JP6768226B2 - Deformed cross-section glass fiber manufacturing equipment and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、異形断面ガラス繊維の製造技術の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a technique for producing a glass fiber having a modified cross section.
断面が長円形や楕円形のような扁平形状などの非円形断面を有する異形断面ガラス繊維は、樹脂と混合して複合化した場合に高い補強効果を実現できることから、さまざまな分野で利用されている。 Irregular cross-section glass fiber having a non-circular cross section such as an oval or elliptical flat cross section is used in various fields because it can realize a high reinforcing effect when mixed with a resin and composited. There is.
この種の異形断面ガラス繊維は、ノズルから溶融ガラスを引き出しながら冷却することにより製造されるのが一般的である。この際、ノズル先端部のノズル孔の形状が製造されるガラス繊維の断面形状の基礎を形作ることから、異形断面ガラス繊維の製造する場合、ノズル先端部においてノズル孔が扁平状とされることが多い。 This type of irregularly shaped glass fiber is generally produced by cooling while drawing molten glass from a nozzle. At this time, since the shape of the nozzle hole at the tip of the nozzle forms the basis of the cross-sectional shape of the glass fiber to be manufactured, when manufacturing the glass fiber having a deformed cross section, the nozzle hole may be flattened at the tip of the nozzle. There are many.
しかしながら、扁平状のノズル孔を有するノズルを使用したとしても、ノズルから引き出される溶融ガラスの粘度が低すぎれば、ノズル先端部の直下で表面張力により溶融ガラスの断面が丸くなるように形成されやすく、所期の異形断面ガラス繊維を製造することができなくなる。 However, even if a nozzle having a flat nozzle hole is used, if the viscosity of the molten glass drawn out from the nozzle is too low, the molten glass is likely to be formed so that the cross section of the molten glass is rounded due to surface tension directly under the tip of the nozzle. , It becomes impossible to manufacture the desired irregular cross-section glass fiber.
そこで、例えば、特許文献1の図18〜20に開示のノズルでは、溶融ガラスが流出するノズル先端部において、扁平状のノズル孔の短径方向で対向する一対の長壁部のそれぞれに凹状の切欠き部を設け、この凹状の切欠き部により冷却して溶融ガラスの粘度を調整している。 Therefore, for example, in the nozzles disclosed in FIGS. 18 to 20 of Patent Document 1, in the nozzle tip portion where the molten glass flows out, a concave cut is made in each of the pair of long wall portions facing each other in the minor axis direction of the flat nozzle hole. A notch is provided, and the concave notch cools the molten glass to adjust the viscosity.
ところで、特許文献1の図18〜20に開示の切欠き部は、基端側(溶融ガラスの流入側)の開口幅と先端側(溶融ガラスの流出側)の開口幅が実質的に同じ矩形状である。そのため、切欠き部を設けたノズル先端部の強度が必然的に弱くなる。特に、矩形状の切欠き部の開口面積を大きくするために、長壁部の略全域に矩形状の切欠き部を設けた場合、切欠き部を除くノズル先端部の残余部が、実質的にノズル孔の長径側で対向する一対の短壁部のみになるため、ノズル先端部の強度低下はより顕著になる。 By the way, the notch portion disclosed in FIGS. 18 to 20 of Patent Document 1 has a rectangle in which the opening width on the proximal end side (inflow side of the molten glass) and the opening width on the distal end side (outflow side of the molten glass) are substantially the same. The shape. Therefore, the strength of the nozzle tip portion provided with the notch portion is inevitably weakened. In particular, when a rectangular cutout portion is provided in substantially the entire area of the long wall portion in order to increase the opening area of the rectangular cutout portion, the remaining portion of the nozzle tip portion excluding the cutout portion is substantially. Since only a pair of short wall portions facing each other on the major axis side of the nozzle hole are formed, the decrease in strength of the nozzle tip portion becomes more remarkable.
しかしながら、ノズルの内部には高温の溶融ガラスが流通するとともに周辺温度も高いため、上述のようにノズル先端部の強度が低いと、短壁部が外側に広がるなどの熱変形が生じるおそれがある。この場合、ノズル先端部におけるノズル孔の形状変形を伴うことから、成形されるガラス繊維の形状にばらつきが大きくなり、安定的な成形が難しくなる。 However, since high-temperature molten glass flows inside the nozzle and the ambient temperature is high, if the strength of the nozzle tip is low as described above, thermal deformation such as the short wall spreading outward may occur. .. In this case, since the shape of the nozzle hole at the tip of the nozzle is deformed, the shape of the glass fiber to be molded has a large variation, and stable molding becomes difficult.
以上の実情に鑑み、本発明は、ノズルの熱変形を抑えつつ成形時の溶融ガラスの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することを課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to appropriately adjust the viscosity of the molten glass at the time of molding while suppressing thermal deformation of the nozzle, and to stably mold the irregular cross-section glass fiber.
