JP5422820B2 - コイルを削った金属繊維を提供する方法 - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は金属繊維に関し、より特定的には、コイルを削った金属繊維と、コイルを削った金属繊維を提供する方法とに関する。

発明の背景
コイルを削った金属繊維は、当該技術においてＵＳ４９３０１９９から公知である。異なる金属または金属合金のいくつかの層を含む、コイルを削った繊維が、ＷＯ２００５／０２８１３５Ａ１から公知である。コイルを削った金属繊維は典型的に、コイルを削るプロセスのため、実質的に長方形の断面を有する。これは、たとえば通常五角形または六角形の断面を有する、集束伸線金属繊維とは異なる。コイルを削った金属繊維はさらに、スチールウールといった、他の機械加工された金属繊維とも異なる。スチールウールは通常、かなり三角形の断面を有する。

現在公知であるコイルを削った繊維にはいくつかの欠点がある。これらの欠点は、コイル状の金属ホイルから金属繊維を削るための現在公知のプロセスにおけるプロセス制限に関連付けられる。

現在公知のコイルを削った金属繊維は、相対的に高い等価直径でのみ提供され得る。これは、等価直径が、一方では用いられるホイルの厚みに依存するからであり、他方では切断率、すなわち回転スピンドル上に設けられるコイルの、スピンドルの軸方向における回転毎の切断ツールの進行に依存するからである。金属ホイルの中には１０μｍの厚みのものも公知であるが、不可能でないにしても、かなりの数の金属合金については、厚みが３５μｍ未満の機械加工可能なホイルを提供することは難しい。他方、不可能でないにしても、約１０μｍ未満の切断率で削ることも難しいように思われる。現在、ホイルの厚みは、切断率よりも大きくなるよう選ばれる。ホイルが薄すぎるまたは切断率が小さすぎる場合には、削る動作は多くのプロセスの中断、すなわち、金属繊維の束の破壊、にさらされることになる。

コイルを削った繊維のこれらの破断は、削る動作自体による繊維表面の乱れ（upsetting)によるものだと考えられる。

コイルを削った金属繊維は、特に削る間に切断ツールと接触していた側に沿って、かなり凸凹があるということがわかる。これらは、用いられるホイルの厚みに実質的に等しい長さを有する側である。このような粗い表面を作り出す乱れは、繊維の長さに沿って繊維の外表面（mantle surface)に弱い点を作り出す。ホイルの厚みは通常、切断率よりも大きくなるよう選ばれるので、粗い表面は繊維の表面の少なくとも５０％より多い部分に沿って存在する。

相対的に大きな等価直径にも拘らず、現在公知であるコイルを削った金属繊維はかなり脆い。これは、繊維表面での乱れと数多くの弱い点が作り出されたこととによるとも考えられる。繊維の細かさ（ｔｅｘ）の関数（比応力としても知られ、Ｎ／ｔｅｘで示される）または繊維の半径方向の断面の表面積の関数、したがって等価直径の関数（応力としても知られ、Ｎ／μｍ²で示される）の破断力は、同じ金属材料から作られる金属ワイヤの
通常の比較され得る値と比較して、非常に低い。

現在公知のコイルを削った繊維はさらに、コイルを削った金属繊維の束において、金属繊維の等価直径の相対的に大きな偏差を示す。この大きな偏差により、コイルを削った金属繊維の束は特定の用途には有用でなくなり、この等価直径を有するより高価な集束伸線金属繊維の利用が必要となる。

発明の概要
本発明の目的は、コイルを削った金属繊維の向上と、当該金属繊維を製造する方法とを提供することである。本発明の利点は、現在公知のコイルを削った金属繊維と比較して、より小さい等価直径を有するコイルを削った金属繊維を提供することである。本発明のいくつかの実施例の利点は、コイルを削った金属繊維が、それらの等価直径の関数の破断に対する抵抗を有するということである。当該抵抗は、現在公知のコイルを削った金属繊維の等価直径の関数の破断に対する抵抗と比較して向上される。本発明に従ったコイルを削った金属繊維は、より脆くない。本発明のいくつかの実施例の利点は、コイルを削った金属繊維において、繊維の外表面としても知られる繊維表面がより粗くないということである。

本発明の目的はさらに、コイルを削った金属繊維の製造方法の向上を提供することである。本発明の利点は、より小さい等価直径を有するコイルを削った金属繊維を提供すること、特に、より効率的かつより経済的な方法で、より小さい等価直径を有する金属繊維を提供することを可能とすることである。より小さい等価直径を有する金属繊維は、このような金属繊維から与えられるより効率的な濾材、たとえば、より高い濾過率およびより高い濾過効率性を有するより細かな、すなわちより小さい等価直径を有する金属繊維を含む濾材を提供するよう用いられ得る。この方法は、等価直径の関数の破断に対する抵抗が向上し、および／または繊維の外表面がより粗くない、コイルを削った金属繊維の製造を可能にする。

