JPH0755360B2 - 金属繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属または合金（以下金属と総称する。）を融
体急冷法によって複数本同時に製造する方法において、
各単一の繊維（本発明においては狭幅リボンを含むもの
とし、以下繊維と総称する。）を個別に捲取るための方
法に関するものである。

（従来の技術） 金属の繊維を融体から急冷して製造する方法として第２
図のような複数個の開口部を有するノズルを通して融体
を、第３図に示すように回転する冷却基板上に噴出・衝
突させ、扁平な繊維をつくる方法がある。

金属の繊維を有機高分子材の補強材や、織物にして利用
しようとするとき、繊維は一つの巻取りボビンに一本ず
つ巻いた状態で回収される必要がある。ところが融体急
冷法の場合繊維の製造速度は周速25〜35m/secの高速で
回転し、しかも鋳造の初期において速度を遅くすること
はできない。特に非晶質金属の繊維をつくる場合、冷却
体の回転速度が遅すぎると冷却速度が小さくなり非晶質
とならない場合が多い。非晶質でない場合、繊維は脆く
なり途中で切れて連続的に捲取ることができなくなる。
従って、初期の回転速度を遅くするか途中で止めてボビ
ンに巻きつける工程を取ることが出来なかった。このた
め長い金属繊維を連続的に捲取ろうとする場合、それ自
身が互いにからみ合わないように工夫して、鋳造後にオ
フラインでボビンに捲取る方法が採用されていた（例え
ば特開昭55-115555号公報参照）。しかしノズル孔が細
く（0.2〜0.6mmφ）ノズル孔の数が少ない場合鋳造時間
が長くなるため、ノズルの閉塞や変形を生じて、品質の
一定した繊維の製造はきわめて困難で量産化の溢路とな
っていた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は融体急冷法によって金属の繊維を製造する方法
において、複数の開口部を有するノズルを用い、同時に
複数本の繊維を鋳造するとともに繊維同志がからみ合う
ことなく能率よく捲取ることのできる新規な方法を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の融体急冷法で作製される、金属繊維は0.1〜6.8
mmの幅で金属の溶湯を第１図に示すような開口部を有す
るノズルを通して冷却基板に噴出して冷却することによ
って作製する。本発明に用いるノズルの特徴は開口部が
円又は楕円あるいは矩形でその数は２個以上有すること
を特徴とする。

また、開口は基板の移動方向にほぼ直角に配列されるが
１列もしくは２列以上である。２列以上の場合、移動方
向に定常状態で重なり合わないように配設することが必
要である。ただし幅方向に測った開口部間の距離は大き
過ぎては本発明の目的を達成できない。すなわち、鋳造
条件の変更、具体的には、噴出圧力の強化あるいはノズ
ルと基板の間隔の拡大によって繊維が互いに重なり合う
程度に接近していることが本発明に用いるノズルの必須
条件である。

以下、具体的に本発明の方法を説明する。

第１図に本発明に用いられるノズル底面の開口部の配列
の代表例を３例示す。

第１図（ａ）は矩形のスリット状開口部をくし形に並設
したもので、スリット状開口部の長さをｌ、幅をｄ、開
口部間の間隔をａとしたとき図はｌ＞ｄを示したが、ｌ
＜ｄ又はｌ＝ｄであってもよい。ただし開口部の間隔ａ
はａ＜ｄでなければならない。スリット状開口部の幅ｄ
の具体的数値は要求される繊維（ないし狭幅リボン）の
幅に応じて決められる。通常は0.1〜6.8mmの範囲が好ま
しい。ｌは繊維の厚みに関係するパラメータである。実
験の結果は0.3〜10.0mmが良好で、この範囲を越えると
形状のよい繊維が形成されなかった。ａの寸法は本発明
において本質的である。噴出圧力を大きくすることによ
って各開口部から噴出した溶湯が一体化して幅ｗのリボ
ンを形成することが可能な程度に小さいことが必要であ
る。一方噴出圧力を下げたとき各開口部から噴出した溶
湯は独立した繊維を形成することが出来る程度にａは大
きくなければならない。ａの具体的数値は開口部の大き
さや鋳造パラメータ（噴出圧力やノズルと基板の間隔な
ど）の取り得る範囲にも依存するので一概には決定でき
ないが、本発明者らの経験によれば、0.3mm＜ａ＜2.0m
m、好ましくは0.5mm＜ａ＜1.5mmの範囲であった。

第１図（ｂ），（ｃ）についても寸歩d,aの寸法につい
ては（ａ）の技術的思想がそのまま適用される。すなわ
ち、第１図（ｂ）の直径d,（ｃ）のｄは要求される繊維
の幅に応じて決められるものであるが、（ｂ）において
は通常0.1〜3mm、（ｃ）においてはｄおよびｌともに0.
1〜6.8mmの範囲にあることが好ましい。第１図（ｃ）で
はｌ＞ｄの例を示したが、ｌ＜ｄの場合があることは云
うまでもない。ａの寸法については第１図（ａ）で述べ
た議論がそのまま当てはまる。開口部の間隔は鋳造条件
によって溶湯を一体化させることが出来る程接近してい
るが、また別の鋳造条件では分離した繊維が複数本形成
されるだけの距離にはなれている必要がある。ａに関す
る具体的数値は第１図（ａ）のくし形ノズルに準じて0.
3mm＜ａ＜2.0mm、好ましくは0.5mm＜ａ＜1.5mmとする。

