CN1316090C - 金属纤维无纺布制造装置,其制造方法和层合铝材的制造方法 - Google Patents

金属纤维无纺布制造装置,其制造方法和层合铝材的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了由金属纤维制造装置(7)、喷出喷嘴加热装置(5)、金属纤维飞翔控制装置(6)和无纺布面密度控制机构为主要结构的金属纤维无纺布制造装置和使用该装置制造铝纤维无纺布的方法以及使用该装置制造层合铝材的方法。由于使用了本发明的装置，能够制造出高品质的金属纤维无纺布，也能够制造铝纤维无纺布，还能够制造层合铝材。

Description

金属纤维无纺布制造装置，其制造方法和层合铝材的制造方法
技术领域
本发明涉及金属纤维无纺布的制造装置，铝纤维无纺布的制造方法和层合铝材的制造方法。
背景技术
制造含有铝纤维的金属纤维是已经实施的技术，例如在特开昭59-82411号公报中就公开了在密闭的容器内将金属或其合金保持熔融状态，然后向密闭的容器内的坩埚里供给加压气体，将熔融金属加压上升到熔融金属供给管，通过将熔融金属由喷嘴的喷出孔喷到大气中发生急冷凝固，从而制造金属或者合金纤维的方法和装置。
在用该公报的方法制造铝纤维的情况下，由于通过φ0.08mm的细孔中向大气中喷出熔融的铝，在熔融铝中的非金属夹带物会卷入此细孔中，使由细孔中喷出的射流成为不完全的状态，特别是会引起多个细孔内有一部分发生堵塞。
在构成多个细孔的耐火材料制造的喷嘴本体预热不充分的情况下，由上述坩埚内压出的熔融铝会在上述细孔中发生瞬时的凝固，使大部分细孔堵塞，从而使操作中断。
在特开昭62-294,101号公报中公开了在皮带输送机的一端降落收集金属纤维，在皮带输送机的另一端进行加压成形制造多孔金属体的方法。
在此方法中，在熔融的铝由喷嘴的喷出孔喷向大气的情况下，急冷凝固形成的纤维，由于在空气中浮游，即使降落到上述皮带输送机上也很难以均匀的密度降落，在皮带输送机的另一端进行加压成形而得到的铝纤维多孔金属体，其面密度(g/m2)极容易变得不均匀。因此，在作为吸音材料或电磁防护材料时使用的情况下，其特性不稳定，容易产生品质上的问题。
如上所述，在使用以前的技术制造铝纤维的多孔体(在下面称为铝纤维无纺布)的情况下，在熔融铝中的非金属夹带物被卷入到耐火材料制造的喷嘴本体(在下面称为喷出喷嘴)的细孔(在下面称为喷出孔)中而粘上时，会严重扰乱呈不完全喷出状态的射流，这就成为铝纤维无纺布品质劣化的原因。而在喷出喷嘴预热不充分的情况下，在喷出的初期，由于到达喷出喷嘴内的熔融铝会发生瞬间的凝固，会使大部分喷出孔堵塞，使操作停止。
而当由喷出喷嘴喷出的铝纤维飞到空气中时会发生偏离，在皮带输送机上纤维落下的量不同，使发生偏离的无纺布的面密度不均匀，使吸音率等品质特性变得参差不齐。
本发明的目的就是要解决以前的上述问题，提供品质稳定的金属纤维无纺布的制造装置、以及提供使用该装置制造品质特性稳定的铝纤维无纺布的方法和层合铝材的制造方法。
本发明人对在铝纤维无纺布的研发过程中遇到的上述课题进行了锐意的实验研究，以积累的结果发现使用本发明的方法能够实现本发明的目的，至此实现了本发明。下面的数字供参照附图时参考，本发明不限于在这些附图上举例的内容。
发明内容
本发明的第一形态是金属纤维无纺布制造装置，该装置包括
由在具有在其内部储存熔融金属的坩埚20及其加热装置21的密闭容器4中，其一端的开口部分位于上述坩埚20的底部附近，另一端开口部分位于上述密闭容器4的外侧，而且在该另一端开口部分的末端具有供喷出到密闭容器4外的具有多个喷出孔的喷出喷嘴27的熔融金属供给管22，和向上述密闭容器4内供给加压气体的加压装置25构成的金属纤维制造装置7，其特征在于，该装置包括：
具有熔融金属清净装置2的熔融炉1，和
包围在上述喷出喷嘴27的周围，安装在密闭容器的外壁上的喷出喷嘴加热装置5和，为了控制由上述喷出喷嘴27喷出的熔融金属凝固生成的金属纤维10的飞翔，释放出作为有助于金属纤维10均匀分布的控制流体的压缩空气，而且连续改变上述压缩空气的释放方向的金属纤维飞翔控制装置6，和
将上述生成的金属纤维10暂时收集的同时进行输送的收集-输送装置11和通过将金属纤维的收集物进行辊压而形成金属纤维无纺布18的辊压装置12，和
将上述金属纤维无纺布18的面密度控制在规定的范围内的无纺布面密度控制装置和无纺布自动切断装置14。
