(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジルコニア焼結体から成る先細り状のヘッド部を有し、該ヘッド部の先端面を貫通する糸導入孔を備えた緯入れノズル用ニードルにおいて、上記ヘッド部の外周面に、ダイヤモンド・ライク・カーボンからなる算術平均粗さで０．１５μｍ以下の凹凸面を有する硬質薄膜を被着するとともに、前記糸導入孔の内面を前記ジルコニア焼結体により構成してなる緯入れノズル用ニードル。
【請求項２】
上記硬質薄膜はシリコンからなる中間層を介して上記ヘッド部外周面に被着してなる請求項１に記載の緯入れノズル用ニードル。
【請求項３】
上記硬質薄膜の膜厚を０．２μｍ以上であって２μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の緯入れノズル用ニードル。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の緯入れノズル用ニードルを、略筒形状をしたノズル本体内に互いの軸が同軸となるように嵌合し、上記緯入れノズル用ニードルのヘッド部外周とノズル本体とでオリフィスを形成してなる緯入れノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータージェットルームなどの流体噴射式織機の緯入れノズルとこれに用いられる緯入れノズル用ニードルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウォータージェットルームには、ポンプからの圧力水を高速のジェット水流に変換し、このジェット水流によって緯糸を搬送することが行われており、その手段として緯入れノズルが用いられていた。
【０００３】
図５は従来の緯入れノズルの概略を示す断面図である。
【０００４】
この緯入れノズルは、複数の注水孔１２を備えた略筒形状のノズル本体１１と、先細り形状のヘッド部１５を備えたニードル１３と、複数の翼１７ａを備えたスタビライザー１７と、上記ニードル１３のヘッド部１５との間にオリフィスを形成する縮径部２０とから構成され、上記ニードル１３はノズル本体１１内に互いの軸が同軸となるように嵌合されていた。
【０００５】
また、ニードル１３にはヘッド部１５の先端面を貫通する糸導入孔１４が形成されており、矢印の方向から糸導入孔１４へ導入された緯糸は、ヘッド部１５の先端より導出されるようになっていた。なお、ニードル１３とノズル本体１１とは、ニードル１３の外周に配置されたＯリング１６によってシールされるようになっていた。
【０００６】
そして、この緯入れノズルを用いて緯糸を搬送するには、緯糸を糸導入孔１４に導くとともに、注水孔１２より高圧水を注水すると、高圧水はスタビライザー１７の翼１７ａ部分で整流され、さらにオリフィスによって絞られることによりジェット水流として噴出されるようになっており、このジェット水流によって糸導入孔１４に導入された緯糸を所定の方向へ射出させ、搬送するようになっていた。
【０００７】
ところで、ニードル１３の糸導入孔１４は、高速で摺動する緯糸と絶えず摺動し、糸導入孔１４の内周面が摩耗し易いことから、ニードル１３全体を耐摩耗性に優れたセラミックスで形成したり、あるいはニードル１３全体を金属で形成するとともに、ヘッド部１５の内外周面に、耐摩耗性に優れた炭化物膜を被着したものが提案されており、また、ヘッド部１５の外周面は、注入孔１２から供給される高圧水の抵抗を低減する目的から平滑かつ平坦に仕上げられていた（特公平４−１８０５３号公報、特開平９−２２８１９１号公報参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヘッド部１５の外周面が平滑かつ平坦に仕上げられたニードル１３を有する緯入れノズルを用いて緯糸の搬送を行うと、注水孔１２より供給された水に分散している繊維モノマーや水垢が、ニードル１３のヘッド部１５の外周に付着し易く、短期間の使用で堆積し、この堆積物によりオリフィスから噴出されるジェット水流の圧力がばらつくため、緯糸の飛走方向や飛走角度が変化し、緯糸の搬送精度が低下するといった課題があった。
【０００９】
その為、定期的にニードル１３を取り外し、超音波洗浄等のクリーニング処理を行って、付着した堆積物を除去するのであるが、ヘッド部１５の外周面が平滑かつ平坦に仕上げられたニードル１３を用いた緯入れノズルでは、短期間の使用で堆積物が付着するためにクリーニング回数が多くなり、その度に織機を停止させなければならないことから生産性が悪く、また、作業者が複数の織機を管理する場合には大きな負担となっていた。
【００１０】
【本発明の目的】
本発明の目的は、緯糸を搬送するために供給する高圧水に分散する繊維モノマーや水垢が付着し難く、長期間にわたってクリーニング処理が不要な緯入れノズル用ニードルとこれを用いた緯入れノズルを提供することにある。
