強度および加工性を向上させた新規の金属繊維糸
新規の金属繊維糸およびこのような糸を得るための方法が提供されている。金属繊維糸は、金属繊維糸を形成する連続金属繊維を備える構造を構成している。この糸構造は、少なくとも５本の連続繊維束を備えており、少なくとも１本の束は、金属繊維の束、好ましくは、集束伸線された金属繊維の束である。連続繊維束が撚り合されて糸が形成されることになる。各金属繊維束は、少なくとも３０本の金属繊維素線を備えている。連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき互いに実質的に等しく、かつ、金属繊維糸の単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸自体の単位長さよりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、素線の集束伸線によって得られる連続金属繊維および連続金属繊維の束に関する。さらに詳細には、本発明は、高品質金属繊維糸およびこれらの金属繊維糸を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属繊維束は、種々の方法によって得ることができる。金属繊維は、例えば、特許文献１に記載されているような集束伸線法によって得ることができる。また、金属繊維は、例えば、端引出（end drawing）とも呼ばれる、最終直径まで伸線する方法によって得ることもできる。典型的には、金属繊維は、６０μｍ未満の等価直径を有している。金属繊維束は、一般的に、平行に揃えられた金属繊維の配列として特徴付けられている。金属繊維束の一形態は、例えば、集束伸線または端引出によって得られた連続金属繊維を備えている。具体的には、これらの連続金属繊維が結集され、これによって、各束が得られることになる。次いで、このような金属繊維束を組み合わせることによって、金属繊維糸を製造することができる。これらの糸は、決められた強度および電気抵抗などの特性を有している。
【０００３】
ある厚みの連続金属繊維を含む金属繊維糸の強度を増大させるには、より多くの金属繊維が糸内に含まれている必要がある。これは、２つの方法によって、すなわち、束内の金属繊維の本数を増やすことによって、または糸内の金属繊維束の本数を増やすことによって、行うことができる。
【０００４】
しかし、糸内の束当たりの金属繊維の本数を増やすと、金属繊維糸の柔軟性に悪影響が生じる。
【０００５】
糸内により多くの金属繊維束を含ませることは、限界があることが分かっている。すなわち、金属繊維束の本数を増しても、金属繊維糸の強度が期待される所望値まで増大しないことが分かっている。
【０００６】
糸内の金属繊維束の本数を増やすと、特に、金属繊維を集束伸線し、引き続いて、金属繊維を複合線材の形態で含む糸構造をもたらすことによって、金属繊維糸が作製されるとき、糸のスリービング（sleeving）または解れ（decomposition）の発生が増大し、その結果、糸の加工性を損なうことがさらに指摘されている。このようなスリービングに鋭敏な金属繊維糸が後続の加工に用いられると、案内部分または小さい通路を詰まらせる可能性がある。
【０００７】
５本以上の連続金属繊維束からなる糸の場合、スリービング現象が大きくなると共に、糸の破断力を期待されるほど増大させることができないことから、当技術分野における関係者らは、糸内に５本以上の金属繊維束を含ませることは好ましくない、という判断を下していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，３７９，０００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、金属繊維糸の柔軟性を失うことなく、かつ金属繊維糸のスリービングを生じることなく、より高い破断力を有する金属繊維糸を提供することを目指すものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特許請求の範囲に記載されている本発明の一態様は、連続金属繊維、好ましくは、集束伸線された金属繊維を備えている金属繊維糸を提供することになる。金属繊維糸は、撚り合されて糸を形成している少なくとも５本の連続金属繊維束を備えている。好ましい実施形態では、金属繊維糸内の連続繊維束の全てが、金属繊維束である。連続金属繊維束の各々は、少なくとも３０本、好ましくは、２５００本未満の金属繊維を備えている。さらに好ましい実施形態では、連続金属繊維束の各々は、１０００本の繊維を備えている。代替的な好ましい実施形態では、連続金属繊維束の各々は、２７５本または９０本の繊維を備えている。他の代替的な実施形態では、糸は、互いに異なる本数の金属繊維を含むそれぞれの束、例えば、９０本の繊維からなる束と組み合わされた２７４本の繊維からなる束を備えている。糸内の連続繊維束の本数は、好ましくは、３０本以下、例えば、５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９本である。
金属繊維糸内の連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっており、同時に、金属繊維糸の単位長さ当たりの連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸自体の単位長さよりも大きくなっている。好ましくは、金属繊維糸内の連続繊維束は、同一方向および同一ピッチで撚り合されている。驚くことに、糸内の繊維束のそれぞれの長さが互いに実質的に等しいことによって、負荷を糸内の全ての繊維束にわたって均等に分割させ、これによって、負荷を確実に支持する金属繊維糸がもたらされることになる。その結果、糸内の繊維束の本数を増やすことによって、糸の柔軟性を失うことなく、破断力を期待される所望値まで増大させることができる。
【００１１】
本発明では、金属は、金属および金属合金（例えば、ステンレス鋼）の両方または金属成分と非金属成分の両方を含む組成物（例えば、鋼および炭素）を含むものとして理解されたい。好ましくは、金属繊維は、ステンレス鋼、例えば、ＡＩＳＩ３１６，３１６Ｌ，３０２，３０４から作製されている。他の好ましい実施形態では、金属繊維は、ＦｅＣｒＡｌ合金、銅、またはニッケルから作製されている。他の好ましい実施形態では、金属繊維は、特開平５−１７７２４３号公報および国際特許出願公開第２００６／１２００４５号パンフレットに記載されているような多層金属繊維、例えば、銅のコアおよびステンレス鋼の外層を有する金属繊維、または鋼のコア、銅の中間層、およびステンレス鋼の外層を有する３層の金属繊維である。連続金属繊維は、直接伸線または端引出技術または集束伸線技術のいずれかによって製造可能である。
【００１２】
本発明による糸の１本または複数本の束は、好ましくは、集束伸線法によって得られている。このような方法は、一般的に知られており、例えば、米国特許第３，３７９，０００号明細書、第３，３９４，２１３号明細書、第２，０５０，２９８号明細書、または第３，２７７，５６４号明細書に記載されているように、複数の金属素線（各束）に被覆を施し、該束をカバー材料によって包み込み、当技術分野において複合線材と呼ばれるものを得て、該複合線材を適切な直径まで伸線し、個々の素線（繊維）と束とのカバーおよび被覆材料を除去することを含んでいる。この方法によって得られた繊維は、多角形、通常、５角形または６角形の断面を有しており、これらの繊維の周囲は、米国特許第２，０５０，２９８号明細書の図２に示されているように、通常、鋸歯状になっている。単伸線された複数の繊維を一緒にして束を形成するのと比較して、集束伸線法は、繊維直径をさらに減少させることが可能である。繊維直径を減少させることによって、曲げ寿命への良好な効果が得られることが認められている。
【００１３】
糸内の金属繊維は、好ましくは、０．５μｍから６０μの範囲内、さらに好ましくは、２μｍから５０μｍの範囲内、さらに一層好ましくは、６μｍから４０μｍの範囲内、最も好ましくは、８μｍから３０μｍの範囲内の等価直径を有している。
【００１４】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、金属繊維束の少なくとも一部が塑性変形されている、例えば、波形状に成形されている、本発明による金属繊維糸を提供することになる。
【００１５】
金属繊維糸は、適切な被膜、好ましくは、テフロン（登録商標）、ＰＶＣ、ＰＶＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロメチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー）、ＭＦＡ（パーフルオロアルコキシポリマー）またはポリウレタンラッカーによって、さらに被覆されていてもよい。代替的に、金属繊維糸は、潤滑剤を含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の態様は、良好な加工性と柔軟性とを有する高強度金属繊維糸を提供することになる。