本发明的第二形态是如在第一形态中所述的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的金属纤维制造装置7的喷出喷嘴27，其喷出孔的内径在φ0.05～0.25mm的范围，各喷出孔之间的间隔在5mm以上，喷出孔的孔数由如下所述的公式(1)算出的孔数范围内，
               0.4＜nD2＜2.5    (1)
式中，n：喷出孔27的孔数；D：喷出孔内径(mm)。
在此，nD2的上限优选在2.0以下，更优选为不足2。
本发明的第三形态是如在第一或第二形态中所述的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的熔融金属供给管22的至少一端具有用来除去悬浮在熔融金属中的非金属夹带物的过滤器23。
本发明的第四形态是如在第一至第三形态中任何一项中所述的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的喷出喷嘴加热装置5，从喷出喷嘴27的表面向喷出方向的长度在100～200mm的范围内，而且其内径在喷出喷嘴27外径的2.5～4倍的范围内。
本发明的第五个形态是如第一至第四形态中任何一项的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的在金属纤维飞翔控制装置6中使用的压缩空气喷嘴是释放出扁平状压缩空气的扁平喷嘴50。
本发明的第六个形态如第一至第五形态中任何一项的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的辊压装置12具有至少一对用来进行输送和加压的上辊62和下辊64，该下辊64的表面具有橡胶覆盖层63。
本发明的第七个形态如第一至第六形态中任何一项的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在第一形态中所述的无纺布面密度控制装置控制在辊压装置12输出侧的金属纤维无纺布18的移动速度，使得在将所需的金属纤维无纺布18的计算目标重量G2和安装在皮带输送机上的无纺布称量装置13的实际重量G1相比较时其偏差最小。
本发明的第八个形态是铝金属纤维无纺布的制造方法，其特征在于，使用如第一形态中所述的金属纤维无纺布制造装置来制造铝纤维无纺布。
本发明的第九个形态是金属纤维制造装置70，其包括如下结构：
包括在内部储存熔融金属坩埚20的密闭容器，和
在两端开口的熔融金属供给管22中，一端的开口部分位于上述熔融坩埚的底部附近，另一端的开口部分经过密闭容器侧壁上开出的开口位于上述密闭容器的外侧，位于上述密闭容器外侧的开口部分装有具有喷出孔的喷出喷嘴27的熔融金属供给管22，和
向上述密闭容器内供给加压气体的加压装置25，和
安装在上述喷嘴的下游，沿着熔融金属喷出上述喷嘴的方向形成空气流，上述空气流的方向可连续变化的金属纤维飞翔控制装置6。
本发明的第十个形态是应用上述金属纤维制造装置70制造层合铝材的方法，该方法包括向该金属纤维制造装置70供给铝的熔体，使用连续改变由上述喷出喷嘴出来的空气流方向的金属纤维飞翔控制装置6，将由上述喷出口喷出的熔融铝均匀地收集在铝的多孔拉制金属网板32上成为铝纤维，在上述铝纤维上再供给多孔拉制金属网板34，用多孔拉制金属网板在上下方向上夹持加压铝纤维，就得到在铝多孔拉制金属网板中夹持铝纤维的层合铝材。
在上述第九方法中使用的金属纤维制造装置70是本发明的第一个形态，也可以使用由具有熔融金属清净装置2的熔融炉1、本身在具有内部储存熔融金属的坩埚20及其加热装置21的密闭容器4内一端的开口位于上述坩埚20底部附近，另一端开口位于上述密闭容器4的外侧，而且在此开口部分的末端具有用来将熔融金属29喷出密闭容器4外的装有具有多个喷出孔的喷出喷嘴27的熔融金属供给管22和向上述密闭容器4内供给加压气体的加压装置25组成的金属纤维制造装置7，和
具有包围着上述喷出喷嘴27，安装在密闭容器外壁上的喷出喷嘴加热装置5和释放出压缩空气使之作为控制流体，控制由上述喷出喷嘴27喷出的熔融金属通过凝固而形成的金属纤维10的飞翔，使得有助于金属纤维均匀分布的金属纤维飞翔控制装置的金属纤维制造装置。在此情况下，也可以使用本发明第二至第七的各种装置。
附图说明
图1是表示本发明金属纤维无纺布制造装置结构的模式图；
图2是表示金属纤维制造装置结构的断面图；
