JP7075059B2 - Nozzle for manufacturing irregular cross-section glass fiber, irregular cross-section glass fiber manufacturing equipment, its manufacturing method, irregular cross-section glass fiber - Google Patents
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Description
本発明は、異形断面ガラス繊維及びその製造技術の改良に関するものである。 The present invention relates to a modified cross-section glass fiber and an improvement in a manufacturing technique thereof.
断面が長円形や楕円形のような扁平形状などの異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。 Deformed cross-section glass fiber having a deformed cross section such as a flat shape such as an oval or elliptical cross section is used in various fields because it can realize a high reinforcing effect when mixed with a resin and composited. ..
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。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を製造する場合、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。 Glass fiber is generally manufactured by cooling while drawing molten glass from a nozzle. Since the shape of the nozzle hole at the tip of the nozzle forms the basis of the cross-sectional shape of the manufactured glass fiber, when manufacturing a glass fiber having a modified cross section, the nozzle hole is often flattened at the tip of the nozzle.
異形断面ガラス繊維としては、例えば、紡出方向に垂直な横断面形状が楕円形状であるものの他に、特許文献1の図4に示すように、種々の形状のものがある。
As the irregular cross-sectional glass fiber, for example, in addition to the one having an elliptical cross-sectional shape perpendicular to the spinning direction, there are various shapes as shown in FIG. 4 of
このような異形断面ガラス繊維は、特許文献1の図4(a)等に示すような複数本の円形のノズルから引き出された溶融ガラスが成形時に融合することにより製造される。
Such a modified cross-section glass fiber is manufactured by fusing molten glass drawn from a plurality of circular nozzles as shown in FIG. 4A of
特許文献1のように径の等しい円形のノズルから溶融ガラスを引き出した場合、温度条件によっては、溶融ガラスどうしが成形時に融合せず、1本の異形断面ガラス繊維にならないという問題があった。
When the molten glass is pulled out from circular nozzles having the same diameter as in
以上の実情に鑑み、本発明は、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 stably form a glass fiber having a modified cross section.
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、非円形の1個のノズル孔を備えた異形断面ガラス繊維製造用ノズルであって、前記ノズル孔は、長径方向の両端側に配された幅広部と、前記幅広部の間に配された、前記幅広部の最大短径寸法よりも短径寸法の小さい幅狭部を有することを特徴とする。 The nozzle for manufacturing a deformed cross-section glass fiber according to the present invention, which was devised to solve the above problems, is a nozzle for manufacturing a deformed cross-section glass fiber having one non-circular nozzle hole at the tip where the molten glass flows out. The nozzle hole is a wide portion arranged on both ends in the major axis direction and a narrow portion having a minor axis dimension smaller than the maximum minor axis dimension of the wide portion arranged between the wide portions. It is characterized by having.
このような構成によれば、1本の異形断面ガラス繊維は、1個のノズルにより形成されるため、複数本の円形のノズルから引き出された溶融ガラスどうしが成形時に融合せず、1本の異形断面ガラス繊維にならないという問題は生じない。また、幅狭部は、長径方向の両端側に配された幅広部よりも短径寸法が小さいため、幅狭部から引き出された溶融ガラスは、両端に位置する幅広部から引き出された溶融ガラスと比較して温度が低下しやすい。そのため、幅狭部から引き出された溶融ガラスは、いち早く固化する。幅狭部から引き出された溶融ガラスがいち早く固化することで、異形断面ガラス繊維の扁平比は大きくなりやすくなる。上記の2つの理由により、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 such a configuration, since one irregular cross-section glass fiber is formed by one nozzle, the molten glass drawn from a plurality of circular nozzles does not fuse with each other at the time of molding, and one piece. There is no problem that the glass fiber does not have a deformed cross section. Further, since the narrow portion has a smaller minor axis dimension than the wide portion arranged on both ends in the major axis direction, the molten glass drawn from the narrow portion is the molten glass drawn from the wide portions located at both ends. The temperature tends to drop compared to. Therefore, the molten glass drawn from the narrow portion solidifies quickly. By quickly solidifying the molten glass drawn from the narrow portion, the flatness ratio of the irregular cross-section glass fiber tends to increase. For the above two reasons, it is possible to stably form a glass fiber having a modified cross section.
