(57)【要約】布地を含んでなるバーナ膜において、この布地は少なくとも６０重量％の切削金属繊維の束を含み、この切削金属繊維の束は１から１５％の範囲内の束の体積分率と１０から８０回転数／ｍの範囲内の捩れ率とを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
布地を含んでなるバーナ膜であって、前記布地は少なくとも６０重量％の切削金属繊維の束を含み、前記切削金属繊維の束は１から１５％の範囲内の束の体積分率を有し、前記切削金属繊維の束は１０から８０回転数／ｍの範囲内の捩れ率を有していることを特徴とするバーナ膜。
【請求項２】
前記布地は１から１５％の範囲内の布地の体積分率を有していることを特徴とする請求項１に記載のバーナ膜。
【請求項３】
前記切削金属繊維の束は５００から１００００テックスの範囲内の線密度を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のバーナ膜。
【請求項４】
前記布地は７０％よりも大きい被覆率を有していることを特徴とする請求項１ないし３に記載のバーナ膜。
【請求項５】
前記布地は１０００Ｌ／ｄｍ2／ｍｉｎよりも大きい空気透過率を有していることを特徴とする請求項１ないし４に記載のバーナ膜。
【請求項６】
前記布地は１から５ｍｍの範囲内の厚さを有していることを特徴とする請求項１ないし５に記載のバーナ膜。
【請求項７】
前記布地は０．２から４ｋｇ／ｍ2の範囲内の面密度を有していることを特徴とする請求項１ないし６に記載のバーナ膜。
【請求項８】
前記切削金属繊維の束はステンレス鋼繊維からなることを特徴とする請求項１ないし７に記載のバーナ膜。
【請求項９】
前記切削金属繊維の束は、残部が鉄で、クロム、アルミニウムおよび／またはニッケルをさらに含み、０．０５から０．３重量％のイットリウム、セリウム、ランタンまたはチタンからなる合金から形成されることを特徴とする請求項１ないし８に記載のバーナ膜。
【請求項１０】
前記切削金属繊維は１５から１５０μｍの範囲内の等価直径を有していることを特徴とする請求項１ないし９に記載のバーナ膜。
【請求項１１】
前記切削金属繊維は１０ｃｍよりも大きい平均長さを有していることを特徴とする請求項１ないし１０に記載のバーナ膜。
【請求項１２】
前記布地は織布であることを特徴とする請求項１ないし１１に記載のバーナ膜。
【請求項１３】
前記布地は編組物であることを特徴とする請求項１ないし１１に記載のバーナ膜。
【請求項１４】
前記布地は編物であることを特徴とする請求項１ないし１１に記載のバーナ膜。
【請求項１５】
前記編物は横編みであることを特徴とする請求項１４に記載のバーナ膜。
【請求項１６】
前記編物は縦編みであることを特徴とする請求項１４に記載のバーナ膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバーナ膜およびバーナ膜として用いられる布地に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属繊維からなるバーナ膜は当該技術分野において知られている。金属フィラメントまたはワイヤを編組む、織るまたは編むことで布地とする。国際公開番号ＷＯ９７／０４１５２号は切削金属繊維からなる布地を製造する方法、およびそのような布地、好ましくは、編物をバーナ膜として用いる用途について記載している。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は切削金属繊維からなる布地によって製造される公知のバーナ膜の改善に関する。具体的には、布地の被覆率、空気透過率、空気透過の均一性、布地の密度、バーナ膜として用いた場合の布地の寿命、および布地の製造コストの改善に関する。
