(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針先部、針穴部、えぐり部、針幹部、テーパー部および柄部を備えたミシン針において、針全体の硬度を８００Ｈｖ以下とし、少なくとも前記針先部、針穴部、えぐり部、針幹部およびテーパー部にメッキ層を備え、ベーキング処理によって針破壊時の折点角度を５度以上、１５度以内としたことを特徴とするミシン針。
【請求項２】
請求項１に記載のミシン針において、前記メッキ層がクロムメッキ層であることを特徴とするミシン針。
【請求項３】
請求項１に記載のミシン針において、前記メッキ層がニッケルメッキ層であることを特徴とするミシン針。
【請求項４】
請求項１，請求項２または請求項３に記載のミシン針において、前記針幹部を針先部に連続する小径の第１針幹部と、該第１針幹部と小テーパー部を介して連続する該第１針幹部より大径で柄部より小径の第２針幹部とから構成したことを特徴とするミシン針。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属針線素材の材料特性並びに針の表面処理の改善によって、針の運針破損時における折れる角度を安定化してあり、更に折れても細かい破片の飛散を防止することが可能な、より安全性の高いミシン針、特に家庭用ミシン針に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の家庭用ミシン針は、金属針線素材から針先部、針穴部、えぐり部、針幹部、テーパー部および柄部がそれぞれ一体に形成され、さらにテーパー部と針幹部から針穴部にかけて糸溝が形成されており、この針を単純に曲げた場合、或る荷重を越えると弾性域から塑性域に入り、いわゆる歪みが発生することが、家庭用ミシン針の折れる原因の一つとして知られている。
ところで縫製作業中にハンドリング、糸の張力、生地の厚さ、縫製素材など多種ある縫製条件、その他の様々な要因によって過大な荷重が作用して単純曲げ応力、局部的曲げ応力、または座屈応力などがミシン針に作用した場合、即ちミシン針自体に許容応力以上の外力が加わったときには、ミシン針が破壊されて折れることがあり、針が折れると針母材や形成されているメッキ層が飛散することとなる。このように、ミシンを使用して縫製作業中に、何らかの原因で針折れ事故が発生することは、多様な縫製条件下では避けられないことではあるが、なかでも折れた針の細かな破片の飛散によって生ずる問題は、安全対策上きわめて重大である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような針折れが、特に折れることの多い箇所としての針穴部で発生したときには、糸の離脱を招き、破損した針が飛散することとなる。例えば、針がミシンの釜若しくは剣先に接触して折れる一次破壊の場合、ミシンはすぐに停止することはできずに数回の運針後、糸切れ感知装置等によるトラブル検出によって停止することになるが、この一次破壊時にそのミシン針の折れ口が細かく砕け、この破片が飛散することとなり、また折れ口が大きく曲がっている状態で折れると、ミシン停止前の次の運針時に針中央部が更に破損して飛散する二次破壊が発生することが極めて多いことが判明した。
そして、このような針折れの発生は、針折れ発生時点より停止までの移動寸法分の生地のロスとなるばかりか、破損した針が飛散することにより、縫製作業者などの身体被害の発生誘発の危険もあり、しかも安全管理上、縫製中の衣服等への針の破片の混入の有無を確認するための折れ針探索作業も必須となり、細かく砕けた破損針の探索は容易でなく、稼働率もあげられない不便が生じてしまい、縫製作業はもちろん縫製品の安全対策上大きな問題であって、ミシン針の使用にあたっての針の破片の飛散を防止することがミシン針、特に家庭用ミシン針の安全対策上強く望まれるものとなっている。
【０００４】
本発明は、これら従来の問題点を解決しようとするもので、ミシン針自体の材料特性及び針の表面処理の改良により、針自体の適度な硬度を維持しつつ、針の折れた箇所に塑性変形による折れ口の曲がり変形が発生しないように、針自体の折点を低く抑え、縫製中の針の曲がり、歪みを減少させ、しかも針折損トラブル時の針の細かな破片の飛散を防止することができ、縫製作業の安全性を著しく高め、かつ、破損した針の探索時間の短縮化で稼働率を大巾に高められるほか、破損した針片の混入を防ぐという縫製品自体の安全対策のうえでも信頼性のある高品質で経済的なミシン針を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、針先部、針穴部、えぐり部、針幹部、テーパー部および柄部を備えたミシン針において、針全体の硬度を８００Ｈｖ以下とし、少なくとも前記針先部、針穴部、えぐり部、針幹部およびテーパー部にメッキ層を備え、ベーキング処理によって針破壊時の折点角度を５度以上、１５度以内としたものである。