上記の構成において、前記幅狭部は、短径寸法が長径方向全長に亘って同一であることが好ましい。このため、幅狭部から引き出された溶融ガラス全体が均一に冷却されやすく、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 In the above configuration, it is preferable that the narrow portion has the same minor axis dimension over the entire length in the major axis direction. Therefore, the entire molten glass drawn out from the narrow portion is easily cooled uniformly, and the irregular cross-section glass fiber can be stably formed.
上記の構成において、最小短径寸法に対する最大短径寸法の比(最小短径寸法/最大短径寸法)は、0.1~0.9であることが好ましい。(最小短径寸法/最大短径寸法)が0.1以上であれば、幅狭部から適量の溶融ガラスが流出するため、異形断面ガラス繊維が効率的に製造される。また、(最小短径寸法/最大短径寸法)が0.9以下であれば、幅狭部から引き出された溶融ガラスの温度低下が十分に促進され、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 In the above configuration, the ratio of the maximum minor axis dimension to the minimum minor axis dimension (minimum minor axis dimension / maximum minor axis dimension) is preferably 0.1 to 0.9. When (minimum minor axis dimension / maximum minor axis dimension) is 0.1 or more, an appropriate amount of molten glass flows out from the narrow portion, so that a glass fiber having a modified cross section is efficiently manufactured. Further, when (minimum minor axis dimension / maximum minor axis dimension) is 0.9 or less, the temperature drop of the molten glass drawn out from the narrow portion is sufficiently promoted, and the irregularly shaped cross-section glass fiber is stably molded. be able to.
上記の構成において、前記長径方向の両端部に配された幅広部の間に配された第2幅広部を更に有することが好ましい。このような構成であれば、補強材としての特性に優れたガラス繊維である、多くの窪みを有する異形断面ガラス繊維が製造できる。 In the above configuration, it is preferable to further have a second wide portion arranged between the wide portions arranged at both ends in the major axis direction. With such a configuration, it is possible to manufacture a modified cross-section glass fiber having many dents, which is a glass fiber having excellent properties as a reinforcing material.
上記の構成において、前記幅広部の最大短径寸法は、前記第2幅広部の最大短径寸法よりも大きいことが好ましい。このような構成であれば、第2幅広部から引き出された溶融ガラスを、幅広部から引き出された溶融ガラスよりも先に固化できるため、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 In the above configuration, it is preferable that the maximum minor axis dimension of the wide portion is larger than the maximum minor axis dimension of the second wide portion. With such a configuration, the molten glass drawn from the second wide portion can be solidified before the molten glass drawn from the wide portion, so that the deformed cross-section glass fiber can be stably formed.
上記の構成において、前記ノズル孔は、前記第2幅広部を区画する部位に切欠きを有することが好ましい。また、上記の構成において、前記ノズル孔は、前記幅狭部を区画する部位に切欠きを有することが好ましい。このような構成であれば、幅狭部及び第2幅広部から引き出された溶融ガラスを効率的に冷却できるため、異形断面ガラス繊維をより安定的に成形することができる。 In the above configuration, it is preferable that the nozzle hole has a notch at a portion that partitions the second wide portion. Further, in the above configuration, it is preferable that the nozzle hole has a notch in a portion for partitioning the narrow portion. With such a configuration, the molten glass drawn from the narrow portion and the second wide portion can be efficiently cooled, so that the irregular cross-section glass fiber can be molded more stably.
上記の構成において、前記ノズル孔は、鉛直下方に向かうにつれて、ノズル孔の鉛直方向に対して垂直な方向での断面積が増加するように構成されることが好ましい。このような構成であれば、予期せずにストランドが切れた場合でも、巻取りの再開を早急に再開できる。 In the above configuration, it is preferable that the nozzle hole is configured so that the cross-sectional area in the direction perpendicular to the vertical direction of the nozzle hole increases as it goes vertically downward. With such a configuration, even if the strand breaks unexpectedly, the rewinding can be resumed immediately.
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、上記のいずれかの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 in that any of the above nozzles is provided with a bushing provided at the bottom. With such a configuration, the same effect as the corresponding configuration already described can be enjoyed.
