JP2019052405A

JP2019052405A - 仮撚機用ディスク

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Publication number: JP2019052405A
Application number: JP2017179062A
Authority: JP
Inventors: 寅浩今井; Torahiro Imai
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-04-04
Anticipated expiration: 2037-09-19
Also published as: JP7027086B2

Abstract

【課題】耐久性に優れているとともに、糸条に撚りを掛ける際に生じる摩耗粉が少ない仮撚機用ディスクの提供。【解決手段】仮撚機用ディスク１０は、セラミックスからなる円板状体であり、糸条との接触面３ａにおける平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上であり、好ましくは、接触面３ａにおける算術平均粗さＲａに対する平均長さＲＳｍの比の平均値が１５０以上である。このような構成を満たしていることにより、セラミックスからなるという点で耐久性に優れており、かつ、接触面において凸部である山の間隔が広く、糸条との接点が少ないため、摩耗粉が生じにくい。【選択図】図１

Description

本開示は、仮撚機用ディスクに関する。

従来、糸条に撚りを掛けるために、回転している複数の仮撚機用ディスクに接触させる方法が用いられている。そして、このような仮撚機用ディスクは、セラミックスからなることが知られている（特許文献１参照）。

特開平８−３３７９３６号公報

仮撚機用ディスクがセラミックスからなる場合、セラミックスは機械的特性に優れるものであるために優れた耐久性を有する。しかしながら、優れた機械的特性によって、撚りの対象となる糸条に大きなダメージを与えるものであってはならず、このダメージは、撚りを掛ける際に生じる摩耗粉の大小で判断することができる。そのため、仮撚機用ディスクには、撚りを掛ける際に生じる摩耗粉が少ないことが求められている。

本開示は、耐久性に優れているとともに、糸条に撚りを掛ける際に生じる摩耗粉が少ない、仮撚機用ディスクを提供することを目的とする。

本開示の仮撚機用ディスクは、セラミックスからなる円板状体であり、糸条との接触面における平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上である。

本開示の仮撚機用ディスクは、耐久性に優れているとともに、糸条に撚りを掛ける際に生じる摩耗粉が少ない。

本開示の仮撚機用ディスクの一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は糸条に撚りを掛けている状態を表す概略図である。本開示の仮撚機用ディスクを備える仮撚機の模式図である。

以下、図面を参照して、本開示の仮撚機用ディスクの実施形態について詳細に説明する。図１は本開示の仮撚機用ディスクの一例を示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は糸条に撚りを掛けている状態を表す概略図である。図２は、本開示の仮撚機用ディスクを備える仮撚機の模式図である。

図１に示す仮撚機用ディスク１０（以下、単にディスクという。）は、セラミックスからなる円板状体であり、平面状の第１主面１および第２主面２と、第１主面１と第２主面２と連なり凸曲面状である外周面３と、第１主面１と第２主面２とを貫く貫通孔４とを備える。

ディスク１０は、貫通孔４に図２に示す軸体５が挿通されて固定され、この軸体５の回転とともにディスク１０が回転するものである。そして、ディスク１０を用いて糸条Ｓに撚りを掛ける場合、図１（ｃ）に示すように、ディスク１０の外周面３に糸条Ｓが押し当てられる。なお、以下においては、外周面３のうち糸条Ｓに接する部分を接触面３ａと記載して説明する。ここで、糸条Ｓは、例えば、ポリアミドあるいはポリエステルからなる繊維である。なお、図１においてディスク１０は、貫通孔４を備えている例を示したが、仮撚機２０において軸体５に固定されるものであればよく、必ずしも貫通孔４を備えていなければならないものではない。

そして、ディスク１０は、例えば、酸化アルミニウム、炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる。上記成分を主成分とするセラミックスは、熱伝導率が高いため、糸条Ｓとの摺接により発生した熱を速やかに放熱することができる。

ここで、セラミックスにおける主成分とは、セラミックスを構成する成分の合計１００質量％のうち、８０質量％以上を占める成分をいう。なお、成分の特定にあたっては、Ｘ線回折装置を用いて、ＪＣＰＤＳカードと照合することによって同定すればよい。

