JP3563460B2

JP3563460B2 - Fiber guide and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3563460B2
Application number: JP27084794A
Authority: JP
Inventors: 俊之井原; 実中須賀
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JPH08133596A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、アルミナセラミックスからなる繊維ガイド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維機械における繊維の案内のためにガイドが用いられている。この繊維ガイドの材質としては、天然繊維に対しては金属やガラス材が用いられているが、合成繊維用の紡糸、巻取り、延伸には、糸にダメージを与えることなく耐摩耗性に優れた素材が求められている。
【０００３】
具体的な従来の合成繊維用ガイドの材質としては、金属または金属に硬質クロムメッキを施したもの、あるいは特に耐摩耗性の高いアルミナ、チタニア等のセラミックスが用いられている。
【０００４】
しかし、近年、繊維機械のめざましい進歩に伴い、加工糸の糸速はますます高速化され、使用時における糸の通路及び強力制御要素として、上記繊維ガイドの表面状態が問題となっている。つまり、繊維機械の高速化に伴い、繊維ガイドの表面状態により糸質を劣化させることが大きな問題として取り上げられているのである。そのため、耐摩耗性が高いだけでなく、糸にダメージを与えることがなく糸質を劣化させにくいような材質の繊維ガイドが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの要求特性に対し、金属材にクロムメッキを施した繊維ガイドでは、摩擦係数が低いため糸質を劣化させることは少ないが、クロムメッキが摩耗、剥離しやすいため寿命が短いという問題があった。
【０００６】
一方、アルミナセラミックス製の繊維ガイドは硬度が高く摩耗が少ないものの、繊維に対する抵抗が大きいために糸質を劣化させやすいという問題があった。また、チタニアセラミックスは糸質を劣化させにくいが、摩耗が生じやすいものであった。
【０００７】
そこで、特公５２−４８６４７号公報に示すように、アルミナセラミックス製の繊維ガイドを焼成後に再焼成することによって、結晶を丸くすることも考えられていたが、実際にはこのような方法により結晶を丸くすることは困難であり、また得られた焼結体は表面の凹凸が大きくなって表面が粗くなりすぎるという問題点があった。
【０００８】
そのため、糸質を劣化させず、かつ耐摩耗性に優れて寿命を長くできるという両方の特性を兼ね備えた繊維ガイドは存在していなかった。
【０００９】
なお、上述のように、アルミナセラミックスは耐摩耗性に優れ寿命が長いという条件は満たしているため、表面状態の改良により糸質劣化を防止できれば要求特性を全て満足することになる。そこで、アルミナセラミックスの表面状態について種々実験を行った結果、アルミナ等の多結晶セラミックスには気孔や空孔等のボイドと結晶粒界が存在し、このボイドのシャープエッジで糸質を劣化させることがわかった。また、結晶粒界も同様に摺動時の抵抗となり、糸質劣化の原因となるだけでなく、不純物による結晶粒界は摩耗しやすく耐摩耗性を低下させる原因ともなることがわかった。
【００１０】
そこで、本発明は、アルミナセラミックス製の繊維ガイドの表面状態を改良し、糸質を劣化させず、かつ耐摩耗性に優れた繊維ガイドを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
まず、第1の本発明は、繊維ガイドの少なくとも繊維との摺動面を９９．９重量％以上のＡｌ_２Ｏ_３を主成分とし、Ａｌ_２Ｏ_３の平均結晶粒径が２μｍ以下のセラミックスで形成し、摺動面に１０μｍを超えるボイドが存在しないようにしたことを特徴とする。なお、繊維との摺動面とは、繊維ガイドとしての使用時に繊維と摺動する、または摺動する可能性のある面のことを言う。
【００１２】
また、このような繊維ガイドは、Ａｌ₂Ｏ₃純度が９９．９重量％以上で、平均粒径０．１〜０．５μｍのアルミナ原料粉末を焼結助剤を添加せずに所望のガイド形状に成形した後、１４００〜１７００℃で焼成する工程により製造することができる。
【００１３】
あるいは、低純度のアルミナ等からなる繊維ガイドにおける繊維との摺動面に、上記高純度の微細原料から成るスラリーを塗布した後焼成することによって得ることもできる。
【００１４】
つまり、第１の本発明は高純度で極めて微細なＡｌ_２Ｏ_３原料を用いることにより、焼結体中のボイドと結晶粒界を少なくしたものである。
【００１５】
ここで、Ａｌ_２Ｏ_３含有量を９９．９重量％以上としたのは、９９．９重量％未満であると結晶粒界の存在のために、糸質を劣化させやすくなるためである。そして、この高純度アルミナ原料に焼結助剤を添加せずに成形し、焼成する。このような高純度原料は焼結性が悪いが、後述するように原料粉末を極めて微細にすることにより、比較的低温で焼成することができる。なお、Ａｌ_２Ｏ_３以外の成分としては、不純物としてＭｇＯやＳｉＯ_２を合計０．１重量％以下含んでいても良い。
【００１６】
