JP2010229570A - Fiber guide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックス製の繊維ガイドに関するものである。 The present invention relates to a ceramic fiber guide.
繊維の製造工程においては、高速で走行する繊維を案内するために、オイリングノズル，ローラガイド，ロッドガイドおよびトラバースガイドなどの様々なタイプの繊維ガイドが繊維機械に取り付けられて使用されている。 In the fiber manufacturing process, various types of fiber guides such as an oiling nozzle, a roller guide, a rod guide, and a traverse guide are attached to a textile machine and used to guide a fiber traveling at high speed.
例えば、合成繊維の紡糸工程において使用されるオイリングノズルは、溶融原液を紡糸ノズルから噴出させて得られた複数の繊維を収束して、この収束した繊維がスムーズに走行するように、また、走行途中で切れてしまうことを防止するために、収束した繊維にオイルを付着させる機能を有して繊維を案内している。 For example, an oiling nozzle used in a synthetic fiber spinning process converges a plurality of fibers obtained by ejecting a molten stock solution from a spinning nozzle so that the converged fibers run smoothly and run. In order to prevent the fiber from being cut off halfway, the fiber is guided with a function of attaching oil to the converged fiber.
図３は、従来の繊維ガイドの一例であるオイリングノズルを示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は繊維を案内してオイルを付着させる状態のオイリングノズルを断面で示した模式図である。オイリングノズル50は、繊維100を案内するためにオイリングノズル50に形成した溝状の案内面を接糸部51として、この接糸部51の入口側に開口するオイル供給孔52と、接糸部51に備えられたオイル溜まり53とを有しており、全体をアルミナまたはジルコニアなどのセラミックスで一体的に形成したものである。
3A and 3B show an oiling nozzle as an example of a conventional fiber guide, FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. It is the schematic diagram which showed the oiling nozzle of the state which guides a fiber and adheres oil in the cross section. The
なお、接糸部51の入口側とは、繊維100が接糸部51に入って行く側であり、図３（ｃ）においては図の右側である。この図３（ｃ）に示す例では、繊維100は右側の入口側から接糸部51に入り、白抜き矢印で示す方向に出ていく構成としてある。
The inlet side of the
そして、図３（ｃ）に示すように、繊維100を接糸部51に摺動させながら白抜き矢印の方向に高速で送り、同時にオイル供給孔52からオイルを噴出することによって、繊維100にオイルを付着させるようになっている。
Then, as shown in FIG. 3C, the
このとき、噴出したオイルは繊維100とともに移動してオイル溜まり53に溜まり、溜まったオイルが繊維100の全面に付着するようになっている。
At this time, the ejected oil moves together with the
このようなオイリングノズル50に求められる特性としては、繊維100に良好にオイルを付着させることができることだけではなく、繊維100に傷を付けることがなく、長期間摩耗せずに使用できることである。
The characteristics required for such an
そして、特許文献１には、繊維糸条を接触走行させて糸条に油剤を付与する繊維用油剤付与ガイド装置において、給油ガイドが接糸部において糸条走行方向に対して少なくとも１ヶ所以上屈曲しており、かつ屈曲前後の接糸部が直線部を有している繊維用油剤付与ガイド装置が開示されている。また、少なくとも接糸部がＺｒＯ２を10〜40重量％含むＡｌ２Ｏ３を主成分とし、ＺｒＯ２の平均結晶粒径が1.5〜５μｍ、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径が1.5〜30μｍである複合セラミックよりなる繊維用油剤付与ガイド装置が開示されている。これらによれば、糸条が高速で走行する場合に、給油ガイドに糸条とともに大量に発生する随伴気流によって接糸部の油剤の偏流および糸条の接糸部での糸揺れを抑制できるので、油剤均一付着が可能となり付着班を防止できるというものである。さらに、接糸部にＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３という異なった２種類の材質が強固に結合しているため、特に屈曲部の糸の走行に対して結晶粒子の脱落を抑制することによって糸条へのダメージをなくし、かつ接糸部の濡れ特性を阻害することがなくなるというものである。 And in patent document 1, in the oil agent provision guide apparatus for a fiber which makes a fiber yarn contact-run and apply | coat an oil agent to a yarn, an oil supply guide bends at least 1 or more places with respect to the yarn running direction in a yarn contact part. In addition, there is disclosed a fiber oil application guide device in which a yarn-attached portion before and after bending has a straight portion. At least yarn contact portion is mainly composed of Al 2 O 3 containing ZrO 2 10 to 40 wt%, average crystal grain size of the ZrO 2 is 1.5～5Myuemu average crystal grain size of Al 2 O 3 is 1.5~30μm An oil application guide device for fibers made of a composite ceramic is disclosed. According to these, when the yarn travels at a high speed, it is possible to suppress the drift of the oil agent in the yarn-attached portion and the yarn swaying in the yarn-attached portion due to the accompanying airflow generated in large quantities together with the yarn in the oil supply guide. The oil agent can be uniformly adhered and the adhesion spots can be prevented. Furthermore, since two different types of materials, ZrO 2 and Al 2 O 3 , are firmly bonded to the yarn-contacting portion, the yarn is suppressed by suppressing the dropout of the crystal particles particularly with respect to the traveling of the yarn at the bent portion. It is possible to eliminate damage to the yarn and to prevent the wetting characteristics of the yarn-attached portion from being hindered.
また、特許文献２には、溶融紡糸した糸条をＺｒＯ２を10〜40重量％含むＡｌ２Ｏ３を主成分とする糸道ガイドにより規制するに際し、この糸道ガイドのＡｌ２Ｏ３の平均結晶粒径が1.5〜30μｍであり、ＺｒＯ２の結晶構造における正方晶の割合が少なくとも50体積％であり、この糸道ガイド表面におけるＺｒＯ２の結晶粒全体に対するＡｌ２Ｏ３の結晶粒内に存在するＺｒＯ２の結晶粒の割合が２％以下であり、かつこの糸条が接触する糸道ガイドの形状が１ｍｍ以上のＲをなす溶融紡糸方法が開示されている。これによれば、糸切れやフィラメント間の物性差が生じるという問題を解決することができるというものである。 Patent Document 2 discloses that when a melt-spun yarn is regulated by a yarn path guide mainly composed of Al 2 O 3 containing 10 to 40% by weight of ZrO 2 , the Al 2 O 3 The average crystal grain size is 1.5 to 30 μm, the proportion of tetragonal crystals in the crystal structure of ZrO 2 is at least 50% by volume, and the Al 2 O 3 crystal grains in the entire ZrO 2 crystal grains on the surface of the yarn path guide A melt spinning method is disclosed in which the proportion of the ZrO 2 crystal grains present in the yarn is 2% or less and the shape of the yarn path guide in contact with the yarn forms an R of 1 mm or more. According to this, the problem that thread breakage or physical property difference between filaments occurs can be solved.