本発明に従った金属繊維は、現在公知のコイルを削った金属繊維と比較して、より小さい等価直径の標準偏差を示す。

この方法は、通常機械加工が難しいと考えられる金属合金、たとえば、オーステナイト鋼の金属合金から金属繊維を提供することを可能にする。本発明に従った方法のいくつかの実施例は、たとえば焼結金属繊維フリースといった金属繊維フリースのガス濾過用途において特に有用な特定の金属間繊維、たとえばＦｅｘＡｌｙ合金繊維、を与えることを可能にする。

上記の目的は、本発明に従った、コイルを削った金属繊維を提供するための方法とコイルを削った金属繊維とによって達成される。

本発明の第１の局面に従うと、コイルを削った金属繊維を提供するための方法が与えられる。当該方法は、
−金属複合ホイルを提供するステップを含み、金属複合ホイルは、金属繊維へと変換されるための少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）を含み、隣り合う金属層の各対は犠牲金属から与えられる犠牲層（Ｓｙ）によって相互に分離され、各犠牲層（Ｓｙ）は第１および第２の表面を有し、これにより各犠牲層について、第１の表面は隣り合う金属層の対の一方に接触し、第２の表面は隣り合う金属層の対の他方に接触しており、当該方法はさらに、
−シャフト上に当該金属複合ホイルを巻付け、これにより１つの自由端面を有する金属コイルを与えるステップと、
−金属コイルを回転するとともに、金属コイルの自由端面を切断ツールにより切断し、これにより複合繊維の束を与えるステップと、
−犠牲層の犠牲金属を複合繊維から取除き、これにより、各金属繊維が金属層（Ｌｘ）の１つから得られる金属繊維の束を与えるステップとを含む。

好ましくは、犠牲金属は金属層に付着し、金属層に対する自身の位置に存在するままになる。したがって、単一の統一体のように作用する金属複合ホイルが得られる。

この方法には、細かな、コイルを削った金属繊維が効率的に与えられ得るという利点がある。０．０１μｍと２６μｍとの間の範囲にある等価直径を有するコイルを削った繊維が作られ得る。同等な直径の集束伸線金属繊維の場合よりも、生産収率およびコストが低く保たれ得る。

機械加工があまり容易ではないか、または不可能である金属合金、たとえばＡＩＳＩ ３１６ＬといったＡＩＳＩ３００シリーズの合金で金属繊維を提供することがさらに可能になる。これらの合金の金属板およびホイルは、それら固有の靭性のため、切断するのがより困難である。犠牲金属層で相互に分離されるいくつかのより厚い金属層を組み合わせて複合ホイルを与えることで、この複合ホイルはさらに厚みが低減され得、したがって、実質的に同じ割合で複合ホイルの各層を低減する。さらに、犠牲層の存在により切断が容易になるので、機械加工があまり容易でない金属合金からでも、等価直径が相対的に小さい繊維が得られ得る。

この方法はさらに、コイルを削った金属繊維に、現在公知のコイルを削った繊維と比較して粗さが低減された（より滑らかな）少なくとも１つ、通常は２つの側を与えるという利点を有する。このコイルを削った金属繊維は、実質的に長方形の形状を有し、当該長方形の側は、削られていた間は、犠牲金属層と接触しており、コイルを削った金属繊維においてより粗くない側を与える。外表面のより粗くない側は、長方形の断面の大きいほうの側であってもよい。したがって、繊維の外表面のかなりの部分には、より粗くない表面が与えられる。理論に制限されることなく、より粗くない表面を与えることは、同じ金属材料からなる金属ワイヤの通常の比較可能な値と比較して、繊維の細かさ（ｔｅｘ）の関数の破断力の増加または繊維の半径方向の断面の表面積の関数（したがって等価直径の関数）の破断力の増加（応力としても知られ、Ｎ／μｍ^２で示される）の原因であると考えられる。本発明の主題としてのコイルを削った繊維の場合、繊維の半径方向の断面の表面積の関数の破断力は７００ＭＰａから３０００ＭＰａの範囲であり、たとえば８００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１８００ＭＰａ、または２４００ＭＰａが計測され得る（ＭｐａはＮ／ｍｍ^２に等しい）。

本発明の第１の局面に従った方法によって得られる１つおよび同じ束の金属繊維からの異なる金属繊維の計測された等価直径の偏差は、先行技術に従った方法によって得られる比較可能なコイルを削った金属繊維上で計測された偏差よりも実質的に小さいということがわかっている。

実施例に従うと、金属層の数は２から２５００の範囲内であり得るが、さらに多くの金属層が用いられてもよい。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルをシャフト上に巻付けるために用いられる際の金属層（Ｌｘ）の各々の厚みは、０．０１μｍから１０μｍの範囲であってもよく、たとえば０．０５μｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、または５μｍである。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルは少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）を含み得、少なくとも２つの金属層の１つは第１の厚みを有し、少なくとも２つの金属層のもう１つは第２の厚みを有し、第１および第２の厚みは互いに異なる。

