JP2018016506A - 異形断面ガラス繊維の製造装置、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的高温での異形断面ガラス繊維の成形を可能とし、もって異形断面ガラス繊維の生産性の向上を図る。【解決手段】異形断面ガラス繊維の製造装置は、底部に複数のノズル５が設けられたブッシング４を備えている。複数のノズル５のそれぞれは、溶融ガラスＧが流出する先端部において、扁平状のノズル孔５３と、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、を備え、少なくとも一方の短壁部５２に切欠き部５４を有する。一のノズル５の切欠き部５４が設けられた短壁部５２に対向する位置には、切欠き部５４を通じて溶融ガラスＧを保温する保温手段としての他のノズル５が配置されている。一のノズル５の少なくとも一方の長壁部５１に対向する位置には、長壁部５１を隔てて溶融ガラスＧを冷却する冷却管６が配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、異形断面ガラス繊維の製造技術に関するものである。

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。

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。

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不適切であれば、ノズル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。

そこで、例えば、特許文献１には、溶融ガラスの粘度を調整するために、溶融ガラスが流出するノズルの先端部において、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少なくとも一方に凹状の切欠き部を設けるとともに、それぞれの長壁部に設けられた切欠き部に対向する位置に冷却手段としての冷却板を設けることが開示されている

特許第５４８８８６３号

ところで、特許文献１では、冷却板とノズルに設けられた切欠き部の作用によって溶融ガラスを積極的に冷却することで溶融ガラスの粘度を上げ、ノズルから引き出された溶融ガラスが表面表力によって丸まろうとする力を抑えている。そのため、特許文献１では、比較的低温でガラス繊維を製造することが余儀なくされる。

しかしながら、この場合、溶融ガラスの粘度が低下するので、溶融ガラスの流動性が低下する。その結果、ノズルから溶融ガラスを効率よく引き出すことができず、異形断面ガラス繊維の生産性が低下するという問題がある。

以上の実情に鑑み、本発明は、比較的高温での異形断面ガラス繊維の成形を可能とし、もって異形断面ガラス繊維の生産性の向上を図ることを課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、底部に複数のノズルが設けられたブッシングを備えた異形断面ガラス繊維の製造装置であって、複数のノズルのそれぞれは、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、少なくとも一方の第２の壁部の少なくとも一部に切欠き部を有し、切欠き部に対向する位置に、切欠き部を通じて溶融ガラスを保温する保温手段が設けられるとともに、少なくとも一方の第１の壁部に対向する位置に、第１の壁部を隔てて溶融ガラスを冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする。ここで、「第２の壁部の少なくとも一部に切欠き部を有し」とは、ノズル先端部において第２の壁部の一部のみに切欠き部を設ける場合と、ノズル先端部において第２の壁部全体を全体に切欠き部を設ける場合（第２の壁部がない場合）との双方を含む意味である。

このような構成によれば、溶融ガラスのうちノズル孔の短径方向に対向する一対の面の少なくとも一方が、冷却手段によって第２の壁部を隔てて冷却されて相対的に低温となる。ここで、冷却手段は、第１の壁部を隔てて溶融ガラスを冷却するため、第１の壁部に切欠き部を設けた場合のように溶融ガラスが過度に冷却されることはない。その一方で、溶融ガラスのうちノズル孔の長径方向に対向する一対の面（長径方向の両端部）の少なくとも一方が、保温手段によって第１の壁部に設けられた切欠き部を通じて保温されて相対的に高温となる。このように温度差が形成さると、相対的に高温である溶融ガラスの長径方向に対向する面側に溶融ガラスを引き寄せる力が働く。そのため、ノズルから引き出された溶融ガラスには長径方向と短径方向で収縮量に差が生じ、異形断面ガラス繊維となる。すなわち、このように保温と冷却を併用して温度差を設けることで、溶融ガラスＧを過度に冷却しなくても異形断面ガラス繊維を製造することができる。したがって、比較的高温でも異形断面ガラス繊維を製造することができる。

上記の構成において、切欠き部は、一対の第２の壁部のそれぞれに設けられていてもよい。このようにすれば、溶融ガラスが、ノズル孔の長径方向の両側に引っ張られるので、より扁平比（長径寸法／短径寸法）の高い異形断面ガラス繊維を製造することができる。