また、特許文献３には、Ａｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２と、添加剤であるＳｉＯ２、ＴｉＯ２およびＭｇＯからなるセラミックス焼結体であって、Ａｌ２Ｏ３を65〜96質量％、ＺｒＯ２を４〜34.4質量％含有して、ＳｉＯ２を0.20質量％以上、ＴｉＯ２を0.22質量％以上、およびＭｇＯを0.12質量％以上含有し、かつＳｉＯ２、ＴｉＯ２およびＭｇＯの合計の含有割合が0.6〜4.5質量％であるセラミックス焼結体が開示されている。このセラミックス焼結体によれば、高硬度および高強度という特性を有するので、種々の構造部材、摺動部材、切削工具に使用できるというものである。特に、人工骨頭のような、安定性，高強度および耐摩耗性が要求される生体用材料に好適に使用されるというものである。 Patent Document 3 discloses a ceramic sintered body made of Al 2 O 3 and ZrO 2 and additives SiO 2 , TiO 2 and MgO, and contains Al 2 O 3 in an amount of 65 to 96% by mass, ZrO. 4 to 34.4% by mass, SiO 2 is 0.20% by mass or more, TiO 2 is 0.22% by mass or more, and MgO is 0.12% by mass or more, and the total content of SiO 2 , TiO 2 and MgO Discloses a ceramic sintered body having a content of 0.6 to 4.5% by mass. Since this ceramic sintered body has characteristics of high hardness and high strength, it can be used for various structural members, sliding members, and cutting tools. In particular, it is suitably used for biomaterials that require stability, high strength, and wear resistance, such as artificial bone heads.
しかしながら、近年になって生産される繊維は、断面が異形状のものが多くなってきている。しかも、生産効率を上げるために、繊維の送り速度が3000〜8000ｍ／分と極めて速くなっている。さらに、遠赤外線を放射する機能や光の透過を低減する機能を持たせるために、チタニア，マグネシアおよびカルシアなどの硬質粒子を繊維に含有させたものも作られている。そのため、繊維に傷，解れおよび毛羽などのダメージが生じないような、さらに耐摩耗性の高い高硬度のセラミックスからなる繊維ガイドが求められていた。 However, the fiber produced in recent years has increased in the shape of an irregular cross section. Moreover, in order to increase production efficiency, the feeding speed of the fibers is as extremely high as 3000 to 8000 m / min. Furthermore, in order to have a function of emitting far infrared rays and a function of reducing light transmission, fibers containing hard particles such as titania, magnesia, and calcia are also made. Therefore, there has been a demand for a fiber guide made of high-hardness ceramics having higher wear resistance so that the fiber is not damaged, unraveled, or fluffed.
例えば、特許文献１に記載の繊維用油剤付与ガイド装置は、接糸部がＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３との複合セラミックからなり、接糸部に２種類の材質が強固に結合しているため、結晶粒子が脱落するのを抑制して繊維に対するダメージをなくすことができるが、上述の断面が異形状の繊維や硬質粒子を含有させた繊維を案内するには十分でないことから、さらに耐摩耗性が高い長寿命の繊維ガイドが求められていた。 For example, in the fiber oil application guide device described in Patent Document 1, the yarn contact portion is made of a composite ceramic of ZrO 2 and Al 2 O 3, and two kinds of materials are firmly bonded to the yarn contact portion. It is possible to eliminate the damage to the fibers by suppressing the crystal particles from falling off, but the above-mentioned cross section is not sufficient to guide the fibers containing the irregularly shaped fibers or the hard particles. There has been a demand for a long-life fiber guide having high properties.
また、特許文献２に記載の糸道ガイドは、ＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３との複合セラミックスからなる糸道ガイドにより、糸切れやフィラメント間の物性差を低減することができるが、特許文献１に開示された繊維用油剤付与ガイド装置の場合と同様に、さらに十分に耐摩耗性が高い長寿命の繊維ガイドが求められていた。 Further, the yarn path guide described in Patent Document 2 can reduce yarn breakage and physical property difference between filaments by a thread path guide made of a composite ceramic of ZrO 2 and Al 2 O 3 . As in the case of the fiber oil application guide device disclosed in 1), a long-life fiber guide having a sufficiently high wear resistance has been demanded.
また、特許文献３に記載のセラミックス焼結体は、高硬度および高強度という特性を有するので、種々の構造部材，摺動部材または切削工具に使用でき、特に、人工骨頭のような、安定性，高強度および耐摩耗性が要求される生体用材料に好適に使用できるというものであるが、特許文献３には、摺動部材については、断面が異形状の繊維や硬質粒子を含有させた繊維をより高速に案内できる繊維ガイドに用いることに関する記載は無かった。 In addition, since the ceramic sintered body described in Patent Document 3 has characteristics of high hardness and high strength, it can be used for various structural members, sliding members or cutting tools, and in particular, stability such as an artificial bone head. , Which can be suitably used for biomaterials that require high strength and wear resistance, Patent Document 3 contains fibers and hard particles having an irregular cross section for the sliding member. There was no description about using the fiber guide that can guide the fiber at a higher speed.
本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、断面が異形状の繊維や、硬質粒子を含有させた繊維をより高速に案内する繊維ガイドとして用いたとしても、耐摩耗性に優れ、長寿命であり、繊維にダメージを与えにくい繊維ガイドを提供することを目的とする。 The present invention has been devised to solve the above problems, and even if it is used as a fiber guide for guiding a fiber having an irregular cross-section or a fiber containing hard particles at a higher speed, it is wear resistant. An object of the present invention is to provide a fiber guide that is excellent in resistance, long life, and hardly damages the fiber.
本発明の繊維ガイドは、接糸部がアルミナを65〜96質量％およびジルコニアを４〜35質量％含有する焼結体からなり、焼結体におけるアルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であることを特徴とするものである。 The fiber guide of the present invention is composed of a sintered body in which the yarn contact portion contains 65 to 96% by mass of alumina and 4 to 35% by mass of zirconia, and the average particle diameter of alumina and the average particle diameter of zirconia in the sintered body are It is characterized by being 1.2 μm or less.
また、本発明の繊維ガイドは、上記構成において、アルミナの平均粒径が１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいことを特徴とするものである。 In the fiber guide of the present invention, the average particle diameter of alumina is 1 μm or less, the average particle diameter of zirconia is 0.8 μm or less, and the average particle diameter of alumina is larger than the average particle diameter of zirconia. It is characterized by this.
また、本発明の繊維ガイドは、上記いずれかの構成において、焼結体がシリカを0.07〜1.5質量％およびマグネシアを0.1〜１質量％含有することを特徴とするものである。 The fiber guide according to the present invention is characterized in that, in any of the above-described configurations, the sintered body contains 0.07 to 1.5 mass% of silica and 0.1 to 1 mass% of magnesia.
さらに、本発明の繊維ガイドは、上記構成において、焼結体がチタニアを0.2〜２質量％含有することを特徴とするものである。 Furthermore, the fiber guide of the present invention is characterized in that, in the above configuration, the sintered body contains 0.2 to 2% by mass of titania.
