JPS632837A - 金属コ−テイングを有する繊維の製造装置 - Google Patents

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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は金属コーティングを有する繊維の製造装置に係
り、特に金属コーティング用ノズルの耐摩耗性及び金属
との耐ぬれ性を改善した金属コーティングを有する繊維
の製造装置に関する。

［従来の技術］ 金属コーティング繊維とりわけアルミニウム（以下、ｒ
ＡＪＩＪと略。）コーティングガラス繊維は、その織布
が電波反射特性を有しているところから、電波通信分野
で利用が拡大されつつある。

このような金属コーティングガラス繊維の製造装置とし
て、溶融ガラス容器の底部に設けられた紡糸ノズルから
ガラス繊維を引出し、下方に設置された巻取機の回転ド
ラムに巻き取るに際し、側面に開口を有する溶融金属保
有炉のコーティング用ノズルから溶融金属を舌状に膨出
させ、走行中のガラス繊維をこの舌状に膨出した溶融金
属に接触させながら通過させることによりコーティング
するようにしたものが公知である（特公昭３６−２５８
０、特公昭５９−３４１７）。

従来、このような金属コーティングガラス繊維の製造装
置のコーティング用ノズルの材質としては、 ■　溶融金属とぬれにくいこと ■　溶融金属に侵されにくいこと ■　機械加工しやすいこと ■　ガラス繊維との摩擦が小さいこと ■　熱衝撃に強いこと などの利点から、黒鉛が使用されている（特公昭３６−
２５８０、特公昭５９−３４１７）。

しかしながら、黒鉛は、大気中では４００℃以上の温度
で昇華して減量するため、４００℃以上の高温での使用
が不可能であり、高温下での使用には雰囲気コントロー
ルが必要となるため、設備が複雑になり、作業性も悪い
という不具合がある。

これに対し、雰囲気コントロールを必要としないものと
して、ＢＮ成型体製ノズルが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のＢＮ成型品では、耐摩耗性が低い
ことから、ノズルの摩耗の問題がある。

即ち、コーティング用ノズルの溶融金属の膨出部の表面
に熔融金属が付着した場合、これをメタルファイバー類
のフェルトで拭き取るが、この拭き取り作業時において
、メタルファイバー製フェルトとの摩擦により、耐摩耗
性の低いＢＮ成型体ノズルは摩耗し、減量、変形する。

そして、表面が凹凸状となると、拭き取りにくくなり、
拭き取れずに残留した金属は、酸化Ａ４２等の金属酸化
物となってノズル孔近傍に固着し、これがガラス繊維と
接触すると糸切れを発生する。拭き取り作業の頻度が高
い場合には、ＢＮ成型体ノズルは摩滅して、使用できな
くなり、通常その寿命は約１ケ月と極めて短い。

ＢＮ成型体の耐摩耗性を向上させる方法とへして、Ｓｉ
Ｏ２、Ａｆ１２０３をバインダとして用いる方法もある
が、ＳｉＯ２，ＡｆＬ２０３は溶融Ａｆｌ等とぬれやす
いため、これらと溶融Ａｆｌとのぬれにより、 ■　上記拭き取り作業時に、ノズル先端のノズル孔近傍
のノズル表面に、溶融Ａ℃が付着し、その後酸化して酸
化Ａｎとしてノズル先端のノズル表面に固着する。この
ため、この固着した酸化ＡＩＬとガラス繊維との接触に
より、糸切れが発生する。