また、原料粉末の平均粒径を０．１〜０．５μｍとしたのは、０．１μｍ未満の粉末は製造が極めて困難であり、一方０．５μｍを超えるとボイドを小さくする効果が乏しいだけでなく、上記高純度アルミナ原料の焼結性が悪くなるためである。また、最終焼結体の平均結晶粒径を２μｍとしたのは、２μｍを超えるとボイドが大きくなるだけでなく、硬度が低くなって耐摩耗性が低下してしまうためである。
【００１７】
そして、本発明は、上記のように高純度で微細な原料を用いることにより、直径１０μｍ以上のボイドが存在しないようにした。これは、ボイドが１０μｍを超えると糸に対するダメージを与えやすいためである。
【００１８】
さらに、本発明のアルミナセラミックスの焼成温度は、１４００℃未満であると緻密化が不十分であり、一方１７００℃を超えると結晶が成長しすぎて、いずれも焼結体の硬度が低くなるため、１４００〜１７００℃の範囲内とする。
【００１９】
次に第２の本発明は、繊維ガイドの少なくとも繊維との摺動面を９９重量％以上のＡｌ₂Ｏ₃ を主成分とするセラミックスで形成し、着色剤としてのＣｒ_２Ｏ_３あるいはその他の金属酸化物を０．１〜１重量％含み、Ａｌ₂Ｏ₃ の平均結晶粒径が３〜２０μｍで、ビッカース硬度が１８００ｋｇｆ／ｍｍ²以上で、３０μｍを超えるボイドが存在しないようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、この繊維ガイドは、Ａｌ₂Ｏ₃ 純度が９９重量％以上のアルミナ原料に着色剤としてのＣｒ_２Ｏ_３あるいはその他の金属酸化物を０．１〜１重量％加え、所定形状に成形した後、大気雰囲気下で１３００〜１６００℃で一次焼成し、次にアルゴン、窒素等の不活性雰囲気のガス圧１８００〜２２００ｋｇｆ／ｃｍ² で、１４００〜１９００℃の温度で二次焼成する工程により製造することができる。
【００２１】
つまり、第２の本発明は、通常の焼成を行った後、熱間静水圧処理（ＨＩＰ）等のガス圧下での二次焼成を行うことにより、極めて緻密に焼結させて焼結体中のボイドを小さくし、かつ適当に結晶成長させて結晶粒界を少なくしたものである。
【００２２】
この発明において、Ａｌ₂Ｏ₃含有量については、硬度を高くするために９９重量％以上必要であり、さらに、着色剤としてＣｒ_２Ｏ_３あるいはその他の金属酸化物を合計０．１〜１重量％含んでいる。なお、Ａｌ₂Ｏ₃以外の成分として焼結助剤であるＳｉＯ_２、ＭｇＯ等を１重量％以下の範囲で含んでいても良い。
【００２３】
また、焼結体の平均結晶粒径については、３μｍ未満であると、結晶成長が不十分であることから結晶粒界を少なくする効果が乏しく、一方２０μｍを超えると強度が低下するため、平均結晶粒径は３〜２０μｍの範囲内とする。なお、本発明ではガス圧下の焼成を行って極めて緻密に焼結することから、３μｍ以上の大きな結晶粒径であっても、焼結体のビッカース硬度は１８００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上と高硬度にすることができる。
【００２４】
そして、上記のようにガス圧焼成を行うことにより、直径３０μｍ以上のボイドが存在しないようにした。これは、ボイドが３０μｍを超えると糸に対するダメージを与えやすいためであり、好ましくは直径１０μｍ以上のボイドが存在しないようにする。
【００２５】
さらに、本発明のアルミナセラミックスのガス圧下での二次焼成温度は、１４００℃未満であるとボイドを小さくする効果が乏しく、一方１９００℃を超えると結晶が成長しすぎて焼結体の硬度が低くなるため、１４００〜１９００℃の範囲内とする。
【００２６】
【実施例】
実施例１
以下、第１の本発明の実施例を説明する。
【００２７】
アルミナ原料として純度９９．９０〜９９．９９重量％で、平均粒径０．１〜０．５μｍの粉末を用いた。この原料粉末は、乾式プレス成形、射出成形、及び押出成形のそれぞれのプロセスに合わせたバインダーを加えて処理し、棒状に成形した。得られた成形体を４００〜６００℃で仮焼して脱脂を行い、次に大気雰囲気下１３００〜１８００℃の種々の温度で焼成を行い、図１に示す棒状の繊維ガイド１を得た。
【００２８】
一方、比較例としてＡｌ_２Ｏ_３含有量が９６％で、平均粒径が２μｍの原料を用いたアルミナセラミックスからなる従来の繊維ガイドを用意した。
【００２９】
それぞれについて、焼結体の密度、平均結晶粒径、ビッカース硬度、ボイドの直径を測定した。なお、ボイド径については、鏡面加工面を走査型電子顕微鏡による１５００倍の拡大写真で測定した。結果は表１に示す通りである。
【００３０】
この表１より、比較例として低純度で粒径の大きい原料を用いたもの（Ｎｏ．７）は平均結晶粒径が２μｍを超えており、ボイドについては平均径が５０μｍ程度と大きく、直径１００μｍに近いボイドも存在していた。また、高純度原料を用いたものでも、焼成温度が１３００℃と低いもの（Ｎｏ．１）では緻密化が不十分であるためビッカース硬度が１６００ｋｇｆ／ｍｍ^２以下と低く、逆に焼成温度が１８００℃と高いもの（Ｎｏ．６）では粒成長のために平均結晶粒径が２μｍを超え、ビッカース硬度が１６００ｋｇｆ／ｍｍ^２以下と低くなった。
【００３１】
これらに対し、高純度原料を用いて焼成温度を１４００〜１７００℃とした本発明の実施例（Ｎｏ．２〜５）では、平均結晶粒径１〜２μｍで、ビッカース硬度１９００〜２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２と高く、ボイドについては１〜１０μｍの範囲内のボイドしか観察されず、１０μｍを超えるものは存在していなかった。これは、高純度原料を用いるために結晶粒界が少なく、しかも微細な原料であるためボイドを小さくできるものと考えられる。
【００３２】
【表１】

