JP6210471B1

JP6210471B1 - 筬

Info

Publication number: JP6210471B1
Application number: JP2017093268A
Authority: JP
Inventors: 友博金沢; 柴田　哲司; 哲司柴田; 賢志金田; 利春末永; 彰人若宮
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2037-05-09
Also published as: JP2018188773A

Abstract

【課題】耐摩耗性に優れた筬を提供する。【解決手段】織機に利用される筬１０は、間隔を空けて並んで配置された複数の筬羽２０と、複数の筬羽２０を支持する支持体３０とを備え、複数の筬羽２０の各々は、金属製の基材２１と、基材２１の表面に設けられためっき層２２と、めっき層２２内に分散された複数の粒子２３とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、織機に利用される筬に関する。

従来、織機には、タテ糸の配置間隔などを揃えて整列させるための筬が用いられている。例えば、特許文献１には、ステンレス製の複数の筬羽を備える筬が開示されている。

特開２００４−６８１７６号公報

しかしながら、上記従来のステンレス製の筬では、ステンレス線を用いた金属メッシュを製造する場合に、筬羽が摩耗するという問題がある。摩耗により筬羽に凹凸が形成されることで、製織中にタテ糸の断線が発生する。

そこで、本発明は、耐摩耗性に優れた筬を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る筬は、織機に利用される筬であって、間隔を空けて並んで配置された複数の筬羽と、前記複数の筬羽を支持する支持体とを備え、前記複数の筬羽の各々は、金属製の基材と、前記基材の表面に設けられためっき層と、前記めっき層内に分散された複数の粒子とを備える。

本発明によれば、耐摩耗性に優れた筬を提供することができる。

実施の形態に係る筬の斜視図である。実施の形態に係る筬の筬羽と、隣り合う筬羽の間に通された金属線とを拡大して示す拡大斜視図である。実施の形態に係る筬の筬羽の外観と筬羽の表面の断面構造とを示す図である。実施の形態に係る筬羽を摩耗させる摩耗試験装置の構成を示す図である。実施の形態に係る摩耗後の筬羽の側面図である。実施の形態に係る筬羽のナノダイヤモンド粒子の添加量と摩耗量との関係を示す図である。実施の形態に係る筬羽のめっき層の厚みと摩耗量との関係を示す図である。実施の形態に係る筬羽のめっき層にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子を分散させた場合の摩耗量の評価結果を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態に係る筬について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、本明細書において、平行などの要素間の関係性を示す用語、及び、要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

（実施の形態）
［構成］
まず、本実施の形態に係る筬の構成について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る筬１０の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る筬１０の筬羽２０と、隣り合う筬羽２０の間に通された金属線１００とを拡大して示す拡大斜視図である。図３は、本実施の形態に係る筬１０の筬羽２０の外観と筬羽２０の表面の断面構造とを示す図である。なお、図３では、筬羽２０の表面の断面構造を拡大して示している。

本実施の形態では、筬１０は、織機に利用される。具体的には、筬１０は、複数の金属線１００の製織を行う織機に利用される。織機は、例えば、複数の金属線１００の製織を行うことで、スクリーン印刷用のスクリーンメッシュなどの金属メッシュを製造する。

なお、金属線１００は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、又は、タングステン（Ｗ）若しくはタングステン合金からなる細線である。金属線１００がタングステン若しくはタングステン合金からなる場合、金属線１００の線径φは、例えば６０μｍ以下であり、一例として、１３μｍである。

図１に示すように、筬１０は、複数の筬羽２０と、支持体３０とを備える。

複数の筬羽２０は、間隔を空けて並んで配置されている。複数の筬羽２０の各々は、図３に示すように、細長い矩形板状の部材である。複数の筬羽２０の各々は、互いに同じ構成を有する。筬羽２０の長さＬは、例えば５０ｍｍであり、奥行きＤは、例えば１０ｍｍであり、厚みｔは、例えば４０μｍである。なお、筬羽２０の寸法は一例に過ぎず、これらに限定されない。

