WO1992006234A1 - Peigne pour metier rapide - Google Patents

Description

明 糸田 高速織機用おさ

[技術分野]

本発明は高速織機用おさに関し、 さらに詳し く はおさを構成 するおさ羽の耐摩耗性を向上させるために硬質膜を被覆したお さ羽を有する高速織機用おさに関する。

[背景技術]

織機の部品であるおさ とは、 織機の縦糸を揃え、 横糸を押し つけて織目を整えるものであり、 金属の薄板で作られたおさ羽 の多数枚を微小な間隔で平行に重ね、 左右両側端の親羽と上下 の緣金とからなる枠体で固定したものである。 高速織機におい てはステンレス鋼製のおさ羽が一般に用いられているが、 織機 の運転の高速化、 新素材繊維の出現などのため消耗が激し く 、 おさ羽の耐摩耗性が大きな問題となっている。

すなわち、 おさ羽の摩耗は織布の毛羽立ち、 糸切れの原因と な り、 おさの交換には多大な労力と費用を要するこ とから、 お さ羽の耐久性が織機の作業能率と コス トを決定する最大の要因 となっている。 織布においては、 縦糸の配列幅よ り も織布の幅 が縮小する 「織り縮み」 という現象があるので、 おさの両側端 部の近傍に配置されているおさ羽には特に強い摩擦力が作用 し、 この部分の耐久性がおさ全体の寿命を決定する。

そこで、 おさの耐久性を向上するために、 特におさの両側端 部近傍のおさ羽の表面に、 硬質クロムメ ツキ膜、 炭化タ ングス テ ン、 炭化チタ ン、 窒化チタ ンなどのセラ ミ ッ ク膜 （特開昭

6 0— 5 2 6 5 8号） 、 酸化クロム膜 （特開 6 1 — 2 4 5 3 4 6号、 U S 4 8 2 2 6 6 2号） などの耐摩耗性に優れた硬質膜 - -

を被覆することが提案されている。

硬質クロムメ ツキ膜は電気メ ツキにより被覆されるが、 耐摩 耗性が充分ではな く 、 密着性、 耐食性にも難点がある。 セラ ミ ック膜は P V D (物理蒸着） 法、 C V D (化学蒸着） 法、 溶 射法などによ り被覆されるが、 密着性、 高温処理に伴う基材の 軟化などに問題がある。 酸化クロム膜は熱化学的方法によ り被 覆され、 ポ リ エステル繊維に対しては効果が認められている が、 天然繊維、 新素材繊維に対してはそれほど効果が認められ ない。

おさ羽の摩耗は、 繊維の種類、 摩擦力、 おさの振動特性など が複雑に関係する現象であり、 表面硬度の高い硬質膜が必ずし も好結果を与えるとは限らないこ とが知られている。 従って、 繊維の種類、 織機の運転速度その他の条件に適合した硬質膜が 採用されているが、 未処理のステンレス鋼基材と比較して 2〜 5倍程度の耐久性の向上が認められるに過ぎない。

[発明の開示]

そこで本発明の目的は、 天然繊維から合成繊維、 新素材繊維 に至る多種類の繊維に適合し、 耐久性が飛躍的に改良されたお さ羽を比較的低いコス トで提供することである。

上記目的のため、 本発明においては、 おさ羽の最も耐摩耗性 の要求される部分にダイアモン ドライクカーボン膜 （以下 D L C膜と略記する） を被覆するようにした。 また、 おさ羽の基材 と してステンレス鋼を用いる場合には、 基材と D L C膜との間 に例えば炭化チタニウム層からなる中間層を介在させて密着性 を向上させた。 さらに、 最も摩耗の激しいおさの両側端部近傍 には D L C膜を被覆したおさ羽を配置し、 おさの中間部には比 一 一 較的低コス トの硬質膜を被覆したおさ羽あるいは未処理のおさ 羽を配置するこ とによ りおさ羽の摩耗量をおさ全体にわたって 平準化し、 比較的低いコス トで総合的な耐久性の向上を実現す るようにした。

本発明で採用する D L C膜とは、 水素を結合した非晶質の カーボン膜であり、 例えば下記の文献に紹介されている。

(A Review of Recent Work On Hard i - C Films; L. P. Anders son; Thin solid Films, 86 (1981) 第 193 頁 -第 200 頁）

