KR20190029793A - 멜트 스피닝에 의해 미크론 범위의 두께를 가지는 금속성 또는 무기성 스트랜드를 제조하는 장치 및 방법 - Google Patents

멜트 스피닝에 의해 미크론 범위의 두께를 가지는 금속성 또는 무기성 스트랜드를 제조하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

긴 금속 스트랜드를 제조하는 장치는 외주면을 가지는 회전 가능한 휠, 용융 금속을 상기 외주면에 분사하기 위한 적어도 하나의 노즐, 그리고 제조된 고화 금속 스트랜드를 수집하기 위한 수집 수단을 포함한다. 고화된 스트랜드는 용융 금속으로부터 상기 외주면 상에서 형성되며, 휠의 회전에 의해 생성되는 원심력에 의해 상기 외주면으로부터 분리된다. 외주면은 에지 사이에서 형성되거나 에지에 의해 경계지워지는 원주방향으로 연장되고, 용융 금속을 노즐 개구로 분사하여 회전 가능한 휠의 외주면에 이르게 하는 용융 금속에 가해지는 가스 압력을 제어하는 장치에 의해, 에지 및 리세스를 가지는 원주방향으로 연장되는 구조를 가진다. 노즐은 휠의 회전의 원주방향으로 노즐 개구의 폭 및 상기 폭보다 큰 휠의 외주면을 가로지는 길이를 가지는 직사각형 단면을 가진다. 방법과 이 장치에 사용되도록 구성된 휠이 또한 청구된다.

Description

멜트 스피닝에 의해 미크론 범위의 두께를 가지는 금속성 또는 무기성 스트랜드를 제조하는 장치 및 방법{Apparatus and method of manufacturing metallic or inorganic strands having a thickness in the micron range by melt spinning}
멜트 스피닝(melt spinning)은 액체의 신속 냉각을 위해 사용되는 기술이다. 휠(wheel)은 일반적으로 물 또는 액체 질소에 의해 내부적으로 냉각될 수 있고 회전된다. 액체의 얇은 스트림이 휠 위에 떨어뜨려지고 냉각되고, 그에 의해 신속한 고화(solidification)이 야기된다. 이 기술은 금속 또는 금속성 유리와 같은 물질의 긴 섬유(elongate fibres)를 만들기 위해 매우 높은 냉각률(cooling rates)을 요구하는 물질을 개발하기 위해 사용된다. 멜트 스피닝에 의해 달성 가능한 냉각률은 104 - 107 K/s(kelvin per second) 단위이다.
멜트 스피닝에 대한 최초의 제안은 1958년에서 1961년 사이부터 관련된 일련의 특허(US Patent Nos. 2,825,108, 2,910,744, and 2,976,590)에서 로버트 폰드(Robert Pond)에 기원한다. 미국 특허 2,825,198 및 2,910,724에서, 용융 금속(molten metal)이 냉각 블록(chill block)의 회전하는 부드러운 오목 표면 상에 압력 하에 노즐을 통해서 분사된다. 냉각 블록의 표면 속도와 분사 조건을 변화시킴으로써 1㎛ 내지 4㎛의 최소 단면 크기 및 1㎛ 내지 무한대의 길이를 가지는 금속 필라멘트를 형성하는 것이 가능하다. 미국 특허 2,824,198에서 단일의 냉각 블록이 사용되고, 미국특허 2,910,724에서 복수의 노즐이 하나의 회전 냉각 블록 또는 복수의 회전 냉각 블록 상에 금속 유동을 분사하고 관련된 노즐들이 구비된다. 미국특허 2,910,724에서 냉각 블록이 구비되지 않고 그 대신에 용융 금속이 챔버의 측 벽에 구비되는 레지(ledges) 상에 고체 이산화탄소를 포함하는 수직으로 배치되는 냉각 챔버에 노즐을 통해서 아래 방향으로 분사된다. 노즐의 단면 형상의 변화시킴으로써 제조되는 필라멘트의 단면 형상이 가변될 수 있다.