上記課題を解決するために創案された本発明に係る異形断面ガラス繊維製造用ノズルは、溶融ガラスが流出する先端部において、扁平状のノズル孔と、ノズル孔の短径方向で対向する一対の第1の壁部と、ノズル孔の長径方向で対向する一対の第2の壁部と、を備えた異形断面ガラス繊維製造用ノズルであって、一対の第1の壁部のそれぞれは、先端側に向かうに連れて長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の切欠き部を有することを特徴とする。 The nozzle for manufacturing irregular cross-section glass fiber according to the present invention, which was devised to solve the above problems, has a pair of flat nozzle holes and a pair of nozzle holes facing each other in the minor axis direction at the tip where molten glass flows out. A nozzle for manufacturing a glass fiber having a deformed cross section, comprising a first wall portion and a pair of second wall portions facing each other in the major axis direction of the nozzle hole, each of the pair of first wall portions having a tip. It is characterized by having a concave notch in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the side.
このような構成によれば、切欠き部の開口幅が先端側に向かうに連れて漸次拡大するため、ノズル先端部において、切欠き部を除く第1の壁部の残余部の基端側面積はその先端側面積よりも大きくなる。その結果、基端側における第1の壁部の強度が十分確保され、切欠き部を設けたノズル先端部が熱変形しにくくなる。そして、このようにノズル強度を確保した状態で、先端側の切欠き部の開口幅は大きくなるので、切欠き部の開口面積も十分に確保できる。そのため、両側の切欠き部を通じて溶融ガラスを十分に冷却することができる。その結果、ノズル先端部における溶融ガラスの粘度が高くなり、ノズルから引き出される溶融ガラスの断面が表面張力によって丸まりにくくなる。したがって、上記構成を備えたノズルによって異形断面ガラス繊維を製造すれば、扁平形状などの非円形断面を有する異形断面ガラス繊維を安定的に成形することが可能となる。特に、一対の第1の壁部のそれぞれに切欠き部を有するため、ばらつきが少ない異形断面ガラス繊維を得ることができる。 According to such a configuration, since the opening width of the notch portion gradually expands toward the tip side, the area on the base end side of the residual portion of the first wall portion excluding the notch portion at the nozzle tip portion. Is larger than its tip side area. As a result, the strength of the first wall portion on the base end side is sufficiently secured, and the nozzle tip portion provided with the notch portion is less likely to be thermally deformed. Then, with the nozzle strength secured in this way, the opening width of the notch on the tip side becomes large, so that the opening area of the notch can be sufficiently secured. Therefore, the molten glass can be sufficiently cooled through the notches on both sides. As a result, the viscosity of the molten glass at the tip of the nozzle increases, and the cross section of the molten glass drawn out from the nozzle is less likely to be rounded due to surface tension. Therefore, if the irregular cross-section glass fiber is manufactured by the nozzle having the above configuration, it is possible to stably form the irregular cross-section glass fiber having a non-circular cross section such as a flat shape. In particular, since each of the pair of first wall portions has a notch portion, it is possible to obtain a glass fiber having a modified cross section with little variation.
上記の構成において、切欠き部は、第1の壁部のうち、長径方向の中央部のみに形成されていることが好ましい。このようにすれば、第1の壁部の長径方向の両端部には切欠き部が形成されない。そのため、第1の壁部の先端側の強度も確保しやすくなり、ノズルの熱変形をより確実に防止することができる。 In the above configuration, the notch portion is preferably formed only in the central portion in the major axis direction of the first wall portion. In this way, notches are not formed at both ends of the first wall portion in the major axis direction. Therefore, it becomes easy to secure the strength of the tip end side of the first wall portion, and the thermal deformation of the nozzle can be prevented more reliably.
上記の構成において、切欠き部が、三角形状、台形状、および弦と弧からなる弓形状の中から選択された1つの形状であってもよい。特に、台形状や半円形などの弓形状が、切欠き部に鋭角部が形成されないため好ましい。 In the above configuration, the notch may be one shape selected from a triangular shape, a trapezoidal shape, and a bow shape including a string and an arc. In particular, a bow shape such as a trapezoidal shape or a semicircular shape is preferable because an acute angle portion is not formed in the notch portion.
上記課題を解決するために創案された本発明に係る異形断面ガラス繊維製造装置は、上記の構成を適宜備えたノズルが底部に複数設けられたブッシングを備えていることを特徴とする。このような構成によれば、既に述べた対応する構成と同様の効果を享受することができる。 The modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus according to the present invention, which was devised to solve the above problems, is characterized by having a bushing in which a plurality of nozzles having the above configurations are appropriately provided at the bottom. With such a configuration, it is possible to enjoy the same effect as the corresponding configuration already described.
上記の構成において、ノズルの切欠き部に対向するように、冷却手段が配置されていることが好ましい。このようにすれば、切欠き部を通じて溶融ガラスをより効率的に冷却することができる。 In the above configuration, it is preferable that the cooling means is arranged so as to face the notch portion of the nozzle. In this way, the molten glass can be cooled more efficiently through the notch.
