JP2530348B2 - 金属繊維束の製造方法 - Google Patents

金属繊維束の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、歯車ローラによりけん縮加工された金属繊
維の製造方法に、及び、これらの繊維すなわち金属繊維
束で形成された製品に関する。また、これらから形成さ
れた織物糸、けん縮加工された金属繊維（crimped meta
l fiber）、更に焼結（sintered）及び非焼結の金属繊
維ウェブにも関する。
［従来の技術及びその問題点］ ドイツ実用新案第7521192号には、歯車間を挿通する
ことにより金属繊維束をけん縮加工する技術が記載され
ている。しかし、この方法においては、けん縮加工中に
歯の頂部により束に作用する圧力が、クラッシングのた
めに、フィラメント部のけん縮加工頂部（crimped top
s）を塑性変形する。金属繊維束内の相対位置により厚
さが異なるため、このけん縮加工はクラッシングあるい
は偏平効果が異なり、金属繊維束に沿って連続的あるい
は永久的特性にある種の影響を与える。更に、金属繊維
束はけん縮加工頂部で強く圧縮され、隣接する束が互い
に結合される場合があり、、この場合は後の工程で分離
するのが困難となる。この問題は歯車間を挿通する前
に、金属繊維束を横方向に開くことにより、ある程度解
消することが可能である。この場合は、更に開放操作を
必要とし、このような開放操作によっては完全に満足す
べき結果、すなわち充分耐久性のあるけん縮作用は得ら
れない。
本発明は上述に鑑みてなされたもので、けん縮操作中
に歯車が繊維の表面に直接接触することを防止すること
により、上記問題を解決することを目的とする。
［問題点を解決するための手段、作用及び効果］ 本発明による歯車ローラによりけん縮される金属繊維
束製造方法は、波形状に永久けん縮加工されるもので、
金属繊維束を延性を有しかつ隙間のない連続した母材中
に埋設し、この後この母材と繊維とからなる複合材を少
なくとの２の互いに噛合う歯車ローラ間に挿通し、この
後、母材を除去することを特徴とする。
本発明によると、金属繊維束の各繊維は母材で好適に
覆われ、これにより各繊維は隣接する繊維から分離され
る。このようにして、各繊維は歯車の歯あるいは隣接す
る繊維に接触することなく、永久けん縮加工される。複
合材における繊維が比較的真直で互いに平行である場合
は、このけん縮加工は各繊維毎にほぼ同じに行なわれ
る。更に、このけん縮加工する場合、平均的な断面形状
は繊維束の全長に沿ってほぼ同じに形成される。所定の
目的に合致させるためには、波長Ｗが２乃至30mm、振幅
Ａが0.2乃至7mm、比がW/A＞２でW/A≧４が好ましい波形
状の簡単なほぼサインカーブ状のジグザグ状けん縮（１
の平面内で）を行うだけで充分である。
［実施例］ 図示のように、けん縮加工は、束状の複合材１を平行
に配設した２の歯車２の間隙を介して挿通することによ
り行なわれ、これらの歯車は互いに充分係合しあるいは
噛合い、それぞれ平行な回転軸線を有する。
当然であるが、繊維束１はそれぞれ平行な回転軸線を
有する２又は３以上の対の歯車の頂部（nip）を介して
連続的に送ることができる。次の対のローラ３との係合
深さ及び次の対のローラの各歯の歯厚すなわち表面の周
方向幅４、あるいは、これらの一方は先の対のものと変
えることができる。このようにして、ステップ毎にけん
縮の程度を増加し、あるいは更に１又は複数の不規則な
波形状に形成するために、１又は複数のジグザグ変形を
最初の波形状に重ね合せることも可能である。ローラを
充分調整することにより、必要な場合にはけん縮による
波形形状に所定の程度の不規則性を形成することも可能
である。複数の歯車ローラによる波形Ｗと振幅Ａの限度
はW/A＞２である限り上記範囲内であるのが好ましい。
ジグザグ状の基礎あるいは基本的なけん縮操作は、例え
ば4mm＜Ｗ＜20mmあるいは4mm＜Ｗ＜15mmで行なわれ、こ
の後２回目（あるいは３回目）のジグザグ状波形加工が
より短い波長で形成される。
更に、母材と繊維とからなる複合材の束は、少なくと
も２の共働する対の歯車ローラの間隙を挿通可能で、こ
れらの歯車ローラの回転軸線は平行には配置されてな
い。これは更に不規則な波形状を形成し、ジグザグ状に