금속 스피너(metal spinner)의 현재의 개념은 1969년에 폰드(Pond)와 매딘(Maddin)에 의해 윤곽이 잡혔다. 최초에 액체가 드럼(drum)의 내측 표면에서 냉각되기는 한다. 리버만(Liebermann) 및 그라함(Graham)은 1976년에 연속 캐스팅 기술(continuous casting technique)로서의 공정을 개발하였으며, 이때에는 드럼의 외측 표면에서 냉각된다.
공정은 물질의 얇은 리본을 연속적으로 생성할 수 있고, 몇 인치의 폭을 가지는 시트가 상업적으로 이용 가능하다.
이 공정의 참조들이 다음 문헌들에서 발견될 수 있다.
1. R. W. Cahn, Physical Metallurgy, Third edition, Elsevier Science Publishers B.V.,1983.
2. Liebermann, H.; Graham, C. (November 1976). "Production of amorphous alloy ribbons and effects of apparatus parameters on ribbon dimensions". IEEE Transactions on Magnetics 12(6): 921―923. doi: 10.1 l09/TMAG.1976.l05920l.
3. Egami, T. (December 1984). "Magnetic amorphous alloys: physics and technological applications". Reports on Progress in Physics 47 (12): 1601.doi: 10.1088/0034-4885/47/12/002.
멜트 스피닝 공정은 지금까지는 산업적 규모에서 미크론 스케일의 금속 리본 및 섬유의 상업적 제조에는 사용되지 않았다.
이와 관련하여 섬유(fibre)는 길이가 폭의 적어도 두 배가 되는 요소로 이해될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
금속 섬유 강화 복합 물질은 가장 다양한 특성들의 향상을 위한 응용물들의 전체 시리즈에서 중심적인 역할을 한다. 이러한 응용물들의 예들은 다음과 같다.
* 배터리와 어큐뮬레이터의 전극
* 디스플레이 및 로봇 분야의 인공 손과 같은 터치 반응 시스템의 전도성 플라스틱
* 정전기 발생 방지(anti-electrostatic) 직물 및 플라스틱
* 경량 및 중량 건설에 사용되는 기계적 강화 직물, 플라스틱 및 시멘트
* 기계적 및/또는 화학적 스트레스에 노출되는 환경에서 사용되는 필터 물질
* 촉매작용(Catalysis)
섬유 기반 물질 작용의 향상을 위한 중요한 측면은 메타 섬유와 산업적 관련 공정에서 제조하고 처리하는 능력의 비를 평가하는 큰 표면 영역이다. 이것은 다음을 의미한다.
* 금속 섬유의 낮은 밀도 및 조절 가능한 길이
* 섬유의 추가적인 처리를 위한 섬유 점착(fibre adhesion)의 제어
* 단위 시간당 높은 물질 생산을 가지는 경제적인 제조 방법 및 낮은 공정 비용
요즘에는, 금속 섬유에 기반하는 기능성 물질의 산업적 제조는 50㎛ 보다 큰 섬유 두께에 제한된다. 학술적인 공정들은 달성되어야 할 50㎛ 보다 작은 금속 섬유를 가능하게 하는 인쇄(lithographic) 기술, 유리 기반 템플레이트(template) 방법 및 기계적 압출(extrusion) 공정에 기초하여 존재한다. 그러나 이 방법들은 몇 가지 물질들에 한정되고 어떤 경우에는 반복될 수 없기 때문에 산업적으로 이용될 수 없다.
여기에 설명되는 발명은 1mm보다 현저히 작은, 이상적으로 1 내지 100㎛ 범위의 폭과 두께, 그리고 2:1보다 큰, 이상적으로는 10:1보다 큰 폭에 대한 길이의 비율비(aspect ratio)를 가지는 금속 섬유의 제조를 가능하게 한다. 50㎛보다 큰 크기의 금속 섬유는 드로윙(drawing), 롤링(rolling) 또는 압출(extrusion) 공정에 의해 산업적으로 일반적으로 제조된다. 50㎛ 미만의 직경을 가지는 와이어는 큰 직경을 가지는 와이어로부터 작은 직경으로의 기계적으로 복잡한 드로윙 공정에 의해 개별적으로 일반적으로 제조된다.