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、上記の異形断面ガラス繊維製造装置を用いて異形断面ガラス繊維を製造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, is characterized in that the deformed cross-section glass fiber is manufactured by using the above-mentioned modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus. With such a configuration, the same effect as the corresponding configuration already described can be enjoyed.
上記の構成において、前記異形断面ガラス繊維の最大長径寸法に対する最大短径寸法の比(最大長径寸法/最大短径寸法)は、前記ノズル孔の最大長径寸法に対する最大短径寸法の比(最大長径寸法/最大短径寸法)よりも大きいことが好ましい。このような構成によれば、異形断面ガラス繊維の(最大長径寸法/最大短径寸法)が大きくても、異形断面ガラス繊維を安定的に成形することができる。 In the above configuration, the ratio of the maximum minor axis dimension to the maximum major axis dimension (maximum major axis dimension / maximum minor axis dimension) of the modified cross-section glass fiber is the ratio of the maximum minor axis dimension to the maximum major axis dimension of the nozzle hole (maximum major axis dimension). It is preferable that it is larger than the dimension / maximum minor diameter dimension). According to such a configuration, even if the irregular cross-section glass fiber (maximum major axis dimension / maximum minor axis dimension) is large, the irregular cross-section glass fiber can be stably formed.
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は、紡出方向に垂直な横断面形状が非円形をなす異形断面ガラス繊維であって、前記横断面において、長径方向の両端側及び中央部に、幅広部と、前記各々の幅広部の間に、前記幅広部よりも短径寸法の小さい幅狭部を有し、最小短径寸法に対する最大短径寸法の比(最小短径寸法/最大短径寸法)は、0.2~0.9であることを特徴とする。 The modified cross-sectional glass fiber according to the present invention, which was devised to solve the above problems, is a deformed cross-sectional glass fiber having a non-circular cross-sectional shape perpendicular to the spinning direction, and has a long diameter direction in the cross-sectional shape. On both ends and in the center, there is a narrow portion between the wide portion and each of the wide portions, which has a smaller diameter dimension than the wide portion, and the ratio of the maximum minor diameter dimension to the minimum minor diameter dimension (minimum). The minor axis dimension / maximum minor axis dimension) is 0.2 to 0.9.
(最小短径寸法/最大短径寸法)が0.9以下の異形断面ガラス繊維は、例えば、複数本の異形断面ガラス繊維が束ねられた場合、異形断面ガラス繊維の、幅広部の間の窪みに、他の異形断面ガラス繊維の幅広部が係合しやすくなる。それにより、せん断ずれが生じにくくなり、熱可塑性樹脂成型品を射出成型機で製造する場合において、熱可塑性樹脂の流れ方向(射出成型方向)と垂直方向での曲げ強度を高くすることができる。そのため、当該異形断面ガラス繊維を補強材として使用した場合、十分な補強効果を発現することができる。また、(最小短径寸法/幅広部の最大短径寸法)が0.2以上の異形断面ガラス繊維は、異形断面ガラス繊維に力が加わった際に幅狭部で割れる可能性が低い。ガラス繊維が割れた場合、補強部材としての特性が低下する。そのため、補強効果の低下が起こりにくい。 A modified cross-sectional glass fiber having a (minimum minor axis dimension / maximum minor axis dimension) of 0.9 or less is, for example, a recess between wide portions of the deformed cross-sectional glass fiber when a plurality of modified cross-sectional glass fibers are bundled. In addition, the wide portion of the other irregularly shaped glass fiber is easily engaged. As a result, shear displacement is less likely to occur, and when a thermoplastic resin molded product is manufactured by an injection molding machine, the bending strength in the direction perpendicular to the flow direction (injection molding direction) of the thermoplastic resin can be increased. Therefore, when the modified cross-section glass fiber is used as a reinforcing material, a sufficient reinforcing effect can be exhibited. Further, a deformed cross-sectional glass fiber having a (minimum minor diameter dimension / maximum minor diameter dimension of a wide portion) of 0.2 or more is unlikely to break in a narrow portion when a force is applied to the deformed cross-sectional glass fiber. When the glass fiber is broken, the property as a reinforcing member is deteriorated. Therefore, the reinforcing effect is unlikely to decrease.