上記の構成において、長径方向を同一方向に向けた複数のノズルを長径方向に延びる同一直線上に配置してなるノズル列が、平行に複数列配置されるとともに、冷却手段が、隣接するノズル列の間に、ノズル列と平行に配置されていてもよい。このようにすれば、冷却手段の数を減らしつつ、ブッシングにノズルを密に配置できるため、異形断面ガラス繊維を効率よく製造することができる。 In the above configuration, a plurality of nozzle rows in which a plurality of nozzles with the major axis direction oriented in the same direction are arranged on the same straight line extending in the major axis direction are arranged in parallel, and the cooling means are adjacent nozzle rows. It may be arranged parallel to the nozzle row between the two. In this way, the nozzles can be densely arranged on the bushing while reducing the number of cooling means, so that the glass fiber having a modified cross section can be efficiently manufactured.
上記課題を解決するために創案された本発明に係る異形断面ガラス繊維製造方法は、扁平状のノズル孔と、ノズル孔の短径方向で対向する一対の第1の壁部と、ノズル孔の長径方向で対向する一対の第2の壁部と、を備えたノズルを用いて異形断面ガラス繊維を製造する異形断面ガラス繊維製造方法であって、ノズルは、一対の第1の壁部のそれぞれに、先端側に向かうに連れて長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の切欠き部を有することを特徴とする。このような構成によれば、既に述べた対応する構成と同様の効果を享受することができる。 The modified cross-sectional glass fiber manufacturing method according to the present invention, which was devised to solve the above problems, comprises a flat nozzle hole, a pair of first wall portions facing each other in the minor axis direction of the nozzle hole, and a nozzle hole. A method for producing a modified cross-sectional glass fiber using a nozzle provided with a pair of second wall portions facing each other in the major axis direction, wherein the nozzle is a pair of first wall portions, respectively. In addition, it is characterized by having a concave notch portion in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the tip side. With such a configuration, it is possible to enjoy the same effect as the corresponding configuration already described.
上記の構成において、溶融ガラスはEガラスであってもよい。このようにすれば、Eガラスは失透しにくいガラスであるため、異形断面ガラス繊維の生産性が向上するという利点がある。 In the above configuration, the molten glass may be E glass. In this way, since the E glass is a glass that does not easily devitrify, there is an advantage that the productivity of the irregular cross-section glass fiber is improved.
上記の構成において、成形温度において、溶融ガラスは、102.0〜103・5dPa・sの粘度を有することが好ましい。すなわち、103・5dPa・s以下であれば、溶融ガラスの粘度が高くなりすぎないため、ガラス繊維の成形性を良好に維持することができる。また、102.0dPa・s以上であれば、溶融ガラスの粘度が低くなりすぎないため、溶融ガラスが表面表力によって円形断面に戻ろうとする力が弱められ、ガラス繊維の扁平比(長径寸法/短径寸法)を高めることができる。 In the above configuration, at the molding temperature, the molten glass preferably has a viscosity of 10 2.0 to 10 3.5 dPa · s. That is, if 10 3 · 5 dPa · s or less, the viscosity of the molten glass is not too high, it is possible to maintain good moldability of the glass fibers. Further, when it is 10 2.0 dPa · s or more, the viscosity of the molten glass does not become too low, so that the force of the molten glass to return to the circular cross section is weakened by the surface surface force, and the flatness ratio (major diameter) of the glass fiber is weakened. Dimension / minor axis dimension) can be increased.
以上の本発明によれば、ノズルの熱変形を抑えつつ成形時の溶融ガラスの粘度を適正に調整し、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 According to the above invention, it is possible to appropriately adjust the viscosity of the molten glass at the time of molding while suppressing the thermal deformation of the nozzle, and to stably mold the irregular cross-section glass fiber.
以下、本発明の実施形態について、添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(異形断面ガラス繊維の製造装置及び製造方法の一実施形態)
図1に示すように、本実施形態に係る異形断面ガラス繊維製造装置は、ガラス溶融炉1と、ガラス溶融炉1に接続されたフォアハース2と、フォアハース2に接続されたフィーダー3とを備えている。ここで、図1に示すXYZからなる直交座標系において、X方向及びY方向は水平方向であり、Z方向が鉛直方向である(以下、同様)。
(One Embodiment of the manufacturing apparatus and manufacturing method of the irregular cross-section glass fiber)
As shown in FIG. 1, the modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a glass melting furnace 1, a
溶融ガラスGは、ガラス溶融炉1からフォアハース2を通じてフィーダー3に供給されると共に、フィーダー3内に貯留される。図1では1つのフィーダー3を図示しているが、ガラス溶融炉1には複数のフィーダー3が接続されていてもよい。
The molten glass G is supplied from the glass melting furnace 1 to the
この実施形態では、溶融ガラスGはEガラスからなるが、Dガラス、Sガラス、ARガラス、Cガラス等の他のガラス材質であってもよい。 In this embodiment, the molten glass G is made of E glass, but may be another glass material such as D glass, S glass, AR glass, and C glass.