【００１７】
本発明の他の態様は、加熱可能な織物要素、例えば、カーシート加熱（car seat heating）における抵抗加熱要素としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００１８】
本発明の他の態様は、縫合糸としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００１９】
本発明の他の態様は、リードワイヤとしての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２０】
本発明の他の態様は、例えば、カーガラスを所望の形状に成形するためのカーガラスの製造に用いらえる隔離材料のような耐熱布地、または例えば、織物または編物の形態にある金属バーナ薄膜のような耐熱布地を製造するための本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２１】
本発明の他の態様は、複合材料内の補強要素としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２２】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、本発明による金属繊維糸を製造する方法を提供することになる。
【００２３】
第１の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、少なくとも５本の連続金属繊維束を設けることによって、得られている。好ましい実施形態では、最終直径まで伸線された少なくとも５本の複合線材が設けられる。前記複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。次いで、除去可能なコアが設けられる。除去プロセスは、囲んでいる連続繊維束または複合線材の空間配置を変化させないどのような除去プロセス、例えば、浸出、溶解、燃焼、微粉砕、蒸発、などであってもよい。１つの好ましい実施形態では、この除去可能なコアは、鉄線から作製されている。代替的な好ましい実施形態では、この除去可能なコアは、水溶性であり、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）から作製されている。他の好ましい実施形態では、除去可能なコアは、酸の影響を受けやすいポリマー、例えば、ナイロンまたは酸の影響を受けやすい金属、例えば、銅から構成されている。
次いで、除去可能な素線、繊維または糸、または除去可能な素線、繊維、および／または糸の群がコアとされ、連続繊維束、好ましくは、複合線材がこのコアの周囲に少なくとも１つの層を形成している構造が得られることになる。連続繊維束、好ましくは、複合線材は、除去可能なコアの周囲に１層以上撚り合されるようになっている。もしパラメータが、糸構造の層における全ての連続繊維束、好ましい実施形態では、全ての複合線材が同一のケーブリング角度を有するように、設定されているなら、全ての連続繊維束、好ましくは、複合線材のそれぞれの長さは、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に同じである。除去可能なコアの周囲に多くの層の連続繊維束が設けられる場合、それぞれの層のケーブリング角度は、同じになっている。その後、除去可能なコアが、適切な方法によって除去される。除去可能なコアの周囲に多くの複合層が設けられる好ましい場合、複数層のそれぞれのケーブリング角度は、浸出後の種々の層のそれぞれのケーブリング角度が同一になるように、設定されている。その後、複合線材の素地およびシートならびに除去可能なコアが除去される。第１の好ましい実施形態では、シート、素地、および除去可能なコアは、適切な液体、例えば、酸に溶解されるようになっている。代替的な好ましい実施形態では、素地、シート、および除去可能なコアは、２段階プロセスによって除去されるようになっている。２段階プロセスでは、最初、除去可能なコアが、第１の液体、例えば、水への溶解によって除去され、第２のステップにおいて、素地およびシートが、第２の液体、例えば、適切な酸への溶解によって除去されるようになっている。全ての複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっているので、シート、素地、および除去可能なコアが除去された後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに等しくなる。また、金属繊維束は、除去可能なコアの周囲に撚り合わされているので、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きいことになる。
【００２４】
第２の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、最終直径まで伸線された少なくとも５本の複合線材を設けることによって、得られている。前記複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。糸構造は、これらの複合線材を互いに撚り合せることによって、得られることになる。この糸構造が少なくとも５本の複合線材を備えているので、この構造の断面から分かるように、１本または複数本の複合線材が自動的に中央部に移動し、他の複合線材が中央部のこれらの線材の周囲に１本または複数本の層を構成することになる。得られた複合線材の構造は、矯正機を用いることによって、変形される。矯正作業は、複合線材間の自由空間が糸構造の断面における複合線材間において均等に分割されるように、該糸構造の複合線材を変形させるようになっている。その結果、複合線材のそれぞれの長さは、コード構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなる。その後、複合線材から素地およびシートが、それらのシートおよび素地を適切な酸に溶解させることによって、除去される。全ての複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しいので、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなる。
【００２５】
第３の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、得られている。好ましくは、束の各々は、連続金属繊維束であり、最も好ましくは、束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。他の好ましい実施形態では、少なくとも１本の金属繊維束は、非金属繊維束と組み合わされている。次いで、有棘体が設けられる。繊維束をこの有棘体の周囲に撚り合せることによって、糸が得られることになる。これによって、全ての繊維束は、糸の同一層内にあり、同一の捩れピッチを有することになる。その結果、全ての繊維束のそれぞれの長さが、糸の単位長につき、互いに実質的に等しくなり、単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなる。代替的な方法では、金属繊維束は、１つ以上のステップによって、有棘体の周囲に２つ以上の層をなすように撚り合されている。
【００２６】
第４の方法は、第３の方法と類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線された金属繊維の束であるが、これらの束は、最終直径まで伸線された複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。この方法は、第３の方法における糸構造を形成するステップの後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。浸出前、種々の複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の長さに対して、互いに実質的に等しいので、浸出後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の長さに対して、互いに実質的に等しくなる。同時に、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。
【００２７】
