JPH01192437A

JPH01192437A - 無機質繊維と金属との複合線材およびその製造法

Info

Publication number: JPH01192437A
Application number: JP1534988A
Authority: JP
Inventors: Toshiisa Ishikawa; 石川　敏功; Tadashi Kobayashi; 忠司小林; Hiroshi Yamauchi; 宏山内
Original assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Current assignee: Nippon Carbon Co Ltd
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-08-02
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551446B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈発明の目的〉産業上の利用分野本発明は無機質１１１ｆＩと金属との複合線材およ□　
びその製造法に係り、詳しくは、複合化ワイヤ（以下、
ＦＲＭワイヤという。）と同様な性能を有し、金属線と
同様に使用可能な高温での強度が高く、クリープが起ら
ず、擦れ、ねじれ等に対して強い無機質ｔａＩＩＩと金
属との可撓性複合線材およびその製造法に係る。

なお、以下において可撓性線材とは金属線の如く、自在
に折曲げ可能な管状線材をいう。

従　　来　　の　　技　　術従来、金属線ＰＦＲＭワイヤは各種分野に広く使用され
ているが、以下に示すような欠点を侍っている。

寸なりも、金属線は金属からなる線材又はこれらの細線
を編組みしたものなどからなっているため、〔１）高温でのクリープを起し、クリープ破断強度が低
い。

（２）比重が大きいため比強度、比弾性率も低くなり重
い。

また、ＦＲＭワイレは例えば特開昭４９−７８Ｇ３５号
公報に示す如く、無機質［１の表面に溶融金属を付着さ
せてワイヤとしたものであるため、１１）はとんどの無
機質ｙ＆絹は溶融金属と反応し劣化するので特性ｔ′Ｆ
低くなる（特性が低下せず複合化できる無機質繊維は市
場に出ていない、）。

（２１製造技術が難しく製造コストも高くなる。

１３）外径の１法精度が悪い。

（４）靭性に劣り加工性、ハンドリング性が悪い。

従って、これらの問題点を解決した新規な可１尭性複合
線材ｔｆ−要求されていた。

発明が解決しようとする問題点本発明はこれらの問題点を解決することを目的とし、目
体的には、従来の金属線およびＦＲＭワイヤの問題点、
すなわち、金属線はクリープ破断強度が低いこと、比重
が大きく、比強度、比弾性率が低いこと、また、ＦＲＭ
ワイヤは無機質繊維と溶融金属と反応し、金属間化合物
となり劣化すること、外径の寸法精度が悪いことおよび
靭性に劣り、加工性、ハンドリング性が悪いことなどの
諸問題を一挙に解決した新規な無機質ｍＨと金属との複
合線材およびその製造法を提供するごとを目的とする。

〈発明の構成〉問題点を解決するための手段ならびにその作用すなわち、本発明は、主として無機質繊維からなる芯材
と、その外側を前記芯材ど接合することなく被覆し、か
つ金属又は合金からなる可撓性パイプとを具えて成るこ
とを特徴とする。

また、金属又は合金からなるパイプを還元雰囲気下、高
温に加熱して幾鈍したのち、そのまま若しくはダイスに
より引抜き温度２０〜５０°Ｃ１引抜き速度２００〜６
００ｖ’ｈｒの条件下引抜き成形して、そのパイプ断面
積を３０％以下に減少させ、口のパイプ内に無Ｉ！質繊
維からなる芯材を真空引込み法あるいは押込み法により
挿入し、このパイプを前記と同様に焼鈍したのち、前記
と同様の条件下引１にき成形し、その成形を少なくとも
１回以上繰返して、その厚さｍｏ、ｉ〜１．Ｏｕ、内径
ｆｄ’ｉｏ、Ｑ〜８．０ｍｍφとすることを特徴とする
。

以下、図面によって本発明の手段たる構成ならびに作用
を説明すると、次の通りである。

なお、第１図は本発明の一つの実施例に係る複合線材の
一部を破断して示す斜視図であり、第２図は本発明に係
る複合線材の寸法を説明する斜視図である。

まず、第１図において、符号１で示す芯材は炭化珪素等
の高性能無機質繊維の合撚糸またはフィラメントの束か
ら成って、この芯材の周囲をステンレス鋼その他の金属
又は合金からなるパイプ（以下、金属パイプという。１
２で被覆して複合線材３を構成する。

金属パイプ２は芯材１の周囲を被覆するのみにとどまっ
て、その間は全く接合されていないっごのため、芯材１
と金属パイプ２どの間で熱膨脹差があっても４切断や曲
りを発生することが無く、複合線材３相互間を接合する
ときにも、芯材１は接合することなく、金属パイプ２の
みを溶接等によって接合することができ、きわめて加工
が容易である。

