JPH02160401A - 極細金属長繊維の製造法 - Google Patents
極細金属長繊維の製造法Info
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- JPH02160401A JPH02160401A JP31499288A JP31499288A JPH02160401A JP H02160401 A JPH02160401 A JP H02160401A JP 31499288 A JP31499288 A JP 31499288A JP 31499288 A JP31499288 A JP 31499288A JP H02160401 A JPH02160401 A JP H02160401A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- ultrasonic
- ultrasonic vibration
- cutting tool
- fibers
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
- B23Q5/02—Driving main working members
- B23Q5/027—Driving main working members reciprocating members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は極細金属長繊維の製造法に関するものである。
複合材たとえば導電性プラスチック製品や電磁波シール
ドプラスチック製品類の基材として、銅系、ステンレス
系などの金属繊維が利用されている。金属繊維は周知の
ように、短繊維と長繊維があるが、導電性やシールド効
果などの特性が繊維混入率と比例的関係にあることから
、長繊維が好ましいと言われており、たとえば、特公昭
６３−２６７８３号公報において、導電性ファイバを分
散させたプラスチック製品を成形するための成型用ペレ
ットとして、金属長繊維の束を用い、これに熱可塑性プ
ラスチックを押出し等の手法で含浸・被覆し１次いで所
定寸法に切断することで横断面中に１０００〜３５００
０本の導電性ファイバを含有する成型用ペレットを得る
ことが提案されている。
ドプラスチック製品類の基材として、銅系、ステンレス
系などの金属繊維が利用されている。金属繊維は周知の
ように、短繊維と長繊維があるが、導電性やシールド効
果などの特性が繊維混入率と比例的関係にあることから
、長繊維が好ましいと言われており、たとえば、特公昭
６３−２６７８３号公報において、導電性ファイバを分
散させたプラスチック製品を成形するための成型用ペレ
ットとして、金属長繊維の束を用い、これに熱可塑性プ
ラスチックを押出し等の手法で含浸・被覆し１次いで所
定寸法に切断することで横断面中に１０００〜３５００
０本の導電性ファイバを含有する成型用ペレットを得る
ことが提案されている。
このような複合化のためには、金属長繊維として、断面
形状および寸法が均一で、できるだけ細く、シかも強度
が高くそのバラツキが少ないという厳しい条件が要求さ
れるが、従来ではこの要求を満たすものを低コストで安
定的に量産することが難しかった。
形状および寸法が均一で、できるだけ細く、シかも強度
が高くそのバラツキが少ないという厳しい条件が要求さ
れるが、従来ではこの要求を満たすものを低コストで安
定的に量産することが難しかった。
すなわち、金属長繊維の製造法として、線材をダイスに
より繰返し引き抜く方法が汎用されているが、この方法
では繊維直径として５０μｍ程度がコストを含め実際上
の限界である。その対策として、線引きされた線材を多
数本束ねた状態で線引きする束引き法が開発され、極細
ステンレス繊維の製造に適用されている。しかし、束引
きにはやっかいな前後の処理工程が不可欠であるため、
前述の繊維価格はトン当り３０００万円程度と極めて高
