JP5945798B2 - 金網用チタンワイヤ及びチタン金網とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属メッシュ織物等の金網を製造する際に使用される、チタン及びチタン合金ワイヤ及び前記ワイヤを使用した金網に関する。尚、以下チタンワイヤと称するワイヤはチタン合金ワイヤも含む。

ステンレス金網等の金網はフィルターなど数多くの分野で使用されている。一方チタンを使用したフィルターとしては、金網状のものはあまり普及しておらず、金属チタン粉末を焼結したものや、チタン繊維を絡合させた不織布などが一般的である。

ステンレスもチタンも表面に不動態皮膜が形成されることによる耐食性が知られているが、ステンレスの不動態皮膜は酸及び塩化物イオンによって破壊されることが多いことから、耐食性の面でチタンが優位である。

金属チタン粉末を焼結させたフィルターは圧力損失が高く目詰まりを起こしやすい。また目詰まりを起こした前記焼結フィルターを洗浄によって再使用する場合、固形物がフィルターの内部まで入り込んでしまうため、再生が困難となることが多い。チタン繊維を絡合し焼結させた不織布のフィルターについても、前記焼結タイプと同様に固形物がフィルター内部にまで入り込んでしまうため、洗浄による再生は容易ではない。また前記不織布フィルターは、使用中にチタン繊維が脱落し、ろ過後に混入していくという問題がある。

上記問題に対して有効なのがチタンワイヤを製織し、金網としたフィルターである。
金網用のチタンワイヤを得るための方法としては、所定の線径まで孔ダイスを用いる冷間伸線があるが、その際伸線ダイスでの焼付きを防止するために酸化皮膜がワイヤ表面に付いていることが必要となる。しかし前記酸化皮膜は伸線加工が進むにつれ、ひび割れや剥離が起こり、ワイヤ表面を粗くする原因となる。また、伸線される際に前記の剥がれ易くなった酸化皮膜がダイス孔内でワイヤに転写され、剥離することによってワイヤ表面が粗くなり、前記酸化皮膜を溶解除去したとしてもワイヤ表面には凹凸がある粗い状態のままとなる。

前記の表面が粗いチタンワイヤを用いて製織加工をした場合、その粗さ故にワイヤ同士のすべりが悪く、製織時に織り目が乱れたり、ひどい場合には断線が発生することがある。

特許第４１１６２６３号公報 特開２００４−１６０３８１号公報

本発明は上記問題に鑑み、滑り性が良好な金網用チタンワイヤ及び前記チタンワイヤを用いた金網とその製造方法を提供するものである。

本発明によるワイヤ表面の滑り性を改善する手段は、樹脂、滑剤、滑剤を混合させた樹脂（以下コーティング剤と称する）のいずれかでワイヤの表面を覆い、酸化皮膜による表面粗さの影響をなくすことである。また表面の滑り性が改善されたワイヤを使用することによって品質の良い金網を製造することが出来る。

本発明によれば、チタンワイヤの表面に滑り性を向上させる前記コーティング剤で被覆することにより、製織時のワイヤ同士の摩擦が小さくなり、織り目の不均一や断線が防止され、良好な金網を得ることが出来る。

図１は、本発明の伸線工程を説明する図である。 図２は、本発明の被覆工程を説明する図である。

以下本発明の実施形態に係るチタン金網用ワイヤ及び前記チタンワイヤを用いた金網の製造方法を、図面を参照して説明する。

本発明に於けるチタンワイヤは素線材として純チタン及びチタン合金を使用しており、チタン合金については特に限定はしないが、加工性の良いβチタンが好適である。

また素線材は熱間圧延にてφ５．５ｍｍに仕上げた後、シェービングを行い、表面酸化皮膜を形成する工程を経て、孔ダイスを用いた冷間での伸線加工を総減面率４０〜８０％を目安に行い、溶体化熱処理を７００〜８５０℃の温度で１〜３０分保持して行う。前記伸線加工と溶体化熱処理と酸化皮膜の形成を繰り返して、最終的に図１の伸線装置による伸線加工で目標となるφ０．０１ｍｍ〜φ０．５０ｍｍの線径に仕上げる。

チタンワイヤの線径は、チタン金網のフィルターに用いることを考慮すると、あまり太い場合には高密度メッシュとすることが困難であることからφ０．５０ｍｍ以下であることが望ましく、より望ましくはφ０．３０ｍｍ以下であり、更に望ましくはφ０．１５ｍｍ以下である。またあまりに細い場合には製織時に断線が多発して生産性が悪いことからφ０．０１ｍｍ以上であることが望ましく、より望ましくはφ０．０３ｍｍ以上である。