■　ノズル孔内面壁が溶融ＡｆＬによりぬれた場合、そ
の部分のＡ１は、穆動することなく停留することにより
、徐々に酸化し、ノズル孔閉塞を引き起こす。

という問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 上記従来の問題点を解決するために、本発明の金属コー
ティングを有する繊維の製造装置は、金属コーティング
用ノズルを、耐摩耗性及び金属との耐ぬれ性に優れた、
特定のＢＮ焼結体製としたものであって、 繊維化される物質を流出させる紡糸ノズルを備えたポッ
トと、該ノズルから流出された物質に延伸力を付与して
繊維として巻き取る巻取装置と、該ポットと巻取装置と
の間の位置に設置されており、溶融金属の膨出部をその
前方に形成する金属コーティング用ノズルがその側面部
に装着された溶融金属保有炉と、を具備してなり、かつ
前記金属コーティング用ノズルは、その少なくとも溶融
金属と接触する部分が、バインダとしてＣａＯ及びＢ２
０３を含み、ショアー硬度が４０以上であるＢＮ焼結体
製であることを特徴とする金属コーティングを有する繊
維の製造装置、 を要旨とするものである。

［作用］ ＣａＯ及びＢ２Ｏ３をバインダとするショアー硬度が４
０以上のＢＮ焼結体は、極めて耐摩耗性に優れる。この
ため、コーティング用ノズルの摩耗が軽減され、その寿
命が大幅に延長される。

また、ＣａＯ及びＢ２Ｏ３をバインダとするＢＮ焼結体
は、溶融Ａ２等の溶融金属とぬれにくいことから、溶融
金属とのぬれによる問題が解消される。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る金属コーティングを有す
る繊維の製造装置の正面図、第２図は第１図ＩＩ　＝Ｉ
Ｉ線に沿う断面図である。

１０はガラス１２を溶融するポットであり、その底部に
は溶融ガラスを流出する紡糸ノズル１４が設けられてい
る。なお本実施例ではノズル１４は複数個、−直線上に
配列するように設けられている。

このポット１０の下方にはノズルから垂下するガラス繊
維１６を巻き取る回転ドラム１８及び該ドラム１８回転
用の駆動装置（図示せず）を有した巻取装置が設置され
、この巻取装置とポット１０との中間の位置にはガラス
繊維１６をコーティングするための溶融金属保有炉２０
が設置されている。この溶融金属保有炉２０は、その側
面に開口２２が設けられると共に、この開口に被さるよ
うに、コーティング用ノズル２４が取り付けられ、この
コーティング用ノズル２４先端から膨出する溶融金属の
膨出部中をガラス繊維１６が通過するよう構成されてい
る。図中２６はヒータ、２８は溶融金属、３０はドラム
１８に水を噴露し、ガラス繊維先端をドラム１８に付着
させるためのスプレーノズル、３２は、ＡＪｌ等の金属
の原料となる線材である。

本発明においては、このような装置において、コーティ
ング用ノズル２４は、少なくともその溶融金属と接触す
る部分が、バインダとしてＣａＯ及び８２０ｇを含み、
ショアー硬度が４０以上であるＢＮ焼結体により構成さ
れている。

第３図及び第４図は、コーティング用ノズル２４の構成
の一例を示すものであり、それぞれ第１図及び第２図の
ＩＩＩ及び■の部分を拡大している。

図示の如く、コーティング用ノズル２４は、炉体２０の
側面に装着される板状部２４ａ１この板状部２４ａの略
中央部で水平方向に延在する凸部２４ｂ、凸部２４ｂの
先端に水平方向に延在するよう設けられたスリット２４
Ｃ１板状部２４ａの板面とスリット２４ｃを連通してお
り、スリット２４ｃに向って次第に流路が上下に狭まる
溶融金属流通部２４ｄを有している。

本発明においては、コーティング用ノズル２４はその全
体が上記ＢＮ焼結体とされていても良く、溶融金属と接
触する部分、例えば、第３図及び第４図に示す凸部２４
ｂ外表面、スリット２４ｃ表面及び溶融金属流通部２４
ｄ壁面を上記ＢＮ焼結体製としても良い。

本発明において、ＢＮ焼結体のバインダとして用いるＣ
ａＯ及びＢ２０３の量は、耐摩耗性、耐ぬれ性の面から
、得られるＢＮ焼結体に対する割合で１〜１０重量％重
量上程るのが好適である。