複数の筬羽２０は、筬羽２０の厚み方向に並んで、間隔を空けて平行に配置されている。例えば、図２に示すように、複数の筬羽２０は、所定の間隔Ｐ毎に等間隔で並んで配置されている。隣り合う筬羽２０の間に、１本の金属線１００が通されている。間隔Ｐは、例えば１５μｍであるが、これに限らない。間隔Ｐは、金属線１００の線形φ及び製織後の織物（メッシュ）の目開きなどに応じて適宜定められる。

ここで、複数の金属線１００は、製織が行われる際に、筬羽２０の間で上下方向への移動を繰り返す。なお、上下方向とは、筬羽２０の長手方向であり、図３の長さＬに沿った方向である。図２に示すように、金属線１００と筬羽２０との間の隙間は、例えば１μｍであり、非常に狭い。このため、金属線１００の上下方向の移動によって、金属線１００と筬羽２０とが擦れ合い、筬羽２０の摩耗の原因となる。また、金属メッシュの横糸（図示せず）を打ち込む際、あるいは、縦糸の金属線１００の送り出しの際にも筬羽２０と金属線１００とが擦れ合い、筬羽２０の磨耗の原因となる。

本実施の形態では、図３に示すように、筬羽２０は、基材２１と、めっき層２２と、複数の粒子２３とを備える。

基材２１は、金属製である。具体的には、基材２１は、炭素工具鋼鋼材から構成されている。例えば、基材２１は、ＪＩＳ規格で定められるＳＫ１２０（旧ＪＩＳ規格のＳＫ２）又はＳＫ１０５（同、ＳＫ３）などから構成されている。あるいは、基材２１は、ステンレス、タングステン又はモリブデン（Ｍｏ）及びそれらの合金などから構成されていてもよい。

基材２１は、例えば、所定の板厚（厚みｔ）、かつ、所定の幅（奥行きＤ）の細長いリール状の金属帯を、所定の長さ（長さＬ）毎に切断することで形成される。なお、この切断は、リール状の金属帯の表面にめっき層２２を形成した後に行われてもよい。したがって、例えば、切断面である基材２１の長手方向の端面には、めっき層２２が形成されていなくてもよい。

めっき層２２は、基材２１の表面に設けられている。めっき層２２は、基材２１の全表面に設けられているが、これに限らない。例えば、めっき層２２は、基材２１の主面（具体的には、厚み方向に交差する面）のみに設けられていてもよい。めっき層２２の厚みは、面内において均一であり、例えば１μｍ以上５μｍ以下である。

めっき層２２は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を主成分として含有する。具体的には、めっき層２２は、ニッケルから構成される金属めっき層であるが、これに限らない。例えば、めっき層２２は、ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）又はニッケル−タングステン−リン（Ｎｉ−Ｗ−Ｐ）の合金めっき層でもよい。あるいは、めっき層２２は、クロム（Ｃｒ）から構成される金属めっき層でもよい。

めっき層２２は、基材２１（又は、基材２１の元になるリール状の金属帯）とニッケル板とをめっき液に浸した状態で、基材２１（又は金属帯）とニッケル板との間に通電することで形成される。なお、めっき液は、例えば、硫酸ニッケル、塩化ニッケル及びホウ酸を含む液体である。めっき液には、複数の粒子２３が分散されている。これにより、基材２１の表面に、複数の粒子２３が分散されためっき層２２が形成される。なお、めっき層２２の形成後に、熱処理を加えてもよい。これにより、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。詳細については、図８を用いて後で説明する。上記は、電解めっきによる方法の説明であるが、通電しない無電解めっきでも同様にめっきが形成できる。

複数の粒子２３は、めっき層２２内に分散されている。複数の粒子２３の平均粒径は、ナノオーダーであり、１μｍより小さい。粒子２３は、例えば、ナノダイヤモンド粒子である。ナノダイヤモンドは、硬度が高く、かつ、摩擦係数が低い。したがって、筬羽２０の硬度を高め、かつ、筬羽２０の表面の滑りを良くすることができる。なお、粒子２３は、セラミックス粒子でもよく、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）粒子でもよい。セラミックス粒子としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などの粒子を利用することができる。

