JPS5838364B2 - ガラスパイプの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラスパイプの製造方法に関する。

特に，均一な壁厚を有するガラスパイプ就中温度依存性
の大きい粘度曲線を持つガラスから精度の良いガラスパ
イプを少量生産するに適した方法に関する。

従来．ガラスパイプの工業的製造法としては，溶融ガラ
ス用タンク窯から連続的に溶融ガラス帯流を引き出し，
回転するマンドレル上に溶融ガラスの被覆を形ｆｆｆＬ
，これをマンドレルの軸方向に連続的に引張ってガラス
パイプを製造するダンナ−（ Ｅ，Ｄａｎｎｅｒ）法が
知られている。

壕た、西ドイツ特許第５７９５０６号には．溶融窯の底
部の出口の壁と、この底部の出口の開口に直角で，形或
されるガラスパイプにほぼ平行に該底部出口内に設けら
れたドルン（ Ｄｏｒｎ）との間から溶融ガラスを引出
してガラスパイプを連続的に製造する方法に訃いて，引
出し方向が変化することによシ生ずるガラスパイプの壁
厚の不均一さを出口の軸に対しドルンを移動して偏心さ
せることによ９平均化させる方法が開示されている。

１た，西ドイツ特許第６０４５７９号Ｋは，管状流の型
において，環形或性溢流の周囲に液体ガラスを流下させ
てガラスパイプを製造する際に，この管状ガラス流の内
表面を，形吠されたパイプ内に突出しているがガラス体
にＶｉ接触しない冷却用物体により，局所的に冷却する
方法が開示されている。

１た，特公昭４ ０−３ ２５ ８号公報および特公昭
４５−１４９１７号公報には、溶融ガラス引出Ｌ口に鐘
状体を備えたガラスパイプ製造装置において，それぞれ
，管内側に供給する空気圧等を刀口減して管の外径を自
動制御する方法および管内外の圧力を測定しそして管内
側に供給する空気圧を調節Ｌ１た管の引張速度を調節す
る管の内径を自動制御する方法が記載されている。

更に，％公昭５３−３１１６６号公報には，下？帯に或
型装置を備えた溶融るつぼ内に原料の二酸化ケイ素を供
給し，該るつぼ内で原料を所定の温度１で力口熱し該戎
形装置全通じてガラスパイプを連続的に戎形する方法が
開示されている。

ＬかＬながら、これらの方法は例え′／′ｉ丘記ダンナ
ー法にみられるように，蛍光燈用、アンプル用あるいは
注射器用等のガラスパイプを，工業的に犬量に連続生産
するのに適した方法であり，それ故少量のガラスパイプ
を工業的に簡便に製造する方法を提供するものではない
。

近年，ファイバー・オブテツクスの技術開発が進む中で
光ファイバーの被覆用ガラスとして種々のガラス組或が
開発されてきておシ，このようなガラス金用いて少量で
はあるが多品種のガラスパイプを工業的に精度良く製造
する方法の開発が要望されている。

特に，温度依存性の大きい粘度曲線を有するいわゆるシ
ョートなガラスから精度の良いカラスパイプを工業的に
精度良く少量生産するのに適した工業的製法は従来知ら
れておらず，それ故このようなガラスパイプを少量生産
Ｌようとする場合には現在でもなお手吹きに頼っている
のが現状である。

Ｅ記の大量のガラスパイプを連続的に工業生産する方法
は，大規模生産に適した工夫がなされているため，少量
でＦ′ｉあるが精度の良いガラスパイプを工業的に簡便
に生産する方法としては適しておらず，それ故、本発明
で目的とするガラスパイプの少量生産に適した簡便な方
法を伺ら開示していない。

本発明者の研究によれば，均一な壁厚を有するガラスパ
イプを少量であっても精度良く，工業的に簡便に製造し
得る方法が見い出された。

すなわち，本発明は、 底部に中子を備えたノズルを有する溶融ガラス用ルツボ
から該ノズルを通じて溶融ガラス全引き出してガラスパ
イプを製造する方法において，該ノズルの長さをその直
径の１．５倍以七の長さとし、該中子に支持具を設けて
該中子を該ノズル内に同心的に固定し且つ該中子の先端
を該ノズルの先端から突出させ．そして該ルッポの本体
と該ノズル部の周辺にそれぞれ別個に温度制し得る少く
とも３種のヒーターを設け，それによって該ルッポ本体
内の溶融ガラス，該ノズル部内の溶融ガラスおよび該ノ
ズル部から引出された溶融ガラスの温度を別々に温度制
ＭＬ得るようにすることを特徴とするガラスパイプの製
造方法である。

以下にかかる本発明の方法を添付した第１図〜第３図を
参照しつつ詳細に説明する。

第１図は，本発明方法を実施するのに用いられるガラス
パイプ製造装置の１例の模式的断面図であシ，第２図は
中子の１例の模式的斜視図であり，１た，第３図は本発
明方法を実施するのに用いられるガラスパイプ製造装置
の１例の他の態様を示し模式的断面図でちる。

