WO1994020660A1 - Knitting parts of knitting machine - Google Patents

Description

編機の編成用部 技術分野

この発明は、 編機に装着されて編成を行なう際に編糸と接触する 部分を有する編成用部品、 すなわちガイ ド， ニー ドル， トング， シ ンカー， セパレーター， フランチンなどの編成用部品に関し、 さら 明

に詳しく は、 これらの部品の耐久性を向上させるための表面被覆技 術に関する。 田 背景技術

編機には経編機， 横編機， 丸編機などがあり、 ここでは経編機を 例にとって説明するが横編機や丸編機についても同様である。

経編機には大別して ト リコッ ト機とラッシェル機があるが、 これ らには通常、 編糸である経糸が巻かれたセクショナルビームが機上 に設けられており、 そのセクショナルビームから編針列に対して経 糸が給糸されて編成が行なわれる。

この経編機の編成部を構成する編成用部品 （工具） の中には、 セ クショナルビームと編針列の間にあって編糸である経糸を案内する ための穴部を有し、 厚みが 2 0 0 μ m程度の薄板形状の 「ガイ ド」 . 編目形成を行うために先端部にフック を有した薄板形状の 「ニー ド ル」 、 さらにはニー ドルと共同して編目形成に関わる薄板形状の

「 トング」 ， 「シン力一」 や、 他に 「セパレーター」 ， 「フランチ ン」 などがあり、 通常は多数枚を微小な間隔で平行に並べてブロッ ク化されている。

これらの各種編成用部品には、 加工容易性および耐摩耗性の観点 から、 部品形状に形成した炭素鋼基材に湿式クロムメツキ被覆を施 したものが一般に用いられている。 しかしながら、 編機の高速化及び編糸における高強度繊維ゃ異形 繊維等の素材の多様化ならびに各種糊材の使用によ り、 編成用部品 の耐久性が大きな問題となっている。

すなわち、 編成用部品であるガイ ド， 二一 ドル， トング， シン力 一， セパレーター， フランチンなどの編糸と接触する部分が摩耗す ると、 編糸の毛羽立ちや糸切れの原因となり、 それを防ぐために編 機一台あたり膨大な数のそれらの編成用部品を交換するには多大な 費用と労力及び時間を要することから、 その耐久性が編機の作業効 率と製品コス ト を決定する大きな要因となっている。

そこで、 例えばタンタル （T a ) ， タングステン （W ) , 窒化チ タ ン （T i N ) ， チタ ン一タ ングステン合金 （T i W ) などの高硬 度金属膜を経編機の編成用部品 （工具） の表面に被覆することが提 案されている （特開平 4一 4 1 7 5 5号公報参照） 。

しかしながら、 ガイ ドに代表される編成用部品の摩耗は、 繊維の 種類， 衝撃圧力， 振動特性などが複雑に関与する現象であり、 表面 硬度の高い被膜が必ずしも好結果を与えるとは限らないことも知ら れている。

事実、 高硬度化合物膜として知られている窒化チタン膜を被覆し たガイ ドにおいても、 従来のクロムメ ツキ被覆を施したガイ ドと比 較して何ら耐久性の向上は認められず、 処理温度が高いことから基 材が軟化してしまうという問題があった。

さらに、 高硬度被覆を基材上に厚く形成することによ リ基材自身 の靭性が損なわれ、 かえって耐久性が低下するという報告もなされ ている。 これらの観点から、 基材の特性を損なわずに耐久性を改善 することが必要である。

この発明は、 このような技術的背景に鑑みてなされたものであり , 天然繊維から高強度合成繊維までの多様な繊維を素材とする各種の 編糸に対して広く適合し得るように、 編成用部品の耐久性を飛躍的 に高め、 それによつて編機の稼働効率を高め、 製品コス トを低減で きるようにすることを目的とする。 発明の開示

この発明は、 前述のように編機に装着されて編成を行なう際に編 糸と接触する部分を有する炭素鋼基材から成る編成用部品に対して その部品形状に形成された炭素鋼基材の少く とも前記編糸と接触す る部分の表面に、 湿式メ ツキによ り形成した防食層、 乾式メツキに よ リ形成した中間層、 及び乾式メツキによ リ形成した硬質カーボン 膜を順次積層被覆し、 それ以外の部分の表面には前記湿式メ ツキに よ り形成した防食層のみを被覆したものである。