あるいは、粒子２３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子でもよい。これにより、筬羽２０の表面の滑りを良くすることができる。めっき層２２内のＰＴＦＥ粒子の濃度は、例えば２５％以上である。

支持体３０は、複数の筬羽２０を支持する。本実施の形態では、筬１０は、２つの支持体３０を備え、複数の筬羽２０の各々の長手方向の両端を支持している。支持体３０は、例えば、金属製の枠体であるが、木材又は樹脂材料を用いて形成されていてもよい。

例えば、支持体３０には、複数の溝（図示せず）が間隔Ｐで並んで設けられている。支持体３０は、複数の溝の各々に筬羽２０の上端又は下端が嵌め入れられることにより、複数の筬羽２０を間隔Ｐで並べて支持している。なお、支持体３０による筬羽２０の支持方法は、特に限定されず、例えば接着剤などを用いて筬羽２０が支持体３０に固定されていてもよい。

支持体３０は、例えば、複数の筬羽２０の間隔Ｐを調整可能に、筬羽２０を支持してもよい。また、例えば、複数の筬羽２０の各々は、個々に取り外し可能であり、交換が可能であってもよい。支持体３０は、複数の筬羽２０の各々の長手方向の一方端のみを支持してもよい。つまり、複数の筬羽２０は、支持体３０によって櫛歯状に支持されていてもよい。

［摩耗試験］
続いて、本実施の形態に係る筬１０の筬羽２０の耐摩耗性を評価するための摩耗試験及び試験結果について、図４〜図８を用いて説明する。

図４は、本実施の形態に係る筬羽２０を摩耗させる摩耗試験装置９０の構成を示す図である。図４に示すように、摩耗試験装置９０は、支持台９１と、巻出しローラー９２と、巻取りローラー９３と、タングステン線９４とを備える。支持台９１上には、評価対象となる筬羽２０が載置されて固定される。筬羽２０には、タングステン線９４が所定の圧力で押し当てられている。

タングステン線９４は、巻出しローラー９２と巻取りローラー９３との間に架け渡されており、巻取りローラー９３を回転させることで、巻出しローラー９２から巻取りローラー９３に向けて走行（スライド移動）する。図４には、タングステン線９４の走行方向を白抜きの矢印で示している。

このとき、タングステン線９４は、支持台９１上に載置された筬羽２０に接触しており、筬羽２０を支持台９１に押し当てるようにして走行する。タングステン線９４が筬羽２０に擦れ合うことで、図５に示すように、筬羽２０の表面には溝２５が形成される。ここで、図５は、本実施の形態に係る摩耗後の筬羽２０の側面図である。ここでは、溝２５の深さＷを摩耗量として評価した。

評価対象となる筬羽２０は、基材２１がＳＫ１２０から構成され、めっき層２２がニッケルめっき層である筬羽であって、複数の粒子２３がナノダイヤモンド（ＮＤ）粒子である筬羽Ａ、及び、複数の粒子２３がＰＴＦＥ粒子である筬羽Ｂの２種類を準備した。以下では、まず、ナノダイヤモンド粒子が分散されためっき層２２を有する筬羽Ａの評価結果について説明する。

［ナノダイヤモンド粒子に関する評価結果］
図６は、本実施の形態に係る筬羽２０のナノダイヤモンド粒子の添加量と摩耗量との関係を示す図である。図６において、横軸はナノダイヤモンド粒子の添加量であり、縦軸は摩耗量、すなわち、図５で示す溝２５の深さＷである。なお、ナノダイヤモンド粒子の添加量は、所定の基準量（１倍）に対する倍率で表している。

ここでは、粒子２３の添加量が異なるめっき層２２を表面に形成した基材２１（又は、基材２１の元になるリール状の金属帯）を２枚ずつ準備し、各々の摩耗量を測定した結果をプロットしている。めっき層２２の厚みはいずれも１μｍである。また、比較として、めっき層２２を形成していない基材２１に対しても摩耗試験を行い、その摩耗量も図示している。