第１図および第３図において、溶融ガラス用ルツボ（以
下，溶融ルツボと云う）１は，底部にノズル２を有して
おり、更にこのノズル２はその中央部にパイプ状の中空
の中子３を備えている。

中子３は支持具４および５により中子３内に同心的に固
定されている。

第２図には前記したように中子３の１例が示されている
。

通常，ノズル２とその内に備えられる中子３とは同じに
配置される。

本発明者の研究によれば，本発明の目的を達或するため
には，ノズルの長さすなわちルツボの底面からノズル先
端部１での長さはノズルの直径（内径）の１．５倍以Ｌ
好昔し＜ｉｉ２〜１５倍とするのが望ｔＬ＜．ノズル長
さがノズル直径の１．５倍未満であると，ノズル中を流
れるガラスの温度コントロールすなわち粘度コントロー
ルが非常ニむつかしくなり精度の良いパイプの製造がで
きない。

１た中子の先端部がノズルの先端部から，第１図および
第３図に見られるように，突出している必要のあること
が明らかとされた。

ノズルから突出している中子の先端の長さは，ノズルの
内径と中子の外径との間隔の０．２〜５倍とするのが好
−ｔＬい。

ノズルの先端面から中子が突出していない場合Ｋは，ノ
ズル出口でパイプの外形状を決めることができにくいか
ら，外形不良、肉厚不良のパイプが製造される。

ノズル２および中子３の材質としては，熱および使用す
るガラス組或に対して耐性全有するものであれば良く，
貴金属あるいは石英等が用いられるが好ｔＬ＜は伝熱性
の良好な白金等の貴金属類が用いられる。

溶融ルツボ１およびノズル２ｉｉそれぞれ別個にヒータ
ーを有している。

第１図および第３図Ｋは．別個に制（財）され得る３種
のヒーター６，７および８が図示されている。

すなわち，これらの３種のヒーター６，７釦よび８は，
それぞれ熱電対９，１０および１１を通じて感知される
温度Ｋ＝Ｊ制（財）され，それぞれの部分における溶融
ガラスの温度を望１Ｌい設定温度に加熱する。

別個Ｋ制（財）されるヒーターの数（第１図、第３図で
は３種）は，ルツボ本体内の溶融ガラス，ノズル部内の
溶融ガラスおよび該ノズル部から引出された溶融ガラス
の温度を別々に温度制ａｌｌ得るように少くとも３種と
する必要がある。

ルツボ１に導入されたガラスは，一般に脱泡および温度
均一化のため一定時間一定温度に保持される。

このような保持をつづける間，ルツボ１内の溶融ガラス
は，第１図に示したとおりノズル２と中子３の先端部に
合致する水冷クーラー１３によってルツボ１内に維持さ
れている。

この際の溶融ガラスの保持温度は，ガラス組或によシ異
なるが，ヒーター６，７および８によ９ガラスの脱泡に
必要な温度筐で卯熱されており，特にノズル２内Ｋある
ガラスは水冷クーラー１３によって急冷されているよう
な丘下方向の温度分布を持ち．失透が起らない温度とざ
れている。

溶融ルソボ１内で，溶融ガラス１２の脱泡および温度の
均一化が終了すると，水冷クーラー１３が取外され，ガ
ラスパイプの製管が開始ざ力る。

溶融ルツボ１内でほぼ製管に適した温度に保持されてい
る溶融ガラスは，ノズル２を通過して吐出される壕でに
，ノズル２内で製管に必要な温度まで更に調整ざれる。

第１図および第２図に図示した本発明方法を実施するに
適した装置は，単一溶融ルツボを用いるバッチ式による
装置を示してオリ，それ故製管が進むにつれ溶融ルツボ
１内の溶融カラスの素地面の高さは低下する。

本発明方法は、このようなバッチ式にのみ適用されるも
のではなく，例えば，Ｊ：．記装置をタンク窯に取付け
て行うこともできるが，Ｌ記の如きバッチ式の場合Ｋは
、素地面高さの低下にともなう溶融ガラスの流量低下を
，溶融ルツボ１内の溶融ガラスの温度とノズル２内の溶
融ガラスの温度とをほぼ等しくするかあるいは前者の温
度よりも後者の温度を高くすることによって補償するこ
とができる。

このような温度制御は，ヒーター６とヒーター７あるい
は場合によっては更にヒーター８Ｋよって行なわれる。

本発明方法によれば．丘記の如きバッチ式による素地面
高さの影響を，Ｌ記の如くノズルＥ部の温度を制御する
ことによって相殺し，素地面高さの低下による影響をで
きるだけ少くして精度の高いガラスパイプを製造し得る
利点がちる。

第１図および第２図の装置において，ヒーター８は一般
にノズル２の下部からノズル２を離れた直後に到るガラ
スパイプ或型部におけるガラスの冷却速度を温度制御す
るために使用されている。

