ES2322027T3

ES2322027T3 - Fibras metalicas cortas.

Info

Publication number: ES2322027T3
Application number: ES01988022T
Authority: ES
Inventors: Ronny Losfeld; Lieven Anaf
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2009-06-16
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: DE60112114T2; DE60112114D1; US20040062925A1; AU2002217106A1; ES2243396T3; EP1343599A1; EP1341630A1; WO2002057035A1; ATE299769T1; DK1341630T3; EP1341630B1; DE60138037D1; WO2002047855A1; US7048996B2; US20050233666A1; EP1343599B1; PT1341630E; ATE425831T1; AU2002231698A1; US20060143882A1

Abstract

Un método para proporcionar una serie de fibras metálicas cortas, en el que dichas fibras metálicas cortas tienen un diámetro equivalente D en el intervalo de 1 a 150 µm y que comprenden fibras curvadas y enmarañadas, teniendo dichas fibras curvadas una longitud media Lc en el intervalo de 10 µm a 2000 µm, que comprende los pasos de: - someter las fibras metálicas a una operación de cardado para individualizar las fibras metálicas; - introducir dichas fibras metálicas en una máquina trituradora que comprende cuchillas que giran rápidamente y un tamiz en la pared exterior del dispositivo y proporcionar fibras metálicas cortas por enmarañamiento y/o corte de las fibras metálicas por medio de las cuchillas giratorias, y tamizar las fibras metálicas cortas por medio del tamiz, proporcionando con ello el conjunto de fibras metálicas cortas.

Description

Fibras metálicas cortas.

Campo de la invención

La invención se refiere a un método para producir fibras metálicas cortas y un producto sinterizado de fibras metálicas, que utiliza dichas fibras.

Antecedentes de la invención

Fibras metálicas que tienen un corte transversal preferentemente plana, con diámetro menor que 15 \mum y una longitud menor que 400 \mum se conocen por el documento US 4703898. Estas fibras tienen una forma semilunar y tienen un pequeño gancho puntiagudo en ambos extremos. Este documento proporciona adicionalmente un método para producir dichas fibras.

JP2175803 describe fibras metálicas cortas similares, que tienen una forma curvada.

Fibras metálicas cortas se conocen también por el documento GB889583. Estas fibras metálicas pueden estar onduladas o "enroscadas" en toda su longitud. En este documento, estos términos significan que el eje mayor de las fibras cambia dos o más veces a lo largo de la longitud de la fibra.

Sumario de la invención

Las fibras metálicas cortas más conocidas son bastante difíciles de verter homogéneamente en un molde, proporcionando propiedades idénticas en todo el volumen del molde tales como densidad y tamaños de espacio abierto entre fibras adyacentes, aunque se han propuesto gran número de mejoras.

La presente invención se refiere a la producción de un conjunto alternativo de fibras metálicas cortas, que tienen una susceptibilidad de vertido mejorada. Adicionalmente, la invención se refiere a un método para proporcionar fibras metálicas cortas y productos sinterizados de fibras metálicas cortas.

Un conjunto de fibras metálicas cortas utilizado para proporcionar el material resistente a la temperatura tal como se produce por la invención, se caracteriza por la presencia de dos grupos diferentes de fibras metálicas cortas, que son fibras "enmarañadas" y fibras "curvadas".

Un conjunto de fibras metálicas cortas como el producido por la invención comprende fibras metálicas cortas con un diámetro equivalente "D" entre 1 y 150 \mum, preferiblemente entre 2 y 100. Muy preferiblemente, el diámetro equivalente varía entre 2 y 50 \mum o incluso entre 2 y 35 \mum tal como 2, 4, 6,5, 8, 12 ó 22 \mum.

Por el término "diámetro equivalente" se entiende el diámetro de un circulo imaginario, que tiene la misma superficie que la superficie de una fibra, cortado perpendicularmente al eje mayor de la fibra.

El conjunto de fibras metálicas cortas comprende fibras enmarañadas. El número de fibras enmarañadas en un conjunto de fibras metálicas cortas como el objeto de la invención oscila entre 5 y 35%. Preferiblemente, más del 10% de todas las fibras metálicas cortas en el conjunto de fibras metálicas cortas son fibras enmarañadas. A estas fibras se hace referencia en lo sucesivo como "fibras enmarañadas". Para tener un porcentaje estadísticamente fiable, debe evaluarse una muestra de al menos 50 fibras, elegida aleatoriamente del conjunto de fibras metálicas cortas.