第５の方法では、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、本発明による金属繊維糸が得られている。好ましくは、束の各々は、金属繊維束であり、最も好ましくは、束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。他の好ましい実施形態では、少なくとも１本の金属繊維束は、非金属繊維束と組み合わされている。糸内の繊維束の本数と同じ数の孔を有する多孔オリフィス板が設けられる。前記孔は、オリフィス板の仮想円の全体にわたって均等に分割されている。糸形成中、糸に撚り合される前に、繊維束は、前記多孔オリフィス板を通って案内される。これによって、全ての繊維束は、糸の同一層内にあり、同一の捩れピッチを有することになる。その結果、全ての繊維束のそれぞれの長さは、糸の単位長さにつき、実質的に等しくなる。また、繊維束が撚り合されているので、単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。代替的な実施形態では、繊維束を前述の得られた糸の周囲にさらに撚り合せることによって、さらなる層が糸に追加されてもよい。
【００２８】
第６の方法は、第５の方法に類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線によって得られているが、各束は、引き続き、複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の素線を備えている。この方法は、多孔オリフィス板を用いることによって糸構造を作製した後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。浸出前、種々の複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さに対して、互いに実質的に等しくなっているので、浸出後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さに対して、互いに実質的に等しくなる。また、繊維束が撚り合されているので、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。
【００２９】
第７の方法では、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、本発明による金属繊維糸が得られている。好ましくは、これらの束の各々は、金属繊維束であり、最も好ましくは、これらの束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。この方法では、糸は、２つ以上のステップによって作製されている。第１のステップでは、少なくとも２本の連続繊維束が互いに撚り合され、第２のステップでは、残りの束が、第１の層の周囲に撚り合されている。さらに多くのステップにおいて、さらに多くの層が追加されてもよい。全ての層内における全ての繊維束のそれぞれの長さを互いに実質的に等しくするために、種々の層のケーブリング角度は、同じにする必要がある。
【００３０】
第９の方法は、第８の方法と類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線によって得られているが、各束は、最終直径まで伸線された複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の素線を備えている。この方法は、糸構造を作製した後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。この方法では、複合線材の種々の層のそれぞれのケーブリング角度は、浸出後にこれらの種々のケーブリング角度が互いに同じになるように、設定されている。
【００３１】
＜定義＞
繊維の「等価直径（equivalent diameter）」という用語は、繊維の半径方向断面の表面と等しい表面積を有する仮想円の直径として理解されたい。集束伸線加工の場合、繊維の断面は、通常、５角形または６角形であり、繊維断面の周囲は、通常、鋸歯状である。単伸線された繊維の場合、等価直径は、その直径として理解されたい。
【００３２】
「繊維束（fiber bundle）」という用語は、個々の連続繊維を束ねたものとして理解されたい。
【００３３】
「連続繊維（continuous fiber）」という用語は、絹などに本来的に見られるようなまたは伸線法によって得られるような無限長さまたは極限長さの繊維として理解されたい。「連続金属繊維束（continuous fiber bundle）」は、本発明の文脈では、連続金属繊維を集束させることによって得られたまたは集束伸線によって得られた連続金属繊維の束として理解されたい。
【００３４】
「糸（yarn）」という用語は、織布を形成するための製編、製織、またはそれ以外の撚合せに適する形態にある繊維、素線、または材料の連続ストランドとして理解されたい。従って、「糸（yarn）」は、新規の糸を形成するために一緒にされた最初の糸も含むことができる。
【００３５】
「複合線材（composite wire）」という用語は、例えば、米国特許第３，３７９，０００号明細書によって知られている集束伸線法に用いられる複合線材として理解されたい。この複合線材は、シース材料内に包まれた素地材料内に埋設された金属素線の全体を指している。所望の直径まで伸線された複合材料が浸出され、これによって、素地およびシース材料が除去されると、連続金属素線が現れ、これらの連続金属素線が、以後、連続金属繊維と呼ばれることになる。換言すると、複合線材は、浸出プロセスによって、連続金属繊維の束に変換されることになる。
【００３６】
「糸の単位長さ（unit length of a yarn）」という用語は、糸が伸張状態にあるときの糸の単位長さとして理解されたい。
【００３７】
「ケーブリング角度（cabling angle）」という用語は、当業者には知られているが、疑念があれば、参考文献（K. Feyrer、「ワイヤロープ：計算、運転、安全（Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit）、ベルリン、Springer-Verlag, 2000、page 22-23）を参照されたい。
【００３８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】金属繊維糸に用いられる連続金属繊維束の本数の関数として平均破断力を示すグラフである。
【図２】本発明による金属糸によって得られた結果が追記されている図１と同じグラフである。
【図３】本発明の金属繊維糸を得るための例示的な方法のための出発材料を概略的に示す図である。
【図４】糸の繊維束の長さを測定するための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明の金属繊維糸の例および本発明の金属繊維糸を得るための種々の方法について説明する。
【００４１】
図１は、２７５本の１２μｍの等価直径を有するＡＩＳＩ３１６Ｌ系のステンレス鋼繊維からなる連続金属繊維束から作製された金属繊維糸について、金属繊維糸内の金属繊維束の本数の関数として、金属繊維糸の測定された破断力（Ｆｍ、単位：ニュートン（Ｎ））を示すグラフである。測定された平均値が、表１に記載されている。破断力は、ＩＳＯ６８９２／８２に準じて、１５０ｍｍのゲージ長さ、３Ｎの予負荷、５ｍｍ／分の予負荷速度、および３０ｍｍ／分の試験速度の条件下で、測定したものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
ここで、４本以下の金属繊維束を備えている糸の場合、金属繊維糸の破断力は、糸内の金属繊維の本数と共に直線的に増大することが、本発明者らには分かっている。この場合、この直線関係は、Ｆｍ［Ｎ］＝４３・ｘ−１０によって与えられる。但し、Ｆｍは、ニュートンで表される糸の破断力であり、ｘは、糸内の金属繊維束の本数である。この直線関係は、糸内の金属繊維束の本数が４よりも多くなると、もはや成立しなくなる。すなわち、糸の破断力の増大が、かなり低くなる。この現象は、科学的に正確であるとは言わないが、以下のように説明することができる。すなわち、５本以上の束が糸内において組み合わされていると、糸が最小直径を得ようとし、これによって、１本または複数本の束が糸の中心に向かって移動しようとする。その結果、層状糸、具体的には、糸の中心にある束が糸の外側層／隣接層にある束よりも短くなっている、層状糸が得られることになる。
【００４４】
第１の例では、除去可能なコア素線を用いて作製された本発明による金属繊維糸が、提供されている。各々が２７５本の１２μｍの等価直径を有する３１６Ｌ系のステンレス鋼繊維を含んでいる、６本の複合線材が、除去可能なコア、この例では、鉄線の周囲に結集されている。図２および表２に示されているように、ここでは、破断力の増大は、前述した直線関係と一致している。
【００４５】
【表２】
【００４６】
図３は、（図面では、白丸７として描かれている）連続繊維束と共に（図面では、斜線を施した円８として描かれている）１本または複数本の除去可能なコアが、一緒に撚り合された糸構造のさらなる例を概略的に示している。この糸構造から除去可能なコアを除去することによって、本発明の金属繊維糸が形成されることになる、代替的に、１本または複数本の除去可能な素線の周囲に複合線材を配置することによって、同様の糸構造を作製することができ、この糸構造の全体を浸出処理することによって、本発明の金属繊維糸が形成されることになる。