一般に，ヒーター８によって制御された温度とロール１
４によるガラスパイプの引張り速度によってガラスパイ
プの寸法が決１る。

ガラスパイプを引張る際には，中子を通じパイプ内に空
気を吹込んでも良い。

このように，本発明方法によれば，直径の１．５倍以七
の長さを持つノズルと，そのノズルの中央部に先端を突
出させた中子を備えた溶融ルツボを用い，そして該ルツ
ボ本体と該ノズル部とを別個Ｋ７ＪＩｌ熱Ｌ得るヒータ
ーを設けることによって，該ノズル先端から吐出される
溶融ガラスの戎形と温度制御とを簡単に行うことができ
，それ故，管径および壁厚精度の良いガラスパイプを容
易に製造することができる。

以下，実施例により本発明方法金更に詳細に説明する。

実施例では，第２図に図示した中子を備えた第１図およ
び第３図に示した装置を用いた。

使用したガラスは， Ｓ ｉ０２ ２ ０． ５％（
重量循，以下同じ）．Ｂ２０３３６．０％，Ｎａ２０
８．０％、Ｋ２０ ２． ５％およびＢａ０３３．０
％から戎る組或のガラスでらシ，立上った粘度曲線を持
ついわゆるショートなガラスである。

ルツボおよび中子の材質は］ ｏ％Ｒｈ−ｐ ｔ合金で
ある。

１た，ルツボ直径（内径）２７０ｍｒｎφ，ノズル直径
（内径） ９０ｍ’ｒｌｔφ，ノズルの長さ２００皿．
中子先端部の直径（外径）５５順およびノズルの先端面
より突出している中子の長さｌＱｍｍの底部に中子を備
えたノズルを有する溶融ルツボを用いた。

１た、ルツボ本体を加熱するヒーター（ヒーター６）に
は炭化硅素発熱体を用い，ノズル部をυ口熱するヒータ
ー（ヒーター７およびヒーター８）には、カンタル線の
巻線全用いた。

Ｌ記溶融ルツポを用いて製管すべく，先ず，ノ・ズルの
下部を銅製の水冷クーラーで冷却Ｌつつ封鎖Ｌ， ，ｆ
：記組暇のガラスを溶融ガラスの素地面が所定の高さに
なる昔で投入した。

次いで，ヒーター６およびヒーター７により，溶融ガラ
スの温度が約１０ ポイズの粘度を示す１０５０℃に，
６時間以丘保持し，ガラスの脱泡と温度の均一化を行っ
た。

この際，ヒーター８は作動させなかった。この間，溶融
ガラスｉ’ｉｌ：ｔｊ失透の発生は全く認められなかっ
た。

次いで，ヒーター６，ヒーター７およびヒーター８を、
それぞれ，溶融ガラスの粘度が約】０５゜２ポイズを示
す７２０℃の温度，約１０ ポイズを示す７３５℃およ
び約１０ ポイズを示す６８５℃に設定し，そして約１
．５時間保持して各々の部分における溶融ガラスの温度
がこれらの温度とされた。

次いで，底部の水冷クーラーが取シ外ざれ、ヒーター８
を熱電対１１Ｋより感知された温度によって制御するこ
とにより，ガラスパイプの製管が開始された。

外径２５朋φ，肉厚ＩＷＬ７ＩＬのガラスパイブ１５が
０．５朋／分の速度で製管された。

かくして製管されたガラスパイプは，長さ１ｍ当シの外
径の変動および外径の長径と短径の差がいずれも±１間
であシ，１た肉厚の変動は０． ０ ５ ｍｔｎであっ
た。

一方，Ｅ記組戎のガラスからＥ記寸法のガラスパイプを
手吹きで製造Ｌようと試みたが，ショートなガラスであ
るため非常に製管が難しく、精度の良いガラスパイプを
製造することはできなかった。

すなわち，長さ１ｍ当シの外径の変動および外径の長径
と短径の差がいずれも±５馴であシ．１た肉厚の変動は
０．４ｗＬｍであった。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は，本発明方法を実施するのに用い
られるガラスパイプ製造装置の１例の模式的断面図を示
しており，第１図は溶融ガラス保持時における態様，第
３図は製管中の態様を示している。 第２図は中子の１例の模式的斜視図を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 底部に中子を備えたノズルを有する溶融ガラス用ル
   ツボから該ノズルを通じて溶融ガラスを引出してガラス
   パイプを製造する方法において、該ノズルの長さをその
   直径の１．５倍以丘の長さとし，該中子に支持具を設け
   て該中子を該ノズル内に同心的に固定し且つ該中子の先
   端を該ノズルの先端から突出させ，そして該ルッポの本
   体と該ノズル部の周辺にそれぞれ別個に温度制のＬ得る
   少くとも３種のヒーターを設け，それによって該ルツポ
   本体内の溶融ガラス，・該ノズル部内の溶融ガラスおよ
   び該ノズル部から引出された溶融ガラスの温度を別々に
   温度制ＭＬ得るようにすることを特徴とするガラスパイ
   プの製造方法。