請求項２に記載のミシン針においては、前記メッキ層がクロムメッキ層であることを特徴としている。
請求項３に記載のミシン針においては、前記メッキ層がニッケルメッキ層であることを特徴としている。
請求項４に記載のミシン針においては、前記針幹部を針先部に連続する小径の第１針幹部と、該第１針幹部と小テーパー部を介して連続する該第１針幹部より大径で柄部より小径の第２針幹部とから構成したことを特徴としている。
【０００６】
【作用】
この発明にかかるミシン針は、炭素鋼からなる金属針素材から針先部、針穴部、えぐり部、針幹部、テーパー部および柄部を備えたミシン針を形成し、焼き入れ焼き戻し処理をしてこの針全体を硬度８００Ｈｖ以下とし、少なくとも前記針先部、針穴部、えぐり部、針幹部およびテーパー部にメッキ処理によってメッキ層を形成し、さらに水素の含有率により適正な硬度を確保しながら脆さを設定するために、該メッキ層の水素脆性をコントロールして針破壊時の折点角度を５度以上、１５度以内の範囲となるようにベーキング処理してあるので、針自体の強度は高く、その表面が高耐摩耗性を持ち、耐久性が大巾に向上すると共に、針折れの発生比率も低下し、しかも多様な縫製条件下で使用され、荷重がかかって弾性域から塑性域に入った段階で針折れが生じる場合の、針の折れ角度を安定化させてある。
本発明において、針破壊時の折点角度とは、針の軸を固定し、針穴部位に荷重を加えることで、針全体に曲げ応力を発生させて、針先端がどの程度の角度に達したときに折れるかを測定して行うもので、この折点角度をメッキ層の水素脆性をコントロールして低く抑えることで折れ口の変位を抑えるようにしてある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を用いて説明する。図１は、この発明の一つの実施形態の家庭用ミシン針を示し、このミシン針１０は、炭素鋼、超炭素鋼、例えばＳＷＲＳ（ピアノ線）、硬剛線材（ＳＷＲＨ）または合金鋼などの金属素材から、針先部１、針穴部２、えぐり部３、針幹部４、テーパー部５および柄部６を形成し、前記針幹部４を、針先部１に連続する小径の第１針幹部４１と、小テーパー部７で第１針幹部４１に連続する第１針幹部４１より大径で柄部６より小径の第２針幹部４２とから構成し、糸溝８を備えると共に、熱処理で針素材の硬度を８００Ｈｖ以下とし、前記柄部６を除いた前記各部位にクロムメッキ層９を備え、針破壊時の折点角度を１５度以内となるようにベーキング処理したものからなる。なお、柄部６を含むミシン針１０の全体にクロムメッキ層を形成してもよいことは言うまでもない。
【０００８】
このようなミシン針の場合、針の強度を高めることにより、ミシンの針板、釜等に接触することを防ぐことができるが、そのために硬度を８００Ｈｖ以上に高めると針が折れた場合その折れ口が細かく砕け、この破片が飛散する問題点が生ずるので、針の硬度は低目にし、かつこの実施形態においては、その針幹部の構造を特有のものとした。即ち、熱処理工程（焼き入れ／焼き鈍し工程）によってミシン針全体の硬度Ｈｖ（ビッカース硬さ）を、８００Ｈｖ以下に抑え、例えば７００〜８００Ｈｖの範囲、好ましくは７２０〜７７０Ｈｖ、さらに好ましくは７４０〜７７０Ｈｖ程度とすることで、折れ口からの細かく砕けた破片の飛散を防ぎ、かつ針幹部４の二段形状の第１針幹部４１と第２針幹部４２（断面積比率０．５〜０．９：１）を、例えば、各番手ごとに長さ１３〜１５ｍｍ、直径０．６５〜１．１５ｍｍの第１針幹部４１ と、長さ５．０〜６．０ｍｍで直径０．７５〜１．２５ｍｍの第２針幹部４２とから選んで構成した針幹部４とし、さらにメッキ処理工程によって、例えば、０．５〜３．５μｍの範囲、好ましくは１．８〜３．０μｍの範囲のクロムメッキ層を形成することにより針自体の強度を向上させ、針折れの発生率を減少させると共に、さらにベーキング処理工程によって針折れの角度の安定化のために最適な折点調整をしている。
なお、上記範囲、例えば厚さ２μｍのクロムメッキ層を形成した後のミシン針の硬度は、８００Ｈｖ以下である（この硬度の測定時の荷重は５００ｇ Ｌｏａｄ）。
【０００９】
折点調整についてみると、炭素鋼の金属針素材のミシン針は、荷重がかかると弾性域から塑性域に徐々に変化していくので、この塑性域に入った段階ですぐ折れるように設計、熱処理してコントロールするのが望ましく、このためにクロムメッキを施した時に含浸される水素による水素脆性を調整し、針の折れ角度を安定化させている。特に、クロムメッキでは比較的容易にミシン針の折点をコントロールできる程の水素脆性が期待できるので、クロムメッキ処理後に水素脆性除去のベーキング処理をすることにより折点調整を比較的容易にすることができる。
