WO1994023105A1 - Knitting parts of knitting machine - Google Patents

Description

明 細 書 編機の編成用部品 技術分野

この発明は編機に装着されて編成を行なう際に編糸と接触する部 分を有する編成用部品、 すなわちガイ ド， ニー ドル， トング， シン カー， セパレーター， フランチンなどの編成用部品に関し、 さらに 詳しくは、 生産性よく これら部品の耐久性を向上させるための表面 被覆技術に関する。 背景技術

編機には経編機， 横編機， 丸編機などがあり、 ここでは経編機を 例にとって説明するが横編機や丸編機についても同様である。

経編機には大別して ト リコッ ト機とラッシェル機があるが、 これ らには通常、 編糸である経糸が卷かれたセクショナルビームが機上 に設けられており、 そのセクショナルビームから編針列に対して経 糸が給糸されて編成が行なわれる。

この経編機の編成部を構成する編成用部品 （工具） の中には、 セ クショナルビームと編針列の間にあって編糸である経糸を案内する ための穴部を有し、 厚みが 2 0 0 μ m程度の薄板形状の 「ガイ ド」 ， 編目形成を行うために先端部にフックを有した薄板形状の 「ニー ド ル」 、 さらにはニー ドルと共同して編目形成に関わる薄板形状の

「トング」 ， 「シンカー」 や、 他に 「セパレーター」 ， 「フランチ ン」 などがあり、 通常は多数枚を微小な間隔で平行に並べてブロッ ク化されている。

これらの各種編成用部品には、 加工容易性および耐摩耗性の観点 から、 部品形状に形成した炭素鋼基材に湿式クロムメツキ被覆を施 したものが一般に用いられている。

しかしながら、 編機の高速化及び編糸における高強度繊維や異形 繊維等の素材の多様化ならびに各種糊材の使用によ り、 編成用部品 の耐久性が大きな問題となっている。

すなわち、 編成用部品であるガイ ド， ニー ドル， トング， シン力 一， セパレ一ター， フランチンなどの編糸と接触する部分が摩耗す ると、 編糸の毛羽立ちや糸切れの原因となり、 それを防ぐために編 機一台あたり膨大な数のそれらの編成用部品を交換するには多大な 費用と労力及び時間を要することから、 その耐久性が編機の作業効 率と製品コス トを決定する大きな要因となっている。

そこで、 例えばタンタル （T a ) ， タングステン （W ) ， 窒化チ タ ン （T i N ) ， チタ ン一タ ングステン合金 （T i W ) などの高硬 度金属膜を経編機の編成用部品 （工具） の表面に被覆することが提 案されている （特開平 4 一 4 1 7 5 5号公報参照） 。

しかしながら、 ニードルやガイ ドに代表される編成用部品の摩耗 は、 繊維の種類， 衝撃圧力， 振動特性などが複雑に関与する現象で あり、 表面硬度の高い被覆が必ずしも好結果を与えるとは限らない ことも知られている。

事実、 高硬度化合物膜として知られている窒化チタン膜を被覆し たニー ドルやガイ ドにおいても、 従来の炭素鋼基材の表面にクロム メ ッキ被覆を施したものと比較して何ら耐久性の向上は認められず、 処理温度が高いことから基材が軟化してしまうという問題があった。

さらに、 高硬度被覆を基材上に厚く形成することによ り基材自身 の靭性が損なわれ、 かえって耐久性が低下するという報告もなされ ている。 これらの観点から、 基材の特性を損なわずに耐久性を改善 することが必要である。

そこで、 本発明者らは、 編機におけるニー ドルやガイ ド等の編成 用部品の基材表面上に硬質カーボン膜被覆を形成するのが有効であ り、 従来のクロムメッキを被覆しただけの部品に比して耐久性が飛 躍的に改善されることを確認した。

し力、し、 プラズマ C V D法 （Chemical Vapor Depos i tion) など の気相成膜法を用いて、 編成用部品一つ一つの表面をすベて硬質力 一ボン膜被覆するためには、 部品一つ一つに対して広いプラズマ空 間が必要となるため非常に効率が悪い。

そこで、 各編成用部品において編糸と接触する部分のみに耐摩耗 対策が施されていれば、 耐久性は充分に改善され且つ気相成膜時に 一度に多量処理ができるようになるため、 非常に生産的であると考 えられる。