これによ り、 防食層が炭素鋼基材の表面の鯖や腐食を防止し、 少 なく とも編糸と接触する部分の表面には中間層を介して硬質カーボ ン膜が強固に密着して被覆されるので、 全体の被膜厚を薄く して、 基材の靱性を損なうことなく充分な耐摩耗性を得ることができ、 し かも被覆処理温度も低くて済むため、 基材が軟化したり変形するよ うなこともなく、 編成用部品の耐久性が飛躍的に向上する。

また、 この編成用部品を形成する炭素鋼基材の少く とも前記編糸 と接触する部分の表面を、 その表面粗度が 0 . 2 μ πι以下になるよ うに研磨して調整した後、 上記被覆がなされるのが望ま しい。

さらに、 上記中間層を、 クロムもしくはチタンを下層と し、 シリ コンもしくはゲルマニウムを上層とする積層構造の膜にするとよい < そして、 上記防食層を、 クロムもしくはニッケルの湿式メツキ層 にするとよい。

さらにこの発明の特徴について具体的に説明すると、 編機の編成 用部品の素材である炭素鋼基材は鐯びやすく、 且つ硬質力一ボン膜 は金属表面に直接強固に密着しにくいので、 炭素鋼基材の鐯びや腐 食を防止するために防食層を形成し、 少く とも編糸と接触する表面 に硬質カーボン膜を強固に被膜するために中間層を形成するのであ る。

そのため、 プロセス途中での防鐯のための防食層としては、 クロ ム （ C r ) ， ニッケル （N i ) などの湿式メ ツキ層を形成する。

また、 中間層と しては、 クロム （ C r ) もしくはチタ ン （T i ) を下層と し、 シリ コン （ S i ) もしくはゲルマニウム （ G e ) を上 層とする積層構造の膜、 浸炭処理によ リ基材表面に炭化物を含有す る浸炭層、 あるいは IV a , V a属金属の炭化物層などを形成する。 この発明における硬質カーボン膜とは、 例えば炭化水素 （メタ ン） ガス雰囲気中でのプラズマ C V D ( Chemical Vapor depos i t i on) 処理によ り形成される水素を含んだ非晶質カーボン膜のことであり、 高硬度， 高熱伝導性， 及び低摩耗係数であることなどが知られてい る。 また、 抗張力が大きく内部摩擦が小さいという特徴が、 高周波 数振動帯域で優れた振動特性をもたらすこことも知られている。

高速度で編糸と摩擦する編成用部品の摩耗における硬質カーボン 膜の挙動については不明な点も多いが、 単に表面硬度が翕く摩擦係 数が小さいという点だけでなく、 熱伝導性や振動特性も耐久性の向 上に大いに寄与しているものと考えられる。 また、 数十 t m 0の編 糸との摩擦現象であることから、 編成用部品を形成する炭素鋼基材 の表面粗度が摩耗に対して大きなファクターになると考えられ、 事 実 「ガイ ド」 等の編成用部品において、 その少く とも編糸と接触す る表面の表面粗度を改善することによ り耐摩耗性の大幅な向上が認 められた。 図面の簡単な説明

第 1 図は、 第 2図の A— A ' 断面を示す模式的な拡大断面図であ る。

第 2図は、 この発明の第 1 実施例を示す経編機の編成用部品であ るガイ ドの平面図である。

第 3図は、 この発明の第 2実施例を示す経編機の他の編成用部品 であるニー ドルの平面図である。

第 4図は、 この発明の第 3実施例を示す経編機のさらに他の編成 用部品である トングの平面図である。 発明を実施するための最良の形態

この発明をよ り詳細に説明するために、 添付図面に従ってこれを 説明する。

まず、 この発明の第 1 実施例を第 1 図及び第 2図によって説明す る。 この第 1 実施例は、 この発明を経編機の編成用部品の一つであ るガイ ドに適用したものである。

第 2図に示すように、 このガイ ド 2は、 編糸である経糸を通糸し てニー ドルへ案内するためのガイ ド穴 2 4 および保持具に取り付け るための固定用の端部 2 2 を有し、 通常は紙面に垂直な方向に微小 な間隔で多数枚平行に並べられてブロック化され、 経編機に装着さ れる。

そして、 この第 2図における A— A ' 断面を拡大して模式的に示 す第 1 図に見られるように、 経糸 1 8はガイ ド 2の一方の面側から 角度を持ってガイ ド穴 2 4に侵入して他方の面側に抜けていく。

このため、 第 2図において斜線を施して示す部分 2 6が経糸 1 8 と接触する部分であり、 特にガイ ド穴 2 4の内周エッジ部 2 4 aお よびその近傍の表面部が最も過酷な摩擦を受ける部分である。