図６に示すように、めっき層２２を形成していない場合に比べて、摩耗量が約半分に減っていることが確認された。また、ナノダイヤモンド粒子の添加量と摩耗量とに、強い関係性は確認されなかった。

以上のことから、めっき層２２に粒子２３としてナノダイヤモンド粒子を分散させることで、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができることが分かる。

図７は、本実施の形態に係る筬羽２０のめっき層２２の厚みと摩耗量との関係を示す図である。図７において、横軸はめっき層２２の厚みであり、縦軸は摩耗量である。めっき層２２に分散させたナノダイヤモンド粒子の添加量は、所定の基準量である。

ここでは、図６の場合と同様に、粒子２３の添加量が異なるめっき層２２を表面に形成した基材２１（又は、基材２１の元になるリール状の金属帯）を２枚ずつ準備し、各々の摩耗量を測定した結果をプロットしている。また、比較として、めっき層２２を形成していない基材２１に対しても摩耗試験を行い、その摩耗量も図示している。

図７に示すように、めっき層２２の厚みが大きくなる程、摩耗量が減少していることが分かる。例えば、めっき層２２の厚みが１μｍの場合よりも、３μｍ〜５μｍの場合の方が、摩耗量が約３分の１に減少している。

なお、めっき層２２の厚みが３μｍ以上の場合は、摩耗量は略一定である。このため、めっき層２２を５μｍよりも大きくしたとしても、摩耗量は略一定になると思われる。一方で、めっき層２２が分厚くなった場合、めっき層２２自体の剥離の発生が考えられる。したがって、めっき層２２の厚みは、例えば５μｍ以下とすることで、めっき層２２の固着性を高めつつ、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。

また、このとき、筬羽２０の摩耗に用いたタングステン線９４の表面を顕微鏡にて観察し、かつ、表面粗さＲａの測定を行った。摩耗に用いる前のタングステン線９４の表面粗さＲａが０．１４μｍであったのに対して、筬羽２０を摩耗させた後のタングステン線９４の表面粗さＲａも０．１４μｍであった。つまり、筬羽２０の耐摩耗性が高められているにも関わらず、タングステン線９４への影響がないことが分かる。

したがって、本実施の形態に係る筬羽２０を備える筬１０を用いて、タングステンからなる金属線１００の製織を行ったとしても、金属線１００の表面性に影響を与えない。このため、製織時の金属線１００の断線などの発生を抑制することができる。

［ＰＴＦＥ粒子に関する評価結果］
次に、ＰＴＦＥ粒子が分散されためっき層２２を有する筬羽Ｂの評価結果について説明する。図８は、本実施の形態に係る筬羽２０のめっき層２２にＰＴＦＥ粒子を分散させた場合の摩耗量の評価結果を示す図である。

図８では、めっき層２２内におけるＰＴＦＥ粒子の濃度（具体的には、質量濃度）が２５％の場合と３０％の場合とを示している。また、めっき層２２の形成後に熱処理を行った場合の時間と摩耗量との関係を示している。

図８に示すように、２５％の添加量でＰＴＦＥ粒子が分散されためっき層２２を形成した後、熱処理を行わなかった場合、めっき層２２を形成していない場合よりも、摩耗量が大きくなっていることが分かる。一方で、熱処理を加えることで、摩耗量が減少している。特に、ＰＴＦＥ粒子の濃度によらず、熱処理時間が１０分の場合には、摩耗量が低くなっている。熱処理時間が長すぎる場合（例えば６０分）は、めっき層２２を形成していない場合と摩耗量が略同じになっている。このため、熱処理時間は、６０分より短い方がよいことが分かる。

以上のように、ＰＴＦＥ粒子を分散させためっき層２２を形成した後、短時間の熱処理を行うことで、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができることが分かる。なお、ナノダイヤモンド粒子とＰＴＦＥ粒子を混在させても構わない。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る筬１０は、織機に利用される筬であって、間隔を空けて並んで配置された複数の筬羽２０と、複数の筬羽２０を支持する支持体３０とを備え、複数の筬羽２０の各々は、金属製の基材２１と、基材２１の表面に設けられためっき層２２と、めっき層２２内に分散された複数の粒子２３とを備える。