気相成膜法によ リ部品表面を部分的に被覆するためには、 一般に 金属マスク を部品表面に機械的に接触させるか、 もしくは被覆しな い部分にレジス トを形成して全面被覆した後、 そのマスクあるいは レジス 卜のリフ トオフを行うが、 そうすると被覆の有無により部品 表面上に急な段差部が生じてしまう。

ところが、 編糸は踊リながら高速で編成が行われるために常に部 品表面の同じ場所に接触する訳ではなく、 耐久性が要求される部品 表面を含んだ広い範囲に亘つて無秩序に接触していくため、 耐久性 はそれほど要求されない場所においても、 被覆の有無により急な段 差部があるとそこに編糸がひっかかって毛羽立ちや糸切れの原因に なってしまうという問題がある。

この発明は、 このような技術的背景に鑑みてなされたものであり， 耐久性が飛躍的に改善され、 且つ生産性に優れ、 しかも毛羽立ちや 糸切れが生じることのない編機の編成用部品を提供することを目的 とする。 発明の開示

この発明は、 編機に装着されて編成を行なう際に編糸と接触する 部分を有する編成用部品において、 上記の目的を達成するため、 そ の部品基材の編糸と頻繁に接触する部分の表面に設定膜厚の硬質力 一ボン膜の被覆を形成すると共に、 その設定膜厚の硬質カーボン膜 の被覆が形成された領域からその被覆が形成されない領域にかけて、 硬質カーボン膜の膜厚が徐々に減少する膜厚変化領域を形成したも のである。 そして、 上記膜厚変化領域の膜厚変化方向の長さと上記 94/23105 P

4 硬質カーボン膜の設定膜厚との比を 5以上にするのが望ま しい。

このように、 編機の編成用部品を構成する基材の編糸と頻繁に接 触する部分の表面に設定膜厚の硬質カーボン膜被覆を形成すること によって、 その耐久性を充分に改善することができる。

その硬質カーボン膜とは、 例えば炭化水素ガス雰囲気中でのブラ ズマ C V D法などの気相成膜法を用いて形成される水素を含んだ非 晶質カーボン膜のことである。

そのプラズマ C V D法などの気相成膜法を用いて、 この発明によ る編成用部品に硬質カーボン膜被覆する際には、 部品基材の編糸と 頻繁に接触する部分及びその近傍に対してのみプラズマ空間が必要 となるだけであるから、 一度に多量の部品に対して被覆形成処理が できるようになり、 部品基材の全面に硬質カーボン被膜を形成する のに比べて生産性が非常に高くなる。

さらに、 所定膜厚の硬質カーボン膜被覆が形成された領域からそ の被覆が形成されない領域にかけて、 硬質カーボン膜の膜厚が徐々 に減少する膜厚変化領域を形成しているので、 部品基材の耐久性が 必要な表面を含む部品表面の一部に急な段差部が生じることがなく， 編糸が踊リながら高速で編成が行われて、 部品表面の広い範囲に無 秩序に接触しても、 編糸がひっかかって毛羽立ちや糸切れを起こす ようなことがない。

プラズマ C V D法によ り部品基材の表面に硬質カーボン膜を被覆 する際、 基材表面のうち膜被覆の不要な部分を用いて部品基材を保 持し、 膜被覆の必要な部分の表面は直接プラズマにさらす。 この時 膜被覆の必要な表面から不要な表面にかけて部品基材の表面と一定 の距離を有してマスクを設置することによ り、 硬質カーボン膜の被 覆が必要な表面から不要な表面にかけて硬質カーボン膜の被覆膜厚 を徐々に減少させることができる。 図面の簡単な説明

第 1 図はこの発明の一実施例を示す編機の編成用部品であるニー ドルの模式的な断面図である。

第 2図は同じくそのニー ドルの編糸と頻繁に接触する表面部分を 示すための平面図である。

第 3図はそのニー ドルの表面の編糸と接触する部分の表面に硬質 カーボン膜の被膜を形成する際の成膜治具によるニー ドル基材とマ スク との保持状態を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態

この発明をよ り詳細に説明するために添付図面に従って、 編機の 編成用部品を代表する 「ニー ドル」 を例にとってこの発明の実施例 を説明する。

第 2図はニー ドルの平面図である。 このニー ドル 1 は、 編糸を引 つかけるためのフック 1 1 ， 幹 1 2， 及び保持具に取り付けるため の固定用の端部 1 3が、 炭素鋼等のニー ドル基材 1 0によって一体 に形成されている。

