子であって、電気ケーブルを接続するためのものと、前炉の下側部に接触する頂部フランジと、通常は孔をあけられている板即ちスクリーンであって、オリフィス板に平行ではあるが、オリフィス板の上方に装着されているものとを具備している。通常、ブッシングは、所望の厚さの合金から部分を切り取り且つそれらの部分を同様の合金に一体に溶接することによって作られるが、知られているように、ブッシングの一部又は全部が、鋳造によっても作られ得る。
【０００４】
これらのブッシングは、チップ板が十分に平坦なままである限りにおいて、良く働く。これらのブッシングが作業するところの高い温度(通常、２０００度Ｆ超)においては、白金−ロジウム合金のチップ板は、時間と共にクリープし(荷重の下で永久的に伸び)且つ撓み、遂には、撓み量が非常に大きくなり、この結果、チップとチップの下方で繊維を形成している溶融ガラスとを十分均一に冷却することが、もはや不可能になり、この時点においては、繊維の切断率が、非常に高くなって不経済になる。Ｅガラス(連続繊維製品を作るのに使用される最も一般的なガラス)を作っているブッシングにおいて最初の繊維が切断すると、その直後に、全ての繊維が、切断したチップから他のチップからの繊維のアレイ内へ落ちる溶融ガラスの１つ以上のビーズに起因する連鎖反応で、切断する。
【０００５】
チップ板を、ブッシングの下方から、１つ以上の位置におけるチップの列と列との間の直線支持体で支持するのが、一般的なやり方である。それらの直線支持体は、通常、チップ板の長さに沿って延びていると共に、耐火物であり且つ電気絶縁材料でなければならず又はそのような材料でブッシングから分離されていなければならない。
【０００６】
支持体にも拘らず、支持体と支持体との間のチップ板の部分は、依然として撓むと共に、チップ板の温度プロファイルが不均一になることを引き起こす。何故ならば、それが、共通に使用されている冷却手段(例えば、フィン付冷却チューブ又は冷却フィン)からのチップの距離を異ならせるからである。このことが起こると、最も少なく撓んでいるチップ板の部分におけるチップは、最も多く撓んでいるチップ板の部分におけるチップよりも、チップと冷却手段との間の距離の故に、かなり熱くなる。
【０００７】
これらの非常に熱い温度における熱伝達は、熱い面と冷たい面との間の距離に非常に依存するので、特に１６００個以上のチップ又はオリフィスを含んでいる大きなブッシングにおいて、繊維化を維持すべく溶融ガラスを許容温度範囲及び許容粘度範囲内に保つことにとって、距離の変動は、非常に重大である。チップが、撓みのために、冷却チューブ又は冷却フィンに非常に接近し又は接触すると、冷却速度は、溶融ガラスが過剰に冷えることを引き起こし、これは、結果的に粘度を非常に高くし、もって、繊維は、チップ下方の細長化ゾーンにおいて又はずっと小さい直径の繊維において切断し、そのずっと小さい直径の繊維は、溶融ガラスにおける欠陥であって、繊維の直径がより小さくなるにつれて、より高い切断率をもたらすもののために、より頻繁に切断される。また、垂直方向に最も低いチップにおける冷却が、頻繁過ぎる切断が起こるほどには大きくないとしても、それらのチップからもたらされる繊維の直径は、ブッシング全体からの繊維の直径の分布を取引先にとって望ましくなくする即ち受け入れられなくする低い側へ、規格から外れることになる。
【０００８】
冷却手段は、撓んでいるチップ板及びチップ端部であって、ブッシングの異なる部分において異なるレベルにあるものを補償すべく、多少は調節され得るが、これは、非常に不快な熱い状態の中での大いなる熟練を要する。この理由と、厳しい火傷を負わし得る表面の近傍であるという理由とで、調節は、それらがなされなければならない頻度では、なされない。また、頻繁に、ブッシングのチップは、そのような調節の間に損傷を受け、それらのチップからの過剰な繊維切断を引き起こし及び/又はそれらのチップを折り曲げて閉じることを必要とし、これは、ブッシングの生産性を低下させる。これが非経済的になると、ブッシングは、動作を停止させられ、取り外され、そして、新しいブッシングが、組み込まれなければならない。しばしば、ブッシングが取り替えられる前のしばらくの間、ブッシングは、未だそれほど撓んでいない新しいブッシングよりも、かなり低い生産性で動作する。
【０００９】
