JP4529185B2 - Glass fiber cutting blade, manufacturing method thereof and cutting apparatus - Google Patents
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本発明は、ガラス繊維製品の製造工程で使用されるガラス繊維用切断刃と、その切断刃の製造方法、及びガラス繊維用切断刃を具備したガラス繊維用切断装置に関する。 The present invention relates to a glass fiber cutting blade used in a manufacturing process of a glass fiber product, a method for manufacturing the cutting blade, and a glass fiber cutting device including the glass fiber cutting blade.
ガラス繊維製品は種々の分野で利用されているが、その一般的な製造手順は次のようなものである。各種ガラス原料を秤量、混合し、さらにガラスカレットや添加物を適宜加えて、予めガラス繊維となった際に所定の目標組成となるように調整する。次いでこのガラス原料バッチを、チャージャー等の原料投入機を使用して高温に加熱されたガラス溶融炉内に投入し、清澄・撹拌による均質化などの一連の操作後、ガラス溶融炉の成形域で多数のノズルを有する白金製ブッシングより引き出して、水スプレー等で冷却してガラスモノフィラメントに紡糸する。そして集束剤などの各種の薬剤をこのガラスモノフィラメント表面に被覆させ、数百本から数千本を集束してストランドを形成し、このストランドを、例えばターレット型ワインダー等のフィラメントの巻き取り装置を利用してボビンに装着した紙管あるいは木管の周囲に連続的に巻き取り、ケーキあるいはチーズと称される粗糸巻き状態とした半製品とし、さらにこの半製品を各種工程で使用している。 Glass fiber products are used in various fields, and the general manufacturing procedure is as follows. Various glass raw materials are weighed and mixed, and glass cullet and additives are added as appropriate to adjust the glass composition to a predetermined target composition when it becomes glass fiber in advance. Next, this glass raw material batch is put into a glass melting furnace heated to a high temperature using a raw material charging machine such as a charger, and after a series of operations such as homogenization by clarification and stirring, in the glass melting furnace forming zone. Pulled out from a platinum bushing having a number of nozzles, cooled with water spray or the like, and spun into a glass monofilament. Then, various chemicals such as bundling agents are coated on the surface of the glass monofilament, and hundreds to thousands of bundling agents are bundled to form a strand, and this strand is used, for example, a filament winding device such as a turret type winder. Then, it is continuously wound around a paper tube or wood tube mounted on a bobbin to form a semi-finished product called a cake or cheese, and this semi-finished product is used in various processes.
このようにして形成されたケーキあるいはチーズより、ガラスロービングやガラスヤーンなどのガラス長繊維製品も製造することができるが、ここでは1つの事例としてガラスチョップドストランドについてさらに説明する。ガラスチョップドストランドは、上述のケーキあるいはチーズよりガラスストランドを連続的に解舒して引き揃えた後に、ロービングカッター等の各種の切断装置を使用し、連続的に所望の寸法に切断することにより製造されている。こうして得られたチョップドストランドは分散装置に供給され、分散堆積されて、チョップドストランドマットやペーパー、テープ等の所定の形態に加工されるか、あるいは有機材料やセメント材料等とFRTPやFRP、GRC等の各種複合材料を構成するための骨材(フィラー、添加材、補強材などとも称す)としても利用されている。 Although glass long fiber products, such as glass roving and glass yarn, can also be manufactured from the cake or cheese formed in this way, glass chopped strand is further demonstrated as one example here. Glass chopped strands are manufactured by continuously unwinding and aligning glass strands from the cake or cheese described above, and then continuously cutting them into desired dimensions using various cutting devices such as roving cutters. Has been. The chopped strands thus obtained are supplied to a dispersing device and dispersed and deposited to be processed into a predetermined form such as a chopped strand mat, paper, or tape, or an organic material, a cement material, etc. and FRTP, FRP, GRC, etc. It is also used as an aggregate (also referred to as filler, additive, reinforcing material, etc.) for constituting the various composite materials.
上述したようにガラスストランドから優れた品位のガラスチョップドストランドを製造するためには各種の切断装置が利用される。この装置に搭載されるガラス繊維用の切断刃は、ガラスチョップドストランドの加工品位を決める基本的な部材であり、重要な工具の一つである。そこでガラス繊維を切断する切断刃の性能を向上するため、これまでに各種の発明が行われてきた。例えば特許文献1には、切断刃が圧接するゴムロールの強度を増加させるため、ゴムロールの材質を複合材料とした考案が開示されている。また特許文献2では、図5に示すように刃部1と基体部2についてビッカース硬度の比率を限定することで刃の磨耗を少なくし、長時間に亘って使用できるとする発明が行われている。また、特許文献3には、刃部1と基体部2の接合層3を介する接合により構成される繊維切断刃の刃部長さ寸法と基体部長さ寸法との比率を所定値に規定することで刃の破損を抑止できるという発明が開示されている。さらに、特許文献4には、刃部1と基体部2との溶接による残留歪を緩和する構造についての発明が開示されている。そして特許文献5には、刃部1のビッカース硬度をさらに向上させて2000以上とし、特許文献6では高い硬度を有する刃部1との接合が容易となる基体部2についての発明が開示されている。
しかし、これまでに行われた発明だけでは、高い品位を有するガラス繊維製品を安定生産するには充分ではない。このガラス繊維の切断に使用される切断刃は、基体部材と刃部材という2つの部材を溶接して接合して一体化することで製造されているが、切断刃の製造ロットによって溶接歩留まりが著しく低下するという問題がある。この問題の対処的な解決策として、溶接時のレーザ光出力条件を変更することや、溶接時に発生する残留歪みに起因して切断刃の刃先部や底部に生じる歪みを研磨によって解消することが行われてきたが、このような方法のみでは恒久的な問題の解決は困難であった。この溶接時の切断刃に発生する歪みの大きさは、大きいものでは刃の長尺全長寸法(300mm)に対して0.30mmに達する場合もあり、生じた歪みを解消するために行われる研磨等の加工工程にも労力を要する。切断刃の歪みについては、その歪みの大きさが大きくなるとガラス繊維の切断に供する切断刃の寿命を短くする、すなわち切断刃の耐用期間を短くするという問題もあり、製造原価を低減し、さらに安定品位のガラス繊維を得るためには切断刃の歪みを低く抑制するのが重要となっている。 However, the inventions made so far are not sufficient for stable production of high-quality glass fiber products. The cutting blade used for cutting the glass fiber is manufactured by welding and joining two members, a base member and a blade member, and the welding yield is remarkably different depending on the manufacturing lot of the cutting blade. There is a problem of lowering. As a coping solution to this problem, it is possible to change the laser light output conditions at the time of welding, or to eliminate distortion generated at the cutting edge and bottom of the cutting blade due to residual distortion generated during welding by polishing. Although it has been done, it has been difficult to solve a permanent problem only by such a method. The size of the distortion generated in the cutting blade during welding may reach 0.30 mm with respect to the long overall length (300 mm) of the blade, and polishing performed to eliminate the generated distortion. It also takes effort in the processing process. Regarding the distortion of the cutting blade, when the magnitude of the distortion increases, there is also a problem of shortening the life of the cutting blade used for cutting the glass fiber, that is, shortening the service life of the cutting blade, reducing the manufacturing cost, In order to obtain glass fibers of stable quality, it is important to suppress the distortion of the cutting blade.
