DE2111128A1 - Verfahren zur Herstellung metallischer,kurzer Fasern - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung metallischer, kurzer Fasern

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung in dem Verfahren zur Herstellung metallischer, kurzer Fasern, wobei man die Schmelze durch eine kleine öffnung unter erhöhtem Druck ausfließen läßt und zur Erstarrung bringt.

Die üblichen Verfahren zur Herstellung verschiedenartiger metal- lischer Fasern durch mechanische Arbeitsweisen, wie ein Auspreßverfahren, das Drahtziehverfahren und dergleichen, sind ausschließlich zur Erzielung endloser Fasern bestimmt, während bisher, soweit es sich um die Herstellung kurzer Fasern gleichmäßiger Länge handelt, kein brauchbares Verfahren jemals entwickelt

worden ist. Infolgedessen ist es bisher, wenn metallische, kurze j Fasern erforderlich waren, z.B. zur Herstellung zusammengesetzter Massen durch Mischen metallischer, kurzer Fasern als Verstärkung mit anderen Stoffen oder zur Herstellung poröser Ereßformlinge unter Verwendung metallischer, kurzer Fasern, üblich gewesen, eine Arbeitsweise anzuwenden, bei der normale, endlose Fasern unter Verwendung einer Schneidvorrichtung in Stücke bestimmter Länge geschnitten wurden, um sie für die ob en genann-.

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ten Zwecke zu verwenden. Dieses Verfahren des Schneidens endloser Fasern ist jedoch nachteilig, da es einmal infolge des komplizierten Verfahrens und der entsprechenden Apparatur eine ungenügende Produktionskapazität besitzt, da außerdem die Qualität der so erhaltenen metallischen, kurzen Fasern eine derarti-' ge ist, daß die Fas erober fläche beschmutzt wird, oder bei der Herstellung eine Verdrehung erfährt, oder daß eine Mehrzahl der kurzen Fasern bei Anwendung von Druck auch, nach dem Schneiden an den Schnittenden sich miteinander verhakt, wobei ein für die Handhabung ungeeignetes Bündel erhalten wird, und dergleichen.

Obwohl zuzugeben ist, daß ein Schmelzspinnverfahren, bei dem eine durch Schmelzen von Metall erhaltene Schmelze durch eine schmale Öffnung am Boden eines Gefäßes unter Anwendung mechanischer Kraft, pneumatischen Drucks oder dergleichen ausgepreßt wird, wobei die ausfließende Schmelze mit Hilfe einer geeigneten Kühl atmosphäre verfestigt und hierbei eine metallische Faser erzeugt wird, eine bedeutend größere Produktionskapazität im Vergleich mit mechanischen Verfahren wie einem Aus Strafverfahren oder einem Drahtziehverfahren und dergl., wie oben erwähnt, aufweist und dj.e so erhaltene metallische Faser eine bessere Qualität zeigt, ist dieses übliche Verfahren nur auf die Herstellung von endlosen Fasern beschränkt.

Die Erfinder haben eine Anzahl von Untersuchungen der Eigenschaften und des Verhaltens von Schmelzen bei der Verwendung in dem oben beschriebenen Schmelzspinnverfahren durchgeführt und dabei die Tatsache festgestellt, daß eine metallische Faser unmittelbar nach der Verfestigimg der aus einer kleiner Öffnung ausgeflossenen Schmelze eine so geringe interkristalline Festigkeit aufweist _s daß bereits die Anwendung einer kleinen Kraft leicJit eine Trennung der Kristalle und ein Serbrechen der Fasern sttstandebringt· Diese Erscheinung wird als Zustand der HeißbrucMgkeit bezeichnet· Die Erfinder haben ferner die Tat-

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sache ermittelt, daß eine in dem beschriebenen Stadium herabfallende metallische Paser in metallische, kurze Pasern gleichförmiger Länge dadurch überführt werden kann, daß man auf die Pasern eine geregelte Brechkraft anwendet. Gestützt auf diese Beobachtung haben die Erfinder mit Erfolg ihr Ziel erreicht, indem sie die metallische Paser mit einer schrägen Metallplatte zusammenstoßen ließen und diese als Mittel zur Erzeugung geregelter Brechkraft verwendeten, wobei mit Vorteil die bei einem solchen Zusammentreffen auftretenden Biegekräfte nutzbar gemacht wurden.

Mit anderen Worten bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung metallischer Pasern, indem man eine Schmelze aus einer kleinen öffnung unter erhöhtem Druck ausfließen läßt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die durch Ausfließen der Schmelze in Form eines endlosen metallischen Fadens erhaltene Masse unmittelbar nach ihrer Verfestigung im Zustande der Heißbrüchigkeit mit einer schrägen Kühleinrichtung zum Zusammenstoß gebracht wird, um in Stücke gleichmäßiger Länge gebrochen zu werden.