El porcentaje de fibras enmarañadas se mide y se calcula como:

% fibras enmarañadas = 100 x (# enmarañadas/# total)

en donde

# enmarañadas = número de fibras enmarañadas de la muestra;

# total = número de fibras totales de la muestra.

Las fibras enmarañadas del conjunto de fibras metálicas cortas tienen una longitud media "Le", que es considerablemente mayor que la longitud media de las fibras curvadas "Lc". La longitud media de las fibras enmarañadas es al menos 5 veces mayor que la longitud media de las fibras curvadas. Preferiblemente, la longitud media de las fibras enmarañadas es más de 10 veces la longitud media de las fibras curvadas. Preferiblemente, la longitud media de las fibras enmarañadas es mayor que 200 \mum, o incluso menor que 300 \mum, muy preferiblemente mayor que 1.000 \mum. Las fibras enmarañadas pueden estar enmarañadas consigo mismas (individualmente) o pueden estar enmarañadas junto con otras fibras enmarañadas. Las fibras enmarañadas, sea individualmente o junto con otras fibras enmarañadas, no pueden individualizarse como una fibra esencialmente individual de la forma que se define por el enmarañamiento de las fibras. El eje mayor de cada fibra cambia tan a menudo e impredeciblemente, que la fibra puede enredarse de muchas maneras diferentes. Algunas de las fibras están presentes en una forma que se asemeja a un ovillo. El efecto es comparable al denominado efecto de formación de bolas, bien conocido en la industria textil, y en la industria de las alfombras de modo más particular. Una o más fibras quedan atrapadas en el interior de una pequeña bola. Las fibras atrapadas no pueden separarse ya de esta bola. Otras fibras se asemejan más a una trenza. Las mismas se caracterizan por un eje mayor que cambia varias veces de manera impredecible, de tal modo que puede proporcionarse una forma relativamente caótica.

A las otras fibras metálicas cortas del conjunto de fibras metálicas cortas se hará referencia en lo sucesivo como fibras "curvadas".

La longitud media "Lc" de las fibras curvadas del conjunto de fibras metálicas cortas oscila de 10 a 2000 \mum, preferiblemente de 30 a 1000 \mum tal como 100 \mum, 200 \mum o 300 \mum. Cuando se mide una distribución de longitudes de estas fibras curvadas como parte de un conjunto de fibras metálicas cortas como las que son objeto de la invención, se obtiene una distribución gamma. Esta distribución gamma se identifica por una longitud media Lc y un factor de forma "S". De acuerdo con la presente invención, la distribución gamma de la longitud de las fibras curvadas tiene un factor de forma S que oscila entre 1 y 10.

Para longitudes medias Lc mayores que 1000 \mum, usualmente se mide un factor de forma S mayor que 5. Para longitudes medias Lc entre 300 \mum y 1000 \mum, se mide usualmente un factor de forma S entre 2 y 6. Para longitudes medidas Lc menores que 300 \mum, se mide usualmente un factor de forma S menor que 3. Para tener una distribución estadísticamente fiable, deben medirse al menos 50 fibras curvadas, elegidas aleatoriamente del conjunto de fibras metálicas cortas.

La relación L/D de un conjunto de fibras metálicas cortas tiene una relación L/D mayor que 5, preferiblemente mayor que 10, en donde L es la longitud media de todas las fibras, presentes en una muestra representativa de fibras del conjunto de fibras metálicas cortas. Como se ha descrito arriba, esta muestra comprende al menos 50 fibras del conjunto de fibras metálicas cortas. Preferente pero no necesariamente, las fibras curvadas de un conjunto de fibras metálicas
cortas como las que son objeto de la invención tienen una relación Lc/D mayor que 5, preferiblemente mayor que 10.

Adicionalmente, una mayoría de estas fibras curvadas tienen un eje mayor, que oscila dentro de un ángulo de al menos 90º. Este ángulo es el ángulo mayor que puede medirse entre dos tangentes de este eje mayor. Preferiblemente, el 40% de las fibras curvadas tienen un eje mayor, que cambia más de 90º, v.g., más de 45%, o preferiblemente más de 50%. Para medir estas curvas del eje mayor, se toma una imagen microscópica con ampliación apropiada de varias fibras metálicas cortas. Utilizando un sistema de formación de imágenes por ordenador, se calculan las tangentes del eje mayor y el ángulo máximo entre ellas. Para tener una muestra estadísticamente fiable, deben medirse al menos 50 fibras curvadas, elegidas aleatoriamente del conjunto de fibras metálicas cortas.