ブッシングの交換は、非常に費用が掛かる。進歩の結果、今や、３０００個以上のチップ(例えば、４０００個以上のチップ)の大きいブッシングが、今日生産される連続ガラス繊維の大半を作るのに使用されている。そのようなブッシングは、取り外されたブッシングからの貴金属がたとえリサイクルされるとしても、製造するのに数千ドルが掛かる。典型的な大生産者は、２００台超のそのようなブッシングを生産において有しよう。新しいブッシングの製造コストに加えて、労働、から生産、並びに前炉及び隣接するブッシングへの他の損傷が、動作していないブッシングを取り外して新しいブッシングを組み込むためのかなりの追加コストを全コストに追加する。これらのコストは、通常、ブッシングの交換当たり５０００ドルを超える額に達する。
【００１０】
チップ板の撓みを防止し、又はチップ板が撓む速度をかなり遅らせ、これにより、各ブッシングの生産時間及び平均生産性即ち繊維化効率を延ばす方法を見出すことは、非常に有利であろう。繊維化効率は、ブッシングが動作している全時間に対する、ブッシングが良好な繊維製品を生産している時間のパーセンテージであり、例えば、９４パーセントの稼働率は、ブッシングが作業温度にある全時間のうちの９４パーセントでブッシングが良好な繊維製品を生産しているということを意味する。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の目的は、ブッシングの寿命の間には１８００度Ｆ超、好ましくは１９００度Ｆ超になるブッシングのチップ板又はオリフィス板を出て行く溶融材料の温度一致性を向上させるべく、貴金属ブッシングにおけるチップ板又はオリフィス板の撓み速度を著しく低減させることと、ブッシングの全寿命に亘って平均繊維化効率を向上させることと、ブッシングのチップ板又はオリフィス板の寿命を向上させることとである。
【００１２】
本発明の別の目的は、電気的に加熱されるブッシングのオリフィス板における孔及び/又はノズルを通して溶融材料を流すことにより、溶融材料から繊維を作る方法であり、そのブッシングは、従来技術のブッシングよりも良好に撓みに対して抵抗するチップ板又はオリフィス板であって、従来技術の方法で経験していた平均効率よりも良好な、通常のブッシングの寿命の間の平均効率を結果的にもたらすものを有している。
【００１３】
本発明の別の目的は、ブッシングから出て来る繊維のアレイにおける繊維の直径のより小さい変動を有しているガラス繊維を結果的にもたらす、連続ガラス繊維製品を作るのに用いられるブッシング及び連続ガラス繊維製品を作る方法である。
【００１４】
本発明の別の目的は、新規なチップ板補強構造体を組み込むことにより、連続繊維製品を生産するための貴金属ブッシングを作る方法である。
【００１５】
これらの目的は、内側補強部材(内側支持体)で補強されているチップ板又はオリフィス板であって、それらの内側補強部材(内側支持体)は、繊維化ブッシング内の支持体の下縁部の少なくとも部分に沿ってチップ板又はオリフィス板の頂面に溶接されているものを用いることにより、本発明の繊維化ブッシングにおいて達成される。好適に、内側補強部材(支持体)のうちの４つの内側補強部材の各々の一端部は、ブッシングの内側のコーナーに溶接されており、各補強部材の他端部は、ブッシングの向かい側の側壁に溶接されている。支持体は、互いに交差している又は交わっていると共に、ブッシングの少なくとも１つの側壁と、９０度よりもかなり小さい一の角度を形成している。角度は、６０度±２０度であり得るが、好ましくは約６０度±１５度であり、最も好ましくは６０度±１０度であり、そして、６０度±５度が、特に有効である。ブッシングのチップ板又はオリフィス板は、内側補強支持体を収容している部分において、円、楕円又はほぼ楕円、正方形又は好ましくは長方形であり、そして、好適に、ブッシングスクリーンが、ブッシングの長さの少なくとも大部分の中央部分に少なくとも沿って、補強部材に接触しており、スクリーンの接触部分の幅は、内側補強部材を収容しているブッシングの部分におけるブッシングの幅の少なくとも約２５パーセントである。
【００１６】
ブッシングの長さは、内側補強部材を収容している部分における最大の大きさの寸法であり、そして、ブッシングの幅は、長さに垂直な、オリフィス板又はチップ板に平行な且つ補強部材を収容している部分における、ブッシングの寸法であり、この幅は、チップ板の厚さの方向にはない。スクリーンは、側壁から側壁へ且つ端壁から端壁へと、補強部材即ち内側支持体の全ての全頂部長さと接触し得るが、好適に、一方の端壁から他方の端壁へと、内側支持体の大多数の中央部分のみの頂縁部と接触している。内側支持体は、互いに交差し、好適に、これらの交差部が、通常はセラミック材料からなる直線外側支持バーによってオリフィス板又はチップ板が支持されている領域の真上に位置させられている。通常、各内側支持体は、別の(好ましくは平行な)内側支持体から、４インチ以内に、好ましくは約３インチ以内に、最も好ましくは約２インチ以下以内に隔置されている。