また、ＣａＯと８２０３の使用割合はＣａｂ：Ｂ２０３
＝１：５〜１：２５（重量比）程度とするのが好ましい
。このようなりＮ焼結体中には、その耐摩耗性や耐ぬれ
性に悪影響を与えないものであれば、必要に応じて他の
特性を付与するために、他の添加成分を含有していても
よく、例えば、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ＋等を０．１重量％以
下で含有していても良い。ただし、５ｉ０２、ＡＩＬ２
０３は、溶融ＩＱとのぬれ性を高めるものであるので、
これらの添加は避けるべきである。

また、本発明において、このＢＮ焼結体のショアー硬度
は４０以上とする。ショアー硬度が４０末溝では、十分
な耐摩耗性が得られず、コーティング用ノズル材質とし
ては不適当である。ショアー硬度は特に４５以上である
ことが好ましい。

更に、ＢＮ焼結体の密度についても、高い方が好ましく
、通常、密度２．０以上であることが望ましい。

このような本発明に係るＢＮ焼結体製のコーティング用
ノズルは、例えば、ＢＮ粉末とＣａＯ及びＢ２Ｏ３のバ
インダ、更に必要に応じて他の添加剤を添加して混合し
、常法により成形、焼成あるいはホットプレス成形する
などの方法により、容易に製造することができる。

このように構成された金属コーティングを有する繊維の
製造装置においては、ポット１０中の溶融ガラス１２は
、ノズル１４から流下し、ドラム１８によって引っ張ら
れて延伸して細い繊維となって該ドラム１８に巻き取ら
れる。そしてその途中において溶融金属がコーティング
され、金属コーティングガラス繊維となる。

ところで、このような装置により金属コーティング繊維
を製造するにあたり、−列に並んだガラス繊維１６同志
の間隔、即ち、第１図におけるｔの大きさにより、作業
性や生産効率は大きく影響を受ける。

即ち、多数本−列に並んだガラス繊維１６同志の間隔ｔ
が大きすぎると、装置あたりの紡糸本数が少なくなり、
生産性が悪い。この場合、ある−定量の繊維を紡糸しよ
うとすると、長時間運転を行わせなければならず、その
間に糸切れ等のトラブルが生じる確率も増すこととなる
。しかして、糸切れが発生した場合には、再度の金属膨
出面形成から紡糸スター、ドアツブが必要となり、生産
効率は大幅に低下する。また、溶融ガラスポットや金属
保有炉等も大容量のものが必要となり熱効率も低下する
。

逆に　ガラス繊維１６同志の間隔ｔが小さすぎると、隣
接する繊維同志がくっついてしまったり、良好な金属コ
ーティングが行えず、糸切れも頻発する。即ち、ノズル
２４から舌状に膨出した溶融金属は、繊維１６が通過し
ていない部分は、酸化Ａ１等の金属酸化物の膜を生じて
おり、酸化ＡＪｌの表面張力により膨出面が維持されて
いる。

このため繊維１６同志の間隔ｔが狭すぎると、走行する
繊維１６によって繊維間の酸化Ａｉの膜が剥ぎ取られて
しまい、ノズル２４から溶融Ａｆｔが多量に溢流し、良
好な金属コーティングが行えなくなると共に、繊維１６
が溶融Ａｊ２により切れてしまうというトラブルが発生
する。

このような問題を生起することなく、紡糸繊維の間隔を
好適に保ち、良好な作業性、生産効率のもとに金属コー
ティング繊維を製造するために、本発明においては、紡
糸ノズル１４は、紡糸された繊維１６が溶融金属の膨出
部を通過するときの繊維同志の間隔ｔが２ｍｍ以上２０
ｍｍ以下となるように配置するのが好ましい。