上記配列および寸法条件を満たすノズルを用いて鋳造条
件をコントロールすることにより、同一鋳造中に、多数
本の繊維、あるいは幅広のリボンを自在につくることが
できる。

本発明は複数本の金属繊維のからみ合いを防止し個別に
回収することを目的とするもので、上記の方法を、鋳造
の初期および終期に噴出圧力を高めて繊維を一体化し、
途中の定常状態では噴出圧力を低目に保持することによ
り分離した複数本の繊維とすることにより、インライン
での連続捲取り、あるいはオフラインでの分別捲取りを
可能にする。

本発明の方法によって作製される製品の形状を模式的に
示すと第４図のようである。

（実施例） 次に実施例をあげて説明する。

実施例１ 第１図（ａ）に示したようなくし形開口部を有するノズ
ルを用いて、非晶質の繊維をつくる実験を行なった。合
金の組成はFe_80.5Si_6.5B₁₂C₁（at％）で溶解量は750g、
装置は第３図に示したようなCu合金製の単ロール（直径
約600mm）方式である。

ノズルの詳細はｌ＝2mm、ｄ＝0.45mm、ａ＝0.6mm寸法の
スリットで、その本数は24本であった。前記合金を1300
℃で溶解した後、初期の鋳造条件をノズルとロールのギ
ャップ0.2mm、噴出圧0.25kg/mm²、ロール周速800rpmで
開始し、0.5秒後に噴出圧のみを0.18kg/mm²に低減し
た。この状態を継続した後、溶湯が残り少なくなった時
を見計って噴出圧を再び0.25kg/mm²に高めた。この実験
で製造されたリボンは、圧力を高めた両端それぞれ約10
mは幅方向につながった幅広リボン（25mm）となった
が、圧力を低下させた部分は幅が0.45mmでスリットの本
数に等しい数（24本）の繊維となった。繊維を捲取るた
めに端部（幅広部）を切断し、第５図に示すような繊維
の本数に見合う数のボビンを有する捲取機で捲取った。

実施例２ 実施例１と同一装置、同一ノズルを用いて、同一成分の
合金をほぼ同一の鋳造条件で鋳造した。ただし第６図に
示したように捲取装置を設置し、端部の幅広部および主
要部の複数本数（24本）の繊維部を鋳造中に捲取った。
全体の捲取が終了した後、実施例１と同様に幅広部を切
断して繊維部を第５図に示した装置によって捲戻し、繊
維の本数と同一数の捲取用のボビンに捲取った。

（発明の効果） 以上説明したように、鋳造の初期から分離した多数本の
金属繊維を製造すると、互いにからみ合い１本ずつの回
収がきわめて困難となる。この問題点を解決するために
本発明では鋳造の両端で繊維を一体化することにより、
からみ合いを防ぐことができ、捲戻し中に繊維同志がか
らみ合う従来からの問題点が解消した。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ金属繊維を同
時に多数本製造するために用いられるノズル開口部の例
を示す説明図、第２図は従来から採用されている金属繊
維を作る多孔ノズルの例を示す説明図、第３図は本発明
でも使用される一般的な単ロール法を示す説明図、第４
図は本発明の方法によって作製された端部が一体化した
繊維の例を示す模式図、第５図は複数本数の金属を同時
に捲戻すための装置の模式図、第６図は本発明の一例で
ある鋳造と繊維捲取りを同時に行うための装置の模式図
である。 1:開口部、2:るつぼ、3:金属溶湯、4:冷却基板、5:急冷
形成物、6:一体化部、7:金属繊維または狭幅リボン、8:
空隙、9:捲取ボビンまたはリール、10:モーター、11:ノ
ズル投影図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融状態にある金属あるいは合金を、多数
   の開口部を有するノズルから回転する冷却基板上に噴出
   させて急冷し、金属あるいは合金の繊維を製造する方法
   において、冷却基板の移動方向にほぼ直角方向に複数個
   の開口部を有するノズルを所定の間隔で冷却基板に対向
   させ、鋳造初期には溶湯に強い圧力を加えることによ
   り、各開口部から冷却基板上に噴出した溶湯に幅広がり
   を生じさせて一体化させ、直ちに溶湯に加える圧力を低
   減させ、各開口部から噴出した溶湯がそれぞれ単独で冷
   却基板上で急冷凝固して繊維を形成するようにし、さら
   に鋳造末期に溶湯に加える圧力を再び高め冷却基板上に
   噴出した溶湯に幅広がりを生じさせて一体化するととも
   に、先端の一体部を切除した後、各繊維をそれぞれ各別
   に捲取機構に捲取り、さらに捲取終了時に後端の一体部
   を切除することを特徴とする金属繊維の製造方法。
2. 【請求項２】ノズルの開口部が直径0.2〜3.0mmの円形で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属
   繊維の製造方法。
3. 【請求項３】ノズルの開口部が冷却基板の移動方向に測
   って0.3〜10.0mm、直角方向に測って0.3〜6.8mmの長方
   形ないし楕円であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の金属繊維の製造方法。
4. 【請求項４】ノズルの開口部の隣り合うエッジ部の最短
   距離が0.3〜2.0mmであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の金属繊維の製造方法。
5. 【請求項５】ノズルの開口部を千鳥状に配設したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金属繊維の製造
   方法。
6. 【請求項６】鋳造の先端部および後端部における一体化
   のための圧力変化をノズルと冷却基板との距離の変化に
   より行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   金属繊維の製造方法。