また、この複合線材は高性能無機質ＳａＷの芯材１と、
その外側は金属パイプ２からなるハイブリッド構造から
成って、高温における強度、低伸度および軽曜化は芯材
１が受は持ち、耐摩耗性、寸法性、ハンドリング性は外
側の金属パ・イブが受は持つように役割を分担し、戸い
に長所と短所とを補う機能を有する。

従って、通常の金属線と同様に使用してもＦＲＭワイヤ
と同じような高性能を有し、安置であるため、広範囲な
用途に使用することが可能Ｃある。

なお、芯材１として使用する高性能無機質繊維は例えば
炭化珪素繊維、アルミナ繊維、アルミナーシリ力繊維、
炭素ＩＩＭ等が好適であるが。

これ以外でも、耐熱性のあるものであれば良い。

また、芯材１はそのまま長繊維束、編組物、糸などとし
ても良いが、Ｉ！雑に撚りを入れると、破断強度が高く
なるので好ましい。また、第２図に示すように、金属パ
イプ２の寸法は厚さ目）０．１〜１．０−２内径１ｄ）
０．Ｇ〜８．０■φ程度であり、これら金属パイプの素
材はステンレス鋼、鉄、チタン、インコネル（商標名）
、アルミニウム、銅、ニクロム等があるが、その使用温
度領域に応じてこれら素材から選ばれる。

また、上記のように金属パイプ２０寸法を特定したのは
可撓性複合線材とするためであるが、金属パイプ２の厚
さを０．１〜１．０１１１とするのは、厚みが０．１閣
未満ではこすれにより摩耗が生じるため寿命が短くなり
、一方、１．Ｏ■を越えると可撓性を失なうので加工性
が損なわれるからである。

また、金属パイプ２の内径を０．６〜８．０■φにする
のは０．６■φ未満では無機質ａｍを挿入することは龍
しく、挿入＠が少ないため破断強度向ト効果が認められ
ず、一方、８．０ｍｎ＋φを越えると、可撓性を失なう
ので加工性が損なわれるからである。

このように複合線材３０表面が金属パイプ２から構成し
たので、Ｌ記のようにＩＢ径化しｌ；ものであっても、
擦れ、ねじれに対して強く、従来例の金属線と同程度に
加工性、ハンドリング性が９く、しかも、後記するよう
にダイスにより引抜き成形したものであるので、・寸法
精度が良く、精度を要求されるところにも有利に利用さ
れる。

以ト説明したように、本発明に係る線材は、従来の金属
線およびＦＲＭワイヤの問題点を一挙に解決した優れた
特性を有するものであり、広範囲な用途例えば高温用メ
ツシュベルト、電線、高温用ロープ等に有利に使用する
ことができる。

次に、複合線材の製造法について説明する。

なお、製造法において使用される材料、すなわち、金属
パイプおよび高性能無機質繊維はいずれも前記線材の説
明で述べたものを用いる。

まず、金属パイプはどのような寸法のものであっても良
いが、１〜５回程度引抜き成形して、最軽的には第２図
に示すような厚さ（ｔ）０．１〜１．０−１内径１１１
０．６へ８，０閤φのものとするので、これに適した金
属パイプを使用するが、そのパイプの径が太いものは焼
鈍したのち、ダイスより引抜いである程度細径化する。

その焼鈍条件としては、還元雰囲気下、金属又は合金の
結晶組織の調整と内部応力の除去できる温度に保持した
後、徐冷するつ具体的には、加熱炉を用いその雰囲気を
還元性雰囲気例えば水素ガス等とするうまた、その加熱
温度はその素材である金属又は合金によってそれぞれ異
なるので特定されないが、例えばステンレス鋼パイプの
場合は１０５０℃±５０℃、また、銅パイプの場合は４
５０℃±５０℃の温度である。また、その処理速度１０
〜３０ト分程度で行なえばよい。

無機質［１からなる芯材を金属パイプ内に挿入する方法
について説明する。その挿入は焼鈍後又は更に一部ｍ径
化した後に行なうが、焼鈍後ある程度パイプ径の太い時
に行なうと挿入が容易であるうその挿入方法としては公
知の真空吸引法あるいは押込み法を用いるが、この方法
によると、高性能無機質繊維からなる芯材と金属又は合
金からなるパイプとが接合することなく、無機質繊維−
ヒに被覆されたパイプが′ｎ易に得られる。

無ＩＩ＆質繊維からなる芯材を挿入した金属パイプは前
記と同様の焼鈍条件で焼鈍したのち、ダイスを通して引
１友き成形し、肉厚ｔｔｌＯ，１〜１．０−１内径（旧
０．６〜８．０ｍａ＋φのパイプに細径化するっこのよ
うに引１にき成形する理由は寸法精度が良好とするため
である。