【００１１】
本発明は、ジルコニア焼結体から成る先細り状のヘッド部を有し、該ヘッド部の先端面を貫通する糸導入孔を備えた緯入れノズル用ニードルにおいて、上記ヘッド部の外周面に、ダイヤモンド・ライク・カーボンからなる算術平均粗さで０．１５μｍ以下の凹凸面を有する硬質薄膜を被着するとともに、前記糸導入孔の内面を前記ジルコニア焼結体により構成したことを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、上記硬質薄膜はシリコンからなる中間層を介して上記ヘッド部外周面に被着してなる。さらに、好ましくは、上記硬質薄膜の膜厚を０．２μｍ以上であって２μｍ以下とする。
【００１３】
また、本発明は、上記緯入れノズル用ニードルを、略筒形状をしたノズル本体内に互いの軸が同軸となるように嵌合し、上記ニードルのヘッド部外周面近傍とノズル本体とでオリフィスを形成して緯入れノズルを構成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る緯入れノズルの概略を示す断面図、図２は図１に示す緯入れノズルに備える緯入れノズル用ニードルを示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部を示す拡大図である。
【００１５】
この緯入れノズルは、複数の注水孔２を備えた略筒形状のノズル本体１と、先細り形状のヘッド部５を備えたニードル３と、複数の翼７ａを備えたスタビライザー７と、ニードル３のヘッド部５とオリフィスを形成する縮径部１０とからなり、上記ニードル３がノズル本体１内に互いの軸が同軸となるように嵌合してある。
【００１６】
また、ニードル３にはヘッド部５の先端面を貫通する糸導入孔４を形成してあり、緯糸を矢印の方向から糸導入孔４へ導入し、ヘッド部５の先端より導出するようになっている。なお、ニードル３とノズル本体１とはニードル３の外周に配置されたＯリング６によってシールするようになっている。
【００１７】
そして、この緯入れノズルを用いて緯糸を搬送するには、緯糸を糸導入孔４に導くとともに、注水孔２より高圧水を注水すると、高圧水はスタビライザー７の翼７ａ部分で整流され、さらにオリフィスによって絞られることによりジェット水流として噴出されるようになっており、このジェット水流によって糸導入孔４に導入された緯糸を所定の方向へ射出させ、搬送するようになっている。
【００１８】
また、ニードル３のヘッド部５の外周面には、滑らかな凹凸面を有する硬質薄膜８を被着してある。ここで、滑らかな凹凸面を有する硬質薄膜８とは、その表面を表面粗さ計で測定した場合、例えば算術平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以下と鏡面に近い面状態を有するものの、走査型電子顕微鏡で１０００倍に拡大して観察すると、図３にその模式図を示すように、エンボス状の滑らかな凹凸を有する表層を備えたもので、図４に示すように、平坦な表層部を有する一般的な硬質薄膜の表面状態とは明らかに異なるものである。
【００１９】
そして、本件発明者は、図３に示すようなエンボス状の滑らかな凹凸を有する表層を備えた硬質薄膜８をニードル３の少なくともヘッド部５外周面に被着することにより、ヘッド部５の寸法形状を異ならせることなく、図４のような平坦な表層を有する硬質薄膜を被着したものと比較して繊維モノマーや水垢の付着を大幅に低減できることを見出し、本発明に至った。
【００２０】
その結果、本発明の緯入れノズルを用いれば、ニードル３のヘッド部５に繊維モノマーや水垢が付着し難いため、ニードル３のクリーニング回数を大幅に低減することができ、その結果、織機を停止させる回数を減らすことができるため、生産性を向上させることができるとともに、作業者が複数の織機を管理しなければならないような場合でも、ニードル３のクリーニング回数が少ないため、作業者の負担を軽減することができる。
【００２１】
ところで、硬質薄膜８としては、ダイヤモンド・ライク・カーボン、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を用いることができるが、この中でもダイヤモンド・ライク・カーボンやＳｉＣは、その表面における凹凸がはっきりしており、繊維モノマーや水垢の付着が少なく好ましい。
【００２２】
なお、本発明で言うダイヤモンド・ライク・カーボンとは、他にＤＬＣ、水素化アモルファス・カーボン膜、ｉ−カーボン膜、合成議事ダイヤモンド薄膜、ダヤモンド状硬質炭素膜と呼ばれているもので、ダイヤモンドと良く似た性質を有し、その構造は結晶質を若干含んでいても良いが基本的に非晶質構造をしたもので、ラマン分光分析にて測定すると、１３５０ｃｍ-1の近傍と１５５０ｃｍ-1の近傍にそれぞれピークを有するものであり、このピークはいずれか一方に偏っていても良いが、好ましくはダイヤモンドのピーク位置に近い１３５０ｃｍ-1側に偏っているものが良い。