【００１７】
好適に、本発明の繊維化ブッシングは、チップ板又はオリフィス板の外面に接触している外側支持体をも有しており、好適に、これらの外側支持体は、チップ板及びオリフィス板の長さ又はその長さの大部分に沿って走っている。これらの外側支持体は、当業界においては知られており、米国特許第４,３５６,０１６号に開示されているタイプのものであってよく、又は図２及び図２Ａに示されているタイプの焼結高アルミナ付形物であって、少なくとも約７２パーセントのアルミナ含有率を好適に有しており、残部が主としてシリカ又はマグネシアである、ものであってよい。
【００１８】
本発明は、また、電気的に加熱される貴金属合金繊維化ブッシングであって、少なくとも１つのほぼ垂直な側壁と、オリフィス/チップ板であって、その中に孔とその上に内側補強部材とを有しているものと、オリフィス/チップ板の上方でブッシング内に装着されている孔あき板とを有しているものの中へ、溶融材料を流し、そして、ブッシングの下方に繊維が連続的な態様で形成されるように、溶融材料が孔を通って流れることを引き起こすことにより、溶融材料(好ましくは溶融ガラス)から繊維を作る方法であって、内側補強部材即ち支持体の少なくとも大部分(好ましくは全て)の下縁部の少なくとも部分に沿って補強部材がチップ板又はオリフィス板に溶接されることを具備しており、内側補強部材のうちの４つの内側補強部材の各々の一端部が、ブッシングの内側のコーナーに溶接されており、他端部は、ブッシングの向かい側の側壁に溶接されている、ことを特徴とするものを具備している。内側補強部材は、少なくとも１つの側壁と、９０度よりもかなり小さい一の角度を形成していると共に、互いに交差している。この角度は、６０度±２０度であり得るが、好ましくは約６０度±１５度であり、最も好ましくは６０度±１０であり、そして、６０度±５度が、特に有効である。好適に、これらの交差部は、通常はセラミック材料からなる直線外側支持バーによってオリフィス板又はチップ板が支持されている領域の真上に位置させられている。
【００１９】
ブッシングのチップ板又はオリフィス板は、補強部材を収容している部分において、円、楕円又はほぼ楕円、正方形又は長方形であり、そして、好適に、ブッシングスクリーンが、ブッシングの長さの少なくとも大部分の中央部分に少なくとも沿って、補強部材に接触している。通常、ブッシングは、２つの側壁と２つの端壁とを有しているであろうが、ブッシングが円、楕円等であるような場合には、それらのうちの２つ又は全てが、単一の壁へと一体に結合され得る。
【００２０】
語「約」が本明細書において使用されている場合、それは、本発明の利点が実現される限りにおいて、変更する量又は条件がそれを超えて多少変化し得るということを、意味する。実際上、発明の全てのパラメータの限界を非常に精密に決定するのに使うことのできる時間又は手段は、めったに存在しない。何故ならば、それをするには、本発明が商業的実在へと展開されつつある時点において正当化され得るよりも遥かに大きい努力が、要求されるであろうからである。熟練した職人は、このことを理解すると共に、開示されている限界を超えて少なくとも幾分は本発明の開示された結果が広がるであろうということを当然のこととして予期する。後に、本発明者の開示の恩恵を受けることにより、且つ、発明概念と、開示されている実施形態であって本発明者に知られている最良のモードを含むものとを理解することにより、開示されている限界を超えて本発明が実現されるかどうかを決定すべく、本発明者及び他者は、発明的な努力を伴うことなく、それらの限界を超えて調査し得、そして、具体化されたものが予期されない特徴を備えたものでないならば、それらの具体化されたものは、本明細書において使用されている用語約の意味の中にある。そのような具体化されたものが、予期され得るものであるか、又は、結果の連続性における断絶若しくは本発明者によって報告されているものよりも著しく優れている１つ以上の特徴の故に、予期しないものであり、従って、当技術において更なる前進に通じる自明でない教示であるかを決定することは、熟練した職人又は他の者にとって、困難ではない。
【００２１】
【詳細な説明】