【００１０】
このベーキング処理としては、ベーキング炉内において針の温度１００〜２００℃で０．２５〜１．００時間、好ましくは０．５０〜０．８０時間処理することにより、折点角度を１５度以内、好ましくは５〜１５度の範囲内に調整するのがよい。この場合、ベーキング温度が高いと針金属に含有される水素が針金属から放出されて折点は高まるという関係があるので、この針の折点に影響するベーキング温度と、主として針折れの角度安定化のために必要な処理時間とが配慮される。
【００１１】
こうして製造された本実施形態のミシン針においては、針折れ口の変位が少なく、針折れの角度の安定性が良好であることが判明している。表１は、針径、長さ寸法の略等しいミシン針を選んで、本実施形態によりＨＬ×５♯１１（番手１１）：針直径・第１針幹部径０．７７ｍｍ，第２針幹部径０．８５ｍｍ，テーパー部６．０ｍｍ，柄部１２．５ｍｍ（クロムメッキ針）を、温度１００℃で時間４０分間ベーキング処理したものと、従来例によるＨＡ×１♯１１（番手１１）：針直径０．７７ｍｍ，テーパー部７．２ｍｍ，柄部１１．７ｍｍ（ニッケルメッキ針）の各試料Ａ〜Ｈの強度を測定した結果の強度比較表である。表中、剛性値（ｇ）は図３に示すようにミシン針１０の柄部６をミシン針棒Ｓで固定し、針穴部２の部位に荷重Ｗを加えることで針の先端部を角度θ、実験では１０度曲げるために要した荷重をグラム（ｇ）で表したものである。
【００１２】
表１から明らかなように、本実施の形態のミシン針である折点角度１５度以内の範囲のＡ〜Ｄのものが、針の折れ口変化が少なく剛性も高く有効であって、実験では折点角度が５度以下であると縫製中の変位量に耐えきれずミシン針が折れてしまう傾向にあり、また１５度以上では針の折れ口が曲がってしまう傾向があることが判明した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
針破壊時の折点角度とは、ミシン針の針軸を固定し、針穴部に荷重を加えることで曲げ応力を発生させて、針先端がどの角度に達したときに折れるかを測定したものである。
即ち、図３に示すとおり、ミシン針１０の柄部６の針軸をミシン針棒Ｓへ挿入長（１０ｍｍ）で嵌挿して片持ち状態にて固定し、針穴部２の中央部に荷重Ｗをかけて折り曲げ、針が折れた時の角度を表す。
この場合、ミシン針１０の針幹部４の塑性変形量が大きければ、角度θは大きくなり、かつ折れ口変形も大きくなり、二次破壊の発生率が高まる。また塑性変形量が小さければ角度θは小さくなり、かつ折れ口の変位も少なくなり、二次破壊の発生率が少なくなるので、折点角度を５度以上、１５度以内の範囲に設定したものである。
【００１５】
次に表２は、家庭用ミシン針につき、寸法的に殆ど変わりのない従来例の一般針ＨＡ×１♯１１（ニッケルメッキ針）と、本発明針ＨＬ×５♯１１（クロムメッキ針）とをランダムに選出した各試針Ｎｏ．１〜５につき、折点機（手動式）によって折り、その折れ口の変位量（一次破壊時の折れ口側の端部の折れ曲がり量即ち変位量ｍｍ）を測定した結果をまとめた表である。この表２から明らかなように、本発明による針は従来例の針に比べ、折れ口の変位量が極めて小さいことが判る。実験の結果、折れ口の変位量の大きい針は２次破壊を招くことになり、本発明のミシン針の場合のように折れ口変位量が少ないものは２次破壊による折損事故が少ないことが判明した。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
即ち、破壊時までの塑性域が大きくなり、その歪み量も大きくなる表２に示す従来の一般針では、この歪み量が大きく、針折れ時の折れ口が大きく曲がって変形してしまい、次の運針時に針中央部が折損して飛散するという二次破壊の可能性が高い。
これに対し、本発明の家庭用ミシン針は、剛性が高く厳しい縫製条件においても針の曲がり、歪みが少なく、一次破壊時での変位量も小さくて２次破壊が少ない。
【００１８】
表３に示すように家庭用ミシン針につき、従来針ＨＡ×１♯１１（ニッケルメッキ針）と、本発明針ＨＬ×５♯１１（クロムメッキ針）を試料として針板への衝突テスト及び刺繍縫いテストをした結果に基づく折損ミシン針を、各本数抽出して調べたところ、２ヶ所以上で折れた二次破壊現象の発生率が従来針は多いことが判明している。
なお、本実施の形態のミシン針が折れた場合でも、炭素鋼の母材とクロムメッキ層とが一体的に折れるので、メッキ層だけが飛散することもなく、飛散した部分の回収が容易であることが判明している。
【００１９】
【表３】
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【００２０】