【００３３】
次に、図１に示すように繊維ガイド１に繊維２を摺動させる実験を行った。比較例として表１中のＮｏ．７と、本発明実施例としてＮｏ．４の繊維ガイドを用い、それぞれ糸質ポリエステルで太さ７５デニールの繊維を糸速１０００ｍ／分で摺動させた。テスト後、繊維ガイドの摩耗や、繊維の糸切れ、擦り切れ屑や毛羽等のスノーの発生状況を比較した。結果は表２に示す通りである。
【００３４】
この結果より明らかに、本発明の繊維ガイドを用いれば、高速走行する繊維に対しても糸切れやスノーの発生がほとんどなく、ガイド自体の摩耗も極めて少なくできることがわかる。
【００３５】
なお、上記実施例では、繊維ガイド全体を高純度で微細な原料を用いて形成した例を示したが、予め低純度原料を用いて成形しておいて、その摺動面のみに高純度で微細な原料から成るスラリーを塗布して焼成したものであっても同様であった。
【００３６】
【表２】

【００３７】
実施例２
以下、第２の本発明の実施例を説明する。
【００３８】
アルミナ原料として純度９９．５〜９９．７重量％で、平均粒径０．６μｍ、比表面積８ｍ^２／ｇの原料粉末に、平均粒径０．６μｍ、比表面積８ｍ^２／ｇの酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）粉末０．１〜２．０重量％を加えた。この原料粉末は、乾式プレス成形、射出成形、及び押出成形のそれぞれのプロセスに合わせたバインダーを加えて処理し、棒状に成形した。得られた成形体を４００〜６００℃で仮焼して脱脂を行い、大気雰囲気下１３００〜１６００℃の温度で一次焼成を行った。次に得られた焼結体に、Ａｒガス雰囲気下で熱間静水圧処理（ＨＩＰ）により二次焼成を行った。二次焼成時のガス圧は１８００〜２２００ｋｇｆ／ｃｍ^２とし、焼成温度は１３００〜２０００℃の種々の温度として、図１に示す棒状の繊維ガイド１を得た。
【００３９】
一方、比較例として二次焼成を行わず、上記一次焼成が終了した時点のものを用意した。
【００４０】
それぞれについて、焼結体の密度、平均結晶粒径、ビッカース硬度、ボイドの個数を測定した。なお、ボイド個数については、鏡面加工面９．４ｃｍ^２を３０倍の光学顕微鏡で観察し、ボイド径毎の個数をカウントして行った。結果は表３に示す通りである。
【００４１】
この表１より、二次焼成を行っていない比較例（Ｎｏ．１７）は、直径３０〜４９μｍのボイドが６０〜７０個、直径５０μｍ以上のボイドが５〜１５個と、大きなボイドが存在していた。また、熱間静水圧処理を施したものでも二次焼成温度が１３００℃（Ｎｏ．１１）では同様に大きなボイドが存在していた。一方、焼成温度が２０００℃（Ｎｏ．１６）では焼結体の平均結晶粒径が２０μｍを超え、ビッカース硬度が１４００ｋｈｇｆ／ｍｍ^２以下と低かった。
【００４２】
これらに対し、本発明実施例である焼成温度１４００〜１９００℃のもの（Ｎｏ．１２〜１５）は、平均結晶粒径が３〜２０μｍで、ビッカース硬度が１８００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であり、ボイドについては２９μｍ以下が３〜７個と、３０μｍを超えるボイドが存在していなかった。これは、熱間静水圧処理を施すことによって焼結体を緻密化し、かつ結晶を適当に成長させたため結晶粒界を減少させることができたものと考えられる。
【００４３】
また、一次焼成品（Ｎｏ．１７）では酸化クロムの添加によってピンク色を呈色していたが、熱間静水圧処理を施した本発明実施例（Ｎｏ．１２〜１５）は透光性を有しておりルビー状の呈色を示すようになった。
【００４４】
【表３】

【００４５】
次に、図１に示すように繊維ガイド１に繊維２を摺動させる実験を行った。比較例として表３中のＮｏ．１７と、本発明実施例としてＮｏ．１４の繊維ガイドを用い、糸質ポリエステルで太さ７５デニールの繊維を糸速１０００ｍ／分で摺動させた。摺動時の摩擦抵抗によって繊維ガイドの摺動特性を評価し、テスト後の繊維の糸切れやスノーの有無によって糸質を評価した。結果は表４に示す通りである。
【００４６】
この結果より明らかに、本発明の繊維ガイドを用いれば、高速走行する繊維に対しても摺動特性が高く、かつ糸切れやスノーの発生がほとんどないため高い糸質を維持できることがわかる。また、本発明実施例の繊維ガイドは、ルビー状の呈色であるため、比較例に比べて繊維の識別が容易であった。
【００４７】
【表４】

