JPH0411058A - 金属繊維フエルト状体及びその製造方法 - Google Patents

金属繊維フエルト状体及びその製造方法

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JPH0411058A
JPH0411058A JP63308582A JP30858288A JPH0411058A JP H0411058 A JPH0411058 A JP H0411058A JP 63308582 A JP63308582 A JP 63308582A JP 30858288 A JP30858288 A JP 30858288A JP H0411058 A JPH0411058 A JP H0411058A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 大発明は、例えばフ、イルター、電池電極材などとして
利用しうる金属繊維フェルト状体及びその製造方法に関
する。
〔従来の技術〕
微細な金属繊維を絡み合わせた金属繊維フェルト状体は
、フィルター、電池電極材、防振、防音材等、広い用途
で用いられており、そのため、従来、この金属繊維フェ
ルト状体についての技術開発も盛んに行われている。
例えば特公昭４２−１３０７７号は、加熱と加圧を同時
に行うことによって焼結フィルター材を効率よく製造し
ようとする提案であり、又特許第１０１０４２４号は、
横断面が角形の繊維の使用を意図している。
（発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの金属繊維フェルト状体は、いず
れも焼結によって金属繊維を一体化したものであり、そ
のため、金属繊維を結合するための結合面積も小さく、
しかもその結合部には、第８図に略示するように、該結
合部に向かって先鋭となる切欠き状の外表面ａが形成さ
れる結果、結合強度に劣り、得られる焼結体の強度も大
して大とはなしえない。
このように焼結により金属繊維を結合するものでは、結
合強度に劣るため、例えば９０％以上というような高い
空孔率の焼結体は、その製造自体が困難であり、しかも
仮に製造しえたとしても、取扱い、使用には供しえない
。
特に、後者の特許が開示するような、横断面角型繊維の
場合では、各接合部が実質的に点接触となりやす（、焼
結面積はさらに小さく、４０〜８０％程度の空孔率の製
品しか実用化されてはいない。
またその用途についても、大きな圧力のかかるような場
所には不適当であり、これを補うためには補強体を配す
るなど使用、用途的にも制限されるものであった。
なおとくに前記角型繊維の場合にあっては、第８図に示
した結合部の外表面ａがさらに先鋭となり、取扱い、あ
るいは使用中などにおいて切裂き現象を起こしやす（、
結合強度に劣るため、寿命も低下するという課題もある
。
本発明は、結合強度にすぐれ、高空孔率が可能な金属繊
維フェルト状体及びその製造方法の提供を目的としてい
る。
〔課題を解決するための手段〕
第１の発明は、最大直径と最小直径との平均である平均
径りが５０ミクロン以下かつ実質的に平滑な外周面を持
つ金属繊維を該金属繊維と同じ金属材からなりかつ滑ら
かに湾曲した凹形弧状外面を有する結合部により結合す
るとともに、前記結合部の長さは、前記金属＊ｍの平均
径りの０．７倍以上とした金属繊維フェルト体である。
さらに第２の発明は、芯ｉ＊ｍを用いたフェルト状体を
ｌｊ！儂する段階と、該フェル：・状体の前記芯材繊維
の外周面に所定厚さのかつ金属材を用いた被覆１を形成
することにより、前記芯材繊維が被覆層により覆われた
金属繊維を前記金属材が連なる結合部により結合させる
段階とからなる金属繊維フェルト体の製造方法である。
〔作用］ 第１の発明において、平均径が５０ミクロン以下の金属
繊維を用いるとともに、結合部は、滑らかに湾曲した凹
型弧状外面を具える。又結合部の長さしは、平均径りの
０．７倍以上にしている。なおここで平均径とは、金属
繊維の長さ方向の一定位置における最大直径、最小直径
