JPH0655247A - 金属繊維紡糸用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属の溶融温度をできるだけ高くして溶融合
金の粘度を下げ、かつノズル詰りやノズルの破損を防止
して金属繊維を安定に製造するための紡糸用ノズルを提
供する。 【構成】 少なくとも２種類のセラミツクスからなるプ
レ−トを積層して構成されたノズルからなり該プレ−ト
間にグラフアイト、モリブデン、タングステン、白金、
タンタル等の高融点を有する物質をプレ−トヒ−タ−か
つバツキング材として挿入せしめてなる金属繊維紡糸用
ノズル。 【効果】 本発明は溶融紡糸におけるノズル詰りがなく
安定して安全に断面真円状の金属繊維が紡糸可能であ
り、かつ装置的に極めて簡便で使いやすい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属繊維を溶融紡糸法に
よつて、安全に、安定して紡糸することの可能な金属繊
維紡糸用ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来直径の小さい金属繊維を製造する場
合、通常はダイスを通過させて直径を減少させ、ダイス
通過の回数を数多く繰返すことによつて目的とする線径
の小さい金属繊維を製造するのが一般であつた。しかし
ながら上記の方法は工数が多く掛り、従つて最終製品の
コストが高くつくことから、更に安価に線径の小さい金
属繊維を製造する方法が検討され、金属繊維が溶融紡糸
法によつて製造されるようになつた。（特開平３−2075
58号）

【０００３】本発明は前記の発明とは全く異なり、簡単
な紡糸用ノズルを使用して、金属繊維を連続的に安定し
て安全に製造する方法を提供するものである。既に本出
願人は、金属細繊維を溶融紡糸法によつて製造すること
を多年研究した結果、溶融金属を長手方向に断面積の変
動の小さい均一な連続繊維にして、且つ結晶配向の揃つ
た構造を有する連続金属繊維を製造する方法及び装置を
完成した。即ち溶融金属をオリフイスから気体冷却筒に
ジエツト噴射し、該気体冷却筒で噴射された金属を凝固
させ、ついで凝固して得られた金属繊維を回転ドラム内
に巻き取る金属繊維の製造方法とその製造装置に関する
ものである。（特開平３−243246号）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記本出
願人の発明になる金属繊維の溶融紡糸法における最大の
問題点は該金属繊維紡糸装置におけるノズルにあること
が本発明者の検討結果によつて判明した。例えば金属繊
維特に直径が100 μ以下のスチ−ル繊維を製造する場
合、 溶融紡糸温度を1500℃の高温度に保持しないと溶融
金属の粘度が高すぎて断面真円の金属繊維を製造するこ
とが著しく困難であるという問題点がある。

【０００５】ところが溶融紡糸温度を1500℃以上まで上
げると、溶融金属が接触しているセラミツクスノズルプ
レ−トと反応あるいは空気により表面酸化が起り、ノズ
ル詰りが生じ、ついに均一な金属繊維の紡糸が困難にな
る恐れがある。あるいは上記のように溶融金属を高温で
加熱溶融すると溶融金属をノズルから噴射時、ノズル温
度の急変により、該ノズルが破損する恐れがあり危険を
伴うので、通常は上記したような1500℃以上の高温では
金属の溶融紡糸は行われていない。そのために前記した
ように断面真円の金属繊維を安定して紡糸することは著
しく困難であつた。

【０００６】上記に鑑み、本発明は上記の種々な問題点
を解決するために、金属の溶融温度を出来るだけ高くし
て溶融合金の粘度を下げ、且つノズルの詰りやノズルの
破損を防止し、金属繊維を安定に製造するための紡糸用
ノズルを提供することを目的とするものである。。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決して
上記の目的を達成するために、本発明は少なくとも２種
のセラミツクスからなるプレ−トを積層して構成された
ノズルからなり、該少なくとも２種のセラミツクスプレ
−ト間にグラフアイト、モリブデン、タングステン、白
金、タンタル等の高融点物質をプレ−トヒ−タ−且つパ
ツキング材として挿入せしめてなる金属繊維紡糸用ノズ
ルに関するもので、特にグラフアイトはプレ−トヒ−タ
−及びパツキング材として好適である。