【０００４】
本発明によれば、布地からなるバーナ膜が提供される。この布地の少なくとも６０重量％は切削金属繊維の束が占め、これらの金属繊維の束は１％から１５％の範囲内にある束の体積分率と１０から８０回転数／ｍの範囲内にある捩れ率を有している。
【０００５】
これらの特性が上記の範囲内にある布地を用いることによって、公知の金属繊維のバーナ膜を改善することができる。
【０００６】
布地の形態は織布、編組物、または編物（縦編みまたは横編み）のいずれでもよいが、好ましくは、織布であるとよい。
【０００７】
上記の範囲内の捩れ率を有する切削金属繊維の束を用いることによって、布地は１％から１５％の範囲内にある布地の体積分率を示すと共に十分な空気透過率を確保することができる。特に、この布地からなるバーナ膜によれば、空気透過率が表面の全体にわたって十分に均一であり、表面の全体にわたって燃料を均一に燃焼させることができる。このような織布からなるバーナ膜を用いることによって、著しく良好な結果、例えば、均一な燃焼、および輻射加熱式バーナ膜として用いた場合は、均一な輻射および高い輻射効率を得ることができる。
【０００８】
好ましくは、切削金属繊維の束は少なくとも５００テックスの線密度を有しているとよい。１００００テックスよりも大きい線密度は好ましくない。このような金属繊維の束からなる布地は、その面積当たりの体積分率が許容範囲内にあり、厚さは大き過ぎず、空気透過率も許容範囲内にある。
【０００９】
バーナ膜として用いられる場合、燃焼負荷に関わらず、燃料を均一にかつ全面に分布させて燃焼させるために、布地の被覆率は重要である。
【００１０】
燃焼負荷はバーナ膜の単位面積当たりの燃焼される燃料の容積（ｍ3）で表される。
【００１１】
布地の被覆率は、その布地を実質的に平坦な位置に配置した場合、糸、フィラメント、またはワイヤからなる布地の全面積に対する糸、フィラメント、またはワイヤによって被覆される面積の割合を意味している。本発明の目的の１つである被覆率の改善を確認するために、被覆率を特に素材の特質を考慮した測定方法を用いて測定した。すなわち、切削金属繊維の束からなる布地品の被覆率の測定は、通常の布地用繊維束と比べて多量の繊維が束の外に延出しているので、束の寸法を用いることによって行なうことができない。本発明に用いた測定方法によれば、まず、平坦な位置において正確に測定された布地面積（７．５×４．５ｃｍ）を透明板の上に置き、布地の下方から光源の光によって露光させる。次いで、カラーカメラを用いて、この正確に測定された布地の表面からデジタル画像（６４０×６４０画素）を採取する。このデジタル画像を記録し、標準アルゴリズムを用いてＨＳＶ（色調／彩度／明暗度値）イメージに変換する。ここで、０．５を２値化閾値とし、０．５未満のＶ（明暗度）値を有する全ての画素を０とし、それ以外の画素の全てを１とする。Ｖ値＝１の画素は布地が下方の明るい透過板の表面を覆っていない区域の画素であり、それ以外の画素は下方の明るい透過板の表面を覆っている区域の画素と考えられる。従って、画素の全数に対するＶ値＝０の画素の百分率を布地の被覆率として定めることができる。本発明の布地は７０％よりも大きい被覆率、好ましくは、８０％よりも大きい被覆率を有していることが判明している。
【００１２】