Un conjunto de este tipo de fibras metálicas cortas presenta varias ventajas. Un conjunto de fibras metálicas cortas como las que constituyen el objeto de la invención tiene un comportamiento de vertido satisfactorio.

Adicionalmente, cuando se vierten las fibras metálicas cortas producidas por la invención, v.g. en un molde tridimensional específico o sobre una superficie plana, pueden observarse numerosos puntos de contacto entre las fibras metálicas cortas. Por decirlo así, las mismas están listas para ser sinterizadas sin la fuerza importante que debe aplicarse normalmente antes de la sinterización. La cantidad de puntos de contacto está presente sin requerir una fuerza, lo que no sucede cuando el diámetro de las fibras metálicas cortas se extiende más allá de 150 \mum. Se comprenderá que, si es necesario aumentar aún más el número de puntos de contacto, o reducir el volumen y/o tamaño de los poros, pueden aplicarse dichas fuerzas antes o durante el procesamiento ulterior.

Una vez vertido, un conjunto de fibras metálicas cortas producidas por la invención tiene una densidad aparente comprendida en el intervalo de 10 a 40%, de acuerdo con ISO 787-11. Los poros entre las fibras metálicas cortas son muy pequeños, pero el número de poros es suficientemente grande para proporcionar una densidad aparente que está comprendida típicamente entre 10 y 40%. La porosidad, calculada como se indica a continuación, oscila entre 60 y 90%.

Porosidad (%) = 100% -densidad aparente (%)

Los volúmenes entre las fibras son similares en todo el volumen vertido, proporcionando con ello un volumen isótropo.

El método de acuerdo con la invención se define en la reivindicación 1.

En primer lugar, las fibras metálicas que están presentes en un paquete de fibras, en un hilo o una estructura textil, o incluso como fibras cortadas, se individualizan en cierto grado por una operación de cardado.

Estas fibras más o menos individualizadas se llevan a un dispositivo de trituración. En este dispositivo, cada fibra se corta en fibras metálicas cortas por medio de cuchillas mantenidas en rotación rápida. La hoja de estas cuchillas, que tiene un cierto espesor de hoja, encuentra o "choca" con las fibras usualmente en dirección radial. Las fibras se deforman plásticamente por medios mecánicos y se enmarañan o posiblemente se rompen en una longitud menor. Debido a la fuerza centrífuga, las fibras metálicas cortas así proporcionadas (curvadas o enmarañadas) son expulsadas hacia fuera contra la pared exterior del dispositivo de trituración. Esta pared exterior comprende un tamiz con aberturas bien definidas. De acuerdo con estas aberturas, las fibras metálicas cortas con cierta longitud pueden pasar a través del tamiz, mientras que las fibras metálicas cortas demasiado largas quedarán retenidas en el dispositivo de trituración y posiblemente se harán chocar una vez más, hasta que las longitudes son suficientemente pequeñas para pasar a través del tamiz, o hasta que las mismas se enmarañan suficientemente para permitir el paso a través del tamiz.

La aleación de las fibras metálicas debe seleccionarse de tal modo que se proporcionen las propiedades requeridas, tales como resistencia a la temperatura o conductividad eléctrica. Pueden utilizarse fibras de acero inoxidable de aleaciones de tipo AISI 300, v.g. AISI 316L o fibras basadas en aleaciones de tipo INCONEL® tales como INCONEL® 601 o aleaciones del tipo NICROFER® tales como NICROFER® 5923 (Aleación hMo59) y NICROFER 6023, o fibras basadas en aleaciones Fe-Cr-Al. Asimismo, se pueden utilizar fibras de Ni, fibras de Ti, fibras de Al, fibras de Cu o fibras de aleación de Cu u otras aleaciones.

Las fibras metálicas pueden, v.g., estar empaquetadas o desbarbadas, o proporcionarse por cualesquiera otros procesos conocidos en la técnica.

Las fibras metálicas cortas pueden utilizarse para proporcionar un producto sinterizado. El método de fabricación de un producto sinterizado comprende los pasos de:

-: proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas;

-: verter dicho conjunto de fibras metálicas cortas en un molde tridimensional o sobre una superficie esencialmente plana;

-: sinterizar dicho conjunto de fibras metálicas cortas para formar un producto sinterizado.

