用于制造玻璃纤维的嘴头和玻璃纤维的制造方法
1.本技术是申请日为2018年2月23日、申请号为201880014287.x、发明名称为用于制造玻璃纤维的嘴头和玻璃纤维的制造方法的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及用于制造截面为扁平状的玻璃纤维的、由铂或铂合金形成的嘴头(日文：
ノズルチップ
)和使用该嘴头来制造玻璃纤维的方法。
背景技术：3.截面为扁平形状等非圆形的玻璃纤维通过与树脂等的复合化而可期待与截面为圆形的通常的玻璃纤维相比提高强度且能够防止与树脂复合后的复合成型品的翘曲，因此，作为填料材料被广泛使用。认为其原因在于，若为非圆形，则玻璃纤维彼此间容易重叠，与树脂混合并成型时的树脂的流动性提高，即使玻璃纤维的含有率较高，玻璃纤维的分散性也良好。非圆形的玻璃纤维的制作工艺是与圆形的玻璃纤维相同的制作工艺，但为了使截面为非圆形，对于用于将玻璃熔体作为玻璃纤维拉出的嘴头需要特殊的构造。
4.例如，在专利文献1、2中，公开一种嘴头，其用于制造截面为扁平形状的玻璃纤维，其中，在由长边壁和短边壁构成的嘴壁的靠长边壁侧的顶端部设有缺口。为了制造截面为扁平形状的玻璃纤维，需要自排出玻璃熔体的、端部的截面为扁平形状的嘴头拉出并排出玻璃熔体且将玻璃熔体急速冷却而进行纤维化。在玻璃熔体的纤维化时，玻璃熔体的表面张力较高，熔体欲变圆，因此，与其对抗是制造截面为扁平形状的玻璃纤维的要点。
5.例如，在专利文献1中，在排出玻璃熔体的、端部的截面为椭圆形形状的嘴的长边壁的一侧的顶端具有缺口，在没有缺口构造的一侧，对玻璃熔体进行保温而维持流动的玻璃熔体的形状，并提高具有缺口构造的这一侧的玻璃熔体的粘度，从而对抗玻璃欲变圆的力。另外，在专利文献2中，将在嘴的长边壁的一侧的顶端具有缺口的嘴以缺口相面对的方式插入板中。另外，在专利文献3中，在扁平形状嘴的长边壁的一侧或两侧设置大范围的缺口，经由该缺口利用冷却气体提高了嘴内的靠长边侧的玻璃熔体的粘度。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：国际公开wo99/028543号
9.专利文献2：日本特开2003－048742号公报
10.专利文献3：日本特开2010－163342号公报
技术实现要素：11.发明要解决的问题
12.在期望通过截面形状为非圆形、例如椭圆形的玻璃纤维与树脂之间的复合化来提高树脂的强度的情况下，优选的是，该截面形状以长边方向中心轴线为对称轴对称。在不仅截面为非圆形形状、而且该截面形状以长边方向中心轴线为对称轴对称的情况下，与以长
边方向中心轴线为对称轴非对称的情况相比，玻璃纤维彼此间容易重叠。这也有助于将玻璃纤维和树脂混合并进行成型时的树脂的流动性提高。
13.在制造截面形状为非圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维的情况下，需要具有如下那样的嘴，该嘴使用于将玻璃熔体作为玻璃纤维排出的嘴头的形状为与玻璃纤维的截面形状近似的形状，即，包括呈扁平状突出的一对长边壁和一对短边壁以及由所述长边壁和短边壁形成的、用来排出玻璃熔体的嘴孔。除此以外，需要使在嘴孔内流动的玻璃熔体的温度曲线在两长边壁相同。
14.从制造截面为扁平状的玻璃纤维这样的视点来看，专利文献1、2所公开的嘴头是优异的方法，但难以使与嘴头的各长边壁相接触的玻璃熔体的温度曲线相同。即，由于与两长边壁相接触的玻璃熔体的粘度不相同，因此，为了制造截面形状为椭圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维，需要进一步的设计。
15.另外，从嘴头的耐热性和耐浸蚀性的观点出发，嘴头优选由铂或铂合金形成。然而，由于这些构件与玻璃熔体的润湿性良好，因此，缺口部处的玻璃熔体的流动性与壁部处的玻璃熔体的流动性的差异较大，在设置了专利文献3那样的大范围的缺口的情况下，嘴孔内的玻璃熔体的流动的稳定性降低。
16.本发明的课题在于，鉴于以上情况而提供容易制造截面形状为扁平状的玻璃纤维的、由铂或铂合金形成的嘴头和具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维的制造方法。
17.用于解决问题的方案
18.本发明的第一嘴头以自贮存玻璃熔体的贮存槽的底面部向下方突出的方式来使用，用来制造截面形状为扁平状的玻璃纤维，其特征在于，所述嘴头具备嘴，该嘴包括：一对长边壁和一对短边壁，该一对长边壁和一对短边壁由铂或铂合金形成；以及嘴孔，其由所述长边壁和短边壁形成，用来排出玻璃熔体，所述嘴孔具有水平截面为扁平状的孔形状，各长边壁在玻璃熔体的排出侧具有缺口，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的10％～55％，所述一对长边壁是以所述嘴孔的所述中心轴线为对称轴对称的形状。