この実施例は、異なる等価直径を有する金属繊維を１つおよび同じ束に含む、コイルを削った金属繊維の束を作り出すことを可能にする。しかしながら、特定の等価直径を有する繊維の群の各々について、この特定の等価直径の偏差は小さく、少なくとも、先行技術において公知である比較可能なコイルを削った金属繊維の場合よりも小さい。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルは少なくとも２つの犠牲層（Ｓｙ）を含み、少なくとも２つの犠牲層の１つは第１の厚みを有し、少なくとも２つの犠牲層のもう１つは第２の厚みを有し、これにより第１の犠牲層の厚みは第２の犠牲層の厚みと異なり得る。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルを与えるステップは、当該金属複合ホイルをシャフトの上に巻付けるステップの前に金属複合ホイルの厚みを低減するための少なくとも１つの厚み低減ステップを含み得る。本発明のいくつかの実施例に従えば、少なくとも１つの厚み低減ステップの前の金属層（Ｌｘ）の各々の厚みは、２０μｍから５０００μｍの範囲であり得、たとえば５０μｍ、２００μｍ、または５００μｍである。本発明のいくつかの実施例に従えば、少なくとも１つの厚み低減ステップの前の犠牲層（Ｓｙ）の各々の厚みは、１μｍから１０００μｍの範囲であり得、たとえば１μｍから１０μｍの範囲である。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルを与えるステップは、当該金属複合ホイルをシャフト上に巻付けるステップの前に金属複合ホイルを熱処理にさらすための少なくとも１つの熱処理ステップを含み得る。

本発明のいくつかの実施例に従えば、金属複合ホイルを与えるステップは少なくとも２つの厚み低減ステップを含み得る。金属複合ホイルを熱処理にさらすための少なくとも１つの熱処理ステップは、少なくとも２つの厚み低減ステップの１つの後および少なくとも２つの厚み低減ステップのもう１つの前に適用され得る。

本発明の実施例に従うと、少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）の少なくとも１つは、第１の金属または金属合金の第１のホイルまたは層と、第１の金属または金属合金の第１のホイルまたは層と直接的に接触する第２の金属または金属合金の第２のホイルまたは層とから与えられ、第１および第２の金属または金属合金は、金属複合ホイルに適用される熱処理ステップおよび厚み低減ステップにより金属間金属層に変換される。

本発明の実施例に従うと、金属複合ホイルは少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）を含み得、少なくとも２つの金属層の１つの金属合金は、少なくとも２つの金属層のもう１つの金属合金とは異なる。

この方法はさらに、異なる合金からのおよび／または異なる等価直径の密接に混合された金属繊維の束を与えることを可能にする。これは、異なる金属合金から与えられ、および／または異なる厚みを有する複合材料において金属層（Ｌｘ）を用いることによって得られ得る。

本発明の実施例に従うと、金属層（Ｌｘ）の各々は、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、クロムからなる群から選択される金属から与えられ得るか、またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金から与えられる。このような合金は、たとえば真鍮、鋼、ＡＩ
ＳＩ ３００シリーズの鋼もしくはＡＩＳＩ ４００シリーズの鋼、特にＡＩＳＩ ３０２、ＡＩＳＩ ３０４、ＡＩＳＩ ３１６、ＡＩＳＩ ４３０、もしくはＡＩＳＩ ４４０といったステンレス鋼、またはたとえばＡＬＵＣＨＲＯＭＥ（登録商標）、ＦＥＣＲＡＬＬＯＹ（登録商標）もしくはＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）といったＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金もしくはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金であってもよい。好ましいＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金は、４％より多いＡｌを含むか、またはＨｆおよび／もしくはＺｒ、および／もしくはＬａもしくはＣｅといった希土類金属を含む。

本発明の実施例に従うと、犠牲層（Ｌｘ）の各々の金属合金はＣｕまたはＣｕ合金であり得る。

本発明の実施例に従うと、複合繊維から犠牲層の犠牲金属を取除くことは、犠牲金属を溶解させることにより得られ得る。溶解は、たとえば、犠牲層が溶解する任意の好適な酸を用いてなされ得る。

本発明の実施例に従うと、当該方法は、当該金属複合ホイルをシャフト上に巻付ける前にコーティング層を金属複合ホイルの少なくとも１つの表面に与えるステップをさらに含み得る。