Posiblemente, antes de la sinterización, las fibras metálicas cortas se prensan unas con otras para mejorar la coherencia y/o cambiar la densidad.

Alternativamente, las fibras metálicas cortas se ponen en suspensión, utilizando un agente apropiado o una mezcla de agentes apropiados.

La suspensión se introduce en un molde o se vierte sobre una superficie esencialmente plana. En un paso subsiguiente, el líquido de la suspensión se elimina, v.g. se evapora o se elimina por aspiración. El molde, que comprende las fibras cortas, se somete luego a un proceso de sinterización en el cual todos los elementos de fibras no metálicas se eliminan y en el cual se produce una sinterización entre las fibras metálicas.

Las condiciones de sinterización dependen de la aleación y las propiedades requeridas por las fibras metálicas cortas y el producto de fibras metálicas sinterizado.

Una gran ventaja del método de la presente invención es que el conjunto de fibras metálicas cortas puede verterse fácilmente de modo homogéneo; dando como resultado propiedades isótropas en todo el volumen del producto de fibras metálicas sinterizado. Por ejemplo, la densidad y los tamaños de poro son homogéneos en todo el volumen del producto.

Otra ventaja de los productos sinterizados producidos de acuerdo con la presente invención es su alta porosidad.

Como se ha indicado arriba, las fibras metálicas cortas se reordenarán ellas mismas proporcionando una estructura de fibras tridimensional, con numerosos poros pequeños y numerosos puntos de contacto. Los poros se caracterizan por un tamaño relativamente pequeño.

La aplicación de fuerzas sobre las fibras metálicas cortas durante la sinterización puede reducir el tamaño de poro y la porosidad.

La porosidad de un producto sinterizado de acuerdo con la invención es igual a la porosidad de las fibras vertidas, como se ha descrito arriba. Las fibras no precisan ser prensadas para formar un volumen sinterizado de modo coherente. Esto significa que la porosidad oscila generalmente entre 60 y 90%. La porosidad es, por ejemplo, 70, 80 u 85%.

Sin embargo, dependiendo del tipo y el nivel de presión, la porosidad puede reducirse a 49% en caso necesario, por ejemplo por prensado isostático en frío.

De acuerdo con el uso específico de las fibras metálicas cortas o del producto de fibras metálicas sinterizado, pueden utilizarse diferentes metales y/o aleaciones para proporcionar las fibras metálicas cortas o el producto de fibras metálicas sinterizado.

Los productos de fibras metálicas cortas sinterizados pueden tener diferentes formas, de acuerdo con los requerimientos específicos de su aplicación. Las fibras metálicas cortas pueden sinterizarse en planchas planas, anillos, o formas cilíndricas o tubulares. Asimismo pueden obtenerse formas más complejas tales como estructuras monolíticas.

Los productos sinterizados pueden utilizarse para diferentes aplicaciones. Dichos productos pueden utilizarse como dispositivo de filtración, por ejemplo un dispositivo de filtración para filtrar gases o líquidos.

La aleación de las fibras metálicas puede seleccionarse a fin de proporcionar al dispositivo de filtración las propiedades requeridas tales como resistencia a la temperatura y resistencia química. Por consiguiente, el dispositivo de filtración puede utilizarse para aplicaciones de alta temperatura, por ejemplo para la filtración de gases calientes o para la filtración de gases o líquidos corrosivos.

El dispositivo de filtración puede tener cualquier forma. Formas preferidas son planchas planas, anillos, o formas cilíndricas o semejantes a tubos.

Cuando un producto sinterizado producido por la invención se utiliza como dispositivo de filtración, especialmente después de haber sido prensado isostáticamente, dicho dispositivo de filtración puede tener una tasa de filtración absoluta de 0,5 \mum hasta 20 \mum. Usualmente, la tasa de filtración absoluta puede oscilar entre 1/3 y 1/2 del diámetro equivalente de las fibras metálicas cortas utilizadas.

Un dispositivo de filtración producido por la presente invención puede utilizarse por tanto para aplicaciones de microfiltración, por ejemplo para filtración de aire en laboratorios limpios o en salas de productos de componentes electrónicos.

Un producto sinterizado producido por la presente invención es particularmente adecuado para filtrar los gases de escape diesel.

Un producto producido por la presente invención puede utilizarse también como soporte para catalizadores. Por consiguiente, un catalizador disponible comercialmente puede aplicarse sobre un producto sinterizado.