19.在所述嘴头，在各长边壁的靠玻璃熔融液的排出侧的位置设置缺口，所述一对长边壁的形状设为以所述嘴孔的长边方向中心轴线为对称轴对称，即，使两缺口的大小相同或大致相同，因此容易使与嘴的各长边壁接触的玻璃熔体的温度曲线相同。从以往技术来看，认为为了制造截面形状为非圆形的玻璃纤维的要素如下。
20.1)在一侧的长边壁处，利用相对于玻璃熔体的铂嘴的润湿性来维持流动的玻璃熔体的形状，为此，使一侧的长边壁为没有缺口的结构是有利的。
21.2)仅在另一侧的长边壁侧设置缺口，提高玻璃熔液的粘度，满足对抗玻璃想要变圆的力的条件。
22.本发明的嘴头并不满足1)、2)的要素。尽管如此，通过在各长边壁设置缺口且使各长边壁为对称构造之外，还使所述缺口的宽度为所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的10％～55％，意外地能够制造出截面形状为椭圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维。
23.在所述缺口宽度小于所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的10％的情况下，难以
得到如上述2)所述那样的缺口带来的效果。另一方面，在所述缺口宽度超过所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的55％的情况下，存在缺口的部位处的玻璃熔融液的流动性与没有缺口的部位处的玻璃熔融液的流动性的差异较大，嘴孔内的玻璃熔融液的流动的稳定性降低，玻璃流出时容易产生脉动等。考虑到这些情况，也可以是，优选使所述缺口的宽度为所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的15％～55％，更优选使所述缺口的宽度为所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的20％～55％，进一步优选使所述缺口的宽度为所述嘴孔的长边方向中心轴线的长度的20％～50％。
24.本发明的第二嘴头的特征在于，在所述第一嘴头中，所述缺口设于所述长边壁的嘴孔的排出侧中央。通过使所述一对长边壁为这样的构造，容易产生如上述2)所述那样的缺口带来的效果，进而更容易制造截面形状为非圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维。
25.本发明的第三嘴头的特征在于，在所述第一嘴头、第二嘴头中，所述缺口的开口部的面积(两个缺口的面积的总和)是所述一对长边壁和所述一对短边壁这两者的内周的总面积(在该总面积中还包含缺口的开口部的面积)的1％～45％。以下，将该比率表述为“开口部的面积比”。通过将开口部的面积比设为该范围，容易产生如上述2)所述那样的缺口带来的效果。在开口部的面积比小于1％的情况下，难以产生该效果。另一方面，在开口部的面积比超过45％时，嘴孔内的玻璃熔体的流动的稳定性降低，玻璃流出时容易发生脉动等。考虑到这些情况，也可以是，开口部的面积比优选为3％～40％，更优选为5％～35％。
26.本发明的第四嘴头的特征在于，在所述第一嘴头、第二嘴头、第三嘴头中，所述缺口的形状是矩形形状。通过使缺口的形状为矩形形状，嘴头制作时的加工更容易。另外，通过使缺口的形状为矩形形状，能够使基于缺口的玻璃熔体的冷却效果最大化。并且，有助于使玻璃熔体的流动稳定化，玻璃流出时不易产生脉动等不良。
27.本发明的第五嘴头的特征在于，在所述第一嘴头、第二嘴头、第三嘴头、第四嘴头中，(嘴孔的长边方向中心轴线的长度)/(嘴孔的短边方向最长部的长度)是2～8。通过将该比设为该范围，容易制造长轴的长度与短轴的长度存在差异的非圆形的玻璃纤维。在该比小于2的情况下，嘴头形状接近圆形，难以制造非圆形的玻璃纤维。另一方面，在该比超过8的情况下，长轴的长度过长，因此能够配置在相同面积内的嘴头数量较少。考虑到这些情况，也可以是，该比优选为3～8，更优选为3～6。
28.本发明的第六嘴头的特征在于，在所述第一嘴头、第二嘴头、第三嘴头、第四嘴头、第五嘴头中，所述长边壁的靠缺口侧的端面包括所述长边壁的厚度朝向所述缺口侧递减而产生的倾斜面，所述倾斜面朝向嘴孔侧。通过具有朝向嘴孔侧的倾斜面，能够抑制玻璃熔体从缺口部向长边壁外漏出，嘴头、底板不易被玻璃熔体污染。通过该效果，容易均匀地保持嘴头周边的温度，进而更容易制造截面为非圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维。