图3是表示喷出喷嘴加热装置结构的模式图。(a)说明纵向的断面；(b)说明径向的断面；
图4是表示金属纤维飞翔控制装置结构的图，(a)表示其正面图；(b)和(c)是表示扁平喷嘴50大致结构的平面图和侧面图；
图5是表示辊压装置大致结构的图；
图6是说明无纺布面密度控制装置的模式图；
图7是表示本发明层合铝材制造方法的第一实施形态图。
具体实施方式
使用附图详细地说明本发明的实施形态。
在图1上表示了本发明第一实施形态的金属纤维无纺布制造装置的一个优选例子的总体结构，但本发明的第一形态不限于此例子。
本装置由熔融炉1、金属纤维制造装置7、喷出喷嘴加热装置5、金属纤维金属纤维飞翔控制装置6、金属纤维收集-输送装置11和由辊压装置12和无纺布称量装置13构成的无纺布面密度控制装置80以及无纺布自动切断装置14作为基本结构而构成。
如在本发明的第二形态中所述，在本发明中使用的用来生成金属纤维10的喷出喷嘴27，其喷出孔是内径为φ0.05～0.25mm的极细的细孔，如果在喷出前的熔融金属29中有与上述内径相等或比其更大的夹带物存在，它将部分堵塞喷出孔使金属纤维无纺布18的品质劣化。这就是说，在喷出孔堵塞的过程中，熔融金属29的喷出流发生紊乱，会生成与其他喷出孔喷出的喷出流合成一体的奇形纤维，或者在喷出孔堵塞期间在喷出喷嘴的表面上生成塌边(涎末状的已凝固的金属薄片)，与不稳定的喷出流混入无纺布中，就很难得到正常的金属纤维无纺布18。
因此，熔融金属29在装入金属纤维制造装置7的密闭容器之前，必须保持尽可能清洁的状态。在本发明中，如在图1中所示，在用来融化金属的熔融炉1上要配置从熔融后的熔融金属29中除去非金属夹带物的熔融金属清净装置2。作为熔融金属清净装置，可以举出在专利第2094592中所述的吹入气体的旋转搅拌方式的熔融金属清净装置，但只要是与其有同等性能的装置，不拘任何的方式。比如向熔融金属中吹入惰性气体作为搅拌气体，通过充分搅拌能够除去金属氧化物等杂质的装置也是可以的。
在图1表示在密闭容器4上安装有喷嘴加热装置5的金属纤维制造装置7的大致情况。在图2中表示在密闭容器4中安装喷嘴加热装置5的本发明金属纤维制造装置7的第一实施形态的断面图，在图7上表示另一个金属纤维制造装置70的断面图。如上所述，金属纤维制造装置7制成密闭的结构，在外部设有加压装置25。作为加压气体，使用干燥空气或氮气、氩气、氦气等惰性气体。
在密闭容器4的内壁表面上，安装有密闭容器加热装置21，使得能够控制内部环境的温度。在密闭容器4的内部，在坩埚台24上面放置着坩埚20，经过熔体移动槽3向其中供给在前面熔融炉1中熔化的，事先经熔融金属清净装置2处理过的熔融金属29。在这样通过坩埚台24放置坩埚20的情况下，从可坩埚20的底部回收热量，加热熔融金属29的效率是好的。而在通过坩埚台24放置坩埚20的情况下，在密闭容器4的底部产生空隙，可设置在紧急情况下排出熔融金属的排放口48(图7)。密闭容器4的上部能够拆卸取下，在更换或者修理坩埚时，取下密闭容器4的上盖42，可以取出坩埚20。
坩埚20的底部附近的熔融金属中放置着上述熔融金属供给管22的末端，其另外一端在密闭容器4的外侧安装着喷出喷嘴27。熔融金属供给管22通过法兰用螺栓固定在密闭容器4上。
如在本发明的第二形态中所述，在喷出喷嘴27上的喷出孔的内径，优选是φ0.05～0.25mm，各个喷出孔之间的间隔在5mm以上，而孔数优选在用公式(1)算出的孔数的范围内。
                   0.4＜nD2＜2.5    (1)
式中，n：喷出孔27的孔数；D：喷出孔内径(mm)。
在此，nD2的上限优选在2.0以下，更优选为不足2。
只要喷出孔的内径在上述范围内就没有特别的限制，但优选是φ0.07～0.15mm。
按照迄今为止的研究结果，喷出孔的内径和生成的金属纤维10的外径大体相同，使用本装置能够制造的喷出孔的最小内径是0.05mm。如果内径不到此值，喷出孔会由于熔融金属29中悬浮的微细夹带物而成堵塞状态，难以生产正常的无纺布。而如果内径超过0.25mm(即无纺布的纤维直径超过0.25mm)，由于金属纤维的直径过粗，在制造铝金属纤维吸音板的情况下，其吸音特性不够。
如果各个喷出孔的间隔不足5mm，在喷出后的半凝固状态下的铝纤维发生接触、熔融容易生成奇形纤维，也难以生产出正常的铝纤维无纺布。