変形することにより少なくとも部分的に３次元的に加工
する。
例えばステンレススチールである金属繊維は４乃至25
ミクロンの径とすることができる。この複合材の束内に
おける繊維の数は2000を超えないのが好ましく、通常は
塑性的けん縮加工を容易とするために500乃至1500の範
囲にあり、特に複合材の束の母材が金属である。
本発明の１実施例では、上述のように束状として引抜
く方法（method of bundled drawing）で得られた金属
ファイバ束にけん縮加工する歯車ローラを備える。この
方法は米国特許第2,050,298号、第3,277,564号あるいは
第3,394,213号に記載されている。そして、金属ワイヤ
はこのワイヤの金属と異なる金属でコーティングされる
（例えばステンレススチールワイヤに対して銅コーティ
ング）。この後、コーティングされたワイヤ束は金属パ
イプ内に挿入される。ファイバ束を挿入された金属パイ
プは、引続いてワイヤ引抜き工程を介して小径の複合束
に縮径され、これによりワイヤは被覆材の連続的な延材
金属母材中に個々に埋設された細いファイバに変換され
る。所定の径が得られた後、被覆金属は好適な酸洗い手
段あるいは溶媒中で溶解して、裸のファイバ束を取出す
ことにより、通常の技術で除去することが可能である。
しかし、本発明の好ましい実施例では、所要の端径に減
少された母材とファイバとの複合束は、酸洗いを行う前
に歯車ローラ対の間隙を挿通される。この後、延性金属
母材が、例えば通常の酸洗いにより除去される。複合材
料にけん縮処理を行うことにより、酸洗い処理がより容
易になるという利点がある。
例えば複合ワイヤがホルダにコイル状に巻かれた場合
等、不連続的な酸洗いでは、隣接する巻き線間の中間開
口スペース数が極めて多くなり、酸洗い及び洗浄液がワ
イヤ間に容易に流入する。連続酸洗いラインは、第１酸
洗いバスから洗浄の後に乾燥した束の巻きステーション
まで、極めて長くなる。更に、複合ワイヤは何回も方向
を変えられ、これで非常な引張り張力が作用する。特
に、多数のけん縮された複合ワイヤが束ねられ、束とし
て酸洗い設備を介して引き抜かれる。このけん縮によ
り、束が広がり、ワイヤに作用する引張り弾力を弾性的
に吸収する。このようにして、ワイヤの損傷が防止さ
れ、複合ワイヤは長手方向において互いに僅かに移動す
ることができる。これにより、束の近部で酸洗い浴及び
洗浄浴中の液体の乱流が増大する。多数の同時にけん縮
された束は、酸洗い、洗浄及び乾燥の後に、通常は数千
本である多数のフィラメントからなる大寸法の連続的な
フィラメント束に一緒にまとめられて巻き上げられる。
必要な場合には、この多数のフィラメントからなる束
を、通常の織物ブレーカ（textile breaker）（例えば
ドラフティングフレーム）により、１又は複数の引抜き
操作を介して容積のあるステープルスライバー（staple
fiber sliver）としてもよい。まとめられた小さな束
におけるけん縮波は通常は同一ではなく、長さ方向に亙
って互いに変位すなわち位相がずれているため、ブレー
キングにより、束がよりかさばり、束の全長に亙ってよ
り無秩序に分散した離解あるいはブレーキングが生じ
る。コンポジットワイヤに不規則なけん縮が施された場
合には、当然に束の容積が全体的に大きくなることが期
待される。ドラフティング機（drafting frame）で束を
ブレーキングすることにより、けん縮波（crimping wav
e）はドラフティング機の供給ローラ、及び、ブレーキ
ングあるいは出口ローラ間の隙間の平面内に送られる。
このようにして、束に横開口が自動的に形成される。こ
の開口は、紡織繊維を混合スライバーに混合あるいはミ
キシングする場合に好ましいものである。繊維スライバ
ーを形成するブレーキング操作に続きあるいはこれと同
時に、けん縮された金属繊維束は実際に一緒にされ、通
常のドラフティングフレーム（ギルボックス付きあるい
は無し）上の紡織繊維と同様に他の繊維と混合される。
選択された金属繊維含有量及び平均金属繊維長の混合糸
への変換は、紡織スライバーのダブリング、粗紡の形成
及びスピニングにより通常の方法で行なわれる。
けん縮金属繊維を用いることにより、均質あるいは均
一なミキシングが補償され、更に糸の特性及び性質をよ
