JPS60103103A - 金属短繊維のウエブ焼結体及びその製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、横断面非円形形状かつその外表面に条溝、刻
み部を有する金属短繊維を屈曲させかつ複雑にからみ合
わせたウェブを焼結により一体化した金属短繊維のウェ
ブ焼結体及びその製造方法に関する。

近年、金属繊維はその優れた物理的性質や化学的性質に
よって、例えば構造材、各種磁気シールド材、導電材な
どの、基材に混入するための補助材料として、あるいは
フィルター材料、触媒材料等として、種々の工業用途に
多用されつつある。

また、その製造方法についても、例えば複数本の線素材
を外装材により被覆した上、引抜き、熱処理をくり返し
、かつ外装材を除去することによって金属繊維をうる集
束伸線法、熔副：金属を直接押出し又は冷却回転板に滴
下させる、いわゆるペンダントドロップ等の溶融紡糸法
等が知られている。しかしこれらの方法によってえられ
る金属繊維は連続体かつ高１ｉ１［ｉであることに加え
て、その使用に際しては、切断等各種の工程を加えなけ
ればならないなどの手間を要し、その用途は制限された
ものとなる。又金属１４１ｉ維に形成される条溝も繊維
軸方向のみに生じるか、又は条溝が生じることなく、従
って、からめ合わせてウェブを形成したときにも、繊維
間での付着力が弱く、からまり力に劣り、従って焼結等
の作業を加えるとき、ギ′の取扱いに不便が伴うきいう
欠点がある。

他方、特開昭５５−１５７４４．３号公報は、工具のび
びり現象を利用して金属素材を切削し又はローレット目
を切除すること−によって工具中の長さの金属短繊維を
直接成形する切削法を拵案じ、又この切削法は比較的短
寸かつ均一な長さの剣状の金属短繊維を極めて安価に製
造するものとして注目を集めつつある。しかしこの方法
による金属短繊維は、繊維軸方向の条溝の他、繊維軸と
交差する方向にのびる刻み部を有するとはいえ、はぼ真
直の針状を呈するため、ウェブ状にからまらせることは
できず、単に針状のままの合成樹脂へ混入するか、又は
針状のままで積層し焼結する焼結体として利用されてき
たにすぎなかった。

従来、金属短繊維をウェブ状に形成する方法としては、
水中で混合する湿式法、高速空気流を用いて、各短繊維
ごとに散らした上、落下、積層するエアーレード法が慣
用されているが、前記した短い針状の短繊維は、いずれ
の方法によっても針状のまま平面的に積層されやすく、
からまりが少なくなり、グリーン強さが低く、その結果
、焼結等に際してその取扱い時に繊維が脱落し、又焼結
前のウェブ状態での形状を維持しえず、焼結体の形状が
不安定となりがちである他、又その焼結体も、特性のバ
ラツキが生じ、空孔率も小となり、フィルター、Ｍｌｊ
　＆Ｉ１．として用いうるような好ましいウェブ焼結体
はｉｉｌられない。又エアーレード法では、幾分屈曲す
るものも含まれるが、所望のからまり力、弾力性をうる
には、不充分である。

特に前記触媒などのように、その表面稍を特に広く利用
する用途には、各繊維の端面をも有効、に活用するため
より短い金属短繊維（２０鰭以下程度）のウェブが希求
されているが、このような短い短繊維を用いるとき、屈
曲させることはと（に困難である。

なお前記特開昭５５−１５７４４３号公報の切削法に関
して、工具の切刃部に凹凸を設けることによっ°Ｃ１金
屈短ｔ（ｌｌ維に屈曲部を形成することも考えられるが
、このような方法で得られる屈曲は全てが同一の屈曲と
なり、不規則には屈曲せず、又屈曲度合も小であり、従
って深いがらまりのウェブは得られない。またその、よ
うな形状の短繊維を得るための工具についても、刃先形
状が複雑となり、この方法は実用化されてはいない。

本発明は、前記切削法で得られる比較的短い剣状の金属
短繊維を主として用いることを前提として、焼結体への
応用を目的に種々の研究の結果、完成したものであり、
本発明は、針状の金属短繊維を用いてからまり強度に優
れた金属短繊維のウェブ焼結体およびその製造方法の提
供を目的としている。

本発明は、横断面非円形形状をなしかつ一面には繊維軸
方向にのびる条溝を又他の少なくとも１つの面には繊維
軸と交差する方向にのびる多数の刻み部を只える金属短
繊維が、不規則に屈曲されかつからみ合わされるととも
に、その接触部を焼結することによって一体化してなる
金属短繊維のウェブ焼結体である。