【００４８】
また、以上の実施例では棒状の繊維ガイド１を示したが、繊維ガイド１の形状は、公知のさまざまなものとできることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、純度９９．９重量％以上で平均粒径０．１〜０．５μｍのＡｌ_２Ｏ_３原料を用いて、Ａｌ_２Ｏ_３の平均結晶粒径２μｍ以下で、３０μｍ以上のボイドが存在しないようなアルミナセラミックスの繊維ガイドを構成したことによって、高い耐摩耗性を維持したまま、繊維に対するダメージを少なくし糸質の劣化を防止することができ、繊維を高精度に案内することができる。
【００５０】
また本発明によれば、純度９０重量％以上のＡｌ_２Ｏ_３原料を用いて、常圧焼成後にガス圧下での二次焼成を行い、Ａｌ_２Ｏ_３の平均結晶粒径３〜２０μｍで、ビッカース硬度１８００ｋｇｆ／ｍｍ^２以上で、３０μｍ以上のボイドが存在しないようなアルミナセラミックスの繊維ガイドを構成したことによって、高い耐摩耗性を維持したまま、繊維に対するダメージを少なくし糸質の劣化を防止することができ、繊維を高精度に案内することができる。
【００５１】
その結果、糸速が１０００ｍ／分以上であるような高速走行の繊維を良好に案内することができ、高品質の繊維を効率良く生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の繊維ガイドを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：繊維ガイド
２：繊維[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a fiber guide made of alumina ceramics and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Guides are used for guiding fibers in textile machines. As the material of this fiber guide, metal or glass material is used for natural fiber, but it is excellent in abrasion resistance without damaging the yarn for spinning, winding and stretching for synthetic fiber Material is required.
[0003]
As a specific material of the conventional synthetic fiber guide, a metal or a material obtained by applying a hard chrome plating to a metal, or a ceramic such as alumina or titania having particularly high wear resistance is used.
[0004]
However, in recent years, with the remarkable progress of the textile machine, the yarn speed of the processed yarn has been further increased, and the surface condition of the fiber guide has become a problem as a yarn passage and a strong control element during use. That is, with the speeding up of the fiber machine, deterioration of the yarn quality due to the surface condition of the fiber guide is taken up as a major problem. Therefore, there is a demand for a fiber guide having a material that not only has high abrasion resistance but also does not damage the yarn and does not easily deteriorate the yarn quality.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In contrast to these required properties, fiber guides with chromium plating on a metal material have a low coefficient of friction and therefore do not deteriorate the yarn quality, but have a problem that the chrome plating is easily worn and peeled, resulting in a short life. Was.
[0006]
On the other hand, although a fiber guide made of alumina ceramics has high hardness and little wear, it has a problem that the yarn quality is easily deteriorated due to high resistance to the fiber. In addition, the titania ceramics hardly deteriorated the yarn quality, but were liable to wear.
[0007]
Therefore, as shown in Japanese Patent Publication No. 52-48647, it has been considered that a fiber guide made of alumina ceramics is fired and then refired to round the crystal. Is difficult to round, and the obtained sintered body has a problem that the unevenness of the surface becomes large and the surface becomes too rough.
[0008]
For this reason, there has been no fiber guide that has both characteristics of not deteriorating the yarn quality, being excellent in abrasion resistance and extending the life.
[0009]
As described above, since the alumina ceramics satisfies the condition that they have excellent wear resistance and long life, if the surface quality can be prevented from deteriorating the yarn quality, all the required characteristics will be satisfied. Therefore, as a result of conducting various experiments on the surface condition of alumina ceramics, voids such as pores and vacancies and crystal grain boundaries exist in polycrystalline ceramics such as alumina, and the sharp edge of these voids deteriorates the yarn quality. I understood. In addition, it was also found that the crystal grain boundary similarly causes resistance during sliding and causes not only the deterioration of the yarn quality but also the crystal grain boundary due to impurities, which is liable to be worn and causes the wear resistance to be reduced.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to improve the surface condition of a fiber guide made of alumina ceramics, to obtain a fiber guide which does not degrade yarn quality and has excellent wear resistance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