本発明の繊維ガイドによれば、接糸部がアルミナを65〜96質量％およびジルコニアを４〜35質量％含有する焼結体からなり、焼結体におけるアルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であることにより、結晶粒界に亀裂が発生したときには、亀裂の先端で生じた応力に誘起されてジルコニアの結晶が正方晶から単斜晶に変態し、体積が膨張して亀裂の伝播を防止するという相変態強化効果が現れやすいため、結晶粒界に亀裂が発生してもこの亀裂の進展が抑えられて結晶粒子が脱落しにくくなり、接糸部の耐摩耗性を向上することができる。 According to the fiber guide of the present invention, the yarn contact portion is made of a sintered body containing 65 to 96% by mass of alumina and 4 to 35% by mass of zirconia, and the average particle diameter of alumina and the average particle of zirconia in the sintered body Due to the diameter of 1.2 μm or less, when cracks occur at the grain boundaries, the zirconia crystals are transformed from tetragonal to monoclinic crystals due to stress generated at the crack tips, and the volume expands. Since the phase transformation strengthening effect of preventing the propagation of cracks is likely to appear, even if cracks occur at the grain boundaries, the progress of the cracks is suppressed, making it difficult for the crystal grains to fall off, and improving the wear resistance of the yarn-attached part. Can be improved.
また、本発明の繊維ガイドによれば、アルミナの平均粒径が１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいときには、接糸部を構成する焼結体の結晶粒界に亀裂が発生しても、ジルコニアの相変態強化効果が現れやすいため、亀裂の進展が抑えられて結晶粒子の脱落が起こりにくくなると同時に、結晶粒子が脱落しても平均粒径が小さいため、接糸部が受けるダメージは小さい。さらに、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいので、焼結体の表面でアルミナがジルコニアよりも突出しやすくなり、ジルコニアよりも硬いアルミナが繊維と接触するので、耐摩耗性が向上する。 Further, according to the fiber guide of the present invention, when the average particle size of alumina is 1 μm or less, the average particle size of zirconia is 0.8 μm or less, and the average particle size of alumina is larger than the average particle size of zirconia, Even if cracks occur in the crystal grain boundaries of the sintered body that constitutes the threaded portion, the effect of strengthening the phase transformation of zirconia tends to appear, so that the progress of the cracks is suppressed and the crystal grains are less likely to fall off. Even if the particles fall off, the average particle size is small, so that the damage to the yarn contact portion is small. In addition, since the average particle size of alumina is larger than the average particle size of zirconia, alumina is more likely to protrude than zirconia on the surface of the sintered body, and the harder alumina than zirconia comes into contact with the fibers, improving wear resistance. To do.
また、本発明の繊維ガイドによれば、焼結体がシリカを0.07〜1.5質量％およびマグネシアを0.1〜１質量％含有するときには、焼成温度を下げて結晶の粒成長を抑制できるので、ジルコニアの相変態強化効果が現れやすくなり、粒界の亀裂の進展が抑えられ、接糸部で脱落しても平均粒径が小さいため接糸部が受けるダメージは小さく、耐摩耗性をさらに向上することができる。 Further, according to the fiber guide of the present invention, when the sintered body contains 0.07 to 1.5 mass% of silica and 0.1 to 1 mass% of magnesia, the sintering temperature can be lowered to suppress crystal grain growth. The phase transformation strengthening effect is likely to appear, the growth of cracks at the grain boundary is suppressed, and the average particle size is small even if it falls off at the yarn-attached part, so the damage received by the yarn-attached part is small and the wear resistance is further improved. Can do.
さらに、本発明の繊維ガイドによれば、焼結体がチタニアを0.2〜２質量％含有するときには、チタニアが焼結助剤として作用するとともに一部がアルミナの結晶粒子に固溶して分散する効果により材料の強度が向上するため、接糸部の耐摩耗性を向上させることができる。 Further, according to the fiber guide of the present invention, when the sintered body contains 0.2 to 2% by mass of titania, titania acts as a sintering aid and a part thereof is dissolved and dispersed in alumina crystal particles. Since the strength of the material is improved by the effect, the wear resistance of the yarn contact portion can be improved.
以下、本発明の繊維ガイドの実施の形態の例について説明する。 Hereinafter, the example of embodiment of the fiber guide of this invention is demonstrated.
図１は、本発明の繊維ガイドの実施の形態の一例であるオイリングノズルを示す、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’線での断面図であり、（ｃ）は繊維を案内してオイルを付着させる状態のオイリングノズルを断面で示した模式図である。オイリングノズル10は、繊維100を案内するためにオイリングノズル10に形成した溝状の案内面を接糸部11として、この接糸部11の入口側に開口するオイル供給孔12と、接糸部11に備えられたオイル溜まり13とを有しており、全体をアルミナ、ジルコニアなどのセラミックスで一体的に形成したものである。
1A and 1B show an oiling nozzle as an example of an embodiment of a fiber guide according to the present invention, FIG. 1A is a perspective view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. (C) is the schematic diagram which showed the oiling nozzle of the state which guides a fiber and adheres oil in the cross section. The oiling nozzle 10 has a groove-shaped guide surface formed in the oiling nozzle 10 for guiding the
なお、接糸部11の入口側とは、繊維100が接糸部11に入って行く側であり、図１（ｃ）においては図の右側である。図１（ｃ）に示す例では、繊維100は右側の入口側から接糸部11に入り、白抜き矢印で示す方向に出ていく構成としてある。
In addition, the entrance side of the
そして、図１（ｃ）に示すように、繊維100を接糸部11に摺動させながら白抜き矢印の方向に高速で送り、同時にオイル供給孔12からオイルを噴出することによって、繊維100にオイルを付着させるようになっている。
Then, as shown in FIG. 1 (c), the
このとき、噴出したオイルは繊維100とともに移動してオイル溜まり13に溜まり、溜まったオイルが繊維100の全面に付着するようになっている。
At this time, the ejected oil moves together with the
このようなオイリングノズル10に求められる特性としては、繊維100に良好にオイルを付着させることができることだけではなく、繊維100に傷を付けることがなく、長期間摩耗せずに使用できることである。
The characteristics required for such an oiling nozzle 10 are not only that oil can be satisfactorily adhered to the
また、図２は、本発明の繊維ガイドの実施の形態の他の例をそれぞれ示す、（ａ）はローラガイドの斜視図、（ｂ）はロッドガイドの斜視図、（ｃ）はトラバースガイドの斜視図である。 FIG. 2 shows another example of the embodiment of the fiber guide of the present invention, (a) is a perspective view of a roller guide, (b) is a perspective view of a rod guide, and (c) is a traverse guide. It is a perspective view.