本発明の第２の局面に従うと、コイルを削った金属繊維が与えられる。この金属繊維は、実質的に長方形の断面を有し、金属繊維は、第１および第２の相互に対向する側と、第３および第２の相互に対向する側とを有し、第１の側と第２の側とは、０．０１μｍと１０μｍとの間の範囲の高さ（Ｈｍ）を有し、第３および第４の側は、Ｈｍの少なくとも３倍である幅（Ｗｍ）を有し、第１および第２の側は第３および第４の側よりも高い粗さを有する。第３および第４の側は、５μｍと５０μｍとの間の範囲である幅（Ｗｍ）を有し得る。繊維の第１、第２、第３、および第４の側は、繊維の外表面を規定し、０．０１μｍと１０μｍとの間の高さ（Ｈｍ）を有する第１の側および第２の側はさらに第１の粗さ（Ｒ１）を有し、Ｈｍの少なくとも３倍の高さ（Ｗｍ）を有する第３および第４の側は第２の粗さ（Ｒ２）を有し、第１の粗さ（Ｒ１）は第２の粗さ（Ｒ２）よりも大きく、最大でも外表面の２５％が第１の粗さ（Ｒ１）を有する。

本発明のいくつかの実施例に従えば、繊維の幅（Ｗｍ）は、繊維の高さ（Ｈｍ）よりも大きく、さらには大幅に大きくなり得る。金属繊維の第１および第２の側の高さは、長方形の断面の、金属繊維のこれらの側に対応する第１および第２の相互に対向する側の長さとして計測される。同様に、金属繊維の第３および第４の側の幅は、当該断面の、金属繊維のこれらの側に対応する第３および第４の側の長さとして計測される。

本発明の実施例に従ったこれらの金属繊維は、たとえばさらなるプロセスにおいてかかる機械的な付加による、削った繊維の破断により作り出される粉塵および／または無駄になる繊維（すなわち、その後のプロセスにおけるさらなる操作または処理には短すぎる長さの繊維）が少ないといったように、より容易に取り扱われ得るという利点を有する。

本発明のいくつかの実施例に従えば、コイルを削った金属繊維は、２６μｍ未満、たとえば０．０１μｍから２６μｍの範囲の等価直径を有してもよい。等価直径は、１０μｍ未満、さらには５μｍ未満であってもよい。

当該繊維には、このようなより細かい金属繊維がより効率的であまり高価でない方法で作られ得るという利点がある。

本発明のいくつかの実施例に従えば、コイルを削った金属繊維は、７００ＭＰａから３
０００ＭＰａの範囲、たとえば８００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１８００ＭＰａまたは２４００ＭＰａ（ＭｐａはＮ／ｍｍ^２に等しい）の破断力を有し得る。

これらの金属繊維は、たとえばさらなるプロセスにおいてかかる機械的な付加による、削った繊維の破断により作り出される粉塵および／または無駄になる繊維（すなわち、その後のプロセスにおけるさらなる操作または処理には短すぎる長さの繊維）が少ないといったように、より容易に取り扱われ得るという利点を有する。

本発明の実施例に従うと、コイルを削った金属繊維は、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、クロムからなる群から選択される金属から与えられ得るか、またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金から与えられる。このような合金は、たとえば、真鍮、鋼、ＡＩＳＩ ３００シリーズの鋼もしくはＡＩＳＩ ４００シリーズの鋼、特定的にはＡＩＳＩ ３０２、ＡＩＳＩ ３０４、ＡＩＳＩ ３１６、ＡＩＳＩ ４３０もしくはＡＩＳＩ ４４０といったステンレス鋼、またはたとえばＡＬＵＣＨＲＯＭＥ（登録商標）、ＦＥＣＲＡＬＬＯＹ（登録商標）もしくはＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）といったＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金もしくはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金であってもよい。好ましいＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金は、４％より多いＡＬを含むか、またはＨｆおよび／もしくはＺｒ、および／もしくはＬａもしくはＣｅのような希土類金属を含む。

本発明のさらなる局面に従えば、本発明の第２の局面に従ったコイルを削った金属繊維を含む繊維ウェブが与えられる。当該ウェブは、不織布または織布の繊維ウェブであってもよい。繊維ウェブはさらに、本発明の第２の局面に従ったコイルを削った金属繊維以外の繊維、および／または金属パウダをさらに含んでもよい。

この発明の特定および好ましい局面が、独立項および従属項において記載される。従属項の特徴は、請求項において明確に記載されているようにだけではなく、独立項の特徴および他の従属項の特徴と適宜組合わされてもよい。

当該分野において装置の一定の進歩、変化、および進化が存在したが、本概念は、先行技術の実施からの脱却を含むかなり新しく、新規な進歩を与えると考えられ、これにより、この性質のより効率的で、安定的、かつ信頼性のある装置を与える。

本発明の上述したまたは他の特性、特徴、利点は、この発明の原理を例示目的で示す添付の図面とあわせて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、例示目的でのみ与えられ、この発明の範囲を限定しない。以下で引用される参照図は、添付の図面を指す。

本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を与える方法のステップの概略図を示す図である。 本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を与える方法のステップの概略図を示す図である。 本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を与える方法のステップの概略図を示す図である。 本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を与える方法のステップの概略図を示す図である。 本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維の半径方向の断面の概略図である。 本発明の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を提供する方法の中間製品である複合繊維の半径方向の断面の概略図である。