伸線後、溶体化熱処理を７００〜８５０℃の温度で１〜３０分保持して行い、製織のための延性を回復させる。

熱処理後、図２の被覆装置にてワイヤＷの表面をコーティング剤で被覆する。ワイヤＷの表面に残留している酸化皮膜と伸線潤滑剤を除去するために洗浄槽５で弗酸系の洗浄液にて洗浄する。

前記の洗浄はワイヤ表面に残留した酸化皮膜により、被覆されたコーティング剤が剥離することを考慮して行うものであるが、酸化皮膜の状態によっては除去しなくても良く、洗浄槽５に苛性ソーダなどを入れ伸線潤滑剤のみを除去する。

続けて被覆槽６にワイヤＷを通して表面をコーティング剤で被覆するが、コーティング剤は製織時のワイヤ滑り性を改善するためのものであるので、製織して金網が出来上がった後は除去してワイヤの地肌となっていても、そのまま残留していてもよい。

滑剤を樹脂に混合させると樹脂の滑り性が向上するため、更に製織時の断線減少及び金網品質の向上が期待できる。

前記コーティング剤が樹脂であって、その樹脂を除去する場合には、温湯に可溶なポリビニルアルコール（ＰＶＡ）に代表されるポリビニルアルコール系樹脂や、酢酸エチルやトルエンといった有機溶媒に可溶なメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）に代表されるアクリル系樹脂を被覆することが望ましい。

コーティング剤が滑剤であって、その滑剤を除去する場合には、温湯に可溶なポリアクリル酸系滑剤や、酢酸エチルやトルエンといった有機溶媒に可溶なシリコーン系滑剤を被覆することが望ましい。

コーティング剤が滑剤を混合させた樹脂であって、その樹脂を除去する場合に、該樹脂がポリビニルアルコール系の場合は滑剤にポリアクリル酸系のものを用い、アクリル系樹脂の場合は滑剤にシリコーン系のものを用いることが望ましい。

またコーティング剤が樹脂、滑剤、若しくは滑剤を混合させた樹脂のいずれかで、そのコーティング剤を残留させる場合の樹脂は、耐酸、耐アルカリ、耐有機溶媒性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素系樹脂を被覆し、滑剤はフッ素系滑剤を被覆し、滑剤を混合させた樹脂はフッ素系樹脂及びフッ素系滑剤を被覆することが望ましい。

本発明におけるワイヤの表面にコーティング剤を被覆する方法は特に限定されない。例えばコーティング剤を含む溶液等の中に浸漬する、ブラシやスプレーで塗布、流しかけ等の任意の方法をとることが出来る。

続けて乾燥炉７にワイヤＷを通して被覆したコーティング剤を固定し、定速引き取り装置８によって一定速度で引き取られた後、リール９に巻き取ってコーティング剤で被覆された本発明のワイヤを得ることが出来る。

前記コーティング皮膜の厚さは、1０μｍ以下であることが望ましい。更に好ましくはコーティング剤が樹脂若しくは滑剤を混合させた樹脂の場合は１〜１０μｍであり、滑材の場合は０．１〜１．０μｍであることが好ましい。この厚さであればワイヤ同士の摩擦は小さくしながら、製織性及び織り目品質に影響を及ぼさないためである。

コーティング剤が樹脂若しくは滑剤を混合させた樹脂の場合、１μｍ未満だと製織時の磨耗によってコーティング剤が剥離しやすいことから、滑り性が不十分であるために金網の織り目が均一とならない。１０μｍを超えると皮膜の厚みも含めたワイヤ径が太くなりすぎることから、狙った織り目とならない、またはコーティング剤を除去した後の織り目が乱れるためである。また、コーティング剤の厚みを必要以上に厚くしてもコストの増大を招くのみで利点はない。

コーティング剤が滑材の場合、０．１μｍ未満だとワイヤの表面を十分に覆うことができず、滑り性が不十分となって金網の織り目が均一とならない。１．０μｍを超える滑剤被膜は物理的に付けることが困難であることが実情である。

次に本発明のコーティング剤で被覆されたワイヤを用いて製織機にかけ、平織、綾織、平畳織、綾畳織といった織り方で製織し金網を得ることが出来る。

ここでワイヤの表面を被覆したコーティング剤を除去しない場合は、このまま本発明の金網となるが、前記コーティング剤を除去する場合は、金網の表面に残留しているコーティング剤を温湯若しくは有機溶媒にて除去し、洗浄、乾燥してチタンの地肌となった本発明の金網を得ることが出来る。