【００４７】
金属繊維糸内の個々の繊維束の長さは、図４に示されている捩じりベンチ試験機によって測定されることになる。１ｍの長さの金属繊維糸（１）が、図４に示されているように、２つのクランプ間に固定される。クランプの１つ（３）は、回転可能であるが、水平方向に移動することができないようになっており、他のクランプ（２）は、回転しないが、糸の伸張方向に沿って水平方向に前後に移動することができるようになっている。水平方向に移動可能なクランプ（２）は、逆転プーリ（５）に案内されて１７Ｎの錘（６）に接続されたワイヤ（４）によって、負荷が掛けられている。
次いで、糸は、金属繊維糸の捩れサイクルの数と同じ数だけ、糸内の金属繊維束の捩れ方向と逆方向に捩られる。
糸から捩れが除去されるので、糸が伸長する。糸には錘（６）によって張力が掛けられているので、錘（６）が下方（ｂ）に移動する。その結果、水平方向に移動可能なクランプ２が後方に移動するが、このとき、糸の伸張は、クランプ（２）が移動した距離（ａ）と等しくなる。
糸が不均等な長さを有する多数の束から構成されている場合、最も短い束が、クランプ間で張力を受け、他の束は、浮き上がっていることになる。ここで、クランプ間の距離は、糸内の最も短い束の長さである。最も短い束が切断すると、糸が再び伸張し、該糸内の第２の最も短い束が張力を受ける。このとき、クランプ間の距離は、糸内の第２の最も短い束の長さである。この切断、伸長、および長さの測定は、最後の束が張力を受けるまで、繰り返される。
【００４８】
「糸の長さ（length of a yarn）」という用語は、本発明の観点から、糸が１７Ｎの負荷によって伸張したときの糸の長さとして理解されたい。これは、糸に１７Ｎの負荷が掛けられた後で糸が逆に捩じられる前の捩じりベンチ試験機のクランプ間の長さＬとして測定される。
【００４９】
「束の長さ（length of a bundle）」という用語は、１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられた（ｎ本の束からなる）糸の単一束ｘｎの長さＬｎとして理解されたい。糸内の最も短い束ｘ１の長さＬ１は、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。糸内の第２の最も短い束ｘ２の長さＬ２は、糸内の最も短い束ｘ１が切断された後、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩られたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。糸内のｘｎ番目の束の長さＬｎは、糸内の全てのより短い束ｘ１・・・ｘｎ−１が切断された後、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。
【００５０】
糸内の全ての束のそれぞれの長さは、もし｛［最大（Ｌ１・・・Ｌｎ）−最小（Ｌ１・・・Ｌｎ）］／最小（Ｌ１・・・Ｌｎ）｝＊１００％の式に従って、束間の長さの差ΔＬが１％未満であるなら、互いに「実質的に等しい（substantially equal）」と見なされる。
【００５１】
表３，４は、市販されている標準Ｂｅｋｉｎｏｘ（登録商標）を前述した測定方法によって測定した結果を示している。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
第２の例では、本発明の金属繊維糸を得るのに、矯正機が得られている。ここでは、各々が２７５本の１２μｍの等価直径を有する３１６Ｌ系のステンレス鋼素線を含んでいる、複合線材が、最新技術で周知の方法によって撚り合され、糸構造が得られている。その後、糸構造に矯正作業が施され、これによって、個々の複合線材間の長さの差が減少することになる。次いで、この矯正された糸構造は、浸出ステップに送られる。図２および表２に示されているように、この金属繊維糸の破断力は、式によって予測された破断力と同等である。
【００５５】
以上、説明したように、新規の金属繊維糸およびこのような糸を得るための方法が提供されている。金属繊維糸は、金属繊維糸を形成する連続金属繊維を備える構造を構成している。この糸構造は、少なくとも５本の連続繊維束を備えており、少なくとも１本の束は、金属繊維の束、好ましくは、集束伸線された金属繊維の束である。連続繊維束が一緒に撚り合され、糸が形成されることになる。各金属繊維束は、少なくとも３０本の金属繊維素線を備えている。連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっており、金属繊維糸の単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸自体の単位長さよりも大きくなっている。
【００５６】
実施形態を詳細に説明してきたが、前述の開示内容を十分に理解したなら、多くの変更および修正が当業者にとって明らかになるであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１ 金属繊維糸
２ 水平方向に移動可能なクランプ
３ 回転可能なクランプ
４ ワイヤ
５ 逆転プーリ
６ 錘（１７Ｎ）
７ 連続繊維束
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、素線の集束伸線によって得られる連続金属繊維および連続金属繊維の束に関する。さらに詳細には、本発明は、高品質金属繊維糸およびこれらの金属繊維糸を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属繊維束は、種々の方法によって得ることができる。金属繊維は、例えば、特許文献１に記載されているような集束伸線法によって得ることができる。また、金属繊維は、例えば、端引出（end drawing）とも呼ばれる、最終直径まで伸線する方法によって得ることもできる。典型的には、金属繊維は、６０μｍ未満の等価直径を有している。金属繊維束は、一般的に、平行に揃えられた金属繊維の配列として特徴付けられている。金属繊維束の一形態は、例えば、集束伸線または端引出によって得られた連続金属繊維を備えている。具体的には、これらの連続金属繊維が結集され、これによって、各束が得られることになる。次いで、このような金属繊維束を組み合わせることによって、金属繊維糸を製造することができる。これらの糸は、決められた強度および電気抵抗などの特性を有している。
【０００３】
ある厚みの連続金属繊維を含む金属繊維糸の強度を増大させるには、より多くの金属繊維が糸内に含まれている必要がある。これは、２つの方法によって、すなわち、束内の金属繊維の本数を増やすことによって、または糸内の金属繊維束の本数を増やすことによって、行うことができる。
【０００４】
しかし、糸内の束当たりの金属繊維の本数を増やすと、金属繊維糸の柔軟性に悪影響が生じる。
【０００５】
糸内により多くの金属繊維束を含ませることは、限界があることが分かっている。すなわち、金属繊維束の本数を増しても、金属繊維糸の強度が期待される所望値まで増大しないことが分かっている。
【０００６】
糸内の金属繊維束の本数を増やすと、特に、金属繊維を集束伸線し、引き続いて、金属繊維を複合線材の形態で含む糸構造をもたらすことによって、金属繊維糸が作製されるとき、糸のスリービング（sleeving）または解れ（decomposition）の発生が増大し、その結果、糸の加工性を損なうことがさらに指摘されている。このようなスリービングに鋭敏な金属繊維糸が後続の加工に用いられると、案内部分または小さい通路を詰まらせる可能性がある。
【０００７】
５本以上の連続金属繊維束からなる糸の場合、スリービング現象が大きくなると共に、糸の破断力を期待されるほど増大させることができないことから、当技術分野における関係者らは、糸内に５本以上の金属繊維束を含ませることは好ましくない、という判断を下していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３，３７９，０００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は、金属繊維糸の柔軟性を失うことなく、かつ金属繊維糸のスリービングを生じることなく、より高い破断力を有する金属繊維糸を提供することを目指すものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特許請求の範囲に記載されている本発明の一態様は、連続金属繊維、好ましくは、集束伸線された金属繊維を備えている金属繊維糸を提供することになる。金属繊維糸は、撚り合されて糸を形成している少なくとも５本の連続金属繊維束を備えている。好ましい実施形態では、金属繊維糸内の連続繊維束の全てが、金属繊維束である。連続金属繊維束の各々は、少なくとも３０本、好ましくは、２５００本未満の金属繊維を備えている。さらに好ましい実施形態では、連続金属繊維束の各々は、１０００本の繊維を備えている。代替的な好ましい実施形態では、連続金属繊維束の各々は、２７５本または９０本の繊維を備えている。他の代替的な実施形態では、糸は、互いに異なる本数の金属繊維を含むそれぞれの束、例えば、９０本の繊維からなる束と組み合わされた２７４本の繊維からなる束を備えている。糸内の連続繊維束の本数は、好ましくは、３０本以下、例えば、５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９本である。