29.并且，本发明的、具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维的制造方法活用所述第一嘴头、第二嘴头、第三嘴头、第四嘴头、第五嘴头、第六嘴头，包括以下工序：使玻璃熔体向在贮存有玻璃熔体的贮存槽的底面固定的嘴头的嘴孔导通的工序；以及通过自所述嘴孔拉出并排出玻璃熔体来对玻璃熔体进行急速冷却而使其纤维化的工序。通过该制造方法，能够高效地制造截面形状为非圆形且以长边
方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维。
30.发明的效果
31.用于制造本发明的玻璃纤维的嘴头有助于提高截面形状为非圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维的制造效率。
附图说明
32.图1是表示本发明的嘴头1的典型例的主要部分的立体图。
33.图2是详细说明图1的嘴头1的主要部分的附图。
34.图3是表示从嘴孔3侧观察嘴头1的另一形态时的主要部分的图。
35.图4是示意性表示本发明的嘴头1的使用例的主要部分的图。
36.图5是表示利用场发射扫描电子显微镜来观察由本发明的实施例1得到的玻璃纤维的截面形状且将观察结果投影到照片上的图。
37.图6是表示利用场发射扫描电子显微镜来观察由本发明的比较例2得到的玻璃纤维的截面形状且将观察结果投影到照片上的图。
38.图7是关于本发明的嘴头1详细地说明第六嘴头1的典型例的主要部分的图。
39.图8是表示嘴头1的靠缺口4侧的端面的截面的形态例的图。
具体实施方式
40.用于制造截面为扁平状的玻璃纤维的嘴头具有截面为扁平状的孔形状。以下基于作为代表性的孔形状的腰圆形状进行说明，但作为截面形状的例子，并不限于腰圆形状，除了矩形形状、椭圆形形状、梯形形状之外，可列举出葫芦形状、哑铃形状、三角形形状等形状，还包含类似于这些形状的形状。在本说明书中，对于嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度，在孔形状为腰圆形的情况下，该长度相当于长轴。
41.使用附图来说明本发明的嘴头(在以下的说明中，包含所述第一嘴头、第二嘴头、第三嘴头、第四嘴头、第五嘴头、第六嘴头)。图1是表示本发明的嘴头1的典型例的主要部分的立体图。图2中的(a)的附图是从长边壁21侧观察图1的嘴头1时的图，其详细说明嘴头1的靠长边壁21侧的主要部分，图2中的(b)的附图是从嘴孔3侧观察图1的嘴头1时的图，其详细说明嘴头1的靠嘴孔3侧的主要部分。图7是表示嘴头的主要部分的附图，该嘴头包括倾斜面，该倾斜面是长边壁21的靠缺口4侧的端面，其中，该倾斜面是长边壁21的厚度朝向缺口4侧递减而产生的，所述倾斜面朝向嘴孔3侧。图8是表示图1的嘴头1的靠缺口4侧的端面的截面的形态例的图。
42.嘴头1包括突出部2，突出部2形成自贮存玻璃熔体的贮存槽6的底面部5(底板)向下方突出的嘴孔3。所述突出部2包括一对短边壁22和具有缺口4的一对长边壁21，所述嘴孔是水平截面为扁平状的孔形状，所述嘴孔3为自所述底面部5贯通至突出部2的顶端(玻璃熔体的排出侧)的构造。长边壁和短边壁的各构件由铂或铂合金形成。作为所述铂合金的例子，可列举出以铂为基体并组合铑、金、钯、银等贵金属而得到的合金、或者使氧化锆等细颗粒分散于所述贵金属、所述合金而成的强化金属等。
43.考虑到嘴头1的强度，优选将在铂中包含5重量％～30重量％的铑而成的铂铑合金和使氧化锆细颗粒分散于所述铂铑合金而成的强化铂铑合金用于各构件。对于所述嘴头1，
既可以是，在利用切削加工、铸造加工、管压扁加工、拉伸加工等制作出来之后，将其插入到经开孔加工的铂或铂合金的板(底板)中并进行焊接加工，也可以是，对底板直接进行切削加工来制作与底板一体型的嘴头。各构件既可以是相同的金属，也可以是不同的金属。另外，各构件的厚度可以为0.05mm～5mm，各构件也可以为相同的厚度。
44.另外，所述一对长边壁21是以所述嘴孔3的水平截面的腰圆的长轴为对称轴对称的形状，包括所述缺口4。所述缺口4的开口部指的是，由所述长边壁21的靠缺口4侧的端面的最顶部212包围的部位。从嘴头制作时的易加工性考虑，所述缺口4的形状优选为矩形形状。所述缺口4的宽度和高度以所述最顶部212为基准进行表示。
45.所述缺口4的宽度为嘴孔3的长轴的长度的10％～55％，优选为长轴的长度的15％～55％，更优选为长轴的长度的20％～55％。(嘴孔3的长边方向中心轴线的长度)/(嘴孔3的短边方向最长部的长度)的比能够为2～8，优选为3～8，更优选为3～6。各轴的具体长度根据期望的玻璃纤维的纤维径进行选择，长轴例如能够为2mm～10mm，优选为2mm～8mm，短轴例如能够为0.3mm～2mm，优选为0.5mm～2mm。所述缺口4的宽度指的是，所述长边壁21的靠缺口侧的端面211的最顶部212之间的在所述缺口4的开口部的水平方向上的距离。