작은 직경은 지금까지는 멜트로부터 침전에 의해 기술적으로 대량으로 구현되지 않았다. 일반적으로 그 이유는 금속 멜트의 매우 큰 표면 에너지 및 매우 낮은 점성에서 찾아진다.
금속 와이어의 큰 표면 에너지와 낮은 점성은 금속 제트(metallic jet) 및 방울의 형성의 압박으로 이어진다. 마찬가지로 모세관의 젖음(wetting)은 큰 모세관 힘의 결과로 작은 직경의 와이어의 분사(spraying)를 어렵게 만든다. 수학적으로 방울의 형성은 영-라플라스 방정식(Young-Laplace equation)에 의해 설명된다.
금속 멜트와는 대조적으로, 폴리머 멜트(polymer melts)는 작은 표면 에너지 및 상당히 큰 점성의 결과로 수십 나노미터의 직경 및 수천의 비율비로 산업적으로 스핀될 수 있다.
본 발명은 금속 멜트의 특성들, 즉 높은 표면 에너지 및 낮은 점성을 활용하여 멜트 스피닝 방법에 의해 50㎛ 보다 작은 폭과 두께를 가지는 금속 스트랜드(metallic strands)의 제조가 가능한 장치 및 방법을 설명한다. 본 발명의 한 목적은 상대적으로 균일한 제품이 가능하도록 상대적으로 좁은 길이, 폭 및 두께 분포를 가지는 원하는 섬유(스트랜드)의 높은 생산을 야기하는 금속 스트랜드의 제조를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 긴 금속 스트랜드를 제조하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는 외주면을 가지는 회전 가능한 휠 - 상기 외주면은 원주방향으로 연장되는 에지 및 상기 에지 사이 또는 상기 에지에 의해 경계지워지는 리세스를 가짐-, 용융 금속을 상기 외주면 상으로 안내하는 노즐 개구를 가지는 적어도 하나의 노즐, 그리고 상기 외주면 상에서 상기 용융 금속으로부터 형성되고 상기 휠의 회전에 의해 생성되는 원심력에 의해 상기 외주면으로부터 분리되는 고화된 금속 스트랜드를 수집하는 수집 수단을 포함하고, 상기 노즐(N)은 상기 휠의 회전의 원주 방향(C)에서 상기 노즐 개구의 폭(W) 및 상기 폭보다 큰 상기 휠의 상기 외주면을 가로지는 길이를 가지는 직사각형 단면을 가지는 것을 특징으로 하며, 상기 용융 금속을 상기 노즐 개구를 통해서 이동시키고 상기 회전 휠의 외주면으로 이송하는 상기 용융 금속에 적용되는 가스 압력을 제어하기 위한 장치가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따르면 에지 사이에 형성되거나 에지에 의해 경계지워지는 원주방향으로 연장되는 에지 및 리세스를 가지는 구조화된 외주면을 가지며 위에서 언급된 장치에 사용되도록 구성되는 휠을 구비한다.