金属繊維糸内の連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっており、同時に、金属繊維糸の単位長さ当たりの連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸自体の単位長さよりも大きくなっている。好ましくは、金属繊維糸内の連続繊維束は、同一方向および同一ピッチで撚り合されている。驚くことに、糸内の繊維束のそれぞれの長さが互いに実質的に等しいことによって、負荷を糸内の全ての繊維束にわたって均等に分割させ、これによって、負荷を確実に支持する金属繊維糸がもたらされることになる。その結果、糸内の繊維束の本数を増やすことによって、糸の柔軟性を失うことなく、破断力を期待される所望値まで増大させることができる。
【００１１】
本発明では、金属は、金属および金属合金（例えば、ステンレス鋼）の両方または金属成分と非金属成分の両方を含む組成物（例えば、鋼および炭素）を含むものとして理解されたい。好ましくは、金属繊維は、ステンレス鋼、例えば、ＡＩＳＩ３１６，３１６Ｌ，３０２，３０４から作製されている。他の好ましい実施形態では、金属繊維は、ＦｅＣｒＡｌ合金、銅、またはニッケルから作製されている。他の好ましい実施形態では、金属繊維は、特開平５−１７７２４３号公報および国際特許出願公開第２００６／１２００４５号パンフレットに記載されているような多層金属繊維、例えば、銅のコアおよびステンレス鋼の外層を有する金属繊維、または鋼のコア、銅の中間層、およびステンレス鋼の外層を有する３層の金属繊維である。連続金属繊維は、直接伸線または端引出技術または集束伸線技術のいずれかによって製造可能である。
【００１２】
本発明による糸の１本または複数本の束は、好ましくは、集束伸線法によって得られている。このような方法は、一般的に知られており、例えば、米国特許第３，３７９，０００号明細書、第３，３９４，２１３号明細書、第２，０５０，２９８号明細書、または第３，２７７，５６４号明細書に記載されているように、複数の金属素線（各束）に被覆を施し、該束をカバー材料によって包み込み、当技術分野において複合線材と呼ばれるものを得て、該複合線材を適切な直径まで伸線し、個々の素線（繊維）と束とのカバーおよび被覆材料を除去することを含んでいる。この方法によって得られた繊維は、多角形、通常、５角形または６角形の断面を有しており、これらの繊維の周囲は、米国特許第２，０５０，２９８号明細書の図２に示されているように、通常、鋸歯状になっている。単伸線された複数の繊維を一緒にして束を形成するのと比較して、集束伸線法は、繊維直径をさらに減少させることが可能である。繊維直径を減少させることによって、曲げ寿命への良好な効果が得られることが認められている。
【００１３】
糸内の金属繊維は、好ましくは、０．５μｍから６０μの範囲内、さらに好ましくは、２μｍから５０μｍの範囲内、さらに一層好ましくは、６μｍから４０μｍの範囲内、最も好ましくは、８μｍから３０μｍの範囲内の等価直径を有している。
【００１４】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、金属繊維束の少なくとも一部が塑性変形されている、例えば、波形状に成形されている、本発明による金属繊維糸を提供することになる。
【００１５】
金属繊維糸は、適切な被膜、好ましくは、テフロン（登録商標）、ＰＶＣ、ＰＶＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロメチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー）、ＭＦＡ（パーフルオロアルコキシポリマー）またはポリウレタンラッカーによって、さらに被覆されていてもよい。代替的に、金属繊維糸は、潤滑剤を含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の態様は、良好な加工性と柔軟性とを有する高強度金属繊維糸を提供することになる。
【００１７】
本発明の他の態様は、加熱可能な織物要素、例えば、カーシート加熱（car seat heating）における抵抗加熱要素としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００１８】
本発明の他の態様は、縫合糸としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００１９】
本発明の他の態様は、リードワイヤとしての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２０】
本発明の他の態様は、例えば、カーガラスを所望の形状に成形するためのカーガラスの製造に用いらえる隔離材料のような耐熱布地、または例えば、織物または編物の形態にある金属バーナ薄膜のような耐熱布地を製造するための本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２１】
本発明の他の態様は、複合材料内の補強要素としての本発明の金属繊維糸の使用を提供することになる。
【００２２】
特許請求の範囲に記載されている本発明の他の態様は、本発明による金属繊維糸を製造する方法を提供することになる。
【００２３】
第１の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、少なくとも５本の連続金属繊維束を設けることによって、得られている。好ましい実施形態では、最終直径まで伸線された少なくとも５本の複合線材が設けられる。前記複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。次いで、除去可能なコアが設けられる。除去プロセスは、囲んでいる連続繊維束または複合線材の空間配置を変化させないどのような除去プロセス、例えば、浸出、溶解、燃焼、微粉砕、蒸発、などであってもよい。１つの好ましい実施形態では、この除去可能なコアは、鉄線から作製されている。代替的な好ましい実施形態では、この除去可能なコアは、水溶性であり、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）から作製されている。他の好ましい実施形態では、除去可能なコアは、酸の影響を受けやすいポリマー、例えば、ナイロンまたは酸の影響を受けやすい金属、例えば、銅から構成されている。
次いで、除去可能な素線、繊維または糸、または除去可能な素線、繊維、および／または糸の群がコアとされ、連続繊維束、好ましくは、複合線材がこのコアの周囲に少なくとも１つの層を形成している構造が得られることになる。連続繊維束、好ましくは、複合線材は、除去可能なコアの周囲に１層以上撚り合されるようになっている。もしパラメータが、糸構造の層における全ての連続繊維束、好ましい実施形態では、全ての複合線材が同一のケーブリング角度を有するように、設定されているなら、全ての連続繊維束、好ましくは、複合線材のそれぞれの長さは、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に同じである。除去可能なコアの周囲に多くの層の連続繊維束が設けられる場合、それぞれの層のケーブリング角度は、同じになっている。その後、除去可能なコアが、適切な方法によって除去される。除去可能なコアの周囲に多くの複合層が設けられる好ましい場合、複数層のそれぞれのケーブリング角度は、浸出後の種々の層のそれぞれのケーブリング角度が同一になるように、設定されている。その後、複合線材の素地およびシートならびに除去可能なコアが除去される。第１の好ましい実施形態では、シート、素地、および除去可能なコアは、適切な液体、例えば、酸に溶解されるようになっている。代替的な好ましい実施形態では、素地、シート、および除去可能なコアは、２段階プロセスによって除去されるようになっている。２段階プロセスでは、最初、除去可能なコアが、第１の液体、例えば、水への溶解によって除去され、第２のステップにおいて、素地およびシートが、第２の液体、例えば、適切な酸への溶解によって除去されるようになっている。全ての複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっているので、シート、素地、および除去可能なコアが除去された後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに等しくなる。また、金属繊維束は、除去可能なコアの周囲に撚り合わされているので、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きいことになる。