46.另外，所述突出部2的长度是考虑到从嘴头拉出玻璃熔体的拉出量而决定的，例如能够为0.5mm～7mm，优选为0.5mm～5mm。所述嘴头的容积根据嘴孔3的截面积和所述突出部2的长度来计算，例如为0.3mm3～140mm3，优选为0.5mm3～80mm3。
47.缺口4的高度优选为突出部2的长度(自底面部5起到突出部2的顶端为止的长度)的2％～80％。在所述缺口4的高度小于突出部2的长度的2％的情况下，有时对玻璃熔体冷却的冷却效果难以达到充分。另一方面，在所述缺口4的高度超过突出部2的长度的80％的情况下，有时玻璃熔体在嘴孔3中的流动性变低。考虑到这些情况，也可以是，优选使所述缺口4的高度为所述突出部2的长度的2％～60％，更优选为所述突出部2的长度的10％～60％。所述缺口的高度指的是，自所述长边壁21的靠缺口侧的端面的最顶部212起到所述突出部2的顶端为止的在所述缺口4的开口部的铅垂方向上的距离。
48.所述缺口4的开口部的面积(两个缺口4的面积的总和)为所述一对长边壁21和所述一对短边壁22这两者的内周的总面积(在该总面积中还包含缺口4的开口部的面积)的1％～45％，优选为所述一对长边壁21和所述一对短边壁22这两者的内周的总面积的3％～40％，更优选为所述一对长边壁21和所述一对短边壁22这两者的内周的总面积的5％～35％。
49.另外，所述缺口4优选设于所述长边壁21的嘴孔3的排出侧中央，另外，缺口4的形状优选为矩形形状。缺口4的容积(在图1的例子中，由缺口4的宽度、高度、进深(相当于嘴头的厚度)形成的区域)优选为所述嘴头的容积的1％～35％。在图1的例子中，长边壁21为平面状的区域，短边壁22为曲面状的区域。
50.另外，所述长边壁的靠缺口侧的端面211也可以包括倾斜面，该倾斜面是所述长边壁21的厚度朝向所述缺口4侧递减而产生的。所述倾斜面优选朝向嘴孔3侧。在图7中示出设有所述倾斜面的嘴头1的形态的一个例子。倾斜面的倾斜能够为任意的角度，例如也可以为15
°
～80
°
。另外，倾斜面的宽度能够为分别以自所述长边壁21的靠缺口4侧的端面的最顶部212起到底面部5为止的距离、自所述长边壁21的靠缺口4侧的端面的最顶部212起到所述长边壁21与所述短边壁22之间的边界为止的距离为上限的任意值。同样地，倾斜面的深度能
够为以长边壁21的厚度为上限的任意值。在此，倾斜面的深度和宽度在图7的图示中进行了定义。
51.所述倾斜面可以设置在所述长边壁21的靠缺口侧的端面的整个长度方向上，也可以设置在所述长边壁21的靠缺口侧的端面的长度方向上的局部。但是，在所述倾斜面设置在所述长边壁21的靠缺口侧的端面的整个长度方向时，嘴头、底板不易污染，故此优选。另外，在各部分中，所述倾斜面的倾斜角度、宽度、深度等也可以为相同的值，也可以为不同的值。将图1的嘴头1的靠缺口4侧的端面的截面的形态例例示在图8中。图8的(a)示出在靠缺口4侧的端面上未设有倾斜面，图8的(b)、图8的(c)以及图8的(d)示出在靠缺口4侧的端面设有朝向嘴孔3侧的倾斜面。并且，所述倾斜面只要为具有平面、曲面、多面的表面中的任一面即可，从易加工性考虑，优选为平面。
52.将嘴头1的另一形态例示在图3中。在图3所例示的嘴头1中，示出自嘴孔3侧观察时的主要部分。图3的(a)示出嘴孔的形状为矩形形状，图3的(b)示出嘴孔的形状为椭圆形形状，图3的(c)示出嘴孔的形状为梯形形状。并且，作为图3的(c)的变形形态，既能够举出各边带圆角的形状(省略图示)，另外，也可以为葫芦形状、哑铃形状、三角形形状等形状。对于嘴孔的形状，考虑到嘴制作的容易性和得到截面形状为非圆形且以长边方向中心轴线为对称轴对称的玻璃纤维的容易程度，嘴孔的形状优选是图1所示的、截面为腰圆的形状或图3的(a)所示的、截面为长方形的形状，特别优选是图1所示的形状。
53.接下来，说明使用了所述嘴头1的玻璃纤维的制造例。图4是示意性表示本发明的嘴头1的使用例的主要部分的图。
54.具有以其长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维gf能够经过以下工序制造：使玻璃熔体向在贮存有玻璃熔体的贮存槽6的底面固定的所述嘴头1的嘴孔3导通的工序；以及通过自所述嘴孔3拉出并排出玻璃熔体gm来对玻璃熔体进行急速冷却而使其纤维化的工序。
55.所述嘴头1固定于底面部5，能够排列1～个5000个来使用。嘴头的数量越多，能够同时生产的玻璃纤维的根数越多，因此，嘴头的数量与生产率有较大关系。但是，若形成于一张底面部5的嘴头数超过5000个，则底面部5过大，因此，有时出现热难以均等地作用于各嘴头等不良。鉴于此，所述嘴头的数量优选为50个～1000个。
56.底面部5能够使用与嘴头1相同的铂或铂合金。特别是，考虑强度，优选将在铂中包含5重量％～30重量％的铑而成的铂铑合金和使氧化锆细颗粒分散于所述铂铑合金而成的强化铂铑合金用于各构件。