価なものとなる。
より繰返し引き抜く方法が汎用されているが、この方法
では繊維直径として５０μｍ程度がコストを含め実際上
の限界である。その対策として、線引きされた線材を多
数本束ねた状態で線引きする束引き法が開発され、極細
ステンレス繊維の製造に適用されている。しかし、束引
きにはやっかいな前後の処理工程が不可欠であるため、
前述の繊維価格はトン当り３０００万円程度と極めて高
価なものとなる。
そこでこれに代わる方法として、線材を左右のドラムに
掛は回し、これを駆動回転させながら線材に刃物を当て
て切削する方法や、母材として薄板のコイル材を用い、
これを回転させながら端面にすくい角を３０〜４０’に
し、かつ切刃裏面に微少なＶ溝を形成した切削工具を当
てて切削する方法が採られていた。
掛は回し、これを駆動回転させながら線材に刃物を当て
て切削する方法や、母材として薄板のコイル材を用い、
これを回転させながら端面にすくい角を３０〜４０’に
し、かつ切刃裏面に微少なＶ溝を形成した切削工具を当
てて切削する方法が採られていた。
しかしながら、上記方法は、いずれも工具刃先を母材に
強く押し付け、母材の回転と送り動力により切削エネル
ギーを与えるため、次のような問題があった。
強く押し付け、母材の回転と送り動力により切削エネル
ギーを与えるため、次のような問題があった。
■ｍ維断面形状が不定形になりやすいと共に、幅が一定
となりに＜＜、厚さも主軸１回転当りの送り量よりも厚
くなる（送り量の約３倍）。
となりに＜＜、厚さも主軸１回転当りの送り量よりも厚
くなる（送り量の約３倍）。
従って、複合材とした場合の性能のバラツキが大きくな
る。
る。
■送り量を小さくすると切刃が滑りを起すため、安定し
た切削を行えず、従って余り細い繊維は製造することが
できない。
た切削を行えず、従って余り細い繊維は製造することが
できない。
■自由生成面の凹凸を抑制できないため、ノツチ効果に
より強度の低下が生じ、形状寸法のバラツキとあいまち
強度のバラツキが多く、プラスチック類と混練したとき
に短く分断されやすい。
より強度の低下が生じ、形状寸法のバラツキとあいまち
強度のバラツキが多く、プラスチック類と混練したとき
に短く分断されやすい。
■刃先を母材に押し付けて摺動させるため、摩擦熱によ
り繊維同志が溶着しやすく、−本一本が独立した適正な
長繊維を作りにくい。
り繊維同志が溶着しやすく、−本一本が独立した適正な
長繊維を作りにくい。
■工具として裏面に微細なＶ溝を付けた高価な特殊刃物
が不可欠であり、そのため生産コストが高くなる。
が不可欠であり、そのため生産コストが高くなる。
本発明は上記のような問題点を解消するために創案され
たもので、その目的とするところは、断面形状および寸
法が均一で、しかも強度が高くそのバラツキの少ない極
細の金属長繊維を効率よく安価に量産できる方法を提供
することにある。
たもので、その目的とするところは、断面形状および寸
法が均一で、しかも強度が高くそのバラツキの少ない極
細の金属長繊維を効率よく安価に量産できる方法を提供
することにある。
上記目的を達成するため本発明は、芯金に強固に巻付け
た金属薄板コイル材を軸線のまわりで回転させながら、
該コイル材の端面を超音波振動する切削工具により切削
する方法としたものである。
た金属薄板コイル材を軸線のまわりで回転させながら、
該コイル材の端面を超音波振動する切削工具により切削
する方法としたものである。
以下本発明を添付図面に基いて説明する。
第１図と第２図は本発明による極細金属長繊維製造法の
概要を示し、第３図は工具構成を示している。
概要を示し、第３図は工具構成を示している。
１は繊維製造原料である薄板コイル材であり、黄銅など
の銅系金属、ステンレスなどの鉄系金属など所望金属を
圧延した薄板１００を芯金２にタイトに巻付け、外周端
を溶接などにより固定している。前記芯金２は主軸３に
取付けられ、他端面か心押軸４で支持され、所要の回転