即ち、第１図及び第２図に示すような装置において、紡
糸された繊維１６が溶融金属の膨出部、即ちノズル２４
のスリット部を通過するときの繊維同志の間隔ｔが２０
ｍｍを超えると、装置あたりの紡糸本数が少なく、溶融
ガラスポット１０や溶融金属膨出面２０の単位長さある
いは単位面積あたりの紡糸量が少なく、熱効率が悪い上
に、装置の単位運転時間あたりの生産率も低く、生産コ
ストの面で不利である。

逆に間隔ｔが２ｍｍ未溝では、繊維１６同志がくっつい
たり、また前述の如く、溶融金属膨出面の酸化Ａ１等の
膜が繊維１６により剥ぎ取られることにより、溶融金属
の大量流出や糸切れ等のトラブルが発生する。

このため、本発明においては、紡糸ノズル１４は、紡糸
された繊維１６が溶融金属の膨出部を通過するときの繊
維同志の間隔ｔが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは
４ｍｍ以上７ｍｍ以下となるように配置するのが好まし
い。

なお、第１図及び第２図に示す例においては、ガラス１
２を溶融するポット１０の底部に設けられた紡糸ノズル
１４は複数個、−直線上に、即ち、第５図（ａ）にその
平面図を示すように配列されている。

このように紡糸ノズル１４が一直線上に配列されている
場合、紡糸される繊維１６の間隔は、通常、紡糸部から
溶融金属の通過点までほぼ同間隔となるので、紡糸ノズ
ル１４は、−般に、そのノズル孔間隔、即ち、第５図（
ａ）におけるｌが、はぼ２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲
となるように設定することにより、本考案の目的が達成
される。

ところで、紡糸ノズル１４はある程度の肉厚を有するこ
とから、ノズルの外径からの制限をうけ、第５図（ａ）
の如く、−直線上に配列するのでは、所望とする狭い繊
維間隔を得ることができない場合がある。この場合には
、第５図（ｂ）又は（Ｃ）に示す如く複数列並列に紡糸
ノズル１４を千鳥配置（（ｂ）　図）など、ノズル列が
２列以上に配列され、かつ各列のノズルが列方向にずれ
た配列（即ち、列と垂直方向よりみると、各列のノズル
が重なり合うことなくほぼ等間隔で並ぶ配列）となるよ
うに配置するのが好ましい。紡糸ノズル１４を、第５図
（ｂ）、（Ｃ）のように配置し、金属コーティング部に
おいて、紡糸された繊維が一直線に平行に並ぶように繊
維を話導することにより、繊維間隔を相当に狭めること
が可能となる。

なお、本発明において、金属コーティング用ノズル２４
はスリットタイプのものでも、セパレートタイプのもの
でもいずれでも良い。

スリットタイプのものであれば、繊維間隔を自由に変更
することができるという利点がある。

−方、生産性や品質の安定性の面からは、下記の理由に
より、セパレートタイプのものを用いるのが好ましい。

一般に、繊維への金属付着量は、金属コーティング用ノ
ズルからの溶融金属の膨出面の形状により決められる。

即ち、繊維への金属付着量は、繊維と膨出面との接触長
さによって決まり、膨出面の大きさが大きければ、多く
の金属が付着し、六−れが小さければ少しの金属しか付
着しない。

スリットタイプのノズルでは、通常、ノズル基材を振動
させることによって、溶融金属膨出面の大きさを調整し
ているが、部分的に溶融金属の出の悪いところを調整し
ようとすると、振動の伝播で、他の部位において溶融金
属の膨出量が多くなりすぎ、−定形状で均一な溶融金属
の膨出面を得にくい。このため、繊維への金属付着量が
不均一となり、品質の安定した製品を得ることが難しい
。

また、繊維への金属付着量を増加させるために、大きな
膨出面を形成するべく、ノズルのスリット高さを増すと
、良好な膨出面が得られなくなり、製品品質の安定化を
図ることがより困難となる。即ち、溶融金属はノズルの
スリット壁面との表面張力により膨出面を形成するので
あるが、スリット高さを大きくしすぎると、この表面張
力の効果が及ばなくなり、溶融金属が溢流し易くなる。