Un producto sinterizado sobre el cual se aplica un catalizador, al que se hace referencia en lo sucesivo como el catalizador, puede utilizarse para tratar gases de escape tales como los gases de escape de incineradoras o motores diesel, eliminando con ello sustancias perjudiciales, tales como NO_{x}, NH_{3}, CO, dioxinas, O_{3}.

El catalizador se caracteriza por una estructura de poros abiertos y una superficie específica elevada. Al mismo tiempo, se caracteriza por una alta resistencia. Dado que el producto sinterizado puede soportar altas temperaturas, el catalizador puede utilizarse a temperaturas de operación elevadas.

Todas estas características dan como resultado un catalizador que tiene una alta eficiencia de conversión catalítica.

Adicionalmente, un producto sinterizado producido por la presente invención puede utilizarse como filtro catalítico que combina retención de partículas y/o polvo fino y conversión catalítica de componentes perjudiciales.

Un producto sinterizado puede utilizarse también como dispositivo de intercambio de calor, v.g. en motores Stirling, en los cuales un producto sinterizado puede instalarse en el paso del fluido o gas de trabajo. A dicho dispositivo se hace referencia también como recuperador de calor. El producto sinterizado se calienta cuando el fluido o gas de trabajo pasa desde la cámara caliente a la cámara fría del motor Stirling. Después de ello, el calor, capturado en el producto sinterizado se regenera cuando el fluido o gas de trabajo frío pasa de nuevo a través del producto sinterizado, fluyendo de nuevo hacia la cámara caliente del motor Stirling.

Un producto sinterizado tridimensional producido por la presente invención puede utilizarse también como un molde poroso, por ejemplo como un molde para formar productos de vidrio tales como vidrio de parabrisas.

Sorprendentemente, otro uso de un conjunto de fibras metálicas cortas como las que constituyen el objeto de la invención se encuentra por mezcla de un conjunto de fibras metálicas cortas con una matriz cerámica o cola cerámica o resistente a alta temperatura. Una mezcla de fibras metálicas cortas y matriz cerámica o cola cerámica o resistente a alta temperatura, hasta 15% o incluso 20% en peso de fibras metálicas cortas, parece resistir las expansiones térmicas en mayor proporción, comparado con la cola cerámica pura o resistente a alta temperatura, una vez que la cola o la matriz que comprenden las fibras metálicas cortas se curan. Se obtuvo una mayor resistencia al agrietamiento térmico en la cola fibras metálicas cortas. Preferiblemente, el conjunto de fibras metálicas cortas representa al menos 0,5% en peso del material resistente a la temperatura. Se han obtenido resultados positivos especialmente cuando se utiliza un conjunto de fibras metálicas cortas que comprende fibras enmarañadas y curvadas de las cuales más del 10% del conjunto de fibras metálicas cortas son fibras enmarañadas individualmente.

Sorprendentemente, sólo se ha observado un cambio relativamente pequeño en la conductividad eléctrica cuando la cantidad del conjunto de fibras metálicas cortas se mantiene por debajo de 10% en peso del material resistente a la temperatura, v.g. dentro del intervalo de 1% a 9,5%, proporcionando al mismo tiempo una resistencia suficiente a los choques térmicos y al agrietamiento térmico. Pueden utilizarse porcentajes mayores en peso de un conjunto de fibras metálicas cortas, v.g. más de 15% o incluso más de 20% o 30%; sin embargo, dichos porcentajes en peso no son absolutamente necesarios para obtener una resistencia suficiente a los choques térmicos.

Este efecto no se limita a las fibras metálicas cortas producidas por la invención, sino que se observó también utilizando otras fibras metálicas cortas. Sin embargo, la presencia de las fibras enmarañadas juega un papel importante para la mejora de la resistencia al choque térmico. Por otra parte, la presencia de las fibras curvadas proporciona una mejor fluidez y comportamiento de mezcla en la matriz o cola cerámica.

Preferiblemente, se utilizan matrices cerámicas o colas cerámicas basadas en SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, ZrO_{2} y/o MgO.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá a continuación con mayor detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales

- Las Figuras 1A, 1B, 1C, 1D, 1E y 1F son imágenes de fibras metálicas cortas, todas las cuales forman parte de un conjunto de fibras metálicas cortas producido por la invención.

- La Figura 2 muestra una fibra curvada que forma parte de un conjunto de fibras metálicas cortas producido por la invención.