또한 본 발명은 방법에 관련된다. 50㎛ 또는 이보다 작은 적어도 하나의 횡방향 치수 및 상기 적어도 하나의 횡방향 치수보다 적어도 열 배 큰 길이를 선택적으로 가지는 긴 금속 스트랜드를 제조하는 방법이며, 이 방법은 용융 금속이 노즐 개구를 통해 이동하고 회전 가능한 휠의 외주면으로 이송되도록 용융 금속에 가스 압력을 가함으로써, 휠의 회전의 원주방향에서 노즐 개구의 폭 및 회전 휠의 외주면 상에 폭보다 큰 휠의 외주면을 가로지르는 길이를 가지는 직사각형 단면을 가지는 노즐을 통해 용융 금속을 분사하는 단계, 회전 가능한 휠의 외주면에 에지 사이에 형성되거나 에지에 의해 경계지워지는 원주방향으로 연장되는 에지와 리세스를 가지는 회전 가능한 휠의 외주면을 제공하는 단계, 그리고 상기 용융 금속으로부터 상기 외주면에 형성되고 상기 휠의 회전에 의해 생성되는 원심력에 의해 상기 외주면으로부터 분리되는 고화된 금속 스트랜드를 수집하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 노즐 개구의 폭을 제어하는 단계, 상기 용융 금속이 상기 노즐 개구를 통해서 이동하고 상기 회전 가능한 휠의 외주면으로 이송되도록 상기 용융 금속에 가해지는 가스 압력을 제어하는 단계, 그리고 상기 에지 사이에 형성되거나 상기 에지에 의해 경계지워지는 상기 원주방향으로 연장되는 에지에 작용하는 힘에 의해 집중되는 레벨로 금속에 의존하는 방식으로 상기 휠의 외주면 상으로의 용융 금속의 흐름이 감소하도록 상기 휠의 회전 속도를 제어하는 단계, 그리고 원하는 긴 금속 스트랜드를 제조하도록 상기 에지에 용융 금속을 모으기 위해 상기 에지를 이용하는 단계를 더 포함한다. 에지에 작용하는 힘은 회전하는 휠의 외주면에 이송된 용융 금속의 흐름에 의해 에지에 작용하는 힘을 의미한다. 에지에 작용하는 힘에 의해 집중되는 레벨로 금속에 의존하는 방식으로 휠의 외주면 상으로의 용융 금속의 흐름이 감소한다는 것은 용융 금속의 흐름 정도가 용융 금속의 흐름에 의해 에지에 작용하는 힘에 의해 용융 금속이 에지에 집중되는 레벨이 된다는 것을 의미하며, 여기서 금속에 의존하는 방식은 금속의 종류와 특성 등에 따라 용융 금속의 흐름의 감소 정도가 결정된다는 것을 의미한다. 구체적인 방식이 결정된다는 의미입니다. 그리고 에지를 이용한다는 것은 위에서 설명한 바와 같이 용융 금속의 흐름 및 그에 따른 에지에 작용하는 힘을 이용한다는 것을 의미한다.
본 발명은 용융 금속의 큰 표면 에너지가 경계 표면 및 특히 기판의 에지나 코너, 예를 들어 금속 멜트에 의해 젖은 코너에서 강한 모세관 효과를 유발한다는 것의 인지에 기초한다. 회전 휠의 외주면의 구조화는 이러한 에지와 리세스로 이어지고, 이에 따라 모세관 힘이 균일한 제품이 가능해지도록 스트랜드의 폭과 두께가 상대적으로 좁은 한계 내에 있도록 제한하도록 하는 그러한 에지와 리세스를 따라 용융 금속의 집중이 될 수 있게 된다. 더욱이, 금속 스트랜드의 두께 및 폭의 균일성은 원심력의 작용에 의해 휠로부터 그리고 이어지는 스트랜드로부터의 분리 이전의 제조되는 스트랜드의 길이가 더 균일하다는 것을 의미하고, 이는 균일한 금속 스트랜드 제품의 생산에 더 유리하다.
도면의 구체적인 설명을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 바와 같이, 위의 장치 및 방법을 사용하여, 산업적으로 관련된 멜트 스피닝 공정에 의해 알루미늄(Al), 아연(Zinc), 납(Pb), 스테인레스 스틸(stainless steel) 또는 Fe40Ni40B20 의 금속 멜트(metallic melt)로부터 < 10㎛ 폭(중간값)을 가지는 금속 미세섬유(스트랜드(strands) 또는 리본(ribbons))을 제조하는 것이 가능하다는 것이 연구실 실험에서 밝혀졌다. 이 방식으로 이들 미세섬유의 무게에 대한 표면 면적의 비가 기존의 산업적으로 이용되는 금속 섬유보다 이미 400배 우수하다. < 1㎛의 폭과 두께를 가지는 금속 섬유의 제조는 실현 가능한 것으로 간주된다.
