JP2767738B2 - 金属繊維焼結シートの製造方法 - Google Patents

金属繊維焼結シートの製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィルター材料、耐熱材
料、導電材料、静電気遮蔽材料等に用いられる金属繊維
焼結シートの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の金属のみからなる繊維状物として
は、金網、ウエブ、織布、及びこれらを焼結したものが
知られている。その製造方法は、金網、ウエブ、織布の
場合は金属の繊維あるいは長繊維を用いてメッシュ状
あるいは布状に編組するか紡織したものであり、一方金
属の焼結体を形成する場合は、繊維状又は粉末の金属を
均一な濃度と厚さを形成するようにセラミック板上に散
布して、真空中あるいは不活性ガス中で加圧、加熱焼結
させしかる後焼結体とセラミック板とを剥離したもので
ある。しかしながら、上記の方法のうち上記編組あるい
は紡織して製造された金網、ウエブ、織布においては薄
いシートが作れなく、かつ孔径の小さなものが得られな
かった。又、従来の方法にて製造した焼結体は厚さに大
きなムラを生じ、均一厚さの長尺品ができないなど問題
が多かった。
【0003】この対策として、本発明者等は特開平4−
337007号に見られるように、金属繊維を70重量
%以上含有する金属繊維高配合シートを作成し、水素ガ
ス雰囲気下で金属繊維の融点以下の温度で焼結して繊維
間を交絡させて金属繊維シートを製造する方法を提案し
た。しかしながらこの製造方法によるときは、金属繊維
高配合シート中に含まれている結着剤用繊維分が焼結工
程の前工程である脱脂工程において熱分解後僅かに炭化
物がシート中に残留し、これが焼結工程においてステン
レス繊維表面から浸炭し耐酸腐蝕性が低下するという問
題点を有していた。又焼結炉に対しても、脱脂時に発生
する熱分解ガスが、真空焼結炉の場合は炉壁、ポンプ、
連続炉の場合はメッシュベルト等を汚染するという問題
点を有していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実情に
鑑みてなされたもので、結着剤を含まずに金属繊維をシ
ート化して焼結することにより浸炭がなく緻密な網
造で、均一性、薄葉性、高い空隙率を有する金属繊維シ
ートを製造でき、かつ、焼結炉に高温ストレスの悪影響
を及ぼさない製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その概略は下記のとおりで
ある。本発明は、金属繊維のみからなるスラリーを特定
のワイヤメッシュを用いて、抄造し、その両面に多孔質
の可撓性セラミックシートを設けた3層構成とした後、
乾燥し、アルゴンガス又は水素ガス雰囲気中で該金属繊
維の融点以下の温度で金属繊維を焼結して金属繊維の焼
結シートを製造する方法である。より詳細には、以下に
記載のとおりである。本発明の第1の製造方法、多孔
質の可撓性セラミックシート上に、金属繊維よりなるス
ラリーを供給し湿式抄紙法により脱水して該多孔質の可
撓性セラミックシート上に金属繊維シートを形成する工
程と、該金属繊維シートの上面に多孔質の可撓性セラミ
ックシートを被せて金属繊維シートを多孔質の可撓性セ
ラミックシートで両面から挟んだ3層構成のシートとす
る工程と、該3層構成のシートを脱水乾燥した後、アル
ゴンガス又は水素ガス雰囲気中で金属繊維の融点以下の
温度で金属繊維を焼結して交絡部分を溶融接合する工程
と、該溶融接合した金属繊維シートを上下の多孔質の可
撓性セラミックシートより剥離する工程とよりなること
を特徴とする金属繊維焼結シートの製造方法である。
【0006】又、本発明の第2の製造方法は、ワイヤメ
ッシュとして金属ワイヤ又はプラスチックワイヤからな
るワイヤメッシュ上に、金属繊維よりなるスラリーを供
給し湿式抄紙法により脱水して該ワイヤ上に金属繊維シ
ートを形成する工程と、該金属繊維シートをワイヤより
剥離し、多孔質の可撓性セラミックシートの上に移動す
る工程と、移動された金属繊維シートの表面に前記とは
別の多孔質の可撓性セラミックシートを被せて金属繊維
シートを多孔質の可撓性セラミックシート両面から挟
んだ3層構成のシートとする工程と、該3層構成のシー
トを脱水乾燥した後、アルゴンガス又は水素ガス雰囲気
中で金属繊維の融点以下の温度で金属繊維を焼結して交
絡部分を溶融接合する工程と、該溶融接合した金属繊維
シートを上下の多孔質の可撓性セラミックシートより剥
離する工程とよりなることを特徴とする金属繊維焼結シ
ートの製造方法である。なお、金属繊維としては、繊維
径1〜50μm、繊維長0.5〜12mmのものが好適
である。