典型的な大型の従来技術のブッシングが、図１〜図３に示されている。図１は、典型的な従来技術の貴金属ブッシング及び関連するハードウェアであって、ガラス繊維を溶融ガラスから形成するのに使用されるものの、長さに沿った断面図である(図２の１−１参照)。ブッシングは、白金/ロジウム合金から作られており、この白金/ロジウム合金は、１０〜約３０パーセントの、通常は２０〜２２パーセントの範囲のロジウム含有率を有している。ブッシング２は、２つの側壁４(図２参照)と、ブッシングの上側周縁部全体の周りに延在しているフランジ６であって、側壁４の上縁部及び２つの端壁８の上縁部に溶接されているものと、オリフィス(図示せず)の列を有しているオリフィス板１０であって、側壁４及び端壁８に溶接されているものとを具備している。ブッシング２を電源に既知の態様で接続するためのターミナル即ち耳部１１が、各端壁８の外面に接続されている。
【００２２】
複数の中空のノズル即ちチップ１２が、オリフィスの中に又はオリフィスの周りに、オリフィス板１０内に形成され又はオリフィス板１０に溶接されている。通常、チップは、ブッシングの長さ方向に又はブッシングの幅に沿って、列を成すようにして配設されている。ここに示されているブッシングにおいては、チップ１２は、例えば米国特許第４,３３７,０７５号に示されているような既知の態様で、ブッシングの長さに沿ってジグザグに走っている、列の対を成すようにして配設されており、その米国特許第４,３３７,０７５号の開示は、それを引用することによって本明細書に組み入れられている。複数の開口２０を有している孔あき板又は孔あきスクリーン１４が、ブッシングの端壁８及び側壁４に装着されていると共に、前炉から溶融ガラスと共に来る耐火物又は異物の小片を捕え且つオリフィス板１０を通過する溶融ガラスの温度における変動を減少させるべく、オリフィス板１０の上方に隔置されている。
【００２３】
複数の冷却チューブ１６が、オリフィス板１０の下方に且つチップ１２の列の間に隔置されている。冷却チューブ１６は、これらのチューブ１６の頂部における少なくとも１つのフィン１８であって、ブッシングが動作している際に、チップ１２と、溶融ガラスと、チップ１２の端部で形成される繊維とを冷却するものを有している。幾つかの冷却チューブは、チューブ２０のように、既知の態様で、二重フィンを有し得る。米国特許第４,３５６,０１６号に開示されている態様で支えをオリフィス板１０用に供給すべく、セラミックの直線状の支持体２２が、既知の態様で、各チューブ２０の上に横たわっていると共に、オリフィス板１０の底面まで延びており、その米国特許第４,３５６,０１６号の開示は、それを引用することによって本明細書に組み入れられている。冷却チューブは、米国特許第５,２４４,４８３号に開示されているような周知の態様で支持されている。ここに示されている冷却チューブは、断面において、丸みを付けられた端部を備えている長方形であるが、それらは、周知のように、楕円、円、正方形又は長方形等であってよい。
【００２４】
オリフィス板１０は、更に、複数の内部Ｌ形補強部材２４で内側において補強されており、それらの内部Ｌ形補強部材２４は、ブッシングの幅を横切って走っていると共に、ブッシングの長さに沿って隔置されており、それらの底縁部は、オリフィス板に取着されており、通常は、オリフィスの二重の列の間のオリフィス板１０の上面に溶接されている。内側支持体は、オリフィス内への溶融ガラスの流れを妨害しないように、オリフィス上方に欠切部２６を有している。
【００２５】
ブッシングが設置されると、ブッシングの上側周縁部の周りに全く中断させられることなく延在しているフランジ６の上面は、ここには示されていない周知の装置で、前炉の底部上のオリフィスブロック(図示せず)に接触し且つそのオリフィスブロックに既知の態様で保持される。
【００２６】
従来技術のブッシングのデザインは、種々のサイズのブッシング及び種々のタイプのブッシング(例えば、４０００個以上までのノズル即ちチップを有するブッシング)に応用可能であると共に、オリフィス板１０及びチップ１２が支持体２２間で撓むまでは、非常に良好に働く。補強部材２４の存在にも拘らず、それは、特に約２０００個以上のチップ(例えば、約４０００個以上のチップ)を有する大型のブッシングにおいて、非常に早く起こる。白金/ロジウム合金の、高温度(通常、２０００度Ｆ超)でクリープする傾向の故に、オリフィス板は、撓み、そして、内側補強部材２４も、クリープし又は伸び且つ反り、それらの補強有効性が、低下する。
【００２７】