そこで本発明は、ガラス繊維の切断に使用される切断装置に搭載されガラス繊維用切断刃として、切断刃の製造時における溶接歪みを低く抑制し、かつ安定した切断品位を長時間に亘り実現することができるガラス繊維用切断刃と、その製造方法、及び該ガラス繊維用切断刃を備えたガラス繊維切断装置の提供を課題とする。 Therefore, the present invention is mounted on a cutting device used for cutting glass fibers, and as a glass fiber cutting blade, suppresses welding distortion at the time of manufacturing the cutting blade and realizes stable cutting quality over a long period of time. An object of the present invention is to provide a glass fiber cutting blade, a manufacturing method thereof, and a glass fiber cutting device including the glass fiber cutting blade.
本発明のガラス繊維用切断刃は、ガラス繊維を切断する刃部と、該刃部を支持する基体部とを有する切断刃であって、前記刃部及び/または前記基体部は、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位が形成されたものであり、該ニッケル含有部に平均粒子径が0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子を含有し、前記切断刃の長手方向についての歪みの大きさが、長尺全長長さ(300mm)当たり0.07mm以下であることを特徴とする。
Glass fiber cutting blade of the present invention includes a blade portion for cutting the glass fiber, a disconnect blade that having a a base portion for supporting the cutting edge portion, the blade portion and / or the base part, A nickel-containing part is formed adjacent to these joints, and the nickel-containing part contains tungsten carbide (WC) particles having an average particle diameter of 0.20 to 0.85 μm. The size of the strain in the longitudinal direction is 0.07 mm or less per long full length (300 mm) .
ここで、ガラス繊維を切断する刃部と、該刃部を支持する基体部とを有する切断刃であって、前記刃部及び/または前記基体部は、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位が形成されたものであり、該ニッケル含有部に平均粒子径が0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子を含有し、切断刃の長手方向についての歪みの大きさが、長尺全長長さ(300mm)当たり0.07mm以下であるとは、ガラス繊維を適切な寸法で切断して所定長のガラス繊維製品とする際に使用されるガラス繊維切断用の切断刃について、その切断刃を構成する刃部と刃部を固定し、さらに切断装置に配設される基体部とにより切断刃が構成され、刃部あるいは基体部の少なくとも一方の構成材料中のニッケル含有部中に平均粒子径が0.20μmから0.85μmの範囲内のタングステンカーバイド(WC)粒子が含有され、切断刃の長手方向についての歪みの大きさは、長尺全長長さ(300mm)当たり0.07mm以下であることを意味している。
Here, a blade portion for cutting the glass fiber, a disconnect blade that having a a base portion for supporting the cutting edge portion, the blade portion and / or the base portion is adjacent to these joints The nickel-containing portion is formed, the nickel-containing portion contains tungsten carbide (WC) particles having an average particle diameter of 0.20 to 0.85 μm, and the magnitude of strain in the longitudinal direction of the cutting blade Is 0.07 mm or less per long full length (300 mm) , a cutting blade for cutting glass fibers used when cutting glass fibers with appropriate dimensions to obtain glass fiber products of a predetermined length The cutting blade is constituted by the blade portion constituting the cutting blade and the blade portion, and the base portion disposed in the cutting device, and the nickel content in at least one constituent material of the blade portion or the base portion is included. The average particle size in the part .. Tungsten carbide (WC) particles in the range of 20 μm to 0.85 μm are contained, and the magnitude of strain in the longitudinal direction of the cutting blade is 0.07 mm or less per long full length (300 mm) I mean.
ニッケル含有部位については、ニッケル(元素記号でNiと表す)が、少なくとも質量百分率で0.01%以上の濃度となっている部分のことであって、ニッケル以外の他の成分については、所定性能を有するなら特に限定されるものではない。また含有されるニッケルは、その状態が他の金属などの成分と溶け合った状態、すなわち固溶体の状態にあってもよく、結晶化した状態となっていてもよい。 Regarding the nickel-containing part, nickel (represented by the element symbol Ni) is a part having a concentration of at least 0.01% by mass percentage, and other components other than nickel have predetermined performance. If it has, it will not specifically limit. Moreover, the nickel contained may be in a state where its state is dissolved with other components such as a metal, that is, in a solid solution state, or may be in a crystallized state.
タングステンカーバイド(WC)粒子については、タングステンカーバイドが質量百分率で50%を越える含有率を有するものであればよい。また粒子の形状についても特に限定されることはない。 Any tungsten carbide (WC) particles may be used as long as the tungsten carbide has a content of more than 50% by mass percentage. Further, the shape of the particles is not particularly limited.
タングステンカーバイド(WC)粒子の平均粒子径については、以下の数1の関係式、すなわちフルマン(fullman)の式によって表されるタングステンカーバイド(化学元素表記でWCと表される)、すなわち炭化タングステンの平均粒子径(D)が、0.20μmから0.85μmの範囲内にあることを表している。 Regarding the average particle diameter of tungsten carbide (WC) particles, tungsten carbide (represented by WC in chemical element notation) represented by the following relational expression, that is, the fullman formula, that is, tungsten carbide The average particle size (D) is in the range of 0.20 μm to 0.85 μm.
また本発明のガラス繊維用切断刃を構成する刃部については、どのようなものであってもよいが、所定の硬度や強度を有し、切断性能を低く抑制することのないものであればよく。性能や機能の劣化することのないものであれば、その純度は問わない。具体的には、WC−Co系、WC−TaC−Co系、WC−TiC−Co系、WC−TiC−TaC−Co系の超硬合金を使用することができる。 Further, the blade portion constituting the glass fiber cutting blade of the present invention may be anything, provided that it has a predetermined hardness and strength and does not suppress cutting performance low. Often. The purity is not limited as long as the performance and function are not deteriorated. Specifically, WC-Co, WC-TaC-Co, WC-TiC-Co, and WC-TiC-TaC-Co cemented carbides can be used.
そして本発明のガラス繊維用切断刃を構成する基体部についても刃部を強固に固定することができ、しかも切断装置とも容易に固定することのできる性能を有する材質であれば特に限定されることはなく、純度や寸法についても限定はされない。 The base portion constituting the glass fiber cutting blade of the present invention is also particularly limited as long as the blade portion can be firmly fixed and can be easily fixed with a cutting device. There is no limitation on purity and dimensions.
ニッケル含有部に存在するタングステンカーバイド(WC)の平均粒子径(D)が、数1のフルマンの式に従う0.20μmから0.85μmの範囲内にあることを確認する方法としては、以下のような手順で行う。 As a method for confirming that the average particle diameter (D) of tungsten carbide (WC) existing in the nickel-containing portion is in the range of 0.20 μm to 0.85 μm according to the Fulman's formula of Equation 1, the following is performed. Follow a simple procedure.