上記の構成において、前記異形断面ガラス繊維の横断面の面積に対する、前記幅広部の最大短径寸法と前記横断面における異形断面ガラス繊維の最大長径寸法の積(異形断面ガラス繊維の横断面の面積/(幅広部の最大短径寸法×異形断面ガラス繊維の最大長径寸法))は、0.9以下であることが好ましい。このようにすることにより、例えば、複数本の異形断面ガラス繊維が束ねられた場合、異形断面ガラス繊維の、幅広部の間の窪みに、他の異形断面ガラス繊維の幅広部がより係合しやすくなる。 In the above configuration, the product of the maximum minor axis dimension of the wide portion and the maximum major axis dimension of the deformed cross-sectional glass fiber in the cross section with respect to the cross-sectional area of the deformed cross-sectional glass fiber (area of the cross section of the deformed cross-sectional glass fiber). / (Maximum minor axis dimension of wide portion x maximum major axis dimension of irregular cross-sectional glass fiber)) is preferably 0.9 or less. By doing so, for example, when a plurality of deformed cross-section glass fibers are bundled, the wide portion of the other deformed cross-section glass fiber is more engaged with the recess between the wide portions of the deformed cross-section glass fiber. It will be easier.
上記の構成において、前記横断面において、長径方向に延びる直線により区画され、前記直線の長さの総計に対する前記異形断面ガラス繊維の最大長径寸法(直線の長さの総計/異形断面ガラス繊維の最大長径寸法)は、0.4以下であることが好ましい。 In the above configuration, the cross section is partitioned by a straight line extending in the major axis direction, and the maximum major axis dimension of the deformed cross-section glass fiber with respect to the total length of the straight line (total length of the straight line / maximum of the deformed cross-section glass fiber). The major axis dimension) is preferably 0.4 or less.
本発明によれば、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。 According to the present invention, it is possible to stably form a glass fiber having a modified cross section.
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments and is based on ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. It should be understood that those of the following embodiments to which modifications, improvements, etc. have been made as appropriate fall within the scope of the present invention.
(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-sectional glass fiber manufacturing apparatus according to the present embodiment includes 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
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の底部には、ブッシング4が設けられている。ブッシング4は、図示しないブッシングブロックやフロー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。そして、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。
A
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、巻き取り装置のコレット7にケーキ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 feeder 3 is pulled out downward from a plurality of
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
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 fore hearth 2, the feeder 3 and 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51と、Y方向で対向する一対の短壁部52と、長壁部51と短壁部52で区画形成されたノズル孔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。なお、ノズル孔53の各々の長壁部51に切欠き部54が設けられているが、一方の長壁部51のみに設けられていてもよく、切欠き部54が設けられていなくてもよい。
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(図3では、簡略化のため、長円で記載する。ノズル孔53の詳細については、図5以降で説明する。)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。なお、本実施形態では、冷却管6は、Y方向に沿って平行に設けられているが、X方向に沿って平行に設けられていてもよい。さらに、本実施形態では、冷却管6は、ノズル5の両側に配置されているが、片側のみに配置されていてもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a plurality of nozzle rows L are arranged in parallel at the bottom of the