被覆率が小さすぎると、布地の２つの縦糸と２つの横糸との間の「オープン区域」、すなわち、「間隙」が大きくなりすぎる。これらのオープン区域は燃焼される燃料がバーナ膜の上流側から下流側に流れるための好ましい流路として機能する。従って、オープン区域が大きすぎると、著しく大きな火炎がオープン区域に生じる。一方、被覆率が大きすぎると、通常、布地の密度が大きくなりすぎ、空気透過率が十分ではなく、必要とする燃焼率の全範囲にわたって燃料を均一に通過させることができない。本発明による布地からなるバーナ膜によれば、被覆率は十分に大きく、すなわち、間隙が十分小さいにも関わらず、空気透過率が小さくなることがない。織構造の場合、２本の縦糸および／または２本の横糸間には切削金属繊維の束が存在しない区域が常に存在する。編組構造の場合も、隣接および／または交差糸間に同様のオープン区域が存在する。さらに編構造の場合も、縦編みまたは横編みのいずれであっても、布地のループと縫目によってオープン区域が形成される。これらのオープン区域は、切削金属繊維の束の捩れ率、布地の体積分率、および面密度に依存するが、一端が束内に一体化されて他端が束から延出している金属繊維によって充填または橋架けされている。その結果、布地はより大きな体積を有するにも関わらず、著しく大きな被覆率を有している。このような布地からなるバーナ膜を通る燃料は、（それほど大きくない捩れ率によって）、常に束から延出している繊維によって遮られる。しかし、これらの繊維は捩れによって束内に堅く一体化されている。捩れ率が本発明によって規定された捩れ率よりも高いと、間隙、すなわち、オープン区域を覆うほど十分な繊維が束から延出しない。一方、捩れ率が全くないかまたは殆どない場合、繊維は束から容易に抜け落ち、布の欠損が早くなる。
【００１３】
本発明の布地は１から５ｍｍの範囲内の厚さと０．２から４ｋｇ／ｍ2の範囲内の面密度を有している。これらの厚さと面密度は主に切削金属繊維の束の線密度と束の体積分率によって決定される。布地は比較的厚くて密度の小さい構造を有しているので、その布地からなるバーナ膜の上流側を下流側と比較して適切に断熱することができる。上流側が熱くなりすぎると、バーナ膜の上流側で燃料が燃焼する、いわゆる、「フラッシュ・バック」が生じる恐れがある。このようなフラッシュ・バックは特にバーナ膜が「赤熱モード」で燃焼する場合に生じる。赤熱モードでは、輻射加熱がバーナ膜の下流側の表面において生じ、１０００℃または１１００℃を超える温度に加熱される。このような束の体積分率により、下流側表面の熱が迅速かつ容易に上流側に伝達しない。また、深さの全体を通して、かつ表面の全体にわたって均一に、（比較的冷えた）燃料が十分に流れ、バーナ膜を冷却する。一方、切削金属繊維は束内で捩れているので、その束内の螺旋経路によって、高温の下流側表面の繊維はすべて低温の上流側にも存在する。この点において、下流側表面の繊維が上流側の繊維と明らかに区別される捩れのない切削金属繊維の束と異なっている。捩れによって、下流側の繊維の熱エネルギーは低温の上流側表面に伝達され、より効率的に繊維を冷却し、繊維の寿命を向上させることができる。
【００１４】
一方、捩れ率が高すぎると、螺旋状の上流側から下流側に至る繊維の長さが十分ではなく、繊維を十分に冷却できず、上流側が加熱されすぎる。さらに、密度が高くなりすぎ、均一な燃料通路を十分に形成することができない。特に後者の場合、下流側から上流側の表面に向かって燃料によって温度を下降させることができないという不都合さを生じる。従って、捩れ率は本発明が規定する範囲内に設定されるべきである。
【００１５】
さらに他の注目すべき態様として、燃焼中に捩れを有する切削金属繊維の束はわずかに膨張し、被覆率をさらに改善し、バーナ膜表面の火焔の分布をさらに均一することができる。
【００１６】
国際公開番号ＷＯ９７／０１４５２号に記載されている布地と比較して、本発明の布地は低コストで製造することが可能である。その理由は、本発明の布地によれば、その製造工程の数が少なく、織工程の後に除去される付加的な素材を用いる必要がなく、また、布地の少なくとも６０重量％が切削金属繊維の束によって占められるからである。
【００１７】