異なる図面において、同じ参照符号は同じまたは類似の要素を指す。
例示的な実施例の説明
特定の実施例およびある図面を参照して本発明を記載するが、本発明はこれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は概略的であるだけであって、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、例示目的のために、誇張され得るとともに、尺度決めされて描かれていない場合もある。

寸法および相対的な寸法は、本発明の実施に対する実際の縮写に対応しない。
さらに、説明および請求項における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素同士の間を区別するために用いられ、必ずしも、時間的に、空間的に、順位で、または他の任意の態様で順序を表わすことに用いられるわけではない。このように用いられる用語は、適切な状況下では相互に変更可能であり、ここで記載される本発明の実施例は、ここに記載または例示されるのとは別の順序での動作が可能である。

さらに、説明および請求項における上面、底面、上、および下などといった用語は、説明目的で用いられ、必ずしも相対的な位置を記載するために用いられるのではない。このように用いられる用語は、適切な状況下では相互に変更可能であり、ここで記載される本発明の実施例は、ここに記載または例示されるのとは別の方位での動作が可能である。

請求項で用いられる「含む」という用語は、その前に記載される手段に限定されるように解釈されるべきではない。すなわち、他の要素またはステップを除外しない。したがって、言及された特徴、整数、ステップ、または構成要素の存在を特定するように解釈されるべきであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、もしくは構成要素、またはそのグループの存在または追加を除外しない。したがって、「手段ＡおよびＢを含む装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明について、装置の関連する要素がＡおよびＢであるということを意味するだけである。

この明細書を通じて、「一実施例」または「ある実施例」への参照は、当該実施例に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施例に含まれるということを意味する。したがって、この明細書を通じてさまざまな場所に現れる「一実施例では」または「ある実施例では」というフレーズは必ずしも同じ実施例を参照しているわけではないが、その場合もある。さらに、当該特定の特徴、構造、または特性は１つ以上の実施例において、この開示から当業者にとっては明らかであるように、任意の好適な態様で組合されてもよい。

同様に、本発明の例示的な実施例の説明において、本発明のさまざまな特徴は時に、当該開示を簡略化するとともにさまざまな発明の局面の１つ以上の理解を助ける目的で、単一の実施例、図、またはその説明において共にグループ化される。しかしながら、開示のこの方法は、特許請求される発明が、各請求項において明確に記載されるものより多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、特許請求の範囲が反映するように、発明の局面は、単一の上述した開示された実施例のすべての特徴よりも少ない特徴に存在する。したがって、詳細な説明に続く特許請求の範囲は、この詳細な説明に明確に統合され、各請求項は本発明の別個の実施例として自立している。

さらに、ここで記載されるいくつかの実施例は、別の実施例に含まれる特徴のうち、含むものもあれば、含まないものもある。異なる実施例の特徴の組合せは、当業者によって理解されるであろうように、本発明の範囲内であり、異なる実施例を作り出すということ
を意味する。たとえば、特許請求の範囲では、特許請求された実施例の任意のものが任意の組合せで用いられ得る。

さらに、実施例のいくつかは、コンピュータシステムのプロセッサによって、または当該機能を実行する他の手段によって実現され得る方法または方法の要素の組合せとして記載される。したがって、このような方法または方法の要素を実行するための必要な命令を有するプロセッサは、方法または方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに、装置の実施例のここで記載される要素は、本発明を実施する目的で要素によって実行される機能を実行するための手段のある例である。

ここで与えられる説明において、多くの具体的な詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施例はこれらの具体的な詳細なしで実施されてもよいということが理解される。他の場合では、周知の方法、構造、および技術は、この説明の理解を曖昧にするのを避けるよう詳細には示されていない。

以下の用語は、本発明の理解を助けるよう単独で与えられる。
繊維の「等価直径」という用語は、論じられる関連する繊維の半径方向の断面と同じ表面積を有する円形の半径方向の断面を有する架空の繊維の直径として理解されるべきである。等価直径は、統計学的に十分な数の試料の計測値から平均を計算することにより得られる。

「切断率」という用語は、コイルの一回転の間、コイルの回転軸に平行な方向において、コイル側に向かって切断ツールが変位する距離である。

層の層厚は、ある面に従って方向付けされる層の厚みであり、当該厚みは層の２つの外側表面の間と、当該面に垂直な方向とにおいて計測される。

「犠牲金属」という用語は、存在する別の金属、特定的には金属繊維の金属、の代わりに消費または取除かれることになる金属として理解されるべきである。

ここで、この発明のいくつかの実施例の詳細な説明により、本発明を説明する。本発明の他の実施例は、本発明の真実の精神または技術的教示から逸脱することがなければ、当業者の知識に従って構成され得るということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。