このように、複数の粒子２３が分散されためっき層２２が表面に形成されているので、筬羽２０の表面には、粒子２３の影響によって固体潤滑性が付与される。筬羽２０の表面の滑りが良くなるので、筬羽２０の耐摩耗性が高められる。これにより、本実施の形態によれば、耐摩耗性に優れた筬１０を提供することができる。

また、例えば、複数の粒子２３の各々は、ポリテトラフルオロエチレンからなる。

これにより、ＰＴＦＥは摩擦係数が低く、非粘着性を有する材料であるので、筬羽２０の表面の滑りを良くすることができる。したがって、金属線１００と筬羽２０とが擦れ合ったとしても、金属線１００の滑りが良くなり、摩耗量が減少する。よって、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。

また、例えば、めっき層２２内の複数の粒子２３の濃度は、２５％以上である。

これにより、図８で示したように、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。

また、例えば、複数の粒子２３の各々は、ナノダイヤモンド粒子、セラミックス粒子、又は、立方晶窒化ホウ素粒子であってもよい。

これにより、ナノダイヤモンド粒子、セラミックス粒子又はＣＢＮ粒子は、硬度が高く、かつ、摩擦係数が低いので、筬羽２０の表面の滑りを良くすることができる。このため、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。

また、例えば、めっき層２２は、ニッケルを主成分として含有している。

これにより、例えば、基材２１が炭素工具鋼鋼材から形成されている場合に、基材２１とめっき層２２との密着性が良い。したがって、めっき層２２の剥離が抑制されるので、筬羽２０の信頼性を高めることができる。

また、例えば、めっき層２２の厚みは、１μｍ以上５μｍ以下である。

これにより、図７で示したように、筬羽２０の耐摩耗性を高めることができる。

また、例えば、基材２１は、炭素工具鋼鋼材から構成されている。

これにより、炭素工具鋼鋼材は硬度が高いので、基材２１自体の変形などを抑制することができる。したがって、筬羽２０が変形しにくくなるので、製織時の金属線１００の断線の発生を抑制することができる。

また、例えば、筬１０は、複数の金属線１００の製織を行う織機に利用される。

これにより、高硬度の金属線１００の製織では摩耗が激しくなるので、耐摩耗性に優れた筬１０を利用することで、筬１０を長期間使用することができる。このため、筬１０のメンテナンス頻度を少なくすることができる。

（その他）
以上、本発明に係る筬について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、筬１０は、金属線１００の製織を行う織機に利用する例を示したが、これに限らない。筬１０は、化学繊維又は自然繊維を原糸として製織を行う織機に利用されてもよい。

また、例えば、粒子２３の例として、ＰＴＦＥ粒子、ナノダイヤモンド粒子、セラミックス粒子又はＣＢＮ粒子を挙げたが、これに限らない。これらと同等の摩擦係数及び硬さを有する粒子を利用してもよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０筬
２０筬羽
２１基材
２２めっき層
２３粒子
３０支持体
１００金属線

Claims

織機に利用される筬であって、
間隔を空けて並んで配置された複数の筬羽と、
前記複数の筬羽を支持する支持体とを備え、
前記複数の筬羽の各々は、
金属製の基材と、
前記基材の表面に設けられためっき層と、
前記めっき層内に分散された複数の粒子とを備え、
前記めっき層の厚みは、３μｍ以上５μｍ以下である
筬。
前記複数の粒子の各々は、ポリテトラフルオロエチレンからなる
請求項１に記載の筬。
前記めっき層内の前記複数の粒子の濃度は、２５％以上である
請求項２に記載の筬。
前記複数の粒子の各々は、ナノダイヤモンド粒子、セラミックス粒子、又は、立方晶窒化ホウ素粒子である
請求項１に記載の筬。
前記めっき層は、ニッケルを主成分として含有している
請求項１〜４のいずれか１項に記載の筬。
前記基材は、炭素工具鋼鋼材から構成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の筬。
前記筬は、複数の金属線の製織を行う前記織機に利用される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の筬。