JPH02232306A - 不織マット製造用の金属繊維の製造方法 - 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） 本発明は不織マヴトの製造に好適な金属繊維の製造方法
に関するものである。

（従来の技術） 金属繊維を用いたこの種の不織マットは、金属繊維のみ
で形成されたものと、金属繊維をガラス繊維等からなる
他の不織マットに付設し複合材料として形成されたもの
とがあり、これらは所望の形状に整形する等して防音材
、シール材、電磁波のシールド材、熱伝導材、補強材、
フィルタ等として各種分野において広く用いられている
。

この不織マットは通常、乾式法または湿式法によって製
造されている。以下に従来のこの種の不織マットの製造
方法について説明する。

前者の乾式法によって不織マットを金属繊維のみで形成
する場合には、所定量の金属繊維をローラまたはプレス
で適宜成形しており、また後者の湿式法によって不織マ
ットを金属繊維のみで形成する場合には、金属繊維を水
，アルコール等の液体に分散させるとともに該分散液を
多孔質の型を介して負圧によって吸引して前記液体を分
散液中から除去して金属繊維を前記型に直接成形してい
る。また、何れの場合も必要に応じてＪ形状の多数の針
を備えたニードルパンチを成形後の不織マットに抜き差
しすることで金属繊維同志の絡みあいを高めて強度（引
張り強度）の向上を図っている。

また、金属繊維を他の不織マットに付設し不織マットを
複合材料として形成する場合には、金属繊維を前記乾式
法または湿式法によって例えばガラス繊維製の不織マッ
ト上に散布し、前記同様のニードルパンチをこの不織マ
ットに抜き差しして金属繊維を不織マットに埋め込むよ
うにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、金属繊維を用いた不織マットでは、用途全て
に共通する不具合点として「強度不足」と「繊維の脱落
」とがある。

これら不具合点は何れも金属繊維同志の絡みあいの不足
を要因とするもので、即ち金属繊維が直線状で繊維表面
が平滑であると金属繊維同志の絡みあいを期待できない
ので、当然不織マットの強度は低く、繊維の脱落も顕著
になる。従って、品質良好な不織マットを得るためには
、金属繊維が３次元的にカールし、しかも繊維表面が充
分な摩擦係数を有する粗面であることが好ましく、また
不織マットの製造工程中に受ける曲げ応力に対して切断
することがないような靭性を持つことが望ましい。

従来、これら不織マットで用いられる金属繊維を生成す
る方法の一つに引抜き法が知られている。

しかし、この方法で不織マットに使用するような細径の
金属繊維を得るには引抜き回数が増大し、中間焼鈍しの
回数も増加するため金属繊維が非常に高価になるととも
に、繊維表面が平滑であるため、高強度でしかも繊維の
脱落がない不織マットを製造することが困難であるとい
う問題がある。

また、前記金属繊維を生成する他の方法の一つにワイヤ
切削法が知られている。しかし、この方法は一方向に牽
引された長尺の金属線を該線に沿って切削することによ
り繊維を生成する方法であるため、その製法上、低強度
材料を使用することが困難であり、電気的，熱的特性に
優れ、且つ完結が少なく不織マットとして好適な銅やｆ
Ｒ銅等の金属ｔａｔＩｆ１の生成には不向きであるとい
う問題がある。また、切削時の振動等で切込み深さが変
化して生成される繊維径にバラつきを生じ易いため、該
方法で生成された金属繊維を使用しても品質の安定した
不織マットを量産することができないという問題がある
。