【0007】本発明に使用される多孔質の可撓性セラミ
ックシートとしては、アルミナシート、ジルコニアシー
ト等が挙げられる。該アルミナシートはAl70
〜99重量%およびSiO30〜1重量%より構成さ
れ、例えば(株)ニチビ社製のアルミナシート 商品名
デンカアルセン長繊維クロス、三井鉱山(株)社製の
アルミナシート 商品名アルマックスクロス等が好適に
使用される。本発明を構成する金属繊維シートを形成す
る工程は、金属繊維が一本一本ばらばらに解織されたも
のを水等に分散させて得たスラリーを第1の製造方法で
は前記セラミックシート上に、又、第2の製造方法では
通常使用されている抄紙機のメッシュ状金属ワイヤ又は
プラスチックワイヤの上に供給して抄造し未乾燥状にシ
ート化するものである。該金属繊維シートを形成する場
合、繊維径が1〜2μmの極微細繊維の場合、脱水時に
第1の製造方法にあってはアルミナシート等セラミック
シートから、第2の製造方法にあってはメッシュ状金属
ワイヤ又はプラスチックワイヤからの繊維の裏抜けが懸
念されるが、これらの基材に最も接する極微細繊維同志
の絡み合いにより、繊維の裏抜けは殆ど見られない。
【0008】3層構成のシートを脱水乾燥した後、アル
ゴンガス又は水素ガス雰囲気中で金属繊維の融点以下の
温度で金属繊維を焼結して交絡部分を溶融接合する場合
に、例えばステンレス合金繊維の場合には、使用する繊
維径にもよるが、約1100℃で行なうことが好まし
い。本発明で用いられる金属繊維としては、繊維径が1
〜50μm、繊維長0.5〜12mmのステンレス合
金、チタン合金、真鍮、銅、アルミニウム等の繊維が挙
げられる。これらの中でステンレス合金は細線にする線
引き加工が容易で、耐熱性、耐蝕性にも優れているので
好ましい。上記の本発明で得られた金属繊維焼結シート
は、本出願人による特開平4−337007号に記載の
発明で得られた金属繊維焼結シートに比べて炭素量が約
半分以下に押さえられ、耐酸腐蝕性に大変優れた金属繊
維焼結シートを得ることができる。
【0009】
【実施例】以下本発明の実施例及び比較例について説明
する。 実施例1 繊維径2μm、繊維長1mmのステンレス繊維(材質:
SUS316L,東京製網社製 商品名サスミック)の
みからなるスラリーを濾水材としての(抄紙用ワイヤ代
わり)アルミナシート(ニチビ社製、商品名デンカアル
カセン長繊維クロス1111−P)上に供給し、該アル
ミナシート上で脱水してステンレス繊維をシート化する
ことにより金属繊維シートを作成し、更に同じアルミナ
シートを被せた後、脱水プレス及び加熱乾燥して前記金
属繊維シートをアルミナシートと一体のまま巻取り、金
属繊維シート部の米坪量200g/m2 の一体品を得
た。ついでアルミナシートと一体化したまま、該シート
を水素ガス雰囲気の連続焼結炉(メッシュベルト付ろう
付け炉)を用い、熱処理温度1050℃、速度0.15
m/minで熱処理を行い焼結してステンレス繊維焼結
シートを得た。しかる後焼結後のステンレス繊維焼結シ
ートとアルミナシートを剥離しながら別々に巻取り本発
明による金属繊維焼結シートを得た。
【0010】実施例2 実施例1で得られた金属繊維シートとアルミナシートと
の一体品(焼結前)に対し下記の処理を行なった。すな
わち前記一体品を真空焼結炉の有効面積(50cm×5
0cm)に合わせて裁断し、図1に示す温度、ガス、真
空度条件にて処理を行い、焼結後ステンレス繊維焼結シ
ートとアルミナシートを剥がし、本発明によるステンレ
ス繊維焼結シートを得た。
【0011】実施例3 繊維径2μm、繊維長1mmのステンレス繊維(材質:
SUS316L,東京製網社製 商品名サスミック)の
みからなるスラリーを抄紙用プラスチックワイヤからな
るワイヤメッシュ上に供給し、湿式抄紙法により脱水し
て抄紙して金属繊維シートを形成した後、脱水プレス前
の箇所にてプラスチックワイヤ上より該金属繊維シート
を剥離してアルミナシート上に移し、更に該金属繊維シ
ート上に同じアルミナシートを被せた後、脱水プレス及
び加熱乾燥してアルミナシートと一体のまま巻取り、金
属繊維シート部の米坪量200g/m2 の一体品を得
た。ついでアルミナシートとの一体化したまま、該シー
トを水素ガス雰囲気の連続焼結炉(メッシュベルト付ろ
う付け炉)を用い、熱処理温度1050℃、速度0.1
5m/minで熱処理を行い焼結してステンレス繊維焼
結シートを得た。しかる後焼結後のステンレス繊維焼結
シートとアルミナシートを剥離しながら別々に巻取り本
発明による金属繊維焼結シートを得た。
【0012】比較例1 繊維径2μm、繊維長1mmのステンレス繊維(材質:
SUS316L,東京製網社製 商品名サスミック)9
5重量部及び水中溶解度70℃であるポリビニルアルコ
ール繊維(クラレ社製、商品名フィブリボンドVPB1