図１、図２、図３、および図４は共に、本発明の第１の実施例に従ったコイルを削った金属繊維を提供する方法のステップの概略図を示す。

図１に示されるように、所望の組成および厚みを有する複合金属ホイルが与えられる。
金属繊維が作られることになる多くの金属ホイル１０１が与えられる。Ｃｕのような犠牲金属の多くのホイル１０２も同様に与えられる。これらのホイルは、隣り合う金属ホイル１０１の各対の間に犠牲金属ホイル１０２が与えられるように積重ねられる。これらのホイルは、金属複合ホイル２００を与えるよう積重ねられるまたは積層される。この金属複合ホイルは、金属繊維へと変換されるとともに金属ホイル１０１によって与えられるための少なくとも２つの金属層Ｌｘを含む。隣り合う金属層の各対の間には、犠牲金属から犠牲層Ｓｙが与えられる。各犠牲層は犠牲金属ホイル１０２の１つによって与えられる。

代替的な方法では、金属ホイル１０１の各々は電気化学的適用、無電解適用、パウダコーティング、溶融めっき、めっき、積層、またはスパッタリングといったコーティング技術によって、たとえばＣｕまたはＣｕ合金のような犠牲金属により一方の側または両側が
コーティングされる。これらのコーティングされた金属ホイルは、金属複合ホイル２００を与えるよう積重ねられるまたは積層される。この金属複合ホイルは、金属繊維へと変換されるとともに金属ホイル１０１によって与えられるための少なくとも２つの金属層Ｌｘを含む。隣り合う金属層の各々の対の間には、金属ホイル１０１の一方の側または両側上に設けられたコーティングから犠牲層Ｓｙが与えられる。

金属複合ホイル２００において、各犠牲層Ｓｙは第１の表面２２１および第２の表面２２２を有する。これにより、各犠牲層Ｓｙについて、第１の表面２２１は隣り合う金属層の対の一方に接触し、第２の表面２２２は隣り合う金属層の対の他方に接触している。

金属複合ホイルは、厚み低減ステップ３００にさらされ得る。これにより、金属複合ホイルの厚みが所望の割合で低減される。金属層Ｌｘおよび犠牲層Ｓｙの各々の厚みは実質的に同じ割合で低減され得る。この低減ステップは、冷間圧延または熱間圧延ステップであってもよい。多くの低減ステップが適用されてもよい。随意であるが、１つ以上の熱処理ステップ３０１、たとえば金属複合ホイルの焼鈍処理、が連続する厚み低減ステップ３００の間に適用されてもよい。低減の後、上述した金属複合ホイルをシャフト上に巻付けるために用いられる際の金属層（Ｌｘ）の各々の厚みは、０．０１μｍから１０μｍの範囲内、たとえば、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、または５μｍであり得る。

積重ねられた金属層および犠牲層は、たとえば厚み低減ステップおよび熱処理ステップにより、機械的に固定される。これにより、金属複合ホイルは統一体として機能する。

図１に示されるように、これらのステップは１つのプロセス動作または１つより多いプロセス動作でなされ得る。当該プロセスは、所望の厚みおよび所望の組成を有する金属複合ホイル２００を巻付けることで終わる。この金属複合ホイルは次いで、巻付けられたホイルの端面を切断することを可能にするためにシャフト上に巻付けられる。しかしながら、随意であるが、巻付けられたコイル５０１の端面が切断されることになるシャフトの上に後で巻付けられるか、または再び巻付けられる中間コイル２５０が設けられる。

図１では、金属複合ホイルの２つの外側層が、コイルを削った金属繊維を与えるための金属層であることが示される。代替的には、金属複合ホイルの外側層の１つまたは両方が犠牲層であってもよい。

例として、Ｃｕが犠牲層のための犠牲金属として用いられ、ＡＩＳＩ ３１６Ｌといったオーステナイト系鋼のようなステンレス鋼が金属層の金属合金として用いられる場合、複合ホイルは熱処理され得る。

図２に示されるように、中間コイル２５０として与えられる、随意では１つより多い、たとえば２つの金属複合ホイル２００１および２００２は、１つのコイルが他のコイルの上面に重なって同時に巻付けられ得る。ともに巻付けられる金属複合ホイルは、コイル５０１を形成する。巻付けられた金属ホイル５０１の端面は切断される。随意であるが、ともに巻付けられた複合ホイルは、端面が切断されるコイル５０１を与えるために後で再び巻付けられることになる中間コイルを形成する。

次のステップでは、図３に示されるように、シャフト５０２上に巻付けられている金属複合層のコイル５０１が切断ツール５０３によって切断される。当該シャフトは、シャフト上に金属複合ホイル５０１を巻くのに用いられる回転方向と反対の回転方向に、その軸５０５を中心に回転され、これによりコイル５０１を与える。切断ツール５０３は、たとえば、切削ヘッド、ナイフ、回転切削ヘッド、回転ナイフ、またはレーザビームであり、
シャフト５０２の旋回毎に５μｍから５０μｍの切断率で、コイル５０１に向かう方向に変位される。このようにして、複合繊維５２１の束５２０がシリンダ５２２の上に与えられかつ巻付けられる。