図２（ａ）に示す本発明の繊維ガイドの実施の形態の一例であるローラガイド20は、多くの繊維機械で使用されており、このローラガイド20は、回転しながらＶ溝状の案内面を接糸部11として繊維100を案内するものである。また、図２（ｂ）に示すロッドガイド30は、繊維機械の様々な場所で繊維を収束したり分離したりするために使用され、ロッドガイド20の外周面が接糸部11として繊維100を案内している。また、図２（ｃ）に示すトラバースガイド40は、繊維を円筒状のパッケージの外周に巻き取るとき、円筒軸を中心に回転するパッケージの外周の近くで円筒軸と平行に往復運動しながら溝状の接糸部11を通過した繊維100をパッケージに案内し、均等な厚みで巻き付けるために使用されている。
A
そして、これらの繊維ガイドは、いずれも接糸部11が繊維100と摺動するので、前述の断面が異形状の繊維や硬質粒子を含有させた繊維を高速で案内するような過酷な条件下では、より耐摩耗性が要求されるものである。したがって、本発明の繊維ガイドは、接糸部11がアルミナを65〜96質量％およびジルコニアを４〜35質量％含有する焼結体からなり、焼結体におけるアルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であることが重要である。
These fiber guides both have the yarn-contacting
アルミナを65〜96質量％含有すると、接糸部11を構成する焼結体の耐摩耗性が高くなるので、繊維ガイドとしての寿命が長くなる。また、ジルコニアを４〜35質量％含有すると、接糸部11を構成する焼結体の結晶粒子の脱落やこの脱落が酷くなった欠けが生じにくくなって、繊維100が傷付いたり切れたりしなくなる。なお、アルミナが65質量％未満になると、接糸部11を構成する焼結体の耐摩耗性が低下するので、寿命が短くなる問題がある。他方、アルミナを96質量％を超えて含有すると、ジルコニアの量が少なくなるので、接糸部11を構成する焼結体の結晶粒子が脱落したり欠けやすくなり、繊維100が傷付いたり切れやすくなったりする。つまり、ジルコニアが４質量％未満になると、接糸部11を構成する焼結体の結晶粒界に繊維100が含有する硬質粒子との衝突により亀裂が発生したら、亀裂の周囲にジルコニアの結晶粒子が少ないために、相変態強化効果による亀裂の伝播を防止する効果が得られにくくなり、接糸部11を構成する焼結体の結晶粒子が脱落したり、酷い場合には欠けが発生しやすくなる。逆に、ジルコニアが35質量％を超えると、アルミナの量が少なくなるため、接糸部11を構成する焼結体の耐摩耗性が低下して寿命が短くなるという問題がある。
When the alumina content is 65 to 96% by mass, the wear resistance of the sintered body constituting the
また、接糸部11を構成する焼結体のアルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であると、結晶粒界に亀裂が発生してもジルコニアの相変態強化効果が現れやすいため、粒界に亀裂が発生しても進展が抑えられて脱落しにくくなり、接糸部の耐摩耗性を改善することができる。これは、従来のアルミナジルコニア製の繊維ガイドは、アルミナおよびジルコニアの平均結晶粒径が1.5μｍ以上であるが、本発明の繊維ガイドのように平均粒径が1.2μｍ以下になると、結晶粒の体積は約１／２となるため、断面が異形状の繊維との接触あるいは繊維に含まれる硬質粒子との接触や、結晶粒界に存在する亀裂の進展などによって接糸部11を構成する焼結体の結晶粒子が受ける僅かな変位に対して、ジルコニアの相変態強化効果がより発現しやすくなるためである。
Further, when the average particle diameter of alumina and the average particle diameter of zirconia in the sintered body constituting the yarn-attached
なお、ジルコニアはイットリアやセリアなど既知の安定化剤を含有してもよく、イットリアは２〜６ｍｏｌ％の範囲で、セリアは５〜12ｍｏｌ％の範囲で用いればよい。 Zirconia may contain a known stabilizer such as yttria and ceria. Yttria may be used in a range of 2 to 6 mol%, and ceria may be used in a range of 5 to 12 mol%.
また、本発明の繊維ガイドは、アルミナの平均粒径が１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいことが好ましい。 In the fiber guide of the present invention, the average particle diameter of alumina is 1 μm or less, the average particle diameter of zirconia is 0.8 μm or less, and the average particle diameter of alumina is preferably larger than the average particle diameter of zirconia.
アルミナの平均粒径が１μｍ以下になると、接糸部11を構成する焼結体の結晶粒界の亀裂が進展し、結晶粒子が脱落しても平均粒径が小さいために、脱落痕も小さくなることから、接糸部11は短期間で大きなダメージを受けることがなくなり、さらに寿命が長くなる。
When the average particle size of alumina is 1 μm or less, cracks in the crystal grain boundaries of the sintered body constituting the
また、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下になると、従来のアルミナジルコニア製の繊維ガイドのジルコニアの平均結晶粒径1.5μｍと比較して体積は１／６以下となるため、断面が異形状の繊維との接触あるいは繊維に含まれる硬質粒子との接触や、結晶粒界に存在する亀裂の進展などの結晶粒子が受ける僅かな変位に対してもジルコニアの相変態強化効果がより発現しやすくなり、焼結体の結晶粒子の脱落や欠けをさらに抑制することができる。さらに、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいと、接糸部11でアルミナがジルコニアよりも突出しやすくなり、ジルコニアよりも硬いアルミナが繊維100と接触するため、耐摩耗性が向上する。
Further, when the average particle size of zirconia is 0.8 μm or less, the volume is 1/6 or less compared to the average crystal particle size of zirconia of the conventional fiber guide made of alumina zirconia, so the cross section has an irregular shape. The effect of strengthening the phase transformation of zirconia is more likely to occur even when the crystal particles are subjected to slight displacements such as contact with fibers or with hard particles contained in the fibers, or crack growth at the grain boundaries. Further, it is possible to further suppress the dropout and chipping of the crystal grains of the sintered body. Furthermore, if the average particle size of alumina is larger than the average particle size of zirconia, the alumina is more likely to protrude than zirconia at the
また、緻密な焼結体を形成するためには、アルミナの平均粒径を0.5μｍ以上とし、ジルコニアの平均粒径を0.3μｍ以上とすることが好ましい。 In order to form a dense sintered body, the average particle diameter of alumina is preferably 0.5 μm or more, and the average particle diameter of zirconia is preferably 0.3 μm or more.
また、本発明の繊維ガイドは、焼結体がシリカを0.07〜1.5質量％およびマグネシアを0.1〜１質量％含有することが好ましい。 In the fiber guide of the present invention, the sintered body preferably contains 0.07 to 1.5% by mass of silica and 0.1 to 1% by mass of magnesia.