【０００８】次に図面によつて本発明を説明する。〔図
１〕は前記本出願人の特開平３−243246号発明の金属繊
維紡糸装置に使用されている溶融金属を貯えておく槽
(1) を備えた紡糸装置の吐出部分の一実施例の概略断面
図である。溶融金属(1) は高周波誘導コイル(5) により
ルツボ(2) 中で溶融状態にあり、圧力(P) をルツボの上
部(4) にかけることにより、吐出部(3) から吐出され
る。〔図１〕のような構造のルツボを使用する場合には
ルツボ(2) 自身の材質を検討する必要がある。即ちルツ
ボ内の溶融金属と接触する部分と非接触部分との温度差
のヒ−トシヨツクによりルツボ(2) が破損する恐れがあ
る。またルツボの側壁自身に噴射ガスの圧力がかかるた
め高温での強度も必要である。更に直径100 μ以下の金
属繊維を作成したい場合にはルツボへの吐出部の加工が
困難である。一般的には石英パイプを熱変形させること
により吐出部の加工を行い、ルツボとして使用されてい
る。

【０００９】〔図２〕は本発明に使用される金属繊維紡
糸用ノズルに使用されるノズル部分の材質を示した一実
施例の概略断面図である。即ち〔図２〕に示すようにノ
ズル部分は２種のセラミツクス系材質(A),(B) からなる
プレ−トを溶融金属の流れ方向に対して垂直の方向に積
層して構成されている。この場合プレ−ト(A) は溶融金
属との反応性の小さいアルミナ、マグネシア、カルシ
ア、ベリリア等の金属酸化物から選ばれた１種を主成分
とするものが好ましい。またプレ−ト(B) はプレ−ト
(A) の支持用プレ−トとして高温での強度の大きい窒化
ケイ素又は窒化アルミニウム等が好適に使用される。

【００１０】上記のようなノズルを使用して溶融金属の
紡糸を行う場合、問題とするのは溶融金属とノズルプレ
−ト(A) との高温での反応もしくは溶融金属の空気酸化
によるノズル詰りの問題である。溶融金属は、その種に
よつても異なるが1500℃以上の高温にまで上げないと粘
度が高く、安定して溶融紡糸ができない恐れがある。し
かしながら高温になるほど、金属の活性が高くなり、ノ
ズルプレ−トとの反応物が生成する。一般的にはこれら
の反応物もしくは高温において生成する金属自身の酸化
物の融点は溶融金属の温度に比較して20〜50℃程度高い
ため、金属を融点以上に保つていても上記の反応物や金
属の酸化物がノズルを詰らせることがあり、噴射不可能
になることが多い。またノズルブレ−トは溶融金属との
接触面から垂直方向に熱伝導により伝熱するが、ノズル
の先端においては、大気中への放熱により温度が下がる
ため反応物もしくは酸化物の生成を促進させることがあ
る。更にはノズルプレ−ト(A) は溶融金属との反応を防
ぐため、緻密質のセラミツクスが使用されることが多
く、少しの温度差でヒ−トシヨツクを生じるため、溶融
金属との接触面と非接触面との温度差により破損する場
合が多い。

【００１１】上記の状況に鑑み、本発明者は溶融金属か
ら金属繊維を紡糸するノズルに関して、鋭意研究した結
果遂に前記した本発明の金属繊維用ノズルに到達するに
至つたもので、そのノズルの構成の一実施例の断面図を
〔図３〕に示した。