複合繊維５２１の概略断面図が図６に示される。実質的に長方形の断面において、金属層Ｌｘおよび犠牲層Ｓｙの積重ねられた構造を見ることができる。複合繊維５２１の高さＨｃは、金属複合ホイルの厚みに依存するとともに実質的に同一である。厚みＷｃは、削る間の切断ツール５０３の切断率に依存する。断面において、犠牲層の高さＨｓと金属層の高さＨｍとが認められ得る。長方形の断面の長手側５３１および５３２に沿って、削るプロセスによる乱れが顕著である。

次のステップでは、図４に示されるように、複合繊維から犠牲層の犠牲金属が取除かれ、これにより金属繊維６２１の束６２０が与えられる。各々の金属繊維６２１は金属層Ｌｘの１つから得られる。例として、複合繊維５２１の１つの束５２０、または随意であるが複合繊維の１つより多い束が、シリンダ５２２から取られ、酸浴槽５５０を通って延伸される。酸浴槽５５０では、犠牲層Ｌｙの犠牲金属が溶解し得るが、金属層Ｌｘの金属合金は溶解されない。例として、Ｃｕが犠牲金属として用いられる場合、浴槽５５０は犠牲材料を溶解する任意の好適な酸であり得る。随意であるが、Ｃｕの犠牲材料は電気化学的に取除かれてもよい。

たとえば酸浴槽において酸洗いすることによる犠牲金属の取除きに続いて、コイルを削った金属繊維６２１の束６２０はすすぎ浴槽５５１および５５２においてすすがれる。束６２０は、適切なエアノズル５５３を介して乾燥空気流によって乾燥され得る。このすすがれた、コイルを削った金属繊維はシリンダ６２２上に巻付けられる。

図５に示されるように、本発明の第２の局面に従ったコイルを削った金属繊維６２１が示される。本発明のこの第１の局面に従って得られたコイルを削った金属繊維６２１は、実質的に長方形の断面と、範囲が０．０１μｍから１０μｍであり得る高さＨｍとを有する。コイルを削った金属繊維の幅Ｗｍは、たとえば５μｍと５０μｍとの間の範囲であり得、金属複合コイルを削ることによって得られる複合繊維の幅Ｗｃと実質的に同一である。０．０１μｍから２６μｍの範囲にある等価直径を有するコイルを削った金属繊維が得られ得る。コイルを削った金属繊維６２１の断面の第１の側６３１および第２の側６３２は複合繊維の側５３１または５３２の部分であったものであり、繊維の製造の間の削る動作による何らかの乱れを示し得る。第３の側６３３および第４の側６３４は、犠牲層と接触していた金属層の側であり、第１および第２の側６３１および６３２と比較して、あまり粗くない。

範囲が７００ＭＰａから３０００ＭＰａ、たとえば８００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１８００ＭＰａ、または２４００ＭＰａ（ＭｐａはＮ／ｍｍ²と等しい）である繊維の半径方向の断面の表面積の関数（したがって、応力としても知られるとともにＮ／μｍ²で示される等価直径の関数）の破断力が得られ得る。

例として、１ｍｍの厚みの５０の金属層を含む金属複合ホイルが与えられる。各金属層は、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、たとえば、ＦＥＣＲＡＬＬＯＹ（登録商標）から与えられ、隣り合う金属層の各対の間には、厚みが０．１ｍｍの犠牲Ｃｕ層が与えられる。Ｃｕ層はＣｕホイルとして与えられる。

複合ホイルは、圧延および焼鈍処理によって厚みが低減され、５５μｍの厚みの複合ホイルが与えられた。このホイルは、シャフト上に巻付けられ、コイルの回転につき１０μｍの割合で、巻付けられた金属複合ホイルの端部の切断により削られた。

複合繊維の束は酸洗いステップにさらされ、これによりＣｕ犠牲材料が複合繊維から取除かれた。各束について、高さが約１μｍであるとともに幅が約１０μｍである、したがって、約３．５７μｍ²の等価直径を有する実質的に長方形の断面を有する金属繊維がＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金から得られた。

第３および第４の側の粗さは、第１および第２の側の粗さよりも顕著に低かった。繊維の第１、第２、第３、および第４の側は繊維の外表面を規定し、第１の側および第２の側は、０．０１μｍと１０μｍとの間の範囲である高さ（Ｈｍ）を有するとともに、さらに第１の粗さ（Ｒ１）を有し、第３および第４の側は、高さ（Ｗｍ）が少なくともＨｍの３倍であり、第２の粗さ（Ｒ２）を有する。第１の粗さ（Ｒ１）は第２の粗さ（Ｒ２）よりも大きく、外表面の最大２５％はこの第１の粗さ（Ｒ１）を有する。このような繊維は長方形の断面を有し得る。