フィーダー3の底部は、ブッシング4によって構成されている。ブッシング4は、ブッシングブロック等を介してフィーダー3に取り付けつけられている。ブッシング4の底部には、複数のノズル5が設けられている。各ノズル5の近傍には冷却手段としての冷却管6が設けられている。
The bottom of the
ブッシング4に設けられた複数のノズル5からフィーダー3内に貯留された溶融ガラスGが下方に引き出され、ガラス繊維(モノフィラメント)Gmが製造される。この際、成形温度における溶融ガラスGの粘度は、102.0〜103・5dPa・s(好ましくは102.5〜103・3dPa・s)の範囲内に設定される。なお、成形温度における溶融ガラスGの粘度は、ノズル5に流入する位置における溶融ガラスGの粘度とする。ガラス繊維Gmの表面には、図示しないアプリケータにより集束剤が塗布されるとともに、100〜10000本が1本のストランドGsに紡糸される。紡糸されたストランドGsは、巻き取り装置のボビン7に繊維束Grとして巻き取られる。ストランドGsは、例えば、1〜20mm程度の所定長に切断され、チョップドストランドとして利用される。
The molten glass G stored in the
ガラス溶融炉1、フォアハース2、フィーダー3、ブッシング4、ノズル5及び冷却管6は、少なくとも一部が白金又は白金合金(例えば、白金ロジウム合金)により形成されている。
The glass melting furnace 1, the
溶融ガラスGの粘度を調整するために、フォアハース2、フィーダー3およびブッシング4の中から選ばれた一又は複数の要素を通電加熱などで加熱してもよい。
In order to adjust the viscosity of the molten glass G, one or more elements selected from the
図2及び図3に示すように、ノズル5は、先端部(下側部分)において、X方向で対向する一対の長壁部(第1の壁部)51と、Y方向で対向する一対の短壁部(第2の壁部)52と、長壁部51と短壁部52で区画形成された扁平状のノズル孔53とを備えている。各々の長壁部51には切欠き部54が設けられており、ノズル孔53の一部が切欠き部54を通じてノズル5の外部空間に連通している。この実施形態では、ノズル孔53の長径方向はY方向と一致しており、ノズル孔53の短径方向はX方向と一致している。また、この実施形態では、短壁部52のX方向寸法は長壁部51のY方向寸法よりも短い。もちろん、壁部51,52のこれら寸法関係は特に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
冷却管6は、その内部に流体としての冷却水Fを循環させて冷却作用を及ぼすようになっている。冷却管6は、板状体であって、その板面が上下方向に沿うように配置されている。なお、冷却管6は、この実施形態では、ブッシング4の底部に一体的に設けられているが、ブッシング4の底部から離して設けてもよい。また、冷却管6は、円管状体であってもよい。冷却管6の高さ位置は、溶融ガラスGの冷却条件に応じて適宜調整することができる。例えば、冷却管6は、ノズル5から引き出された溶融ガラスGに直接対面しないようにノズル5の先端よりも上方に配置されていてもよいし、ノズル5とノズル5から引き出された溶融ガラスGの双方に跨るように配置されていてもよい。冷却手段は、冷却管6に限らず、空気流を誘導して冷却作用を及ぼす冷却フィンなどであってもよい。冷却手段は、必須の構成ではなく省略してもよい。
The
この実施形態では、図3に示すように、ブッシング4の底部において、複数のノズル列LがX方向に間隔を置いて平行に配置されている。各ノズル列Lは、ノズル孔53の長径方向をY方向に向けた複数のノズル5をY方向に延びる同一直線上に配置することで構成される。冷却管6は、X方向に隣接するノズル列Lの間に、ノズル列Lと平行に配置されている。これにより、冷却管6がノズル5の切欠き部54に対向し、切欠き部54を通じてノズル5内を流通する溶融ガラスGが冷却されるようになっている。具体的には、ノズル5の先端部において、溶融ガラスGは冷却管6によって1000℃以上の温度から急激に冷却される。なお、冷却管6は、ブッシング4やノズル5を冷却し、これらの熱劣化を抑えて耐久性を高める機能もある。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of nozzle rows L are arranged in parallel at the bottom of the
(ノズルの第1の実施形態)
図4(a)〜(d)に示すように、ノズル5の各々の長壁部51に設けられた切欠き部54は、先端側に向かうに連れてY方向の開口幅Wが漸次拡大する。この実施形態では、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の三角形状であり、かつ、長壁部51のうちY方向の両端部を除く中央部のみに形成されている。詳細には、切欠き部54は、長壁部51の中心線M1上に頂点T1を有し、かつ、中心線M1に対して対称な二等辺三角形状(正三角形状を含む)である。頂角θ1は、例えば40〜150°(好ましくは60〜120°)である。また、この実施形態では、ノズル孔53は、扁平な長円形(又は楕円)であり、Z方向で一定の形状である。図4(d)に示すように、ノズル5の先端部において、ノズル孔53は、Y方向寸法(長径寸法)aに対するX方向寸法(短径寸法)bの比率(a/b)が1.5〜20(好ましくは3〜10)の範囲である。
(First Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 4A to 4D, the
このような構成によれば、ノズル5の切欠き部54に起因する形状変形を抑えつつ、切欠き部54の開口面積も十分に確保できる。したがって、扁平形状などの非円形断面を有する異形断面を有するガラス繊維Gmを安定的に成形可能となる。換言すれば、製造されたガラス繊維Gmの断面形状のばらつきが小さくなる。
According to such a configuration, it is possible to sufficiently secure the opening area of the