まず、刃部を、その組織断面が清浄な状態となるように研磨加工を施し、光学顕微鏡や電子顕微鏡等の拡大装置を使用して、1000倍から5000倍までの拡大視野での観察を行う。通常は1000倍でも支障はないが、タングステンカーバイドの粒子が細粒であって、細部についての詳細な画像を得ることが困難である場合には、さらに倍率を5000倍まで拡大して断面の組織写真を撮影する。次いで撮影した組織写真の所定矩形面積内を適当な画像解析ソフト等を使用するか、あるいは人力によって等分に区切る互いに垂直な複数の縦線分、横線分を任意本数描き、その所定矩形全面積内のタングステンカーバイド粒子の粒子数と線分上のタングステンカーバイド粒子の粒子数とを計測する。ここで、タングステンカーバイドの粒子数については、少なくとも10000個以上の計測数となるまでの計測を続ける。また1枚の組織写真では、タングステンカーバイドの粒子数が10000個に満たない場合については、さらに他の箇所の組織写真を撮影し複数枚の組織写真について同様の作業を繰り返して行い、タングステンカーバイドの粒子数が10000個以上となるようにする。こうして得られた計測値を使用して、上述した数1の関係式によりタングステンカーバイドの平均粒子数を算出する。この数1の関係式については、より具体的に実際の計測値から算出するには、次の数2に示すフルマンの関係式によって詳細に表すことができる。 First, the blade portion is polished so that the cross section of the tissue is in a clean state, and observation is performed in an enlarged field of view from 1000 times to 5000 times using an enlargement device such as an optical microscope or an electron microscope. . Usually, there is no problem even if the magnification is 1000 times. However, when the tungsten carbide particles are fine and it is difficult to obtain a detailed image of details, the magnification is further increased to 5000 times to obtain a cross-sectional structure. Take a photo. Next, use a suitable image analysis software etc. within the specified rectangular area of the taken tissue photograph, or draw an arbitrary number of vertical and horizontal lines that are divided into equal parts by human power, and the predetermined rectangular total area The number of tungsten carbide particles inside and the number of tungsten carbide particles on the line segment are measured. Here, with respect to the number of tungsten carbide particles, the measurement is continued until the number of particles is at least 10,000. In addition, when the number of particles of tungsten carbide is less than 10000 in one structure photograph, a structure photograph of another part is taken and the same operation is repeated for a plurality of structure photographs. The number of particles should be 10,000 or more. Using the measured values thus obtained, the average number of tungsten carbide particles is calculated according to the relational expression 1 described above. The equation (1) can be expressed in detail by the Fullman's equation shown in the following equation (2) in order to calculate more specifically from actual measurement values.
タングステンカーバイドの平均粒子径が0.20μmに満たないと熔着歪みを充分に減少させる効果が少なく、長期の使用については所望の耐久性能を実現できない場合があり好ましくない。一方、タングステンカーバイドの平均粒子径が0.85μmを越える場合には、溶接性に問題の発生する場合があるので好ましくない。本発明では、タングステンカーバイドの平均粒子径としては、上述した数2のフルマンの式に従う平均粒子径を0.20μmから0.85μmの範囲内とすることによって、基体部と刃部とを溶接する際に、溶接直後に溶接部位の割れや破損の生じる比率が少なく、溶接時に発生する歪みについてもその大きさが小さくなるため好ましい。この事実は、本発明者らが行った試験片による溶接確認試験で、数2のフルマンの式で表されるタングステンカーバイドの平均粒子径を所定範囲内に限定すると、刃部の溶接歪などの溶接性が著しくかつ再現性よく改善されることを見いだしたことによるものである。このような観点に加え、本発明のガラス繊維用切断刃は、切断刃の耐用期間、すなわち寿命を長くするためには、該刃部の材質は、上述した数1の関係式に従い、タングステンカーバイド(WC)の平均粒子径(D)が、0.30μmから0.80μmの範囲内とすることが好ましく、さらに好ましくは0.35μmから0.55μmの範囲内とすることである。
If the average particle diameter of tungsten carbide is less than 0.20 μm, the effect of sufficiently reducing the welding strain is small, and it may not be possible to achieve desired durability performance for a long period of use. On the other hand, when the average particle diameter of tungsten carbide exceeds 0.85 μm, there may be a problem in weldability, which is not preferable. In the present invention, as the average particle diameter of tungsten carbide, the base part and the blade part are welded by setting the average particle diameter according to the above-described
また本発明のガラス繊維用切断刃に係るタングステンカーバイドの平均粒子径の計測方法としては、上述した顕微鏡を活用する計測方法を補足する各種の方法を併用してもよい。例えばCoを含有する超硬合金の場合、合金を最大磁化させた時に、その磁化を0にするのに要する反対方向の磁場強度の値は、タングステンカーバイドの粒度が小さくなる程、大きくなる。この性質を使用して基準となる複数の磁場強度値と、その際のタングステンカーバイドの粒度を顕微鏡により計測しておき、予め検量関係を決めておけば、その後の計測については時間を要する顕微鏡による計測方法を要せず、磁場強度値の計測でタングステンカーバイドの平均粒子径の計測を代用することも可能である。このような代用法を採用すれば、より高速な測定が可能となるので、大幅にガラス繊維用切断刃を製造する際の検査作業の効率を向上させることができ好ましい。 Moreover, as a measuring method of the average particle diameter of the tungsten carbide concerning the cutting blade for glass fibers of this invention, you may use together the various methods which supplement the measuring method using the microscope mentioned above. For example, in the case of a cemented carbide containing Co, when the alloy is maximally magnetized, the value of the magnetic field strength in the opposite direction required to bring the magnetization to 0 increases as the grain size of tungsten carbide decreases. Using this property, measure the multiple magnetic field strength values used as a reference and the tungsten carbide particle size at that time with a microscope, and determine the calibration relationship in advance. The measurement of the average particle diameter of tungsten carbide can be substituted for the measurement of the magnetic field strength value without requiring a measurement method. Employing such a substitute method is preferable because it enables higher-speed measurement, which can greatly improve the efficiency of inspection work when manufacturing a glass fiber cutting blade.
また上記の構成を有する本発明のガラス繊維用切断刃は、充分に高い剪断力をガラス繊維に加えて効率的に切断することができるものであれば、どのような外観形態を有するものであってもよい。例えば刃部の形態については、刃部の断面形状が、刃先片側のみに傾斜したテーパー部を有する片刃の形状であってもよく、また両側にテーパー部を有する両刃(諸刃とも呼称する)であってもよい。また刃部の刃先の傾斜したテーパー部の断面の形状が直線形状となるストレイトグラインドやハマグリ状に曲線をもって膨らんだ外観を呈するコンベックスグラインド、またコンベックスグラインドとは逆向きに内側方向に曲面を有して絞られた外観となる内外R形状(またはホローグラインドとも呼称する)であっても、ガラス繊維切断用として使用することができる。またテーパー部の傾斜角についても所定の切断機能を実現できる傾斜角であれば採用できる。 Further, the glass fiber cutting blade of the present invention having the above-mentioned configuration has any appearance as long as it can efficiently cut by applying a sufficiently high shearing force to the glass fiber. May be. For example, as for the shape of the blade portion, the cross-sectional shape of the blade portion may be a single blade shape having a tapered portion inclined only on one side of the blade edge, or a double-edged blade having tapered portions on both sides (also referred to as two blades). May be. In addition, a straight grind and a clam-shaped convex grind with a curved section in the tapered part of the blade edge of the blade, and a curved surface inwardly opposite to the convex grind. Even inside and outside R shapes (or also referred to as hollow grinds) that have a narrowed appearance can be used for cutting glass fibers. Further, the inclination angle of the tapered portion can be adopted as long as it can realize a predetermined cutting function.
また刃部と基体部との固定については、刃部及び/または基体部に、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位が形成されるものであるならば、充分に高い接合が可能となる方法であればよい。すなわち溶接等の方法が好ましいが、その際の溶接方法や材料、器具等についても適宜選択することができる。例えば溶接については、直接の溶接であっても低融点金属箔等を介しての接合であってもよい。 As for the fixing of the blade part and the base part, sufficiently high joining is possible if the blade part and / or the base part is formed with a nickel-containing part adjacent to the joint part. Any method can be used. That is, a method such as welding is preferable, but a welding method, material, tool, and the like at that time can also be selected as appropriate. For example, welding may be direct welding or joining via a low melting point metal foil or the like.
