JPH0791728B2 - Woven cloth - Google Patents
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- JPH0791728B2 JPH0791728B2 JP63048014A JP4801488A JPH0791728B2 JP H0791728 B2 JPH0791728 B2 JP H0791728B2 JP 63048014 A JP63048014 A JP 63048014A JP 4801488 A JP4801488 A JP 4801488A JP H0791728 B2 JPH0791728 B2 JP H0791728B2
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
- Tires In General (AREA)
- Wire Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば繊維強化樹脂(FRP),繊維強化金属
(FRM),空気入りタイヤ等の補強部材として、又は航
空機用の磁気シールド性を有する構成部材として、さら
には高強度を有する衣服材料として採用される織布に関
し、特に縦糸又は横糸の少なくとも何れかに、新規な繊
維状微細金属組織を有する高強度の金属極細線を採用し
た新規な構造の織布に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention provides a reinforcing member such as a fiber reinforced resin (FRP), a fiber reinforced metal (FRM), a pneumatic tire, or a magnetic shield property for an aircraft. Further, the present invention relates to a woven fabric that is adopted as a garment material having high strength as a constituent member thereof, and particularly to a novel high-strength metal ultrafine wire having a novel fibrous fine metal structure in at least one of warp threads and weft threads. Woven fabric with various structures.
例えば、FRP,FRM等の補強繊維としては、従来から、ガ
ラス繊維,炭素繊維,アラミド繊維等があり、これらの
単繊維,又はこれらを複数本合わせてサイジング処理を
施した合糸を織布化した織布がFRP等の補強部材として
一般に採用されている。一方、ピアノ線等の高強度金属
線は線径が大きく合糸−サイジング処理も困難であり、
かつ織布化の際の横糸の切断も困難であることから、従
来、高強度金属細線による織布は製造されていなかつ
た。For example, reinforcing fibers such as FRP and FRM have conventionally been glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, etc. These single fibers or a plurality of sizing-treated composite yarns are woven. The woven fabric is generally used as a reinforcing member for FRP and the like. On the other hand, high-strength metal wires such as piano wires have a large wire diameter and it is difficult to perform a yarn-sizing process.
In addition, since it is difficult to cut the weft threads when making a woven cloth, a woven cloth made of high-strength fine metal wires has not been manufactured so far.
〔発明が解決しようとする問題点〕 ところでFRP等の補強用織布としては、その用途上、該
織布の強度を可能な限り高くする必要があり、そのため
には該織布を構成する縦糸,横糸の引張強度を大幅に向
上させる必要がある。また、織布化を容易化するには線
径を可能な限り小さくしてサイジング処理を容易にでき
ることが要請される。このような要請に応えるには、高
強度で、かつ靭性に優れた金属極細線が期待される。し
かしながら従来のピアノ線は上述のように、線径が大き
くサイジング処理が困難であり、また引張強度について
もアラミド繊維等に比較してそれほど高強度ではなく、
上述の要請には応えられない。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, as a woven fabric for reinforcement such as FRP, it is necessary to increase the strength of the woven fabric as much as possible in view of its use. For that purpose, the warp yarns constituting the woven fabric are required. , It is necessary to greatly improve the tensile strength of the weft. Further, in order to facilitate the woven process, it is required that the wire diameter be as small as possible to facilitate the sizing treatment. In order to meet such requirements, it is expected that the metal extra fine wire will have high strength and excellent toughness. However, as described above, the conventional piano wire has a large wire diameter and is difficult to perform the sizing treatment, and the tensile strength is not so high as compared with aramid fiber or the like,
We cannot meet the above requests.
本発明は、上記従来の要請に応えるためになされたもの
で、線径を可能な限り小さくし、かつ引張強度を向上さ
せることによって、織布化が容易で、かつ強度の極めて
高い織布を提供することを目的としている。The present invention has been made in order to meet the above-mentioned conventional requirements, and by making the wire diameter as small as possible and improving the tensile strength, a woven fabric that is easy to be woven and has extremely high strength can be obtained. It is intended to be provided.
本発明者らは、上記目的を達成するために、織布用縦糸
又は横糸の引張強度を大幅に改善できる金属組織につい
て鋭意研究を続け、以下の点を見出した。即ち、Fe−C
−Si−Mn系鉄基合金で、かつ針状マルテンサイト,ベイ
ナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相が
フェライト相中に均一に分散されてなる複合金属組織を
有する線材が強加工性に優れており、このような金属組
織を有する線材を用いれば冷間伸線により線径160μm
以下の極細線を容易確実に得ることができる。そしてこ
のような線材を冷間伸線により加工歪4以上に強加工す
れば、上記フェライト相と低温変態生成相とが複合して
なる複合組織が一方向に延びる均一な繊維状微細金属組
織が形成され、このような金属組織を有する極細線は引
張強度が300〜600kg f/mm2と飛躍的に向上し、かつ靭性
は従来のピアノ線,ステンレス線程度であることを見出
した。In order to achieve the above object, the inventors of the present invention have conducted extensive studies on a metal structure capable of significantly improving the tensile strength of a warp or weft for a woven fabric, and have found the following points. That is, Fe-C
-Si-Mn-based iron-based alloys and wire rods with a composite metallographic structure in which the low-temperature transformation-forming phase consisting of acicular martensite, bainite, or a mixed structure of these is uniformly dispersed in the ferrite phase It is excellent, and if a wire with such a metal structure is used, the wire diameter is 160 μm due to cold drawing.