D L C膜を形成する方法の 1例と しては、 炭化水素ガス雰囲 気中でのプレズマ C V D処理が上げられる。 D L C膜はダイ ァ モン ドに次ぐ硬さと、 銅の約 5倍と言う高い熱伝導性を示し、 さらに摩擦係数が極めて小さい。 これらの特徴は機械部品の摺 動面などに利用されている。 また、 抗張力が大き く 内部摩擦が 小さいと言う特徴が音響機器に適した振動特性を実現するこ と から、 スピーカーの振動板などにも応用されている。 高速で駆 動されるおさ羽の摩耗機構における D L C膜の挙動について は、 いまだ不明の点が多いが、 単に表面硬度が高く 、 摩擦係数 が小さいと言う点だけでなく 、 熱伝導性と振動特性もおさ羽の 耐久性の向上に寄与しているものと考えられる。

[図面の簡単な説明]

第 1図は本発明および従来技術の対象とするおさの正面図、 第 2図は本発明および従来技術の対象とする平おさ羽の平面 図、 第 3図は本発明および従来技術の対象とする異形おさ羽の 平面図、 第 4図は本発明の実施例におけるおさ羽の要部断面 図、 第 5図は本発明の実施例におけるおさの一部切欠き正面 図、 第 6図は本発明および従来技術におけるおさ羽の位置と摩 一 一 耗量との関係を示す線図である。

[発明を実施するための最良の形態〗

以下図面を参照して本発明の実施例を詳述する。

第 6図は高速織機の平均的作業条件におけるおさ羽の位置と 摩耗量との関係を 3種類のおさ羽について模式的に示す図であ る。 横軸にはおさの側端部から数えたおさ羽の枚数によ りおさ 羽の位置が示されている。 曲線 A D H Mは未処理のステンレス 鋼基材から ¾るおさ羽の摩耗量を示し、 曲線 B E F K Nは硬質 クロムメ ツキを、 また曲線 C G Lは本発明による D L C膜をそ れぞれ被覆したおさ羽の摩耗量を示す。

最も摩耗の激しい最外端 （ 1枚目） の摩耗によ りおさの寿命 が決定するこ とは先に述べたとおりであるが、 ステンレス鋼基 材のおさ羽に硬質クロムメ ツキを施すことによ り最外端のおさ 羽の摩耗量は Aから Bまで半減する。 この摩耗量 Bは未処理の おさ羽の 3 0枚目の摩耗量 Dに相当するので、 3 0枚目までの おさ羽に硬質クロムメ ッキ処理を施すことによ りおさ全体の摩 耗量を B以下のレベルに下げることができる。 しかしながら、 さ らに 3 0枚目を越えて内部のおさ羽にメ ッ キ処理を施して も、 おさ全体の寿命を延ばすこ とにはならない。

これに対して本発明によ り D L C膜を被覆した場合には、 最 外側端のおさ羽の摩耗量は Aから Cまで激減する。 この摩耗量 Cは未処理のおさ羽の 1 1 0枚目の摩耗量 Hに相当する。 従つ て D L C膜被覆の効果を充分に発揮させるためには、 少なく と も 1 1 0枚目までは被覆する必要がある。

D L C膜の被覆は比較的コス トの高い処理であるが、 おさの 耐久性が飛躍的に向上するこ とで織布の条件によっては充分に 実用性が認められる。 また、 D L C膜を他の硬質膜と組合わせ て使用するこ と も極めて有効な手段である。 第 6図に示す例に おいては、 D L C膜を被覆したおさ羽の最外側端の摩耗量 C は、 硬質クロムメ ツキ処理を施したおさ羽の 4 5枚目の摩耗量 F に相当する。 そこで 1 〜 4 5枚目には D L C膜を被覆し、 4 6〜 1 1 0枚目には硬質クロムメ ツキ処理を施せば、 すべて のおさ羽に D L C膜を被覆した場合と実用的に同じ効果が得ら れる。 この うに、 処理コス ト と耐摩耗性の異なる複数の硬質 膜を組み合わせておさ羽の摩耗をおさ全体にわたって平準化す るこ とによ り、 比較的低いコス トでおさの耐久性を飛躍的に向 上させるこ とができる。

さて、 第 1 図は本発明および従来技術の対象とするおさの正 面図である。

おさ 1 0は、 上下の縁金 1 2 と左右両側端の親羽 1 4 とから なる枠体 1 6によって、 多数のおさ羽 2 0を所定の間隔を保つ て平行に保持したものである。 おさ羽 2 0は金属薄板製のもの であり、 その平面形状は第 2図あるいは第 3図に示すようなも のである。

第 2図に示すおさ羽 2 0 Aは平おさ羽と呼ばれている単純な 帯状のものである。

第 3図に示すおさ羽 2 0 Bは異形おさ羽と呼ばれてお り、 ウォー夕ージエ ツ ト織機、 エアージエツ ト織機に用いられてい る。 いずれのおさ羽においても、 第 2図および第 3図において 斜線を施した部分、 2 2 Aおよび 2 2 Bすなわちおさ羽の中央 部が最も過激な摩擦を受ける最大摩耗部であり、 本発明のおさ 羽においては、 少なく と もこの部分を含むおさ羽の一部が D L 一 一