この引抜き条件は引抜き温度２０〜５０′Ｇ、引抜き速
度２００〜６００ｍ＋’ｈｒ、引抜き回数１〜５回程度
で前記の金属又は合金からなるパイプの寸法になるよう
にすればよい。

なお、この引抜き成形は、何れも１回の引抜きでパイプ
の断面積が約３０％減少する程度に引抜くのが好ましい
。

以ヒ説明したように、本発明の製造法は金属又は合金か
らなるバイブ内に無機質繊維の芯材を挿入し、焼鈍し、
ダイスから引抜き特定の寸法に細径化することによって
、軽量で寸法精度の良く、強度が高く、クリープが起ら
ず、擦れ、ねじれ等に対して強い複合線材が簡単に効率
よく安置に得られるっ実　　施　　例以下、実施例によって更に説明する。

実施例１゜ＳＵＳ　３１０製のバイブ（外径６．０Ｈφ、内径４．
Ｇｍｍφ、肉厚０．７ｍｌを内径２インチφ、良さ３ｍ
の炉（冷却部８１１１に通し焼鈍したつその時の温度は
１０５０　”Ｃ１雰囲気はＨ２ガス、処理速度は２０ｍ
、’分である。焼鈍されたバイブをダイスを通して引抜
き成形し、外径４．５闘φ、内径３，１ｍｓφ、肉厚０
．７Ｍに細径化し、第１図に示す金属パイプ２をつくっ
た。この中に１２００デニールの炭化珪素ヤーン３本を
撚り数３０Ｔ／■で撚り、サイジング剤を４〜５％付着
させてばらけず腰があるように処理したヤーンを得て、
この芯材１を押込み又は真空で吸引して挿入した。

以トのようにして芯材１を通した金属バイブ２を再び１
０５０℃で１回目と同一条件で焼鈍したところ、炭化珪
素繊維は耐熱性があるので全く変化しなかった。

次に、焼鈍後、再度引火き成形して金属バイブ２を外径
３．３ｒｒｎφ、内径１，９閤φ、肉厚０．７ｗにｔＪ
Ａ径化し、これを３回目の焼鈍および引抜きをして外径
２．３Ｈφ、内径０．７ｍｉφ、肉厚０．７閣にすると
、炭化珪素ヤーンの芯材１と金属バイブ２は密着し一体
化されたハイブリッドの複合線材３を得た。

この複合線材３を用いて、ピッチＳｐ＝Ｇｍｍ、　Ｒｐ
＝６ｍｍのスパイラル網のコンベヤベルト（巾１．２ｍ
、多さ３０ｍ　ｌを作ったっこの複合線材３は０．７ｍ
ｍのＳＵＳ　３１０の肉厚があるため、最高温度１０５
０℃、常用温度９００℃の電気炉で積載荷重５０１ａＪ
・′ｌで使用したところ、６ケ月の使用での損傷の程度
から寿命は約５年と（＃定され、従来のＳＵＳ　３１０
製のメツシュベルト・と比較して約３倍以トに伸びるこ
とｈ（明らかとなったっ実施例２゜！ＪＳ　３０４製のバイブ（外１１３．ｏｕφ、内径１
　、５　ｍｍ中、肉厚１．５１１１１１１を実施例１と
同様の条件で焼鈍したつ焼鈍後室温に冷却した１着、こ
の中に１２００デニールの炭化珪素ｍ紺束３本を撚り数
６０Ｔ＋’ｌで撚ったヤーンを芯材として真空で吸引し
て挿入し１こ　。

次いで、これをダイスより引抜き速度ＧＯＯ１７’１１
「以下で引抜き、この操作を３回繰返し行なったとごろ
、外径１．８■φ、内径０．４闘φ、肉厚０．７ｍの炭
化珪素ヤーンを芯材とするＳＵＳ金屈複合線材を得た。