(異形断面ガラス繊維の製造装置及び製造方法の他の実施形態)
図4には、他の実施形態に係る異形断面ガラス繊維製造装置である。上記の実施形態において共通する構成については同じ符号を付し、説明を省略する。他の実施形態では、図4に示すように、ブッシング4の底部において、複数のノズルチップ7がX方向及びY方向に間隔を置いて平行に配置されている。そして、ノズルチップ7は、X方向及びY方向に間隔を置いて4つのノズル5を有している。なお、ノズルチップ7は、ノズル5を5つ以上有していても、3つ以下有していてもよい。また、ノズル5の配置は、X方向及びY方向に整列している必要は無い。(Other embodiments of a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a glass fiber having a modified cross section)
FIG. 4 shows a modified cross-section glass fiber manufacturing apparatus according to another embodiment. The same reference numerals are given to the configurations common to the above embodiments, and the description thereof will be omitted. In another embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of
(ノズルの第1の実施形態)
図5に示すように、ノズル孔53の断面形状は、ダンベル形状である。ノズル孔53は、ノズル孔53の両端側に幅広部53a・53aを有する。幅広部53aのX方向の幅の最大値(最大短径寸法)はLaである。ノズル孔53は、両端側の幅広部53a・53aの間に挟まれるように、幅狭部53bを有する。幅狭部53bのX方向の幅の最小値(最小短径寸法)Lbである。なお、幅狭部53bの短径寸法は、Y方向の全長(Lbt)において同一となっている。そして、幅広部53aと幅狭部53bは連結されて1つのノズル孔53を形成している。さらに、ノズル孔53の幅狭部53bを区画する部位に、切欠き54を有する。そのため、Y方向に延びる1筋の溶融ガラスがノズル孔53から引き出され、当該1筋の溶融ガラスから1本の異形断面ガラス繊維Gmが製造される。また、幅狭部53bから引き出された溶融ガラスは、いち早く固化する。
幅狭部53bの最小寸法Lbに対する幅広部53aの最大短径寸法Laの比(Lb/La)は、0.1~0.9であることが好ましい。(Lb/La)は、0.2~0.8であることがより好ましい。
なお、図5において、幅広部53aのY方向の全長(Lat)に対するノズル孔53のY方向の長さの最大値Llの比(Lat/Ll)は約0.3となっているが、例えば、0.1~0.4とすることができる。また、図5において、幅狭部53bのY方向の全長(Lbt)に対するノズル孔53のY方向の長さの最大値Llの比(Lbt/Ll)は約0.3となっているが、例えば、0.1~0.4とすることができる。
また、ノズル孔53のY方向の長さの最大値Llに対する幅広部53aの最大短径寸法Laの比(L1/La)は、約2.6となっているが、2~18であることが好ましく、4~10であることがより好ましい。
なお、2つの幅広部53aは、それぞれ、形状が同じであっても、異なっていてもよい。
また、図5では、2つの幅広部53aの最大短径寸法Laが等しいが、それぞれ最大短径寸法が異なっていてもよい。(First Embodiment of Nozzle)
As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the
The ratio (Lb / La) of the maximum minor axis dimension La of the
In FIG. 5, the ratio (Lat / Ll) of the maximum value Ll of the length of the
Further, the ratio (L1 / La) of the maximum minor axis dimension La of the
The two
Further, in FIG. 5, the maximum minor axis dimension La of the two
このような構成によれば、1本の異形断面ガラス繊維は、一体化された1個のノズル孔53により形成されるため、1本の異形断面ガラス繊維になる。また、幅狭部53bは、Y方向の両端側に配された幅広部53aよりも短径寸法が小さいため、幅狭部53bから引き出される溶融ガラスは、幅広部53aから引き出された溶融ガラスと比較して温度が低下しやすい。そのため、幅広部53aから引き出された溶融ガラスと比較していち早く固化する。そのため、扁平比の大きい異形断面ガラス繊維Gmを安定的に成形することができる。
According to such a configuration, one irregular cross-section glass fiber is formed by one
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6に示すように、断面(引き出し方向に垂直な横断面)が非円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、長径方向での寸法の最大値である最大長径寸法をA、短径方向での寸法の最大値である最大短径寸法をBとした場合に、断面形状の最大長径寸法と最大短径寸法の比(A/B)が4~20(好ましくは6~10)の範囲内となっている。また、最大短径寸法をB、最小短径寸法をCとした場合に、最小短径寸法Cに対する最大短径寸法Bの比(C/B)が0.2~0.9になっている。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 FIG. 6, the glass fiber Gm manufactured by pulling out the molten glass G from the
(ノズルの第2の実施形態)
図7に示すように、ノズル孔53は、両端部の幅広部53aの中間位置に、第2幅広部53cを有する。第2幅広部53cの最大短径寸法Lcは、幅広部53aの最大短径寸法Laと同一である。そして、幅広部53aと第2幅広部53cとの間にはそれぞれ幅狭部53bを有しており、幅広部53bは、幅広部53a及び第2幅狭部53cと連結されて一体となっている。さらに、ノズル孔53の幅狭部53b及び第2幅広部53cを区画する部位に、切欠き54を有する。そのため、幅狭部53b及び第2幅広部53cから引き出された溶融ガラスは、幅広部53aから引き出された溶融ガラスよりもいち早く固化する。
なお、図7では、2つの幅狭部53bの最小短径寸法Lbが等しいが、それぞれ最小短径寸法が異なっていてもよい。(Second Embodiment of Nozzle)