数で軸線のまわりで回転される。
の銅系金属、ステンレスなどの鉄系金属など所望金属を
圧延した薄板１００を芯金２にタイトに巻付け、外周端
を溶接などにより固定している。前記芯金２は主軸３に
取付けられ、他端面か心押軸４で支持され、所要の回転
数で軸線のまわりで回転される。
５は切削工具であり、真剣バイト、片刃バイトなどが用
いられる。この切削工具５は、好ましくはチップホルダ
５ａにチップ５ｂをろう付は等により強固に固着するこ
とで構成される。そして。
いられる。この切削工具５は、好ましくはチップホルダ
５ａにチップ５ｂをろう付は等により強固に固着するこ
とで構成される。そして。
この切削工具５は、超音波振動ユニット６に取付けられ
、その超音波振動ユニット６の主要部は刃物台７に搭載
される。
、その超音波振動ユニット６の主要部は刃物台７に搭載
される。
超音波振動ユニット６はランジュバン型ピエゾスタック
形などの超音波振動子６ａの本体を納めたホルダー６ｄ
と、この超音波振動子６ａにケーブル６ｃを介して超音
波電気出力を印加する超音波発振器６ｂとを備えており
、超音波振動子６ａのホーンと切削工具５とは締付はナ
ツト５６等任意の振動伝達手段で強固に固定されている
。市記ホルダー６ｄの刃物台７への取付は方法は任意で
あるが、たとえば、第３図のように、ホルダー６ｄをス
ライダ８に固定し、このスライダ８をベース９に対し高
さ方向に摺動可能に取付け、ベース９を刃物台７にボル
ト等で固定する方法を採ればよい。前記超音波発振器６
ｂは、好適にはマイクロコンピュータを内蔵し、振幅の
低下が生ずると自動的にこれを補正し、かつ設定した周
波数を自動追尾するものが用いられる。
形などの超音波振動子６ａの本体を納めたホルダー６ｄ
と、この超音波振動子６ａにケーブル６ｃを介して超音
波電気出力を印加する超音波発振器６ｂとを備えており
、超音波振動子６ａのホーンと切削工具５とは締付はナ
ツト５６等任意の振動伝達手段で強固に固定されている
。市記ホルダー６ｄの刃物台７への取付は方法は任意で
あるが、たとえば、第３図のように、ホルダー６ｄをス
ライダ８に固定し、このスライダ８をベース９に対し高
さ方向に摺動可能に取付け、ベース９を刃物台７にボル
ト等で固定する方法を採ればよい。前記超音波発振器６
ｂは、好適にはマイクロコンピュータを内蔵し、振幅の
低下が生ずると自動的にこれを補正し、かつ設定した周
波数を自動追尾するものが用いられる。
極細長繊維を製造するに当っては、超音波振動ユニット
６を刃物台７に取付け、切削工具５を超音波振動ユニッ
ト６に固定する。このときに刃先の振動方向が切削方向
とほぼ一致するようにすることが望ましく、これはホル
ダー６をスライダ８に微少な傾斜角（２〜８°）をもっ
て取付けることで設定できる。
６を刃物台７に取付け、切削工具５を超音波振動ユニッ
ト６に固定する。このときに刃先の振動方向が切削方向
とほぼ一致するようにすることが望ましく、これはホル
ダー６をスライダ８に微少な傾斜角（２〜８°）をもっ
て取付けることで設定できる。
この状態で刃物台７を主機に備わっている送り装置によ
り移動して切削工具５のチップ５ａを薄板コイル材１の
端面に当て、刃物台７に所要の送り、たとえば３〜６０
μｍ／ｒｅｖを与え、それと共に主軸３を駆動し、芯金
２を所要の周速たとえば１０〜１００Ｉｌ／ｆｆ１ｉｎ
で回転させる。これと同時に超音波発振器６ｂに電源を
投入する。
り移動して切削工具５のチップ５ａを薄板コイル材１の
端面に当て、刃物台７に所要の送り、たとえば３〜６０
μｍ／ｒｅｖを与え、それと共に主軸３を駆動し、芯金
２を所要の周速たとえば１０〜１００Ｉｌ／ｆｆ１ｉｎ
で回転させる。これと同時に超音波発振器６ｂに電源を
投入する。
これにより超音波発振器６ｂで発生した超音波出力がホ
ルダー６の振動子６ａに印加され、これによる超音波振
動が切削工具５のチップホルダ５ｂを通してチップ５ａ