First, the present invention provides a ceramic material in which at least 99.9% by weight of Al ₂ O ₃ is used as a main component and the average crystal grain size of Al ₂ O ₃ is 2 μm or less. Characterized in that a void exceeding 10 μm does not exist on the sliding surface. The sliding surface with the fiber refers to a surface that slides on or may slide with the fiber when used as a fiber guide.
[0012]
In addition, such a fiber guide can be prepared by adding an alumina raw material powder having an Al ₂ O ₃ purity of 99.9% by weight or more and an average particle size of 0.1 to 0.5 μm to a desired guide without adding a sintering aid. After being formed into a shape, it can be manufactured by a process of firing at 1400 to 1700 ° C.
[0013]
Alternatively, it can be obtained by applying a slurry made of the high-purity fine raw material to a sliding surface of the fiber guide made of a low-purity alumina or the like with a fiber, followed by firing.
[0014]
In other words, the first aspect of the present invention is to reduce the voids and crystal grain boundaries in the sintered body by using a high-purity and extremely fine Al ₂ O ₃ raw material.
[0015]
Here, the reason why the Al ₂ O ₃ content is set to 99.9% by weight or more is that if the content is less than 99.9% by weight, the yarn quality is liable to be deteriorated due to the existence of crystal grain boundaries. Then, the high-purity alumina raw material is molded and fired without adding a sintering aid. Such a high-purity raw material has poor sinterability, but can be fired at a relatively low temperature by making the raw material powder extremely fine as described later. In addition, as a component other than Al ₂ O ₃ , a total of 0.1% by weight or less of MgO or SiO ₂ may be contained as an impurity.
[0016]
The reason why the average particle size of the raw material powder is set to 0.1 to 0.5 μm is that it is extremely difficult to produce a powder having a particle size of less than 0.1 μm, whereas if it exceeds 0.5 μm, the effect of reducing voids is poor. This is because the sinterability of the high-purity alumina raw material is deteriorated. The reason why the average crystal grain size of the final sintered body is 2 μm is that if it exceeds 2 μm, not only the voids become large, but also the hardness becomes low and the wear resistance is lowered.
[0017]
Further, in the present invention, by using a fine material having high purity as described above, voids having a diameter of 10 μm or more do not exist. This is because if the voids exceed 10 μm, the yarn is likely to be damaged.
[0018]
Further, if the firing temperature of the alumina ceramic of the present invention is less than 1400 ° C., the densification is insufficient, while if it exceeds 1700 ° C., the crystals grow too much, and the hardness of the sintered body becomes low in any case. , 1400-1700 ° C.
[0019]
Next, in a second aspect of the present invention, at least a sliding surface of the fiber guide with the fiber is formed of ceramics containing 99% by weight or more of Al ₂ O ₃ as a main component, and Cr ₂ O ₃ or another colorant as a coloring agent. 0.1 to 1% by weight of metal oxide, average grain size of Al ₂ O ₃ is ₃ to 20 μm, Vickers hardness is 1800 kgf / mm ² or more, and no voids exceeding 30 μm are present. Features.
[0020]
This fiber guide was formed into a predetermined shape by adding 0.1 to 1% by weight of Cr ₂ O ₃ or other metal oxide as a coloring agent to an alumina raw material having an Al ₂ O ₃ purity of 99% by weight or more. Thereafter, it is first fired at 1300 to 1600 ° C. in an air atmosphere, and then second fired at a temperature of 1400 to 1900 ° C. under a gas pressure of 1800 to 2200 kgf / cm ² in an inert atmosphere such as argon or nitrogen. can do.
[0021]