The following ultrafine wires can be easily and surely obtained. When such a wire rod is subjected to strong working by cold drawing to a working strain of 4 or more, a uniform fibrous fine metallographic structure in which the composite structure in which the ferrite phase and the low temperature transformation forming phase are combined extends in one direction. It was found that the ultrafine wire formed and having such a metallographic structure has a dramatically improved tensile strength of 300 to 600 kg f / mm 2 and a toughness comparable to that of conventional piano wire and stainless wire.
このような繊維状微細金属組織は、従来知られていない
全く新規な組織である。本発明者らは、上記繊維状微細
金属組織が上記引張強度を向上させる主因になっている
との観点から、その強化メカニズムについてさらに研究
を重ねた結果、上述の如き超高強度を有する金属組織で
は、上記繊維の間隔が50〜1000Åであり、かつ該繊維状
をなす上記複合組織が5〜100Åの超微細セルから構成
されていることを見出した。Such a fibrous fine metallic structure is a completely new structure which has not been known so far. From the viewpoint that the fibrous fine metallographic structure is a main factor for improving the tensile strength, the inventors further conducted research on the strengthening mechanism, and as a result, the metallographic structure having the ultrahigh strength as described above. Found that the distance between the fibers is 50 to 1000Å and the fibrous composite structure is composed of ultrafine cells of 5 to 100Å.
そこで本発明は、縦糸と横糸とを織り合わせてなる織布
において、縦糸,横糸の少なくとも何れか一方が、線材
を冷間伸線により強加工してなり、該強加工により生じ
た5〜100Åの超微細セルが一方向に繊維状に配列さ
れ、かつ該繊維の間隔50〜1000Åである繊維状微細金属
組織を形成する線径160μm以下、引張強度300〜600kg
f/mm2の超高強度金属極細線又は該金属極細線を複数本
合わせてサイジング処理を施してなる合糸であることを
特徴としている。Therefore, the present invention is a woven fabric obtained by weaving warp yarns and weft yarns, in which at least one of the warp yarns and the weft yarns is formed by subjecting a wire rod to strong working by cold drawing, and producing 5 to 100Å Of ultrafine cells are arranged in one direction in a fibrous form, and a fibrous fine metallographic structure in which the distance between the fibers is 50 to 1000Å is formed. Wire diameter is 160 μm or less, tensile strength is 300 to 600 kg.
It is characterized in that it is an ultrahigh-strength metal ultrafine wire of f / mm 2 or a composite yarn obtained by subjecting a plurality of the metal ultrafine wires to sizing treatment.
本発明に係る織布では、縦糸,横糸の何れか一方、例え
ば横糸を金属極細線で構成した場合、縦糸には従来から
採用されている炭素繊維,アラミド繊維,ガラス繊維を
採用すればよく、また本発明の金属極細線と炭素繊維等
とを混合して合糸化してもよい。In the woven fabric according to the present invention, either one of the warp yarns and the weft yarns, for example, when the weft yarns are made of metal ultrafine wires, carbon fibers, aramid fibers, and glass fibers conventionally used may be used for the warp yarns. Alternatively, the metal ultrafine wire of the present invention may be mixed with carbon fiber or the like to form a yarn.
ここで本発明の織布における縦糸又は横糸用超高強度金
属極細線の製造方法について説明する。Here, a method for producing an ultrahigh-strength metal ultrafine wire for warp or weft in the woven fabric of the present invention will be described.
先ず、重量%でC:0.01〜0.50%、Si:3.0%以下、Mn:5.0
%以下、残部Fe及び不可避的不純物よりなる線径3.5mm
以下の線材を700〜1100℃の範囲の温度に加熱した後、
冷却して(このか加熱,冷却は複数回にわたって行って
もよい。)、一部残留オーステナイトを含有してもよい
マルテンサイト,ベイナイト又はこれらの混合組織から
なる低温変態生成相がフェライト相中に体積率で15〜75
%の範囲にて均一に分散されてなる複合組織を有する線
材を製造する。なお、かかる製造方法は、特開昭62−20
824号公報に記載されている。First, C: 0.01 to 0.50% by weight, Si: 3.0% or less, Mn: 5.0
% Or less, wire diameter 3.5 mm consisting of balance Fe and unavoidable impurities
After heating the following wire to a temperature in the range of 700-1100 ℃,
After cooling (this heating or cooling may be carried out multiple times), a low temperature transformation forming phase consisting of martensite, bainite or a mixed structure thereof, which may partially contain retained austenite, is added to the ferrite phase. 15-75 by volume
A wire having a composite structure uniformly dispersed in the range of 10% is manufactured. Incidentally, such a manufacturing method is disclosed in JP-A-62-20
It is described in Japanese Patent No. 824.