図４は、この発明のもう一つの実施形態の家庭用ミシン針を示し、このミシン針１００は、炭素鋼、超炭素鋼などの金属素材から、針先部１１，針穴部１２，えぐり部１３，針幹部１４，テーパー部１５および柄部１６を形成し、糸溝１８を備えると共に、熱処理で針素材の硬度を８００Ｈｖ以下とし、前記柄部１６を除いた前記各部位にニッケルメッキ層１９を備え、針破壊時の折点角度を５度以上、１５度以内となるようにベーキング処理したものからなる。なお、柄部１６を含むミシン針１００の全体にニッケルメッキ層を形成してもよいことは言うまでもない。
【００２１】
この実施の形態のミシン針の場合、針の強度を高めるために硬度を８００Ｈｖ以上に高めると針が折れた場合その折れ口が細かく砕け、この破片が飛散する問題点が生ずるので、針の硬度は低めにしてある。即ち、この実施の形態においても熱処理工程（焼き入れ／焼き鈍し工程）によってミシン針全体の硬度Ｈｖ（ビッカース硬さ）を、８００Ｈｖ以下に抑え、例えば７００〜８００Ｈｖの範囲、好ましくは７２０〜７７０Ｈｖ、さらに好ましくは７４０〜７７０Ｈｖ程度とすることで、折れ口からの細かく砕けた破片の飛散を防ぎ、メッキ処理工程によって、例えば、０．５〜３．５μｍの範囲、好ましくは１．８〜３．０μｍの範囲のニッケルメッキ層を形成することにより針自体の強度を向上させ、針折れの発生率を減少させると共に、さらにベーキング処理工程によって針折れの角度の安定化のために最適な折点調整をしている。
なお、上記範囲、例えば２μｍのニッケルメッキ層を形成した後の前記ミシン針の硬度は、８００Ｈｖ以下である（この硬度の測定時の荷重は５００ｇ Ｌｏａｄ）。
【００２２】
折点調整についてみると、この実施の形態のミシン針においてもニッケルメッキを施した時に含浸される水素による水素脆性を調整し、針の折れ角度を安定化させている。
【００２３】
この実施の形態のベーキング処理においても、前記の実施の形態と同様に、この針の折点角度を１５度以内、好ましくは５〜１５度の範囲内に調整するのがよい。この場合も、ベーキング温度が高いと針金属に含有される水素が針金属から放出されて折点は高まるという関係があるので、この針の折点に影響するベーキング温度と、主として針折れの角度安定化のために必要な処理時間とが配慮される。
なお、本実施の形態のミシン針が折れた場合でも、炭素鋼の母材とニッケルメッキ層とが一体的に折れるので、メッキ層だけが飛散することもなく、飛散した部分の回収が容易であることが判明している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、針先部、針穴部、えぐり部、針幹部、テーパー部および柄部を備えたミシン針において、針全体の硬度を８００Ｈｖ以下とし、少なくとも前記針先部、針穴部、えぐり部、針幹部およびテーパー部にメッキ層を備え、ベーキング処理によって針破壊時の折点角度を５度以上、１５度以内としたことにより、針自体の強度は高く、縫製作業中の針の曲がり、歪みを減少させて針折れ頻度を激減させ、しかも針折れの角度を安定化するとともに、針の硬度を低目に抑え、針折損トラブル時の針の細かい破片の飛散を防止することができ、縫製作業の安全性を著しく高め、縫製品の安全対策上も信頼性のある高品質なミシン針とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例のミシン針を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線における拡大縦断面図である。
【図３】  ミシン針の針破壊時の折点角度を測定するための概略説明図である。
【図４】  本発明の他の実施例のミシン針を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図５】  図４のＢ−Ｂ線における拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１      針先部
２      針穴部
３      えぐり部
４      針幹部
４１     第１針幹部
４２     第２針幹部
５      テーパー部
６      柄部
７      小テーパー部
８      糸溝
９      クロムメッキ層
１０    ミシン針
１１    針先部
１２    針穴部
１３    えぐり部
１４    針幹部
１５    テーパー部
１６    柄部
１８    糸溝
１９    ニッケルメッキ層
１００  ミシン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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