ノズル5は、先端部において長壁部51と短壁部52によって区画形成された扁平状のノズル孔53を有していれば、基端部(上側部分)の形状は先端部の形状と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
If the
ノズル5の切欠き部54の形状は種々変形可能である。以下、その変形例を説明する。
The shape of the
(ノズルの第2の実施形態)
図5(a)〜(d)に示すように、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の三角形状であり、かつ、長壁部51の基端側ではY方向の一部領域に形成されるとともに、長壁部51の先端側ではY方向の全領域に形成されていてもよい。詳細には、この実施形態では、切欠き部54は、長壁部51の中心線M2上に頂点T2を有し、かつ、中心線M2に対して対称な二等辺三角形状である。頂角θ2は、例えば90〜165°(好ましくは100〜150°)である。なお、この実施形態では、ノズル孔53は扁平な長円形であり、Z方向で一定の形状である。
(Second Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 5A to 5D, the
(ノズルの第3の実施形態)
図6(a)〜(d)に示すように、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の弓形状であり、かつ、長壁部51のうちY方向の両端部を除く中央部のみに形成されていてもよい。詳細には、この実施形態では、切欠き部54は、長壁部51の中心線M3上に頂点T3を有し、かつ、中心線M3に対して対称な半円形状(弦の長さが直径となる弓形状)である。曲率半径R3は、例えば0.5〜5mm未満(好ましくは2〜4mm)である。なお、切欠き部54は、弦の長さが円の直径未満となる弓形状であってもよいし、円弧ではない凹状の曲線であってもよい。また、この実施形態では、ノズル孔53は扁平な長円形であり、Z方向で一定の形状である。
(Third Embodiment of the nozzle)
As shown in FIGS. 6A to 6D, the
(ノズルの第4の実施形態)
図7(a)〜(d)に示すように、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の弓形状であり、かつ、長壁部51の基端側ではY方向の一部領域に形成されるとともに、長壁部51の先端側ではY方向の全領域に形成されていてもよい。詳細には、この実施形態では、切欠き部54は、長壁部51の中心線M4上に頂点T4を有し、かつ、中心線M4に対して対称で弦の長さが円の直径未満となる弓形状である。曲率半径R4は、例えば5〜20mm(好ましくは5〜10mm)である。なお、切欠き部54は、半円形状であってもよいし、円弧ではない凹状の曲線であってもよい。また、この実施形態では、ノズル孔53は扁平な長円形であり、Z方向で一定の形状である。
(Fourth Embodiment of the nozzle)
As shown in FIGS. 7 (a) to 7 (d), the
(ノズルの第5の実施形態)
図8(a)〜(d)に示すように、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の台形状であり、かつ、長壁部51のうちY方向の両端部を除く中央部のみに形成されていてもよい。詳細には、この実施形態では、切欠き部54は、長壁部51の中心線M5上に上底の中心点T5を有し、かつ、中心線M5に対して対称な等脚台形状(上底が下底よりも短い)である。内角θ5(上底の両側の内角)は、例えば90°超〜160°(好ましくは110°〜150°)である。なお、この実施形態では、ノズル孔53は扁平な長円形であり、Z方向で一定の形状である。
(Fifth Embodiment of the nozzle)
As shown in FIGS. 8A to 8D, the
(ノズルの第6の実施形態)
図9(a)〜(d)に示すように、各々の長壁部51,51に設けられた切欠き部54,54は、同一寸法の台形状であり、かつ、長壁部51の基端側ではY方向の一部領域に形成されるとともに、長壁部51の先端側ではY方向の全領域に形成されていてもよい。詳細には、この実施形態では、切欠き部54は、長壁部51の中心線M6上に上底の中心点T6を有し、かつ、中心線M6に対して対称な等脚台形状である。内角θ6(上底の両側の内角)は、例えば90°超〜160°(好ましくは110°〜150°)である。なお、この実施形態では、ノズル孔53は扁平な長円形であり、Z方向で一定の形状である。
(Sixth Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 9 (a) to 9 (d), the
また、ノズル孔53の形状は種々変形可能である。以下にその変形例となる実施形態を説明する。なお、切欠き部54の形状は、図4(a)に示した三角形状を例にとって説明するが、これに限定されるものではなく、上述した変形例のような切欠き部54の形状を有するものであってもよい。
Further, the shape of the
(ノズルの第7の実施形態)
図10(a)〜(d)に示すように、ノズル5の基端部において、ノズル孔53は、Y方向に細長いスリット部53aと、スリット部53aの両端部に設けられ、スリット部53aよりもX方向の寸法が大きい拡大部53bとを有していてもよい。具体的には、この実施形態では、ノズル孔53は、拡大部53bが円形状をなすダンベル形状である。図10(d)に示すように、切欠き部54が形成されるノズル5の先端部において、Y方向の流路面積が実質的に同じになるようにノズル孔53の形状を変化させてもよい(図示例では長円形)。この場合、図10(b)及び(c)に示す基端部のノズル孔53の流路は、図10(d)に示す先端部のノズル孔53の流路内に全て含まれるものとする。なお、ノズル5の先端部においても、ノズル孔53を同一形状のダンベル形状としてもよい。
(7th Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 10A to 10D, at the base end portion of the
(ノズルの第8の実施形態)