Die beiliegende Zeichnung ist eine schematische Wiedergabe g einer zur praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorrichtung. Es bezeichnet

1 ein Gefäß, 2 eine kleine öffnung, die am Boden des Gefäßes angeordnet ist, 3 eine Kühleinrichtung und 4 einen Sammelbehälter.

Die im Behälter 1 vorhandene Schmelze A wird mit Hilfe geeigneter Mittel einem erhöhten Druck ausgesetzt, so daß sie durch die kleine öffnung 2 mit geregelter Geschwindigkeit ausfließt und im Punkt B bereits vollständig verfestigt ist. Wenn keine Kühlvorrichtung 3 vorhanden wäre, wirde die so ausgefloslene Schmelze in Form einer endlosen Paser erhalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Jedoch das Herabfallen der verfestigten

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metallischen Faser C durch. Anordnung der schrägen Kühleinrichtung 3 gehindert, wobei die Faser im Punkt D mit der Kühleinrichtung 3 zusammenstößt. Infolgedessen biegt sich die metallische Faser C, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, und wird dabei entsprechenden Biegekräften ausgesetzt, so daß sie schließlich unter der Einwirkung dieser Biegekräfte im Punkt E bricht. Die metallischen kurzen Fasern F, die durch dieses Zerbrechen entstanden sind, gleiten längs der Kühleinrichtung 3 herab und werden in dem Sammelbehälter 4- aufgefangen. Die Länge der metallischen, kurzen Fasern F, die auf diese Weise erhalten werden, kann beliebig geregelt werden, indem man den Abstand zwischen dem Punkt E und dem Punkt D entsprechend ändert. Je mehr sich der Punkt D dem Punkt B nähert, umso geringer ist die Länge der zerbrochenen Fasern und umgekehrt, Die Stellung des Punktes D, an dem die herabfallende metallische Faser C mit der Kühleinrichtung 3 in Berührung 'Jcommt, schwankt je nach der Temperatur der Schmelze, ihrer Fließgeschwindigkeit, den Kühlbjedingungen und der Dicke der erhaltenen metallischen Fasern usw. Sie läßt sich für gewöhnlich innerhalb einer Größenordnung von 5 bis 300 cm im Abstand von der kleinen öffnung 2 regeln. Was die Kühleinrichtung■3 anlangt, so genügt es, wenn es sich um eine Metallplatte oder einen hohlen Metallgegenstand handelt, der eine schräge, glatte Oberfläche besitzt, so daß die beim Brechen entstehenden kurzen Fasern gekühlt werden, wobei sie eine genügende Festigkeit erhalten und glatt in den Sammelbehälter M- hinuntergleiten. Die Kühlung kann eine Luftkühlung oder Wasser/kühlung sein.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist einfacher, die Produktionsgeschwindigkeit ist hoch, und es können durch Verschiebung der Stellung der Kühleinrichtung in vertikaler und horizontaler Eichtung metallische, kurze Fasern gewünschter Länge leicht hergestellt werden. Die bei dem Verfahren gemäß vorlie- . gender Erfindung erhaltenen kurzen Fasern sind völlig sauber und

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gänzlich frei von Flecken, die vom Öl, Wasser oder dergl. herrühren in Anbetracht der Tatsache, daß sie nicht durch den üblichen mechanischen Schneidprozeß verdreht worden sind. Da die neuen kurzen Fasern gleichmäßige Länge besitzen und voneinander ohne Verhaken getrennt sind, können sie besonders gut bei der Druckverformung als Füllmaterial in einer metallischen Form verwendet werden. Sie stellen daher ein sehr geeignetes Material bei der Fabrikation poröser, plattenärtiger,verformter Gegenstände dar. Überdies wird das Arbeiten unter Verwendung dieser Fasern verbessert, da die vorliegenden kurzen Fasern völlig frei sind von jeder inneren Spannung, da sie im Anschluß an das Zerbrechen im Zustand der Heißbrüchigkeit der Kühlung unterworfen worden sind und eine gleichmäßige Ausgestaltung erfahren haben.

Als Material für die Schmelze beim Verfahren der Erfindung iförmn Blei, Zink, Aluminium oder Legierungen, die Blei, Zink oder Aluminium als Grundlage enthalten, ohne weiteres verwendet werden.

Die gemäß der Erfindung erhaltenen kurzen, metaiiisähen Fasern können mit Hilfe des Druckformverfahrens zu porösen geformten Gegenständen umgewandelt werden, wobei man mit Vorteil von den oben erwähnten Eigenschaften Gebrauch macht. Diese können als Elektrodenplatten in Batterien, als Katalysatoren, als Filter, als Schalldämpfungsmaterial und dergl. dienen; sie können auch mit synthetischen Harzen vermischt werden zur Herstellung zusammengesetzter .Gegenstände, die elektrische und Wärmeleitfähigkeit besitzen.