【００２３】
なお、滑らかな凹凸面を有する硬質薄膜８を被着する方法としては、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スパッタリング法などの薄膜形成手段を用い、低温にて成膜することで達成することができ、特に常温〜１０００℃程度の低温で処理が可能なプラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。なぜなら、１０００℃を超える高温雰囲気下で処理する熱ＣＶＤ法では、硬質薄膜８が結晶化してしまい、滑らかな凹凸面を得ることが困難であるからである。
【００２４】
硬質薄膜８の被着の際には、ニードル３の糸導入孔４内に被着されるのを防ぐため、マスキング材として炭素棒を挿通し、この炭素棒を電極として用いれば、ヘッド部５の外周面にムラ無く、均一な厚みで成膜することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、硬質薄膜８をヘッド部５の外周面にのみ被着した例を示したが、少なくとも水と接する部分に被着してあれば良く、例えばニードル３の外周面全体に被着してあっても構わない。
【００２６】
また、硬質薄膜８の膜厚ｔとしては、０．２μｍ〜２μｍの範囲が好ましく、膜厚ｔが０．２μｍ未満であると、薄すぎるためにヘッド部５の外周面全体に被着できない場合があり、また膜厚ｔが２μｍを超えると、膜厚ｔが均一となり、ヘッド部５の寸法精度が損なわれ、噴出されるジェット水流の圧力にバラツキを発生させ、緯糸の搬送に悪影響を与える恐れがあるからである。
【００２７】
なお、好ましい膜厚ｔとしては０．５μｍ〜１．２μｍの範囲が良い。
【００２８】
一方、ニードル３を形成する材質としては、緯糸との摺動に伴う摩耗を抑える観点からセラミック焼結体により形成したものが良く、好ましくはボイド率が０．３％以下、ボイド径が１０μｍ以下であるものが良い。これは硬質薄膜８の膜厚ｔが薄いため、硬質薄膜８を被着してもセラミック焼結体表面のボイドを埋めることができず、硬質薄膜８がセラミック焼結体の表面にならって形成されるからで、ボイドが多いと、このボイド中に繊維モノマーや水垢が堆積し易くなるとともに、糸導入孔４においては摺動する緯糸がボイドのエッジで削られ、緯糸にダメージを与えてしまうからである。
【００２９】
ところで、ニードル３を形成するセラミック焼結体としては、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結体、炭化珪素焼結体、窒化珪素焼結体、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ焼結体等を用いることができるが、ニードル３のヘッド部５は薄肉で先細り状に形成されているために破損し易く、靱性の高いセラミック焼結体により形成することが好ましく、ジルコニア焼結体やＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ焼結体が好適である。
【００３０】
例えば、ジルコニア焼結体を用いる場合、３〜９ｍｏｌ％のイットリア（Ｙ2Ｏ3）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）や、１６〜２６ｍｏｌ％のマグネシア（ＭｇＯ）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）、あるいは８〜１２ｍｏｌ％のカルシア（ＣａＯ）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）や８〜１６ｍｏｌ％のセリア（ＣｅＯ2）で部分安定化したジルコニア（ＺｒＯ2）を所望の形状に成形した後、大気雰囲気中あるいは真空雰囲気中にて１４００〜１７００℃の温度で焼成したものを用いれば良い。また、一度焼成した後、１０００〜１５００℃の温度で、８〜２０ＭＰａの範囲の成形圧にてＨＩＰ処理を行っても良く、表面のボイド低減からもＨＩＰ処理を行ったものの方が好ましい。
【００３１】
また、Ａｌ2０3−ＴｉＣ焼結体を用いる場合、原料としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）５０〜９５重量％に対し、炭化チタン（ＴｉＣ）を５〜５０重量％の範囲添加した混合原料を用いるか、あるいは上記組成比で含有する混合原料１００重量％に対し、焼結助剤として酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ2Ｏ3）のうち１種類以上を１０重量％以下の範囲で添加した混合原料、さらには希土類酸化物や不可避不純物を５重量％以下の範囲で添加した混合原料を用い、これらの混合原料を所定形状に成形した後、ホットプレスにて焼成し、さらにＨＩＰ処理を施すか、あるいは上記混合原料を所定形状に成形した後、真空炉やＧＰＳ（Ｇａｓ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）にて焼成したものを用いれば良い。
