JPS632838A - 金属コ−テイングを有する繊維の製造装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属コーティングを有する繊維の製造装置に係
り、特に金属コーティング用ノズルの坩摩耗性及び金属
との耐ぬれ性を改善した金属コーティングを有する繊維
の製造装置に関する。

［従来の技術］ 金属コーティング繊維とりわけアルミニウム（以下、ｒ
ＡｎＪと略。）コーティングガラス繊維は、その織布が
電波反射特性を有しているところから、電波通信分野で
利用が拡大されつつある。

このような金属コーティングガラス繊維の製造装置とし
て、溶融ガラス容器の底部に設けられた紡糸ノズルから
ガラス繊維を引出し、下方に設置された巻取機の回転ド
ラムに巻き取るに際し、側面に開口を有する溶融金属保
有炉のコーティング用ノズルから溶融金属を舌状に膨出
させ、走行中のガラス繊維をこの舌状に膨出した溶融金
属に接触させながら通過させることによりコーティング
するようにしたものが公知である（特公昭３６−２５８
０、特公昭５９−３４１７）。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、このような金属コーティングガラス繊維の製造装
置のコーティング用ノズルの材質としては、 ■　溶融金属とぬれにくいこと ■　溶融金属に侵されにくいこと ■　機成加工しやすいこと ■　ガラス繊維との摩擦が小さいこと ■　熱衝撃に強いこと などの利点から、黒鉛（特公昭３６−２５８０、特公昭
５９−３４１７）あるいはＢＮ成型体が使用されている
。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、黒鉛は、大気中では４００℃以上の温度
で酸化して減量するため、４００℃以上の高温での使用
が不可能であり、高温下での使用には雰囲気コントロー
ルが必要となるため、設置が複雑になり、作業性も悪い
という不具合がある。

これに対し、ＢＮ成型体は、７囲気コントロールを必要
としないという利点を有する反面、耐摩耗性が低いこと
から、ノズルの摩耗の問題がある。即ち、コーティング
用ノズルの溶融金属の膨出部の表面に溶融金属が付着し
た場合、これをメタルファイバー製のフェルトで拭き取
るが、この拭き取り作業時において、メタルファイバー
製フェルトとの摩擦により、耐摩耗性の低いＢＮ成型体
ノズルは摩耗し、減量、変形する。そして、表面が凹凸
状となると、拭き取りにくくなり、拭き取れずに残留し
た金属は、酸化Ａ１等の金属酸化物となってノズル孔近
傍に固着し、これがガラス繊維と接触すると糸切れを発
生する。拭き取り作業の頻度が高い場合には、ＢＮ成型
体ノズルは摩滅して、使用できなくなり、通常その寿命
は約１ケ月と極めて短い。

［問題点を解決するための手段］ 上記従来の問題点を解決するために、本発明の金属コー
ティングを有する繊維の製造装置は、金属コーティング
用ノズルを、特に耐摩耗性及び金属との耐ぬれ性に優れ
た材質で構成したものであって、 繊維化される物質を流出させる紡糸ノズルを備えたポッ
トと、該ノズルから流出された物質に延伸力を付与して
繊維として巻き取る巻取装置と、該ポットと巻取装置と
の間の位置に設置されており、溶融金属の膨出部をその
前方に形成する金属コーティング用ノズルがその側面部
に装着された溶融金属保有炉と、を具備してなり、かつ
前記金属コーティング用ノズルは、その少なくとも溶融
金属と接触する部分が、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ＋、あるいは
、ＳｉＣ及びＳｉ３Ｎ４の複合材より構成されているこ
とを特徴とする金属コーティングを有する繊維の製造装
置、 を要旨とするものである。

［作用］ Ｓｉ３Ｎ＋又はＳｉＣは ■　Ａｉ溶湯に対する浸食度Ｏｍ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’
・ｈ（ａｔ　　７００℃）と、溶融金属に対する耐食性
が極めて高い。このため、溶融Ａｎ等の溶融金属に非常
にぬれにくい。

■　大気中、高温下（７００℃）にても、酸化減量する
ことがない。

■　耐熱衝撃性に優れる。

■　耐摩耗性に極めて優れる。

等の特徴を有するため、少なくとも溶融金属と接触する
部分がＳｉＣ及び／又はＳｉ２Ｎ４で構成されている金
属コーティング用ノズルでは、拭き取り作業によるノズ
ルの摩耗が軽減され、摩耗に起因する糸切れ等の問題が
解消される。また、その寿命が大幅に延長され、しかも
、溶融Ａｊ２等の溶融金属とぬれにくいことから、溶融
金属とのぬれによる問題もない。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る金属コーティングを有す
る繊維の製造装置の正面図、第２図は第１図ＩＩ　−Ｉ
Ｉ線に沿う断面図である。