に伝えられて共振し、これにより、薄板コイル材１の各
層を構成する薄板１００が、設定された超音波周波数、
たとえば１５〜５０ＫＨｚで超音波振動切削される。
ルダー６の振動子６ａに印加され、これによる超音波振
動が切削工具５のチップホルダ５ｂを通してチップ５ａ
に伝えられて共振し、これにより、薄板コイル材１の各
層を構成する薄板１００が、設定された超音波周波数、
たとえば１５〜５０ＫＨｚで超音波振動切削される。
切削方向が超音波振動とほぼ一致し、振動方向が主分力
方向であるため、チップ５ａの逃げ面が薄板コイル材の
端面に衝突せず、従って薄板コイル材端面と刃先との相
対位置が変動せず、途切れなく連続した長繊維Ｆが創成
される。
方向であるため、チップ５ａの逃げ面が薄板コイル材の
端面に衝突せず、従って薄板コイル材端面と刃先との相
対位置が変動せず、途切れなく連続した長繊維Ｆが創成
される。
通常の切削では繊維材料の回転と送り動力とにより切削
エネルギーを与え、Ｊ１１維は刃先が繊維材料に押付け
られることにより生成され、切削速度一定の条件で繊維
材料と切削工具との相対変位はリニアに増加する。本発
明においては、刃先が超音波振動することで切削エネル
ギーが供給され、チップ５ａは常時薄板コイル材１の端
面に接しているのでなく、パルス的に一定期間だけ接触
し、次いで離間する動作を繰返す、その振幅は±２〜３
０μｍ程度である。これにより離間中のエネルギーが薄
板コイル材１の表層に放出されるサイクルが繰返され、
著しく小さな切削抵抗で小刻みに無理なく切削される。
エネルギーを与え、Ｊ１１維は刃先が繊維材料に押付け
られることにより生成され、切削速度一定の条件で繊維
材料と切削工具との相対変位はリニアに増加する。本発
明においては、刃先が超音波振動することで切削エネル
ギーが供給され、チップ５ａは常時薄板コイル材１の端
面に接しているのでなく、パルス的に一定期間だけ接触
し、次いで離間する動作を繰返す、その振幅は±２〜３
０μｍ程度である。これにより離間中のエネルギーが薄
板コイル材１の表層に放出されるサイクルが繰返され、
著しく小さな切削抵抗で小刻みに無理なく切削される。
従って、１０μｔｍ／ｒｅｖあるいはそれ以下の微少な
送り量でも安定した切削状態となり、極細長繊維が安定
して創成される。その繊維の断面寸法は、コイル材の板
厚Ｗと送りで決まるためコントロールが容易であり、た
とえば板厚０．０５ｍ＋＋＋、送り０．００５ｍｍにお
いて直径換算で約１８μｍのものが得られる。
送り量でも安定した切削状態となり、極細長繊維が安定
して創成される。その繊維の断面寸法は、コイル材の板
厚Ｗと送りで決まるためコントロールが容易であり、た
とえば板厚０．０５ｍ＋＋＋、送り０．００５ｍｍにお
いて直径換算で約１８μｍのものが得られる。
送りが一定であれば、板の厚さを薄くすればよく、たと
えば板厚０．０２ｍ＋＋＋の金属箔を用いれば約１０μ
ｍ、のものが得られ、箔厚０．０１ｍ５＋厚、送り０．
０３ｍｍとすれば約６μｍの極細長繊維を製造できる。
えば板厚０．０２ｍ＋＋＋の金属箔を用いれば約１０μ
ｍ、のものが得られ、箔厚０．０１ｍ５＋厚、送り０．
０３ｍｍとすれば約６μｍの極細長繊維を製造できる。
この条件下で超音波振動数を高くすれば、切削速度を早
くできるため、生産性を向上することができる。
くできるため、生産性を向上することができる。
さらに本発明によれば、繊維の自由生成面に無理な押し
潰し力が与えられないため、凹凸の小さい幾何学的な表
面粗さとなり、ノツチ効果による繊維軸線方向と直角方
向の強度低下が非常に少ないものとなる。慣用の切削方
式では自由生成面の凹凸を抑制できず、ノツチ効果によ
る強度低下が生じる。
潰し力が与えられないため、凹凸の小さい幾何学的な表
面粗さとなり、ノツチ効果による繊維軸線方向と直角方
向の強度低下が非常に少ないものとなる。慣用の切削方
式では自由生成面の凹凸を抑制できず、ノツチ効果によ
る強度低下が生じる。