【００１２】上記したノズル詰りを回避し安全紡糸を行
うためにはノズルプレ−ト先端温度を溶融金属の温度以
上に加熱する必要がある。そのため本発明においては、
〔図３〕に示すようにノズルプレ−ト(A) とノズルプレ
−ト(B) との間隙にノズルプレ−ト(A) の下面に完全に
接触するように作成された厚さ0.5 〜５mmよりなるグラ
フアイト、モリブデン、タングステン、白金、タンタル
等の円輪状の高融点自己誘導発熱体(C) を挿入せしめる
ことによつてノズルプレ−ト(A) 下面をこの面状ヒ−タ
−により加熱するノズル構成となした。この構成を取ら
しめることによつて、面ヒ−タ−(C) は自己誘導発熱す
るため、ノズルプレ−ト(A) 下面は溶融金属の温度と同
等かあるいはそれ以上となり、ノズルプレ−ト先端の反
応物もしくは酸化物の生成を防止することになり、安定
した紡糸が可能になる。またノズルプレ−ト(A) の垂直
方向に発生する温度差を緩和させる作用があるため、ヒ
−トシヨツクによる破損の防止ともなる。更には、面ヒ
−タ−(C) は通常の電熱ヒ−タ−と異なり上記したよう
に自己誘導発熱するものであるからリ−ド線等も不要で
あり、装置的にも極めて簡便になり、使いやすく有用で
ある。

【００１３】

【実施例】次に実施例により本発明を説明する。 〔実施例１〕 〔図３〕に示したようなノズルを使用
し、市販の鉄を誘導加熱で溶融した。ノズルプレ−ト
(A) には、口径100 μの細孔をもつ緻密質アルミナプレ
−トを、ノズルプレ−ト(B) には、 緻密質窒化ケイ素プ
レ−トを使用した。面ヒ−タ−(C) には、厚み１mmのモ
リブデンからなる円輪を挿入し、ルツボ内に20kg/cm²の
アルゴンガスで加圧して溶融金属を15分間ノズルより吐
出させた。吐出した溶融金属流体は、ノズル付近におい
て連続した流体として吐出していることを確認した。ま
た温度の測定を実施したところ、ルツボ内の溶融金属の
温度が1500℃であるのに対し、ノズルプレ−ト(A) 下面
の温度は1550℃となり上面と下面で温度が逆転している
ことを確認した。吐出後もノズルは破損することもなく
もとの形状を保つていた。

【００１４】〔比較例１〕 〔図２〕に示したようなノ
ズルを使用し、市販の鉄を誘導加熱で溶融した。ノズル
プレ−トとしては、実施例と同様アルミナプレ−ト及び
窒化ケイ素プレ−トを使用した。溶融金属温度1600℃で
同様にして加圧したものの、金属流体は吐出後90秒で吐
出しなくなつた。吐出後ノズルプレ−トの先端部の観察
により金属の酸化層を確認した。またルツボ内の温度測
定を実施したところ、溶融金属の温度は1600℃であるに
もかかわらず、ノズルプレ−ト(A) 下面の温度はそれよ
り220 ℃低い1380℃であつた。

【００１５】

【発明の効果】本発明の効果を纏めると下記の通りであ
る。 (イ) 本発明により上下のノズルプレ−ト間に自己誘導発
熱体であるグラフアイト、モリブデン、タングステン、
白金、タンタル等の高融点を有する自己誘導発熱体をプ
レ−トヒ−タ−且つパツキング材として挿入せしめるこ
とにより、ノズルプレ−トの加熱が可能になり、溶融金
属の紡糸におけるノズル詰りがなく、安定して安全に断
面真円状の金属細線が容易に紡糸可能となつた。 (ロ) 更にノズルプレ−ト(A) と(B) との間に挿入される
プレ−ト(C) がグラフアイト、タングステン、白金、タ
ンタル等の高融点の自己誘導発熱体より構成されている
が故に、リ−ド線を必要とせず、装置的に極めて簡便で
且つ使い易い利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来公知の金属繊維紡糸装置の概略図。

【図２】本発明に使用される２種のプレ−トよりなるノ
ズル部分の一実施例の概略断面図。

【図３】本発明のノズルの一実施例の概略断面図。

【符号の説明】

１．溶融金属 ２．ルツボ ３．吐出部 ４．加圧部 ５．高周波誘導コイル Ａ，Ｂ．セラミツクスノズルプレ−ト Ｃ．面ヒ−タ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２種類のセラミツクスからな
   るプレ−トを積層して構成されたノズルからなり、該プ
   レ−ト間にグラフアイト、モリブデン、タングステン、
   白金、タンタル等の高融点を有する物質をプレ−トヒ−
   タ−且つパツキング材として挿入せしめてなることを特
   徴とする金属繊維紡糸用ノズル。