オリフィス板１０は、動作中、均一には撓まない。それは、支持体２２においては及びブッシングの壁の近傍においては、撓むとしても、極僅かしか撓まず、そして、それは、支持体間の中央部において最も撓む。この状態は、チップ１２の端部が非常に異なったレベルにあるということを意味し、また、オリフィス板が異なった量で撓むと、これは、幾つかのチップ１２が横に傾くことを引き起こす。これらの作用の両方は、チップが冷却チューブのフィン１８から種々の距離の所に存在することを引き起こし、この結果、チップが異なる量で冷却されることを引き起こす。これは、繊維の切断と繊維の径における変動とを引き起こすので、望ましくない。
【００２８】
冷却チューブ１６及びフィン１８は、オリフィス板１０の撓みを部分的に補償すべく、意図的に曲げられ得るが、これは、難しく、安心できず、このため、常には正しく又はタイミングよくなされず、繊維化効率における大きな損失とブッシングへの損傷とを結果的にもたらす。また、撓みが或る量に達すると、チューブ１６及びフィン１８は、通常は数ヶ月のうちに、それ以上には曲げられ得なくなり、そして、繊維化効率が、コストのかさむブッシングの交換を必要とする非経済的なレベルにまで低下する。
【００２９】
図２Ａ及び図４〜図１０は、本発明の実施形態を示している。ブッシングのサイズ及びチップの間隔は、従来技術のブッシングから変化していない。図２Ａ、図４、図５、図６、図６Ｃ、図７及び図７Ｃは、本発明の好適なブッシングの実施形態を示している。図４は、図２Ａの４−４面に沿う、本発明のブッシングの縦断面図である。ブッシング２６は、後述するように、オリフィス板又はチップ板３８の上面に溶接されている内側補強支持体５０,５１,５３及び５４の形状及び位置においてのみ、図１〜図３における従来技術のブッシング２と異なっているだけであるが、この相違は、特に１６００個以上のオリフィスを有しているブッシングであって、同じ数のチップを備えている又は備えていないものにおいて、従来技術のブッシングよりもかなり優れた態様で仕事を成し遂げるブッシングを結果的にもたらす。幾つかのブッシングは、チップを有しておらず、オリフィス板の底側部において、各オリフィスの周りにせいぜい隆起領域を有しているだけである。
【００３０】
図２Ａ、図４及び図５を参照するに、約４０３０個のチップ４０を有しているブッシング２６は、取付用フランジ２８を有しており、この取付用フランジ２８は、ブッシングの頂部の周りで完全に延在していると共に、端壁３０と側壁３２とに溶接されている。スクリーン３４は、従来技術のブッシングにおけるものと同じものである。ブッシング２６は、各端壁３０の各外面に溶接されている電気端子３６を有している。チップ４０の二重の列を含んでいるオリフィス板又はチップ板３８は、側壁３２及び端壁３０の下端部に溶接されている。フィン付冷却チューブ４２と、セラミック支持体４６を備えている二重フィン付冷却チューブ４４とが、従来技術のブッシングにおけるものと同じ態様で、ブッシング２６の動作時にチップを冷却し且つオリフィス板３８の下側部を支持すべく使用されている。セラミック支持体は、耐火材料であって、１９００〜２３００度Ｆの範囲内の温度において白金−ロジウム合金と反応せず且つこれらの温度において良好な耐熱負荷性を有しているもの(例えば、酸化アルミニウム、ムライト、他の既知の高アルミナ耐火物、及びこれらの条件で使用するための他の既知の耐火物)であり得る。
【００３１】
チップ４０は、二重の列に配設されており、従来技術のチップと正に同じである。チップにおける内腔の内径は、繊維化されつつあるガラスのタイプと、繊維製品の所望されている直径と、使用されつつある繊維処理装置であって、当業界において周知であるものの能力とに依存しよう。ここに記載されているブッシングは、冷却チューブ型ブッシングであるが、本発明は、動作時に撓み且つクリープする傾向のあるオリフィス板又はチップ板を有している全てのタイプの繊維化ブッシングにおいて等しく有用であると共に、本発明は、また、周知のブレード様のフィン、周知の強制空気冷却、又は単なる周囲空気冷却のような、他の冷却手段を用いている全てのタイプの繊維化ブッシングにおいても等しく有用である。チップと、オリフィス板と、オリフィス板におけるチップ又はオリフィスから出て来る溶融ガラスとを冷却する方法は、本発明にとっては重要ではない。
【００３２】