また本発明のガラス繊維用切断刃は、上述に加えニッケル含有部位が、ニッケル鑞材を用いた刃部と基体部との溶接によりニッケルが拡散することで形成されたニッケル拡散層であれば、溶接によって強固に刃部と基体部とが固定されることになるため、切断刃を長期に亘り使用することができる。 Further, the glass fiber cutting blade of the present invention, in addition to the above, if the nickel-containing portion is a nickel diffusion layer formed by the diffusion of nickel by welding the blade portion and the base portion using a nickel brazing material, Since the blade portion and the base portion are firmly fixed by welding, the cutting blade can be used for a long time.
ニッケル含有部位が、ニッケル鑞材を用いた刃部と基体部との溶接によりニッケルが拡散することで形成された拡散層であるとは、刃部と基体部とを溶接する際に刃部と基体部の接合面に、例えば金属ニッケル箔を介在させて加熱することにより、ニッケル箔から刃部と基体部との両方の部材の内、少なくとも1方の材料中へとニッケルを拡散させることで刃部と基体部とが接合された状態となり、接合後の刃部と基体部との界面からそれぞれの部材の少なくとも一方にニッケルの拡散層が形成された状態となっていることを表している。 The nickel-containing portion is a diffusion layer formed by the diffusion of nickel by welding between the blade portion using the nickel brazing material and the base portion. When welding the blade portion and the base portion, the blade portion and By diffusing nickel from the nickel foil into at least one of the members of both the blade portion and the base portion by heating the joint surface of the base portion with, for example, a metallic nickel foil. The blade portion and the base portion are joined, and the nickel diffusion layer is formed on at least one of the respective members from the interface between the blade portion and the base portion after joining. .
ここでニッケル箔の厚さや純度については、特に限定することはなく、また形成されたニッケル拡散層についてもその大きさ等については特に限定されるものではない。 Here, the thickness and purity of the nickel foil are not particularly limited, and the size and the like of the formed nickel diffusion layer are not particularly limited.
また本発明のガラス繊維用切断刃は、上述に加え前記刃部が超硬合金製であり、刃部を支持する基体部が、炭素工具鋼であるならば、刃部を確実に固定し、安定した切断能を維持できるので好ましい。 Further, the glass fiber cutting blade of the present invention, in addition to the above, if the blade portion is made of cemented carbide and the base portion supporting the blade portion is carbon tool steel, the blade portion is securely fixed, It is preferable because stable cutting ability can be maintained.
本発明のガラス繊維用切断刃の刃部は、公知の製造技術を適用することで製造できる超硬合金製であることが好ましい。例えば所定量のコバルトをバインダとして含有するタングステンカーバイドの微粒子を加熱して焼結させて得られるもので、具体的には88.5質量%、平均粒子径0.45μmのタングステンカーバイド粉末と11.5質量%のコバルト粒子とを均質に配合し、HIP(Hot Isostatics Press)により成形することで、所定形状とでき、こうして得られた合金はビッカース硬度が、Hv1800以上である。 The blade portion of the glass fiber cutting blade of the present invention is preferably made of cemented carbide that can be manufactured by applying a known manufacturing technique. For example, it is obtained by heating and sintering tungsten carbide fine particles containing a predetermined amount of cobalt as a binder. Specifically, tungsten carbide powder having an average particle size of 0.45 μm and 88.5% by mass is obtained. By uniformly blending 5% by mass of cobalt particles and forming by HIP (Hot Isostatics Press), it can be formed into a predetermined shape. The alloy thus obtained has a Vickers hardness of Hv1800 or more.
また刃部を支持する刃の基体部については、焼き入れ焼き戻しの処理工程によって形成されたものであって、適量の炭素(C)を含有する鋼材であって、熱膨張係数、硬度、弾性定数などの諸性質が適正なものであり、刃部と切断刃を固定して使用できる切断装置の構成部材との間に介在するに適した性能を有する炭素工具鋼であれば使用することができる。そして、特に刃部との接合を重視する場合には、より好ましくは基体部の材質としては、炭素の含有量が質量百分率表示で、0.5質量%から1.6質量%の範囲内となる炭素工具鋼とすることである。 Further, the base portion of the blade that supports the blade portion is formed by a quenching and tempering process, and is a steel material containing an appropriate amount of carbon (C), and has a thermal expansion coefficient, hardness, elasticity. Various properties such as constants are appropriate, and it is possible to use carbon tool steel having performance suitable for interposing between the blade part and the component of the cutting device that can be used with the cutting blade fixed. it can. In particular, when importance is attached to the bonding with the blade portion, the material of the base portion is more preferably a carbon content in a mass percentage display, within a range of 0.5 mass% to 1.6 mass%. Carbon tool steel.
また本発明のガラス繊維切断刃は、上述に加えガラス長繊維をガラスチョップドストランドに切断する工程に供されるものであれば、高い寸法精度と整った切断面を有するガラスチョップドストランドを長時間に亘り切断刃の交換等のメンテナンス作業を行わずに使用し続けることができるので好ましい。 Moreover, if the glass fiber cutting blade of this invention is used for the process of cut | disconnecting a glass long fiber to a glass chopped strand in addition to the above, the glass chopped strand which has a high dimensional accuracy and a well-equipped cutting surface for a long time. This is preferable because it can be used without performing maintenance work such as replacement of the cutting blade.
本発明では、ガラスチョップドストランドであれば、そのガラス繊維の直径については限定されることはない。またそのガラス繊維の材質についても、特に限定されることはない。例えば、ガラス繊維の材質として、アルカリ金属元素を実質的に含有しない無アルカリのEガラス材質、低い誘電率を有するDガラス材質、耐アルカリ性能を実現することのできるARガラス材質、耐酸性を有するCガラス材質、高弾性率を実現するMガラス材質、高強度、高い弾性率を実現するSガラス材質、あるいはSガラスと同様の機能を有するTガラス材質、さらに高い誘電率を有するHガラス材質といった各種ガラス材質を適宜採用することができ、さらに最適な機能を実現するように設計された上記以外の他のガラス材質であってもよい。 In the present invention, the diameter of the glass fiber is not limited as long as it is a glass chopped strand. The material of the glass fiber is not particularly limited. For example, the glass fiber material is an alkali-free E glass material substantially free of alkali metal elements, a D glass material having a low dielectric constant, an AR glass material capable of realizing alkali resistance, and acid resistance. C glass material, M glass material realizing high elastic modulus, S glass material realizing high strength and high elastic modulus, T glass material having the same function as S glass, H glass material having higher dielectric constant, etc. Various glass materials can be employed as appropriate, and glass materials other than those described above that are designed to realize an optimum function may be used.
また本発明では、上述のようなガラスチョップドストランドについて、その表面を被覆する集束剤等の処理剤の種類についても限定されることもない。 Moreover, in this invention, about the glass chopped strand as mentioned above, it does not limit also about the kind of processing agents, such as a sizing agent which coat | covers the surface.
本発明のガラス繊維切断刃の製造方法は、ニッケル鑞材を用いて刃部と基体部とを0. 5kg/m 2 〜50kg/m 2 の範囲の圧接応力で圧接接合する工程を有することにより上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を製造することを特徴とする。
The manufacturing method of the glass fiber cutting blade of the present invention uses a nickel brazing material to connect the blade portion and the base portion to a . The glass fiber cutting blade according to any one of the above is manufactured by having a step of pressure welding with a pressure stress in a range of 5 kg / m 2 to 50 kg / m 2 .