範囲が７００ＭＰａから３０００ＭＰａ、たとえば８００ＭＰａ、１２００ＭＰａ、１８００ＭＰａ、または２４００ＭＰａ（ＭｐａはＮ／ｍｍ²と等しい）である繊維の半径方向の断面の表面積の関数（したがって、応力としても知られるとともにＮ／μｍ²で示される等価直径の関数）の破断力が得られ得る。

本発明を実施する方法の目的を達成するための他の構成は、当業者には明らかであろう。

金属層の厚みと犠牲層の厚みとは相互に異なり得るということは明らかである。異なる金属層の厚みの場合、得られる金属繊維は互いに異なる等価直径を有することになる。しかしながら、本発明の第１の局面に従ったコイルを削る方法によって得られる金属繊維の束における各々の繊維では、すべての断面は、同じ束においてすべての金属繊維について実質的に同一である２つの相互に平行な側を有することになる。

異なる金属合金から与えられる金属層は、１つおよび同一の金属複合ホイルの部分であり得る。得られる金属繊維の束は、異なる金属合金からの金属繊維を含むことになる。

本発明の第２の実施例に従ったコイルを削った金属繊維は、たとえば放射ガスバーナー表面のようなバーナー表面としての利用のための金属繊維焼結フリースのような金属繊維フリースもしくは構造か、または液体もしくは気体のような流体の濾過のための濾材を提供するよう用いられ得る。金属繊維焼結フリースまたは構造のような金属繊維フリースは、ディーゼル排気濾過もしくは浄化または音響減衰目的のために用いられ得る。繊維の等価直径の偏差がより小さいので、フリースの通気性の偏差も先行技術と比較して低減される。

ここで、好ましい実施例、具体的な構造および構成、ならびに材料が、本発明に従った装置について論じられてきたが、本発明の範囲および精神から逸脱することがなければ、形態および詳細におけるさまざまな変更または修正がなされ得るということが理解される。本発明の範囲内に記載される方法に対して、ステップが加えられるかまたは除去され得る。

Claims (6)

1. コイルを削った金属繊維を提供するための方法であって、
   金属複合ホイルを提供することを含み、金属複合ホイルは、金属繊維へと変換されるための少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）を含み、隣り合う金属層の各対は犠牲金属から与えられる犠牲層（Ｓｙ）によって相互に分離され、各犠牲層（Ｓｙ）は第１および第２の表面を有し、これにより各犠牲層について、第１の表面は隣り合う金属層の対の一方に接触し、第２の表面は隣り合う金属層の対の他方に接触しており、前記方法はさらに、
   シャフト上に前記金属複合ホイルを巻付け、これにより１つの自由端面を有する金属コイルを与えることと、
   金属コイルを回転するとともに、金属コイルの自由端面を切断ツールにより切断し、これにより複合繊維の束を与えることと、
   犠牲層の犠牲金属を複合繊維から取除き、これにより、各金属繊維が金属層（Ｌｘ）の１つから得られる金属繊維の束を与えることとを含み、
   金属複合ホイルを与えるステップは、前記金属複合ホイルをシャフト上に巻付けるステップの前に金属複合ホイルの厚みを低減するための少なくとも１つの厚み低減ステップを含む、コイルを削った金属繊維を提供するための方法。
2. 前記金属複合ホイルをシャフトの上に巻付けるために用いられる際の金属層（Ｌｘ）の各々の厚みは、０．０１μｍから１０μｍの範囲である、請求項１に記載のコイルを削った金属繊維を提供するための方法。
3. 金属複合ホイルは少なくとも２つの犠牲層（Ｓｙ）を含み、少なくとも２つの犠牲層の１つは第１の厚みを有し、少なくとも２つの犠牲層のもう１つは第２の厚みを有し、第１
   の犠牲層の厚みは第２の犠牲層の厚みと異なる、請求項１または２に記載のコイルを削った金属繊維を提供するための方法。
4. 金属複合ホイルは少なくとも２つの金属層（Ｌｘ）を含み、少なくとも２つの金属層の１つの金属合金は、少なくとも２つの金属層のもう１つの金属合金とは異なる、請求項１から３のいずれか１つに記載のコイルを削った金属繊維を提供するための方法。
5. 金属層（Ｌｘ）の各々は、アルミニウム、ニッケル、チタン、鉄、クロムからなる群から選択される金属から与えられるか、またはこれらの金属の少なくとも１つを含む合金から与えられる、請求項１から４のいずれか１つに記載のコイルを削った金属繊維を提供するための方法。
6. 前記方法は、前記金属複合ホイルをシャフト上に巻付ける前にコーティング層を金属複合ホイルの少なくとも１つの表面に与えるステップをさらに含む、請求項１から５のいずれか１つに記載のコイルを削った金属繊維を提供するための方法。

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