이 금속 섬유 제조 공정의 물리적 원리는 고체 기판 상의 박막 필름인 금속 멜트의 분리에 기초한다. 이론적으로 고체 기판 상의 액체 필름의 분리(breaking up)를 위해 다음의 두 가지 가능한 메커니즘이 논의되었다.
(i) 액체 필름(liquid films)의 결함(defects)에 기인하는 홀(holes)의 불균질 핵생성(heterogenous nucleation) / H. S. Kheshgi and L. E. Scriven, Chem. Eng. Sci. 46, 519 (1991). 예를 들어, 이들 결함(defects)은 기판 상의 형상(topographies)에 의해 야기될 수 있고, 기판에 대해 횡방향으로 이루어진다.
(ii) 스피노달 드웨팅(spinodal dewetting)이라고 알려진 긴 범위의 힘의 영향 아래에서 액체 필름의 자발적인 분리 / E. Ruckenstein and R. K. Jain, J. Chem. Soc. Faraday Trans. II 70, 132 (1974)
여기서 제안된 방법에서는 이 두 가지 메니즘이 제대로 활용되지 않는다. 이와 관련하여 확립된 멜트 스피닝 공정이 사용된다. 육안으로 보이는 영역(macroscopic bands)의 형태로 비정형 금속이 전통적으로 제조된다. 본 발명에서는 멜트 스피닝 공정이 다음과 같이 변경된다.
- 노즐 형상이 회전 휠의 외주면의 단위 축방향 폭에 대한 회전 휠의 외주면에 떨어지는 용융 금속의 양을 감소시키고 제어하기 위해 특별히 선택됨
- 상당히 큰 휠 회전 속도
- 그루브 구조에 대한 회전 축에 수직인 휠 표면을 따른 휠의 구조화
휠의 표면 형상, 표면 장력에 의해 생성되는 힘, 그리고 특히 큰 원심력은 휠 표면에 대해 횡방향 및 회전축에 대해 수직으로 드웨팅(de-wetting)을 제어하는 것을 유발한다. 다른 공정 파라미터는 금속 섬유의 다른 두께 및 두께 분포를 유발한다. 이와 관련하여 더 작은 노즐 폭, 도가니로부터 금속을 배출하도록 작용하는 적당한 압력, 그리고 휠의 회전 속도의 증가에 의한 휠로의 금속 멜트의 축적 속도의 감소는 섬유 두께의 큰 감소를 유발한다.
노즐 개구의 폭은 1mm 내지 10㎛ 사이의 범위, 바람직하게는 400㎛ 내지 10㎛ 사이의 범위, 특히 200㎛ 내지 10㎛ 사이의 범위, 가장 바람직하게는 100㎛ 내지 10㎛ 사이의 범위에 놓일 수 있다. 노즐의 배출구 폭이 작을수록 제조되는 섬유가 더 미세해진다.
에지를 정의하는 원주방향 리세스는 50㎛ 보다 큰, 바람직하게는 50㎛ 내지 1000㎛ 사이의 범위의 반경방향 깊이를 가진다.
에지를 정의하는 원주방향 리세스는 1000㎛ 내지 50㎛ 사이의 범위, 특히 1000㎛ 내지 100㎛ 사이의 범위의 폭을 가진다. 휠이 100㎛ 보다 큰 구조 크기를 가지는 프로파일을 가질 때 가장 바람직하며, 즉 그루브의 깊이, 그루브의 폭, 그리고 그루브 사이의 임의의 랜드(lands)가 모두 100㎛ 보다 클 때 가장 바람직하다.