ここで、ニッケル鑞材を用いて刃部と基体部とを0.5kg/m 2 〜50kg/m 2 の 範囲の圧接応力で圧接接合する工程を有することにより上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を製造するとは、ガラス繊維を切断する刃部と基体部より構成される切断刃であって、圧接する応力の大きさが0.5kg/m 2 〜50kg/m 2 の範囲の圧力で圧接しつつ加熱溶接することで刃部及び/または基体部のニッケル含有部が平均粒子径0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子を含有する切断刃を製造するものであって、好ましくはニッケル含有部が、刃部と基体部との溶接によりニッケルを拡散させることでニッケル拡散層を形成するものであり、さらに好ましくは前記刃部が超硬合金製で、刃部を支持する基体部が、炭素工具鋼であって、ガラス長繊維から所定寸法を有するガラスチョップドストランドを連続的に切断操作によって製造する際に使用されるに適したガラス繊維用切断刃を製造するということである。
The glass fiber according to any of the above by having a step of pressure bonding with pressure stress in the range of 0.5kg / m 2 ~50kg /
ここで、本発明のガラス繊維切断刃の製造方法において、圧接する応力の大きさは、0.1kg/m2以上とすることが必要であって、圧接力が弱いとニッケルの拡散が充分に進まないため好ましくない。また圧接する応力の大きさが強すぎると、溶接形状が偏ったものとなったりする問題が生じる危険性があり、そのような観点から圧接する応力の大きさ0.5kg/m2〜50kg/m2の範囲とすることがより好ましい。 Here, in the manufacturing method of the glass fiber cutting blade of the present invention, the magnitude of the stress to be pressed needs to be 0.1 kg / m 2 or more, and if the pressure is weak, the nickel is sufficiently diffused. Since it does not progress, it is not preferable. In addition, if the magnitude of the stress to be pressed is too strong, there is a risk that the weld shape may become uneven, and the magnitude of the stress to be pressed from such a viewpoint is 0.5 kg / m 2 to 50 kg / and more preferably in a range of m 2.
ガラス繊維用切断刃の製造手順としては、前記したような手順で、予め刃部と基体部にそれぞれ超硬合金製、炭素工具鋼等の適切な材料部材を準備して形状を整え、接合面が清浄な状態となるようにしておく。次いでその接合面に前記したように、例えばニッケル箔を挟持した状態として、所定の圧力で圧接しながらレーザ照射を行い、ニッケル箔を加熱して刃部と基体部とを溶接するということになる。 As a manufacturing procedure of the cutting blade for glass fiber, in accordance with the procedure as described above, an appropriate material member made of cemented carbide, carbon tool steel, etc. is prepared in advance on the blade portion and the base portion, respectively, and the shape is adjusted, and the joining surface Make sure that is clean. Next, as described above, for example, with the nickel foil held between the joining surfaces, laser irradiation is performed while pressing with a predetermined pressure, and the nickel foil is heated to weld the blade portion and the base portion. .
本発明のガラス繊維切断装置は、上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を具備することを特徴とする。 The glass fiber cutting device of the present invention comprises the glass fiber cutting blade described in any of the above.
ここで上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を具備するガラス繊維切断装置とは、前記したように刃部及び/または基体部に、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位があり、そのニッケル含有部位に平均粒子径0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子が含まれるような切断刃を配設した構造のガラス繊維切断装置であることを意味している。 Here, the glass fiber cutting device comprising the glass fiber cutting blade described above has a nickel-containing portion adjacent to the joint portion in the blade portion and / or the base portion as described above. This means a glass fiber cutting device having a structure in which a cutting blade is provided in which the nickel-containing portion contains tungsten carbide (WC) particles having an average particle diameter of 0.20 to 0.85 μm.
本発明のガラス繊維用切断装置は、使用する切断刃の枚数や配設状態については特に限定するものではない。また切断を効率良く行うために必要に応じて他の工程設備、すなわち複数の附帯設備などを併用することができる。例えば切断のためのガラス繊維を解舒するための装置や撚りを付与または解舒する装置、さらに切断後のガラス繊維を輸送するための装置や、表面処理剤などを塗布する装置、繊維の不用意な切断を監視する装置や、切断速度を調整するための各種の制御装置等がある。 The cutting apparatus for glass fibers of the present invention is not particularly limited with respect to the number of cutting blades used and the arrangement state. Further, in order to efficiently perform the cutting, other process facilities, that is, a plurality of incidental facilities can be used in combination. For example, a device for unwinding glass fibers for cutting, a device for imparting or untwisting twists, a device for transporting glass fibers after cutting, a device for applying a surface treatment agent, and the like There are devices for monitoring the prepared cutting and various control devices for adjusting the cutting speed.
また本発明のガラス繊維切断装置は、上述に加え同軸円筒体表面上にガラス繊維用切断刃の基体部を配してなる構造を有するものであれば、連続的なガラス繊維の切断を効率よく行うことができるので好ましい。 Moreover, if the glass fiber cutting device of this invention has the structure formed by arranging the base | substrate part of the cutting blade for glass fibers on the surface of a coaxial cylindrical body in addition to the above, it will cut | disconnect continuous glass fiber efficiently. Since it can be performed, it is preferable.
このように同軸円筒面上にガラス繊維用切断刃の基体部を配してなる構造とすることによって、例えば切断刃を同軸円筒面位置で放射状に配設した構造とし、ロール形状のローラ周囲に所定数の切断刃を等間隔に配することができ、連続的に供給されるガラスストランドの所定箇所に適正な剪断力が印加されるように、ガラスストランドを2つの対向するロール間に巻き込むようにして切断し、所定の長さ寸法のガラスチョップドストランドとすることができる。そして具体的には、対向する2つのロールとしては、ゴムロールと切断刃を配したカッターロールという構成とすればよい。カッターロールに圧接するゴムロールの材質やその寸法については、適宜選択することができ、耐熱性や機械的な耐久性について好ましいものを配して構成することができる。カッターロールについても、実用上充分に安定した高い強度を有する構成となるものであれば採用することができる。 In this way, by forming the base portion of the glass fiber cutting blade on the coaxial cylindrical surface, for example, a structure in which the cutting blades are arranged radially at the coaxial cylindrical surface position around the roll-shaped roller. A predetermined number of cutting blades can be arranged at equal intervals, and the glass strand is wound between two opposing rolls so that an appropriate shearing force is applied to a predetermined portion of the continuously supplied glass strand. And can be cut into glass chopped strands having a predetermined length. Specifically, the two opposing rolls may be configured as a cutter roll provided with a rubber roll and a cutting blade. About the material and its dimension of the rubber roll which press-contacts a cutter roll, it can select suitably and can arrange | position with what is preferable about heat resistance and mechanical durability. The cutter roll can also be employed as long as it has a structure that has sufficiently high strength that is practically stable.
また、カッターロールに圧接するゴムロールとしては、その強度が実用に耐えるものとするため、ゴムロール中に必要に応じてガラス繊維、炭素繊維、ガラスフレーク、有機繊維、ガラスビーズ、セラミックス繊維及びセラミックス粒子の群の中から選ばれる少なくとも1以上の補強充填材を含有させることができる。 In addition, as a rubber roll pressed against the cutter roll, the strength of the rubber roll is to be practically used, so that glass fibers, carbon fibers, glass flakes, organic fibers, glass beads, ceramic fibers and ceramic particles are included in the rubber roll as necessary. At least one reinforcing filler selected from the group can be contained.