上記の構成において、複数のノズルのうち、一のノズルの保温手段は、隣接する他のノズルであってもよい。すなわち、ノズル自体が熱源であるため、保温手段として用いれば、ブッシングの下部空間に保温手段としてのみ機能する専用の熱源を別途設ける必要がなくなる。

上記の構成において、一のノズルの切欠き部と、他のノズルの切欠き部とが、互いに対向していることが好ましい。このようにすれば、他のノズルが一のノズルの保温手段になると同時に、一のノズルが他のノズルの保温手段にもなる。

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。

上記の構成において、長径方向で隣接するノズル間の距離は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。すなわち、当該距離が０．５ｍｍ以上であれば、隣接するノズルによって製造される異形断面ガラス繊維同士が接合しにくくなり、異形断面ガラス繊維を安定的に製造することができる。また、当該距離が１０ｍｍ以下であれば、隣接するノズル同士が離れすぎず、ノズルによる保温効果を十分に得ることができる。

上記の構成において、短径方向で隣接するノズルと冷却手段の間の距離は、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。すなわち、当該距離が１ｍｍ以上であれば、冷却手段によってノズルの第２の壁部側が冷却されにくくなるので、溶融ガラスのうちノズル孔の短径方向に対向する面と、溶融ガラスのうちノズル孔の長径方向に対向する面との間で温度差を付けやすく、異形断面ガラス繊維を製造しやすくなる。また、当該距離が３０ｍｍ以下であれば、冷却手段によるノズルの第１の壁部の冷却効果を確保しつつ、ブッシングに配置できるノズルの数を十分に確保することができるので、異形断面ガラス繊維を生産性が向上する。

上記の構成において、短径方向で隣接するノズルと冷却手段の間の距離が、長径方向で隣接するノズル間の距離よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、ノズルによる保温効果が、冷却手段による冷却効果よりも相対的に強くなる。すなわち、ノズルによる保温効果を十分に発揮することができる。異形断面ガラス繊維を製造する上では、保温効果と冷却効果がこのような関係性を満たすことが好ましい。

上記の構成において、ノズル孔は、スリット部と、スリット部の長径方向の両端部に設けられ、スリット部よりも短径方向の寸法が大きい拡大部とを備えていてもよい。このようにすれば、ノズル孔の長径方向の両端部において溶融ガラスの流量が増えるため、溶融ガラスのうちノズル孔の長径方向に対向する面が冷えにくくなる。そのため、保温手段との相乗効果により、溶融ガラスのうちノズル孔の短径方向に対向する面と、溶融ガラスのうちノズル孔の長径方向に対向する面との間でより大きな温度差を付けやすくなる。したがって、扁平比の高い異形断面ガラス繊維を製造しやすくなる。

上記課題を解決するために創案された本発明は、ノズルから溶融ガラスを引き出して異形断面ガラス繊維を製造する異形断面ガラス繊維の製造方法であって、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、少なくとも一方の第２の壁部の少なくとも一部に切欠き部を有し、ノズルから溶融ガラスを引き出す際に、切欠き部を通じて溶融ガラスを保温するとともに、少なくとも一方の第１の壁部を隔てて溶融ガラスを冷却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。

上記の構成において、成形温度において、溶融ガラスは、１０^２．５〜１０^３・５ｄＰａ・ｓの粘度を有することが好ましい。すなわち、１０^３・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、１０^２．５ｄＰａ・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を高めることができる。