図11(a)〜(d)に示すように、ノズル5の基端部において、ノズル孔53は、Y方向の中心から両端部に向かって流路面積が漸次拡大する面積変化部53cを有していてもよい。具体的には、この実施形態では、ノズル孔53は2つの二等辺三角形のそれぞれの頂点を突き合わせ、かつ、頂角の二等分線を同一直線上(Y方向)に配置した形状である。図11(d)に示すように、切欠き部54が形成されるノズル5の先端部において、Y方向の流路面積が実質的に同じになるようにノズル孔53の形状を変化させてもよい(図示例では矩形状)。この場合、図11(b)及び(c)に示す基端部のノズル孔53の流路は、図11(d)に示す先端部のノズル孔53の流路内に全て含まれるものとする。
(Eighth Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 11A to 11D, at the base end portion of the
(ノズルの第9の実施形態)
図12(a)〜(d)に示すように、ノズル孔53は、Z方向で一定の形状となる矩形状であってもよい。
(Ninth Embodiment of nozzle)
As shown in FIGS. 12A to 12D, the
(ノズルの第10の実施形態)
図13(a)〜(d)に示すように、ノズル5の基端部において、ノズル孔53は複数のノズル孔53dに分割されていてもよい。詳細には、ノズル孔53dは円形状であり、Y方向の両端部と中心部に間隔を置いて設けられている。図13(d)に示すように、切欠き部54が形成されるノズル5の先端部において、分割された複数のノズル孔53dが一つに合流するようにノズル孔53の形状を変化させてもよい(図示例では長円形)。この場合、図13(b)及び(c)に示す基端部のノズル孔53の流路は、図13(d)に示す先端部のノズル孔53の流路内に全て含まれるものとする。
(10th Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 13A to 13D, the
(ノズルの第11の実施形態)
図14(a)〜(d)に示すように、ノズル5の基端部において、ノズル孔53は、流路面積の大きい大面積部53eと、流路面積の小さい小面積部53fとをY方向に交互に有していてもよい。詳細には、この実施形態では、円形状の大面積部53eがY方向の両端部と中心部に設けられおり、隣り合う大面積部53eの間に、両側の大面積部53eと接するように円形状の小面積部53fが設けられている。図14(d)に示すように、切欠き部54が形成されるノズル5の先端部において、Y方向の流路面積が実質的に同じになるようにノズル孔53の形状を変化させてもよい(図示例では長円形)。この場合、図14(b)及び(c)に示す基端部のノズル孔53の流路は、図14(d)に示す先端部のノズル孔53の流路内に全て含まれるものとする。
(Eleventh Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 14A to 14D, at the base end portion of the
(ノズルの第12の実施形態)
図15(a)〜(d)に示すように、ノズル5の基端部において、ノズル孔53は、Y方向の中心から両端部に向かって流路面積が漸次縮小する面積変化部53gを有していてもよい。具体的には、この実施形態では、ノズル孔53の形状はひし形状である。この場合、図15(d)に示すように、切欠き部54が形成されるノズル5の先端部において、Y方向の流路面積が実質的に同じになるようにノズル孔53の形状を変化させてもよい(図示例では長円形)。この場合、図15(b)及び(c)に示す基端部のノズル孔53の流路は、図15(d)に示す先端部のノズル孔53の流路内に全て含まれるものとする。
(12th Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 15A to 15D, at the base end portion of the
以上のような製造装置のノズル5から溶融ガラスGを引き出して製造されたガラス繊維Gmは、図16(a)及び(b)に示すように、断面(引き出し方向に垂直な横断面)が扁平形状をなす異形断面を有する。この実施形態では、ガラス繊維Gmの断面における長径をA、短径をBとした場合に、断面形状の扁平比(A/B)が1.5〜20(好ましくは3〜10)の範囲内となっている。そして、このようなガラス繊維GmからなるストランドGsであれば、例えば3mm長に切断してチョップドストランドとすれば、電子制御デバイスの筐体など寸法精度の要求の厳しい部品を得るために必要な複合材の強化材として好適な性質を有する。そのため、射出成形後の筐体の歪みを低減したり、強度を向上したりする効果が得られる。
As shown in FIGS. 16A and 16B, the glass fiber Gm produced by drawing out the molten glass G from the
また、この実施形態では、ガラス繊維Gmの扁平比のばらつきσを扁平比の平均値で割った値を百分率で表すと、15%以下である。すなわち、ばらつきが少ないガラス繊維Gmを得ることができる。なお、ガラス繊維Gmの扁平比のばらつきσを扁平比の平均値で割った値を百分率で表した値は、10%以下であることがより好ましい。 Further, in this embodiment, the value obtained by dividing the variation σ of the flatness ratio of the glass fiber Gm by the average value of the flatness ratio is expressed as a percentage, which is 15% or less. That is, it is possible to obtain glass fiber Gm with little variation. The value obtained by dividing the variation σ of the flatness ratio of the glass fiber Gm by the average value of the flatness ratio as a percentage is more preferably 10% or less.