在孔数少于用上述公式(1)算出的范围时，上述熔融金属供给管22内上升的熔融金属29的流动速度过缓，且由于在密闭容器4上部的环境温度不稳定，使上述上升的熔融金属的温度也不稳定，结果容易由半凝固状态的熔融金属引起喷出孔堵塞的现象。
而如果孔数多于用上述公式(1)计算出的范围时，在铝纤维无纺布的最小宽度500mm，最小面密度500g/m2时，无纺布自动切断装置14和下道工序的目视检查或捆包操作等的随动都很困难。
由于使用了上述熔融金属清净装置2，提高了熔融后的熔融金属的清洁度，在将此熔融金属移动到下一道工序的金属纤维制造装置7内的坩埚20中的过程中，由于空气氧化会生成微细的非金属阶段器夹带物，这会如上所述粘结收集在喷出孔附近呈不完全的喷出状态，也会使金属纤维无纺布的品质劣化。作为对此的对策，如在本发明的第三形态中所述，在熔融金属供给管22的至少一端优选安装可除去在熔融金属29中悬浮的非金属夹带物的过滤器23。
在图2的23处表示说明安装过滤器23的一个实施例。由于过滤器23曝露在高温的熔融金属下，其材质优选是耐热性优异的陶瓷材料。另外，即使由于密闭容器4内的压力变动和过滤器23自身的振动，造成曾经被捕获的非金属夹带物再度脱离，也不会产生不良的影响，所以可以选定具有其孔径小于喷嘴的喷出孔孔径的孔的过滤器23。
如在图2和图3中所示，上述喷出喷嘴27优选用圆筒形的喷出喷嘴加热装置5加热。喷出喷嘴加热装置5的结构是在喷出喷嘴加热装置的耐火隔热材料41上装置发热体40。在图3的(a)上表示该加热装置5的纵断面图。而在(b)上表示图(a)的c-c横断面图。安装此喷出喷嘴加热装置的目的，是如在前面“背景技术”一节中所述，在喷出前的喷出喷嘴27预热不充分的情况下，在极细的喷出孔上会发生熔融金属29凝固的现象从而堵塞喷出孔，为了防止这样而对喷出孔进行充分的预热。
如在本发明的第四形态中所述，上述喷出喷嘴加热装置5由喷出喷嘴27的表面向喷出方向的长度优选为100～200mm。如果长度不足100mm，在喷出过程中喷出喷嘴27的加热不充分，容易由熔融金属在喷出孔内凝固而引起堵塞现象。而如果长度超过200mm，由于阻碍了在刚喷出后半凝固的铝纤维急速冷却，会增加纤维之间互相熔融粘结的现象，生成的纤维自身发生严重的脆化现象，难以生产出正常的铝纤维。特别是，由于喷出流的宽度超过喷出喷嘴27加热装置的内径(具体是后面所述圆筒铁板28的内径)致使不能喷出。
本发明的喷嘴加热装置5的内径优选是喷出喷嘴27外径的2.5～4倍。如果内径不足喷出喷嘴27外径的2.5倍，使得插入圆筒铁板28变得困难，该圆筒铁板28是为了保护下面的喷出喷嘴加热装置发热体40的断线。而如果超过喷出喷嘴27外径的4倍，在喷出喷嘴加热装置5自身变大的同时，也没有保持热效率的办法。所谓喷出喷嘴27的外径，在此意味着具有多个喷出孔范围的直径(在矩形的情况下是对角线的长度)，不包括在其外侧安装喷出喷嘴的部分。
如上所述，当非金属夹带物卷入喷出孔而粘结在内部，扰乱了熔融金属的喷出流而和上述喷出喷嘴加热装置的发热体40相接触时，发热体40会发生断线。为了防止这个现象发生，优选如在图3上所示，在喷出喷嘴27的四周插入圆筒铁板28覆盖在喷出侧的上述发热体40的周围。
但是，作为防止喷出喷嘴加热装置40断线的手段，并不拘于上述圆筒铁板28，也可以采用将喷出喷嘴加热装置的发热体包埋在薄的不定形状的耐火材料层覆盖的沟中的方法。
如在图1中所示，在喷出喷嘴加热装置5的附近安装着金属纤维飞翔控制装置6。在图4(a)中表示说明金属纤维飞翔控制装置6的正面图。在(b)中表示说明用于本装置的扁平喷嘴50的正面图。而在图(c)中表示说明扁平喷嘴50的侧面图。使用本装置的目的是控制由熔融金属凝固而生成的金属纤维的飞翔，通过帮助金属纤维10均匀分布而生产出面密度稳定的金属纤维无纺布18。作为控制流体，使用的是0.4～0.5MPa的压缩空气。本装置优选采用在喷嘴上喷出上述压缩空气的扁平喷嘴50。
在此，所谓扁平喷嘴50，在比如专利1665860中叙述的空气喷嘴是合适的，其大致结构如图4的(b)和(c)所示。如图4所示的扁平喷嘴50是一种由大致平行设置的多个喷出口55喷出压缩空气的喷嘴，在空气入口56的附近具有储存空气的扩大了直径的空气储存部分57，在喷出口55一侧具有缩小了直径的喷出部分59，它们之间由过渡部分58连通。此喷嘴能够以低噪音、低空气消耗量产生具有强力的空气流，能够很好地控制金属纤维的飞翔。在本发明的一个例子中，作为一个实施例加工成如在图4(a)中所示的圆形(内径350mm)，在分支总管上安装着向着熔融金属喷出方向的12个扁平喷嘴50。