【００２４】
第２の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、最終直径まで伸線された少なくとも５本の複合線材を設けることによって、得られている。前記複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。糸構造は、これらの複合線材を互いに撚り合せることによって、得られることになる。この糸構造が少なくとも５本の複合線材を備えているので、この構造の断面から分かるように、１本または複数本の複合線材が自動的に中央部に移動し、他の複合線材が中央部のこれらの線材の周囲に１本または複数本の層を構成することになる。得られた複合線材の構造は、矯正機を用いることによって、変形される。矯正作業は、複合線材間の自由空間が糸構造の断面における複合線材間において均等に分割されるように、該糸構造の複合線材を変形させるようになっている。その結果、複合線材のそれぞれの長さは、コード構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなる。その後、複合線材から素地およびシートが、それらのシートおよび素地を適切な酸に溶解させることによって、除去される。全ての複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さにつき、互いに実質的に等しいので、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなる。
【００２５】
第３の方法では、本発明による例示的な金属繊維糸は、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、得られている。好ましくは、束の各々は、連続金属繊維束であり、最も好ましくは、束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。他の好ましい実施形態では、少なくとも１本の金属繊維束は、非金属繊維束と組み合わされている。次いで、有棘体が設けられる。繊維束をこの有棘体の周囲に撚り合せることによって、糸が得られることになる。これによって、全ての繊維束は、糸の同一層内にあり、同一の捩れピッチを有することになる。その結果、全ての繊維束のそれぞれの長さが、糸の単位長につき、互いに実質的に等しくなり、単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなる。代替的な方法では、金属繊維束は、１つ以上のステップによって、有棘体の周囲に２つ以上の層をなすように撚り合されている。
【００２６】
第４の方法は、第３の方法と類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線された金属繊維の束であるが、これらの束は、最終直径まで伸線された複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の金属素線を備えている。この方法は、第３の方法における糸構造を形成するステップの後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。浸出前、種々の複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の長さに対して、互いに実質的に等しいので、浸出後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の長さに対して、互いに実質的に等しくなる。同時に、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。
【００２７】
第５の方法では、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、本発明による金属繊維糸が得られている。好ましくは、束の各々は、金属繊維束であり、最も好ましくは、束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。他の好ましい実施形態では、少なくとも１本の金属繊維束は、非金属繊維束と組み合わされている。糸内の繊維束の本数と同じ数の孔を有する多孔オリフィス板が設けられる。前記孔は、オリフィス板の仮想円の全体にわたって均等に分割されている。糸形成中、糸に撚り合される前に、繊維束は、前記多孔オリフィス板を通って案内される。これによって、全ての繊維束は、糸の同一層内にあり、同一の捩れピッチを有することになる。その結果、全ての繊維束のそれぞれの長さは、糸の単位長さにつき、実質的に等しくなる。また、繊維束が撚り合されているので、単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。代替的な実施形態では、繊維束を前述の得られた糸の周囲にさらに撚り合せることによって、さらなる層が糸に追加されてもよい。
【００２８】
第６の方法は、第５の方法に類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線によって得られているが、各束は、引き続き、複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の素線を備えている。この方法は、多孔オリフィス板を用いることによって糸構造を作製した後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。浸出前、種々の複合線材のそれぞれの長さが、糸構造の単位長さに対して、互いに実質的に等しくなっているので、浸出後、金属繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さに対して、互いに実質的に等しくなる。また、繊維束が撚り合されているので、単位長さ当たりの金属繊維束のそれぞれの長さは、単位長さ当たりの金属繊維糸の長さよりも大きくなっている。
【００２９】
第７の方法では、少なくとも５本の繊維束を設けることによって、本発明による金属繊維糸が得られている。好ましくは、これらの束の各々は、金属繊維束であり、最も好ましくは、これらの束の各々は、集束伸線された金属繊維の束である。この方法では、糸は、２つ以上のステップによって作製されている。第１のステップでは、少なくとも２本の連続繊維束が互いに撚り合され、第２のステップでは、残りの束が、第１の層の周囲に撚り合されている。さらに多くのステップにおいて、さらに多くの層が追加されてもよい。全ての層内における全ての繊維束のそれぞれの長さを互いに実質的に等しくするために、種々の層のケーブリング角度は、同じにする必要がある。
【００３０】
第９の方法は、第８の方法と類似している。但し、この方法では、全ての束は、集束伸線によって得られているが、各束は、最終直径まで伸線された複合線材の形態にある。複合線材の各々は、素地内に多数の素線を備えている。この方法は、糸構造を作製した後、シートおよび素地を適切な酸に溶解することによって、素地およびシートを複合線材から除去するステップをさらに含んでいる。この方法では、複合線材の種々の層のそれぞれのケーブリング角度は、浸出後にこれらの種々のケーブリング角度が互いに同じになるように、設定されている。
【００３１】
＜定義＞
繊維の「等価直径（equivalent diameter）」という用語は、繊維の半径方向断面の表面と等しい表面積を有する仮想円の直径として理解されたい。集束伸線加工の場合、繊維の断面は、通常、５角形または６角形であり、繊維断面の周囲は、通常、鋸歯状である。単伸線された繊維の場合、等価直径は、その直径として理解されたい。
【００３２】
「繊維束（fiber bundle）」という用語は、個々の連続繊維を束ねたものとして理解されたい。
【００３３】
「連続繊維（continuous fiber）」という用語は、絹などに本来的に見られるようなまたは伸線法によって得られるような無限長さまたは極限長さの繊維として理解されたい。「連続金属繊維束（continuous fiber bundle）」は、本発明の文脈では、連続金属繊維を集束させることによって得られたまたは集束伸線によって得られた連続金属繊維の束として理解されたい。
【００３４】
「糸（yarn）」という用語は、織布を形成するための製編、製織、またはそれ以外の撚合せに適する形態にある繊維、素線、または材料の連続ストランドとして理解されたい。従って、「糸（yarn）」は、新規の糸を形成するために一緒にされた最初の糸も含むことができる。