C膜によつて被覆される。

おさ羽の基材と しては一般にステンレス鋼が用いられている が、 ステンレス鋼の表面に直接 D L C膜を被覆した場合には密 着性が不十分であり、 本発明の目的が達成されない。

そこで本発明においては、 ステンレス鋼基材と D L C膜との 間に中間層を介在させて密着性を向上させるようにした。 中間 層と しては、 ステンレス鋼と密着性のよいクロム （ C r ) ある いはチタニウム （T i ) を下層とし、 D L C膜と密着性のよい シ リ コ ン （ S i ) を上層とする 2層構造の膜、 チタニウム （T

1 ) 、 ジルコニウム （ Z r ) 、 ハフニウム （H f ) などの炭化 物膜が効果的であるが、 特に過剰な炭素を含有する炭化チタ二 ゥム膜 （特開昭 64 - 7 9 37 2号） が最も有効であった。 第 4図は第 3図に示したおさ羽 2 0 Bの最大摩耗部 2 2 Bの 要部断面図である。

ステンレス鋼から成る基材 24の表面に中間層 2 6と して炭 化チタニウム膜が被覆されており、 さらにその表面に D L C膜

2 8が被覆されている。 炭化チタニウム膜は、 炭化水素ガスを 導入した真空槽内で、 プラズマ C V D法によって形成するこ と ができる。

第 5図は本発明によるおさ羽のもう 1つの実施例におけるお さ羽の配列状態を示すおさの正面図である。

おさ羽 2 0は両側端の親羽 1 4に近接する群から中央に向 かって順に、 第 1群 2 0 1、 第 2群 2 02、 第 3群 2 03 と 3 つの群に分けて構成されている。 第 1群 2 0 1は、 ステンレス 鋼基材の表面に中間層を介して D L C膜を被覆したおさ羽群か らなり、 第 2群 2 0 2は、 ステンレス鋼基材の表面に D L C膜 - - とは別種の硬質膜を被覆したおさ羽群からなり、 第 3群 2 0 3 は未処理のステンレス鋼基材からなるおさ羽群である。

このよ うに複数のおさ羽群からなる本発明のおさ、 すべての おさ羽に D L C膜を被覆した本発明のおさ、 D L C膜とは別種 の硬質膜を被覆した従来技術におけるおさ、 およびステン レス 鋼基材のみからなる一般的なおさを用いて各種の繊維を織布 し、 おさの耐久性を調べた。 これらの結果を表 1 、 表 2および 表 3 に示す'。

【表 1 】 繊維 ： 綿糸

表 1 は、 繊維と して最も一般的な綿糸を用い、 高速織機によ り標準的な織布を行った場合の耐久性試験の結果を示す。 比較 例 1 に示すように、 ステンレス鋼基材のみからなる従来のおさ を用いて、 所定の条件の下で織布を実行した場合、 約 1 2時間 の稼働で 「糸切れ」 、 「毛羽立ち」 などの欠陥が発生した。 す 一 一 この結果を耐久性の基準値 1 . 0 として、 欠陥が発生するまで