焼結体がシリカを0.07〜1.5質量％含有すると、アルミナとジルコニアとの結晶粒界にガラス相が形成されて焼結を促進するために、低温で焼成することができ、結晶粒子を微細化することが可能となる。また、マグネシアを0.1〜１質量％含有すると、アルミナの結晶粒子の異常粒成長が抑制されるため、均一な結晶組織を有する焼結体とすることが可能となる。また、焼結体に含まれるシリカが0.07質量％未満になると、結晶粒界のガラス相が少ないため、焼成時に液相の粘度が高くなって、焼結を促進する効果が小さくなり、1.5質量％を超えると、ガラス相が多くなり過ぎて結晶粒子が脱落しやすくなる。また、焼結体に含まれるマグネシアの量が0.1質量％未満になると、アルミナの結晶粒子の粒成長を抑制する効果が弱くなって、アルミナの結晶粒子が異常な粒成長を起こしやすくなり、１質量％を超えると、ガラス相の強度が低下して、接糸部11では結晶粒子が脱落しやすくなる。
When the sintered body contains 0.07 to 1.5 mass% of silica, a glass phase is formed at the crystal grain boundary between alumina and zirconia, which can be sintered at a low temperature in order to promote sintering, and the crystal grains are refined. It becomes possible to do. In addition, when magnesia is contained in an amount of 0.1 to 1% by mass, abnormal grain growth of alumina crystal particles is suppressed, so that a sintered body having a uniform crystal structure can be obtained. In addition, when the silica contained in the sintered body is less than 0.07% by mass, the glass phase at the crystal grain boundary is small, so the viscosity of the liquid phase becomes high at the time of firing, and the effect of promoting sintering is reduced, resulting in 1.5% by mass. If it exceeds 50%, the glass phase becomes too much and the crystal particles are likely to fall off. Further, when the amount of magnesia contained in the sintered body is less than 0.1% by mass, the effect of suppressing the crystal growth of alumina crystal particles is weakened, and the alumina crystal particles are liable to cause abnormal particle growth. When it exceeds mass%, the strength of the glass phase is lowered, and the crystal particles are liable to fall off at the
また、本発明の繊維ガイドは、焼結体がチタニアを0.2〜２質量％含有することが好ましい。 Moreover, as for the fiber guide of this invention, it is preferable that a sintered compact contains 0.2-2 mass% of titania.
焼結体がチタニアを0.2〜２質量％含有すると、チタニアが焼結助剤として作用するとともに一部がアルミナの結晶粒子に固溶して分散することによって、焼結体の強度が向上し、接糸部11と繊維100が含有する硬質粒子との衝突で結晶粒界や結晶粒子にクラックが生じにくくなるため、耐摩耗性を改善することができる。
When the sintered body contains 0.2 to 2% by mass of titania, the titania acts as a sintering aid and a part thereof is dissolved and dispersed in the alumina crystal particles, thereby improving the strength of the sintered body. Abrasion between the
また、焼結体に含まれるチタニアが0.2質量％未満になると、アルミナの結晶粒子に固溶して分散する量が少なくなることから、焼結体の強度が向上し、繊維100がオイリングノズル10の接糸部11を摺動しても接糸部11と繊維100に含有する硬質粒子との衝突で粒界や結晶粒子にクラックが生じにくくなる効果が小さくなり、２質量％を超えると、ガラス相に亀裂が発生しやすくなり、繊維100が含有する硬質粒子との衝突で亀裂が進展しやすくなり、強度が低下して焼結体の結晶粒子が脱落しやすくなる。
In addition, when the titania contained in the sintered body is less than 0.2% by mass, the amount of the solid solution dissolved and dispersed in the alumina crystal particles is reduced, so that the strength of the sintered body is improved and the
なお、本発明の繊維ガイドの実施の形態の一例を示すオイリングノズル10の接糸部11を構成する焼結体に含まれるアルミナ，ジルコニア，シリカ，マグネシアおよびチタニアの含有量は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法を用いて測定することができる。具体的には、作製したセラミックスを放電プラズマで蒸発気化して励起し、励起した原子が低いエネルギー順位に戻るときに発する固有のスペクトルを測定することで原子の種類を特定し、その発光強度から各原子の定量分析をする。また、アルミナおよびジルコニアの平均結晶粒径は、走査電子顕微鏡を用いて倍率を9000〜11000倍として焼結体の破断面を反射電子像で写真撮影し、写真の任意の場所に３本の直線を引き、直線が横切ったアルミナとジルコニアとの結晶の数とその各々の結晶の合計の長さを測定して、各々の結晶の数で各々の結晶の合計の長さを除することで求めることができる。また、本発明における断面が異形状の繊維とは、例えば、断面の形状がまゆ形状，楕円形状，三角形状，クローバの葉形状またはくさび形状などである。
The content of alumina, zirconia, silica, magnesia and titania contained in the sintered body constituting the
また、本発明の繊維ガイドは、以上の例ではオイリングノズルを用いて説明したが、これに限らず、ローラガイド，ロッドガイド，リングガイド，アイレット，スネールガイドおよびトラバースガイドなどの繊維ガイドをも含むものである。 The fiber guide of the present invention has been described using the oiling nozzle in the above example, but is not limited thereto, and includes fiber guides such as a roller guide, rod guide, ring guide, eyelet, snail guide, and traverse guide. It is a waste.
次に、本発明の繊維ガイドの製造方法をオイリングノズル10を例に説明する。 Next, the manufacturing method of the fiber guide according to the present invention will be described using the oiling nozzle 10 as an example.
また、本発明の繊維ガイドを構成する焼結体として、アルミナと安定化剤を含有するジルコニアとを用いて説明する。 Moreover, it demonstrates using the alumina and the zirconia containing a stabilizer as a sintered compact which comprises the fiber guide of this invention.
純度が99.9質量％で平均結晶粒径が0.5μｍのアルミナを75質量％と、イットリアの含有割合が２ｍｏｌ％の準安定化ジルコニアを25質量％との割合で混合し、この原料と溶媒およびボールとをボールミルに入れて、所定の粒度まで粉砕してスラリーを作製する。また、シリカ，水酸化マグネシウムおよびチタニアを添加する場合には、例えば、純度が99.5質量％以上であり、平均粒径が0.5〜１μｍの各粉末を用いて所定量に秤量し、アルミナとジルコニアとを混合し、この原料と溶媒およびボールとをボールミルに入れて所定の粒度まで粉砕して、スラリーを作製する。その後、スラリーにバインダーを添加した後、スプレードライヤーを用いて、このスラリーを噴霧乾燥して顆粒を作製する。 75% by mass of alumina having a purity of 99.9% by mass and an average crystal grain size of 0.5 μm, and 25% by mass of metastabilized zirconia having a yttria content of 2 mol% are mixed together. Are put into a ball mill and pulverized to a predetermined particle size to produce a slurry. When silica, magnesium hydroxide and titania are added, for example, the purity is 99.5% by mass or more and each powder having an average particle size of 0.5 to 1 μm is weighed to a predetermined amount, and alumina and zirconia are added. The raw material, solvent and balls are put in a ball mill and pulverized to a predetermined particle size to produce a slurry. Then, after adding a binder to a slurry, this slurry is spray-dried using a spray dryer, and a granule is produced.