１０はガラス１２を溶融するポットであり、その底部に
は溶融ガラスを流出する紡糸ノズル１４が設けられてい
る。なお本実施例ではノズル１４は複数個、−直線上に
配列するように設けられている。

このポット１０の下方にはノズルから垂下するガラス繊
維１６を巻き取る回転ドラム１８及び該ドラム１８回転
用の駆動装置（図示せず）を有した巻取装置が設置され
、この巻取装置とポット１０との中間の位置にはガラス
繊維１６をコーティングするための溶融金属保有炉２０
が設置されている。この溶融金属保有炉２０は、その側
面に開口２２が設けられると共に、この開口に被さるよ
うに、コーティング用ノズル２４が取り付けられ、この
コーティング用ノズル２４先端から膨出する溶融金属の
膨出部中をガラス繊維１６が通過するよう構成されてい
る。図中２６はヒータ、２８は溶融金属、３０はドラム
１８に水を噴露し、ガラス繊維先端をドラム１８に付着
させるためのスプレーノズル、３２は、Ａ１等の金属の
原料となる線材である。

本発明においては、このような装置において、コーティ
ング用ノズル２４は、少なくともその溶融金属と接触す
る部分が、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ＋、あるいは、ＳｉＣ及び
Ｓｉ３Ｎ＋の複合材により構成されている。

第３図及び第４図は、コーティング用ノズル２４の構成
の一例を示すものであり、それぞれ第１図及び第２図の
ＩＩＩ及び■の部分を拡大している。

図示の如く、コーティング用ノズル２４は、炉体２０の
側面に装着される板状部２４ａ１この板状部２４ａの略
中央部で水平方向に延在する凸部２４ｂ、凸部２４ｂの
先端に水平方向に延在するよう設けられたスリット２４
ｃ、板状部２４ａの板面とスリット２４ｃを連通してお
り、スリット２４ｃに向って次第に流路が上下に狭まる
溶融金属流通部２４ｄを有している。

本発明においては、コーティング用ノズル２４はその全
体がＳｉＣ及び／又はＳｉ３Ｎ４で構成されていても良
く、溶融金属と接触する部分、例えば、第３図及び第４
図に示す凸部２４ｂ外表面、スリット２４０表面及び溶
融金属流通部２４ｄ壁面をＳｉＣ及び／又はＳｉ３Ｎ＋
で構成されたものとしても良い。

このような本発明に係るコーティング用ノズルは、Ｓｉ
Ｃ及び／又はＳｉ３Ｎ＋の原料粉末をノズル形状に成型
、焼成あるいはホットプレス成型することにより、製造
することができる。特にＳｉ３Ｎ４の場合には反応焼結
法を採用するのが好ましい。その他、ノズル形状に加工
した金属製基体の所要表面に、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等に
より、ＳｉＣ及び／又はＳｉ２Ｎ４の被覆膜を形成する
方法も採用可能である。特にＣＶＤ法によれば、極めて
緻密で高特性なＳｉＣ及び／又はＳｉ３Ｎ４の被覆膜を
形成することができるという利点がある。

ＳｉＣ，Ｓｉ＊Ｎ＋はいずれも、耐摩耗性や溶融金属と
の耐ぬれ性に優れることから、ＳｉＣ及び５ｉａＮ＋の
複合材をノズル材質として採用する場合、その混合比率
には特に制限はない。

このように構成された金属コーティングを有する繊維の
製造装置においては、ポット１ｏ中の溶融ガラス１２は
、ノズル１４から流下し、ドラム１８によって引っ張ら
れて延伸して細い繊維となって該ドラム１８に巻き取ら
れる。そしてその途中において溶融金属がコーティング
され、金属コーティングガラス繊維となる。

ところで、このような装置により金属コーティング繊維
を製造するにあたり、−列に並んだガラス繊維１６同志
の間隔、即ち、第１図におけるｔの大きさにより、作業
性や生産効率は大きく影響を受ける。