- La Figura 3 muestra un gráfico de la distribución de longitudes de un conjunto de fibras metálicas cortas producido por la invención.

- La Figura 4 muestra un gráfico de la distribución de curvaturas de las fibras curvadas de un conjunto de fibras metálicas cortas producido por la invención.

- La Figura 5 muestra un producto sinterizado de fibras metálicas producido por la invención.

- La Figuras 6A y 6B muestran un producto sinterizado que tiene una estructura monolítica.

Descripción de las realizaciones preferidas de la invención

Una realización preferida de un conjunto de fibras metálicas cortas producido por la invención se muestra en las Figuras 1A, 1B, 1C, 1D, 1E y 1F, todas las cuales muestran fibras metálicas cortas del mismo conjunto de fibras metálicas cortas que constituye el objeto de la invención. Las fibras metálicas cortas, que tienen un diámetro equivalente de 22 \mum, se obtienen proporcionando un paquete de fibras empaquetadas cortadas AISI 316L de un dispositivo de cardado y adicionalmente a un dispositivo de trituración. Como puede verse por las Figuras 1A a 1F, la forma de las fibras metálicas cortas puede ser muy diferente. Algunas fibras metálicas cortas son claramente fibras enmarañadas tales como las fibras 11, 12 y 13. Las fibras 12 están más irregularmente onduladas, proporcionando una forma no definida. Las fibras 13 están enmarañadas individualmente a una forma no definida. Las fibras 11, 12 y 13 deben entenderse como "fibras enmarañadas". Otras fibras 14 están curvadas claramente, aunque los ángulos de ondulación son impredecibles. Algunas fibras, tales como la fibra 15, pueden tener una curvatura limitada. Un ejemplo de una fibra curvada de este tipo se muestra esquemáticamente en la Figura 2. Una fibra curvada tiene dos extremos, a saber un primer extremo 21 y un segundo extremo 22. Un eje mayor 23 conecta el centro de los cortes transversales en toda la longitud de la fibra. La dirección del eje mayor 23 cambia en un ángulo \alpha. El ángulo \alpha es el valor absoluto del ángulo máximo que puede medirse entre dos vectores 24 que tienen una dirección igual a la tangente del eje mayor, siendo el punto inicial un punto del eje mayor, y apuntando el sentido desde el primer extremo 21 al segundo extremo 22.

La Figura 3 muestra la distribución angular del cambio del eje mayor de las fibras curvadas del conjunto de fibras metálicas cortas de las Figuras 1A a 1F. Se tomó una muestra de 316 fibras, elegidas aleatoriamente del conjunto total de fibras metálicas cortas. Cada barra 33 del gráfico representa el número de fibras (que debe leerse en la ordenada de la izquierda 34), que tienen un eje mayor que cambia con un ángulo \alpha, siendo \alpha menor que el valor del ángulo bajo la barra, que se refiere a dicha barra, pero mayor que el ángulo que se refiere a la barra en su lado izquierdo. V.g., la barra referida a 90º indica el número de fibras curvadas, que tienen un ángulo \alpha menor que 90º, pero mayor que 80º. Los números correspondientes se resumen en la Tabla I.

TABLA I

1

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La línea 31 indica la curva acumulativa del número de fibras curvadas que tienen un ángulo \alpha menor que el valor del ángulo en la abscisa. Este número se expresa, como se indica en la ordenada 35 de la derecha, en porcentaje comparado con el número total de fibras curvadas en la muestra. Más del 50% de las fibras curvadas tienen una dirección del eje mayor que cambia más de 90º.

Como se indica también en la Figura 3, más del 10% de todas las fibras metálicas cortas del conjunto de fibras metálicas cortas son fibras enmarañadas. Esto se indica por los puntos 32, que representan el porcentaje de fibras, que debe leerse también en la ordenada 35 de la derecha, comprendido en la barra 33 correspondiente, comparado con el número total de fibras metálicas cortas de la muestra tomada del conjunto de fibras metálicas cortas.

La Figura 4 muestra la distribución de longitudes de las fibras curvadas de dos conjuntos de fibras metálicas cortas.