이 점에서 유럽특허 EP-A-1 146 524　및 일본특허 JP-A-09271909가 참조되어야 한다. 유럽특허 EP-A-1 146 524는 멜트 스핀 공정에 의한 자기 리본(magnetic ribbon)의 제조된 관한 것이다. 양질의 자기 물질을 위해 산화(oxidation)가 방지되어야만 한다. 이 이유로 공정은 불활성(inert gas) 하에서 수행된다. 불활성 기체는 균일한 층 두께를 만드는 것을 방해하며, 이는 물질의 자기 특성을 위해 중요하다. EP-A-1 146 524는 원형 오리피스(circular orifice)를 가지는 노즐을 개시한다. EP 문서는 가스가 롤 상의 리본에서 멀어지도록 하는 기술을 사용한다. 이 목적을 위해 그루브가 휠에 구비된다. 일반적인 원주방향 그루브는 0.5 내지 20㎛ 사이의 범위의 평균 깊이, 그리고 0.5 내지 100㎛의 평균 피치(pitch)를 가진다. 제조되는 리본은 8 내지 50㎛ 사이의 평균 두께를 가지고 5cm의 샘플이 사용되고 그리고 나서 자기 파우더(magnetic powder)를 형성하기 위해 밀링되기 때문에 명백히 연장된다. 리본의 폭에 대한 실제 정보는 없다. JP-A-09271909는 리본의 형성에서 공기를 제거하는 유사한 개념을 개시하나, 여기서 그루브는 휠의 표면에 V 형태로 배열된다. 그러나 이 특허문헌에는 리본이 횡방향(폭방향)으로 제한되어야 한다는 것 및 이것이 어떻게 이루어질 수 있는지에 대한 논의되어 있지 않다. 양 문헌(JP-A-09271909 및 EP-A-1 146 524)에서 발명자들은 휠 표면 및 금속으로부터 가스를 분리하고 휠 표면과 금속 사이의 접촉 면적을 증가시키기 위한 휠 표면의 리세스에 관심을 두고 있다(EP-A-1 146 524 [0043-0044, 0046] 및 JP-A-09271909 [0003]). EP-A-1 146 524는 그루브가 0.5 내지 20㎛, 더 바람직하게는 1 내지 10㎛의 깊이를 가져야 하며, 그루브 깊이가 증가하면 큰 함몰이 생긴다고 언급하고 있다. 이는 이 분야의 통상의 기술자에게 그루브 깊이가 제시된 값보다 커서는 안 된다는 것을 알려주는 것이다.
상대적으로 넓은 리본의 제조와는 달리, 본 발명은 상대적으로 정확하고 균일한 재생산 가능한 두께와 폭을 가지는 좁은 섬유에 관한 것이고, 적어도 섬유들의 많은 부분의 두께 및 폭은 50 내지 1㎛ 사이의 범위에 놓인다. 이것이 달성된 것은 중간값으로부터 알 수 있고 표준 오차 값은 도 17에 나타나 있다.
EP-A-1 146 524 및 JP-A-09271909 중 어느 것도 제조되는 리본의 폭 방향 제한에 대해 설명하지 않는다. 이들 문헌 중 어느 것도 리세스가 리본의 폭 방향 제한을 생성하기 위해 사용되고 그에 의해 섬유가 생성된다는 것을 제안하지 않는다. 이들 두 문헌은 두께보다 훨씬 큰 폭을 가지는 비교적 넓은 리본을 보여준다(EP-A-1 146 524, Fig. 1 및 JP-A-09271909, Fig. 2a 참조).