そのうえ、刃先が薄板コイル材表面に強（押付けられな
いため異常切削熱が発生せず、従って薄板コイル材を強
制的に冷却したり、チップ５ａの裏面に何ら微細なＶ溝
を付けなくとも、長繊維同士が溶着せず、薄板１００に
対応した一本一本の独立した長繊維として排出され、巻
取りロール等に巻取される。
いため異常切削熱が発生せず、従って薄板コイル材を強
制的に冷却したり、チップ５ａの裏面に何ら微細なＶ溝
を付けなくとも、長繊維同士が溶着せず、薄板１００に
対応した一本一本の独立した長繊維として排出され、巻
取りロール等に巻取される。
第４図は本発明により得られた金属長繊維Ｆを約４００
倍に拡大した横断面を示しており、断面形状はほぼ完全
な短形をなし、自由生成面ｆの凹凸は非常に少ない。こ
の金属長繊維Ｆの幅Ｗは薄板コイル材１の板厚に一致し
、厚さｔは主軸１回転当りの送り量にほぼ一致し、形状
寸法が均一に揃ったものとなる。
倍に拡大した横断面を示しており、断面形状はほぼ完全
な短形をなし、自由生成面ｆの凹凸は非常に少ない。こ
の金属長繊維Ｆの幅Ｗは薄板コイル材１の板厚に一致し
、厚さｔは主軸１回転当りの送り量にほぼ一致し、形状
寸法が均一に揃ったものとなる。
次に本発明の実施例を示す。
■、薄板コイル材として、板厚０．０５ｎｎの黄銅（Ｃ
２６８ＯＲ）を用い、これを１４０ｍｍφ芯金に直径１
０ｍφの厚さで巻付け、１６０ｍｍφの外径とした。
２６８ＯＲ）を用い、これを１４０ｍｍφ芯金に直径１
０ｍφの厚さで巻付け、１６０ｍｍφの外径とした。
一方、工具として第１図と第３図に示す超音波振動装置
を用いた。超音波振動系は、振動子：ランジュバン型ピ
エゾスタックタイプ、発振方式：インバータ周波数自動
チューニング式、最大超音波出力１２０Ｗ、発振周波数
２０ＫＨｚである。
を用いた。超音波振動系は、振動子：ランジュバン型ピ
エゾスタックタイプ、発振方式：インバータ周波数自動
チューニング式、最大超音波出力１２０Ｗ、発振周波数
２０ＫＨｚである。
切削工具は超硬製ノーズ半径ＲＯの真剣バイトチップを
用い、チップホルダにロウ付けした。
用い、チップホルダにロウ付けした。
切削工具は締付はナツトにより振動°子のホーンに直接
固定した。前記切削工具はピッチング角７〜１５″とな
るようにホルダーに傾きをもって取付け、切削方向と振
動方向をほぼ一致させた。切削条件は１周速（Ｖ） ：
２０〜１００ｍ／ｍｉｎ、主軸１回転当り送り量を３
〜５０μｍ／ｒｅｖとした。
固定した。前記切削工具はピッチング角７〜１５″とな
るようにホルダーに傾きをもって取付け、切削方向と振
動方向をほぼ一致させた。切削条件は１周速（Ｖ） ：
２０〜１００ｍ／ｍｉｎ、主軸１回転当り送り量を３
〜５０μｍ／ｒｅｖとした。
■、この結果、いずれの切削条件でも断面がほぼ完全な
短形で自由生成面の凹凸が少なく、幅が板厚に一致し、
厚さが送り量とほぼ一致（本実施例では最小５μｍ）す
る極細長繊維（換算直径１８μｍ）が繊維同志溶着する
ことなく連続的に創成された。
短形で自由生成面の凹凸が少なく、幅が板厚に一致し、
厚さが送り量とほぼ一致（本実施例では最小５μｍ）す
る極細長繊維（換算直径１８μｍ）が繊維同志溶着する
ことなく連続的に創成された。
比較のため超音波の印加を停止し、通常の切削法で長繊
維製造を試みた結果、送りが多きい条では、表面の凹凸
が大きく、全体がカールして脆く、長さ方向でところど
ころ分断され、かつ隣接する同士が不規則に溶着した側
底繊維とは呼べない切り屑が製造された。また、送りの
小さい領域では、びびりが発生したり、刃先が滑ったり
して切削自体が不能であった。
維製造を試みた結果、送りが多きい条では、表面の凹凸
が大きく、全体がカールして脆く、長さ方向でところど
ころ分断され、かつ隣接する同士が不規則に溶着した側
底繊維とは呼べない切り屑が製造された。また、送りの
小さい領域では、びびりが発生したり、刃先が滑ったり
して切削自体が不能であった。