更に、前記金属繊維を生成する他の方法の一つに金属ブ
ロックを凹凸状または階段状の刃を備えた切削刃で切削
するびびり振動切削法等の方法が知られている。しかし
、この方法では３次元的にカールだ金属繊維を得ること
が困難であるため、短い金属繊維によって高強度でしか
も繊維の脱落がない不織マットを製造することができな
いという問題がある。また、前記ワイヤ切削法と同様に
生成される繊維径にバラつきを生じ易いため、該方法で
生成された金属繊維を使用しても品質の安定した不織マ
ットを量産することができないという問題がある。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、金属繊維
同志の絡みあいを充分に発揮して高強度で繊維の脱落が
ない不織マットを製造することができるとともに、品質
の安定した不織マットを安価に量産可能な不織マットの
製造に好適な金属繊維の製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するために、金属製の薄肉帯状
材料を回転軸の外面に該回転軸の軸線と平行に多数回捲
回する工程と、該回転軸を前記捲回方向とは逆方向に回
転させ、前記捲回材料の端面を切削刃で切削して長尺の
繊維を生成する工程と、該長尺繊維を適宜切断する工程
とを有することを特徴としている。

（作　用） 本発明によれば、金属製の薄肉帯状材料を多数回捲回し
た回転軸を前記捲回方向とは逆方向に回転させ、前記捲
回材料の端面を切削刃で切削することによって、回転軸
に捲回された種々強度の金属材料からその肉厚に応じた
繊維径を有する長尺の繊維を連続して生成することがで
き、またこの長尺繊維を適宜切断することにより、３次
元的にカールし繊維表面が粗面で、且つ適度な靭性を備
えた金属繊維を生成することができる。そして、この金
属繊維を適宜形状に成形して不織マットが製造される。

（実施例） 以下、図に従って本発明の実施例を説明する。

まず、第１図（ａ）乃至第１図（ｅ）を参照して長尺の
繊維を生成する切削装置及び長尺繊維の生成について説
明する。

同図において、１は床面等に載置された中空方形状のベ
ッドであり、該ベッド１の上面には軸受（図示省略）を
夫々内部に収容した軸受台２と支持台３が所定間隔をお
いて、且つ互いの軸受が同一軸線上に位置するように配
設されている。

１０は多段状に成形された主軸であり、該主軸１０は図
中右端部を前記支持台３に、また図中左端部を前記軸受
台２に夫々回転自在に軸支されている。また、前記主軸
１０の軸受台２と支持台３との間に位置する部分には、
主軸１０と軸線を一致する円柱状外面を有し、且つその
外面に軸線方向の溝１．　１　ａを有する巻付部１１と
、該巻付部１１の軸受台２側に大径の鍔部１２が設けら
れている。前記溝１１ａは後述する金属材料の端部が挿
入でき、且つ掛合できる程度の幅及び深さを有している
。更に、前記巻付部１１には薄肉帯状の金属材料が多数
回巻付けられている（以下、巻付けられた金属材料を捲
回材料２０という）。更にまた、前記支軸１０の軸受台
２から突出する部分には径の異なる２個のブーり１３，
１４が夫々同心状に固定されている。

前記金属材料は例えば厚さが１００μ１で幅が１００１
の黄銅製の薄板からなり、該金属材料を前記巻付部１１
に巻付けるに際しては金属材料の端部を前記溝１１ａに
挿入して折り曲げ、該金属材料を一側が鍔部１２の軸方
向端面に接するようにして第１図（Ｃ）に示すように時
計回り方向に多数回きつく巻付ける。そして、捲回され
た金属材料の直径が前記巻付部１１の直径が約１８０ｌ
Ｉｌの場合で例えば約２００１Ｉｍ程度になったところ
で切断し該端部を表面に止着する。この止着には接着剤
を用いる他、スポット溶接或いはレーザ溶接等を用いる
ことができる。

３０はベッド１内の下部に固定された主軸駆動用のモー
タで、該モータ３０の回転軸３１にはブ一り３２が固定
されている。このブーり３２と前記主軸１０のブーり１
３とがベルト３３を介して連結されており、即ち前記主
軸１０はモータ３０を作動によって回転できるようにな
っている。

４０はベッド１内の上部に固定され、且つ電磁クラッチ
等の連結手段（図示省略）を内部に備えた減速機で、該
減速機４０の入力軸４１にはブーリ４２が固定されてい
る。このブーり４２と前記主軸１０のプーり１４とはベ
ルト４３を介して連結されており、即ち減速機４０の入
力１１ｂ４１には主軸１０が回転している状態において
その回転が伝達されるようになっている。また、前記減
速機４０の出力軸（図示省略）には主軸１０の軸線と平
行な送りねじ４４が連結されている。