の稼働時間から耐久性比を算出した。

比較例 2に示すように、 おさ羽全体の 1 0 %に相当する側端 ' 部のおさ羽に硬質クロムメ ツキを被覆した従来例のおさにお

いては、 耐久性は 2倍以上になる。 また、 比較例 3 に示すよ

う に、 全体の 2 0 %に相当する側端部のおさ羽に酸化クロム

( C r ₂ 0 a ) を被覆した従来例においては、 耐久性は約 3倍

になっている。

これに対して実施例 1 に示すように、 側端部から 4 0 %に相

当する部分のおさ羽に D L C膜を被覆した本発明のおさにおい

ては、 耐久性が約 7倍に向上する。

この場合、 おさ自体のコス トが約 5倍に上昇するが、 織布の

品質および織機の稼働効率を考慮すれば、 充分に採算が取れ

る。 一方、 実施例 2 に示すように、 最も大きな摩擦力を受ける

側端部の 1 0 %に相当する部分に D L C膜を被覆して第 1群と

し、 これに続く第 2群には酸化クロムを被覆したおさ羽と硬質

クロムメ ツキを被覆したおさ羽とを配列し、 中央部の 6 0 %に

相当する部分には第 3群としてステンレス鐧基材からなるおさ

羽を配列したおさにおいては、 実施例 1 と同等の耐久性が得ら

れ、 コス トを半減させることが可能となる。 このように、 複数

の種類の硬質膜を採用して摩耗量をおさ全体に平準化すること

は、 コス トの低減に有効な手段である。 一

【表 2】 繊維 ： 異形ポリエステル

複雑な断面形状を有する異形ポリエステル繊維を織布する場 合には、 ステンレス鋼基材からなるおさ羽の摩耗が著しく 、 織 機の稼働効率が極めて低いことが知られている。 表 2は本発明 のおさを、 異形ポリエステル繊維の織布に適用した場合の実施 例を、 比較例と と もに示すものである。 比較例 4 に示すよ う に、 ステンレス鐧基材からなるおさ羽の摩耗は著しく 、 その耐 久性は綿糸を織布する場合の 3割程度に低下する。 そこで比較 例 5に示すように、 側端部近傍のおさ羽に硬質クロムメ ツキを 被覆したおさが用いられている。

これに対して実施例 3に示すように、 側端部から全体の Ί 0 %に相当する部分に D L C膜を被覆した本発明のおさにおいて は、 耐久性が飛躍的に向上する。 さらに実施例 4に示すよう に、 D L C膜と硬質クロムメ ツキとを併用すれば、 コス トを低 減することが可能である。 【表 3】 繊維 ： 特殊糊剤使用綿糸

特殊な機能を有するセラミ ツク微粉末を糊材とともに付着さ せた繊維が、 機能性新素材繊維として注目されている。 比較例

6に示すように、 このような新素材繊維を通常のステンレス鑭 製おさ羽を用いて織布すると、 極めて短時間で欠陥が発生し、 実用上は稼働が不可能である。 そこで比較例 7に示すように超 硬質膜として知られている窒化チタン （ T i N ) 膜をおさ羽全 体に被覆したおさが用いられている。 しかしながらこの場合に もおさ羽の摩耗量は大きく、 2〜3時間で欠陥を生ずるため作 業性が悪く 、 織機の稼働効率が極めて低く なる。

これに対して実施例 5に示すように、 全体のおさ羽に D L C 膜を被覆した本発明のおさを用いれば、 連続 8時間の稼働が可 能であり、 織布の作業性に特に問題はなくなる。 またこの場合 にも、 実施例 6に示すように側端部近傍にのみ D L C膜を被覆 し、 中央部には窒化チタン膜を被覆したおさ羽を配置すれば、 コス トを低減して同等の効果を得ることができる。 - - 以上説明したように、 本発明によれば次のような特有の効果 が得られる。

( 1 ) 本発明のおさは、 天然繊維、 合成繊維から新素材繊維ま での各種の繊維に適用され、 優れた耐久性を示す。

( 2 ) D L C膜の厚さは中間層も含めて 2〜 3ミクロ ンで充分 に効果を発揮するので、 配列間隔の小さい細目のおさにも適用 できる。

( 3 ) 織布の品質と織機の稼動効率を考慮すれば、 総合的なコ ス トダウ ンを可能にする。

Claims

請 求 の 範 固

1 . 金属薄板からなるおさ羽の多数枚が、 その厚さ方向に所 定の間隔を保って互いに平行に配列され、 左右の両側端の親羽 と上下の緣金とからなる枠体で固定保持されているおさにおい て、 少なく とも親羽に隣接して配置されている複数のおさ羽の 最大摩耗部を含む少なく とも 1部分がダイアモン ドライク力一 ボン膜 （以下 D L C膜と略記） で被覆されていることを特徴と する高速織^用おさ。

2 . おさ羽がステンレス鐧からなり、 D L C膜が中間層を介 して被覆されていることを特徴とする請求項 1 に記載の高速織 機用おさ。

3 . 前記中間層が炭化チタニウム層からなるこ とを特徴とす る請求項 2に記載の高速織機用おさ。

4 . 前記親羽に隣接する複数のおさ羽を第 1群とし、 第 1群 に隣接する複数のおさ羽を第 2群とするとき、 第 1群のおさ羽 が D L C膜で被覆されており、 第 2群のおさ羽が D L C膜とは 異なる他の硬質膜で被覆されていることを特徴とする請求項 1 に記載の高速織機用おさ。

5 . 前記第 2群のおさ羽がさらに複数の群に分割されてお り、 それぞれの群にはそれぞれ種類の異なる硬質膜が被覆され ていることを特徴とする請求項 4に記載の高速織機用おさ。

6 . 前記第 2群のおさ羽に隣接して、 ステンレス鋼製の基材 のみからなる第 3群のおさ羽が配列されていることを特徵とす、 る請求項 4に記載の高速織機用おさ。

7 . 前記他の硬質膜が酸化物、 炭化物あるいは窒化物からな る硬質化合物膜および硬質クロムメキキ膜の中から選ばれるこ とを特徴とする請求項 4、 5 または 6 に記載の高速織機用お さ。