As shown in FIG. 7, the
In FIG. 7, the minimum minor axis dimensions Lb of the two
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8に示すように、両端側に幅広部Gmaと、幅広い部Gmaの間に位置する幅広部Gmcと、幅広部Gma及び幅広部Gmcよりも短径寸法が小さく、幅広部Gma幅広部Gmcとの間に位置する幅狭部Gmbとを有する。なお、幅広部Gmaと、幅広部Gmcの最大短径寸法はともにEであり、幅狭部Gmbの最少短径寸法はFである。この実施形態では、ガラス繊維Gmの最大長径寸法をDに対する、幅広部Gmaの最大短径寸法Eの比(D/E)が4~20(好ましくは6~10)の範囲内となっている。更に、この実施形態では、最小短径寸法Fに対する最大短径寸法Eの比(F/E)が0.2~0.9の範囲内となっている。
なお、図8において、幅広部Gma・Gmcのガラス繊維Gmの長径方向の寸法に対するガラス繊維Gmの最大長径寸法Dの比は約0.15となっているが、例えば、0.1~0.3とすることができる。また、図8において、幅狭部Gmbのガラス繊維Gmの長径方向の寸法に対するガラス繊維Gmの最大長径寸法Dの比は約0.21となっているが、例えば、0.1~0.3とすることができる。また、図8において、ガラス繊維Gmの横断面の面積に対する、幅広部Gmaの最大短径寸法Eと最大長径寸法Dの積(ガラス繊維Gmの横断面の面積/D×E)は、約0.75であるが0.9以下であることが好ましく、0.75以下であることがより好ましい。As shown in FIG. 8, the glass fiber Gm manufactured by pulling out the molten glass G from the
In FIG. 8, the ratio of the maximum major axis dimension D of the glass fiber Gm to the dimension in the major axis direction of the glass fiber Gm of the wide portion Gma / Gmc is about 0.15, but for example, 0.1 to 0. It can be 3. Further, in FIG. 8, the ratio of the maximum major axis dimension D of the glass fiber Gm to the dimension in the major axis direction of the glass fiber Gm of the narrow portion Gmb is about 0.21, but for example, 0.1 to 0.3. Can be. Further, in FIG. 8, the product of the maximum minor axis dimension E and the maximum major axis dimension D (area of the cross section of the glass fiber Gm / D × E) with respect to the area of the cross section of the glass fiber Gm is about 0. Although it is .75, it is preferably 0.9 or less, and more preferably 0.75 or less.
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、ガラス繊維Gmの、幅広部Gmaと第2幅広部Gmcの間の幅狭部の窪みに、他のガラス繊維Gmの幅広部Gmaまたは第2幅広部Gmcが係合しやすくなる。よって、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。また、ガラス繊維Gmに力が加わった際に幅狭部Gmbで割れる可能性が低い。ガラス繊維Gmが割れた場合、補強部材としての特性が低下する。そのため、補強効果の低下が起こりにくい。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。 Then, in the case of the strand Gs made of such glass fiber Gm, for example, if it is cut into a length of 3 mm to form a chopped strand, the narrow portion of the glass fiber Gm between the wide portion Gma and the second wide portion Gmc The wide portion Gma or the second wide portion Gmc of the other glass fiber Gm easily engages with the recess. Therefore, it has properties suitable as a reinforcing material for composite materials necessary for obtaining parts with strict dimensional accuracy requirements such as housings for electronic control devices. Therefore, it is possible to obtain the effects of reducing the distortion of the housing after injection molding and improving the strength. Further, when a force is applied to the glass fiber Gm, it is unlikely to break at the narrow portion Gmb. When the glass fiber Gm is broken, the characteristics as a reinforcing member are deteriorated. Therefore, the reinforcing effect is unlikely to decrease. It has properties suitable as a reinforcing material for composite materials necessary for obtaining parts with strict dimensional accuracy requirements such as housings for electronic control devices. Therefore, it is possible to obtain the effects of reducing the distortion of the housing after injection molding and improving the strength.