Una primera distribución de longitudes 41, indicada con barras negras, es una distribución de longitudes de las fibras curvadas de un conjunto de fibras metálicas cortas, que tienen un diámetro equivalente de 8 \mum. El conjunto de fibras metálicas cortas se proporcionó utilizando fibras de acero inoxidable empaquetadas, de aleación AISI 302. Se tomó una muestra representativa y seleccionada aleatoriamente de 227 fibras. Se encontró una longitud media Lc de 420 \mum. La distribución de longitudes es una distribución gamma 42, que se caracteriza por un factor de forma S que es 3,05. La barra de distribución 41 debe entenderse como el porcentaje de fibras curvadas de la muestra (leído en la ordenada 43), que tiene una longitud (expresada en \mum e indicada en la abscisa 44) dentro del intervalo que tiene el límite superior que se indica bajo la barra, y un límite inferior que es la longitud indicada bajo la barra adyacente a su izquierda. Del mismo modo, la distribución gamma lee el porcentaje de fibras en la ordenada 43 en el campo indicado en la abscisa 44 como se ha explicado arriba.

Otra distribución de longitudes 45 se muestra en la Figura 4, indicadas con barras blancas, que es una distribución de longitudes de las fibras curvadas de un conjunto de fibras metálicas cortas, que tienen un diámetro equivalente de 12 \mum. El conjunto de fibras metálicas cortas se proporcionó utilizando fibras de acero inoxidable empaquetadas de la aleación AISI 316L. Se tomó una muestra representativa y seleccionada aleatoriamente de 242 fibras. Esta distribución de longitudes corresponde a una distribución gamma 46, que se caracteriza por un factor de forma S que es 3,72. Se midió una longitud media Lc de las fibras curvadas de 572 \mum.

Un producto de fibras metálicas sinterizado puede proporcionarse como se muestra en la Figura 5. Las fibras metálicas cortas utilizadas tienen un diámetro de 22 \mum. El espesor 51 del medio es aproximadamente 40 mm. El producto sinterizado de fibras metálicas tiene una porosidad de 81%. Las fibras metálicas cortas eran fibras empaquetadas de acero inoxidable, aleación del tipo Fecralloy®. Dicha forma semejante a anillos puede utilizarse como dispositivo de regeneración de calor en un motor Stirling. Un producto sinterizado de fibras metálicas alternativo puede obtenerse por sinterización de fibras metálicas cortas para dar un producto de forma plana laminar. V.g. las fibras metálicas cortas de la aleación AISI 444, que tienen una longitud media de 1000 \mum y un diámetro equivalente de 65 \mum, obtenidas por el proceso de conformación que se explica en WO9704152, se sinterizan para dar un volumen aplastado con espesor de 2,35 mm y un peso de 5226 g/m^{2}. Se obtuvo una porosidad de 72% y una tasa de filtración absoluta de 92 \mum. Cuando un producto similar, que utilizaba fibras metálicas cortas como las que constituyen el objeto de la invención, que eran fibras empaquetadas con un diámetro equivalente de 12 \mum y una longitud media L de 800 \mum, se prensó isostáticamente utilizando 800 bar, se obtuvo una porosidad de 70%, y una tasa de filtración absoluta de 5,3 \mum.

Se comprenderá que pueden obtenerse otras formas, tales como planchas aplastadas, o formas semejantes a tubos o cilíndricas. Incluso pueden obtenerse estructuras monolíticas, v.g. para ser utilizadas en un filtro de escape diesel, que separan por filtración el hollín del gas de escape.

La Figura 6a muestra una estructura monolítica 600 que comprende un conjunto de fibras metálicas cortas. La Figura 6b muestra un corte transversal a lo largo de la línea A-A'. La estructura monolítica que se muestra en la Figura 6 es particularmente adecuada para filtrar gases de escape.

El gas a filtrar entra en la estructura monolítica por el lado de entrada 602 y sale de la estructura monolítica por el lado de salida 604.

La estructura monolítica tiene cierto número de celdas 606. Cada celda tiene un primer extremo adyacente a la entrada de la estructura monolítica y un segundo extremo adyacente a la salida de la estructura monolítica.

Al menos parte de las celdas están bloqueadas en los segundos extremos de la celda por una barrera 607. La barrera comprende un material que no permite el paso de la corriente gaseosa.

En la realización preferida de la Figura 6, una celda está o bien bloqueada en su lado de entrada como por ejemplo la celda 608; o en su lado de salida como por ejemplo la celda 610. Así pues, la corriente de escape no puede pasar libremente a través de las celdas, sino que se ve obligada a pasar a través de las paredes hasta una celda vecina que tenga un lado de salida abierto.