05−1)5重量部からなるスラリーを抄造し、実施例
1と同様な方法により金属繊維シートを作成し、ついで
実施例1と同じ条件で焼結処理を行い比較用の金属繊維
焼結シートを得た。
【0013】比較例2 繊維径2μm、繊維長1mmのステンレス繊維(材質:
SUS316L,東京製網社製 商品名サスミック)9
5重量部及び水中溶解度70℃であるポリビニルアルコ
ール繊維(クラレ社製、商品名フィブリボンドVPB1
05−1)5重量部からなるスラリーを、実施例1と同
様な方法により金属繊維シートを作成し、次いで同じく
実施例2と同じ条件で焼結処理を行い比較用の金属繊維
焼結シートを得た。
【0014】実施例1〜3及び比較例1〜2により得ら
れた金属繊維焼結シートを比較試験した結果は表1のと
おりで、本発明の金属繊維焼結シートは含有炭素量が少
なく、耐酸性、耐蝕性に優れたシートであることが確認
された。試験方法は下記のとおりである。 (1)ステンレス繊維焼結シートの炭素量元素分析 (2)ステンレス繊維焼結シートの耐酸腐蝕性 1重量%のフッ化水素酸及び10重量%の硝酸の混合液
200ccを温度70℃に保持した後、ステンレス繊維
焼結シート5gを該混合液に20分間浸漬し、乾燥後試
料の重量を測定する。次に下記により腐蝕率を算出し
た。 腐蝕率(%)=〔(浸漬前の重量ー浸漬後の重量)/浸
漬前の重量〕×100
【0015】
【表1】
【0016】なお、実施例のステンレス繊維に代えてア
ルミニウム、銅、ニッケル等他の金属または合金を用い
ても、同様な繊維焼結シートを得ることができることは
勿論である。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、従来の技術では得られ
なかった耐酸性に非常に優れた金属繊維焼結シートを得
ることができ、又その金属自体が具備している導電性あ
るいは金属繊維自体の物性を損なうことなくシート状物
としてその機能が発揮され、しかも繊維強度も十分にあ
るので、フィルター分野をはじめとし、工業上多くの用
途に展開することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例2の真空焼結炉における焼結条件を示す
グラフである。
【符号の説明】
1 脱水分・脱酸素工程 約170℃−2hr 2 脱脂工程 約400℃−2hr 3 焼結工程 約1000℃−0.5hr 4 冷却工程 5 真空雰囲気 6 Arガス雰囲気

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属繊維よりなるスラリーを多孔質の可
    撓性セラミックシート上に供給し湿式抄紙法により脱水
    して該多孔質の可撓性セラミックシート上に金属繊維シ
    ートを形成する工程と、該金属繊維シートの上面に多孔
    質の可撓性セラミックシートを被せて金属繊維シートを
    多孔質の可撓性セラミックシートで両面から挟んだ3層
    構成のシートとする工程と、該3層構成のシートを脱水
    乾燥した後、アルゴンガス又は水素ガス雰囲気中で金属
    繊維の融点以下の温度で金属繊維を焼結して交絡部分を
    溶融接合する工程と、該溶融接合した金属繊維シートを
    上下の多孔質の可撓性セラミックシートより剥離する工
    程とよりなることを特徴とする金属繊維焼結シートの製
    造方法
  2. 【請求項2】 金属繊維よりなるスラリーを金属ワイヤ
    又はプラスチックワイヤからなるワイヤメッシュ上に供
    給し湿式抄紙法により脱水して該ワイヤ上に金属繊維シ
    ートを形成する工程と、該金属繊維シートをワイヤより
    剥離し、多孔質の可撓性セラミックシートの上に移動す
    る工程と、移動された金属繊維シートの表面に前記とは
    別の多孔質の可撓性セラミックシートを被せて金属繊維
    シートを多孔質の可撓性セラミックシート両面から挟
    んだ3層構成のシートとする工程と、該3層構成のシー
    トを脱水乾燥した後、アルゴンガス又は水素ガス雰囲気
    中で金属繊維の融点以下の温度で金属繊維を焼結して交
    絡部分を溶融接合する工程と、該溶融接合した金属繊維
    シートを上下の多孔質の可撓性セラミックシートより剥
    離する工程とよりなることを特徴とする金属繊維焼結シ
    ートの製造方法
  3. 【請求項3】 金属繊維が、繊維径1〜50μm、繊維
    長0.5〜12mmであることを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載の金属繊維焼結シートの製造方法
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