また、成分の含有量は、該当成分を構成する金属元素の含有量を蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置（ＩＣＰ）で求め、Ｘ線回折装置を用いて同定された化合物に換算すればよい。

ここでディスク１０が酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなるときには、炭化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスに比べて、所望形状への加工が比較的容易でありつつ、ディスク１０に求められる機械的特性を有しており、かつ安価である。酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスの中でも、酸化アルミニウムの含有量が９９質量％以上であるセラミックスからなるときには、熱伝導率に優れる。

本開示のディスク１０は、接触面３ａにおける平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上である。

ここで、平均長さＲＳｍとは、基準長さにおける輪郭曲線要素の長さの平均を表したものである。また、輪郭曲線要素の長さとは、基準長さ方向において連なる１組の谷と山において、谷の入口（始点）から山の出口（終点）までの長さのことである。また、平均長さＲＳｍの平均値の数値が大きいということは、接触面３ａにおいて凸部である山の間隔が広いということである。

本開示のディスク１０は、セラミックスからなるという点で耐久性に優れており、かつ、接触面３ａにおける平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上であることから、接触面３ａにおいて凸部である山の間隔が広く、糸条Ｓとの接点が少ないため、摩耗粉が生じにくい。

また、平均長さＲＳｍの変動係数が０．１５以下であってもよい。ここで、変動係数とは、標準偏差を平均長さＲＳｍの値で割った値であり、対象とする値と標準偏差との関係を相対的に評価するために用いられ、この変動係数の値が小さいほど、平均長さＲＳｍの値に対してばらつきが小さいということである。平均長さＲＳｍの変動係数が０．１５以下であるときには、接触面３ａの表面性状のばらつきが小さいということであることから、糸条Ｓの接し方のばらつきが少なくなるため、摩耗粉がより生じにくくなる。

また、ディスク１０は、接触面３ａにおける算術平均粗さＲａに対する平均長さＲＳｍの比（Ｒｓｍ／Ｒａ）の平均値が１５０以上であってもよい。

接触面３ａにおける算術平均粗さＲａに対する平均長さＲＳｍの比（ＲＳｍ／Ｒａ）は、接触面３ａにおいて凸部である山の間隔が広い、または、算術平均粗さＲａが小さい、若しくはいずれも満たすときに値が大きくなる。接触面３ａにおける比（ＲＳｍ／Ｒａ）の平均値が１５０以上であるときには、糸条Ｓとの接点が少ないため、摩耗粉がより生じにくくなる。

なお、適度な摩擦によって優れた仮撚力を有し、撚り掛け性能（糸撚り数、糸強度、糸伸度および糸捲縮率等）に優れているという点で、接触面３ａにおける比（Ｒｓｍ／Ｒａ）の平均値の上限は、例えば５００以下である。

また、ディスク１０は、比（Ｒｓｍ／Ｒａ）の変動係数が０．２以下であってもよい。接触面３ａにおける比（ＲＳｍ／Ｒａ）の変動係数が０．２以下であるときには、糸条Ｓとの接点が少なく、表面性状のばらつきが少ないことから、摩耗粉がより生じにくくなる。

また、ディスク１０は、接触面３ａにおける最大山高さＲｐの平均値が３．５μｍ以下であってもよい。最大山高さＲｐの平均値が３．５μｍ以下であるときには、接触面３ａにおける凸部は、頂部の形状が緩やかになる傾向にあることから、摩耗粉がより生じにくくなる。また、接触面３ａにおける凸部の一部の欠けや、一部の欠けによって凸部全体が欠け落ちたりするおそれが少なくなる。

また、ディスク１０は、接触面３ａにおけるスキューネスＲｓｋの平均値が負の値であってもよい。接触面３ａにおけるスキューネスＲｓｋの平均値が負の値であるときには、接触面３ａにおける凸部の形状が釣鐘状のように丸みを帯びた形状となることから、糸条Ｓへのダメージが少なくなり、摩耗粉がより生じにくくなる。

上記各種表面性状を示すパラメータは、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠し、表面粗さ測定機（(株)小坂研究所製、サーフコーダ（ＳＥ５００Ａまたはその後継機種））を用いて測定することができる。測定条件としては、パラボラ測定を用い、触針の半径を５μｍ、測定長さを２ｍｍ（糸条の進行方向）、カットオフ値を０．８ｍｍ、走査速度を０．１ｍｍ／秒とすればよい。また、測定箇所は、外周面に沿って、略等間隔に８箇所以上とすればよい。