次いでこのようにして得られた複合組織線材を冷間伸線
加工により、加工歪4以上、好ましくは5以上に強加工
し、上記フェライト相と低温変態生成相とを複合化し、
金属組織として一方向に連続して延びる微細な繊維状組
織を形成させる。このように加工度を高めることによ
り、上記繊維状組織はさらに微細化し、繊維間隔は狭く
なり、ついには上述のとおり加工にて生じたセルの大き
さ,繊維間隔がそれぞれ5〜100Å,50〜1000Åである繊
維状微細金属組織となる。なお、加工歪が4よりも小さ
い伸線加工によって得られた細線では、繊維状組織の発
達の中途にあってその組織が不完全であり、従って強度
も小さい。Then, the composite textured wire thus obtained is subjected to a strong working to a working strain of 4 or more, preferably 5 or more by cold wire drawing to compound the ferrite phase and the low temperature transformation forming phase,
A fine fibrous structure extending continuously in one direction is formed as a metal structure. By increasing the degree of processing in this way, the fibrous structure is further miniaturized and the fiber spacing is narrowed, and finally the cell size and fiber spacing produced by processing as described above are 5 to 100Å, 50 to It has a fine fibrous microstructure of 1000Å. It should be noted that in a fine wire obtained by wire drawing with a working strain of less than 4, the fibrous structure is in the middle of its development and its structure is incomplete, and therefore its strength is also small.
第8図は本発明の織布における縦糸,横糸用超高強度金
属極細線の引張強度,靭性を、従来のアラミド繊維等と
比較したものであり、同図から本発明の金属極細線は、
アラミド繊維等に比較して引張強度,及び靭性が飛躍的
に向上しているのがわかる。また、第9図は上記方法に
より、加工歪5以上(断面減少率99.5%)に強加工した
本発明の縦糸,横糸用金属極細線の走査型電子顕微鏡写
真であり、一方向に連続して延びる繊維状微細金属組織
が認められる。第10図は上記繊維状組織を超高圧電子顕
微鏡(3MV)により観察した写真であり、内部ミクロ組
織に20〜50Åの超微細セルが認められる。FIG. 8 is a comparison of the tensile strength and toughness of the ultrahigh-strength metal ultrafine wire for warp and weft in the woven fabric of the present invention with that of a conventional aramid fiber and the like.
It can be seen that the tensile strength and toughness are dramatically improved compared to aramid fibers and the like. Further, FIG. 9 is a scanning electron micrograph of the metal ultrafine wire for warp and weft of the present invention which has been strongly processed to a processing strain of 5 or more (area reduction rate 99.5%) by the above-mentioned method. A fibrous fine metallic structure extending is observed. FIG. 10 is a photograph of the above fibrous structure observed by an ultra-high voltage electron microscope (3MV). In the internal microstructure, 20-50Å ultrafine cells are observed.
次に上記製造方法における各種の条件を設定した理由に
ついて説明する。Next, the reasons for setting various conditions in the above manufacturing method will be described.
C:本発明に係る繊維状微細金属組織,及び上記引張強度
を得るためには、C添加量を規制する必要があり、実験
の結果、0.01〜0.50%の範囲が適当であることが判明し
た。C: In order to obtain the fibrous fine metallic structure according to the present invention and the above tensile strength, it is necessary to regulate the amount of C added, and as a result of experiments, it was found that the range of 0.01 to 0.50% is appropriate. .
Si:Siはフェライト相の強化元素として有効であるが、
3.0%を越えて過多に添加すると変態温度を著しく高温
側にずらせ、また線材表面の脱炭が生じ易くなるので、
添加量は3.0%を上限とする。Si: Si is effective as a strengthening element for the ferrite phase,
If added in excess of 3.0%, the transformation temperature will shift to the extremely high temperature side and decarburization of the wire surface will easily occur.
The upper limit of addition is 3.0%.
Mn:Mnは極細線を強化するとともに、上記両相の焼き入
れを高める効果を有するが、5.0%を越えて過多に添加
してもこの効果が飽和するので、添加量の上限は5.0%
とする。Mn: Mn has the effect of strengthening the ultrafine wire and enhancing the quenching of both phases, but even if added in excess of 5.0%, this effect saturates, so the upper limit of addition is 5.0%.
And
また、含有量を規制するのが好ましい元素,添加しても
よい元素,不可避的不純物等について説明する。Further, elements whose content is preferably controlled, elements which may be added, and inevitable impurities are described.
Hは、鋼を脆化させる有害な元素であり、強度が高くな
るほどその影響が大きくなるので、本発明においてはH
量を1PPM以下に、特に好ましくは0.5PPMに規制するのが
よい。かかるH量の低減方法としては、溶鋼での脱ガス
処理,線材への熱間圧延及び熱処理後の冷却制御,低温
脱水素制御等の手段が有効である。H is a harmful element that embrittles steel, and its effect increases as the strength increases, so in the present invention, H
The amount should be regulated to 1 PPM or less, particularly preferably 0.5 PPM. As a method of reducing the amount of H, means such as degassing treatment with molten steel, hot rolling on wire rods, cooling control after heat treatment, and low temperature dehydrogenation control are effective.
本発明では、極細線の金属組織を微細化するために、N
b,V,Tiから選ばれた少なくとも1種の元素を添加するこ
とができる。これらの元素は組織の微細化のためには、
いずれも0.005%以上の添加を要するが、過多に添加し
てもその効果が飽和し、かつ経済的にも不利であるの
で、上限は0.5%とする。In the present invention, in order to refine the metal structure of the ultrafine wire, N
At least one element selected from b, V and Ti can be added. These elements are used for the refinement of the structure.
Both require 0.005% or more addition, but even if added too much, the effect is saturated and it is economically disadvantageous, so the upper limit is made 0.5%.