57.在所述嘴头1的周边，为了促进玻璃纤维的冷却，也可以适当配置冷却翅片8。作为所述冷却翅片，可以使用在对玻璃纤维进行纺丝时常用的已知的冷却翅片。作为所述冷却翅片，能够使用由导热率较高的金属形成的翅片，该导热率较高的金属包括铜、银、金、铁、镍、铬、铂、铑、钯以及它们的合金。在仅利用冷却翅片的冷却时冷却不充分的情况下，通过使水等液体在冷却翅片中流动，能够进一步促进冷却。所述冷却翅片8的设置场所并没有特别指定，冷却翅片8的设置高度也可以以使冷却翅片8的上端与所述缺口4相对的方式配置。
58.贮存于贮存槽6的玻璃熔体经由嘴孔3被拉出，并经过冷却过程进行玻璃纤维化。被拉出的玻璃被卷绕机7等拉伸而促进纤维化。作为构成玻璃纤维的玻璃，能够使用已知的玻璃组成的玻璃。作为已知的玻璃组成，可列举出e玻璃、c玻璃、s玻璃、d玻璃、ecr玻璃、a玻
璃、ar玻璃等。这些当中，由于e玻璃是玻璃中的碱金属成分较少的组成，因此，不易产生碱金属的溶出，且在与树脂复合化时对树脂材料的影响较少，故此优选。玻璃熔体的温度因玻璃的组成而不同，在e玻璃组成的情况下，优选的是，对玻璃熔体的温度进行调整而使玻璃熔体经过嘴头1时的温度成为1100℃～1350℃。
59.自所述嘴头1出来的玻璃优选被具有筒夹的卷绕机等以高速进行拉伸。该拉伸速度能够进行适当调整，优选为100m～5000m/分钟。若拉伸速度较快，则玻璃纤维更细，另外，若拉伸速度较慢，则玻璃纤维较粗，因此，拉伸速度根据玻璃纤维的形状设计的观点来决定。玻璃纤维除了能利用具有筒夹的卷绕机进行拉伸之外，还能够利用各种方法进行拉伸。例如，若使用一边拉伸玻璃纤维一边进行切断的直接切碎器，则能够较佳地制作短玻璃丝。
60.通过以上的操作，能够获得具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维gf。作为与嘴孔的扁平状的截面形状对应地得到的玻璃纤维gf的扁平状的截面形状的例子，可列举出腰圆形、葫芦形、哑铃形等形状，还包含类似于这些形状的形状。所述玻璃纤维gf的截面的大小可根据所述嘴孔3的大小、玻璃熔体的温度、嘴头的温度以及卷绕机7的卷绕速度等进行适当设计，例如其长边方向中心轴线的长度能够为4μm～80μm，优选为10μm～60μm，其短边方向中心轴线的长度能够为1μm～20μm，优选为2.5μm～15μm。另外，将长轴的长度除以短轴的长度而得到的扁平率例如能够为2～10等。
61.所述玻璃纤维在被卷绕机等卷绕之前，也可以使用涂抹器等对所述玻璃纤维适当涂敷集束剂。作为所述集束剂，能够使用表面活性剂、硅烷偶联剂、ph调整剂以及由树脂等形成的已知的集束剂。在进行粉碎等加工的情况下，有时未使用集束剂，这些集束剂涂敷的有无能够根据纤维的用途而适当设计。
62.对于所得到的所述玻璃纤维，能够适当施加切断、粉碎、加热、织物化(日文：織物化)、抄纸化(日文：抄紙化)、加捻等加工。通过这些加工，能够形成短玻璃丝、短玻璃丝毡、研磨纤维、表面毡、玻璃纸、玻璃纤维织物、纱束布等的形状。
63.对于具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维，其能够通过与树脂复合化而制成纤维强化树脂物品。作为与该玻璃纤维复合化的树脂，能够使用已知的树脂。例如，可列举出：低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、abs树脂、茂金属树脂、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、液晶聚合物、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、氟树脂等热塑性树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯等热固性树脂、橡胶、弹性体等。在纤维强化树脂物品中，也可以包含0.01重量％～80重量％的玻璃纤维。对于本发明的以长边方向中心轴线为对称轴对称的、非圆形的截面的玻璃纤维，玻璃纤维彼此间更容易叠合，因此，即使在使纤维强化树脂物品中的玻璃纤维量为30重量％以上的情况下，能通过增加玻璃纤维量而有助于强度的改善，且也能够抑制注射成型等成型时容易产生的翘曲。
64.对于该玻璃纤维与树脂的复合化，能够结合进行复合化的树脂的特性使用已知的混炼方法和装置。若为热塑性树脂，则优选使用加热熔融式的混炼机，能够使用单螺杆混炼机、双螺杆混炼机、单螺杆混炼挤出机、双螺杆混炼挤出机、具备加热装置的捏合机、搅拌机等。
65.另外，对于混炼该玻璃纤维和树脂而成的纤维强化树脂物品，能够结合复合体的
特性、形状使用已知的成型方法。若为热塑性树脂则可列举出注射成型法、吹塑成型法；若为热固性树脂则可列举出：手糊成型法、喷射成型法、拉拔成型法、smc法、bmc法、传递成型法等。对于本发明的以长边方向中心轴线为对称轴对称的、非圆形的截面的玻璃纤维，玻璃纤维彼此间更容易叠合，因此，即使在使用注射成型法的情况下，也能够防止成型品的翘曲，故此优选。成型了的复合体(包含该玻璃纤维的纤维强化树脂物品)能够用作要求强度、耐热性、耐化学药品性的汽车、电子设备等的部件、壳体。