与没有本装置的情况相比，通过使用此金属纤维飞翔控制装置6，能够使由在图2中所示的喷出喷嘴27的喷出孔喷出的金属纤维飞得更远。按照详细观察的结果，在有助于金属纤维更长的同时，也有助于防止产生由于金属纤维互相熔融粘结而出现的奇形纤维。
安装了本装置扁平喷嘴50的圆环(圆形分支总管51)，其结构使得以设定的一定的角度和周期左右摆动。飞翔的金属纤维10落在下面叙述的金属纤维收集-输送装置11的皮带输送机8上，此时由于采用了此装置，由于金属纤维均匀地落下，从而就能够得到面密度稳定的金属纤维无纺布18。特别是当无纺布的宽度在1000mm左右时，上述摆动机构能够有效地发挥功能，不仅使纵向，而且也使横向的面密度稳定化，稳定了无纺布的品质。
在图1上表示了本发明的金属纤维收集-输送装置11的一个实施例。金属纤维收集可变宽度侧导板9呈槽状安装在皮带输送机8的底部，由于它是用透明的树脂制造的，能够经常观察不断喷出的金属纤维10。降落并收集在金属纤维可变宽度侧导板9中的金属纤维10由皮带输送机8移动，在通过辊压装置12的过程中被压缩形成金属纤维无纺布18。
上述金属纤维收集可变宽度侧导板9的皮带输送机8的结构使得其表面宽度是可以改变的，根据制造的金属纤维无纺布18的宽度不同，能够在喷出前很容易地改变其宽度。而此金属纤维收集可变宽度侧导板9的高度，以防止由喷出孔喷出后飞翔的金属纤维飞散到本装置外为目的，重要的是至少要高于喷出喷嘴27的高度，优选不少于100mm。在本装置最上部的宽度优选大于皮带输送机8的表面宽度，每块树脂板以70～85°的角度向外倾斜着安装是合适的。
在图5上表示本发明的辊压装置12的大致结构。辊优选是钢制的，下辊64的表面上优选覆盖橡胶覆盖层63。作为此橡胶覆盖层，如果使用聚氨酯橡胶可适当地达到其目的。
使用橡胶覆盖层63的目的，是有助于金属纤维10咬住辊压装置12，防止在辊压的过程中发生滑动。在用聚氨酯制造覆盖层的情况下，其厚度适合于在10～15mm。如果上辊也使用橡胶覆盖层，会使金属纤维无纺布18的压紧不完全从而使制品的品质劣化。
在图6上表示的是由辊压装置12和无纺布称量装置13组成的无纺布面密度控制机构80的大致结构图。如下所示的公式(2)表示了安装有皮带输送机的无纺布称量装置13的实际重量G1和由喷出喷嘴27喷出的金属纤维量M和辊压装置12的辊圆周速度V之间的关系。这里的常数α可相应于各种金属纤维无纺布18的各种面密度D和宽度事前通过实验求出。
下面的公式(3)是求出上述所需的，即预先指定的金属纤维无纺布18的目标重量，即计算目标重量G2的公式。公式(3)中的L表示在上述安装有皮带输送机的无纺布称量装置13的皮带输送机有效长度，所谓皮带输送机的有效长度，意味着相对于皮带输送机的全长实际涉及称量的皮带输送机的长度。即相对于皮带输送机的全长，不包括在两端附近的金属纤维无纺布18不直接接触皮带输送机上面的那部分。
                     G1＝α×M/V........(2)
                     G2＝D×W×L.......(3)
式中：
G1：实际重量(g)；α：常数(m)；
M：金属纤维喷出量(g/min)；V：辊的圆周速度(m/min)；
G2：金属纤维无纺布的计算目标重量(g)；
D：金属纤维无纺布的面密度(g/m2)；
W：金属纤维无纺布的宽度(m)；
L：皮带输送机称量装置的皮带输送机有效长度(m)。
由于在上述公式(2)中的金属纤维喷出量M是不能实际称量的，而且G1的值是近似于G2的值，只要控制辊压装置12出口侧金属纤维无纺布的移动速度V，即控制辊压装置12的辊圆周速度V就可以了。也就是说，也可以使用无纺布面密度控制计C或控制手段，由G1-G2的差计算控制辊的圆周速度(金属纤维无纺布的移动速度)。
以上的金属纤维收集-输送装置11、辊压装置12和装有皮带输送机的无纺布称量装置13组合控制就成为在本发明中使用的无纺布面密度控制机构80的一个例子。
下面，使用图7说明本发明第九形态的层合铝材的制造方法，但本发明的第九形态制造方法不限于图7中的示例。在图7中，凡是与图2和图6使用相同符号的都是说明同样的东西，省略了重复的说明。