不可避的不純物としては、S,P,N,Al,等がある。Inevitable impurities include S, P, N, Al, and the like.
Sは、MnS量を少なくするために、0.005%以下とするの
がよく、これにより延性を一層向上させることができ
る。一方、Ca,Ce等の希土類元素を添加することによりM
nS介在物の形状を調整することも好ましい。S is preferably 0.005% or less in order to reduce the amount of MnS, whereby the ductility can be further improved. On the other hand, by adding rare earth elements such as Ca and Ce, M
It is also preferable to adjust the shape of the nS inclusions.
PHF.粒界偏析の著しい元素であるので、その含有量を0.
01%とするのが好ましい。PHF.Since it is an element with remarkable grain boundary segregation, its content is 0.
It is preferably set to 01%.
Nは、固溶状態で存在すると最も時効し易い元素であ
り、加工中に時効して加工性を阻害したり、加工後に時
効して伸線により得られた極細線の延性を劣化させるの
で、0.003%以下とするのが好ましい。N is an element that is most easily aged when it exists in a solid solution state, and it aged during processing to impair the workability, or aged after processing to deteriorate the ductility of the ultrafine wire obtained by wire drawing, It is preferably 0.003% or less.
Alは、酸化物系介在物を形成し、この介在物は変形し難
いために線材の加工性を阻害するので、通常0.01%以下
とするのが好ましい。また極細線におけるSi/Al比が大
きくなるとシリケート系介在物が増大し、特にAl量が少
ない場合は急激にシリケート系介在物が増大して、伸線
性を劣化させるだけでなく、伸線して得られた極細線の
特性を劣化させる。従って本発明ではSi/Al比を1000以
下、特に好ましくは250以下にするのがよい。Al forms oxide inclusions, and since these inclusions are difficult to deform and hinder the workability of the wire, it is usually preferable to set it to 0.01% or less. Also, as the Si / Al ratio in the ultrafine wire increases, silicate inclusions increase, and especially when the amount of Al is small, the silicate inclusions increase rapidly, which not only deteriorates the wire drawability but also causes wire drawing. The characteristics of the obtained ultrafine wire are deteriorated. Therefore, in the present invention, the Si / Al ratio is preferably 1000 or less, particularly preferably 250 or less.
上記線材の複合組織において、フェライト相に占める低
温変態生成相の体積分率が15〜75%の範囲にあることを
条件としたのは、以下の理由による。15%より小さい場
合は、かかる複合組織を有する線材の冷間伸線により16
0μm以下の極細線を得ることができるものの、得られ
た極細線はその金属組織が上述の如き繊維状微細金属組
織とならず、繊維状組織が不完全であり、引張強度も30
0kg f/mm2以下となる。一方、フェライト相に占める低
温変態生成相の体積分率が75%よりも多い場合は、伸線
加工において線材が断線し易く、また断線に至らず伸線
できても、得られた極細線は、上記15%以下の場合と同
様に、微細な繊維状組織を持たず、繊維状組織が不完全
であり、引張強度も300kg f/mm2以下と低い。The reason why the volume fraction of the low-temperature transformation forming phase in the ferrite phase in the composite structure of the wire is within the range of 15 to 75% is as follows. If it is less than 15%, it will be 16 due to cold drawing of the wire with such a composite structure.
Although an ultrafine wire of 0 μm or less can be obtained, the obtained ultrafine wire does not have a fibrous fine metallographic structure as described above, the fibrous structure is incomplete, and the tensile strength is 30%.
It will be 0 kg f / mm 2 or less. On the other hand, when the volume fraction of the low-temperature transformation forming phase in the ferrite phase is more than 75%, the wire rod is easily broken during wire drawing, and even if the wire can be drawn without breaking, the obtained ultrafine wire is As in the case of the above 15% or less, it does not have a fine fibrous structure, the fibrous structure is incomplete, and the tensile strength is low at 300 kg f / mm 2 or less.
また、上記線材における体積分率については、低温変態
生成相の形態により、つまり該相が主として針状である
か、主として塊状であるかによって、該線材の線径と体
積分率とが規制される。なお、ここで針状(elongated
又はacicular)とは粒子が方向性を有することをいい、
塊状(globular)とは粒子が方向性を有しないことをい
う。Regarding the volume fraction of the wire, the wire diameter and the volume fraction of the wire are regulated by the form of the low temperature transformation generation phase, that is, whether the phase is mainly needle-like or mainly lumpy. It In addition, needle-shaped (elongated here)
Or acicular) means that the particles have directionality,
The term “globular” means that the particles do not have directionality.
即ち、低温変態生成相の、80%以上が針状である場合
は、低温変態生成相の体積分率は50%以下、線径は3.5m
m以下とし、一方80%以上が塊状である場合は、体積分
率は50%以下、線径は2.0mm以下とする必要がある。ま
た、低温変態生成相が針状と塊状の混合組織である場合
は、体積分率は75%以下、線径は3.5mm以下にする必要
がある。なお、線材が有するべき線径の下限は、特に限
定されるものではないが、現状の加工技術からみて、通
常0.3mmである。That is, when 80% or more of the low-temperature transformation-producing phase is acicular, the low-temperature transformation-producing phase has a volume fraction of 50% or less and a wire diameter of 3.5 m.