66.实施例
67.以下示出实施例和比较例对本发明进行进一步具体地说明，但本发明不受这些实施例和比较例的任何限制。本实施例中得到的玻璃纤维利用以下所述的方法评价。
68.〔玻璃纤维的评价方法〕
69.利用冷埋树脂(marumoto struers，epofix)将制作的玻璃纤维束固定，对切断面进行了研磨。之后，利用场发射扫描电子显微镜(s―4500，日立制作所)观察得到的研磨面，根据纤维截面判断是否为以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的形状。另外，对10根纤维的长轴和短边方向上的最长部(短轴)进行长度测量，计算出长轴的平均值、短轴的平均值以及作为扁平率的将长轴除以短轴而得到的值的平均值。并且，对于扁平率，计算出相对于平均值的标准偏差的百分率，作为扁平率的标准偏差(％)。
70.实施例1
71.在玻璃贮存槽6的底面设置具有图1所示的形状的嘴头1，在所述玻璃贮存槽6内，将以1160℃熔融的e玻璃组成的玻璃熔体gm经由嘴孔3拉出，并以958m/分钟的速度将被拉出的玻璃卷绕，得到了玻璃纤维。
72.使用的嘴头1具有如下构造，即，长边壁和短边壁的构件的厚度是0.3mm，嘴孔3的水平截面的长轴是4mm，短轴是1mm，突出部的长度是3mm，缺口4的宽度是1.2mm(是嘴孔3的长轴的30％)，缺口4的高度是1.8mm，缺口4的形状是矩形形状。另外，开口部的面积比是21％。
73.按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维(将利用场发射扫描电子显微镜对玻璃纤维截面进行观察的结果示于图5)。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是21.9μm，短边方向长度的最大值是5.2μm，扁平率是4.2。另外，扁平率的标准偏差为6.7％，扁平率的偏差较小。
74.实施例2
75.使玻璃贮存槽内的玻璃熔体的温度为1180℃，除此以外，以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是20.1μm，短边方向长度的最大值是8.2μm，扁平率是2.5。另外，扁平率的标准偏差为7.1％，扁平率的偏差较小。
76.实施例3
77.使嘴头的缺口4的宽度为1.6mm(是嘴孔3的长边方向中心轴线的长度的40％)，使开口部的面积比为28％，除此以外，以与实施例2相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面
且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是23.9μm，短边方向长度的最大值是8.1μm，扁平率是3.0。另外，扁平率的标准偏差为21.5％，扁平率的偏差较小。
78.实施例4
79.使嘴孔3的长轴为5.4mm，使短轴为1mm，使突出部的长度为3mm，使缺口4的宽度为1.2mm(是嘴孔3的长边方向中心轴线的长度的22％)，使缺口高度为1.8mm，使开口部的面积比为15％，除此以外，以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是22.5μm，短边方向长度的最大值是9.1μm，扁平率是2.5。另外，扁平率的标准偏差为3.7％，扁平率的偏差较小。
80.实施例5
81.使用嘴孔3的长轴为4.8mm、短轴为1.2mm、突出部的长度为3mm、缺口4的宽度为1.6mm(是嘴孔3的长边方向中心轴线的长度的33％)、缺口高度为1.8mm、开口部的面积比为20％的嘴头，使玻璃贮存槽内的玻璃熔体的温度为1190℃，除此以外，以与实施例1相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是31.3μm，短边方向长度的最大值是10.3μm，扁平率是3.0。另外，扁平率的标准偏差为3.4％，扁平率的偏差较小。
82.实施例6
83.使缺口4的宽度为2.0mm(是嘴孔长边方向中心轴线的长度的42％)且使开口部的面积比为25％，除此以外，利用与实施例5相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是37.8μm，短边方向长度的最大值是9.5μm，扁平率是4.0。另外，扁平率的标准偏差为4.9％，扁平率的偏差较小。
84.实施例7
85.在嘴头1的长边壁21的缺口4侧端面具有长边壁21的厚度朝向缺口4侧递减而产生的倾斜面，所述倾斜面朝向嘴孔3侧，使所述6面的倾斜面的所述倾斜面的宽度都为0.2mm，所述倾斜面的深度都为0.3mm，所述倾斜面的倾斜角度都为56.3