本发明第九形态的金属纤维制造装置的结构要素，特别是密闭容器4、坩埚20、熔融金属供给管22和喷出喷嘴27，由于都曝露于高温之下，都是用具有耐热性的材料制造的。特别是喷出喷嘴27的直径大约0.1mm左右的喷出孔要通过熔融金属，使用具有耐热性和耐磨性的材料，具体是用氮化硅或者类似的材料制造。至于其他的结构要素，密闭容器4是使用通常的耐火砖作为材料，坩埚20是使用矾土硅石系的耐热材料、耐热黏土等制造的。熔融金属供给管22是用于喷出喷嘴27同样的材料制造的。
在图7当中，制造的金属纤维被接受在底部具有皮带输送机8的容器19中。在容器19中接受的金属纤维呈块状，由皮带输送机8进行运输。金属纤维通过靠近容器19的加压成形辊36，形成加压的金属纤维无纺布。通过调节皮带输送机8的速度就能够得到所需密度的金属纤维。具体说来，当皮带输送机8的移动速度快时，金属纤维的密度小，而皮带输送机8的移动速度慢时，金属纤维的密度大。
在本发明的层合铝材的制造方法中，向上述金属纤维制造装置中供给以铝为主要成分的熔融金属，通过连续改变金属纤维飞翔控制装置6流出的空气的流动方向，使自喷出孔喷出的熔融铝作为铝纤维均匀地收集在铝多孔拉制金属网板32上。然后在铝纤维上再供给多孔拉制金属网板34，使多孔拉制金属网板在上下方向上夹住铝纤维，通过加压就得到均匀多孔拉制金属网板夹持铝纤维结构的层合铝材。
所谓多孔拉制金属网板，是在金属薄板上切割出多个切口，再把切口在直角方向上拉伸而得到的全体成网状的东西。在本发明的方法中，多孔拉制金属网板是用铝或铝合金制造的。多孔拉制金属网板的厚度没有特别的限制，通常0.2～1mm可以是适用的。
在图7中，在容器19的上游一侧供给多孔拉制金属网板32。从喷出喷嘴27喷出的熔融铝金属，由于金属纤维飞翔控制装置6流出的空气流连续地变化，均匀地作为铝纤维收集在通过容器19的多孔拉制金属网板32上。在此状态下，铝纤维变得庞大，密度很低。因此，要将在上部收集了铝纤维的多孔拉制金属网板32通过加压成形辊36，使铝纤维成为粘结在多孔拉制金属网板32的状态。由此使在多孔拉制金属网板上的铝纤维变得更加致密。在这以后，在铝纤维上再供给一片多孔拉制金属网板34使多孔拉制金属网板在上下方向上夹住铝纤维。在此状态下通过加压辊38给层合体加压。在加压时的负荷重量、被夹铝纤维的厚度及其密度等，可根据不同的目的进行适当的选择，但通常是300～2000kg左右。当然，本发明的层合铝材的制造方法并不限于此，在多孔拉制金属网板32上收集铝纤维以后，原封不动就在其上面再提供多孔拉制金属网板34，将其通过加压成形辊制造层合铝材也使可以的。按照本发明的方法，能够连续地制造层合铝材，当然也可以制造成切断的板材。
由此得到的层合铝材，由于以在多孔拉制金属网板之间夹持铝纤维的无纺布的形式存在，扩大了有效面积。而由于铝纤维以无纺布的形式存在，表面形成凹凸状。本发明的铝材在电极、加热板、过滤器、吸音板等方面使用时，由于扩大了有效面积，与其可发挥优异的效果。
实施例
(实施例1)
下面使用如前面图1所示的本发明金属纤维无纺布制造装置，由本发明的铝纤维无纺布制造方法说明制造铝纤维无纺布的制造方法的一个例子。
首先，将纯度99.7％的铝锭放入熔融炉1中使之完全熔融。取下熔融炉1的上盖，安装上向其中吹入气体的旋转搅拌方式的熔融金属清净装置2。搅拌气体使用的是高纯度的氩气，气体流量是15L/min，叶片转速是250rpm，翻转时间设定为10秒，进行大约5分钟的处理。
将大约200kg处理后的熔融铝倒入熔融炉1中，由在密闭容器4的背后中间一侧(在喷出侧相反的一侧)安装的熔融金属移动口26，经过熔融金属移动槽3，将熔融金属注入到在密闭容器4内的坩埚20中。在上述熔融金属移动操作之前，喷嘴加热装置5与熔融金属供给管22一起安装在在密闭容器4上。关闭密闭容器4的熔融金属移动口26，设定坩埚20周围的环境温度，加热进行自动控制，使坩埚20内的熔融铝为大约710℃。在此期间。喷出喷嘴加热装置5处于前盖(在图1～3中未显示)关闭的状态，自动控制充分预热喷出喷嘴27使内部的环境温度大约为850℃左右。
然后，打开上述喷出喷嘴加热装置5的前盖，用干燥的压缩空气作为加压装置25来的加压气体，将其封入到密闭容器4内。加压气体的压力，在喷出时调节到0.3～0.4MPa的范围。加压气体的压力通过观察喷出状况和金属纤维收集可变宽度侧导板9中铝纤维的收集状况进行手工调节。
在本实施例中的喷出喷嘴27，对于在表1中所示的无纺布面密度550g/m2，采用100孔的喷嘴，而对于面密度1650g/m2采用200孔。在这两种情况下的喷出孔的内径都是大约0.1mm。