Beispiel 1

Reines Blei wurde bei 360°0 geschmolzen und die so hergestellte Schmelze wurde unter Druck von 2,0 kg/cm durch eine Düse ausgepreßt, die einen Querschnitt von 0,01 mm besaß. Die Geschwindigkeit des Auspressens betrug 5,5 m/Sek. Der ausgepreßte Strahl wurde gegen eine Platte aus rostfreiem Stahl geleitet, um die

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herabfallende Bleifaser zu "brechen und zu kühlen. Die Platte war 15 cm unter dem Ende der Düse unter einem Winkel von 60° angeordnet. Dadurch daß man die Bleifaser mit der Platte aus rostfreiem Stahl zusammenstoßen ließ, wurden kurze Fasern aus reinem Blei mit einer Länge von 2 mm erhalten; diese ließen sich voneinander trennen, ohne daß sie ineinander verhakt waren,und besaßen eine ganz saubere Oberfläche.

Beispiel 2

Eine Blei-Antimon-Legierung mit 4% Antimongehalt wurde bei 320 G geschmolzen. Die so hergestellte Schmelze wurde unter

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einem Druck von 2,0 kg/cm durch eine Düse ausgepreßt, die

ρ
einen Querschnitt von 0,008 mm besaß. Die ausgepreßte Masse wurde gegen eine Platte aus rostfreiem Stahl geleitet, die 15 cm unter dem Ende der Düse unter einem Winkel von 60° angebracht war. Dabei wurde die herunterfallende Bleifaser in Stükke zerbrochen, wobei kurze Fasern aus einer 4# Antimon enthaltenden Bleilegierung mit einer Länge von 1,5 mm erhalten wurden, und zwar in einer Menge von etwa 20 000 Stück pro Minute. Durch Anordnung der Platte aus rostfreiem Stahl in einer Stellung 20 cm unterhalb des Düsenendes wurden kurze Fasern der gleichen Legierung mit einer Länge von 7 mm erzeugt.

Beispiel 3

Heines Zink wurde bei 4-5O⁰C geschmolzen. Die so hergestellte

ο Schmelze wurde unter einem Druck von 1 kg/cm durch eine Düse

ausgepreßt, die einen Querschnitt von 0^04 mm besaß. Die ausgepreßte Masse wurde gegen einen hohlen Gegenstand aus Kupfer von der Art eines Wasserkühlers geleitet, der 2,0 m unterhalb des Endes der Düse unter einem Winkel von 45° angeordnet war. Dabei wurden kurze Fasern aus reinem Zink von einer Länge von 2 mm erhalten.

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Beispiel 4

Eine Altminiumlegierung, die 11% Silicium enthielt, wurde bei 620⁰C geschmolzen. Die so erzeugte Schmelze wurde unter einem Druck von 2,0 kg/cm durch eine Düse ausgepreßt, die einen

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Querschnitt von 0,09 mm besaß. Die ausgepreßte Masse wurde gegen einen hohlen Eupfergegenstand von der Art eines Wasserkühlers geleitet, der 2,5 ι unterhalb des Endes der Düse unter· einem Winkel von 30° angeordnet war. Dabei wurden kurze Fasern der genannten Legierung mit einer Länge von 3 mm erhalten.

Alle in der oben beschriebenen Weise erhaltenen kurzen Fasern zeigten eine Beweglichkeit wie Metallpulver und ließen sich leicht gleichmäßig in eine metallische Form einfüllen. Eine poröse Platte, die durch Verformen unter Druck nach Einfüllen der vorliegenden Faser in eine quadratische Metallform mit 2 cm Kantenlänge erhalten war, besaß eine scheinbare Dichte von 4·,0· Die Dichte war innerhalb der gesamten Platte gleichmäßig einschließlich der Ecken und Kanten derselben.

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Claims (4)

Patent ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung met aiii scher, kurzer Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schmelze aus einer kleinen öffnung unter erhöhtem" Druck auspreßt und die hierbei entstehende verfestigte, endlose Metallfaser gegen eine schräge Kühleinrichtung leitet, wobei sie in Stücke bestimmter Länge bricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßaüe durch Auspressen der Schmelze aus einer kleinen Öffnung erhaltene endlose, metallische !Faser, die sich unmittelbar nach ihrer Verfestigung im Zustand der Heißbrüchigkeit befindet, gegen eine schräge Kühleinrichtung leitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung sowohl in vertikaler wie in horizontaler Richtung verschiebbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung aus einem hohlen Metallgegenstand nach Art eines tfasserkühlers besteht.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus Blei, Zink, Aluminium oder Legierungen auf der Grundlage von Blei, Zink und Aluminium besteht.

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