ここで、ガラス繊維Gmの扁平比は次のように測定する。まず、ガラス繊維Gmの断面を観察するため、Kulzer社製の常温硬化樹脂テクノビットにガラス繊維Gmを垂直に埋設し、樹脂硬化後に研磨を行う。次に、偏光顕微鏡でガラス繊維Gmの断面形状を観察するとともに、三谷商事株式会社製画像処理ソフトWinROOFを用いて観察したガラス繊維Gmの長径および短径のそれぞれの長さを測定し、扁平比(長径/短径)を算出する。また、扁平比のばらつきσは50本のガラス繊維Gmの断面を観察して得た扁平比から算出した標準偏差とする。 Here, the flatness ratio of the glass fiber Gm is measured as follows. First, in order to observe the cross section of the glass fiber Gm, the glass fiber Gm is vertically embedded in a room temperature curing resin technobit manufactured by Kulzer, and polishing is performed after the resin is cured. Next, the cross-sectional shape of the glass fiber Gm was observed with a polarizing microscope, and the lengths of the major axis and the minor axis of the glass fiber Gm observed using the image processing software WinROOF manufactured by Mitani Shoji Co., Ltd. were measured, and the flatness ratio was measured. Calculate (major axis / minor axis). Further, the variation σ of the flatness ratio is a standard deviation calculated from the flatness ratio obtained by observing the cross sections of 50 glass fibers Gm.
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の形態において実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various embodiments.
(実施例1)
図8(a)〜(d)に示したノズル5を、長壁部51が平行になるように直線上に100個配列したブッシングを用いて、溶融ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度で紡糸を行った。得られたガラス繊維の断面形状を観察したところ、扁平比(長径/短径)の平均は4.8であり、そのばらつきσは0.14であった。その結果、σを扁平比の平均値で割った値(百分率)は2.9%であった。また、1週間生産を継続した後もノズルの変形は認められなかった。
(Example 1)
Using a bushing in which 100
(実施例2)
図15(a)〜(d)に示したノズル5を、長壁部51が平行になるように直線上に100個配列したブッシングを用いて、溶融ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる成形温度で紡糸を行った。得られたガラス繊維断面形状を観察したところ、扁平比の平均が2.8であり、そのばらつきσは0.24であった。その結果、σを扁平比の平均値で割った値(百分率)は8.5%であった。また、1週間生産を継続した後もノズルの変形は認められなかった。
(Example 2)
Using a bushing in which 100
(実施例3)
図8(a)〜(d)に示したノズル5を、長壁部51が平行になるように直線上に100個配列したブッシングと、ノズル5の長壁部51と平行に配置された冷却フィンとを用いて、溶融ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる成形温度で紡糸を行った。得られたガラス繊維の断面形状を観察したところ、扁平比の平均は5.0であり、そのばらつきσは0.10であった。その結果、σを扁平比の平均値で割った値(百分率)は2%であった。また、1週間生産を継続した後もノズルの変形は認められなかった。
(Example 3)
A bushing in which 100
(比較例1)
図17(a)〜(d)に示すノズル101を、長壁部102が平行になるように直線上に100個設けられたブッシングを用いて、溶融ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる成形温度で紡糸を行った。ノズル101は、長壁部102と短壁部103を備え、長壁部102に矩形状の切欠き部105を有する。ノズル孔104は長円形であり、上下方向で一定の形状である。得られたガラス繊維の断面形状を観察したところ、扁平比の平均は2.2であり、そのばらつきσは0.27であった。その結果、σを扁平比の平均値で割った値(百分率)は12.2%であった。また、1週間生産を継続した後にノズルの変形が認められた。
(Comparative Example 1)
The
(比較例2)
図18(a)〜(b)に示すノズル201を、長壁部202が平行になるように直線上に100個設けられたブッシングを用いて、溶融ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる成形温度で紡糸を行った。ノズル201は、長壁部202と短壁部203を備えているが、長壁部202及び短壁部203のいずれにも切欠き部を有していない。ノズル孔204は長円形であり、上下方向で一定である。得られたガラス繊維の断面形状を観察したところ、扁平比の平均は1.8であり、そのばらつきσは0.11であった。その結果、σを扁平比の平均値で割った値(百分率)は6%であった。なお、1週間生産を継続した後もノズル先端部の変形は認められなかった。
(Comparative Example 2)
Using 100 bushings provided in a straight line so that the
以上のように、実施例1〜3では、切欠き部の効果によりガラス繊維の扁平比の平均が大きくなるとともに、切欠き部の形状の適正化を図りノズル先端部に変形が生じないため、ばらつきσも小さくなるという良好な結果を得た。これに対し、比較例1では、切欠き部の効果によりガラス繊維の扁平比の平均は大きくなるものの、切欠き部の形状が不適正でノズル先端部に変形が生じたため、ばらつきσが大きくなるという結果を得た。また、比較例2では、切欠き部がないため、実施例1〜3に比べて、扁平比の平均が小さくなるという結果を得た。したがって、本発明によれば、ノズルの変形を抑えつつ、異形断面ガラス繊維を安定的に成形可能であることが確認できる。 As described above, in Examples 1 to 3, the average flatness ratio of the glass fibers is increased due to the effect of the notch portion, and the shape of the notch portion is optimized so that the nozzle tip portion is not deformed. Good results were obtained that the variation σ was also small. On the other hand, in Comparative Example 1, although the average flatness ratio of the glass fibers is increased due to the effect of the notch portion, the shape of the notch portion is improper and the nozzle tip is deformed, so that the variation σ becomes large. I got the result. Further, in Comparative Example 2, since there was no notch, the average flatness ratio was smaller than that in Examples 1 to 3. Therefore, according to the present invention, it can be confirmed that the irregular cross-section glass fiber can be stably molded while suppressing the deformation of the nozzle.