また本発明のガラス繊維切断装置では、それぞれの切断刃を互いに近距離、例えば3mm間隔で配置する場合、切断刃同士が接触する等して経時的に摩耗し、破損あるいは破壊することがある。そこで切断刃の両面にゴム(例えば厚み0.2mm〜0.5mm)等の緩衝材や金属製スペーサ等、切断刃の補強が可能となるような附帯部品を配設することによって、切断刃が破損し難くなり、切断装置の耐久性を向上させることができる。 Moreover, in the glass fiber cutting device of this invention, when each cutting blade is arrange | positioned at a short distance mutually, for example, 3 mm space | interval, the cutting blades may be worn over time, etc., and may be damaged or destroyed. Therefore, the cutting blade can be provided by arranging auxiliary parts such as a cushioning material such as rubber (e.g., thickness 0.2 mm to 0.5 mm) or a metal spacer on both sides of the cutting blade so that the cutting blade can be reinforced. It becomes difficult to break, and the durability of the cutting device can be improved.
また本発明のガラス繊維切断装置は、切断刃を配設した切断機構の下方、あるいは側方に切断された後のガラス繊維を連続的に捕集する機構を有するものであると、切断操作により生成したガラスチョップドストランド等の製品を切断動作の妨げとならないように切断機構の系外へと移動させることができる。このようなものとしては、例えばベルトコンベヤによる連続搬送や気流による搬送ダクト等の採用ができ、設備規模などによって必要とされるものを必要数、適宜採用することができる。 Further, the glass fiber cutting device of the present invention has a mechanism for continuously collecting the glass fibers after being cut to the lower side or the side of the cutting mechanism provided with the cutting blade. The produced product such as glass chopped strand can be moved out of the cutting mechanism so as not to hinder the cutting operation. As such a thing, the continuous conveyance by a belt conveyor, the conveyance duct by an airflow, etc. can be employ | adopted, for example, the required number of things required by the scale of equipment etc. can be employ | adopted suitably.
また本発明のガラス繊維切断装置にストランドを供給する供給機構については、ストランドの切断機構が供給機構を兼ねるものであってもよく、またストランドの切断機構とは別にストランドの供給装置を適宜本装置に適切に配設するものであってもよい。 Further, regarding the supply mechanism for supplying the strand to the glass fiber cutting device of the present invention, the strand cutting mechanism may also serve as the supply mechanism. In addition to the strand cutting mechanism, the strand supply device is appropriately connected to this device. It may be arranged appropriately.
(1)本発明のガラス繊維用切断刃は、ガラス繊維を切断する刃部と、該刃部を支持する基体部とを有する繊維切断刃であって、前記刃部及び/または前記基体部は、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位が形成されたものであり、該ニッケル含有部に平均粒子径が0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子を含有し、切断刃の長手方向についての歪みの大きさが、長尺全長長さ(300mm)当たり0.07mm以下であるため、刃部と基体部との溶接性を向上させることができ、歪みが発生し難く高い強度を有する切断刃とすることができる。
(1) The cutting blade for glass fiber of the present invention is a fiber cutting blade having a blade portion for cutting glass fiber and a base portion for supporting the blade portion, wherein the blade portion and / or the base portion is The nickel-containing part is formed adjacent to these joints, and the nickel-containing part contains tungsten carbide (WC) particles having an average particle diameter of 0.20 to 0.85 μm. Since the magnitude of the distortion in the longitudinal direction is 0.07 mm or less per long full length (300 mm) , the weldability between the blade part and the base part can be improved, and distortion is difficult to occur and high strength It can be set as the cutting blade which has.
(2)また本発明のガラス繊維用切断刃は、ニッケル含有部位が、ニッケル鑞材を用いた刃部と基体部との溶接により形成されたニッケル拡散層であるならば、刃部と基体部とが強固な接合状態となっているため、長時間の加工作業においても安定した切断性能を実現することができる。 (2) Further, in the cutting blade for glass fiber of the present invention, if the nickel-containing part is a nickel diffusion layer formed by welding the blade part using the nickel brazing material and the base part, the blade part and the base part Therefore, stable cutting performance can be realized even in long-time machining operations.
(3)さらに本発明のガラス繊維用切断刃は、前記刃部が超硬合金製であり、刃部を支持する基体部が炭素工具鋼であれば、刃部を確実に基体部に固定することができ、さらに基体部も切断装置などに配設しやすい性能を有するので、切断刃に加わる外的な応力によって刃部に過度な負荷が加わるのを防止でき、切断刃を使用し続ける際の経時的な品位を予測し易いものとすることができる。 (3) Further, in the glass fiber cutting blade of the present invention, if the blade portion is made of cemented carbide and the base portion supporting the blade portion is carbon tool steel, the blade portion is securely fixed to the base portion. In addition, since the base part has the performance that it is easy to arrange in the cutting device etc., it is possible to prevent an excessive load from being applied to the blade part due to external stress applied to the cutting blade, and when using the cutting blade continuously It is possible to easily predict the quality over time.
(4)また本発明のガラス繊維用切断刃は、ガラス長繊維をガラスチョップドストランドに切断する工程に供されるものであれば、ガラスチョップドストランドの切断工程で発生する切断長の異なる繊維の混入や切断時の異物の混入、さらに切断面の異常等といった不適正な問題が発生するのを抑制することができ、設計寸法、設計品位に従うガラスチョップドストランドを製造することが容易である。 (4) Moreover, if the cutting blade for glass fibers of this invention is provided to the process of cut | disconnecting a glass long fiber into a glass chopped strand, mixing of the fiber from which the cutting length which generate | occur | produces at the cutting process of a glass chopped strand will differ. It is possible to suppress the occurrence of inappropriate problems such as contamination of foreign materials during cutting and abnormal cutting surfaces, and it is easy to manufacture glass chopped strands according to design dimensions and design quality.
(5)本発明のガラス繊維用切断刃の製造方法は、ニッケル鑞材を用いて刃部と基体部とを0.5kg/m 2 〜50kg/m 2 の範囲の圧接応力で圧接接合する工程を有することにより上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を製造するものであるため、ニッケルを介して高い接合強度を実現することができ、切断時にかかる負荷に長期に亘り耐えることのできる切断刃を容易に構成することができる。
(5) A method of manufacturing a glass fiber cutting blade of the present invention comprises the steps of pressure bonding with pressure stress in the range of 0.5kg / m 2 ~50kg / m 2 and a blade portion and the base portion using a nickel brazing filler metals Since the cutting blade for glass fiber described in any of the above is manufactured by having a high bonding strength can be realized through nickel and can withstand a load applied during cutting for a long time. The cutting blade can be easily configured.
(6)本発明のガラス繊維用切断装置は、上述の何れかに記載のガラス繊維用切断刃を具備するものであるため、不良発生率の低いガラス繊維製品を連続的に生産することが可能となるものであって、切断装置を使用中に発生する切断刃に起因とする装置の不調や切断に関わるトラブルの発生頻度を最小に抑制することができるものである。 (6) Since the glass fiber cutting device of the present invention includes the glass fiber cutting blade described above, it is possible to continuously produce glass fiber products with a low defect occurrence rate. Therefore, it is possible to minimize the occurrence frequency of trouble related to the malfunction or cutting of the apparatus due to the cutting blade generated during use of the cutting apparatus.