図４、図５、図６、図６Ｃ、図７及び図７Ｃを参照するに、交差している補強部材５０,５１,５３及び５４であって、側壁３２とオリフィス板又はチップ板３８の上面とに溶接されており且つ互いに溶接されているものからなる、菱形の支持構造体４７が、十分な優れた支えをチップ板３８に供給し、その支えは、ブッシング２６が無機繊維を作っている動作状態にあるときに、オリフィス板又はチップ板３８の撓み速度をかなり低減させる。
【００３３】
交差している内側補強部材からなる菱形の支持構造体４７は、図６、図６Ｃ、図７及び図７Ｃに詳細に示されている、４つの異なる補強支持部材５０,５１,５３及び５４によって形成されている。支持体５０は、図６に詳細に示されており、そして、支持体５４は、図７に示されている。短い支持体５１は、図６Ｃに詳細に示されており、そして、短い支持体５３は、図７Ｃに示されている。
【００３４】
内側補強部材(内側支持体)５０及び５４の各々は、欠切部６４を有していると共に、各欠切部６４の両側に足部６６を備えている、白金−ロジウム合金バー５９から好適に作られており、それらの欠切部６４は、好適に、半円形又はアーチ状であり、オリフィス板におけるオリフィスの二重の列の上にアーチを掛けるべく、下縁部において離隔させられている。支持体は、足部６６に沿ってチップ板３８の上面に溶接されている。短い支持体５１及び５３は、同じ態様で作られており且つチップ板３８に取着されている。この好適な実施形態においては、互いに平行である内側支持体は、約２インチ離隔させられているが、約４インチまでの間隔ならば、有効であろう。内側支持体に使用される貴金属の値段が、それらの値段の範囲の低い方の四分位数辺りにあるときには、２インチよりも狭い間隔も、コスト的に有効であろう。
【００３５】
支持体５０,５１,５３及び５４の合金のタイプ、長さ、高さ及び厚さは、ブッシングのサイズに依存して、時には、ロジウム及び白金の値段に依存して、かなり変化し得るが、好適な実施形態においては、バーは、公称８０白金−２０ロジウム合金であり、且つ、バーの厚さは、約０.０４インチであり、高さは、約０.５インチであり、そして、長さは、約９.９７インチである。ジルコニア若しくはトリア又は他の耐火物の分散によって補強されている白金−ロジウム合金又は白金も、支持体５０,５１,５３及び５４を作る合金として使用され得る。
【００３６】
支持体５０及び５１は、また、少なくとも１つの開口スロット６０をそれらの下部に有しており、開口スロット６０は、これらの支持体が支持体５３及び５４のうちの一方又は両方を横切るところの位置に対応して、支持体の高さの約半分だけ上に延びている。支持体５４及び５３は、少なくとも１つの開口スロット６２をそれらの上部に有しており、開口スロット６２は、これらの支持体が支持体５０及び/又は５１を横切るところの位置に対応して、それらの高さの約半分だけ下方に延びている。スロット６０及び６２は、菱形の支持構造体４７についての首尾一貫した高さを維持しつつ、支持体が互いに他方を横切ることを可能にする。
【００３７】
支持体のバー５０,５１,５３及び５４が互いに他方と交差し、横切るところの各位置において、４つの角度(角度Ａ、角度Ｂ、角度Ｃ及び角度Ｄ)が、形成されている。それらの角度のうちの２つの角度(本実施形態においては角度Ａ及び角度Ｃ)は、９０度よりもかなり大きく、そして、それらの角度のうちの２つの角度(本実施形態においては角度Ｂ及び角度Ｄ)は、９０度よりもかなり小さく、好ましくは約４０〜８０度の間、最も好ましくは約５０〜７０度の間(例えば約６０±５度)である。角度Ａ及び角度Ｃは、同じものになり且つ１８０度から角度Ｂ又は角度Ｄを引いたものになるであろう。好適に、９０度よりも大きい角度(角度Ａ及び角度Ｃ)は、ブッシングの端壁に面しており、そして、９０度よりも小さい角度は，ブッシングの側壁に面している。
【００３８】
ブッシングの内側の４つのコーナー６８の各々に支持体が入っている、ということが、好ましく、コーナーは、オリフィス板又はチップ板３８に隣接し且つ近接する角であって、側壁３２が端壁３０と接触することによって形成されているものとして、定義される。この構成は、電気抵抗によるブッシングの均一な加熱に関して、ブッシングの長さに沿う、最適な電力分布をもたらす。支持体５０及び５４が、ブッシングの内側の４つのコーナーの各々に入ることなく端壁に接触するならば、これらの支持体は、ブッシングのコーナーから電力を奪う傾向があり、これは、コーナーをより冷たくし且つ繊維化における問題を引き起こす。
【００３９】