That is, in the second invention, after performing normal firing, by performing secondary firing under a gas pressure such as hot isostatic pressure treatment (HIP), very dense sintering is performed, and The crystal grain boundaries are reduced by reducing the voids and appropriately growing crystals.
[0022]
In the present invention, the content of Al ₂ O ₃ is required to be 99% by weight or more in order to increase the hardness, and a total of 0.1 to 1% by weight of Cr ₂ O ₃ or other metal oxides as a coloring agent. % Included. As a component other than Al ₂ O ₃ , sintering aids such as SiO ₂ and MgO may be contained in a range of 1% by weight or less.
[0023]
When the average crystal grain size of the sintered body is less than 3 μm, the effect of reducing the crystal grain boundaries is insufficient due to insufficient crystal growth. On the other hand, when it exceeds 20 μm, the strength is reduced. The crystal grain size is in the range of 3 to 20 μm. In the present invention, the sintered body is sintered under a gas pressure to perform extremely dense sintering, so that the sintered body has a high Vickers hardness of 1800 kgf / mm ² or more even with a large crystal grain size of 3 μm or more. be able to.
[0024]
By performing gas pressure firing as described above, voids having a diameter of 30 μm or more did not exist. This is because if the voids exceed 30 μm, the yarn is likely to be damaged. Preferably, voids having a diameter of 10 μm or more do not exist.
[0025]
Furthermore, the secondary firing temperature under the gas pressure of the alumina ceramics of the present invention is less than 1400 ° C., the effect of reducing voids is poor. On the other hand, if it exceeds 1900 ° C., crystals grow too much, and the hardness of the sintered body is reduced. Therefore, the temperature is in the range of 1400 to 1900 ° C.
[0026]
【Example】
Example 1
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
[0027]
As the alumina raw material, powder having a purity of 99.90 to 99.99% by weight and an average particle size of 0.1 to 0.5 μm was used. This raw material powder was processed by adding a binder suitable for each of the processes of dry press molding, injection molding, and extrusion molding, and formed into a rod shape. The obtained molded body was calcined at 400 to 600 ° C. to perform degreasing, and then calcined at various temperatures of 1300 to 1800 ° C. in the atmosphere to obtain a rod-shaped fiber guide 1 shown in FIG.
[0028]
On the other hand, as a comparative example, a conventional fiber guide made of alumina ceramics using a raw material having an Al ₂ O ₃ content of 96% and an average particle diameter of 2 μm was prepared.
[0029]
For each, the density, average crystal grain size, Vickers hardness, and void diameter of the sintered body were measured. The void diameter was measured on a mirror-finished surface with a scanning electron microscope at a magnification of 1500 times. The results are as shown in Table 1.
[0030]
From Table 1, as a comparative example, a material using low purity and a large particle size (No. 7) has an average crystal grain size exceeding 2 μm, and the void has a large average size of about 50 μm and a diameter of 100 μm. There was also a void close to. Further, even in the case of using a high-purity raw material, if the firing temperature is as low as 1300 ° C. (No. 1), the Vickers hardness is as low as 1600 kgf / mm ² or less because the densification is insufficient. When the temperature was as high as 0 ° C. (No. 6), the average crystal grain size exceeded 2 μm due to grain growth, and the Vickers hardness was as low as 1600 kgf / mm ² or less.
[0031]
On the other hand, in Examples (Nos. 2 to 5) of the present invention in which the firing temperature was 1400 to 1700 ° C. using high-purity raw materials, the average crystal grain size was 1 to 2 μm, and the Vickers hardness was 1900 to 2000 kgf / mm ^2. As for voids, only voids within the range of 1 to 10 μm were observed, and none of the voids exceeding 10 μm were present. This is presumably because the use of a high-purity raw material has a small number of crystal grain boundaries, and the fine raw material can reduce voids.
[0032]
[Table 1]