(7)本発明のガラス繊維用切断装置は、同軸円筒体表面上にガラス繊維用切断刃の基体部を配してなる構造を有するものであるため、優れた性能を有する各種のガラス長繊維製品を高い効率で生産することができ、ガラス繊維製品の加工費を抑制することが可能となるものである。 (7) Since the glass fiber cutting device of the present invention has a structure in which the base portion of the glass fiber cutting blade is arranged on the surface of the coaxial cylindrical body, various glass long fibers having excellent performance. The product can be produced with high efficiency, and the processing cost of the glass fiber product can be suppressed.
[実施例]以下に本発明の繊維切断刃とその製造方法、及び繊維切断刃を具備するガラス繊維切断装置について、実施例に基づいて具体的に説明する。 [Examples] The fiber cutting blade of the present invention, the method for producing the same, and the glass fiber cutting device provided with the fiber cutting blade will be described in detail below based on examples.
図1(A)及び(B)に本発明のガラス繊維用切断刃について、その具体例の一つを示す。図1(A)は平面図、図1(B)は図1(A)中のX−X断面部についての構造を表している。 1A and 1B show one specific example of the glass fiber cutting blade of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B shows the structure of the XX cross section in FIG. 1A.
図1に示した切断刃10は、刃部10a及び基体部10bとによって構成されており、両者の固定は加熱による溶接によってなされたものであるため、刃部10aと基体部10bとの間には、溶接時に使用したニッケル箔が加熱されて生じたニッケル拡散層10c、10dがあり、これらのニッケル拡散層10c、10dはニッケル層10eを介して刃部10aと基体部10bとを強固に結合している。切断刃10の刃部10aについて、その各部の寸法は、厚さ寸法が0.4mm〜0.8mm、幅寸法が0.5mm〜14.5mmであって、その先端形状は諸刃のストレイトグラインドをなすものである。切断刃10の刃部10aの材質については、コバルト(Co)が16質量%、タングステンカーバイド(WC)が84質量%のWC−Co系の超硬合金製である。
The
切断刃10の刃部10aの合金の微細構造を1000倍以上の倍率で観察することのできる顕微鏡等の適切な装置を利用して観察、調査すると、刃部のニッケルが拡散した部分では図2に概念的に表したような構造を有することが確認できる。この図から判明するように、タングステンカーバイド(WC)は、刃部のニッケルが拡散した部分で微細構造を呈しており、粒子Mとなってニッケルの拡散相Pの中に分散した状態で分布している。そしてさらに、刃部のニッケルが拡散した部分でのタングステンカーバイド粒子Mの平均粒子径を算出するため、5000倍の電子顕微鏡画像の写真撮影を行って、得られた組織写真から矩形面積内について画像解析ソフトによって二値化処理とタングステンカーバイド粒子Mのナンバリング処理を行い、さらに矩形面積内を等分となるように区切った縦の仮想的な線分と横の仮想的な線分とを線引きし、そこから仮想的に形成された矩形全面積内のタングステンカーバイド粒子Mの粒子数と仮想線分上のタングステンカーバイド粒子Mの粒子数とを計測し、粒子Mのナンバリング数が10000以上となるように計測を繰り返して計測精度を向上させ、上述した数2のフルマンの式によって、算出すると、タングステンカーバイド(WC)の平均粒径Dの値は0.45μmから0.50μmであって、本発明のガラス繊維用切断刃に用いられる刃部として好適なものであった。
When the microstructure of the alloy of the
さらに図1のガラス繊維用切断刃10の刃部10aについては、その材質の硬度についてビッカース硬度計を使用することによって10点の計測を行うと、その値はHv.1600〜2000の範囲であることが判明した。
Further, regarding the
またガラス繊維用切断刃10の基体部10bは、その厚さ寸法が0.2〜14mmであって、幅寸法は3mmから27mmであり、材質については炭素(C)の含有率が1.0質量%から1.4質量%の範囲内にある炭素工具鋼である。
The
上述したと同様の操作を基体部におけるニッケルが拡散した部分についても行い、やはり数2のフルマンの式によって、タングステンカーバイド粒子Mの平均粒子径を算出すると、その値Dは0.52μmから0.59μmであって、基体部についても本発明のガラス繊維用切断刃に用いられるものとして好適であることが判明した。
When the same operation as described above is performed on the portion where nickel is diffused in the base portion, and the average particle diameter of the tungsten carbide particles M is calculated by the Fullman equation of
次いでこのガラス繊維用切断刃10の製造方法について以下に順番に説明する。
Subsequently, the manufacturing method of this glass
本発明のガラス繊維用切断刃10は、まず粒子径が0.35μmから0.55μmの範囲内にあるタングステンカーバイド(WC)のうち、適するタングステンカーバイドを84質量%相当分と、コバルト粉末を16質量%相当分と計量して偏析などが生じないように均質に混合し、HIPによって高圧加熱成形することによって、超硬合金よりなる板形状の刃部10aの基礎材を形成する。
The
一方、基体部に関しては、刃部の製造とは別に焼き入れ、焼き戻し処理を繰り返すことによって、炭素(C)含有量が1.2質量%となるように調整した板形状の炭素工具鋼を切断刃10の形状に適合するように加工して、切断刃10の基体部10bを作製する。
On the other hand, regarding the base portion, a plate-shaped carbon tool steel adjusted to have a carbon (C) content of 1.2 mass% by repeating quenching and tempering treatment separately from the manufacture of the blade portion. The
次いで刃部10aの端面と基体部10bとの端面との清浄な間隙に、厚さ寸法が0.05mmから0.6mmの範囲内の適切な寸法となるように予め準備した接合用のニッケルよりなる金属材料箔をかませ、基体部材料である炭素工具鋼と刃部である超硬合金とを互いに突き合わせた状態として挟持して0.1kg/m2以上の圧力で圧接した状態とし、基体部10bの先端近傍にレーザ照射を行う。この照射によって基体部材料である炭素工具鋼が加熱されて高温状態となると、熱伝導によって基体部10bの端面に当接する接合用のニッケルよりなる金属材料箔10dが加熱されて溶融状態となる。さらに溶融状態となったニッケルよりなる金属材料箔10dから熱伝導によって刃部10aのタングステンカーバイドを含有するも一体的に加熱されることとなり、刃部10aとニッケルよりなる金属材料箔、そして基体部10bとが一体化された状態となり、ニッケル箔から超硬合金側、炭素工具鋼側の両側方向にニッケルが拡散してゆき、ニッケル拡散層10c、10dが形成されることとなる。
Next, from the nickel for bonding prepared in advance so that the thickness dimension is an appropriate dimension within the range of 0.05 mm to 0.6 mm in the clean gap between the end face of the
このニッケルの拡散により形成されたニッケル拡散層10c、10dの線熱膨張係数は、30〜300℃の温度範囲において42×10-7〜46×10-7/Kの範囲内であって、刃部10aの線熱膨張係数(25〜200℃の温度範囲において45×10-7/K)と近似しているため、刃部材と基体部との接合部に残留する熱応力が小さい値となり、接合部に設計外の歪み変形を発生することもなく、刃部10aと基体部10bとが強固に接合される。そして刃部10aの先端に刃付け加工等を施すことによって鋭利な刃部10aを形成し、切断刃10が得られることになる。
The linear diffusion coefficient of the nickel diffusion layers 10c and 10d formed by the nickel diffusion is in the range of 42 × 10 −7 to 46 × 10 −7 / K in the temperature range of 30 to 300 ° C. Since the linear thermal expansion coefficient of the
次に、このようにして製造したガラス繊維用切断刃10の溶接性について調査するため、上述の金属材について溶接試験片を作製して溶接後の溶接部表面を目視観察で評価したところ、溶接箇所の表面部には、割れやクラック等の欠陥については概ね良好であって、良品率は98.5%となり、従来よりも溶接品位が大幅に改善されたものとなった。
Next, in order to investigate the weldability of the glass
また以上のような一連の工程で製造されたガラス繊維用切断刃10に発生する溶接時の歪みの大きさに関して、図3に示すように、切断刃10の長手方向についての歪みの大きさLの値を計測したところ、従来までは切断刃の歪みの大きさは、長尺全長長さ(300mm)当たり0.30mmになる場合もあったが、本発明のガラス繊維用切断刃10については、10検体の計測で、その歪みの大きさであるLの値の計測値が0.05mm以下となっており、歪みの大きさが著しく小さい値にまで改善できた切断刃となっていることが判明した。
Further, regarding the magnitude of distortion at the time of welding that occurs in the glass
次いで、この切断刃10を使用し、構成されたガラス繊維切断装置について、以下に説明する。