ブッシングの内側のコーナー６８に入っている支持体５０及び５４は、図５に示されているように、側壁における所定の場所に、隅肉溶接７０で溶接されている。また、全ての支持体５０,５１,５３及び５４が、図示されている各交差部の広い角度Ａ及びＣにおいては隅肉溶接７２で且つ側壁には隅肉溶接７４で、支持体の底縁部における各足部６６の両側に沿って、オリフィス板又はチップ板３８に両側で溶接されている。また、支持体５１及び５３は、各端壁３０に隅肉溶接７３で溶接されている。隅肉溶接７０,７２,７３及び７４は、支持体の頂部において開始し、施工できる限り遠くまで下方に延びているが、支持体の底縁部までの全てに亘って延びている必要はない。スクリーン３４の中央部分(図２Ａ)は、ブッシングの長さの中央部分に沿う、支持体５０,５１,５３及び５４の頂縁部上に載ってはいるが、支持体に溶接されていない。スクリーン３４は、端壁３０及び側壁３２の頂縁部に連続的に溶接されている。本発明のブッシングが数ヶ月の動作後に除去される際には、見たところ作業温度での動作中の拡散溶接により、スクリーンが支持体の頂部に溶接されているということが、観察される。
【００４０】
図１０は、図２Ａ、図４及び図５に示されている本発明の好適なブッシングにおけるチップ板３８の支持領域及び不支持領域を示しているスケッチである。菱形の不支持領域８４は、内側支持体５０,５１,５３及び５４によってもたらされている内側直線支持領域８０と、セラミックストリップ４６によってもたらされている外側直線支持領域７８とにより、境界を定められている。チップ板の菱形の不支持領域を有している本発明のブッシングは、図９に示されている、チップ板の長方形又は正方形の不支持領域８２を有している従来技術のブッシングよりも、それらの元来の無欠性をずっと多く保ち続ける。典型的な従来技術のブッシングにおいては、正方形又は長方形の不支持領域８２は、従来技術の内側支持体によってもたらされている内側支持領域８０と、セラミックストリップ２２によってもたらされている外側直線支持領域７８とにより、境界を定められている。
【００４１】
本発明に係るブッシングにおけるチップ板の三角形の不支持領域８４(図１０参照)は、図９に示されている典型的な従来技術のブッシングのチップ板の正方形又は長方形の不支持領域８２よりも、クリープに対してずっと抵抗力がある。この結果、本発明のブッシングは、オリフィス板又はチップ板３８とチップ４０の底縁部とを、従来技術のブッシングにおけるよりも長く、それらの最初の整列状態に維持し、より高い平均繊維化効率をブッシングの全寿命に亘って生み出す。
【００４２】
図６Ｃ及び図７Ｃに示されている支持体５１及び５３は、任意であり、図５Ａに示されている任意の実施形態においては、図示されているように、使用される必要はない。この実施形態は、短い支持体５１及び５３が使用されていないということを除いて、上述した好適な実施形態と同じであり、このことは、図６Ａに示されている異なる支持体４８、図６Ｂに示されている異なる支持体５６、図７Ａに示されている異なる支持体５２及び図７Ｂに示されている異なる支持体５８の使用を可能にする。図５Ａは、菱形の支持構造体４９を形成すべく、それらの支持体が如何に配置されているかを示している。支持体は、好適な実施形態におけるのと同じ相対位置において、溶接されている。
【００４３】
菱形の補強構造体４７は、また、長いバーと短いバーとの組立体(図示せず)であって、各バーは、スロットを有しておらず、長いバー及び短いバーは、本明細書に記載されているのと同じ又は同様の態様で、それらの交差部において互いに他方と一体に溶接されている、ものでも作られ得る。結果的に生じる菱形構造における支持体のうちの幾つかの支持体は、連続であり、そして、他の支持体は、交差している支持体への溶接がなかったならば、不連続であろう。
【００４４】
図８は、本発明の別の実施形態を示している。このブッシングと図４〜図７Ｃのブッシングとにおける唯一の差異は、スクリーン７６が、平面的であり且つ支持バー４８,５０,５２,５４,５６及び５８の頂縁部の頂部の上に平坦に置かれている、ということである。スクリーン７６は、支持バーには溶接されていないが、側壁３２及び端壁３０には連続的に溶接されている。この変更例で作られているブッシングは、ブッシングの好適な実施形態と同様の態様で動作しよう。
【００４５】
本発明の繊維化ブッシングは、米国特許第５,９３５,２８９号、同第４,５５１,１６０号、同第４,４１１,１８０号、同第４,１９４,８９６号、同第３,８６９,２６８号に開示されているような繊維化ブッシングを使用する既知の繊維化プロセス及び他の同様な繊維化プロセスにおける繊維化ブッシングの代わりに、溶融ガラスのような溶融材料から繊維を作るのに使用される。なお、上記米国特許の開示は、それらを引用することによって本明細書に取り入れられている。