[0033]
Next, an experiment was conducted in which the fiber 2 was slid on the fiber guide 1 as shown in FIG. As a comparative example, No. 1 in Table 1 was used. 7 and No. 7 as an example of the present invention. Using the fiber guide of No. 4, fibers having a thickness of 75 denier were each slid with a yarn polyester at a yarn speed of 1000 m / min. After the test, the abrasion of the fiber guide, the occurrence of snow such as fiber breakage, frayed chips and fluff were compared. The results are as shown in Table 2.
[0034]
The results clearly show that the use of the fiber guide of the present invention hardly causes thread breakage or snow even for fibers running at high speed, and can minimize wear of the guide itself.
[0035]
Note that, in the above-described embodiment, an example in which the entire fiber guide is formed using a high-purity and fine raw material is shown. The same applies to the case where a slurry composed of fine raw materials is applied and fired.
[0036]
[Table 2]

[0037]
Example 2
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
[0038]
As a raw material of alumina, a raw material powder having a purity of 99.5 to 99.7% by weight, an average particle diameter of 0.6 μm and a specific surface area of 8 m ² / g was added to chromium oxide having an average particle diameter of 0.6 μm and a specific surface area of 8 m ² / g ( 0.1-2.0% by weight of Cr ₂ O ₃ ) powder was added. This raw material powder was processed by adding a binder suitable for each of the processes of dry press molding, injection molding, and extrusion molding, and formed into a rod shape. The obtained molded body was calcined at 400 to 600 ° C. to perform degreasing, and subjected to primary firing at a temperature of 1300 to 1600 ° C. in an air atmosphere. Next, secondary sintering was performed on the obtained sintered body by hot isostatic pressure treatment (HIP) in an Ar gas atmosphere. The gas pressure during the secondary firing was set to 1800 to 2200 kgf / cm ² , and the firing temperature was set to various temperatures of 1300 to 2000 ° C. to obtain a rod-shaped fiber guide 1 shown in FIG.
[0039]
On the other hand, as a comparative example, one prepared at the time when the above-described primary firing was completed without performing the secondary firing was prepared.
[0040]
For each, the density, average crystal grain size, Vickers hardness, and number of voids of the sintered body were measured. The number of voids was determined by observing a mirror-finished surface of 9.4 cm ² with a 30-fold optical microscope and counting the number of voids for each void diameter. The results are as shown in Table 3.
[0041]
From Table 1, in the comparative example (No. 17) in which the secondary firing was not performed, 60 to 70 voids having a diameter of 30 to 49 μm and 5 to 15 voids having a diameter of 50 μm or more had large voids. I was In addition, even in the case where the hot isostatic pressure treatment was performed, a large void similarly existed when the secondary firing temperature was 1300 ° C. (No. 11). On the other hand, when the firing temperature was 2000 ° C. (No. 16), the average crystal grain size of the sintered body exceeded 20 μm, and the Vickers hardness was as low as 1400 khgf / mm ² or less.
[0042]
On the other hand, those having a firing temperature of 1400 to 1900 ° C. (Nos. 12 to 15), which are examples of the present invention, have an average crystal grain size of 3 to 20 μm, a Vickers hardness of 1800 kgf / mm ² or more, and 3 to 7 of 29 μm or less, and no voids exceeding 30 μm were present. This is presumably because the sintered body was densified by performing the hot isostatic pressure treatment, and the crystal grain boundaries were reduced because the crystals were appropriately grown.
[0043]
In addition, the primary baked product (No. 17) had a pink color due to the addition of chromium oxide, but the examples of the present invention (Nos. 12 to 15) which were subjected to the hot isostatic pressure treatment exhibited light transmittance. And showed a ruby-like coloration.
[0044]
[Table 3]