Por ejemplo, el gas de escape que entra en la celda 610 pasa a través de la pared que rodea la celda 610, como se indica por la flecha 612, por ejemplo hasta la celda 608 a través de la cual puede abandonar la estructura monolítica en el lado de salida.

Posiblemente, las paredes de las celdas están recubiertas con un catalizador o, alternativamente, se aplica un catalizador a la estructura porosa de la estructura monolítica.

Un producto sinterizado tridimensional producido de acuerdo con la presente invención puede utilizarse también como molde poroso, por ejemplo como un molde para formar productos de vidrio tales como vidrio de parabrisas.

Se utilizó un conjunto de fibras metálicas cortas como el de la Figura 3 para mejorar la resistencia al agrietamiento térmico y los choques térmicos de una cola cerámica basada en ZrO_{2}-MgO.

Un material cerámico, que era una pasta cerámica, que puede utilizarse como cola cerámica, se preparó utilizando 77 gramos de compuesto basado en ZrO_{2}-MgO y 10 gramos de agua. Una cantidad de un conjunto de fibras metálicas cortas que tenían un diámetro medio equivalente de 22 \mum, cuya distribución de longitudes se proporciona como se indica con 45 en la Figura 4, se mezclan en esta pasta cerámica, como se indica en la Tabla I.

La pasta cerámica se calentó a una temperatura de 600ºC, y se mantuvo esta temperatura durante 90 s, después de lo cual se enfrió a la temperatura ambiente en 60 s. Se contó el número de grietas en una superficie igual, y se resume en la Tabla II.

TABLA II

2

Se obtuvo un resultado idéntico utilizando un conjunto de fibras metálicas cortas de diámetro equivalente 22 \mum.

Claims

1. Un método para proporcionar una serie de fibras metálicas cortas, en el que dichas fibras metálicas cortas tienen un diámetro equivalente D en el intervalo de 1 a 150 \mum y que comprenden fibras curvadas y enmarañadas, teniendo dichas fibras curvadas una longitud media Lc en el intervalo de 10 \mum a 2000 \mum, que comprende los pasos de:

-: someter las fibras metálicas a una operación de cardado para individualizar las fibras metálicas;

-: introducir dichas fibras metálicas en una máquina trituradora que comprende cuchillas que giran rápidamente y un tamiz en la pared exterior del dispositivo y proporcionar fibras metálicas cortas por enmarañamiento y/o corte de las fibras metálicas por medio de las cuchillas giratorias, y tamizar las fibras metálicas cortas por medio del tamiz, proporcionando con ello el conjunto de fibras metálicas cortas.

2. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dichas fibras metálicas cortas tienen un diámetro equivalente D en el intervalo de 2 a 35 \mum.

3. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde las fibras metálicas cortas del conjunto de fibras metálicas cortas tienen una longitud media (L), tal que la longitud media de dicho conjunto de fibras metálicas cortas dividida por el diámetro equivalente (L/D) es mayor que 5.

4. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dichas fibras enmarañadas tienen una longitud media Le, siendo dicho valor Le más de 5 veces dicha Lc.

5. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde las longitudes de dichas fibras curvadas se distribuyen de acuerdo con una distribución gamma.

6. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el 5% al 35% de las fibras metálicas cortas del conjunto de fibras metálicas cortas son fibras enmarañadas.

7. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde al menos 10% de dichas fibras metálicas cortas son fibras enmarañadas.

8. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dicha relación Lc/D es mayor que 5.

9. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dichas fibras metálicas cortas son fibras de acero inoxidable.

10. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las rei-
vindicaciones 1 a 9, en donde dicho conjunto de fibras metálicas cortas tienen una densidad aparente entre 10% y 40%.

11. Un método para proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dichas fibras curvadas tienen un eje mayor, teniendo dicho eje mayor una dirección, dirección que cambia más de 90º al menos para el 40% de dichas fibras curvadas.

12. Un método de fabricación de un producto sinterizado, comprendiendo dicho método los pasos de:

-: proporcionar un conjunto de fibras metálicas cortas por un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11;

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual dicho método comprende adicionalmente el paso de prensar dichas fibras metálicas cortas unas con otras antes de realizar dicho paso de sinterización.

14. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en donde dicho producto sinterizado tiene una porosidad mayor que 60%.

15. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo adicionalmente dicho método integrar dichas fibras metálicas cortas en una cola cerámica o resistente a temperatura elevada.