因みに、スリットタイプのものでは、スリット高さは通
常２．０ｍｍが限度であった。このため、金属付着量の
多い製品を得ることが極めて困難である。

更に、繊維の紡糸速度をあげた場合、溶融金属の膨出量
が一定では金属付着量が減少する。これは溶融金属と繊
維との接触時間が短くなり、繊維が溶融金属から奪う冷
却熱量が少なくなるため、繊維に固着する金属量が減少
するためと考えられる。しかして、このようなことから
、金属付着量を一定に保ちつつ、紡糸速度を上げるため
には、溶融金属の膨出量を大きくする必要があるが、ス
リットタイプのノズルでは、この膨出量に制限があるた
め、紡糸速度の上昇も限定され、生産性に限界があった
。

このようなことから、本発明においては、第１図ＩＩＩ
部の拡大図である第６図に示すような、セパレートタイ
プの金属コーティング用ノズルを用いるのが好ましい。

第６図に示す金属コーティング用ノズル２４は、炉体２
０の側面に装着される板状部２４ａ１この板状部２４ａ
の略中央部で水平方向に延在する凸部２４ｂ、凸部２４
ｂの先端に水平方向に配列された複数の開孔３０、開口
３０を形成する隔壁３２、板状部２４ａの板面と開孔３
０及び隔壁３２の部分を連通しており、開口３０及び隔
壁３２に向って次第に流路が上下に狭まる溶融金属流通
部（第４図の２４ｄに相当する部分）を有している。

この開孔３０は、紡糸ノズル１４より紡糸される繊維に
対応して設けられており、その大きさは、開孔３０部の
拡大図である第７図（ａ）に示す値で、開口３０の高さ
ａが０．５〜３．Ｏｍｍ、幅が２，０〜４．０ｍｍであ
る。また、開孔のピッチＬは２０ｍｍ以下とするのが好
ましい。

高さａが３．０ｍｍを超えると膨出量が大きくなりすぎ
、安定な膨出面を形成し難くなる。また、ａが０．５ｍ
ｍ未満では膨出量が少なすぎて生産性を高めることがで
きない。

幅すは紡糸ノズル１４から紡糸される繊維１６の振れに
対応するべく、即ち、繊維１６が振れても確実に溶融金
属の膨出面と接触できるように、２．０〜４．０ｍｍと
する。特に幅すは、開孔の高さａの１．５倍以上とする
のが好ましい。

ピッチしは、紡糸繊維に対応するものであるので、これ
を２０ｍｍを超えて開孔３０を形成すると、装置の単位
あたりの繊維本数が少なくなり、生産効率の面で好まし
くない。ピッチしは、前述の如く、紡糸繊維の好適な間
隔ｔ、即ち、２〜２０ｍｍ、特に４〜７ｍｍとするのが
好適である。

なお、開口３０の形状は特に制限はなく、第７図（ａ）
に示す長方形状の他、第７図（ｂ）に示すような楕円類
似の長方形状、その他、楕円、長円形状としても良い。

上記実施例はガラス繊維を紡糸する例に関するものであ
るが、本発明はガラス繊維以外の繊維に金属をコーティ
ングする場合にも通用できる。

以下、実験例及び使用例について説明する。

実験例１ 第１表に示すバインダを用いて（Ｎｏ、６においては使
用せず）、各々、常法によりＢＮ焼結体を製造し、その
物性を調べた。結果を第１表に示す。

第１表 第１表より、バインダとしてＣａＯ及びＢ２０３を含み
ショアー硬度４０以上の本発明に係るＢＮ焼結体（Ｎｏ
、３）は、高密度で曲げ強度も著しく高く、耐摩耗性、
機械的強度に優れることが明らかである。