これを素線としてメツシュベルトを作成し、常用８００
℃負荷重９０ｋｑ、ｌ’で使用したとごろ、従来のメツ
シュベルト重珊の１１′３にかかわらず寿命が約４倍の
３年半使用することができた、実施例３゜銅パイプ（外径４．０Ｈφ、内径２．０闘φ、肉厚２、
Ｏｓｌを実施例１と同様の炉で■２ガス雰囲気下４５０
℃で焼鈍したつ焼鈍後、室温に冷部した後、口の中に１２００デニール
の炭化１￥索Ｉｌｎ束３本を撚り数４ＯＬ’ｇ＋で撚っ
たヤーンを芯材として真空で吸引して挿入したつ次いで
、これをダイスより引抜き速度（３００ｍ、′ｈｒ以下
で引複いて外径３．Ｇ胴φ、内径１．Ｇｓφとし、更に
、同様の条件でもう１回焼鈍引抜きを行なって、外径３
．２鳴φ、内径１．２闘φの複合線材を得た。これを３
６本用いて編組みし、ケーブルを作成した。このケーブ
ルを６００°Ｃに加熱し、１００ｋｌＪの荷重をかけた
が破断することはなかったつ実施例４゜ＳＯ３３１０製のバイブ（外径３．０ＩＩＩＩＩＩφ、
内径２．４閣φ、肉厚０．３ｍｌを実施例１と同様に条
件で焼鈍した。焼鈍後室温に冷却した後、この中に３０
００フィラメンｌ−１２２００デニールの高強度タイプ
の炭素繊維をポリビニルアルコール水溶液でサイジング
処即し、２．０％のサイジング剤が付与された繊維束を
芯材として真空で吸引し挿入した。

次いで、ごれをダイスより引抜き速度３００ｒａ　、′
ｈｒで引抜き、この操作を２回繰返し行なったところ、
外径１．８閤φ、内径１．２閤φ、肉厚０．３−の高強
度ｌｊ２′Ｒ繊帷ヤーンを芯材とするＳＵＳ金属複合線
材を得たつこれを３本撚り合わせて外径４閣φのロープ
を作製した。このＯ−ブを１２００℃の酸化雰囲気で溶
融槽から５０ｋｑの処理物を引き上げる吊り貝に使用し
たが、２１００回の繰返し使用することができた。

〈発明の効果〉以ヒ説明したように、本発明は、主として無Ｒ質りｌ雑
からなる芯材と、その外側を前記芯材と接合することな
く被覆し、かつ金属又は合金からなる可撓性パイプとを
具えて成ることを特徴とし、また、金属又は合金からな
るパイプを還元雰囲気下、高温に加熱して焼鈍したのち
。

そのまま若しくはダイスにより引抜き温度２０〜５０Ｃ
１引抜き速度２００〜６００ｍ１’ｈｒの条件下引抜ぎ
成形して、そのパイプ断面積を３０％以下に減少させ、
このパイプ内に無ｌ！貿［帷からなる芯材を真空引込み
法あるいは押込み法により挿入し。

このパイプを前記と同様に焼鈍したのち、前記と同様の
条件下引抜き成形し、その成形を少なくとも１回以上繰
返して、その厚さ目）０．１〜１．０園、内径（ｄ）０
．Ｇ〜８．０ＩＩｌｌＩφとするＣとを特徴とするもの
であるから、次の特徴を有する。

（１）高温での強度が高く、クリープをＰｃさない。

（２）軽準化されているう（３）擦れ、ねじれに対して強い。

（４）ダイスから引抜いて製造するので、寸法精度が良
い。

（５）製造が簡単で安置。

１６１通常の金属線と同程度の加工性、ハンドリ°ング
性良好。

（７１内部が外側の雰囲気に触れないため、炭素繊維等
の酸化しｐすい素材も使用可能である。

なお、ト記のところでは、芯材として無Ｗ＆質ｔａ雑の
みから成る例を示したが、その一部にはこのｍ￥＃以外
に他の繊維等を介在させることもできるう

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例に係る複合線材の一部を
破断して示す斜視図、第２図は本発明に係る複合線材の
寸法を説明する斜視図である。符号１・・・・・・芯材２・・・・・・金属バイブ３・・・・・・複合線材特許出願人　日本カーボン株式会社代　　理　　人　　弁理士　　松　　下　　ａ　　　勝
弁護士　副　島　文　雄第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、主として無機質繊維からなる芯材と、その外側を前
記芯材と接合することなく被覆し、かつ金属又は合金か
らなる可撓性パイプとを具えて成ることを特徴とする無
機質繊維と金属との複合線材。２、金属又は合金からなるパイプを還元雰囲気下、高温
に加熱して焼鈍したのち、そのまま若しくはダイスによ
り引抜き温度２０〜５０℃、引抜き速度２００〜６００
ｍ／ｈｒの条件下引抜き成形して、そのパイプ断面積を
３０％以下に減少させ、このパイプ内に無機質繊維から
なる芯材を真空引込み法あるいは押込み法により挿入し
、このパイプを前記と同様に焼鈍したのち、前記と同様
の条件下引抜き成形し、その成形を少なくとも１回以上
繰返して、その厚さ（ｔ）０．１〜１．０ｍｍ、内径（
ｄ）０．６〜８．０ｍｍφとすることを特徴とする無機
質繊維と金属との複合線材の製造法。