即ち、多数本−列に並んだガラス繊維１６同志の間隔ｔ
が大ぎすぎると、装置あたりの紡糸本数が少なくなり、
生産性が悪い。この場合、ある−定量のｉａ　ｉａを紡
糸しようとすると、長時間運転を行わせなければならず
、その間に糸切れ等のトラブルが生じる確率も増すこと
となる。しかして、糸切れが発生した場合には、再度の
金属膨出面形成から紡糸スタートアップが必要となり、
生産効率は大幅に低下する。また、溶融ガラスポットや
金属保有炉等も大容量のものが必要となり熱効率も低下
する。

逆に、ガラス繊維１６同志の間隔ｔがｔＪｚさすぎると
、隣接する繊維同志がくっついてしまったり、良好な金
属コーティングが行えず、糸切れも頻発する。即ち、ノ
ズル２４から舌状に膨出した溶融金属は、繊維１６が通
過していない部分は、酸化ＡＪ２等の金属酸化物の膜を
生じており、酸化Ａｎの表面張力により膨出面が維持さ
れている。

このため繊維１６同志の間隔ｔが狭すぎると、走行する
繊維１６によって繊維間の酸化Ａｊ２の膜が剥ぎ取られ
てしまい、ノズル２４から溶融Ａ１が多量に溢流し、良
好な金属コーティングが行えなくなると共に、繊維１６
が溶融Ａｕにより切れてしまうというトラブルが発生す
る。

このような問題を生起することなく、紡糸繊維ζ間隔を
好適に保ち、良好な作業性、生産効率のもとに金属コー
ティング繊維を製造するために、本発明においては、紡
糸ノズル１４は、紡糸された繊維１６が溶融金属の膨出
部を通過するときの繊維同志の間隔ｔが２ｍｍ以上２０
ｍｍ以下となるように配置するのが好ましい。

即ち、第１図及び第２図に示すような装置において、紡
糸された繊維１６が溶融金属の膨出部、即ちノズル２４
のスリット部を通過するときの繊維同志の間隔ｔが２０
ｍｍを超えると、装置あたりの紡糸本数が少なく、溶融
ガラスボット１０や溶融金属膨出面２０の単位長さある
いは単位面積あたりの紡糸量が少なく、熱効率が悪い上
に、装置の単位運転時間あたりの生産率も低く、生産コ
ストの面で不利である。

逆に間隔ｔが２ｍｍ未満では、繊維１６同志がくっつい
たり、また前述の如く、溶融金属膨出面の酸化Ａｆ等の
膜が繊維１６により剥ぎ取られることにより、溶融金属
の大量流出や糸切れ等のトラブルが発生する。

このため、本発明においては、紡糸ノズル１４は、紡糸
された繊維１６が溶融金属の膨出部を通過するときの繊
維同志の間隔ｔが２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは
４ｍｍ以上７ｍｍ以下となるように配置するのが好まし
い。

なお、第１図及び第２図に示す例においては、ガラス１
２を溶融するポット１０の底部に設けられた紡糸ノズル
１４は複数個、−直線上に、即ち、第５図（ａ）にその
平面図を示すように配列されている。

このように紡糸ノズル１４が一直線上に配列されている
場合、紡糸される繊維１６の間隔は、通常、紡糸部から
溶融金属の通過点までほぼ同間隔となるので、紡糸ノズ
ル１４は、−般に、そのノズル孔間隔、即ち、第５図（
ａ）における１が、はぼ２ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲
となるように設定することにより、本考案の目的が達成
される。

ところで、紡糸ノズル１４はある程度の肉厚を有するこ
とから、ノズルの外径からの制限をうけ、第５図（ａ）
の如く、−直線上に配列するのでは、所望とする狭い繊
維間隔を得ることができない場合がある。この場合には
、第５図（ｂ）又は（ｅ）に示す如く複数列並列に紡糸
ノズル１４を千鳥配置（（ｂ）ｉ）など、ノズル列が２
列以上に配列され、かつ各列のノズルが列方向にずれた
配列（即ち、列と垂直方向よりみると、各列のノズルが
重なり合うことなくほぼ等間隔で並ぶ配列）となるよう
に配置するのが好ましい。紡糸ノズル１４を、第５図（
ｂ）、（Ｃ）のように配置し、金属コーティング部にお
いて、紡糸された繊維が一直線に平行に並ぶように繊維
を銹導することにより、繊維間隔を相当に狭めることが
可能となる。