本発明によれば、切削金属繊維は、米国特許第４，９３０，１９９号に記載されているように、マンドレルにコイル状に巻き付けられた薄い金属箔の端面から繊維を切削によって、すなわち、削り取るか又は切り取ることによって得られるとよい。このプロセスによって、主として四角形の断面を有するほぼ平行フィラメントの束が得られる。四角形の断面の等価直径（equivalent diameter）は、箔の厚さと削り取りまたは切り取り工具の速度に依存するが、１５から１５０μｍの範囲内にあるとよい。好ましくは、等価直径は１５から６５μｍの範囲内、例えば、２２μｍ、３５μｍ、４０μｍまたは６０μｍであるとよい。等価直径とは、フィラメントの四角形断面と同じ表面積を有する円の直径を意味する。フィラメントという用語は連続的なフィラメントと短繊維の両方を意味する。好ましくは、切削金属繊維は少なくとも１０ｃｍの平均長さを有しているとよい。平均長さは１５ｃｍ、２０ｃｍまたは２５ｃｍよりも長くてもよい。
【００１８】
バーナ膜に用いられる切削金属繊維の束に含まれる切削金属繊維は、耐高温特性を有するステンレス鋼によって形成されるとよい。残部が鉄であり、クロム、アルミニウムおよび／またはニッケルをさらに含み、０．０５から０．３重量％のイットリウム、セリウム、ランタンまたはチタンからなる合金が最も好ましい。このような合金、例えば、ＦＥＣＲＡＬＬＯＹ、ＡＬＵＣＨＲＯＭＥまたはＮＩＣＲＡＬＬＯＹの商標名で知られている合金は、耐高温特性に優れている。
【００１９】
繊維の厚さ、束の線密度および捩れ率に依存して、束の厚さは１から５．５ｍｍの範囲内において変更してもよい。束の線密度は、束の単位長さ当たりの重量を意味し、テックス（ｔｅｘ＝ｇ／ｋｍ）で表される。捩れ率は、金属束の単位長さ当たりの回転数を意味し、１メートル当たりの回転数（回転数／ｍ）で表される。束の厚さは、ポリマー素地に埋設された束の断面において、その束の断面を包囲する仮想円の直径を測定することによって得られる。
【００２０】
布地の少なくとも６０重量％がこのような束によって占められるとよい。布地の他の要素は、例えば、金属ワイヤまたは極細金属繊維糸、または本発明の捩れ率を有する切削金属繊維よりも著しく小さい線密度を有する国際公開番号ＷＯ９７／０４１５２に記載されている切削金属繊維の束であるとよい。あるいは、ＡｌＯ2またはＳｉＯ2系繊維のようなセラミックス繊維からなる糸、例えば、ＱＵＡＲＴＺＥＬ（登録商標）繊維糸を用いてもよい。
【００２１】
あるいは、布地は１％から１５％の範囲内の束の体積分率と１０から８０回転数／ｍの範囲内の捩れ率を有する切削金属繊維の束からなるとよい。
【００２２】
「束の体積分率」は、金属繊維糸を構成する合金の体積密度に対する金属束の体積密度（単位体積当たりの重量）の百分率で表される。ＷＬｂ（テックス＝ｇ／ｋｍ）の線密度とＤｂ（ｍｍ）の束の厚さを有する切削金属繊維の束は、４０００＊ＷＬｂ／π＊Ｄｂ2（ｇ／ｍ3）の体積密度を有している。ここで、切削金属繊維を構成する合金の体積密度をρm（ｇ／ｍ3）とすると、束の体積分率は下記の式で表される。
【００２３】
１００＊４０００＊ＷＬｂ／π＊Ｄｂ2ρm（％）
【００２４】
同様に、布地の体積分率は、布地を構成する材料の体積密度に対する布地の体積密度（単位体積当たりの重量）の百分率で表される。ＷＳｆ（ｇ／ｍ2）の面密度とＴｆ（ｍｍ）の厚さを有する布地は、１０００×ＷＳｆ／Ｔｆの体積密度を有している。
【００２５】
切削金属繊維の束を用いる布地がＡmetal重量％の金属束とＡx重量％（１００−Ａmetal重量％）の別の材料ｘからなる場合、布地を構成する金属束と別の材料ｘの全体の体積密度ρmaterialは、（Ａmetal％／１００）ρmetal＋（Ａx％／１００）×ρxである。布地の体積分率は下記の式で表される。
【００２６】
１００×１０００×ＷＳｆ／Ｔｆ×ρmaterial