そのため、 この実施例では第 2図に示すガイ ドの形状に形成され た炭素鋼基材 1 0 (第 1 図） の少なく とも経糸 1 8 (第 1 図） と接 触する部分 2 6 を含む表面に、 第 1 図に示すように湿式メツキによ り形成した防食層 1 2、 乾式メ ツキによリ形成した中間層 1 4、 及 び乾式メ ツキによ リ形成した硬質カーボン膜 1 6 を順次積層被覆し, それ以外の部分の表面には湿式メツキによ り形成した防食層 1 2の みを被覆している。

次に、 第 3図はこの発明の第 2実施例を示す経編機の別の編成用 用部品であるニー ドルの平面図である。 この二一 ドル 3は、 編糸で ある経糸 1 8 を引っかけるためのフック 3 4 と幹 3 6および保持具 に取り付けるための固定用の端部 3 2からなる。

経糸 1 8は幹 3 6からフック 3 4の内周部にかけて移動しながら 編目形成されるため、 第 3図に斜線を施して示す部分 3 8が経糸 1 8 と接触する部分であり、 この範囲のエッジ部およびその近傍の 表面部が最も過酷な摩擦を受ける。

そこで、 このニー ドル 3の形状に形成された炭素鋼基材の少く と も部分 3 8 を含む表面に、 前述した実施例 （第 1 図参照） と同様に. 湿式メツキによ リ形成した防食層、 乾式メ ツキによ り形成した中間 層、 及び乾式メ ツキによ り形成した硬質カーボン膜を順次積層被覆 し、 それ以外の部分の表面には湿式メ ツキにより形成した防食層の みを被覆している。

第 4図は、 この発明の第 3実施例を示す経編機のさらに別の編成 用部品である トングの平面図である。 この トング 4は、 通常はニー ドル 3 と組で用いられて共同して作動するものであり、 経糸 1 8に 接触して摩擦される先端部 4 4 と幹 4 6および保持具に取り付ける ための固定用の端部 4 2からなる。

経糸 1 8 は先端部 4 4から幹 4 6の段差部 4 6 aの無い側にかけ て移動しながら編目形成されるため、 第 4図に斜線を施して示す部 分 4 8が経糸 1 8 と接触する部分であり、 この範囲のエッジ部およ びその近傍の表面部が最も過酷な摩擦を受ける。

そこで、 この トング 4の形状に形成された炭素鋼基材の少く とも 部分 4 8 を含む表面に、 前述した実施例 （第 1 図参照） と同様に、 湿式メツキによ リ形成した防食層、 乾式メ ツキによ り形成した中間 層、 及び乾式メ ツキによ リ形成した硬質カーボン膜を順次積層被覆 し、 それ以外の部分の表面には湿式メ ツキによ り形成した防食層の みを被覆している。

これらの実施例に示したガイ ド 2， ニー ドル 3， トング 4などの 経編機の編成用部品の基材と しては、 加工容易性及び硬度， 靭性な どの観点から炭素鋼を用いている。

以下、 ガイ ド 2の場合について、 第 1 図を参照してその被覆形成 工程の実施例を詳細に説明するが、 ニー ドル 3及びトング 4におい てもほぼ同様である。

ガイ ド 2の経糸 1 8 との摩擦部分、 すなわちガイ ド穴 2 4の内周 エッジ部 2 4 aおよびその近傍の表面部の表面粗度は、 耐摩耗性に 重要な影響を与えると考えられるため、 炭素鋼基材 1 0の少く とも この部分 （第 2図に示す部分 2 6 ) を含む表面をバレル処理によ り 研磨した。

例えば、 炭素鋼基材 1 0と一緒に銅ボール， コンパウン ド， 及び 水を入れた遠心バレルを用い、 銅ボールの粒経や遠心バレルの回転 数などの最適化を図ることによ り、 炭素鋼基材 1 0の表面の研磨と 同時にガイ ド穴 2 4の内周部の研磨も行なう ことができた。

この時の編糸と接触する部分の基材表面粗度 R a (平均値） を測 定したところ、 R a ^ O . l At m であった。

次で、 防食層 1 2と して湿式メツキ法によ り 2 μ πιのクロム被膜 を下記の条件で形成した。 ： リ ツ トル， Α ： アンペア） 《クロムメ ツキ》

くメツキ液組成〉

無水クロム酸 2 0 0〜 3 0 0 g /fi

硫酸 2〜 3 g / £

三価クロム 1〜 5 g / β

くメ ツキ条件〉

浴温 4 0〜 5 5 °C

電流密度 1 0〜 6 O A/d m:

このようにして、 炭素鋼基材 1 0の全面にクロム被膜による防食 層 1 2を形成した後、 乾式メツキ法、 例えばスパッタ リ ング法によ つて、 中間層 1 4 としてチタ ン膜を 0. 1 μ πι、 シリ コン膜を 0. 3 m順次形成することによ リ積層構造膜を得た。

この場合には、 下地となる防食層 1 2のクロム被膜と接する側に はチタン膜が、 上部の硬質カーボン膜と接する側にはシリ コン膜が 必要であるが、 中間層 1 4の膜内部は必ずしも積層である必要は無 く、 いわゆる傾斜構造であってもよい。

そして最後に、 乾式メ ツキ法、 例えば高周波プラズマ C V D法 (R F— P— C V D法） を用いて、 以下の条件で硬質カーボン膜 1 6 を被覆した。 《硬質カーボン膜》

く形成条件〉

ガス種 メタ ン （C H 4 ) ガス 成膜圧力 0 . 1 T orr

高周波電力 3 0 0 ワッ ト

膜厚 1 β m

以上のように被膜形成したガイ ド 2 を所要枚数ブロック化して経 編機にセッ ト し、 以下のテス ト条件で耐久性を調べ、 従来のガイ ド を使用した場合と比較した。 その結果、 炭素鋼基材にクロムメ ツキ 被膜 （ 2 0 μ πι ) を施しただけの従来のガイ ドを使用した場合には. 約 1 ヶ月後に摩耗痕が認められ、 毛羽立ちや糸切れが発生したのに 対し、 この実施例によるガイ ドを使用した場合には、 1 ヶ月後でも 摩耗痕すら認められず、 従来のガイ ドと比較して桁違いの耐久性 ( 1 0〜 3 0倍） が確認された。

くテス ト条件〉

使用機械 ト リ コッ ト機

使用糸 高強力ポリエステル糸 5 0 d 4 8 f セミ ダル （T i 0 2 混入）

回転数 （編成速度） 1 0 0 0 r p m

また、 その効果は、 天然繊維はもとより、 炭素繊維， ァラミ ド繊 維， 強化プラスチック繊維， ガラス繊維， 高強力ビニロン繊維など を素材とする編糸を使用する場合でも有効であることも、 合わせて 確認した。 さらに、 ニー ドル及びトングに同様な被覆を形成した場 合においても同様な効果が認められ、 編糸による摩擦に対してこの 発明が有効であることが実証された。

なお、 炭素鋼基材上に防食層としての湿式メツキ層を介さないで. 直接硬質カーボン膜を形成した場合には、 前洗浄工程後において腐 食が発生し、 硬質カーボン膜形成後に金属顕微鏡などで観察すると 微小な剥離が発見された。 この膜を耐久性試験した後観察すると剥 離点からの摩耗進行が認められたことから、 この構造は耐久性改善 には適していないと判断された。

また、 防食層上に乾式メ ツキによる中間層を形成せずに、 硬質力 一ボン膜を形成した場合には、 強固な密着性が得られない。

上記実施例において炭素鋼基材の研磨法と して遠心バレル法を例 示したが、 研磨法としてはこれに限定するものではない。 但し、 基 材自身の反りや変形などが生じないこと、 およびガイ ドの場合には ガイ ド穴の内周、 二一ドルの場合にはフックの内周など、 編糸によ る摩擦を受ける部分を研磨できることが必要である。

バレル処理条件によ り得られる基材の表面粗度と編糸による摩擦 時の基材の耐摩耗性との関係を検討した結果、 表面粗度 R aが小さ くなるに従って耐摩耗性が向上し、 R a 0 . 2 in で顕著な改善 効果が得られた。

なお、 編成用部品の全表面に硬質カーボン被膜を形成してもよい が、 編糸と接触する部分は限定されており、 それぞれのエッジ部お よびその近傍の表面部のみであることから、 その部分のみに硬質力 —ボン膜の被覆を施せばよい。

その際、 防食の観点から保持具に取リ付けるための端部以外でか つ硬質カーボン膜が被覆されていない部分は、 湿式メツキによって 形成される防食層で被覆されていることが必要であり、 通常 1〜 1 0 μ Hiの範囲で被覆される。 硬質カーボン膜の下の防食層を厚め に被覆することにより、 万が一硬質カーボン膜に欠陥があった場合 にも、 すぐに炭素鋼基材が摩耗するのを防止することが可能である, また、 この防食層である湿式メツキ層についても、 クロム被膜を 例示したが、 これに限定されるものではなく、 ニッケル合金被膜あ るいは他の材料との複合メッキ被膜なども十分使用できる。