If it is m or less and 80% or more is lumpy, the volume fraction should be 50% or less and the wire diameter should be 2.0 mm or less. When the low-temperature transformation-producing phase has a mixed structure of needles and lumps, the volume fraction should be 75% or less and the wire diameter should be 3.5 mm or less. The lower limit of the wire diameter that the wire should have is not particularly limited, but is usually 0.3 mm in view of the current processing technology.
本発明に係る織布よれば、縦糸,横糸に採用された金属
極細線は、冷間伸線の強加工により生じた5〜100Åの
加工セルが一方向に繊維状に配列され、かつ該繊維間隔
が50〜1000Åの繊維状微細金属組織を形成しており、上
述の強化メカニズムで説明したように、300〜600kg f/m
m2の超高強度を有する。従って、織布の引張強度を飛躍
的に向上できる。According to the woven fabric of the present invention, the metal ultrafine wire adopted for the warp and the weft has a processing cell of 5 to 100 Å produced by the strong working of cold drawing and is arranged in a fiber in one direction, and the fiber is It has a fibrous fine metallic structure with a spacing of 50 to 1000Å and, as explained in the strengthening mechanism above, 300 to 600 kg f / m.
It has an ultra high strength of m 2 . Therefore, the tensile strength of the woven fabric can be dramatically improved.
また、本発明の織布用金属極細線は、冷間加工性にすぐ
れており、線材の線径及び加工度を適宜選択することに
より、160μm以下のものを容易確実に得ることができ
る。従って、例えば線径10〜100μmのものを採用すれ
ば、合糸−サイジング処理が容易で、かつ横糸に使用し
た場合も、線径が小さく横糸切断も容易であり、結局織
布化の作業性が高い。Further, the metal ultrafine wire for woven fabric of the present invention has excellent cold workability, and a wire having a diameter of 160 μm or less can be easily and surely obtained by appropriately selecting the wire diameter and the workability of the wire. Therefore, for example, if a wire diameter of 10 to 100 μm is adopted, the combined yarn-sizing process is easy, and even when used for the weft yarn, the wire diameter is small and the weft yarn can be easily cut. Is high.
また、本発明の織布は、金属極細線と従来の炭素繊維等
と混ぜて織るいわゆるハイブリッド織りが可能であり、
従ってそれぞれの繊維の長所を引き出す組み合わせの複
合織布を製造でき、例えば、炭素繊維の軽量性と、本発
明の金属極細線の高強度,高靭性及び電磁シールド性と
を合わせ持つ織布が可能となる。Further, the woven fabric of the present invention is capable of so-called hybrid weaving in which metal ultrafine wires and conventional carbon fibers or the like are mixed and woven,
Therefore, it is possible to manufacture a composite woven fabric that brings out the advantages of each fiber. For example, a woven fabric that has the light weight of carbon fiber and the high strength, high toughness and electromagnetic shielding property of the metal ultrafine wire of the present invention is possible. Becomes
以下、本発明の実施例を図について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図及び第2図は本発明の一実施例による織布を説明
するための図である。1 and 2 are views for explaining a woven fabric according to an embodiment of the present invention.
図において、1は縦合糸2と横合糸3とを織り合わせて
なる平織り構造の織布であり、この縦,横合糸2,3は、
それぞれ10〜100μmの金属極細線4を20〜50本合わせ
てサイジング処理を施したものである。また、この各金
属極細線4の外表面にはNiめっきが施されている。これ
は主として、サイジング処理における集束性を向上させ
るためのものである。即ち、めっきしていない場合は、
この金属極細線4が鉄系であることから、サイジング処
理において水溶性のエポキシ系サイジング剤を使用する
ことにより、錆が発生して集束性を害するとともに、マ
トリックス樹脂等との接着力が低下する。なお、Niめっ
きに限らず、Cu,プラス等のめっきを施すのも有効であ
る。In the figure, 1 is a woven fabric having a plain weave structure in which a warp yarn 2 and a weft yarn 3 are interwoven, and the warp and weft yarns 2 and 3 are
20 to 50 fine metal wires 4 each having a thickness of 10 to 100 μm are combined and subjected to a sizing treatment. The outer surface of each metal fine wire 4 is plated with Ni. This is mainly for improving the focusing property in the sizing process. That is, if not plated,
Since the metal ultrafine wire 4 is iron-based, by using a water-soluble epoxy-based sizing agent in the sizing treatment, rust is generated to impair the focusing property, and the adhesive force with the matrix resin is reduced. . It should be noted that it is effective not only to apply Ni plating but also to apply Cu, plus or the like plating.
本実施例の上記各金属極細線4は、重量%でC:0.01〜0.
50%、Si:3.0%以下、Mn:5.0%以下、残部Fe及び不可避
的不純物よりなる線径2.5mm以下の線材を冷間伸線によ
り線径160μm以下に強加工して製造したものであり、
該強加工により生じた加工セルが一方向に繊維状に配列
された繊維状微細金属組織を形成しており、かつ上記加
工セルの大きさ,繊維間隔がそれぞれ5〜100Å,50〜10
00Åであり、さらに強度が300〜600kg f/mm2である超高
強度金属極細線である。Each of the metal fine wires 4 in this embodiment has a weight percentage of C: 0.01 to 0.