５０は、高速度鋼または超硬合金製の切削刃５１を備え
た刃物台であり、該刃物台５０はベッド１の上面におい
て主軸１０の軸線と平行に配設された案内レール４に摺
動自在に嵌合する案内溝５２を下面に有している。また
、刃物台５０の下面には前記案内レール４の長穴（図示
省略）を通じ下方に突出する脚板５３が設けられており
、該脚板５３には前記送りねじ４４に螺合した送りナッ
ト５４が固着されている。即ち、前記刃物台５０は送り
ねじ４４の回転によって案内レール４に沿ってベッド１
上面を主軸１０の軸線と平行に摺動できるようになって
いる。

前記切削刃５１の刃線５１ａは、その延長線が第１図（
ｂ）に示すように主軸１０の軸線１０ａと直交しており
、また捲回材料２０の端面（切削面）２０ａの高さ方向
の中心位置に接している。また、切削刃５１のすくい面
５１ｂと軸線１０ａとのなす角（すくい角）γは２１″
〜３７１の範囲内で適宜設定されており、また切削刃５
１の逃げ面５１ｃと捲回材料２０の端面２０ａとのなす
角（前逃げ角）αは１０″前後に設定されている。

また、図示を省略したが前記主軸１０の内部には前記プ
ーり２３．２４が固定された端面から巻付部１１に至る
空洞が形成され、また該空洞内には冷却水給排水用の２
重バイブが水密に挿着されていて、ボンブの作動によっ
て内バイブから空洞内に水を供給し、この水を外バイブ
で吸い込み循環できるようになっている。この冷却構造
は切削時において発生ずる熱による切削条件の変化、例
えば捲回材料２０の熱膨張による送り量の変化等を未然
に防止するものであり、主軸１０の特に巻付部１１を冷
却できるようになっている。

以下に前記切削装置の動作について説明する。

まず、七ータ４０を作動して主軸１０を第１図（ｅ）に
おいて反時計回り方向、つまり捲回材料２０の巻付け方
向とは逆方向に一定速度で回転する。

この状態で減速機４０の入力軸と出力軸とを連結すれば
、主軸１０と連動する送りねじ４４の回転により刃物台
５０を案内レール４に沿って捲回材料２０の端面２０ａ
方向に一定速度で送ることができる。これにより、切削
刃５１が捲回材料２０の端面２０ｇに押しゴてられて略
同心状に積層された金属材料の各層が同時に切削され、
捲回された材料の肉厚に応じた繊維径を有するの長尺繊
維が連続的に生成されることになる。

具体的な数値を掲げて説明すれば、厚さが１００μ１の
黄銅製の薄板を用いた場合において、切削幅１８ｍｍ、
切削刃５１の送りｆｆｉｏ．　　０１ａ＋ｍ／ｒｅｖ１
切削速度９０ｍ／ｗｉｎで繊維径が約１００μ麿の長尺
繊維を約７．５ｋｇ／ｈ生成することが可能であり、前
記送り量を倍増すると約１５ｋｇ／ｈの長尺繊維を生成
することが可能となる。

尚、前記切削装置で切削可能な材料は黄銅の他、銅，鉄
，タングステン，アルミニウム，ニッケル，チタン及び
これら合金等の金属から種々選択し使用できることは勿
論、必要に応じて２種以上の金属材料を積層捲回し組合
わせて用いてもよい。

また、前記切削を良好に行なうためには先に述べた切削
刃６１のすくい角γを適切に選択する必要がある。下記
表（１）　．　（２）は前記同様の金属材料を直径１５
０ｍｍの巻付部１１に直径１８０■程度になるまで巻付
け、そして主軸１０の回転数を１５０ｒｐｍ，切削幅を
１３＋ｍｓ、前逃げ角αを１０一定とし、切削刃６１の
送り量を０．０１ｓ■／ｒ８Ｖと０　．　　０　２　ｍ
ｍ／　ｒｅｖとした場合夫々におけるすくい角γによる
繊維生成状態及び主軸の回転数低下を夫々示す実験結果
である。