なお、本発明において、金属コーティング用ノズル２４
はスリットタイプのものでも、セパレートタイプのもの
でもいずれでも良い。

スリットタイプのものであれば、繊維間隔を自由に変更
することができるという利点がある。

−方、生産性や品質の安定性の面からは、下記の理由に
より、セパレートタイプのものを用いるのが好ましい。

−般に、繊維への金属付着量は、金属コーティング用ノ
ズルからの溶融金属の膨出面の形状により決められる。

即ち、繊維への金属付着量は、繊維と膨出面との接触長
さによって決まり、膨出面の大きさが大きければ、多く
の金属が付着し、それが小さければ少しの金属しか付着
しない。

スリットタイプのノズルでは、通常、ノズル基材を振動
させることによって、溶融金属膨出面の大きさを調整し
ているが、部分的に溶融金属の出の悪いところを調整し
ようとすると、振動の伝播で、他の部位において溶融金
属の膨出量が多くなりすぎ、−定形状で均一な溶融金属
の膨出面を得にくい。このため、繊維への金属付着量が
不均一となり、品質の安定した製品を得ることが難しい
。

また、繊維への金属付着量を増加させるために、大きな
膨出面を形成するべく、ノズルのスリット高さを増すと
、良好な膨出面が得られなくなり、製品品質の安定化を
図ることがより困難となる。即ち、溶融金属はノズルの
スリット壁面との表面張力により膨出面を形成するので
あるが、スリット高さを大きくしすぎると、この表面張
力の効果が及ばなくなり、溶融金属が溢流し易くなる。

因みに、スリットタイプのものでは、スリット高さは通
常２．０ｍｍが限度であった。このため、金属付着量の
多い製品を得ることが極めて困難である。

更に、繊維の紡糸速度をあげた場合、溶融金属の膨出量
が一定では金属付着量が減少する。これは溶融金属と繊
維との接触時間が短くなり、繊維が溶融金属から奪う冷
却熱量が少なくなるため、繊維に固着する金属量が減少
するためと考えられる。しかして、このようなことから
、金属付着量を一定に保ちつつ、紡糸速度を上げるため
には、溶融金属の膨出量を大きくする必要があるが、ス
リットタイプのノズルでは、この膨出量に制限があるた
め、紡糸速度の上昇も限定され、生産性に限界があった
。

このようなことから、本発明においては、第１図Ｉ１１
部の拡大図である穿６図に示すような、セパレートタイ
プの金属コーティング用ノズルを用いるのが好ましい。

第６図に示す金属コーティング用ノズル２４は、炉体２
０の側面に装着される板状部２４ａ１この板状部２４ａ
の略中央部で水平方向に延在する凸部２４ｂ、凸部２４
ｂの先端に水平方向に配列された複数の開孔３０、開口
３０を形成する隔壁３２、板状部２４ａの板面と開孔３
０及び隔壁３２の部分を連通しており、開口３０及び隔
壁３２に向って次第に流路が上下に狭まる溶融金属流通
部（第４図の２４ｄに相当する部分）を有している。

この開孔３０は、紡糸ノズル１４より紡糸される繊維に
対応して設けられており、その大きさは、開孔３０部の
拡大図である第７図（ａ）に示す値で、開口３０の高さ
ａが０．５〜３．０ｍｍ、幅が２，０〜４．０ｍｍであ
る。また、開孔のピッチしは２０ｍｍ以下とするのが好
ましい。

高さａが３．０ｍｍを超えると膨出量が大きくなりすぎ
、安定な膨出面を形成し難くなる。また、ａが０．５ｍ
ｍ未満では膨出量が少なすぎて生産性を高めることがで
きない。

幅すは紡糸ノズル１４から紡糸される繊維１６の振れに
対応するべく、即ち、繊維１６が振れても確実に溶融金
属の膨出面と接触できるように、２．０〜４、Ｏｍｍと
する。特に幅すは、開孔の高さａの１．５倍以上とする
のが好ましい。

ピッチしは、紡糸繊維に対応するものであるので、これ
を２０ｍｍを超えて開孔３０を形成すると、装置の単位
あたりの繊維本数が少なくなり、生産効率の面で好まし
くない。ピッチＬは、前述の如く、紡糸繊維の好適な間
隔ｔ、即ち、２〜２０ｍｍ、特に４〜７ｍｍとするのが
好適である。