の平均値であって、しかも金属繊維の長手方向の複数個
所を測定し、それのさらに平均厘として定義される。又
結合部の長さしは、交差する金属繊維の最短距離を結ぶ
線分の中間位置を挟んで、結合部３の向き合う弧状面間
の距離の内の最小の長さをいう。
結合部は、前記したように、内側に向かって湾曲した弧
状面によってなめらかに構成さ鮭ている。
その結果、従来の多孔体のような、取扱、使用などに伴
う結合部での切裂き現象（結合部剥離）が防止できる。
このため、ｗ４ｎ同士は強固に結合され、従って空孔率
の高い多孔体においても、優れた保形性を示しかつ使用
寿命を増大しうる。又変形を伴う後加工も容易になしう
ろこととなる。これを例えば電池を挽材とする場合にお
いても、活物質充填作業が容易となり、しかも高率充填
が可能となる。さらにフィルターとして使用する場合に
おいても、処理液中の異物などが該拮合凹部内に入り込
み係止されることによる目詰りなどのトラブルも予防で
きる。
なお、金属繊維を中空状とすることにより、軽量化が可
能となり、また重量当たりの表面積を増し、性能向上に
役立つ。
第２の発明において、芯材繊維として比較的安価かつ成
形性にすぐれた例えば有機繊維などを用いる他、カーボ
ン繊維、金属繊維を用いてもよい。
とくに被覆層をメツキにより形成するときには、導電性
のもの、例えばカーボン繊維、金属繊維、さらにシま表
面を導電処理した有機繊維が使用しうる。又空洞化のた
めに芯材繊維を除去するには、有機繊維、とくにカーボ
ン繊維がよい。
とくにカーボン繊維を用いるときには、脱炭により、比
較的容易に中空化しうる。なお、これらの芯材繊維は、
フェルト状体として用いられる。
し、かも結合方法として芯材繊維に金属材を用いた被覆
層を設けるとともに、該被覆層による結合部によって一
体化するものであるため、焼結と異なり、大掛かりな熱
処理設備が不要となり、又結合強度を高めるとともに均
質な、バラツキの少ない製品を得ることができる。
しかも焼結の場合と異なり、拡散時間、加圧力なとの拡
散エネルギーを作用する必要がなく、高い空孔率の多孔
体も効率よく製造することができる。なお金属繊維フェ
ルト状体にさらに焼結を施し、焼結による結合部を形成
するとともに薄厚化することも可能である。
なおこのとき、金属繊維は、第７図に示すようにｌｔＦ
化しつつ結合される。なおこのような焼結体は、主要部
が前記被覆層を用いた結合部により予め結合されている
ため、強固な焼結体が形成できる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図は、金属繊維フェルト状体ｌの表面状態を５０倍
に拡大して示し、金属繊維は、互いに絡み合いながら一
様にフェルト状に分散し、かつ相互に結合され一体化す
ることによって金属繊維フェルト状体１を構成している
。
金属繊維２は、第２図に略示するごとく、本例では、例
えばニッケル、クロム、アルミニウム、銅などの他、こ
れらの合金等、種々な金属材からなる中空体であって、
その空洞部５は金属繊維２ごとに独立している。なお連
通するのもよい、又平均径Ｄ、即ち長さ方向の所定位置
での最大直径と最小直径との平均値（なお長さ方向の誤
差位置での値をさらに平均化する）は、５０μｍ以下、
好ましく′、ま５〜３０μｍ程度であって、しかも略同
−厚さで連続する。なおニッケルを用いた金属繊維は、
強度、耐熱性、耐蝕性を併有することができる。又金属
繊維２は、滑らかな外周面を具えるとともに、一端部２
Ａは、球頭状に形成される。
これは後処理の際の加工性、フィルタとして用いるとき
の異物の引っ掛かりを除く効果がある。
なお金属繊維２の厚さＴは、その用途、特性などから任
意に設定できるが、好ましくは前記平均径りの１／２〜
１／１０程度に設定される。
また前記金属繊維２．２の結合部３は、第２図に示すよ
うに、交差する２木の金属繊維２．２の金属材が互いに
結合することによって金属的に一体化しており、又結合
部３の長さしは、平均径りの０．７倍以上、好ましくは