以上説明した本発明によるときには、断面形状と寸法が
均一で、しかもきわめて細く、かつノツチによる強度低
下が小さく強度のバラツキの少ない良好な品質の金属長
繊維を工業的に安定して安価に量産することができ、繊
維断面形状が短形で均一に揃っている他材料のマトリッ
クス中の繊維密度を高くすることができるなどのすぐれ
た効果が得られる。
均一で、しかもきわめて細く、かつノツチによる強度低
下が小さく強度のバラツキの少ない良好な品質の金属長
繊維を工業的に安定して安価に量産することができ、繊
維断面形状が短形で均一に揃っている他材料のマトリッ
クス中の繊維密度を高くすることができるなどのすぐれ
た効果が得られる。
第１図は本発明による極細金属長表面製造法の概要を示
す斜視図、第２図は同じくその拡大図、第３図は本発明
の実施に用いる切削工具の部分切欠平面図、第４図は本
発明による金属長繊維の拡大断面図である。 １・・・薄板コイル材、２・・・芯金、５・・・切削工
具、６・・・超音波振動ユニット、Ｆ・・・金属長繊維
。
す斜視図、第２図は同じくその拡大図、第３図は本発明
の実施に用いる切削工具の部分切欠平面図、第４図は本
発明による金属長繊維の拡大断面図である。 １・・・薄板コイル材、２・・・芯金、５・・・切削工
具、６・・・超音波振動ユニット、Ｆ・・・金属長繊維
。
Claims (1)
- 芯金に巻き付けた金属薄板コイル材を軸線の周りで回転
させながら金属薄板コイル材の端面を超音波振動する切
削工具で切削し、断面がほぼ矩形状の極細金属長繊維を
創成することを特徴とする極細金属長繊維の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31499288A JPH02160401A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 極細金属長繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31499288A JPH02160401A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 極細金属長繊維の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02160401A true JPH02160401A (ja) | 1990-06-20 |
Family
ID=18060106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31499288A Pending JPH02160401A (ja) | 1988-12-15 | 1988-12-15 | 極細金属長繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02160401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117001021A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-11-07 | 广东新力新材料有限公司 | 一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法 |
-
1988
- 1988-12-15 JP JP31499288A patent/JPH02160401A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117001021A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-11-07 | 广东新力新材料有限公司 | 一种他激式金属纤维振动切削机构及切削方法 |
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