次に、この顆粒をメカプレスに投入して、圧力を加えて所定の形状の成形体を作製する。この成形体に切削加工等を加えて、オイリングノズル10の形状とする。なお、インジェクション成形法で成形体を作製しても構わない。 Next, the granules are put into a mechanical press, and pressure is applied to produce a molded body having a predetermined shape. The molded body is subjected to cutting or the like to obtain the shape of the oiling nozzle 10. In addition, you may produce a molded object by the injection molding method.
そして、得られた成形体の焼成条件としては、大気雰囲気中で1350〜1550℃とし、最高温度での保持時間を１〜５時間として焼成すればよい。また、シリカ，水酸化マグネシウムおよびチタニアを添加することにより、最高温度が低下し、保持時間も短くできるため、結晶粒径を微細化することができる。なお、最高温度や保持時間等の焼成条件は、製品の形状や大きさあるいは焼成炉の種類により変化するため、必要に応じて調整すればよい。 And as a baking condition of the obtained molded object, you may make it 1350-1550 degreeC in air | atmosphere, and should just make it hold | maintain for 1 to 5 hours at the maximum temperature. Further, by adding silica, magnesium hydroxide and titania, the maximum temperature is lowered and the holding time can be shortened, so that the crystal grain size can be refined. Note that firing conditions such as maximum temperature and holding time vary depending on the shape and size of the product or the type of firing furnace, and may be adjusted as necessary.
この後、研削加工やラップ加工などを用いて製品の外形を加工し、接糸部11は必要に応じてバフ加工などで所定の面粗さに仕上げればよい。
Thereafter, the outer shape of the product is processed using grinding or lapping, and the
また、所定の面粗さに仕上げられた接糸部11の表面に開気孔が存在する場合には、開気孔の径は30μｍ以下であることが好ましい。開気孔の径が30μｍ以下であると、接糸部11の開気孔にオイルを保持することができるので、繊維にオイルが付着してスムーズに走行させることができる効果があると同時に、繊維100に与えるダメージも小さいためである。また、開気孔の大きさは、用いる原料や成形体を作製するときの条件および成形体を焼成するときの焼成条件などによって変化するので、一般的なセラミックスを作製する方法を用いて調整すればよい。
In addition, when open pores exist on the surface of the
このようにして得られたオイリングノズル10は、これを構成する焼結体の結晶粒界に亀裂が発生してもジルコニアの相変態強化効果が現れやすいため、結晶粒界に亀裂が発生しても進展が抑えられてアルミナやジルコニアの結晶粒子が脱落しにくくなり、接糸部11の耐摩耗性を改善することができる。また、結晶粒子が脱落しても、平均粒子径が小さいため、接糸部11が受けるダメージは小さいので、耐摩耗性を改善することができる。
In the oiling nozzle 10 obtained in this way, even if cracks occur in the crystal grain boundaries of the sintered body constituting the oil nozzle 10, the effect of strengthening the phase transformation of zirconia is likely to appear, so cracks occur in the crystal grain boundaries. However, the progress is suppressed, and the crystal grains of alumina and zirconia are less likely to fall off, and the wear resistance of the
なお、本発明の繊維ガイドの製造方法をオイリングノズル10の製造方法を一例に説明したが、例えば図２（ａ）に示すローラガイド20や図２（ｃ）に示すトラバースガイド40のような繊維ガイドを作製する場合も、オイリングノズル10と同様の製造方法を用いればよい。図２（ｂ）に示す棒状のロッドガイド30のような繊維ガイドの場合には、平均粒径を調整して混合した原料にバインダーを添加して坏土を作製し、この坏土を押し出し成形法を用いて棒状に成形して適度な長さに切断した後、オイリングノズル10と同様に焼成して焼結体を得た後、必要とする研削加工やバレル研磨などを適宜選択して加工すればよい。
In addition, although the manufacturing method of the fiber guide of the present invention has been described by taking the manufacturing method of the oiling nozzle 10 as an example, for example, fibers such as the
以下、本発明の実施例を、繊維ガイドの一例であるオイリングノズル10を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described using an oiling nozzle 10 which is an example of a fiber guide.
まず、純度が99.9質量％で平均結晶粒径が0.5μｍのアルミナと、イットリアの含有割合が２ｍｏｌ％の準安定化ジルコニアとを、焼結体としたときの比率（含有量）が表１に示す割合になるように秤量して混合し、この原料に溶媒とボールとを加えてボールミルで所定の結晶粒径になるまで粉砕して、スラリーを作製した。その後、このスラリーにバインダーを添加した後、スプレードライヤーを用いてこのスラリーを噴霧乾燥して、顆粒を作製した。 First, Table 1 shows the ratio (content) when alumina having a purity of 99.9 mass% and an average crystal grain size of 0.5 μm and metastabilized zirconia having a yttria content of 2 mol% are used as sintered bodies. The mixture was weighed and mixed so as to have the indicated ratio, and a solvent and a ball were added to the raw material, and the mixture was pulverized with a ball mill until a predetermined crystal grain size was obtained, thereby preparing a slurry. Then, after adding a binder to this slurry, this slurry was spray-dried using the spray dryer, and the granule was produced.
次に、この顆粒をメカプレスに投入して所定の形状に圧力を加えて成形し、この成形体に切削加工等を加えて、オイリングノズル10の形状とした。 Next, the granules were put into a mechanical press and molded by applying pressure to a predetermined shape, and the molding was subjected to cutting or the like to obtain the shape of the oiling nozzle 10.
そして、得られた成形体を、大気雰囲気中で最高温度を1350〜1550℃とし、最高温度での保持時間を１〜５時間として焼成した。 The obtained molded body was fired in an air atmosphere with a maximum temperature of 1350 to 1550 ° C. and a holding time at the maximum temperature of 1 to 5 hours.
この後、研削加工やラップ加工などを用いて外形を加工し、接糸部11の表面粗さ（算術平均粗さＲａ）が0.4〜0.6μｍになるように仕上げて、オイリングノズル10を得た。
Thereafter, the outer shape was processed using grinding, lapping, or the like, and finished so that the surface roughness (arithmetic average roughness Ra) of the
このオイリングノズル10に含まれるアルミナおよびジルコニアのそれぞれの割合は、焼結体をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析を用いて測定した。 The respective ratios of alumina and zirconia contained in the oiling nozzle 10 were measured using ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analysis of the sintered body.
アルミナおよびジルコニアのそれぞれの結晶粒径は、走査電子顕微鏡を用いて倍率を10000倍として焼結体の破断面を反射電子像で写真撮影し、写真の任意の場所に３本の直線を引き、直線が横切ったアルミナおよびジルコニアの結晶の数とその各々の結晶の合計の長さを測定して、各々の結晶の数で各々の結晶の合計の長さを除し、さらに倍率で除することで求めた。 Each crystal grain size of alumina and zirconia is taken with a scanning electron microscope at a magnification of 10000 times, and the fractured surface of the sintered body is photographed with a reflection electron image, and three straight lines are drawn at arbitrary positions in the photograph, Measure the number of alumina and zirconia crystals crossed by a straight line and the total length of each crystal, divide the total length of each crystal by the number of each crystal, and further divide by the magnification. I asked for it.