り一定のものとすることができる。知られているよう
に、この混合糸は織られ（woven fabrics）、網状に形
成され（net works）、編まれて（pile fabrics）、例
えば帯電防止布、又は、マイクロウェーブの反射あるい
は吸収等に供することができる。けん縮された束の容積
は、Ｗ及びＡの一方あるいは双方の値が異なるジグザグ
状のけん縮、３次元的にけん縮された束を備える平面的
にジグザグ状にけん縮された束、あるいは、少なくとも
１の束は他と異なるけん縮形態を有するようにこれら又
はけん縮されない束との組合せ等、異なるけん縮波に加
工された束を組合わせることにより更に増大する。更
に、容積は、束の厚さ及び数を好適に選択することによ
り、変化させることができる。
本発明による容積のあるフィラメント束あるいはステ
ープルスライバーは、例えば空圧繊維移送装置を備えあ
るいは無しのカード操作により、非織物金属繊維ウェブ
に容易に処理することができる。ステープルへの繊維束
のドラフティング処理に続き、上記繊維は容易に分離で
き、空気流中でほぼ完全に分離され、カード機あるいは
Rando−Webber（米国カーレイター コーポレーション
の商標名）等のウェブ形成装置に供給される。このよう
にして得られた非常に嵩のある金属繊維ウェブは極めて
均質な多孔質に形成される。ローラあるいはプレスによ
る好適な高密度化（例えば液圧的に均質に圧縮）、及
び、所要の均質な多孔質を有する板状に通常の焼結操作
を行った後、例えば非常に高温の用途に供するろ過手段
として非常に有益である。更に、嵩のあるウェブはニー
ドリングあるいは液体ジェットニードリング（fluid je
t needling）により高密度化することができる（織り込
まれよられた布（spunlaced fabrics））。流体ジェッ
トニードリングは米国特許第3,493,462号に記載されて
いる。
［実例］ 0.25mm径の多数のコンポジットワイヤを２対の歯車ロ
ーラの間隙を介して連続的に引出す。最初の間隙中で、
波長Ｗが7.5mm、振幅Ａが1.15mmのジグザグ状に変形さ
れる。これに続き、第２の間隙中でＷ＝6mm、Ａ＝0.8mm
のジグザグ状の変形が重ね合せられる。歯車の歯の頂部
は僅かに丸められている。このように変形されたコンポ
ジットワイヤは僅かに不規則なけん縮波を有し、連続的
なけん縮の頂部間のワイヤセグメントには、けん縮され
たコンポジットワイヤの中立軸線（主方向）に対して60
゜より大きな角度が形成されない。当然であるが、けん
縮されたワイヤを巻き上げると、けん縮加工は僅かに伸
びる。これは、（少なくとも）曲げが加わった部分が見
えなくなる程度までである。
けん縮の程度を調べるため、このけん縮可能されたワ
イヤを、滑らかな内壁を有し、長さが20mmで径K1が0.90
mmの円筒状の溝を有する第１管状金属部材（metal cali
ber）に挿通した。ワイヤは容易に引出される（認めら
れる程度の抵抗を受けずに）。引続き、けん縮されたワ
イヤを径K2＝0.65mmの所定の溝を有する同様な部材中に
挿通した。この場合、比較的大きな引張り力を加えなけ
れば引出されず、これにより、与えられたけん縮が伸ば
された（ある程度まで）。
所定の径Ｄを有するコンポジットワイヤの好ましいけ
ん縮は、第１部材を認められる抵抗無しに挿通され、第
２部材は挿通できないことである。更に、好適なけん縮
（例えば、けん縮波に多少とも規則性を備えたもの）を
得るためにワイヤの径Ｄと関連する径K1,K2との関係
は、例えば帯電防止布あるいは合成樹脂材の導電性充填
物等の用途に応じて定めるのが有益である。この実例に
おけるけん縮ワイヤは、 K2/D＝0.65/0.25＝2.6、及び、 K1/D＝0.90/0.25＝3.6 好ましい関係として、下記式の関係が考えられる。
2D＜K2＜3D、及び、3D＜K1＜4D コンポジットワイヤの径Ｄは、当然にコンポジットフ
ァイバ束のファイバ数及びファイバ径に依存する。４乃
至25μｍの範囲のファイバ形に対し、Ｄは0.1mm乃至1.5
mmの範囲にある。
多数のけん縮されたコンポジットワイヤは束にまとめ
られ、この束はコンポジットワイヤから母材を除去する
ために通常の方法で酸洗い溶液（HNO3）で処理され、こ