【００３２】
また、硬質薄膜８を被着するにあたっては、平滑に仕上げられたヘッド部５の外周面に行うのであるが、硬質薄膜８がダイヤモンド・ライク・カーボン又は炭化珪素（ＳｉＣ）で、かつニードル３がジルコニア焼結体やＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ焼結体で形成されている場合、両者間の密着性がそれほど高くないため、図２（ｂ）に示すように、シリコンからなる中間層９を介在させることで、両者の密着強度を高めることができ、さらに密着性を向上させたい場合には、図示していないが、ヘッド部５とシリコンからなる中間層９との間にクロム又はチタンからなる別の中間層を介在させれば良い。なお、中間層９の膜厚ｓは、ヘッド部５の寸法精度に悪影響を与えないようにするため、できるだけ薄くすることが良く、例えば、０．５μｍ以下とすることが良い。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に示したものだけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更したもので良いことは言うまでもない。
【００３４】
【実施例】
ここで、本発明の緯入れノズルと従来の緯入れノズルとを用意し、ニードルをクリーニング処理するまでに要する日数について調べる実験を行った。
【００３５】
本実験に使用するニードルはセラミック焼結体により形成し、糸導入孔の内径を２ｍｍ、ノズル本体に備える縮径部の内径を２．７ｍｍとした緯入れノズルを用い、本発明品にあっては、ニードルのヘッド部外周面に、滑らかな凹凸面を有するダイヤモンド・ライク・カーボンからなる硬質薄膜を被着したものを用いた。
【００３６】
そして、本発明の緯入れノズルと従来の緯入れノズルを用い、１５０デニール／４８フィラメントで２２４０ツイスト／ｍの緯糸を、織機スピードが７００ｒｐｍ、オサストロークが７０ｍｍの条件で緯入れを行った結果、緯糸到達検知用センサー部（１９００ｍｍの位置）におけるジェット水流は水しぶきの飛散もなく、安定した緯糸の搬送ができた。ただし、長期間にわたり使用し続けると、従来の緯入れノズルは１５日間の使用でジェット水流が飛散は激しくなり、ニードルをクリーニングしなければならなくなったが、本発明の緯入れノズルは４０日間もの連続駆動においてもジェット水流の飛散状態に変化が見られず、安定した緯糸の搬送が可能であり、優れていた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ジルコニア焼結体から成る先細り状のヘッド部を有し、ヘッド部の先端面を貫通する糸導入孔を備えた緯入れノズル用ニードルにおいて、上記ヘッド部の外周面に、ダイヤモンド・ライク・カーボンからなる算術平均粗さで０．１５μｍ以下の凹凸面を有する硬質薄膜を被着するとともに、前記糸導入孔の内面を前記ジルコニア焼結体により構成したことから、ジェット水流として供給するための高圧水に分散している繊維モノマーや水垢がヘッド部外周面に付着するのを大幅に抑制することができる。
【００３８】
その為、本発明のニードルを用いて緯入れノズルを形成すれば、長期間にわたってクリーニングが不要であるため、安定した緯糸の搬送が長期間にわたって得られ、生産性を向上させることができるとともに、作業者が複数の織機を管理するような場合、作業者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る緯入れノズルの概略を示す断面図である。
【図２】図１に示す緯入れノズルに備える緯入れノズル用ニードルを示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ部を示す拡大図である。
【図３】本発明の硬質薄膜の表面状態を示す模式図である。
【図４】本発明範囲外の表面状態を示す模式図である。
【図５】従来の緯入れノズルの概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１…ノズル本体、  ２，１２…注水孔、  ３，１３…ニードル、
４，１４…糸導入孔、  ５，１５…ヘッド部、  ６，１６…Ｏリング、
７，１７…スタビライザー、  ７ａ，１７ａ…翼、  ８…硬質薄膜
９…中間層
【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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