在即将喷出时，启动金属纤维飞翔控制装置6。该装置的压缩空气压力设定为0.4MPa，流量设定为330Nm3/h。摆动角度为10°，摆动周期为70周/min。
如上所述在“发明的实施形态”中所述，铝纤维无纺布的面密度(g/m2)在通过装有皮带输送机的无纺布称量装置13的过程中由无纺布面密度控制机构预先计算出来的面密度作为目标，此计算目标重量G2和在装有皮带输送机的无纺布称量装置13的实际重量G1进行比较，通过控制辊压装置12的辊圆周速度进行自动控制，使其差值最小。
由无纺布长度检测传感器15自动检测出铝无纺布的长度，由无纺布自动切断装置14自动切断。切断后的无纺布在无纺布目视检验台16上用目视检查铝纤维无纺布的面密度有无偏差。
上述检查台16由乳白色的丙烯酸酯类树脂板制造，由于在树脂板下面安装有多个荧光灯，所以容易通过目视检查出无纺布面密度的偏差。经过上述目视检查合格的铝纤维无纺布被收集在瓦楞纸板箱中保存。此时为了防止无纺布互相粘结，在无纺布之间插入尺寸与无纺布大致相同的金属复合纸(中性纸)。
表1表示对于给定的无纺布面密度和无纺布尺寸，在同一工序中随机取样10件试样(但除掉在刚刚开始喷出前和喷出结束后制造的各一件)进行称量和目视检查的结果。由此表可以看出，相对于各个计算目标重量可确认实际重量都在±10％以内。而且，目视检查的结果也是良好的，即比较大的面密度偏差和如在上述“发明的实施形态”一节中所说明的，由于非金属夹带物堵塞喷出孔时在喷出喷嘴27的表面上形成的塌边(涎沫状的凝固铝薄片)，这与不稳定射流一起混入无纺布中等现象也都没有发生。
表1
    无纺布面密度(g/m2)    550    1650   目视检查结果
    无纺布尺寸(mm)    630×2050    520×1040
    计算目标重量(g)    710    892   无异常
  实际重量(g)   无纺布1    721    895   无异常
  无纺布2    735    930   无异常
  无纺布3    705    935   无异常
  无纺布4    730    920   无异常
  无纺布5    715    915   无异常
  无纺布6    740    905   无异常
  无纺布7    724    920   无异常
无纺布8 735 922 无异常
  无纺布9    690    895   无异常
  无纺布10    685    880   无异常
(实施例2)
使用在图7中所示的装置制造层合铝材。首先加热熔融纯度99.7％的铝使之成为熔融金属，并将其注入坩埚20。通过取掉在密闭容器4上的上盖42，在料斗中插入钢制的加料斗43向坩埚20中注入熔融金属。此时，为了防止熔融金属冷却而固化，由加热装置21将密闭容器4内的温度保持和熔融金属相同的700℃的温度。
由加压装置25供给压力0.3MPa的氮气，给在坩埚20内熔融金属29的液面加压，由此通过虹吸管使熔融金属在熔融金属供给管22中上升，由安装在喷出喷嘴27上的直径0.1mm的喷出口喷出形成纤维。如此形成的铝纤维，通过连续改变由金属纤维飞翔控制装置6中流出的空气流，被均匀地分散在通过容器19的多孔拉制金属网板32上。在此状态下通过加压成形辊36，在铝纤维粘结在多孔拉制金属网板32上以后，再向铝纤维上供给多孔拉制金属网板34，使多孔拉制金属网板夹在铝纤维的上下方向，在此状态下使铝层合体通过加压辊38，通过在层合体的加压，就得到在多孔拉制金属网板之间夹持着铝纤维的层合铝材。由加压辊38施加的负荷重量大约为1000kg。使用的多孔拉制金属网板网眼结构的尺寸是，短网眼方向的中心距离3mm×长网眼方向的中心距离4mm，宽度1m，板厚1mm。
在得到的层合铝材中铝纤维无纺布的厚度是1.6mm。
为了确认铝纤维是均匀分散在层合铝材只的，制造1m见方的层合铝材，由上面随机切下10块10cm见方的试样进行测量。结果，确认试样的重量差在±10％以内。
产业上利用的可能性
按照本发明的金属纤维无纺布制造装置，由于能够防止在喷出喷嘴的喷出孔内发生熔融金属凝固的现象或者非金属夹带物堵塞的现象，因此能够稳定地制造出金属纤维无纺布。能够制造出不混入奇形纤维或凝固金属薄片的正常金属纤维无纺布，而这些缺陷被认为是由于刚刚喷出的半凝固金属纤维熔融粘结而发生的。由于使用了本发明的铝纤维无纺布的制造方法，就能够制造出没有上述混入物、面密度偏差小、品质特性稳定的铝金属纤维无纺布。