以上の本発明によれば、比較的高温での異形断面ガラス繊維の成形が可能になるため、異形断面ガラス繊維の生産性の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る異形断面ガラス繊維製造装置を示す断面図である。 図１のノズル周辺を拡大して示す断面図である。 図１のノズル周辺を拡大して示す底面図である。 本発明の第１の実施形態に係るノズルを示す図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ１−Ｂ１断面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ１−Ｃ１断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るノズルを示す図であって、（ａ）はその斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ２−Ｂ２断面図、（ｄ）は（ｂ）のＣ２−Ｃ２断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るノズルを示す図であって、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ３−Ｃ３断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るノズルを示す図であって、ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ４−Ｂ４断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ４−Ｃ４断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るノズルを示す図であって、ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ５−Ｂ５断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ５−Ｃ５断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るノズルを示す図であって、ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ６−Ｂ６断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ６−Ｃ６断面図である。 本発明の第７の実施形態に係るノズルを示す図であって、ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ７−Ｂ７断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ３−Ｃ３断面図である。 本発明の第８の実施形態に係るノズルを示す図であって、ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ８−Ｂ８断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ８−Ｃ８断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、異形断面ガラス繊維の一例を模式的に示す断面図である。 ブッシングに対するノズル配列態様の変形例を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ブッシングに対するノズル配列態様の変形例を説明するための図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ブッシングに対するノズル配列態様の変形例を説明するための図である。

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。

（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）。

溶融ガラスＧは、ガラス溶融炉１及びフォアハース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、ガラス溶融炉には複数のフィーダー３が接続されていてもよい。

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。

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。

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、１０^２．５〜１０^３・５ｄＰａ・ｓ（好ましくは１０^２．７〜１０^３・２ｄＰａ・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。

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。

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。

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。各々の短壁部５２には切欠き部５４が設けられており、ノズル孔５３のＹ方向の両端部が切欠き部５４を通じてノズル５の外部空間に連通している（図３を参照）。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。

冷却管６は、その内部に流体としての冷却水Ｆを流通（例えば循環）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。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Ｚ方向（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、冷却フィンなどであってもよい。

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が長壁部５１に対向し、長壁部５１を隔ててノズル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。詳細には、長壁部５１には切欠き部が設けられていないため、ノズル５内を流通する溶融ガラスＧは、冷却管６によって冷やされた長壁部５１を介して間接的に冷却される。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。

この実施形態では、図３に示すように、ノズル列Ｌのうち、一のノズル５の切欠き部５４が設けられた短壁部５２に対向する位置に、Ｙ方向に隣接する他のノズル５が配置されている。各ノズル５は熱源であるため、他のノズル５は一のノズル５の切欠き部５４を通じて一のノズル５内を流通する溶融ガラスＧを保温する保温手段として機能する。また、この実施形態では、一のノズル５の切欠き部５４が設けられた短壁部５２と、他のノズル５の切欠き部５４が設けられた短壁部５２とが、互いに対向している。そのため、他のノズル５が一のノズル５の保温手段になると同時に、一のノズル５が他のノズル５の保温手段にもなる。保温手段は、ノズル５に限られず、電熱線等からなるヒーターであってもよい。

ここで、Ｙ方向で隣接するノズル５間の距離Ｓｙは、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。距離Ｓｙの下限値は、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍであることがより好ましい。距離Ｓｙの上限値は、８ｍｍ、７ｍｍ、５ｍｍであることがより好ましい。また、Ｘ方向で隣接するノズル５と冷却管６の間の距離Ｓｘは、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。距離Ｓｘの下限値は、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍであることがより好ましい。距離Ｓｘの上限値は、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍであることがより好ましい。さらに、距離Ｓｘは、距離Ｓｙよりも大きいことが好ましい。

以上のような構成によれば、一のノズル５内を流通する溶融ガラスＧのうち、Ｘ方向に対向する一対の面のそれぞれが、冷却管６によって長壁部５１を隔てて冷却されて相対的に低温となる。その一方で、一のノズル５内を流通する溶融ガラスＧのうち、Ｙ方向に対向する一対の面（Ｙ方向の両端部）のそれぞれが、隣接する他のノズル５によって短壁部５２に設けられた切欠き部５４を通じて保温されて相対的に高温となる。このように温度差が形成さると、相対的に高温である溶融ガラスＧのＹ方向の両端部に溶融ガラスＧを引き寄せる力が働く。そのため、ノズル５から引き出された溶融ガラスＧにはＸ方向とＹ方向で収縮量に差が生じ、異形断面ガラス繊維Ｇｍとなる。すなわち、このように保温と冷却を併用して温度差を設けることで、溶融ガラスＧを過度に冷却しなくても異形断面ガラス繊維Ｇｍを製造することができる。したがって、上述したように、溶融ガラスＧの粘度が１０^２．５〜１０^３・５ｄＰａ・ｓになるような比較的高温でも異形断面ガラス繊維Ｇｍを製造することができる。