【００２７】
捩れ率は、切削金属繊維の束の単位長さ（ｍ）当たりの回転の数（捩れの数）で表される。Ｓ方向およびＺ方向に捩られるとよい。好ましくは、織布のカールを避けるために、布の縦糸方向または横糸方向において互いに隣接する切削金属繊維の束は逆方向に捩られるとよい。
【００２８】
織布の厚さはＩＳＯ５０８４に基づいて測定されるとよい。織布の面密度はＩＳＯ３８０１に基づいて測定されるとよい。
【００２９】
空気透過率は織布の表面に対して２００Ｐａの圧力降下を与えて測定されるとよい。バーナ膜の空気透過率は５００Ｌ／ｄｍ2／ｍｉｎよりも大きく値であるとよい。好ましくは、１５００Ｌ／ｄｍ2／ｍｉｎよりも大きい空気透過率、さらに１７６０Ｌ／ｄｍ2／ｍｉｎよりも大きい空気透過率を有する織布であるとよい。
【００３０】
好ましくは、布地は縦糸方向、横糸方向、またはその両方向に切削金属繊維の束を用いる織布であるとよい。
【００３１】
必ずしも必要ではないが、縦糸方向に用いられる束は横糸方向に用いられる束よりも線密度が大きいとよい。
【００３２】
好ましくは、本発明による捩れ率を有する切削金属繊維の束を織布の縦糸要素または横糸要素のいずれかに用いて、他の横糸要素または縦糸要素には他の糸を用いるとよい。布地の単位長さ当たりの縦糸要素および／または横糸要素の数および織構造は必要とされる織布の特性によって選択されるとよい。好ましくは、平織構造、さらに可能であれば、多重縦糸および／または多重横糸を有する平織構造、または綾織構造であるとよい。
【００３３】
布地は必ずしも必要ではないが好ましくは一種類のみの切削金属繊維の束を有する編組物であってもよい。
【００３４】
布地は編物、具体的には、縦編みまたは横編みのいずれかであってもよい。編物は円形式または平床式のいずれかでかつ単一床式または二重床式の編み機を用いて得られるとよい。
【００３５】
以下、本発明を添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は本発明のバーナ膜として用いられる布地を示している。織布１０は縦糸方向１１と横糸方向１２を有している。縦糸方向１１において、切削金属繊維の束１３は縦糸要素として用いられている。織布を得るために、横糸要素１４が横糸方向１２に織り込まれるが、この横糸要素１４は好ましくは細い金属繊維糸からなるとよい。あるいは、横糸要素１４は捩れのない切削金属繊維であってもよい。図１の好適な実施例に示すように、横糸要素１４は１本以上の糸からなるとよい。これらの糸のグループは多重横糸として機能する。これは何本かの横糸を一度に同じように織布内に織り込むことを意味している。２本の縦糸要素と２本の横糸要素間に１つのオープン区域１５が形成される。このオープン区域１５は切削金属繊維の束から外側に延出する切削金属繊維１６の一端部によって部分的に覆われている。
【００３７】
あるいは、横糸要素は１本の糸からなってもよい。さらに、横糸要素は本発明の範囲内における捩れを有する切削金属繊維の束であってもよい。
【００３８】
好ましい実施例において、３０００テックスの線密度および３６回転数／ｍの捩れ率を有する切削金属繊維の束が用いられる。隣接する束１３ａおよび１３ｂは逆方向に捻られている。縦糸要素として用いられる束は５．３％の束の体積分率を有している。
【００３９】
このような切削金属繊維の束からなる織布はそれらの束を縦糸要素とする平織布であるとよい。横糸要素は、好ましくは、捩れを有せず、３５７テックスの線密度を有する切削金属繊維からなる４本の糸からなるとよい。この切削金属繊維は国際公開番号ＷＯ９７／０４１５２号に記載されるようなプロセスによって得られるとよい。縦糸要素は織布の縦糸方向において３．３３ｍｍのピッチで配列されている。このピッチ（距離）は図１において符号１７で示されている。横糸要素は織布の横糸方向において６ｍｍのピッチで配列されている。このピッチ（距離）は図１において符号１８によって示されている。この実施例において縦糸要素に用いられている切削金属繊維の束は織布の７８重量％を占めている。