なお、開口３０の形状は特に制限はなく、第７図（ａ）
に示す長方形状の他、第７図（ｂ）に示すような楕円類
似の長方形状、その他、楕円、長円形状としても良い。

上記実施例はガラス繊維を紡糸する例に関するものであ
るが、本発明はガラス繊維以外の繊維に金属をコーティ
ングする場合にも適用できる。

以下、実験例及び使用例について説明する。

実験例１ 反応焼結法により製造したＳｉ３Ｎ＋焼結体について、
その諸特性を調べた。結果を第１表に示す。

第　　１　　表 第１表より、Ｓｉ２Ｎ４焼結体は、高密度、高硬度で、
根域的強度も著しく高く、耐摩耗性、耐熱性等に優れる
ことが明らかである。

使用例１ 第３図及び第４図に示すような形状のノズルを、実験例
１の反応焼結法によりＳｉ３Ｎ＊焼結体及び従来より用
いられているＢＮ焼結体（密度１、９３　ｇ／ｃｍ’、
ショアー硬度１９）で各々構成し、これを第１図及び第
２図に示す装置に設置して、同一条件下にそれぞれＡＩ
Ｌコーティングガラス繊維の製造を行い、そのノズル特
性を調べた。なお、装置は１０チツプで行ない、稼動期
間は１ケ月とした。

その結果、使用状況は下記の通りであった。

Ｓｉ３Ｎ＋焼結体製ノズル： メタルファイバーフェルトによる拭き取りによる摩耗は
全く認められず、ノズル表面に摩耗による凹凸も形成さ
れていなかった。また、酸化ＡＪＺの固着はなく、使用
中に糸切れは全く発生しなかフた。しかも、便用前後で
ノズルの重量減はなく、大気中、７００℃の高温でも酸
化減量しないことが確認された。

ＢＮ焼結体製ノズル： メタルファイバーフェルトによる拭き取りにより、表面
が摩耗して凹凸が形成され、ノズル孔周辺に黒色の酸化
へ１が固着していた。この酸化Ａｎにより発生したとみ
られる糸切れが使用中数回発生した。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の金属コーティングを有する
繊維の製造装置は、金属コーティング用ノズルの少なく
とも溶融金属と溶融する部分をＳｉＣ及び／又はＳｉ３
Ｎ４で構成したものであって、ノズルの摩耗によるノズ
ル孔周辺の凹凸形成、金属酸化物の固着が防止され、金
属酸化物による糸切れ等の問題が解消される。また、ノ
ズルの摩滅が軽減され、ノズル寿命が大幅に延長される
。しかも、溶融金属とぬれ難いため、熔融金属とのぬれ
により生じる糸切れ等の問題もない上に、大気中で酸化
減量することがないので、７囲気コントロールを要さず
、高温下使用が可能である。

このため、本発明によれば、設備費が低減され、しかも
生産性が向上し、製品のコストダウンが図れる。

さらに構造それ自体は従来の装置と同じであるから、コ
ーティング用ノズルを交換するだけで、既存の装置を本
発明の構成とできる等、実用性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る金属コーティングを有す
る繊維の製造装置の正面図、第２図は第１図ＩＩ　−Ｉ
Ｉ線に沿う断面図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図
及び第２図の要部拡大図である。 第５図（ａ）〜（ｃ）は紡糸ノズルの配置例を示す平面
図、第６図は金属コーティング用ノズルの別の例を示す
第１図の要部拡大図、第７図（ａ）、（ｂ）は第６図に
示す金属コーティング用ノズルの開孔の拡大図である。 １０・・・ポット、　　　　１４・・・紡糸ノズル、１
６・・・ガラス繊維、　　１８・・・巻取ドラム、２０
・・・溶融金属保有炉、 ２４・・・金属コーティング用ノズル。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第１図　　　　第２図 ■

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維化される物質を流出させる紡糸ノズルを備え
   たポットと、該ノズルから流出された物質に延伸力を付
   与して繊維として巻き取る巻取装置と、該ポットと巻取
   装置との間の位置に設置されており、溶融金属の膨出部
   をその前方に形成する金属コーティング用ノズルがその
   側面部に装着された溶融金属保有炉と、を具備してなり
   、かつ前記金属コーティング用ノズルは、その少なくと
   も溶融金属と接触する部分が、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４
   、あるいは、ＳｉＣ及びＳｉ＿３Ｎ＿４の複合材より構
   成されていることを特徴とする金属コーティングを有す
   る繊維の製造装置。
2. （２）金属コーティング用ノズルは、金属製基体の少な
   くとも溶融金属と接触する表面に、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ
   ＿４、あるいはＳｉＣ及びＳｉ＿３Ｎ＿４の複合材より
   なる被覆膜を形成したものである特許請求の範囲第１項
   に記載の製造装置。