このニー ドル 1 を編機に装着して編成を行なう際には、 第 1 図に 示す編糸 2が幹 1 2のフック 1 1 に近い部分からフック 1 1 の内周 部にかけて移動しながら編目形成されるため、 第 3図において斜線 を施して示す部分 1 4の範囲の表面が頻繁に編糸 2に接触して最も 過酷な摩擦を受ける。

そこで、 少なく ともこの部分 1 4のニー ドル基材 1 0の表面に硬 質カーボン膜が被覆されていれば耐久性改善には有効であるが、 編 糸 2はこの範囲を含んだよリ広い範囲に無秩序に接触することがあ るため、 その編糸の接触予定領域には急な段差部が生じないように 硬質カーボン膜を被覆する必要がある。

そのため、 第 1 図に示すように、 少く ともニー ドル 1 フック 1 1 から幹 1 2にかけて、 ニー ドル基材 1 0の第 3図に斜線を施して示 した編糸 2が頻繁に接触する部分 1 4の表面に設定膜厚 dの硬質力 一ボン膜 1 5の被覆を形成する。

さらに、 そのニー ドル基材 1 0の表面における所定膜厚 dの硬質 カーボン膜 1 5の被覆が形成された領域からそれが形成されない領 域にかけて、 硬質カーボン膜の膜厚が徐々に減少する膜厚変化領域 1 6 を形成している。 この膜厚変化領域 1 6の膜厚変化方向の長さ を Lとすると、 その硬質カーボン膜の所定膜厚 d との比 （ L / d ) が 5以上になるようにするのが望ましい。

次に、 第 3図によってニー ドル基材 1 0の表面上への硬質カーボ ン膜被覆方法について説明する。

ニー ドル基材 1 0 と しては、 加工容易性， 硬度， 靭性などの観点 から一般に炭素鋼が用いられる。 その多数個のニー ドル基材 1 0 を マスク 3 との面間隔が一定になるように、 成膜治具 4 を用いて第 3 図に示すように平行に並べて保持させる。

この状態で真空装置内に置いて排気した後、 例えば D C (直流） プラズマ C V D法を用いて、 ニー ドル基材 1 0にマイナスの直流電 圧を印加することにより、 以下の条件で硬質カーボン膜 1 5 を被覆 した。

くボンパー ド条件〉

刀ス種 アルゴン （ A r ) ガス

真空度 3 X 1 0 "^J T orr

D C電圧 - 5 K V

時 間 5分

く形成条件〉

ガス種 ベンゼンガス

-3

成膜圧力 5 X 1 0 T orr

D C電圧 - 3 K V

1 μ m 以上の条件で処理することにより、 フック 1 1 から幹 1 2にかけ てのニー ドル基材 1 0の表面上には設定膜厚 （ d = 1 μ m ) の硬質 力一ボン膜 1 5が被覆され、 成膜治具 4 と接触している領域を除く . マスク 3 と相対したニー ドル基材 1 0の表面には設定膜厚 dよ りも 薄い硬質カーボン膜が被覆される。

この時、 ニー ドル基材 1 0 とマスク 3間の距離を変えることによ リ、 ニー ドル基材 1 0のマスクエツジ部 3 aに相対する表面よ リ成 膜治具 4側の表面への硬質カーボン膜の膜厚は、 暫時減少しながら その付き回リ性が変化する。

そこで、 マスクエッジ部 3 aに相対する二一 ドル基材 1 0の表面 から硬質カーボン膜が成膜していないところまでの付き回り距離

(第 1 図に示す膜厚変化領域 1 6の膜厚変化方向の長さ Lに相当す る） を変化幅と定義し、 フック 1 1 から幹 1 2にかけてニードル基 材 1 0の表面上に設定膜厚 dの硬質カーボン膜 1 5 を被覆した時の, 二一 ドル基材 1 0 とマスク 3間の距離と、 変化幅 Lと設定膜厚 d と の関係、 および耐久性試験結果との対応を調査した。 その結果を表 1 に示す。

これによ り、 上記変化幅 Lと設定膜厚 dの比 dが 5以上とな るようななめらかな勾配を有した被膜形成をすれば、 毛羽立ちや糸 切れの問題が起こらないことが確認された。

表 1

上記実施例においては、 編機の編成用部品の一つであるニー ドル を例にとって説明したが、 ガイ ド、 トング， シンカー， セパレータ 一， フランチンなどの他の編成用部品においても、 その各部品基材 の編糸との接触予定領域の表面に硬質カーボン膜による被覆を上記 ニー ドルの場合と同様に形成することによ り、 同様な効果が得られ る。 すなわち、 各編成用部品の耐久性を大幅に向上させることができ、 しかもその耐久性改善のために最小限被覆が必要な部分にのみ硬質 カーボン膜を成膜すればよいので、 部品一つ当たりが必要とするプ ラズマ空間を小さくできるため生産性が大幅に向上する。