1 ガラス溶融炉
2 フォアハース
3 フィーダー
4 ブッシング
5 ノズル
51 長壁部
52 短壁部
53 ノズル孔
54 切欠き部
6 冷却管
7 ボビン
G 溶融ガラス
Gm ガラス繊維
Gs ストランド
Gr 繊維束
W 切欠き部の開口幅
F 冷却水
1
Claims (8)
前記ノズルは、前記一対の第1の壁部のうちの一方に、先端側に向かうに連れて前記長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の第1の切欠き部を有するとともに、前記一対の第1の壁部のうちの他方に、先端側に向かうに連れて前記長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の第2の切欠き部を有し、
前記第1の切欠き部と直接対向するように前記ノズルの一方側に配置された第1の冷却手段と、前記第2の切欠き部と直接対向するように前記ノズルの他方側に配置された第2の冷却手段とをさらに備えることを特徴とする異形断面ガラス繊維製造装置。 At the tip where the molten glass flows out, a flat nozzle hole, a pair of first wall portions facing each other in the minor axis direction of the nozzle hole, and a pair of second walls facing each other in the major axis direction of the nozzle hole. It is a modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus that manufactures one irregular cross-section glass fiber from the nozzle using a nozzle provided with a portion.
The nozzle has a concave first notch in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the tip side in one of the pair of first wall portions, and the pair of nozzles. On the other side of the first wall portion, there is a concave second notch portion in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the tip side.
The first cooling means arranged on one side of the nozzle so as to directly face the first notch, and the other cooling means arranged on the other side of the nozzle so as to directly face the second notch. A glass fiber manufacturing apparatus having a modified cross section, further comprising a second cooling means.
前記第1及び第2の冷却手段が、隣接する前記ノズル列の間に、前記ノズル列と平行に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の異形断面ガラス繊維製造装置。 A plurality of nozzle rows in which a plurality of the nozzles with the major axis direction oriented in the same direction are arranged on the same straight line extending in the major radial direction are arranged in parallel, and a plurality of nozzle rows are arranged.
The modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the first and second cooling means are arranged between the adjacent nozzle rows in parallel with the nozzle rows.
前記ノズルは、前記一対の第1の壁部のうちの一方に、先端側に向かうに連れて前記長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の第1の切欠き部を有すると共に、前記一対の第1の壁部のうちの他方に、先端側に向かうに連れて前記長径方向の開口幅が漸次拡大する凹状の第2の切欠き部を有し、
第1の冷却手段を前記第1の切欠き部と直接対向するように前記ノズルの一方側に配置するとともに、第2の冷却手段を前記第2の切欠き部と直接対向するように前記ノズルの他方側に配置することを特徴とする異形断面ガラス繊維製造方法。 At the tip where the molten glass flows out, a flat nozzle hole, a pair of first wall portions facing each other in the minor axis direction of the nozzle hole, and a pair of second walls facing each other in the major axis direction of the nozzle hole. It is a method of manufacturing a deformed cross-section glass fiber, which is a method of manufacturing a single deformed cross-section glass fiber from a nozzle provided with a portion and a nozzle.
The nozzle has a concave first notch portion in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the tip side on one of the pair of first wall portions, and the pair of nozzles. On the other side of the first wall portion, there is a concave second notch portion in which the opening width in the major axis direction gradually expands toward the tip side.
With the first cooling means arranged on one side of the nozzle so as to face directly to the first notch, the nozzle of the second cooling means so as to face directly to the second notch A method for producing a glass fiber having a modified cross section, which comprises arranging it on the other side of the glass fiber.
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