そして、アルミナおよびジルコニアの含有量と、アルミナの結晶粒径およびジルコニアの結晶粒径がオイリングノズルの寿命に及ぼす影響とに関してテストを行なった。 A test was conducted regarding the contents of alumina and zirconia, and the influence of the crystal grain size of alumina and the crystal grain size of zirconia on the life of the oiling nozzle.
テストに用いた繊維100は、平均結晶粒径が1.2μｍの酸化チタンを1.2質量％含有し、75デニール，36フィラメントとして、繊維100の断面が丸形状のポリエステルを用いた。オイリングは繊維100の質量に対して２〜４質量％となる油剤付与量とし、水エマルジョン油剤を使用した。また、繊維100の送り速度は5000ｍ／分とした。
The
そして、接糸部11が摩耗して繊維100に傷が発生し、オイリングノズル10の交換が必要となるまでの寿命（時間）を比較した。
Then, the life (time) until the
得られた結果を表１に示す。 The obtained results are shown in Table 1.
表１に示す結果から、本発明の実施例である試料Ｎｏ．３〜10，13および15は、寿命が500時間以上あり、比較例の中で最も寿命の長い試料Ｎｏ．14と比べても35時間以上改善されたことが分かった。このことは、試料Ｎｏ．３〜10，13および15は、アルミナを65〜96質量％含有することから、接糸部11の耐摩耗性が高くなり、ジルコニアを４〜35質量％含有することから、強度が高くなり、接糸部11が欠けて繊維100を傷付けることを抑制し、アルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であることから、結晶粒界に存在する亀裂の進展などの結晶粒子が受ける僅かな変位に対して、ジルコニアの相変態強化効果がより発現しやすくなるためである。
From the results shown in Table 1, sample No. which is an example of the present invention is shown. Samples Nos. 3 to 10, 13 and 15 have a lifetime of 500 hours or longer, and have the longest lifetime among the comparative examples. Compared to 14, it was found that the improvement was more than 35 hours. This is because sample no. Since 3 to 10, 13 and 15 contain 65 to 96% by mass of alumina, the wear resistance of the yarn-attached
また、比較例である試料Ｎｏ．１，２は、アルミナの含有量が65質量％未満であることから、耐摩耗性が低下して寿命が短くなったと考えられる。さらに、比較例である試料Ｎｏ．11，12は、ジルコニアの含有量が４質量％未満であることから、強度が低下して接糸部11が欠けやすくなり、繊維100が傷付きやすくなったと考えられる。また、比較例である試料Ｎｏ．14は、アルミナの粒径が1.2μｍを超えており、比較例である試料Ｎｏ．16は、ジルコニアの粒径が1.2μｍを超えているため、いずれも繊維100に含まれる硬質粒子との接触や、焼結体の結晶粒界に存在する亀裂の進展などの結晶粒子が受ける僅かな変位に対して、ジルコニアの相変態強化効果が発現しにくいことから、寿命が短くなったと考えられる。このことは、接糸部11がアルミナを65〜96質量％およびジルコニアを４〜35質量％含有する焼結体からなり、該焼結体におけるアルミナの平均粒径およびジルコニアの平均粒径が1.2μｍ以下であることから、接糸部11の耐摩耗性が高いため繊維ガイドとしての寿命が長くなり、また、強度が高いため接糸部11の欠けが生じにくく、さらに、結晶粒界に亀裂が発生してもジルコニアの相変態強化効果が現れやすいために、亀裂の進展が抑えられて結晶粒子が脱落しにくくなり、接糸部11の耐摩耗性を改善することができることが分かる。
In addition, sample No. In Nos. 1 and 2, the alumina content is less than 65% by mass, so it is considered that the wear resistance is lowered and the life is shortened. Furthermore, sample No. which is a comparative example. In Nos. 11 and 12, since the content of zirconia is less than 4% by mass, it is considered that the strength is lowered, the
次に、実施例１と同様の方法で、アルミナと安定化剤を含有するジルコニアとを焼結体での比率（含有量）が表２に示す割合になるように秤量して混合し、表２に示す結晶粒径のオイリングノズル10を作製した。その後、実施例１と同じ条件でアルミナの結晶粒径とジルコニアの結晶粒径とがオイリングノズル10の寿命に及ぼす影響に関してテストをした。 Next, in the same manner as in Example 1, alumina and zirconia containing a stabilizer are weighed and mixed so that the ratio (content) in the sintered body is the ratio shown in Table 2. An oiling nozzle 10 having a crystal grain size shown in 2 was produced. Thereafter, tests were performed on the influence of the crystal grain size of alumina and the crystal grain size of zirconia on the life of the oiling nozzle 10 under the same conditions as in Example 1.
また、オイリングノズル10に含まれるアルミナとジルコニアとの割合は、実施例１と同様にＩＣＰ発光分光分析を用いて焼結体を分析し、アルミナとジルコニアとの結晶粒径は、走査電子顕微鏡を用いて実施例１と同様にして求めた。 The ratio of alumina and zirconia contained in the oiling nozzle 10 was determined by analyzing the sintered body using ICP emission spectroscopic analysis in the same manner as in Example 1. The crystal grain size of alumina and zirconia was determined using a scanning electron microscope. And obtained in the same manner as in Example 1.
得られた結果を表２に示す。 The obtained results are shown in Table 2.
表２に示す結果から、アルミナの平均粒径が１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きい試料Ｎｏ．18〜21および23〜25は、表１に示す実施例の中で最も寿命の長い試料Ｎｏ．６と比べても15時間以上改善されていることが分かった。中でも、アルミナの平均粒径が0.5μｍ以上１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.3μｍ以上0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きい試料Ｎｏ．18〜20，23および24は、表１に示す実施例の中で最も寿命の長い試料Ｎｏ．６と比べても、60時間以上改善されていることが分かった。 From the results shown in Table 2, sample Nos. 1 and 2 in which the average particle diameter of alumina is 1 μm or less, the average particle diameter of zirconia is 0.8 μm or less, and the average particle diameter of alumina is larger than the average particle diameter of zirconia. Samples Nos. 18 to 21 and 23 to 25 have the longest lifetime among the examples shown in Table 1. Compared to 6, it was found that it was improved over 15 hours. Among them, Sample No. No. 2 has an average particle size of alumina of 0.5 μm or more and 1 μm or less, an average particle size of zirconia of 0.3 μm or more and 0.8 μm or less, and an average particle size of alumina larger than the average particle size of zirconia. Samples Nos. 18-20, 23, and 24 have the longest lifetime among the examples shown in Table 1. Compared to 6, it was found that the improvement was more than 60 hours.