例えば、 各部品のほぼ全表面上に硬質カーボン膜を被覆する場合 に比べて、 この発明による部品は同一プラズマ空間において数倍〜 数十倍の個数を処理できるため安価に生産でき、 繊維業界への早急 な普及が可能である。

硬質カーボン膜は膜中ス ト レスが大きいため、 膜厚が厚い方が必 ずしも好ましい結果を示すとは限らず、 所定膜厚 dは通常 1 0 μ m 以下に制限される。 この実施例においても、 被覆効果と経済性を考 慮すると 2〜3 μ m程度の膜厚が適当である。

このように、 硬質カーボン膜の膜厚は従来と比して充分に薄い範 囲で効果があり、 被膜処理温度も 2 0 0 °C前後と低温のため基材の 軟化， 変形， 寸法変化などをもたらさず、 さらに基材の靭性を損な わないために、 従来品と同じ寸法で設計することが可能である。

しかも、 部品基材の編糸との接触予定領域の表面に急な段差部が 生じないので、 編糸がひっかかって毛羽立ちや糸切れを起こすよう なことがない。 また、 上記実施例においては部品基材として炭素 鋼を用いたが、 ステンレス鋼等の他の基材を用いてもよい。 さらに、 各種の編成用部品の基材上に直接硬質カーボン膜を被覆するものに 限定されことはなく、 部品基材の表面に各種メッキ層ゃ中間層を形 成して、 その上に硬質カーボン膜を被覆することによって、 硬質力 一ボン膜の密着性を高めたリ、 部品基材の防食性を高めることもで さる。

さらにまた、 硬質カーボン膜の形成方法と して D Cプラズマ C V D法 （D C— P— C V D法） を例示したが、 これに限定されるもの ではなく、 高周波プラズマ C V D法 （R F— P— C V D法） などの 他の薄膜形成法を用いてもよい。 さらに硬質カーボン膜中の水素の 一部をフッ素と置換した膜や他の材料との複合膜なども適用できる。 94/23105

9 なお、 上記実施例においては、 部品表面の一部に硬質カーボン膜 を被覆し、 被覆の必要な表面から不要な表面にかけての被覆膜厚を 徐々に減少させる方法と して、 マスク と部品基材との間に一定距離 を保って気相成膜を行なうようにした手法を示したが、 これに限る ものではなく、 テーパー状マスクなどを用いてマスクと部品基材と の表面間距離が位置によ り変化するようにしてもよい。

ここで大事なことは、 部品基材上の硬質カーボン膜の被覆が必要 な表面から不要な表面にがけて、 なめらかな勾配を有した被膜形成 を行うことである。 産業上の利用可能性

以上述べてきたように、 この発明によれば、 編機におけるニー ド ル， ガイ ド， トング， シンガー， セパレーター， フランチンなどの 編成用部品の耐久性が飛躍的に高上し、 編機においてこれらの編成 用部品を交換する時期を大幅に延ばすことができるので、 編機の稼 動効率が格段に上がり、 ニッ 卜製品のコス 卜を低減するすることが できる。

さらに、 部品基材の編糸との接触予定領域の表面に急な段差部が 生じないので、 編糸がひっかかって毛羽立ちや糸切れを起こすよう なことがない。 しかも、 これらの編成用部品のほぼ全表面に硬質 カーボン膜の被覆を形成せず必要最小限の部分にその被覆を形成す るのでその生産性がよく、 安価に提供できるため、 繊維業界への早 急な普及が可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 編機に装着されて編成を行なう際に編糸と接触する部分を有す る編成用部品において、 その部品基材の編糸と頻繁に接触する部分 の表面に設定膜厚の硬質カーボン膜の被覆を形成すると共に、 その 設定膜厚の硬質カーボン膜の被覆が形成された領域から該被覆が形 成されない領域にかけて、 硬質カーボン膜の膜厚が徐々に減少する 膜厚変化領域を形成したことを特徴とする編機の編成用部品。

2 請求項 1記載の編機の編成用部品において、 上記膜厚変化領域 の膜厚変化方向の長さと上記硬質カーボン膜の設定膜厚との比が 5 以上であることを特徴とする編機の編成用部品。