（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は、全体として直方体をなし、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によって、Ｚ方向に連通するノズル孔５３を区画形成している。ノズル５の先端部において、一対の短壁部５２のそれぞれのＸ方向の中心部には、凹状の切欠き部５４が設けられている。換言すれば、切欠き部５４のＸ方向両側には、切欠き部５４の形成されていない短壁部５２が位置している。ノズル孔５３のＹ方向の両端部が切欠き部５４を通じてノズル５の外部空間に連通している。ノズル孔５３内を流通する溶融ガラスＧの一部は、ノズル５の先端部において、切欠き部５４内に進入するとともに、短壁部５２によってＸ方向の両側から挟持された状態となる。その結果、溶融ガラスＧがＹ方向に収縮しにくくなる。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。なお、図示例では、切欠き部５４のＸ方向寸法がノズル孔５３のＸ方向寸法よりも小さくなっているが、同じであってもよいし大きくてもよい。

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。

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。

（ノズルの第２の実施形態）
図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ノズル５の先端部において、各々の短壁部５２の全体に切欠き部５４が設けられていてもよい。すなわち、この実施形態では、ノズル５の先端部において、短壁部５２がない状態となっている。これにより、切欠き部５４とノズル５の外部空間の境界がなく、切欠き部５４がノズル５の外部空間の一部を構成している。そのため、ノズル孔５３のＹ方向両端部がノズル５の外部空間に直接連通している。ノズル孔５３内を流通する溶融ガラスＧの一部は、ノズル５の先端部において、ノズル孔５３のＹ方向両端部からノズル５の外部空間に漏れ出して、図５（ｄ）に示すように、溜り部Ｇｔを形成する。これにより、溜り部Ｇｔがストッパーとなって、溶融ガラスＧがＹ方向に収縮しにくくなる。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。

ノズル孔５３の形状は種々変形可能である。以下にその変形例を説明する。なお、切欠き部５４の形状は、図４（ａ）〜（ｄ）に示した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、例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示した形状であってもよい。

（ノズルの第３の実施形態）
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、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り、Ｚ方向で一定の形状である。なお、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の形状を長円形等に変化させてもよい。この場合、ノズル孔５３の流路は、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。

（ノズルの第４の実施形態）
図７（ａ）〜（ｃ）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７（ｃ）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７（ｂ）に示す基端部のノズル孔５３の流路は、図７（ｃ）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。

（ノズルの第５の実施形態）
図８（ａ）〜（ｃ）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。

（ノズルの第６の実施形態）
図９（ａ）〜（ｃ）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９（ｃ）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９（ｂ）に示す基端部のノズル孔５３の流路は、図９（ｃ）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。

（ノズルの第７の実施形態）
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、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１０（ｃ）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）に示す基端部のノズル孔５３の流路は、図１０（ｃ）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。

（ノズルの第８の実施形態）
図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、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１１（ｃ）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施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１１（ｂ）に示す基端部のノズル孔５３の流路は、図１１（ｃ）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。

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１２（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３〜１０（好ましくは４〜８）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。

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した値は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。

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。

図４（ａ）〜（ｄ）に示したノズル５と、図５（ａ）〜（ｄ）に示したノズル５とを用いて実際に異形断面ガラス繊維を製造した。製造に際し、ノズル５の先端部におけるノズル孔５３の扁平比ａ／ｂ（図４（ｄ）を参照）、長径方向で隣接するノズル５間の距離Ｓｙ（図３を参照）、および短径方向で隣接するノズル５と冷却管６の間の距離Ｓｘ（図３を参照）を種々調整し、製造された異形断面ガラス繊維の扁平比Ａ／Ｂ（図１２（ａ），（ｂ）を参照）を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１では、ノズル形状として、図４（ａ）〜（ｄ）に示したノズル５を用いたものを「Ｔ１」、図５（ａ）〜（ｄ）に示したノズル５を用いたものを「Ｔ２」として記載している。