(ノズルの第3の実施形態)
図9に示すように、ノズル孔53は、両端部の幅広部53aの中間位置に、第2幅広部53dを有する。第2幅広部53dの最大短径寸法Ldは、幅広部53aの最大短径寸法Laよりも小さい。そして、幅広部53aと第2幅広部53dとの間にはそれぞれ幅狭部53bを有しており、幅広部53bは、幅広部53a及び第2幅狭部53dと連結されて一体となっている。(Third Embodiment of the nozzle)
As shown in FIG. 9, 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10に示すように、幅広部Gmaと、幅広部Gmaよりも短径寸法の小さい幅狭部Gmbとを有する。また、幅狭部Gmbの間にも、幅広部Gmdを有する。幅広部Gmaの最大短径寸法はIであり、幅広部Gmdの最大短径寸法はKである。幅狭部Gmbの最小短径寸法はJである。この実施形態では、ガラス繊維Gmの最大長径寸法をHに対する、幅広部Gmaの最大短径寸法をIの比(H/I)が4~20(好ましくは6~10)の範囲内となっている。更に、この実施形態では、短径方向における最小短径寸法Jに対する最大短径寸法Iの比(J/I)が0.2~0.9の範囲内となっている。更に、短径方向における最大短径寸法Kに対する最大短径寸法Iの比(K/I)が0.7~0.95の範囲内となっている。
As shown in FIG. 10, the glass fiber Gm manufactured by pulling out the molten glass G from the
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、ガラス繊維Gmの、幅広部Gmaと第2幅広部Gmdの間の幅狭部の窪みに、他のガラス繊維Gmの幅広部Gmaまたは幅広部Gmdが係合しやすくなる。よって、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。また、ガラス繊維Gmに力が加わった際に幅狭部Gmbで割れる可能性が低い。ガラス繊維Gmが割れた場合、補強部材としての特性が低下する。そのため、補強効果の低下が起こりにくい。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。 Then, in the case of the strand Gs made of such glass fiber Gm, for example, if it is cut into a length of 3 mm to form a chopped strand, the narrow portion of the glass fiber Gm between the wide portion Gma and the second wide portion Gmd is formed. The wide portion Gma or the wide portion Gmd of the other glass fiber Gm is easily engaged with the recess. Therefore, it has properties suitable as a reinforcing material for composite materials necessary for obtaining parts with strict dimensional accuracy requirements such as housings for electronic control devices. Therefore, it is possible to obtain the effects of reducing the distortion of the housing after injection molding and improving the strength. Further, when a force is applied to the glass fiber Gm, it is unlikely to break at the narrow portion Gmb. When the glass fiber Gm is broken, the characteristics as a reinforcing member are deteriorated. Therefore, the reinforcing effect is unlikely to decrease. It has properties suitable as a reinforcing material for composite materials necessary for obtaining parts with strict dimensional accuracy requirements such as housings for electronic control devices. Therefore, it is possible to obtain the effects of reducing the distortion of the housing after injection molding and improving the strength.