又その金属短繊維を、その供給方向を略一定方向に揃え
て供給したのち不規則に屈曲させ、かつ空気中でからみ
合わせたウェブを形成したのち、該ウェブを現結し一体
化することを特徴とする金属類＆！ｌｉｍのウェブ焼結
体及びその製造方法である。

以下図面に基づきぞの一実施例を説明する。

本発明の金属短繊維のウェブ焼結体Ａを形成するための
基材である金属短繊維１ば、その横断面が、不等三角形
状等の不規則な多角形からなる非円形形状を有し、第２
図に示すように実質的に針状をなすごとく均−長さで真
直ぐにのびている。

又この金属短繊維１ば、例えば特開昭５５−１５７４４
３号公報がＤｌｌ示するごとく、金属ブロック２を、所
定のすくい角と切込み量に設定した工具３用いてかつを
びびり等により振動させつつ切削することにより成形さ
れ、本例では、その外表面に、工具３と接触する側の比
較的光輝な切削面４と、金属ブロック２に、向く側の破
断面５と、拘束されない自由部分で成形される開放面６
とを具えた横断面略三角形状をなす。又該金属短繊維１
には繊維軸方向に少なくとも１つの鋭利な稜部７が、切
削面４と破断面５との間に形成されるとともに、その−
面、例えば破断面５には、切削後期の破断分離によって
生ずる比較的粗い刻み部１０が、又他の面である解放面
６には、切削時の塑性変形によって繊維軸方向にのびる
不規則なしわが条溝１１となって刻設される。なお刻み
部１０は繊維軸と交差する方向にのびている。又切削面
４にも、工具３の刃先仕上状態や摩耗状聾によって同方
向に凹凸部が発生する場合がある。　このような刻み部
１０、条溝１１、稜部７等はウェブ状にからませる際の
からまり強度を大とし、また空孔率を高め、表面積を増
ずなどの効果がある。ｆｆ１４図には、短繊維ｌの破断
面５と開放面６を又第５図には切削面４の表面状態を夫
々拡大して示す。

又繊維径は１０〜２００μで、その長さは１〜８０鰭程
度であって、触媒等のように表面積を増すことが必要と
なる用途には１〜２０鶴程度の小長さとする。なお金属
短繊維１の材料としては、アルミニュウム合金、黄銅、
炭素鋼、ステンレス網、ニッケル合金などと同等の種々
の金属がその用途により選択されるが、比較的短繊維化
しやすい、例えば快削性に冨んだ金處が好適に用いうる
。

金属短繊維のウェブＢば、金属短繊維１を、その繊維軸
を折り曲げるごとく、不規則に屈曲させ、屈曲した金属
短繊維ＩＡを成形した上、均一に分散し、複雑にからみ
合わせている。この屈曲、からみ合わせ、即ら金属短繊
維のウェブＢの製造は、ウェブ成形機２０を用いて行な
われる。

ウェブ成形機２０は、金属短繊維１を送給するベルトコ
ンベヤからなる第１のコンベヤ２１を有し、その」二に
載置した金属短繊維１を第１の成形ロール３１に送りこ
む。この第１成形ロール３１には、その長手軸に沿い全
周面に成形溝３１ａが凹設され、この成形溝３１ａによ
って、金属短繊維１に例えば波形状の小さな屈曲部へ１
を設ける一次の屈曲成形を施こし、−次の屈曲した金属
短繊維ＩＡＩをえる。なお第１のコンベヤ２１には、各
短繊維１を前記成形５３１ａと直角に向きを揃える数投
のガイド２２を、金属短繊維１の長さより小なる間隙を
隔てて前記成形ロール３１の前方に設けており、このガ
イド２２．２２間で前記短繊維１は整列されて供給され
る。

一次成形された一次の屈曲した金属短繊維ＩＡＩは、自
由な方向性を有してベルｉ・コンベヤからなる第２のコ
ンベヤ２３上に落下し、第２の成形ロール３２に供給さ
れる。

第２のコンベヤ２３のベルトと、第２の成形し】−ル３
２の全面とには各回転方向に少し１１１′１いた無数の
多数個の釘体２４．３３が植設され、従ってｆｆ１２の
コンパ−１・２３と高速で逆回転する第２の成形ロール
３２との接触部において、前記りａｊｌＪＩｉ＋ｔ’（
１，１Δ１は、互いに逆行する４体２４．３３間で引Ｊ
、１ＩＬＪられ、第２の成形ロール３２表面上に何着す
る。