図２は、本実施形態の仮撚機用ディスクを用いた仮撚機の模式図である。

図２に示す仮撚機２０は、所定の間隔で設置された複数の軸体５（５ａ、５ｂ、５ｃ）を備え、これらの軸体５ａ、５ｂ、５ｃにディスク１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）が所定の間隔で位置している。なお、ディスク１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、上面視において、少なくとも一部が重なり合うように配置される。そして、軸体５ａ、５ｂ、５ｃは、下側に配置されたプレート６に回転可能に支持され、軸体５ａ、５ｂは、ベルト７（７ａ）に、軸体５ｂ、５ｃは、ベルト７（７ｂ）に連結されている。また、軸体５ｂは、下方に位置する駆動ベルトにも連結されている。

また、軸体５ａの最上部には、糸条Ｓが最初に接することとなるガイドディスク８が位置する。ガイドディスク８はディスク１０と同一形状であってもよい。また、糸条Ｓが最後に接する部分には、円錐台状のナイフエッジディスク９が位置する。

仮撚機２０の駆動は、駆動源により駆動ベルトを介して軸体５ｂが回転し、ベルト７ａ、７ｂにより、軸体５ａ、５ｃが軸体５ｂの回転方向と同じ方向に回転し、この回転に伴
い、ガイドディスク８、ディスク１０およびナイフエッジディスク９が回転する。そして各ディスクと摺接するように糸条Ｓを走行させると、糸条Ｓはディスク１０との摺接時の摩擦力によって撚りが与えられる。

次に、本実施形態の仮撚機用ディスクの製造方法の一例として、仮撚機用ディスクが酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスからなる場合について説明する。

まず、主成分である酸化アルミニウム粉末と、水酸化マグネシウム、酸化珪素および炭酸カルシウムの各粉末と、必要に応じて酸化アルミニウム粉末を分散させる分散剤と、有機結合剤とを、ボールミル、ビーズミルまたは振動ミルにより湿式混合してスラリーとする。

ここで、酸化アルミニウム粉末の平均粒径（Ｄ_５０）は３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下であり、上記粉末の合計１００質量％における水酸化マグネシウム粉末の含有量は０．３〜０．４質量％、酸化珪素粉末の含有量は０．０２〜０．０４質量％、炭酸カルシウム粉末の含有量は０．０４５〜０．０５５質量％である。

湿式混合する時間は、例えば、４０〜５０時間である。また、有機結合剤は、例えば、パラフィンワックス、ワックスエマルジョン（ワックス＋乳化剤）、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）等である。

次に、上述した方法によって得たスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、この顆粒を粉末プレス成形法により、成形することで貫通孔を備えた円板状の成形体を得る。その後、得られた成形体を１６００℃以上１８００℃以下の温度で焼成して焼結体を得る。

次に、粒度番号が、例えば、＃３２５のダイヤモンドを備えた砥石で焼結体を研削加工することにより凸曲面状である外周面を形成する。その後、少なくとも外周面にバレル振動処理あるいは研削加工を施すことにより、本実施形態のディスクを得ることができる。なお、凸曲面状の外周面は、成形時に形成されていてもよい。また、外周面の表面性状は、バレル振動処理での表面性状の変化を考慮した表面性状を有する金型を用いてもよい。

以下においては、接触面のみならず、接触面を含む外周面を所望の表面性状とするための方法について記載するため、対象面は外周面として記載する。

外周面における平均長さＲＳｍの平均値を０．１２ｍｍ以上とするには、バレル振動処理を施す場合、砥粒としてＪＩＳＲ６００１−１：２０１７およびＪＩＳＲ６００１−２：２０１７で規定されている粒度番号がＦ１５０〜Ｆ２４０であるＧＣ（緑色炭化珪素研磨材）と酸化アルミニウムからなるメディアとを用い、焼結体とともにバレルに投入して、１０時間以上１４時間以下にわたって振動を付与すればよい。