表（１）（送り量０．　　Ｏ　Ｌｓｍ／ｒｅｖ　）表（
２）（送り量０．　０　２ｍｍ／ｒｅｖ　）このように
、送り量が０　，　　Ｏ　Ｌ　ａｓ／　ｒｅｖにおいて
、すくい角γが２０″以下の場合では切削抵抗の増大と
それに伴なう発熱から相互に溶着した短い繊維が生成さ
れ、また主軸１０の回転数も１０ｒｐｍ程度低下した。

また、すくい角γが３８＠以上の場合では主軸１０には
それ程大きな回転数の低下を生じることはないが、切削
時にびびりが発生し長尺繊維の生成が困難であった。す
くい角γが２１〜３７°の間においては、角度が小さい
場合において主軸１０の回転数が低下し、やや柔軟性に
欠ける繊維が生成されるが、略良好な長尺繊維を得るこ
とが可能であり、特にすくい角γが３５°の場合におい
ては主軸１０の回転数低下も少なく繊維状態も最良であ
ることが確認された。

一方、送り量が０　．　　０　２　■／　ｒｅｖにおい
ても主軸１０の回転数低下が若干異なるが、略同様の結
果が得られ、すくい角γが２１〜３７＠の範囲内におい
て良好な繊維生成が可能であり、特にすくい角γが３５
＠の場合が最も適切であることが確認された。

ところで、前記切削装置を利用してより微細な繊維を生
成する場合には、より薄肉の金属材料を巻付部１１に捲
回させる必要があるが、材料の製造技術からみて厚さが
１００μ塵以下の材料を得ることは比較的困難であり、
また厚さがうずくなるにつれて価格もきわめて高くなる
ことから、このような場合には第２図に示すような積層
圧延装置を採用するとよい。

同図において６０ａ，６０ｂは円柱形状の圧延ローラで
あり、該圧延ローラ６０ａ，６０ｂは互いの軸線を平行
に、且つ所定間隔Ｓをおいて上下方向に対向配置されて
いる。また、この圧延口ーラ６０ａ，６０ｂは駆動モー
タ（図示省略）によって互いに逆方法に、且つ同一速度
で回転できるようになっている。

前記積層圧延装置における積層圧延は複数枚の薄板を積
層し該積層板を圧延することにより行なわれる。例えば
、厚さが約１００μ１の帯状の黄銅製の薄板を計４枚重
ね合わせて積層板ＫＳＩを構成し該積層板ＫＳ１を前記
圧延ローラ６０ａ，６０ｂに供給して圧延を行なう場合
で、この圧延ローラ６０ａ，６０ｂの圧延寸法Ｓを１０
０μｍに設定しておけば、これと同一寸法の圧延積層板
ＫＳ２を圧延によって得ることができるので、これによ
り一枚当たりの厚さが約２５μ層の極めて薄い材料を４
枚同時に積層状態で生成することが可能となる。従って
、これを巻付部１１に巻付けて前記同様の切削を行なえ
ば繊維径が約２５μ露のより微細な長尺繊維を連続的に
生成することが可能となる。

次に、前記長尺繊維の切断について説明する。

この切断では切断対象となる繊維よりも硬度及び剛性の
高い切断刃を有するものであれば種々周知の切断機の使
用が基本的に可能であるが、短時間で多量繊維の切断を
行なう場合には、紙用細断機と同様の機構、即ち複数の
円形切断刃が所定間隔で固定された２本の回転軸を平行
、且つ互いの切断刃が噛合うように配置して構成された
切断機を使用するとよい。

前記長尺繊維を切断することより３次元的にカ一ルし、
しかも繊維表面が粗面であり、また適度な靭性を備えた
所定長さの金属繊維の生成することができる。

この切断長さは不織マットの使用目的によっても若干異
なるが、金属繊維同志の絡みあいによる強度を期待する
のであれば２〜５０ｍｓ程度でアスベクト比（長さ／径
）が５００前後のものが好ましい。この範囲未満だと金
属繊維同志の絡みあいによる強度をあまり期待できず、
またこれを越えると繊維分散の偏りから強度偏差を生じ
易く、成形性が悪化する恐れがある。