このとき前記屈曲した金属短繊維ＩＡＩは、曲げと引張
り力によって不規則で立体的な屈曲が（＝Ｊ加され、繊
維軸方向に小さな屈曲部Ａ１を有しつつ全体に亘る大き
な屈曲部Ａ２が形成された、不規則に屈曲した金属短繊
維１人となる。

第２のロール３２表面に付着した、屈曲した金属短繊維
ＩＡば、より１１速で回転する同様に引棒３７を植設し
たロール３５の表面上に移された後、その下方からのエ
アー３６の吹付けによって、ロール３５の表面に付着し
た短繊維ＩＡを空中に飛ばし、その時各短繊維１Δは互
いに複雑にからみ合いつつ、回収コンベヤ３８上に落下
させて、均一に分散し、かつ強いからまりと弾力性に冨
んだ金属短繊維のウェブｌ−ｉが得られる。

なお本実施例では、各短繊維１の供給方向をガ・イド２
２によっ゛Ｃ抑制しかつ２段成形加工で行う方法を説明
したが、本発明はこれに限定されることｊ、Ｋ　＜　、
例えば短ｔａｋｅ？　１を容器に入れ超音波等のｂ＆　
Ｉ辰動を与えることによって、短繊維をその方向にそろ
えて少ｐづつ第１のコンベヤ２１に供給することも可能
である。また成形ロール３１．３２も、１段加工や数段
の成形ロールを設け、またそれを複数回くり返すことも
自由である。しかし加工回数が増えると逆に材料の加工
硬化による折損が生じやすい。

なお本発明で用いたウェブ成形機２０ば、例えば長繊維
を切断してなる針状の金属短繊維にも同様に使用し得る
。

このようなウェブＢは、前記条溝１１、刻み部５、稜部
７による係合と、繊維軸方向に形成した不規則な屈曲、
さらに空気中でのからみ合いとが相まって、各短繊維１
が複雑にからみ合い、グリーン強度（生地強度）と手に
よって充分に取扱いうるしなやかさとを有し、短繊維１
の脱δＩｌがなく、容易に持ち運びうる。

ウェブ焼結体Ａは、ウェブＢを所定の空隙率、目付けと
なるように調整した後、焼結が中に入れて焼結する。こ
の処理には真空炉、不活性ガス炉、水素炉等の無酸化雰
囲気中で融点以下の温度でＩＯ分〜４時間程度、加圧あ
るいは無加圧状態で焼結する。第７図のものは加圧した
もの、第９図は無加圧のものを示している。

例えば、金属短繊維１がステンレス鋼からなる場合には
、温度８００〜１２００℃、圧力１００Ｑ　ｋｇ　／　
ｃ−以下が良い。なお圧力は焼結体の空隙率と、厚さと
の関係で定められる。ウェブ焼結体Ａは、第７図、第８
図、第９図の各写真に示すごと（、各接触点において完
全な拡散接合を有し、しかもその分布は均一に分散して
いる。

畝上のごとく、本発明のウェブ焼結体は、繊維軸方向に
不規則な屈曲部が形成されており、又金属短繊維の分布
は均一となる他、折損もなく、強度の偏在を著減すると
ともに、均一かつ大きな空孔率を有し、しかも引張強度
の大なる焼結体となる。従って例えば板状のフィルタ等
として端部を溶接するときに１）従来しばしば発生して
いた熱歪による亀裂を防止することもでき、フィルター
濾材、触媒などとしζ、その用途は非常に広範囲であっ
て、しかも本発明の焼結体で用いる金属短繊維が安価に
生産しうろことと相まって、本発明の製造方法によって
安価で簡単に供給できるため、その工業的価値は商いも
のとなる。

Ｊ組」 ５ＵＳ３０３ステンレス鋼の直径１５０ｍｍの丸棒を旋
盤にて回転させる一方、切削速度６５龍／ｖＡｉｎ送り
１．５μ／ｒｅｖの条件にて工具３にびびり振動現象を
誘起させながら、切削し、繊維径２５μ、繊維長さ２０
ｍの金属短繊維１を得た。

この金属短ｍ維１の表面は、第４〜５図に示したと同様
に条溝１１と刻み部１０とを具えた粗な表面状態を有し
、さらに鋭利な稜７を持つ略三角形状を呈するとともに
、実質的に針状であった。