以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、本発明を以下の実施例に限定するものではない。

本発明に於けるチタンワイヤは素線材として、熱間圧延にて直径５．５ｍｍに仕上げたＪＩＳ１種の原線を、シェービングを行い、表面酸化皮膜を形成する工程を経て、孔ダイスを用いた冷間での伸線加工にてφ３．０ｍｍのワイヤとした。

続いて溶体化熱処理を７００℃の温度で１０分保持して行い、伸線加工、溶体化熱処理及び酸化皮膜の形成を繰り返しながら順次φ１．７ｍｍ、φ１．０ｍｍ、φ０．６ｍｍ、φ０．３７ｍｍ、φ０．２３ｍｍ、φ０．１５ｍｍ、φ０．１０ｍｍと引き落として目的の線径のワイヤを得た。その後溶体化熱処理を７００℃の温度で５分保持して行い、延性が回復したワイヤを得た。

次に図２の樹脂被覆装置の繰り出し機よりワイヤＷを洗浄槽５の苛性ソーダの溶液中を通し、ワイヤＷに付着した伸線潤滑剤を除去した。

次にメタクリル樹脂溶液を入れた被覆槽６の中にワイヤＷを通してワイヤ表面を樹脂で被覆した。

続けて乾燥炉７にワイヤＷを通して被覆した樹脂を固定し、樹脂皮膜の厚みを５μｍとして定速引き取り装置８によって一定速度で引き取られた後、巻取りリール９に巻き取って実施例１のワイヤを得た。また線速を調整し樹脂皮膜の厚みを０．５μｍとしたものを比較例１、樹脂皮膜の厚みを２０μｍとしたものを比較例２とした。

また被覆槽６に入れる樹脂をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）にし、樹脂皮膜の厚みを５μｍとした場合を実施例２、被覆槽６に滑剤のシリコーンオイルを入れ、皮膜の厚みを０．５μｍとした場合を実施例３、被覆槽６にメタクリル樹脂溶液及びシリコーンオイルを入れ、皮膜の厚みを５μｍとした場合を実施例４、被覆槽６に何も入れずに伸線肌とした場合を比較例３としてそれぞれのワイヤを得た。

次に上記実施例１〜４及び比較例１〜３がそれぞれ巻かれたリール９を製織機にかけ、実施例１，３，４及び比較例１，２のワイヤを使用した金網については酢酸エチルにてコーティング剤を除去、洗浄、乾燥し、製織時の断線の有無、出来上がった金網の織り目品質を比較した。

実施例１では断線は発生せず、織り目品質は５段階評価の３とほぼ均一で良好な金網が得られた。

実施例３でも断線は発生せず、織り目品質は５段階評価の４とほぼ均一で良好な金網が得られた。

実施例２，４でも断線は発生せず、織り目品質は５段階評価の５と均一で良好な金網が得られた。

比較例１では断線は発生しなかったものの、織り目にバラツキが多い織り目不良となった。これは樹脂皮膜が薄すぎてワイヤ表面の凹凸を十分覆いきれていなかったために、ワイヤ同士の摩擦が大きく織り目が不均一になったものと考えられる。

比較例２でも断線は発生しなかったものの、皮膜厚さも含めたワイヤ径が太くなり過ぎたために狙った織り目とならず、織り目不良となった。

比較例３では断線が数回発生し、織り目も不均一となり、正常な金網は得られなかった。

１ 伸線機の繰出し装置
２ 伸線機の伸線装置
３ 伸線ダイス
４ 伸線機の巻取り装置
５ 洗浄槽
６ 被覆槽
７ 乾燥炉
８ 定速引き取り装置
９ 樹脂被覆ワイヤ巻取りリール
Ｗ ワイヤ

Claims (5)

1. 表面をフッ素系樹脂で被覆された金網用チタン及びチタン合金ワイヤ
2. 前記被覆をする前の線径が０．０１〜０．５０ｍｍである請求項１のワイヤ
3. 前記被覆の厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載のワイヤ
4. 請求項１乃至請求項３記載のワイヤを製織して得られた金網
5. 酸化皮膜を形成したチタンワイヤを伸線後、溶体化熱処理を施し、その後、フッ素系樹脂で被覆を該ワイヤ表面に施し、該被覆ワイヤを製織する金網の製造方法