按照本发明的层合铝材的制造方法，能够适当地制造具有在两片多孔拉制金属网板之间均匀地分散了铝纤维无纺布结构的层合铝材。用本发明方法制造的层合铝材，由于是以铝纤维均匀分散的无纺布的形式存在，因而扩大了表面积。由于使用了多孔拉制金属网板，在表面上形成了凹凸状。

Claims (9)

1.金属纤维无纺布制造装置，该装置包括
由在具有在其内部储存熔融金属的坩埚及其加热装置的密闭容器中，其一端的开口部分位于所述坩埚的底部附近，另一端开口部分位于所述密闭容器的外侧，而且在所述另一端开口部分的末端具有供喷出到密闭容器外的具有多个喷出孔的喷出喷嘴的熔融金属供给管，和向所述密闭容器内供给加压气体的加压装置构成的金属纤维制造装置(7)，其特征在于，该装置包括：
具有熔融金属清净装置的熔融炉，和
包围在所述喷出喷嘴的周围，安装在密闭容器的外壁上的喷出喷嘴加热装置，为了控制由上述喷出喷嘴喷出的熔融金属凝固生成的金属纤维的飞翔，释放出作为有助于金属纤维均匀分布的控制流体的压缩空气，而且连续改变所述压缩空气的释放方向的金属纤维飞翔控制装置，和
将所述生成的金属纤维暂时收集的同时进行输送的收集-输送装置和通过将金属纤维的收集物进行辊压而形成金属纤维无纺布的金属纤维辊压装置，和
将所述金属纤维无纺布的面密度控制在规定的范围内的无纺布面密度控制装置和无纺布自动切断装置。
2.如权利要求1的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，所述喷出喷嘴上设置的喷出孔，其内径在0.05～0.25mm的范围，各个喷出孔之间的间隔在5mm以上，喷出孔的孔数由如下公式(1)计算出：
0.4＜nD2＜2.5                       (1)
式中，n：喷出孔的孔数；D：喷出孔内径(mm)。
3.如权利要求1或2的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，在所述熔融金属供给管的至少一端具有用于除去在熔融金属中悬浮的非金属夹带物的过滤器。
4.如权利要求1或2的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，所述喷出喷嘴加热装置在由喷出喷嘴表面向喷出方向伸出的长度在100～200mm的范围内，而且其内径在喷出喷嘴外径的2.5～4倍的范围内。
5.如权利要求1或2的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，该金属纤维飞翔控制装置具有压缩空气喷出喷嘴，该压缩空气喷出喷嘴是释放出扁平状压缩空气的扁平喷嘴。
6.如权利要求1或2的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，所述辊压装置具有至少一对进行输送和加压的上辊和下辊，在该下辊的表面上包有橡胶覆盖层。
7.如权利要求1或2的金属纤维无纺布制造装置，其特征在于，所述无纺布面密度控制装置，在装有皮带输送机的无纺布称量装置的实际重量和所需的金属纤维无纺布的计算目标重量相比较，控制辊压装置输出侧金属纤维无纺布的移动速度，使其差值最小。
8.金属纤维制造装置(70)，
其具有在内部储存熔融金属坩埚的密闭容器，和
在两端开口的熔融金属供给管中，一端的开口部分位于所述熔融坩埚的底部附近，另一端的开口部分经过密闭容器侧壁上开出的开口位于所述密闭容器的外侧，位于所述密闭容器外侧的开口部分装有具有喷出孔的喷出喷嘴的熔融金属供给管，和
向所述密闭容器内供给加压气体的加压装置，
其特征在于，包括安装在所述喷嘴的下游，沿着熔融金属喷出所述喷嘴的方向形成空气流，所述空气流的方向可连续变化的金属纤维飞翔控制装置。
9.使用权利要求8所述的金属纤维制造装置(70)制造层合铝材的方法，其特征在于，向所述金属纤维制造装置(70)供给铝的熔体，使用连续改变由所述喷出喷嘴出来的空气流方向的金属纤维飞翔控制装置，将由所述喷出口喷出的熔融铝均匀地收集在铝的多孔拉制金属网板上成为铝纤维，在所述铝纤维上再供给多孔拉制金属网板，用多孔拉制金属网板在上下方向上夹持加压铝纤维，就得到在铝多孔拉制金属网板中夹持铝纤维的层合铝材。
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