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。

上記の実施形態では、図３に示したように、各々のノズル列に含まれる個々のノズル５のＹ方向位置を揃えて配置されているが、図１３に示すように、各々のノズル列に含まれる個々のノズル５のＹ方向位置はずらして配置してもよい。詳細には、図１３では、一のノズル列Ｌに含まれるＹ方向に隣接するノズル５の間に、隣接する他のノズル列Ｌに含まれるノズル５のＹ方向位置がくるように配置態様が調整されている。

上記の実施形態では、図３に示したように、冷却管６が１列のノズル列Ｌ毎に配置されているが、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、冷却管６は複数列のノズル列Ｌ毎に配置されていてもよい。なお、図１４（ａ）及び（ｂ）では、冷却管６が２列のノズル列Ｌ毎に配置されている。この場合、１つのノズル列Ｌの片側のみに冷却管６が配置される。

上記の実施形態では、図３に示したように、ノズル５の一対の短壁部５２のそれぞれに切欠き部５４を設けているが、一方の短壁部５２のみに切欠き部５４を設けてもよい。この場合、図１５（ａ）に示すように、一のノズル５の切欠き部５４と、隣接する他のノズル５の切欠き部５４が形成されていない側の短壁部５２とが互いに対向していてもよいし、図１５（ｂ）に示すように、一のノズル５の切欠き部５４と、隣接する他のノズル５の切欠き部５４とが互いに対向していてもよい。後者の場合、別の位置では、一のノズル５の切欠き部５４の形成されていない側の短壁部５２と、他のノズル５の切欠き部５４の形成されていない側の短壁部５２とが互いに対向する場合もある。

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（第１の壁部）
５２ 短壁部（第２の壁部）
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
Ｆ 冷却水

Claims (12)

1. 底部に複数のノズルが設けられたブッシングを備えた異形断面ガラス繊維の製造装置であって、
   前記複数のノズルのそれぞれは、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、前記ノズル孔の短径方向で対向する一対の第１の壁部と、前記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、少なくとも一方の前記第２の壁部の少なくとも一部に切欠き部を有し、
   前記切欠き部に対向する位置に、前記切欠き部を通じて前記溶融ガラスを保温する保温手段が設けられるとともに、少なくとも一方の前記第１の壁部に対向する位置に、前記第１の壁部を隔てて前記溶融ガラスを冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする異形断面ガラス繊維の製造装置。
2. 前記切欠き部が、一対の前記第２の壁部のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
3. 前記複数のノズルのうち、一のノズルの前記保温手段が、隣接する他のノズルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
4. 前記一のノズルの前記切欠き部と、前記他のノズルの前記切欠き部とが、互いに対向していることを特徴とする請求項３に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
5. 前記長径方向を同一方向に向けた複数の前記ノズルを前記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、
   前記冷却手段が、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３又は４に記載の異形断面ガラス繊維製造装置。
6. 前記長径方向で隣接する前記ノズル間の距離が、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
7. 前記短径方向で隣接する前記ノズルと前記冷却手段の間の距離が、１ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項５又は６に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
8. 前記短径方向で隣接する前記ノズルと前記冷却手段の間の距離が、前記長径方向で隣接する前記ノズル間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
9. 前記ノズル孔は、スリット部と、前記スリット部の前記長径方向の両端部に設けられ、前記スリット部よりも前記短径方向の寸法が大きい拡大部とを備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の異形断面ガラス繊維の製造装置。
10. ノズルから溶融ガラスを引き出して異形断面ガラス繊維を製造する異形断面ガラス繊維の製造方法であって、
    前記ノズルは、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、前記ノズル孔の短径方向で対向する一対の第１の壁部と、前記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、少なくとも一方の前記第２の壁部の少なくとも一部に切欠き部を有し、
    前記ノズルから前記溶融ガラスを引き出す際に、前記切欠き部を通じて前記溶融ガラスを保温するとともに、少なくとも一方の前記第１の壁部を隔てて前記溶融ガラスを冷却することを特徴とする異形断面ガラス繊維製造方法。
11. 前記溶融ガラスがＥガラスであることを特徴とする請求項１０に記載の異形断面ガラス繊維の製造方法。
12. 成形温度において、前記溶融ガラスの粘度が１０^２．５〜１０^３・５ｄＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の異形断面ガラス繊維の製造方法。
    

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