°
(将嘴头1的主要部分示于图7)，除此以外，利用与实施例5相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是34.4μm，短边方向长度的最大值是9.1μm，扁平率是3.8。另外，扁平率的标准偏差为2.9％，扁平率的偏差较小。并且，对于该嘴头形状，通过设置在缺口4的内侧的朝向嘴孔3侧的倾斜面，能够抑制玻璃熔体自缺口4向嘴长边壁21、进而向底板5去的泄漏扩展，因此与未设置倾斜面的嘴头相比，嘴头、底板不易被污染。
86.实施例8
87.使缺口4为宽度自嘴孔3侧朝向底板侧去递减的梯形。对于缺口4的形状，通过设为
靠嘴孔3侧的宽度为2.0mm、底板侧的宽度为1.2mm、缺口高度为1.8mm的梯形形状，由此使开口部的面积比为20％。除此以外，利用与实施例5相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。能够对玻璃纤维连续地进行纺丝，但部分产生了玻璃熔体沿着缺口的斜边偏向一侧的短边壁22地流出的所谓的脉动现象。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，确认到是具有扁平状的截面且以长边方向中心轴线(长轴)为对称轴对称的玻璃纤维。得到的纤维的长边方向中心轴线的长度是26.2μm，短边方向长度的最大值是11.2μm，扁平率是2.3。另外，扁平率的标准偏差是29.5％，与具有矩形形状的缺口的实施例1等的嘴相比，扁平率的偏差较大。
88.比较例1
89.使缺口4的宽度为2.4mm(是嘴孔3的长边方向中心轴线的长度的60％)，使开口部的面积比为42％，除此以外，欲利用与实施例1相同的条件得到玻璃纤维，但纤维断开而未能进行纺丝。认为其原因是玻璃熔体的嘴孔3内的玻璃熔体的流动性的稳定性较低。
90.比较例2
91.未在一侧的长边壁21设置缺口，除此以外，以与实施例2相同的条件对玻璃纤维进行了纺丝。按照上述玻璃纤维的评价方法对得到的纤维进行了评价，其结果，未得到具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面的玻璃纤维(将利用场发射扫描电子显微镜对玻璃纤维截面进行观察的结果示于图6)。
92.附图标记说明
93.1、嘴头；2、突出部；21、长边壁；211、长边壁21的靠缺口4侧的端面；212、长边壁21的靠缺口4侧的端面的最顶部；22、短边壁；3、嘴孔；4、缺口；5、底面部；6、贮存槽；7、卷绕机；8、冷却翅片。
技术特征：1.一种嘴头，其以自贮存玻璃熔体的贮存槽的底面部向下方突出的方式来使用，用来制造截面形状为扁平状的玻璃纤维，该嘴头的特征在于，所述嘴头具备嘴，该嘴包括：一对长边壁和一对短边壁，该一对长边壁和一对短边壁由铂或铂合金形成；以及嘴孔，其由所述长边壁和短边壁形成，用来排出玻璃熔体，所述嘴孔具有水平截面为扁平状的孔形状，各长边壁在玻璃熔体的排出侧具有缺口，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的10％以上且小于50％，所述一对长边壁是以所述嘴孔的所述中心轴线为对称轴对称的形状，所述嘴孔的扁平状的孔形状为腰圆形状、矩形形状、椭圆形形状、梯形形状、葫芦形状、哑铃形状和三角形形状中的任一者。2.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口设于所述长边壁的排出侧中央。3.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的开口部的面积即两个缺口的面积的总和是所述一对长边壁和所述一对短边壁这两者的内周的总面积的1％～45％，在该总面积中还包含缺口的开口部的面积。4.根据权利要求3所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的开口部的面积是所述一对长边壁和所述一对短边壁这两者的内周的总面积的3％～40％。5.根据权利要求3所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的开口部的面积是所述一对长边壁和所述一对短边壁这两者的内周的总面积的5％～35％。6.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的形状是矩形形状。7.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，(嘴孔的长边方向中心轴线的长度)/(嘴孔的短边方向最长部的长度)是2～8。8.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，(嘴孔的长边方向中心轴线的长度)/(嘴孔的短边方向最长部的长度)是3～8。9.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，(嘴孔的长边方向中心轴线的长度)/(嘴孔的短边方向最长部的长度)是3～6。10.根据权利要求1或2所述的嘴头，其特征在于，所述长边壁的靠缺口侧的端面包括所述长边壁的厚度朝向所述缺口侧递减而产生的倾斜面，所述倾斜面朝向嘴孔侧。11.根据权利要求10所述的嘴头，其特征在于，所述倾斜面的倾斜为15