(ノズルの第4の実施形態)
図11及び図12に示すように、ノズル孔53は、Z方向下方(図1における下方)に向かうにつれて、ノズル孔のXY方向の面積が大きくなっている(ノズル径が拡大している)。すなわち、ノズル孔53の幅広部53a及び幅狭部53bは、テーパー部53tを有している。
溶融ガラスGを下方に引き出す際に、予期せずにストランドGsが切れることがある。引出しを再開するためには、一旦溶融ガラスGの引出しを一旦停止して、切れた部分に形成された溶融ガラスビーズが自重で落ちてくることを待つ必要がある。そして、溶融ガラスビーズの温度が急速に低下すると、ノズル外壁に溶融ガラスが付着しやすくなるため、溶融ガラスビーズが落ちにくくなり、溶融ガラスGの引出しの復旧に時間を要することがあった。
このように、テーパー部53tを有することにより、ノズル先端内壁付近に溶融ガラスが付着しにくくなるため、溶融ガラスビーズの落下が促進され、巻取りの再開を早急に再開できる。
また、メニスカスが引き伸ばされる形状になるため、異形断面ガラス繊維の扁平比は大きくなりやすくなる。(Fourth Embodiment of Nozzle)
As shown in FIGS. 11 and 12, in the
When the molten glass G is pulled downward, the strands Gs may be cut unexpectedly. In order to restart the drawing, it is necessary to temporarily stop the drawing of the molten glass G and wait for the molten glass beads formed in the cut portion to fall by its own weight. When the temperature of the molten glass beads drops rapidly, the molten glass tends to adhere to the outer wall of the nozzle, so that the molten glass beads do not easily fall off, and it may take time to restore the drawer of the molten glass G.
As described above, since the molten glass is less likely to adhere to the vicinity of the inner wall of the nozzle tip by having the tapered
In addition, since the meniscus has a stretched shape, the flatness ratio of the irregular cross-section glass fiber tends to increase.
(ガラス繊維の別実施形態)
図8において、ガラス繊維Gmの幅狭部Gmb外周は、凹状の曲面により形成されているが、図13に示すように、ガラス繊維Gmの幅狭部の外周は、平面により形成されていてもよい。幅狭部の長さをM,Nとし、ガラス繊維Gmの最大長径寸法をOとした場合、幅狭部の長さの総計(2M+2N)に対する最大長径寸法Oの比((2M+2N)/O)は0.4以下であることが好ましい。(Another embodiment of glass fiber)
In FIG. 8, the outer periphery of the narrow portion Gmb of the glass fiber Gm is formed by a concave curved surface, but as shown in FIG. 13, the outer periphery of the narrow portion of the glass fiber Gm may be formed by a flat surface. good. When the length of the narrow portion is M and N and the maximum major axis dimension of the glass fiber Gm is O, the ratio of the maximum major axis dimension O to the total length of the narrow portion (2M + 2N) ((2M + 2N). ) / O) is preferably 0.4 or less.
(補強材料の一実施形態)
補強材料は、上記に記載したガラス繊維を少なくとも含む。補強材料は、上記のガラス繊維以外にも、例えば断面が円形のガラス繊維、断面が楕円形のガラス繊維、ガラスフレーク、フィラー等を含んでもよい。補強材料として、上記のガラス繊維以外の材料を含むことにより、異形断面ガラス繊維の、幅広部の間の窪みに、他の異形断面ガラス繊維の幅広部がより係合しやすくなる。(One Embodiment of Reinforcing Material)
Reinforcing materials include at least the glass fibers described above. In addition to the above glass fibers, the reinforcing material may include, for example, glass fibers having a circular cross section, glass fibers having an elliptical cross section, glass flakes, fillers, and the like. By including a material other than the above-mentioned glass fiber as the reinforcing material, it becomes easier for the wide portion of the other irregular cross-section glass fiber to engage with the recess between the wide portions of the modified cross-section glass fiber.
4 ブッシング
5 ノズル
53 ノズル孔
53a 幅広部
53b 幅狭部
53c・53d 第2幅広部
G 溶融ガラス
Gm ガラス繊維4 Bushing 5
Claims (9)
前記ノズル孔は、
長径方向の両端側に配された幅広部と、
前記幅広部の間に配された、前記幅広部の最大短径寸法よりも短径寸法の小さい幅狭部と、
前記幅広部の間に配された第2幅広部を有することを特徴とする異形断面ガラス繊維製造用ノズル。 A nozzle for manufacturing irregular cross-section glass fiber having one non-circular nozzle hole at the tip where the molten glass flows out.
The nozzle hole is
Wide parts arranged on both ends in the major axis direction,
A narrow portion having a diameter smaller than the maximum minor diameter dimension of the wide portion, which is arranged between the wide portions, and a narrow portion having a smaller diameter dimension than the maximum minor diameter dimension of the wide portion.
A nozzle for producing a glass fiber having a modified cross section, characterized by having a second wide portion arranged between the wide portions .
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