【００３５】
「複合線材（composite wire）」という用語は、例えば、米国特許第３，３７９，０００号明細書によって知られている集束伸線法に用いられる複合線材として理解されたい。この複合線材は、シース材料内に包まれた素地材料内に埋設された金属素線の全体を指している。所望の直径まで伸線された複合材料が浸出され、これによって、素地およびシース材料が除去されると、連続金属素線が現れ、これらの連続金属素線が、以後、連続金属繊維と呼ばれることになる。換言すると、複合線材は、浸出プロセスによって、連続金属繊維の束に変換されることになる。
【００３６】
「糸の単位長さ（unit length of a yarn）」という用語は、糸が伸張状態にあるときの糸の単位長さとして理解されたい。
【００３７】
「ケーブリング角度（cabling angle）」という用語は、当業者には知られているが、疑念があれば、参考文献（K. Feyrer、「ワイヤロープ：計算、運転、安全（Drahtseile: Bemessung, Betrieb, Sicherheit）、ベルリン、Springer-Verlag, 2000、page 22-23）を参照されたい。
【００３８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】金属繊維糸に用いられる連続金属繊維束の本数の関数として平均破断力を示すグラフである。
【図２】本発明による金属糸によって得られた結果が追記されている図１と同じグラフである。
【図３】本発明の金属繊維糸を得るための例示的な方法のための出発材料を概略的に示す図である。
【図４】糸の繊維束の長さを測定するための方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明の金属繊維糸の例および本発明の金属繊維糸を得るための種々の方法について説明する。
【００４１】
図１は、２７５本の１２μｍの等価直径を有するＡＩＳＩ３１６Ｌ系のステンレス鋼繊維からなる連続金属繊維束から作製された金属繊維糸について、金属繊維糸内の金属繊維束の本数の関数として、金属繊維糸の測定された破断力（Ｆｍ、単位：ニュートン（Ｎ））を示すグラフである。測定された平均値が、表１に記載されている。破断力は、ＩＳＯ６８９２／８２に準じて、１５０ｍｍのゲージ長さ、３Ｎの予負荷、５ｍｍ／分の予負荷速度、および３０ｍｍ／分の試験速度の条件下で、測定したものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
ここで、４本以下の金属繊維束を備えている糸の場合、金属繊維糸の破断力は、糸内の金属繊維の本数と共に直線的に増大することが、本発明者らには分かっている。この場合、この直線関係は、Ｆｍ［Ｎ］＝４３・ｘ−１０によって与えられる。但し、Ｆｍは、ニュートンで表される糸の破断力であり、ｘは、糸内の金属繊維束の本数である。この直線関係は、糸内の金属繊維束の本数が４よりも多くなると、もはや成立しなくなる。すなわち、糸の破断力の増大が、かなり低くなる。この現象は、科学的に正確であるとは言わないが、以下のように説明することができる。すなわち、５本以上の束が糸内において組み合わされていると、糸が最小直径を得ようとし、これによって、１本または複数本の束が糸の中心に向かって移動しようとする。その結果、層状糸、具体的には、糸の中心にある束が糸の外側層／隣接層にある束よりも短くなっている、層状糸が得られることになる。
【００４４】
第１の例では、除去可能なコア素線を用いて作製された本発明による金属繊維糸が、提供されている。各々が２７５本の１２μｍの等価直径を有する３１６Ｌ系のステンレス鋼繊維を含んでいる、６本の複合線材が、除去可能なコア、この例では、鉄線の周囲に結集されている。図２および表２に示されているように、ここでは、破断力の増大は、前述した直線関係と一致している。
【００４５】
【表２】
【００４６】
図３は、（図面では、白丸７として描かれている）連続繊維束と共に（図面では、斜線を施した円８として描かれている）１本または複数本の除去可能なコアが、一緒に撚り合された糸構造のさらなる例を概略的に示している。この糸構造から除去可能なコアを除去することによって、本発明の金属繊維糸が形成されることになる、代替的に、１本または複数本の除去可能な素線の周囲に複合線材を配置することによって、同様の糸構造を作製することができ、この糸構造の全体を浸出処理することによって、本発明の金属繊維糸が形成されることになる。
【００４７】
金属繊維糸内の個々の繊維束の長さは、図４に示されている捩じりベンチ試験機によって測定されることになる。１ｍの長さの金属繊維糸（１）が、図４に示されているように、２つのクランプ間に固定される。クランプの１つ（３）は、回転可能であるが、水平方向に移動することができないようになっており、他のクランプ（２）は、回転しないが、糸の伸張方向に沿って水平方向に前後に移動することができるようになっている。水平方向に移動可能なクランプ（２）は、逆転プーリ（５）に案内されて１７Ｎの錘（６）に接続されたワイヤ（４）によって、負荷が掛けられている。
次いで、糸は、金属繊維糸の捩れサイクルの数と同じ数だけ、糸内の金属繊維束の捩れ方向と逆方向に捩られる。
糸から捩れが除去されるので、糸が伸長する。糸には錘（６）によって張力が掛けられているので、錘（６）が下方（ｂ）に移動する。その結果、水平方向に移動可能なクランプ２が後方に移動するが、このとき、糸の伸張は、クランプ（２）が移動した距離（ａ）と等しくなる。
糸が不均等な長さを有する多数の束から構成されている場合、最も短い束が、クランプ間で張力を受け、他の束は、浮き上がっていることになる。ここで、クランプ間の距離は、糸内の最も短い束の長さである。最も短い束が切断すると、糸が再び伸張し、該糸内の第２の最も短い束が張力を受ける。このとき、クランプ間の距離は、糸内の第２の最も短い束の長さである。この切断、伸長、および長さの測定は、最後の束が張力を受けるまで、繰り返される。
【００４８】
「糸の長さ（length of a yarn）」という用語は、本発明の観点から、糸が１７Ｎの負荷によって伸張したときの糸の長さとして理解されたい。これは、糸に１７Ｎの負荷が掛けられた後で糸が逆に捩じられる前の捩じりベンチ試験機のクランプ間の長さＬとして測定される。
【００４９】
「束の長さ（length of a bundle）」という用語は、１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられた（ｎ本の束からなる）糸の単一束ｘｎの長さＬｎとして理解されたい。糸内の最も短い束ｘ１の長さＬ１は、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。糸内の第２の最も短い束ｘ２の長さＬ２は、糸内の最も短い束ｘ１が切断された後、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩られたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。糸内のｘｎ番目の束の長さＬｎは、糸内の全てのより短い束ｘ１・・・ｘｎ−１が切断された後、糸が１７Ｎの負荷を受けた状態で逆に捩じられたときの捩じりベンチ試験機のクランプ間の距離として測定される。
【００５０】
糸内の全ての束のそれぞれの長さは、もし｛［最大（Ｌ１・・・Ｌｎ）−最小（Ｌ１・・・Ｌｎ）］／最小（Ｌ１・・・Ｌｎ）｝＊１００％の式に従って、束間の長さの差ΔＬが１％未満であるなら、互いに「実質的に等しい（substantially equal）」と見なされる。
【００５１】
表３，４は、市販されている標準Ｂｅｋｉｎｏｘ（登録商標）を前述した測定方法によって測定した結果を示している。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
第２の例では、本発明の金属繊維糸を得るのに、矯正機が得られている。ここでは、各々が２７５本の１２μｍの等価直径を有する３１６Ｌ系のステンレス鋼素線を含んでいる、複合線材が、最新技術で周知の方法によって撚り合され、糸構造が得られている。その後、糸構造に矯正作業が施され、これによって、個々の複合線材間の長さの差が減少することになる。次いで、この矯正された糸構造は、浸出ステップに送られる。図２および表２に示されているように、この金属繊維糸の破断力は、式によって予測された破断力と同等である。
【００５５】
以上、説明したように、新規の金属繊維糸およびこのような糸を得るための方法が提供されている。金属繊維糸は、金属繊維糸を形成する連続金属繊維を備える構造を構成している。この糸構造は、少なくとも５本の連続繊維束を備えており、少なくとも１本の束は、金属繊維の束、好ましくは、集束伸線された金属繊維の束である。連続繊維束が一緒に撚り合され、糸が形成されることになる。各金属繊維束は、少なくとも３０本の金属繊維素線を備えている。連続繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸の単位長さにつき、互いに実質的に等しくなっており、金属繊維糸の単位長さ当たりの繊維束のそれぞれの長さは、金属繊維糸自体の単位長さよりも大きくなっている。