研削加工を施す場合には、砥粒としてＪＩＳＲ６００１−２：２０１７で規定されている粒度番号が♯７００〜＃１０００であるＧＣを備えた砥石を用いればよい。このように、バレル振動処理および研削加工において、ＧＣのサイズを調整することによって、外周面の表面性状を制御することができる。

また、外周面における算術平均粗さＲａに対する平均長さＲＳｍの比（Ｒｓｍ／Ｒａ）の平均値が１５０以上であるディスクを得るには、粒度番号がＦ１８０、Ｆ２２０、Ｆ２３０またはＦ２４０であるＧＣ（緑色炭化珪素研磨材）と酸化アルミニウムからなるメディアとを用い、焼結体とともにバレルに投入して、１１時間以上１４時間以下にわたって
振動を付与すればよい。

また、外周面における最大山高さＲｐの平均値が３．５μｍ以下であるディスクを得るには、粒度番号がＦ２２０、Ｆ２３０またはＦ２４０であるＧＣ（緑色炭化珪素研磨材）と酸化アルミニウムからなるメディアとを用い、焼結体とともにバレルに投入して、１１時間以上１４時間以下にわたって振動を付与すればよい。

また、外周面におけるスキューネスＲｓｋの平均値が負の値であるディスクを得るには、粒度番号がＦ２２０、Ｆ２３０またはＦ２４０であるＧＣ（緑色炭化珪素研磨材）と酸化アルミニウムからなるメディアとを用い、焼結体とともにバレルに投入して、１２時間以上１４時間以下にわたって振動を付与すればよい。

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

まず、主成分である酸化アルミニウム粉末と、水酸化マグネシウム、酸化珪素および炭酸カルシウムの各粉末と、酸化アルミニウム粉末を分散させる分散剤と、有機結合剤とをボールミルにより、湿式混合してスラリーとした。

ここで、酸化アルミニウム粉末の平均粒径（Ｄ_５０）は１μｍ以下であり、上記粉末の合計１００質量％における水酸化マグネシウム粉末の含有量は０．３７質量％、酸化珪素粉末の含有量は０．０３質量％、炭酸カルシウム粉末の含有量は０．０５２質量％とした。また、湿式混合する時間は、４５時間とした。

次に、上述した方法によって得たスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、この顆粒を粉末プレス成形法により、成形することで軸心上に貫通孔を備えた円板状の成形体を得た。その後、成形体を１７００℃で焼成して焼結体を得た。

そして、焼結体の外周面に、粒度番号が＃３２５のダイヤモンドを備えた砥石で研削加工して凸曲面状である外周面を形成した。

次に、試料Ｎｏ．２〜４となる焼結体については、表１に示す粒度番号のＧＣと酸化アルミニウムからなるメディアとを用い、焼結体とともにバレルに投入し、表１に示す時間でバレル振動処理を施した。試料Ｎｏ．１となる焼結体には、バレル振動処理を施さなかった。

そして、各試料の接触面の平均長さＲＳｍをＪＩＳＢ０６０１−２００１に準拠し、表面粗さ測定機（(株)小坂研究所製、サーフコーダ（ＳＥ５００Ａ）を用いて測定した。測定条件としては、パラボラ測定を用い、触針の半径を５μｍ、測定長さを２ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍ、走査速度を０．１ｍｍ／秒とした。なお、測定箇所は糸条との接触面となるように、外周面において径方向に最も突出している部分を含むように、かつ、糸条の進行方向において測定した。また、測定箇所は、周方向に略等間隔に８箇所とし、各試料の８箇所の測定値の平均値を表１に示した。

次に、各試料を仮撚機に装着して、糸条を仮撚した。仮撚を施す糸条としては、径が４ｄ（デニール）／ｆ（フィラメント）のポリアミドを用いた。そして、仮撚後の摩耗粉の質量を測定し、試料Ｎｏ．１の摩耗粉の質量との相対値を表１に示した。

表１に示すように、試料Ｎｏ．２〜４は、試料Ｎｏ．１よりも摩耗粉の発生量が少なかった。この結果より、接触面における平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上とすることにより、摩耗粉を生じにくくできることがわかった。