次に、前記切断繊維の成形について説明する。

この切断繊維の成形に当っては周知の繊維成形技術が利
用できるもので、例えば不織マットを金属繊維のみで形
成する場合には先に述べた乾式法または湿式法によって
切断繊維を適宜形状に成形すればよく、何れの場合も必
要に応じて第３図に示すようにＪ形状の多数の針７１を
備えた二一ドルパンチ７０を成形後の不織マット８０に
抜き差しすることで金属繊維同志の絡みあいを高めて引
張り強度の補強を行なう。

また、前記切断繊維を他の不織マットに付設し不織マッ
トを複合材料として形成する場合には、第４図（ａ）　
，　（ｂ）に示すように金属繊維９０を乾式法または湿
式法によって例えばガラス繊維製の不織マット１００上
に散布し、前記同様の二一ドルパンチ７０をこの不織マ
ット１００に抜き差しして金属繊維９０を不織マット１
００に埋め込めばよい。尚、前記成形時において適宜粘
結剤を添加して切断繊維の分離を抑制してもよい。

ちなみに、第１図（ａ）に示した切削装置で生成された
繊維径１００μ■の黄銅製の長尺繊維を長さ３０ｍｍに
切断して得られた金属繊維と、従来のびびり振動切削法
によって生成された繊維径約１００μ麿，長さ３０ｍｌ
の黄銅製の金属繊維とを、夫々湿式法で平板状に成形し
該成形物から無負荷状態で幅３０ｍｍ，厚さ８　ｍｍ，
長さ１００■の試験片を得、夫々の試験片の長手方向端
部をクランブして引張り試験を行なった結果、びびり振
動切削法による従来品は約３ｋｇで引き裂けを生じたの
に対し、本発明品は約５ｋｇまで引き裂けが見られず倍
近い引張り強度があることが確認された。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、金属製の薄肉帯状
材料を多数回捲回した回転軸を前記捲回方向とは逆方向
に回転させ、前記捲回材料の端面を切削刃で切削するこ
とによって、回転軸に捲回された種々強度の金属材料か
らその肉厚に応じた繊維径を存する長尺の繊維を連続し
て生成することができ、またこの長尺繊維を適宜切断す
ることにより、３次元的にカールし繊維表面が粗面で、
且つ適度な靭性を備えた金属繊維を生成することができ
るので、該金属繊維を適宜形状に成形することにより金
属繊維同志の絡みあいによる相互結合によって充分な強
度を発揮でき、しかも繊維の脱落のない不織マットを製
造することができる。

また、前記繊維生成方法により繊維径にバラつきのない
長尺繊維を高い効率で生成することが可能になるので、
品質の安定した不織マットを量産することができるとと
もに、不織マットの製造コストを大幅に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明に係る切削装置
を示すもので、第１図（ａ）は切削装置の側面図、第１
図（ｂ）は第１図（ａ）の部分拡大図、第１図（ｃ）は
第１図（ａ）の部分斜視図、第２図は本発明に係る積層
圧延装置の簡略図、第３図は不織マットの強度補強説明
図、複合材料からなる不織マットの製造工程図である。 １０・・・主軸、２０・・・捲回材料、２０ａ・・・捲
回材料の端而、５１・・・切削刃、８０，１００・・・
不織マッ　　ト　。 特　許　出　願　人　　二ペックス株式会社柳沢　章 代理人　　　弁理士　　吉田　精孝 平成　２年　４月

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　金属製の薄肉帯状材料を回転軸の外面に該回転軸の軸
   線と平行に多数回捲回する工程と、 該回転軸を前記捲回方向とは逆方向に回転させ、前記捲
   回材料の端面を切削刃で切削して長尺の繊維を生成する
   工程と、 該長尺繊維を適宜切断する工程とを有する ことを特徴とする不織マット製造用の金属繊維の製造方
   法。