使用例１ 第３図及び第４図に示すような形状のノズルを、各々、
第１表のＮｏ、１のＢＮＩ結体、Ｎｏ、３のＢＮ焼結体
、Ｎｏ、４のＢＮ焼結体で構成し、これを第１図及び第
２図に示す装置に設置して、同一条件下にそれぞれＡλ
ココ−ィングガラス繊維の製造を行い、そのノズル特性
を調べた。

その結果、使用状況は下記の通りであった。

Ｎｏ、１のＢＮ焼結体製ノズル： 第１表に示すショアー硬度が低いことからも明らかなよ
うに、耐摩耗性が低いため、ノズル表面に付着したＡＩ
Ｌの拭縫取り作業により、メタルファイバーフェルトと
の摩擦で摩滅が進行し易く、約１ケ月で使用不可となフ
た。

動、３のＢＮ焼結体製ノズル（本発明例）：耐摩耗性に
著しく優れ、メタルファイバーフェルトによる拭き取り
作業により摩滅することがなく、３ケ月以上良好に使用
することができた。また、溶融ＡＪ２とぬれにくいため
、ノズル先端のノズル孔近傍でＡＪ２が付着することも
ないため、ＡｆＬ酸化物とガラス繊維との接触により糸
切れが発生することもなかった。

Ｎｏ、４のＢＮ焼結体製ノズル： 耐摩耗性には優れるものの、溶融ＡＪ２とぬれ易く、ノ
ズル孔近傍にｌＪ２が付着し、これが酸化されて固着し
たＡ℃酸化物がガラス繊維と接触し、糸切れが頻発した
。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の金属コーティングを有する
繊維の製造装置は、コーティング用ノズルをＣａＯ及び
Ｂ２Ｏ３をバインダとするショアー硬度４０以上のＢＮ
焼結体製としたものであって、 ■　耐摩耗性に優れることから、ノズルの摩滅が軽減さ
れ、ノズル寿命が大幅に延長される。

■　溶融金属とぬれ易いため、溶融金属とのぬれにより
生じる、糸切れやノズルの閉塞が防止される。

等の効果を有する。このため、設備費が低減され、しか
も生産性が向上し、製品のコストダウンが図れる。

さらに構造それ自体は従来の装置と同じであるから、コ
ーティング用ノズルを交換するだけで、既存の装置を本
発明の構成とできる等、実用性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る金属コーティングを有す
る繊維の製造装置の正面図、第２図は第１図ＩＩ　−Ｉ
Ｉ線に沿う断面図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図
及び第２図の要部拡大図である。 第５図（ａ）〜（Ｃ）は紡糸ノズルの配置例を示す平面
図、第６図は金属コーティング用ノズルの別の例を示す
第１図の要部拡大図、第７図（ａ）、（ｂ）は第６図に
示す金属コーティング用ノズルの開孔の拡大図である。 １０・・・ポット、　　　　１４・・・紡糸ノズル、１
６・・・ガラス繊維、　　１８・・・巻取ドラム、２０
・・・溶融金属保有炉、 ２４・・・金属コーティング用ノズル。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第１′図　　　　　第２図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維化される物質を流出させる紡糸ノズルを備え
   たポットと、該ノズルから流出された物質に延伸力を付
   与して繊維として巻き取る巻取装置と、該ポットと巻取
   装置との間の位置に設置されており、溶融金属の膨出部
   をその前方に形成する金属コーティング用ノズルがその
   側面部に装着された溶融金属保有炉と、を具備してなり
   、かつ前記金属コーティング用ノズルは、その少なくと
   も溶融金属と接触する部分が、バインダとしてＣａＯ及
   びＢ＿２Ｏ＿３を含み、ショアー硬度が４０以上である
   ＢＮ焼結体製であることを特徴とする金属コーティング
   を有する繊維の製造装置。
2. （２）ＢＮ焼結体は密度が２．０以上である特許請求の
   範囲第１項に記載の製造装置。