このことから、アルミナの平均粒径が１μｍ以下であり、ジルコニアの平均粒径が0.8μｍ以下であり、アルミナの平均粒径がジルコニアの平均粒径よりも大きいときには、アルミナとジルコニアとの結晶粒界の亀裂が進展してアルミナの結晶粒子が脱落しても、平均粒径が小さいため脱落痕も小さいので、接糸部11は短期間で大きなダメージを受けることはなくなり、ジルコニアの相変態強化効果がより発現しやすく、接糸部11の結晶粒子が脱落することや欠けが発生することをさらに抑制することができ、ジルコニアよりも硬いアルミナが繊維100と接触するため、耐摩耗性が向上することが分かる。
Therefore, when the average particle size of alumina is 1 μm or less, the average particle size of zirconia is 0.8 μm or less, and the average particle size of alumina is larger than the average particle size of zirconia, the crystal grains of alumina and zirconia Even if the cracks in the boundary progress and the alumina crystal particles fall off, the average particle size is small and the dropout traces are also small, so the
次に、実施例１で用いた原料に、純度が99.9質量％以上で平均結晶粒径が0.5μｍのシリカと純度が99.9質量％以上で平均結晶粒径が0.6μｍの水酸化マグネシウムとを添加し、表３に示す組成の焼結体を作製して、実施例１と同じ条件で、添加材がオイリングノズル10の寿命に及ぼす影響に関してテストをした。 Next, silica having a purity of 99.9% by mass and an average crystal grain size of 0.5 μm and magnesium hydroxide having a purity of 99.9% by mass and an average crystal grain size of 0.6 μm are added to the raw materials used in Example 1. Then, sintered bodies having the compositions shown in Table 3 were produced, and tested under the same conditions as in Example 1 for the effect of the additive on the life of the oiling nozzle 10.
また、オイリングノズル10に含まれるアルミナ，ジルコニア，シリカおよびマグネシアの割合は、実施例１と同様に、焼結体をＩＣＰ発光分光分析を用いて分析し、アルミナとジルコニアとの結晶粒径は、走査電子顕微鏡を用いて実施例１と同様にして求めた。 The ratio of alumina, zirconia, silica and magnesia contained in the oiling nozzle 10 was determined by analyzing the sintered body using ICP emission spectroscopic analysis in the same manner as in Example 1. The crystal grain size of alumina and zirconia was It calculated | required similarly to Example 1 using the scanning electron microscope.
得られた結果を表３に示す。 The obtained results are shown in Table 3.
表３に示す結果から、シリカを0.07〜1.5質量％およびマグネシアを0.1〜１質量％含有する試料Ｎｏ．30〜34および37〜40は、表２に示す実施例の中で最も寿命の長い試料Ｎｏ．19と比べて、寿命が30時間以上改善されていることが分かった。 From the results shown in Table 3, sample No. 1 containing 0.07 to 1.5% by mass of silica and 0.1 to 1% by mass of magnesia. Samples Nos. 30 to 34 and 37 to 40 have the longest life in the examples shown in Table 2. Compared to 19, it was found that the lifetime was improved by more than 30 hours.
このことから、本発明の繊維ガイド（オイリングノズル10）に、シリカを0.07〜1.5質量％およびマグネシアを0.1〜１質量％含有すると、焼結体がアルミナとジルコニアとの結晶粒界にガラス相が形成されて焼結を促進するために結晶粒子を微細化することが可能となり、また、アルミナの結晶粒子の異常な粒成長が抑制されるため、オイリングノズル10は均一な結晶組織を有する焼結体となって、耐摩耗性を改善できることが分かる。 From this, when the fiber guide (oiling nozzle 10) of the present invention contains 0.07 to 1.5% by mass of silica and 0.1 to 1% by mass of magnesia, the sintered body has a glass phase at the crystal grain boundary between alumina and zirconia. The oiling nozzle 10 is sintered with a uniform crystal structure because it is possible to reduce the size of crystal grains to promote sintering and to suppress abnormal grain growth of alumina crystal grains. It can be seen that the wear resistance can be improved.
次に、実施例３で用いた原料に、純度が99.9質量％以上で平均結晶粒径が0.4μｍのチタニアを添加して、表４に示す組成の焼結体を作製し、実施例１と同じ条件で、焼結助剤がオイリングノズル10の寿命に及ぼす影響に関してテストをした。 Next, titania having a purity of 99.9% by mass or more and an average crystal grain size of 0.4 μm was added to the raw material used in Example 3 to produce a sintered body having the composition shown in Table 4. Under the same conditions, the effect of the sintering aid on the life of the oiling nozzle 10 was tested.
また、繊維ガイド10に含まれるアルミナ，ジルコニア，シリカ，マグネシアおよびチタニアの割合は、実施例１と同様に、焼結体をＩＣＰ発光分光分析を用いて分析し、アルミナとジルコニアとの結晶粒径は、走査電子顕微鏡を用いて実施例１と同様にして求めた。 Further, the ratio of alumina, zirconia, silica, magnesia and titania contained in the fiber guide 10 was determined by analyzing the sintered body using ICP emission spectroscopic analysis in the same manner as in Example 1, and the crystal grain size of alumina and zirconia. Was obtained in the same manner as in Example 1 using a scanning electron microscope.
得られた結果を表４に示す。 Table 4 shows the obtained results.
表４に示す結果から、チタニアを0.2〜２質量％含有する試料Ｎｏ．44〜48は、表３に示す実施例の中で最も寿命の長い試料Ｎｏ．32と比べて、20時間以上改善されていることが分かった。 From the results shown in Table 4, Sample No. containing 0.2 to 2% by mass of titania. Samples Nos. 44 to 48 having the longest life among the examples shown in Table 3 were used. Compared to 32, it was found that it was improved over 20 hours.
このことから、本発明の繊維ガイド（オイリングノズル10）は、チタニアを0.2〜２質量％含有するものであれば、チタニアが焼結助剤として作用するとともに一部がアルミナの結晶粒子に固溶して分散することによって、より材料の強度が向上するため、接糸部11の耐摩耗性を改善できることが分かる。
Therefore, if the fiber guide (oiling nozzle 10) of the present invention contains 0.2 to 2% by mass of titania, titania acts as a sintering aid and a part thereof is dissolved in alumina crystal particles. Thus, it is understood that the wear resistance of the yarn-attached
以上のことから、本発明の繊維ガイドを用いて、硬質粒子を含有する繊維100を摺動させた場合には、繊維ガイドの接糸部11の耐摩耗性が高いために繊維ガイドとしての寿命が長くなり、また、強度が高いために接糸部11の欠けが生じにくく、さらに、結晶粒界に亀裂が発生してもジルコニアの相変態強化効果が現れやすいために、亀裂の進展が抑えられて結晶粒子が脱落しにくくなり、接糸部11の耐摩耗性を改善して寿命を伸ばすことが確認できた。
From the above, when the
10：オイリングノズル
11，11ａ：接糸部
12：オイル供給孔
13：オイル溜まり
20：ローラガイド
30：ロッドガイド
40：トラバースガイド
100：繊維
10: Oiling nozzle
11, 11a: Wetted part
12: Oil supply hole
13: Oil reservoir
20: Roller guide
30: Rod guide
40: Traverse guide
100: Fiber
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