このような短繊維１を第１θ図に示す−ウエブ成形機２
０を用いて、不規則な屈曲を形成させ複雑にからみ合っ
た目イ４１０００　ｇ／Ｉｄ、厚すｉｏｍｓ（７）ウェ
ブに形成した後、空孔率８０％、７０％、６０％となる
よう加圧力を調整して３種類の焼結体（実施別品１．２
．３）を作成した。

他方、比較例として、前記針状の金属短繊維１をそのま
ま水中に投入し、撹拌、混合するいわゆる湿式法にてウ
ェブを作成したうえ、慎重に焼結炉中に入れ、間じ空孔
率の試料を作成した。なお空孔率８０％のものは、金属
短繊維１が針状であるため製作できなかった（比較別品
１．２）。

又他の比較例として線材を集束伸線する集束伸線法によ
って得た、線径２５μの長繊維を２０鶴長さに切断した
後、ウェブ成形機２０に供給して目付量１０００　ｇ　
／　ｒＩＦ、厚さ１０鶴ののウェブとした後、加圧力を
調整して空孔率８０％、７０％、６０％の焼結体を得た
（比較別品３．４．５）。

この金属繊維の繊維表面には特に大きな凹凸はなく、全
面比較的平滑で六角断面形状を有したものであった。

なお前記焼結条件はいずれも温度１１００℃、１時間の
アルゴン雰囲気中で行った。

（１）　焼結体引張強度試験 実施別品１．２．３、比較別品１．２．３．４．５の引
張強度試験の結果を第１表に示す。

・試験片　ＪＩＳＺ２２０１　（ＪＩＳＯ号試験片）・
引張速度　１０龍／ｍｉｎ ・標点距肖１ｔ　６０關 第１表 このように本発明のウェブ焼結体へは、その表面状態、
綾部さらに不規則な屈曲などによって機械的強度にすぐ
れたものとなり、特に第１表に示すように比較的高い８
０％空隙率にあっても７．２　ｋｇの高引張力を有して
いることが理解できる。

しかも各金属短繊維は折損もなく実質的に均−区さを有
し均一に分散して焼結されている′１：め、強度、密度
の偏在もない６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属短繊維のウェブ焼結体で用いる金
属短繊維を例示する拡大斜視図、第２図は、その金属短
繊維゛の集合を例示する拡大写真、第３図は、その成形
状態を例示する断面図、第４図は第２図で示した金属短
繊維を破断面からみた拡大写真、第５図はその切削面か
らみた拡大写真、第６図は本発明の一実施例を示す正面
図、第７図はその写真、第８図はその断面を示す写真、
第９図は他の実施例を示ず力貫、第１０図はウェブ成形
機を例示する概略斜視図、第１１〜１２図は屈曲した金
属短繊維を例示する正面図である。 ■−・−金属短繊維、　１〇−刻み部、　１１−条溝、
八１、Ａ２−屈曲部、Ｂ−ウェブ、 ２０−　ウェブ成形１１誌。 ね許出願人　［３本精線株式会社 代理人　弁理士　苗　村　正 第１ＦＡ 第３図 手続補正書防力 昭ｆｉ１５９年３月２６日 特許庁長官　若杉和趙 １、事件の表示 昭ｆ０５８イ）４寺許ｊ顧第２１２１５４号３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 住　所　店車東区高麗橋５丁目４５ ４、代理人 なし ７、補正の対象 （１）　明細■の「図面の簡単な説明」の欄（２）図面 ８、補正の内容 ｆｉｌ　明細書の１６Ｕ９行の［第８図はその断面を示
す写真、」を「第８図はそのｌｌｌｉ面を示す拡大図、
」と補正する。 （２）　図面の第８図を別ｔｌｕのとおり補正する。 ９、添代書類の目録 （１１図面の第８図　１通

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１横断面非円形形状をなしかつ一面には繊維軸方向
   にのびる条溝を又他の少なくとも１つの面には繊維軸と
   交差する方向にのびる多数の刻み部を具える金属短繊維
   が、不規則に屈曲されかつからみ合わされるとともに、
   その接触部を焼結することによって一体化してなる金属
   短繊維のウェブ焼結体及びその製造方法。 （２）金属短繊維を、その供給方向を略一定方向に揃え
   て供給したのち不規則に屈曲させ、かつ空気中でからみ
   合わせたウェブを形成したのち、該ウェブを焼結し一体
   化することを特徴とする金属短繊維のウェブ焼結体及び
   その製造方法。