凸曲面状の外周面を備えた焼結体を実施例１に記載と同様の方法により形成した後、表２に示す粒度番号のＧＣと酸化アルミニウムからなるメディアとともにバレルに投入し、表２に示す時間でバレル振動処理を施して、試料Ｎｏ．５〜９を得た。なお、試料Ｎｏ．５は、実施例１における試料Ｎｏ．３と同じ試料である。

そして、各試料の接触面の算術平均粗さＲａおよび平均長さＲＳｍを実施例１で示した方法と同じ方法で８箇所測定した。そして、得られた測定値からそれぞれ比（ＲＳｍ／Ｒａ）を算出し、算出値の平均値を表２に示した。

また、実施例１と同様に各試料を仮撚機に装着して、同様の条件にて糸条の仮撚を行い、仮撚後の摩耗粉の質量を測定し、試料Ｎｏ．５の摩耗粉の質量との相対値を表２に示した。

表２に示すように、試料Ｎｏ．６〜９は、試料Ｎｏ．５よりも摩耗粉の発生量が少なかった。この結果より、接触面における比（Ｒｓｍ／Ｒａ）の平均値が１５０以上であることにより、摩耗粉をより生じにくくできることがわかった。

凸曲面状の外周面を備えた焼結体を実施例１に記載と同様の方法により形成した後、表３に示す粒度番号のＧＣと酸化アルミニウムからなるメディアとともにバレルに投入し、
表３に示す時間でバレル振動処理を施して、試料Ｎｏ．１０〜１４を得た。なお、試料Ｎｏ．１０は、実施例１における試料Ｎｏ．４と同じ試料である。

そして、各試料の接触面の最大山高さＲｐを実施例１で示した方法と同じ方法で測定し、８箇所の測定値の平均値を表３に示した。

また、実施例１と同様に各試料を仮撚機に装着して、同様の条件にて糸条の仮撚を行い、仮撚後の摩耗粉の質量を測定し、試料Ｎｏ．１０の摩耗粉の質量との相対値を表３に示した。

表３に示すように、試料Ｎｏ．１１〜１４は、試料Ｎｏ．１０よりも摩耗粉の発生量が少なかった。この結果より、接触面における最大山高さＲｐの平均値が３．５μｍ以下であることにより、摩耗粉をより生じにくくできることがわかった。

凸曲面状の外周面を備えた焼結体を実施例１に記載と同様の方法により形成した後、表４に示す粒度番号のＧＣと酸化アルミニウムからなるメディアとともにバレルに投入し、表３に示す時間でバレル振動処理を施して、試料Ｎｏ．１５〜１９を得た。なお、試料Ｎｏ．１５は、実施例３における試料Ｎｏ．１１と同じ試料である。

そして、各試料の接触面のスキューネスＲｓｋを実施例１で示した方法と同じ方法で測定し、８箇所の測定値の平均値を表４に示した。

また、実施例１と同様に各試料を仮撚機に装着して、同様の条件にて糸条の仮撚を行い、仮撚後の摩耗粉の質量を測定し、試料Ｎｏ．１５の摩耗粉の質量との相対値を表４に示した。

表４に示すように、試料Ｎｏ．１６〜１９は、試料Ｎｏ．１５よりも摩耗粉の発生量が少なかった。この結果より、接触面におけるスキューネスＲｓｋの平均値が負の値であることにより、摩耗粉をより生じにくくできることがわかった。

１：第１主面
２：第２主面
３：外周面
３ａ：接触面
４：貫通孔
５：軸体
６：プレート
７：ベルト
８：ガイドディスク
９：ナイフエッジディスク
１０：仮撚機用ディスク
２０：仮撚機
Ｓ：糸条

Claims

セラミックスからなる円板状体であり、糸条との接触面における平均長さＲＳｍの平均値が０．１２ｍｍ以上である、仮撚機用ディスク。
前記接触面における算術平均粗さＲａに対する平均長さＲＳｍの比の平均値が１５０以上である、請求項１に記載の仮撚機用ディスク。
前記接触面における最大山高さＲｐの平均値が３．５μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の仮撚機用ディスク。
前記接触面におけるスキューネスＲｓｋの平均値が負の値である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の仮撚機用ディスク。