【００４０】
バーナ膜として用いられる織布は、好ましくは、１．２ｋｇ／ｍ2の面密度、２．５ｍｍの厚さ、５．７１％の布地の体積分率を有しているとよい。２００Ｐａの圧力下における空気透過率の測定値は１７６０Ｌ／ｄｍ2／ｍｉｎである。また、被覆率の測定値は８２．９％である。
【００４１】
切削金属繊維の束に用いられる切削金属繊維は耐高温特性に優れたステンレス鋼から形成されるとよい。好ましくは、残部が鉄であり、クロムおよびアルミニウムをさらに含み、０．０５から０．３％のイットリウムからなる合金であるとよい。
【００４２】
切削金属繊維の束１３の断面図である図２に示すように、切削金属繊維２１は四角形の断面を有している。等価直径は好ましくは１５から６５μｍの範囲内、図１に示すような好ましい実施例においては、例えば、４０μｍであるとよい。切削金属繊維の束の厚さは、その束の縦断面を包囲する最小の仮想円２２を用いて測定されるとよい。
【００４３】
一変更例として、１０００テックスの線密度と３０から５０回転数／ｍの範囲内の捩れ率を有する４本の切削金属繊維の束を横糸要素１４として用いて、他の要素は図１の実施例と同じ要素を用いるように構成してもよい。好ましくは、横糸方向に置いて互いに隣接する束は逆方向に捩れているとよい。この変更例において、明らかに、切削金属繊維の束は織布の１００重量％を占めている。
【００４４】
図１に示す織布は本発明のバーナ膜として用いられるとよい。織布の入ってくる燃料に面する側が上流側である。織布のこの側において燃料は冷えた状態にある。図１のＡＡ′線に沿った織布の断面図である図３において、上流側は矢印３１によって示されている。布地の下流側３２は燃料が燃焼する側である。切削金属繊維３３は切削金属繊維の束１３から部分的に延長し（この延長部は図３において符号３４で示されている）、部分的に金属繊維の束内に一体化されている（この一体化された部分は図３において符号３５で示されている）。従って、繊維は（部分３５によって）容易に束から移動できず、一方、延長部３４はオープン区域１５をある程度覆っているので、織布の被覆率を高めることができる。
【００４５】
さらに、繊維３３はバーナ膜の温間区域３６および冷間区域３７内に繰り返し現れる。従って、燃料の燃焼によって与えられる熱エネルギーは繊維の全長（好ましくは１０ｃｍよりも大きい長さ）にわたって拡散される。一方、繊維は織布の冷間区域３７および中間区域３８において冷却される。輻射式バーナ膜として用いられるバーナ膜はその下流側においてより高い温度になるが、繊維は熱勾配によってより急速に消耗することがなく、バーナ膜は良好な熱絶縁、熱伝導のバランス、および繊維の冷却によってフラッシュ・バックを生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のバーナ膜に用いられる織布を示す図である。
【図２】切削金属繊維の束の断面図である。
【図３】図１の織布のＡＡ′線に沿った断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2004535520.tif 000004
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2004535520.tif 000018
2004535520.tif 000019
【国際調査報告】
2004535520.tif 000020
2004535520.tif 000021
2004535520.tif 000022