【００５６】
実施形態を詳細に説明してきたが、前述の開示内容を十分に理解したなら、多くの変更および修正が当業者にとって明らかになるであろう。
【符号の説明】
【００５７】
１ 金属繊維糸
２ 水平方向に移動可能なクランプ
３ 回転可能なクランプ
４ ワイヤ
５ 逆転プーリ
６ 錘（１７Ｎ）
７ 連続繊維束
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも５本の連続繊維束（７）を備えている金属繊維糸であって、前記束は撚り合されており、前記少なくとも５本の連続繊維束（７）は、少なくとも１本の連続金属繊維束を含んでおり、前記少なくとも１本の連続金属繊維束の各々は、少なくとも３０本の連続金属繊維を備えている、金属繊維糸において、前記連続繊維束（７）のそれぞれの長さは、前記金属繊維糸の単位長さにつき互いに実質的に等しく、かつ、前記金属繊維糸の単位長さ当たりの前記連続繊維束（７）のそれぞれの長さは、前記金属繊維糸の前記単位長さよりも大きいことを特徴とする金属繊維糸。
【請求項２】
前記少なくとも１本の連続金属繊維束は、集束伸線された金属繊維であることを特徴とする請求項１に記載の金属繊維糸。
【請求項３】
前記連続繊維束は、全てが同一の撚り方向および同一のケーブリング角度を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の金属繊維糸。
【請求項４】
前記少なくとも５本の束（７）の全てが、連続金属繊維束であることを特徴とする請求項１〜３に記載の金属繊維糸。
【請求項５】
前記少なくとも１本の連続金属繊維束の少なくとも一部は、連続ステンレス鋼繊維を備えていることを特徴とする請求項１〜４に記載の金属繊維糸。
【請求項６】
前記金属繊維束内の前記金属繊維の少なくとも一部は、少なくとも２つの同心金属層を備える断面を有していることを特徴とする請求項１〜５に記載の金属繊維糸。
【請求項７】
前記繊維の心材は、銅であり、外層は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項６に記載の金属繊維糸。
【請求項８】
前記繊維の心材は、ステンレス鋼であり、外層は、銅であることを特徴とする請求項６に記載の金属繊維糸。
【請求項９】
前記金属繊維糸内の前記金属繊維束の本数は、３０本以下であることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の金属繊維糸。
【請求項１０】
束当たりの金属繊維の本数は、２５００本未満であることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１１】
前記連続金属繊維は、８μｍから３０μｍの範囲内の等価直径を有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１２】
前記金属繊維糸は、被膜、好ましくは、ＰＶＣ，ＰＶＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＭＦＡ，またはポリウレタンラッカーをさらに備えていることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１３】
加熱可能な織布用途における抵抗加熱要素としての先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸の使用。
【請求項１４】
前記加熱可能な織布用途が、カーシート加熱であることを特徴とする請求項１３に記載の金属繊維糸の使用。
【請求項１５】
補強要素としての請求項１〜１２のいずれか一項に記載の金属繊維糸の使用。
【請求項１】
少なくとも５本の連続繊維束（７）を備えている金属繊維糸であって、前記束は撚り合されており、前記少なくとも５本の連続繊維束（７）は、少なくとも１本の連続金属繊維束を含んでおり、前記少なくとも１本の連続金属繊維束の各々は、少なくとも３０本の連続金属繊維を備えている、金属繊維糸において、前記連続繊維束（７）のそれぞれの長さは、前記金属繊維糸の単位長さにつき互いに実質的に等しく、かつ、前記金属繊維糸の単位長さ当たりの前記連続繊維束（７）のそれぞれの長さは、前記金属繊維糸の前記単位長さよりも大きいことを特徴とする金属繊維糸。
【請求項２】
前記少なくとも１本の連続金属繊維束は、集束伸線された金属繊維であることを特徴とする請求項１に記載の金属繊維糸。
【請求項３】
前記連続繊維束は、全てが同一の撚り方向および同一のケーブリング角度を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の金属繊維糸。
【請求項４】
前記少なくとも５本の束（７）の全てが、連続金属繊維束であることを特徴とする請求項１〜３に記載の金属繊維糸。
【請求項５】
前記少なくとも１本の連続金属繊維束の少なくとも一部は、連続ステンレス鋼繊維を備えていることを特徴とする請求項１〜４に記載の金属繊維糸。
【請求項６】
前記金属繊維束内の前記金属繊維の少なくとも一部は、少なくとも２つの同心金属層を備える断面を有していることを特徴とする請求項１〜５に記載の金属繊維糸。
【請求項７】
前記繊維の心材は、銅であり、外層は、ステンレス鋼であることを特徴とする請求項６に記載の金属繊維糸。
【請求項８】
前記繊維の心材は、ステンレス鋼であり、外層は、銅であることを特徴とする請求項６に記載の金属繊維糸。
【請求項９】
前記金属繊維糸内の前記金属繊維束の本数は、３０本以下であることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の金属繊維糸。
【請求項１０】
束当たりの金属繊維の本数は、２５００本未満であることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１１】
前記連続金属繊維は、８μｍから３０μｍの範囲内の等価直径を有していることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１２】
前記金属繊維糸は、被膜、好ましくは、ＰＶＣ，ＰＶＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ，ＭＦＡ，またはポリウレタンラッカーをさらに備えていることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸。
【請求項１３】
加熱可能な織布用途における抵抗加熱要素としての先行する請求項のいずれか一項に記載の金属繊維糸の使用。
【請求項１４】
前記加熱可能な織布用途が、カーシート加熱であることを特徴とする請求項１３に記載の金属繊維糸の使用。
【請求項１５】
補強要素としての請求項１〜１２のいずれか一項に記載の金属繊維糸の使用。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図４】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図３ｅ】
【図３ｆ】
【図４】
【公表番号】特表２０１２−５０９９９８（Ｐ２０１２−５０９９９８Ａ）
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３６９０３（Ｐ２０１１−５３６９０３）
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６５７８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０９１３
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２４日（２００９．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６５７８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６０９１３
【国際公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（５９２０１４３７７）ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム (81)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ Ｖ ＢＥＫＡＥＲＴ ＳＯＣＩＥＴＥ ＡＮＯＮＹＭＥ
【Ｆターム（参考）】
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