50%, Si: 3.0% or less, Mn: 5.0% or less, the remaining Fe and unavoidable impurities with a wire diameter of 2.5 mm or less are cold-drawn and strongly processed to a wire diameter of 160 μm or less. ,
The processing cells produced by the strong processing form a fibrous fine metal structure in which fibers are arranged in one direction in a fibrous shape, and the size and the fiber interval of the processing cells are 5 to 100Å, 50 to 10 respectively.
It is an ultra-high-strength ultrafine metal wire with a strength of 00Å and a strength of 300 to 600 kg f / mm 2 .
このように本実施例の金属極細線4は非常に小径のもの
が可能であるから、合糸−サイジング処理が容易であ
り、かつ織布化する場合の作業性が高く、従来のピアノ
線等では困難であった金属極細線による織布を実現でき
る。また、本実施例の金属極細線4の外表面にはNiめっ
きが施されているので、水溶性サイジング剤により錆が
発生するのを防止でき、該サイジング処理による集束性
を向上でき、この点からも織布化が容易となる。As described above, since the metal ultrafine wire 4 of this embodiment can have a very small diameter, the composite yarn-sizing treatment is easy, and the workability in the case of weaving is high, and the conventional piano wire or the like is used. It is possible to realize a woven fabric with metal fine wires, which was difficult with. Further, since the outer surface of the metal ultrafine wire 4 of this embodiment is plated with Ni, it is possible to prevent rust from being generated by the water-soluble sizing agent, and improve the focusing property by the sizing treatment. It is also easy to woven fabric.
そして本実施例の織布1は、FRP,FRM,空気入りタイヤ等
の補強に使用される訳であるが、この場合上記金属極細
線4の強度が、300〜600kg f/mm2と従来のアラミド繊維
等に比較して飛躍的に向上しているので、それだけFRP
等の強度を向上できる。また、従来と同程度の強度を得
る場合は、必要な補強繊維量が大幅に減少し、それだけ
軽量化を達成できる。The woven fabric 1 of this embodiment is used for reinforcing FRP, FRM, pneumatic tires, etc. In this case, the metal fine wire 4 has a strength of 300 to 600 kg f / mm 2, which is a conventional value. Compared to aramid fiber etc., it is dramatically improved, so it is FRP
And the like can be improved. Further, in the case of obtaining the same level of strength as the conventional one, the amount of reinforcing fiber required is greatly reduced, and the weight reduction can be achieved accordingly.
次に本発明の線径160μm以下で、引張強度300〜600kg
f/mm2の金属細線4を製造した実験例について説明す
る。Next, the wire diameter of the present invention is 160 μm or less, and the tensile strength is 300 to 600 kg.
An experimental example in which the thin metal wire 4 of f / mm 2 is manufactured will be described.
実験例1 先ず、第1表に示す化学組成を有し、第2表に示す線径
0.9〜2.5mmの線材を、890℃の温度にて連続加熱,焼き
入れし、ついで810℃連続加熱,冷却して、いずれもフ
ェライト相と、一部に残留オーステナイトを含むマルテ
ンサイト相との2相組織を有する複合組織線材を得た。
そしてこの複合組織線材を冷間伸線加工により、第2表
に示す線系の極細線に線引きした。この第2表におい
て、鋼番号1〜9が本発明の織布用金属極細線4として
採用できるものである。なお、比較のため第1表の鋼番
号10に示す化学組成の線材を、鉛パテンティングと伸線
を4回繰り返して高炭素鋼ピアノ極細線を得た。これら
の極細線の引張強度を測定するとともに、超高圧電子顕
微鏡(3MV)により金属組織を観察した。Experimental Example 1 First, the wire diameter shown in Table 2 having the chemical composition shown in Table 1
A 0.9 to 2.5 mm wire rod is continuously heated and quenched at a temperature of 890 ° C, and then continuously heated and cooled at 810 ° C, both of which have a ferrite phase and a martensite phase partially containing retained austenite. A composite textured wire having a phase structure was obtained.
Then, this composite structure wire rod was drawn into an ultrafine wire of the wire system shown in Table 2 by cold drawing. In Table 2, steel numbers 1 to 9 can be adopted as the metal extra fine wire 4 for the woven fabric of the present invention. For comparison, a wire rod having the chemical composition shown in Steel No. 10 in Table 1 was subjected to lead patenting and wire drawing four times to obtain a high carbon steel piano ultrafine wire. The tensile strength of these ultrafine wires was measured, and the metallographic structure was observed with an ultrahigh voltage electron microscope (3MV).
結果を第2表に示す。この表でも明らかなように、繊維
間隔は90〜650Å、セルサイズは20〜90Å、引張強度は3
30〜538kg f/mm2であり、引張強度が従来方法による比
較例の318kg f/mm2より大幅に向上しているのがわか
る。また、この場合、加工度が高くなるほど、繊維間隔
が狭く、かつセルサイズが小さくなっており、これに伴
って引張強度が向上している。The results are shown in Table 2. As is clear from this table, the fiber spacing is 90 to 650Å, the cell size is 20 to 90Å, and the tensile strength is 3
30~538kg an f / mm 2, the tensile strength is found that has greatly improved over 318kg f / mm 2 of the comparative example according to conventional methods. Further, in this case, the higher the degree of processing, the narrower the fiber spacing and the smaller the cell size, and the tensile strength is improved accordingly.