０．８〜２倍、さらに好ましくは１〜１．５倍とし、し
かも結合部３は全体的に内側に向かってなめらかに湾曲
した凹型弧状外面６を有しでいる。なお又結合部の長さ
しは、交差する金属繊維の最短距離を結′ぶ線分の中間
位置を挟んで、結合部３の同き合う弧状面間の距離の内
の最小の長さをいう。
なおここで金属的に一体化とは、異ｉｔ物を介すること
なくしかも焼結などの後処理による結合ではなく、金属
繊維の金属材の形成とともになされる金属材同士の橋絡
をいい、蒸着、メツキ、浸漬等によって行うことができ
、とくにメツキが好適に用いうる。従って、組織的にも
、また組成的にも結合部３は、金属繊維２の金属材と同
じとなる。
二の結合部３を第３図の写真に示している。
又前ｅ結合長さＬが平均径りの０．７倍以下では、前記
結合部３の外面が先鋭の凹状となりやす（、異物などが
嵌入しやす（なるとともに、また結合弾度的にも劣り、
２倍をこえることは、一般に不必要であって、従って、
前記範囲とする。
なお金属繊維フェルト状体１は、さらに焼結することも
できる。焼結により、結合部を増しかつ薄肉化する。な
お焼結した状態の結合部３Ａを第７図に示すように、該
結合ａ３Ａは先鋭凹状の外面を有し又金属線１！２は、
やや偏平化している。
又金属繊１１２は、第４図に示すごとく芯材繊維１０の
外周表面に前記金属材からなる被覆層１２を具えた複合
繊Ｉ！１４を用いることもできる。
次に製造方法について説明する。
第５図は、前記金属繊維フェルト状体１を連続的に製造
する工程図であって、芯材繊維１０をランダムに絡み合
わせた長尺のフェルト状体１１を、金属表面処理槽１３
に導入し、前記繊維１０の外周面を−様な厚さで覆う被
覆層１２を設けることにより、芯材繊維１０と被覆層１
２とからなる複合繊維１４を形成する。又被覆層１２は
金属材からなり、従ってこの被覆層１３によって芯材繊
維１０の接触部分に、金属材からなる結合部３を形成し
、複合繊維１４がこの結合部３によって金属的に一体化
した金属繊維フェルト状体１が成形される。
この状態を前記第４図に示し、又金属繊維フェルト状体
１は、洗浄処理１７、乾燥処理１９などの後処理工程を
へて巻取られる。
なお前記芯材繊維１０としては、カーボン繊維などの無
機繊維の他、有機繊維、金属繊維なども用いうる。
金属表面処理槽１３が、メツキ槽であるときには、芯材
繊維１０として、導電性繊維、例えしより−ボン繊維、
金属繊維、導電処理をした有機繊維などを用いることが
できる。又メツキ槽にＩｔ’ｈ、下地処理用の無電解メ
ツキ槽を併用することもできる。なお被覆手段として、
電気メツキ、化学メ・ツキなどの他、蓋着、浸漬処理な
どの方法であってもよい。
こうして得られた金属繊維フェルト状体ｌは、そのまま
使用することもできるが、用途に応して後処理を施すこ
ともできる。後処理として例えば脱炭又は焼結処理があ
る。
脱炭は、前記芯材繊！１１０を除去する工程であり、例
えばカーボン繊維を芯材繊維１０として用いるとともに
、メツキによってニッケｌしからなる被覆層１２を形成
した場合にあっては、８００〜１３００℃、１０分〜４
時間程度の熱処理を行うことによって、前記芯材繊維１
０のみを除去でき、第２図に示す中空の金属繊維フェル
ト状体ｌを製造しうる。なおこのための芯材繊！ｉｌｏ
として、有機繊維、カーボン繊維を用いることができ、
とくにカーボン繊維が好ましい。さらにこれに伴い、加
圧することにより、薄肉化すると同時に焼結による結合
部３Ａを追加し、さらに強度を高めることができる。
〔試験結果〕
試験例−１ 繊維径１３μｍ、長さ１５ｍのカーボン繊維を用いたフ
ェルト状の不織布に、厚さ４．５μｍのニッケルを被覆
し、目付け５５０　ｇ／ｍ”の複合繊維の金属繊維フェ
ルト状体（試料１）を形成した。
なお被覆処理は電気メツキにより、２０００Ａ／ｍ２の
電流密度で、１６分間処理した。
その後、洗浄と軽度の熱処理を行い、延性を与えた後、
引張り試験を行った。
試験は、２Ｘ８ＱＩＩに切り取った試片をインストロン
型引張試験機に夫々セットし、破断に至った時の破断荷