Next, a glass fiber cutting device constructed using this
ここでは、本発明のガラス繊維切断装置に関して、その一つの事例として、ガラスストランドを所望の寸法に切断加工してガラスチョップドストランドを得るための切断装置について図4に概念的に示した説明図に従って説明する。この切断装置100では、予め複数枚作製して準備した本発明のガラス繊維用切断刃10をカッターロール20の周囲に等間隔で放射線状に配設したものである。具体的には、ガラス繊維用切断刃10の基体部10bをカッターロール20の同軸円筒面上に放射線状に等間隔になるように調整して固定することで、切断刃10を配設している。またこの装置10では、回転軸を中心に回転自在のカッターロール20と、このカッターロール20の切断刃10の刃先に、ガラスストランドGを供糸するためのゴムロール30とを備えているものである。そしてカッターロール20とゴムロール30の回転速度は、それぞれ任意に調整できる構成となっている。
Here, as one example of the glass fiber cutting device of the present invention, a cutting device for obtaining glass chopped strands by cutting glass strands into desired dimensions is shown in accordance with the explanatory diagram conceptually shown in FIG. explain. In this
このガラス切断装置100を使用し、カッターロール20を周速度450m/分の回転速度で動作させることによって、Eガラス組成を有する連続したガラスストランドを長さ寸法3mmのガラスチョップドストランドに切断し続けたところ、100時間経過した後も切断能力に目立った変化はなく、従来の切断刃では困難であった長時間に亘る良好な切断機能が維持されることを確認することができた。
Using this
実施例1と同様の構成でガラス繊維用切断刃10の刃部10aの材質を変更した場合について、以下に示す。
A case where the material of the
この切断刃10の刃部10aの材質は、コバルト(Co)が10質量%、タングステンカーバード(WC)が90質量%よりなる超硬合金である。そして、接合用のニッケルよりなる金属材料箔から拡散して形成されたニッケル拡散部にあるタングステンカーバイドの平均粒子径については、上述したと同様に顕微鏡を使用して写真を撮影し、その画像から数2のフルマンの式に当てはめて算出すると0.60〜0.80μmであり、本発明の要件を満足するガラス繊維用切断刃となっている。
The material of the
この切断刃10について、実施例1と同様の手順で実施例1と同じ炭素工具鋼への溶接試験を実施したところ、溶接作業そのものに起因する不良品は発生したものの、その良品率は95%という高い数値を示す結果となった。また実施例1と同様に刃先の歪み量Lの値を計測したところ、10検体についての長尺方向の全長寸法(300mm)当たり、0.07mm以下の値となり、実施例1と同様に歪みの小さい状態となっていることを確認することができた。
The
[比較例]本発明の比較例として、刃部を構成するタングステンカーバイドの平均粒子数が0.11μmのもの(比較例1)を使用したもの、そして同様に刃部を構成するタングステンカーバイドの平均粒子径が0.93μmのもの(比較例2)を使用したものを、それぞれ他の点については実施例1と同様の製造工程をもって作成した。[Comparative Example] As a comparative example of the present invention, a tungsten carbide having an average particle number of 0.11 μm constituting the blade portion (Comparative Example 1) was used, and an average of tungsten carbide similarly constituting the blade portion. What used the thing (comparative example 2) whose particle diameter is 0.93 micrometer was created with the manufacturing process similar to Example 1 about each other point.
比較例1及び比較例2について、溶接時の歪み量や溶接性に関して調査を行った。まず、溶接時の歪みの大きさL値について比較例1及び比較例2について調査したところ、切断刃の歪みの大きさL値は、長尺全長長さ(300mm)当たり0.25mmになるものも認められ、改善が認めがたいものであった。 About Comparative example 1 and Comparative example 2, it investigated about the distortion amount and welding property at the time of welding. First, when Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were examined for distortion magnitude L value during welding, the distortion magnitude L value of the cutting blade was 0.25 mm per long full length (300 mm). Was also observed, and improvement was difficult to recognize.
また比較例1と比較例2とについて、実施例と同様にその溶接性についての評価を行ったところ、比較例1については特に目立った欠点は認められなかったが、比較例2については、溶接箇所に微細なクラック、割れが認められるものがいくつかあり、試験片として作成した20検体中8検体が使用時に問題の発生する状態であり、良品率は6割であった。 Moreover, when Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated for weldability in the same manner as in Example, no noticeable defect was observed for Comparative Example 1, but for Comparative Example 2, welding was performed. There were some cases in which fine cracks and cracks were observed in some places, and 8 samples out of 20 samples prepared as test pieces were in a state where problems occurred during use, and the yield rate was 60%.
以上のように、本発明のガラス繊維用切断刃は、長時間に亘り安定した切断品位を実現できる極めて小さい溶接歪み値を示すものであって、その切断刃を搭載するガラス繊維切断装置は各種用途に使用されるガラス繊維の切断に最適な性能を有するものであり、優れたガラス繊維製品を製造する際に重要なものであることが明瞭となった。 As described above, the glass fiber cutting blade of the present invention exhibits extremely small weld distortion values that can realize stable cutting quality over a long period of time, and various types of glass fiber cutting devices equipped with the cutting blade are available. It has become clear that it has an optimum performance for cutting glass fibers used in applications and is important in producing excellent glass fiber products.
10 ガラス繊維用切断刃
1、10a 刃部
2、10b 基体部
10c、10d ニッケル拡散層
10e ニッケル層
20 カッターロール
30 ゴムロール
100 切断装置
G ガラスストランド
M タングステンカーバード(WC)粒子
P ニッケル拡散相
L 歪み寸法
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記刃部及び/または前記基体部は、これらの接合部に隣接してニッケル含有部位が形成されたものであり、該ニッケル含有部に平均粒子径が0.20〜0.85μmのタングステンカーバイド(WC)粒子を含有し、
前記切断刃の長手方向についての歪みの大きさが、長尺全長長さ(300mm)当たり0.07mm以下であることを特徴とするガラス繊維用切断刃。
A cutting blade having a blade portion for cutting glass fiber and a base portion for supporting the blade portion,
The blade portion and / or the base portion is formed with a nickel-containing portion adjacent to the joint portion, and tungsten carbide having an average particle diameter of 0.20 to 0.85 μm in the nickel-containing portion ( WC) particles,
The cutting blade for glass fibers, wherein the size of distortion in the longitudinal direction of the cutting blade is 0.07 mm or less per long full length (300 mm) .
The glass fiber cutting device according to claim 6, wherein the glass fiber cutting device has a structure in which a base portion of a glass fiber cutting blade is disposed on a surface of a coaxial cylindrical body.
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