実験例2 重量%で、C:0.18%,Si:0.9%,Mn:1.5%,S:0.002%,N:
0.002%,Al:0.003%なる化学組成を有する線径2.5mmの
線材を900℃で再加熱焼き入れし、続いて800℃に加熱,
調整冷却してフェライト相と低温変態生成相とを複合組
織化し、かつ低温変態生成相の形態を主として針状と
し、その体積分率を35%とした。この線材を湿式連続伸
線により、線径100,50,25μmの極細線を得た。この極
細線の特性を測定するとともに、超高圧電子顕微鏡(3M
V)により金属組織を観察した。また、比較のためにピ
アノ線(0.82%C),ステンレス線(SUS304),アモル
ファス線(Fe−Si−B系),タングス線及びアラミド線
についても同様の測定を行った。Experimental Example 2 C: 0.18%, Si: 0.9%, Mn: 1.5%, S: 0.002%, N:% by weight
A wire rod with a wire diameter of 2.5 mm having a chemical composition of 0.002% and Al: 0.003% is reheated and quenched at 900 ° C, and subsequently heated to 800 ° C
It was adjusted and cooled to form a composite structure of the ferrite phase and the low temperature transformation generating phase, and the low temperature transformation generating phase was mainly formed into a needle shape with a volume fraction of 35%. This wire material was subjected to wet continuous drawing to obtain ultrafine wires having wire diameters of 100, 50 and 25 μm. In addition to measuring the characteristics of this ultra-thin wire, an ultra-high voltage electron microscope (3M
V) was used to observe the metallographic structure. For comparison, the same measurement was performed for piano wire (0.82% C), stainless wire (SUS304), amorphous wire (Fe-Si-B system), tangs wire and aramid wire.
結果を第3表に示す。同表からも明らかなように、本発
明における織布用極細線は、300kg f/mm2以上の引張強
度を有し、また、靭性に富んでいる。また本発明の極細
線は、伸線方向に延びる均一繊維組織を有し、その繊維
間隔は100〜200Åであり、セルサイズは30〜90Åであっ
た。The results are shown in Table 3. As is clear from the table, the extra fine wire for a woven fabric according to the present invention has a tensile strength of 300 kg f / mm 2 or more and is excellent in toughness. The ultrafine wire of the present invention had a uniform fiber structure extending in the drawing direction, the fiber interval was 100 to 200Å, and the cell size was 30 to 90Å.
さらに、本発明の織布用金属極細線4について、高温環
境下保持後の強度変化、引張破断部,曲げ加工部の性
状、疲労特性、応力リクラセーション特性についても測
定した。Further, with respect to the metal ultrafine wire 4 for a woven fabric of the present invention, the strength change after holding in a high temperature environment, the properties of the tensile fracture portion, the bent portion, the fatigue characteristic, and the stress reclamation characteristic were also measured.
第3図は、上記第3表に示した50μmの極細線を、大気
中で室温〜450℃の温度に30分加熱後、引張強度を測定
した結果を示す(曲線A)。なお、ピアノ線(100μ
m),アモルファス線(50μm)についても同条件下で
測定した結果を示している(曲線B,C)。この図からも
明らかなように、本発明の極細線は400℃まで強度低下
は全く認められない。FIG. 3 shows the results of measuring the tensile strength after heating the ultrafine wire of 50 μm shown in Table 3 above to a temperature of room temperature to 450 ° C. for 30 minutes in the air (curve A). The piano wire (100μ
m) and the amorphous line (50 μm) also show the results measured under the same conditions (curves B and C). As is clear from this figure, the ultrafine wire of the present invention shows no strength reduction up to 400 ° C.
第4図,第5図はそれぞれ上記第3表に示した50μmの
極細線の引張破断部の拡大図,曲げ加工部の拡大図であ
る。第4図から明らかなように、大きく絞られた後破断
しており(この場合の破断絞り率は50%以上)、また第
5図から明らかなように、曲げ(キンク)変形後におい
てもクラック は生じておらず、これらの点から靭性に富んでいること
が理解できる。FIG. 4 and FIG. 5 are an enlarged view of the tensile fracture portion and the bent portion of the ultrafine wire of 50 μm shown in Table 3 above. As is clear from FIG. 4, the material was fractured after being greatly squeezed (the squeeze reduction ratio in this case was 50% or more), and as is clear from FIG. 5, cracks were observed even after bending (kink) deformation. It does not occur, and it can be understood from these points that it is tough.
第6図は上記第1表に示した100μmの極細線について
ハンター疲労試験による疲労特性を特性を示す。疲労限
界強度(107回評価)の引張強度に対する比率(強度
比)は0.38と優れた耐疲労性を示している。また、第7
図は同様の条件で製造した線径60μmの極細線の、引張
強度の85%の初期応力を負荷した場合の応力リラクセー
ション特性を示しており、応力ロスは2%以下である。
この第6図,第7図から、本発明の織布用金属極細線
は、動的,静的(繰り返し,変動)応力負荷での高い信
頼性を有することが明らかである。FIG. 6 shows the fatigue characteristics of the ultrafine wire of 100 μm shown in Table 1 above in the Hunter fatigue test. The ratio of fatigue limit strength (10 7 times evaluation) to tensile strength (strength ratio) is 0.38, which shows excellent fatigue resistance. Also, the seventh
The figure shows the stress relaxation characteristics of an ultrafine wire with a diameter of 60 μm manufactured under the same conditions when an initial stress of 85% of the tensile strength was applied, and the stress loss was 2% or less.