れにより、ファイバ束はコンポジットワイヤ束と同数の
小束で形成される。
以上、本発明について最も実際的な実施例に基づいて
説明したが、特許請求の範囲に記載の範囲内において種
々の変形が可能なことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例のよるけん縮加工の状態を示す図式
的な説明図である。 １……束、2,3……ローラ、４……歯厚、5,6……けん縮
波。

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】延性を有しかつ隙間のない連続した母材中
    に金属繊維を埋設する工程（ａ）と、この母材と繊維と
    からなる複合材の束を、少なくとも２つの互いに噛合う
    歯車ローラ間に通し、この繊維を波状に変形する工程
    （ｂ）と、母材を除去する工程（ｃ）とを備えることを
    特徴とする波状金属繊維束の製造方法。
  2. 【請求項２】前記金属繊維の全ては母材で覆われ、隣接
    する金属繊維束から分離される特許請求の範囲第１項記
    載の製造方法。
  3. 【請求項３】前記歯車ローラは平行な回転軸を有し、ほ
    ぼサインカーブ状のジグザク形の波形形状を前記複合材
    に形成し、この波形形状は波長Ｗが２乃至30mm、振幅Ａ
    が0.2乃至7mm、比がW/A＞２である特許請求の範囲第１
    項記載の製造方法。
  4. 【請求項４】前記比がW/A≧４である特許請求の範囲第
    ３項記載の製造方法。
  5. 【請求項５】前記工程（ａ）は少なくとも２の共働する
    歯車ローラ間の間隙を介して引張られることにより行な
    われ、１のジグザグ状変形を他の上に重ねることにより
    不規則な波形形状を形成する特許請求の範囲第１項記載
    の製造方法。
  6. 【請求項６】前記金属繊維束は、４乃至25ミクロンの金
    属繊維を最大2000本含む特許請求の範囲第１項記載の製
    造方法。
  7. 【請求項７】前記母材は、金属繊維とは異なる金属で形
    成されている特許請求の範囲第２項記載の製造方法。
  8. 【請求項８】前記１又は複数の波状金属束に対して少な
    くとも１の引抜き操作を行って、波形状の短繊維スライ
    バーを形成する工程をさらに備えた特許請求の範囲第１
    項記載の製造方法。
  9. 【請求項９】前記少なくとも１の波形状の繊維束は、他
    の繊維束と異なる波形状を備える特許請求の範囲第８項
    記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】前記１又は複数の繊維束は、引抜き操作
    中に他の繊維束に組合わされる特許請求の範囲第８項記
    載の製造方法。
  11. 【請求項１１】前記短繊維スライバーを織物用繊維と混
    紡する特許請求の範囲第８項記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】前記混紡された金属繊維と織物用繊維と
    を紡績して、混合ヤーンとする特許請求の範囲第11項記
    載の製造方法。
  13. 【請求項１３】延性を有しかつ隙間のない連続した母材
    中に金属繊維を埋設する工程と、この母材と繊維とから
    なる複合材の束を、少なくとも２つの互いに噛合う歯車
    ローラ間に通し、この繊維を波状に変形する工程と、母
    材を除去する工程と、この工程で得られた１又は複数の
    波状金属束に対して少なくとも１の引抜き操作を行っ
    て、波形状の短繊維スライバーを形成する工程と、この
    波形状の短繊維スライバーを分離し、ほぼ完全に個々に
    分割して繊維織布形成装置に供給し、空圧による繊維移
    送を組合わせたカーディング操作を通して繊維織布とす
    る工程とを備えた方法。
  14. 【請求項１４】前記織物は焼結される特許請求の範囲第
    13項記載の製造方法。
  15. 【請求項１５】前記織物は流体ジェット縫製により、高
    密度化される特許請求の範囲第13項記載の製造方法。
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