°
～80
°
。12.根据权利要求10所述的嘴头，其特征在于，所述倾斜面设置在所述端面的整个长度方向上。13.根据权利要求10所述的嘴头，其特征在于，所述倾斜面设置在所述端面的长度方向上的局部。
14.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的15％以上且小于50％。15.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的20％以上且小于50％。16.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的22％～42％。17.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度为2mm～10mm。18.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度为2mm～8mm。19.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴孔的高度为0.5mm～7mm。20.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴孔的高度为0.5mm～5mm。21.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴头的容积为0.3mm3～140mm3。22.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述嘴头的容积为0.5mm3～80mm3。23.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的高度为所述嘴孔的高度的2％～80％。24.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的高度为所述嘴孔的高度的2％～60％。25.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的高度为所述嘴孔的高度的10％～60％。26.根据权利要求1所述的嘴头，其特征在于，所述缺口的容积为所述嘴头的容积的1％～35％。27.一种玻璃纤维的制造方法，该玻璃纤维具有以扁平的截面形状的长边方向中心轴线为对称轴对称的、扁平状的截面，其中，该玻璃纤维的制造方法包括以下工序：使玻璃熔体向在贮存有玻璃熔体的贮存槽的底面固定的、权利要求1至26中任一项所述的嘴头的嘴孔导通的工序；以及通过自所述嘴孔拉出并排出玻璃熔体来对玻璃熔体进行急速冷却而使其纤维化的工序。28.根据权利要求27所述的玻璃纤维的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维的所述扁平状的截面为腰圆形、葫芦形和哑铃形中的任一者。29.根据权利要求27所述的玻璃纤维的制造方法，其特征在于，
所述玻璃纤维的所述扁平状的截面的长边方向中心轴线的长度为4μm～80μm。30.根据权利要求27所述的玻璃纤维的制造方法，其特征在于，所述玻璃纤维的所述扁平状的截面的长边方向中心轴线的长度为10μm～60μm。31.根据权利要求27所述的玻璃纤维的制造方法，其特征在于，将所述玻璃纤维的所述扁平状的截面的长边方向中心轴线的长度除以短边方向中心轴线的长度而得到的扁平率为2～10。
技术总结本发明涉及用于制造玻璃纤维的嘴头和玻璃纤维的制造方法。用于制造玻璃纤维的嘴头包括：一对长边壁和一对短边壁，该一对长边壁和一对短边壁由铂或铂合金形成；以及嘴孔，其由所述长边壁和短边壁形成，用来排出玻璃熔体。所述嘴孔具有水平截面为扁平状的孔形状，各长边壁在玻璃熔体的排出侧具有缺口，所述缺口的宽度为所述嘴孔的扁平状的孔形状的长边方向中心轴线的长度的10％～55％，所述一对长边壁是以所述嘴孔的所述中心轴线为对称轴对称的形状。利用该嘴头，能够高效地制造具有期望的截面形状的玻璃纤维。截面形状的玻璃纤维。截面形状的玻璃纤维。
技术研发人员：藤井刚 斋藤真规
受保护的技术使用者：中央硝子株式会社
技术研发日：2018.02.23
技术公布日：2022/11/1