[0045]
Next, an experiment was conducted in which the fiber 2 was slid on the fiber guide 1 as shown in FIG. No. in Table 3 as a comparative example. 17 and No. 17 as an embodiment of the present invention. Using a fiber guide of No. 14, a 75-denier fiber made of fibrous polyester was slid at a yarn speed of 1000 m / min. The sliding characteristics of the fiber guide were evaluated by the frictional resistance during sliding, and the yarn quality was evaluated by the presence or absence of thread breakage or snow after the test. The results are as shown in Table 4.
[0046]
These results clearly show that the use of the fiber guide of the present invention can maintain a high yarn quality even with fibers running at high speed, and has almost no breakage or snow. Further, since the fiber guide of the example of the present invention had a ruby-like coloration, the identification of the fiber was easier than in the comparative example.
[0047]
[Table 4]

[0048]
Although the rod-shaped fiber guide 1 has been described in the above embodiment, it is needless to say that the shape of the fiber guide 1 can be various known ones.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, using _Al 2 _{O 3} raw material having an average particle diameter of 0.1~0.5μm with a purity of 99.9% by weight or more, or less average grain size 2μm of _Al 2 _{O 3} , A fiber guide made of alumina ceramics having no voids of 30 μm or more makes it possible to reduce damage to the fiber and prevent deterioration of the yarn quality while maintaining high abrasion resistance. Can guide to accuracy.
[0050]
Further, according to the present invention, secondary firing under gas pressure is performed after firing under normal pressure using an Al ₂ O ₃ raw material having a purity of 90% by weight or more, and the average crystal grain size of Al ₂ O ₃ is ₃ to 20 μm. A fiber guide made of alumina ceramics having a Vickers hardness of 1800 kgf / mm ² or more and having no voids of 30 μm or more is formed, thereby reducing damage to fibers and preventing deterioration of yarn quality while maintaining high wear resistance. And the fiber can be guided with high precision.
[0051]
As a result, high-speed running fibers having a yarn speed of 1000 m / min or more can be favorably guided, and high-quality fibers can be efficiently produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a fiber guide of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: fiber guide 2: fiber

Claims

The sliding surface with the fiber is made of ceramics containing 99.9% by weight or more of Al ₂ O ₃ as a main component and having an average crystal grain size of Al ₂ O ₃ of 2 μm or less, and the sliding surface exceeds 10 μm. A fiber guide characterized by the absence of voids.

After forming an alumina raw material powder having an Al ₂ O ₃ purity of 99.9% by weight or more and an average particle size of 0.1 to 0.5 μm into a desired guide shape without adding a sintering aid , 1400 to 1700 A method for producing a fiber guide comprising a step of firing at a temperature of ° C.

Alumina raw material having an Al ₂ O ₃ purity of 99.9% by weight or more and an average particle size of 0.1 to 0.5 μm to which a sintering aid is not added is provided on the sliding surface of the ceramic fiber guide with the fiber. A method for producing a fiber guide, comprising a step of applying a slurry made of a powder and baking it at 1400 to 1700 ° C.

Sliding surfaces of the fibers, and mainly composed of Al ₂ O ₃ of more than 99 wt%, the metal oxide as the colorant comprises 0.1 to 1 wt%, an average grain size of Al ₂ O ₃ is 3 A fiber guide comprising a ceramic having a Vickers hardness of 1800 kgf / mm ² or more and a sliding surface having no voids exceeding 30 μm.

Alumina raw material having an Al ₂ O ₃ purity of 99 % by weight or more is added with a metal oxide as a colorant in an amount of 0.1 to 1% by weight , formed into a predetermined shape, and then subjected to primary firing at 1300 to 1600 ° C. in an air atmosphere. , then argon gas pressure of 1800~2200kgf / cm ² of an inert atmosphere such as nitrogen, comprising the step of secondary firing at a temperature of from 1,400 to 1,900 ° C., the sliding surface of at least fiber average grain size 3 A method for producing a fiber guide of alumina ceramics having a thickness of about 20 μm .