It is clear from FIGS. 6 and 7 that the metal fine wire for woven fabric of the present invention has high reliability under dynamic and static (repeating, fluctuating) stress loads.
なお、上記実施例では、縦糸,横糸ともに金属極細線4
からなる合糸で構成したが、本発明の織布は金属細線を
単独で織布化してもよく、また縦糸,横糸の何れか一方
のみ金属極細線で構成し、他方は従来使用されている炭
素繊維等を使用してもよく、さらに本発明の金属極細線
と炭素繊維等を混合して合糸化してもよい。このように
した複合織布の場合は、それぞれの繊維の有する長所を
合わせ持つことができる。In the above embodiment, both the warp yarns and the weft yarns are made of the metal ultrafine wire 4.
Although the woven fabric of the present invention may be made of a single metal thin wire, the warp yarn or the weft yarn may be made of a metal ultrafine wire, and the other is conventionally used. Carbon fibers or the like may be used, and the metal ultrafine wire of the present invention may be mixed with carbon fibers or the like to form a yarn. In the case of such a composite woven fabric, the advantages of each fiber can be combined.
以上のように本発明に係る織布によれば、縦糸,横糸と
して、5〜100Åの加工セルが繊維状に配列され、かつ
該繊維間隔が50〜1000Åの超微細粒金属組織を形成する
線径160μm以下、引張強度300〜600kg f/mm2の超高強
度金属極細線を採用したので、織布の強度を従来よりは
るかに高くでき、その結果これを補強部材として用いた
FRP等の強度を大幅に向上できる効果がある。As described above, according to the woven fabric of the present invention, as warp yarns and weft yarns, processed cells of 5 to 100Å are arranged in a fibrous shape, and the fiber intervals form a line forming an ultrafine grain metallographic structure of 50 to 1000Å. Since the ultra-high-strength metal ultrafine wire with a diameter of 160 μm or less and a tensile strength of 300 to 600 kg f / mm 2 is adopted, the strength of the woven fabric can be made much higher than before, and as a result, this was used as a reinforcing member.
This has the effect of significantly improving the strength of FRP and the like.
第1図及び第2図は本発明の一実施例による織布を説明
するための図であり、第1図はその平面図、第2図はそ
の断面図、第3図ないし第10図は本発明の金属極細線の
特性を説明するための図であり、第3図は高温環境下保
持後の強度変化を示す特性図、第4図は引張破断部の拡
大図、第5図は曲げ加工部を示す拡大図、第6図は疲労
特性を示す図、第7図は応力リラクセーション特性を示
す図、第8図は引張強度,靭性の特性図、第9図,第10
図は本発明の織布用金属極細線の金属組織を示す顕微鏡
写真である。 図において、1は織布、2,3は縦,横合糸(縦糸,横
糸)、4は金属極細線である。1 and 2 are views for explaining a woven fabric according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view thereof, FIG. 2 is a sectional view thereof, and FIGS. It is a figure for demonstrating the characteristic of the metal ultrafine wire of this invention, FIG. 3 is a characteristic view which shows the strength change after a high temperature environment hold | maintenance, FIG. 4 is an enlarged view of a tensile fracture part, FIG. Enlarged view showing the processed part, FIG. 6 is a view showing fatigue characteristics, FIG. 7 is a view showing stress relaxation characteristics, FIG. 8 is a characteristic view of tensile strength and toughness, FIG. 9, FIG.
The figure is a micrograph showing the metal structure of the metal fine wire for woven fabric of the present invention. In the figure, 1 is a woven fabric, 2 and 3 are warp and weft yarns (warp and weft), and 4 is a fine metal wire.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 D02G 3/02 D03D 1/00 A // C21D 8/06 A 7217−4K (56)参考文献 特開 昭62−20824(JP,A) 特開 昭63−288242(JP,A) 特開 昭61−70040(JP,A) 特開 昭49−57157(JP,A) 特公 昭52−37985(JP,B1)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location D02G 3/02 D03D 1/00 A // C21D 8/06 A 7217-4K (56) References Special features Kai 62-20824 (JP, A) JP 63-288242 (JP, A) JP 61-70040 (JP, A) JP 49-57157 (JP, A) JP 52-37985 (JP JP, B1)
Claims (1)
いて、上記縦糸と横糸との少なくとも何れか一方が、線
材を冷間伸線により強加工してなり、該強加工により生
じた5〜100Åの超微細セルが一方向に繊維状に配列さ
れ、かつ該繊維間隔が50〜1000Åである繊維状微細金属
組織を有する線径160μm以下、引張強度300〜600kg f/
mm2の超高強度金属極細線,又は外極細線を複数本合わ
せてサイジング処理を施してなる合糸であることを特徴
とする織布。1. A woven fabric obtained by weaving warp yarns and weft yarns, wherein at least one of the warp yarns and the weft yarns is formed by subjecting a wire rod to a strong working by cold drawing, and Ultra fine cells of ~ 100Å are arranged in one direction in a fibrous form and have a fibrous fine metallographic structure in which the fiber intervals are 50 ~ 1000Å, wire diameter 160 μm or less, tensile strength 300 to 600 kg f /
A woven fabric characterized by being a super-high-strength metal ultrafine wire of mm 2 or a plurality of outer ultrafine wires combined and subjected to a sizing treatment.
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