さらに、 中間層についてはチタンとシリ コンの積層構造膜を例示 したが、 これに限定されるものではなく、 チタ ンに代えてクロムを 使用するなど他の材料からなる積層構造膜、 浸炭層あるいは IV a， V a属金属の炭化物層などを用いてもよい。 また、 湿式メ ツキ層と してクロム被膜を用いる場合には、 中間層の下層 （チタ ン層， クロ ム層など） を省略することができる。

また、 硬質カーボン膜の形成方法と して R F— P— C V D法を例 示したが、 これに限定されるものではなく、 直流プラズマ C V D法 ( D C— P— C V D法） など他の形成方法であってもよい。

さらに、 硬質カーボン膜中の水素の一部をフッ素と置換した膜や. 他の材料との複合膜なども適用できる。 硬質カーボン膜は膜中ス ト レスが大きいために、 膜厚が厚い方が必ずしも好ま しい結果を示す とは限らず、 通常は 1 Ο μ πι以下に制限される。 この発明において も、 被覆効果と経済性を考慮して 3 μ m以下の膜厚が適当である。 上述した実施例においては、 経編機の編成用部品であるガイ ド， ニー ドル， トングを例にとって説明したが、 シンカー， セパレ一タ 一， フランチンなどの他の編成用部品に対しても、 この発明を実施 することによって同様な効果が期待できる。

さらに、 経編機以外の横編機や丸編機の編成用部品に対しても、 同様に有効であることが確認されている。

ところで、 従来の編成用部品における炭素鋼基材表面へのクロム メツキ被膜は、 2 0 μ m程度の膜厚が必要とされているが、 この発 明による編成用部品では トータル被膜厚が約 4 /x m程度でも充分に 耐久性があり、 被膜処理温度も 2 0 0 °C前後と低温のため基材の軟 化や変形による寸法変化等をもたらさないので、 従来品と同じ寸法 で設計することが可能である。 加えて、 被膜厚が薄くて済むことに よ リ炭素鋼基材の靭性を損なうこと無く、 優れた耐摩耗性を付与で きることは編成用部品の耐久性改善にとって特筆すべき効果である < 産業上の利用可能性

以上述べてきたように、 この発明によれば、 編機におけるガイ ド, 二一 ドル， トング， シンカー， セパレ一ター， フランチンなどの編 成用部品の耐久性が飛躍的に向上すると共に、 天然繊維から高強度 合成繊維まで広い素材による編糸に適用できるので、 編機の作業効 率が著しく改善され、 製品のコス ト低減を計ることもできる。 この発明は、 経編機及び横編機， 丸編機等の各種編機に装着され. 編成を行なう際に編糸と接触する部分を有する全ての編成用部品の 耐久性向上に利用できる。

Claims

請 求 の 範 囲 1 . 編機に装着されて編成を行なう際に編糸と接触する部分を有 する編成用部品であって、 部品形状に形成された炭素鋼基材から成 リ、 該炭素鋼基材の少なく とも前記編糸と接触する部分の表面に、 湿式メツキによ り形成した防食層、 乾式メ ツキによ り形成した中間 層、 及び乾式メ ツキによ り形成した硬質カーボン膜が順次積層被覆 され、 それ以外の部分の表面には前記湿式メ ツキによ り形成した防 食層のみが被覆されていることを特徴とする編機の編成用部品。

2 . 前記炭素鋼基材の少く とも前記編糸と接触する部分の表面粗度 R aが R a≤ 0 . 2 niに調整されていることを特徴とする請求の 範囲第 1 項記載の編機の編成用部品。

3 . 前記中間層がクロムもしくはチタ ンを下層と し、 シリ コンもし くはゲルマニウムを上層とする積層構造の膜から成ることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の編機の編成用部品。

4 . 前記防食層がクロムもしくはニッケルの湿式メ ツキ層であるこ とを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の編機の編成用部品。

5 . 前記炭素鋼基材の少く とも前記編糸と接触する部分の表面粗度 R a力 R a≤ 0 . 2 mに調整されており、 前記中間層がクロムも しく はチタ ンを下層と し、 シリ コンもしくはゲルマニウムを上層と する積層構造の膜から成ることを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の編機の編成用部品。

6 . 前記炭素鋼基材の少く とも前記編糸と接触する部分の表面粗度 R aが R a ^ 0 . 2 μ mに調整されており、 前記防食層がクロムも しく はニッケルの湿式メ ツキ層であり、 前記中間層がクロムもしく はチタンを下層と し、 シリ コンもしくはゲルマニウムを上層とする 積層構造の膜から成ることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の編 機の編成用部品。