【００４６】
菱形支持構造体は、幾つかの方法で(例えば、異なる交差角度を有している、より多い又はより少ない支持バーを使用することにより、真直ぐな支持バーの代わりに湾曲した即ち弓形の支持バーを使用することにより、ハネカム様形状の支持体の使用により、及び他の多くの変形により)変更され得るということは、ブッシング職人にとっては自明であろう。それらの変更の全ては、請求項に反映されているように、支持構造体の要素がブッシングのオリフィス板又はチップ板に隣接し且つ近接しているブッシングの内側の各コーナーと係合する限りにおいて、本発明の概念及び範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２に示されている１−１線に沿う、典型的な従来技術のブッシングの長さに沿う断面図である。
【図２】図１に示されている２−２面に沿う、典型的な従来技術のブッシングの幅に沿う断面図である。
【図２Ａ】図４における２Ａ−２Ａ面に沿う、本発明の好適な実施形態に係るブッシングの幅に沿う断面図である。
【図３】図１に示されている３−３面に沿う、従来技術のブッシングの平断面図である。
【図４】図２Ａに示されている４−４面に沿う、本発明の好適な実施形態の長さに沿う断面図である。
【図５】図４に示されている５−５面に沿う、図２Ａ及び図４に示されているブッシングの平断面図である。
【図５Ａ】図２Ａ及び図４〜図５に示されている好適な発明ブッシングの任意の変更例の平断面図である。
【図６】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図６Ａ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図６Ｂ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図６Ｃ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図７】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図７Ａ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図７Ｂ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図７Ｃ】本発明のブッシングにおいて使用される内側補強支持体の正面図である。
【図８】本発明に従って作られる別のブッシングの実施形態の端面図である。
【図９】図１、図２及び図３の典型的な従来技術のブッシングのチップ板に対する支持パターンを示しているスケッチであって、チップ板(オリフィス及びチップは示されていない)の下の外側直線支持体と内側補強支持体との組合せを示しているものである。
【図１０】図２Ａ、図４及び図５の好適な発明ブッシングのチップ板に対する支持パターンを示しているスケッチであって、チップ板(オリフィス及びチップは示されていない)の下の外側直線支持体とチップ板の頂面に装着されている内側補強支持体との組合せを示しているものである。
【図１】
0004928034.tif 000002
【図２】
0004928034.tif 000003
【図２Ａ】
0004928034.tif 000004
【図３】
0004928034.tif 000005
【図４】
0004928034.tif 000006
【図５】
0004928034.tif 000007
【図５Ａ】
0004928034.tif 000008
【図６】
0004928034.tif 000009
【図６Ａ】
0004928034.tif 000010
【図６Ｂ】
0004928034.tif 000011
【図６Ｃ】
0004928034.tif 000012
【図７】
0004928034.tif 000013
【図７Ａ】
0004928034.tif 000014
【図７Ｂ】
0004928034.tif 000015
【図７Ｃ】
0004928034.tif 000016
【図８】
0004928034.tif 000017
【図９】
0004928034.tif 000018
【図１０】
0004928034.tif 000019