重で表したものであって、夫々３回の測定の平均値を示
す。
その結果を第１表に示す。
各試料について、さらに曲げ試験を行った。
試験方法は、前記各試料片２０を第６図に示す曲げ試験
機にて、把持しつつ５回の繰り返し１８０６曲げを行い
、その後の引張り破断荷重を求めた。
なお、曲げ試験機の屈曲半径Ｒは５ｎである。
結果は、第１表にまとめて示す。
試験例−２ 試験例−１で得た複合繊維の金属繊維フェルト状体をさ
らに１１５０℃の雰囲気炉中に挿入し、３０分の脱炭処
理を行い試料２を製作した。なお繊維中のカーボンはほ
とんど消滅し、内部には空洞が生まれた。この時の繊維
を分析した結果、炭素残留はｏ、　ｏ　ｏ　ｓ％程度で
あった。
同様の引張り試験、曲げ試験を行った結果を第１表に示
す。
試験例−３ 前記試験例−１とほぼ同様の方法により、さらに第１表
てに示したように金属材質、被覆厚さの異なる３点の多
孔体く試料−３，４，５）を製造し、夫々についても試
験した。
試験例−４ 従来例として、ビビリ切削法によって製造したニッケル
ビビリ繊維（繊維径２５ミクロン、長さ３５鶴）を用い
、焼結熱処理によって回付５５６ｇ／ｍ”の多孔体（試
料−６）を製造し同様に測定した。
：発明の効果〕 このように、本発明の金属繊維フェルト状体は各繊維同
士の結合面積を高め、結合強度を増す結果、従来品と比
べ、破断強度、成形性を高めることができ、高い空孔率
の製品をえることができ、用途を拡大しうる。
又製造方法において、フェルト状体に直接金属被覆を施
すため、繊維結合状態が改善され、しかも従来のような
焼結手段によらないため、大掛かりを設備を要せず、作
業性が高く、高空孔率の多孔体であっても極めて容易に
得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の′Ａ維外智を示す顕微鏡拡
大写真、第２図はその結合部を列示する斜視図、第３図
はその写真、第４図はｆ出の実、施例を示す斜視図、第
５図は製造工程を略示する線図、第６図は測定方法を例
示する線図、第７図は第２図の金属繊維フェルト状体を
焼結した焼結による結合部を例示する’ｆｒ面図、第８
図は池の焼結による結合部を例示する断面図である。 ２・−金属繊維、　３−結合部、　５−空洞部、６−弧
状外面、　　　　　１０−芯材繊維、１１−フェルト状
体、　１２・−被覆層、１４−複合繊維、　Ｄ・繊維直
径、Ｌ−結合長さ。 特許出願人　　　　　　日木精線株式会社代理人　弁理
士　　　　苗　村　　　　正こ′口　Ｖ 第５！１１ Ｊ２ 図 第６ 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １　最大直径と最小直径との平均である平均径Ｄが５０
    ミクロン以下かつ実質的に平滑な外周面を持つ金属繊維
    を該金属繊維と同じ金属材からなりかつ滑らかに湾曲し
    た凹形弧状外面を有する結合部により結合するとともに
    、前記結合部の長さは、前記金属繊維の平均径Ｄの０．
    ７倍以上とした金属繊維フエルト体。 ２　前記金属繊維は、金属材からなる被覆層の内部に芯
    材を有する複合繊維であることを特徴とす号請求項１記
    載の金属繊維フエルト状体。 ３　前記金属繊維は、内部に、該繊維方向に沿って伸び
    る空洞を具えることを特徴とする請求項１記載の金属繊
    維フエルト状体。 ４　芯材繊維を用いたフエルト状体を準備する段階と、
    該フエルト状体の前記芯材繊維の外周面に所定厚さのか
    つ金属材を用いた被覆層を形成することにより前記芯材
    繊維が被覆層により覆われた金属繊維を前記金属材が連
    なる結合部により結合させる段階とからなる金属繊維フ
    エルト状体の製造方法。 ５　前記芯材繊維のみを除去して繊維方向に延びる空洞
    部を形成する段階とを有することを特徴とする請求項４
    記載の繊維多孔体の製造方法。
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