EP-A-1 146 524는 리본의 폭에 대해 정확한 값을 제시하지 않으나, 도 1 및 단락 [0098]로부터 리본이 두께보다 매우 넓다는 것을 알 수 있다. 리본의 두께가 8 내지 50㎛ 사이에 있기 때문에, 이 문헌은 통상의 기술자에게 3 내지 25㎛ 사이의 바람직한 범위에서 리본의 횡방향 제한을 생성해야 한다는 것에 대한 제안을 포함하지 않는다. 더욱이, EP-A-1 146 524의 도 12 및 도 15는 리본의 횡방향 제한과 전혀 맞지 않는 실시예를 보여준다. 도 15의 구멍이 형성된 표면 구조는 EP 문헌에 보여진 다른 구조화된 표면과 동일하게 작용한다는 방식으로 단락 [0155]에 설명되어 있으며, 이는 본 발명의 통상의 기술자가 횡방향 제한의 위한 목적으로 원주방향 그루브를 제공하는 것을 고려하지 못하게 유도한다.
JP-A-09271909는 EP-A-1 146 52와 유사한 기술을 설명하며, 도 1c에서 W 형태의 표면 그루브 구조를 보여준다. 이 JP 문헌은 리세스들 사이의 공간과 관련이 있으며, 이 공간이 가능한 작아야 하며 적어도 200㎛ 보다 작아야 한다고 언급한다. 더 넓은 공간은 공기의 불량한 제거를 유발하고 그에 따라 더 불량한 결과를 낳는다.
양 문헌에서 가루 자성 입자의 제조는 멜트 스피닝 공정을 뒤따르는 분쇄 공정에 기초한다. 이는 멜트 스피닝 공정 그 자체와는 아무 관련이 없다. 이는 멜트 스피닝 공정의 응용과는 전혀 다른 것이고 종래 기술 문헌은 본 출원이 적용되는 섬유의 제공과는 관련이 없다.
EP-A-0 227 837는 멜트 스피닝 장치의 노즐을 통한 압출에 의해 생성되는 와이어의 코일링(coiling)을 설명한다. 휠은 구조화되지 않으며 그에 따라 이 문헌은 청구된 공정과 무관하다.
미국 리이슈(reissue) 특허 Re-33,327은 컨테이너 내의 용융 물질의 표면 층으로부터 회전 휠에 의해 배출되는 컨테이너의 특별한 구조에 관한 것이며, 즉 리이슈 문헌에 불이익한 것으로 기재되어 있는 바와 같이 용융 물질은 압력에 의해 오리피스를 통해 휠로 방울로 떨어지거나 분사되지 않는다(본 발명은 이와 같음). 휠의 표면에 형성된 그루브는 대략 1100㎛ 내지 630㎛ 사이의 범위의 그루브 피치에 대응하여 인치 당 22 내지 40의 범위에서 피치를 가진다.
리버만(Liebermann) 참고 문헌 "Liebermann h.h. et al Production of amorphous alloy ribbons and effects of apparatus parameters on ribbon dimensions XR002736061, November 1996"은 섬유와 반대되는 밴드(bands)의 제조에 관한 것이다.
휠의 구조화된 외주면은 원주방향으로 연장되는 랜드를 포함하고, 각 랜드는 두 개의 원주방향으로 연장되는 리세스 사이에 배치된다. 이러한 랜드의 존재는 원주방향으로 연장되는 에지 사이의 용융 물질의 저장소를 형성하고, 이 물질은 에지에서 생성되는 모세관 작용에 의해 금속 스트랜드에 집중될 수 있다. 이에 따라 랜드의 존재 및 그들의 폭은 제조되는 금속 스트랜드의 폭에 영향을 주도록 선택될 수 있다. 랜드는 전형적으로 1mm 또는 이보다 작은 폭을 가질 수 있다. 크기는 고화(solidification)이 발생한 후에는 변하지 않기 때문에, 랜드는 또한 용융 금속으로부터 추가적인 열 제거를 위한 표면 면적을 제공하고 이에 따라 제조되는 스트랜드의 크기에 영향을 줄 수 있다.
리세스의 단면 형상은 결정적인 것으로 보이지 않는다. 따라서 리세스는 반원, 대칭 v 형상, 비대칭 v 형상, 직사각형 그리고 사다리꼴을 포함하는 그룹에서 선택되는 단면 형상을 가질 수 있다. 그러나 리세스의 체적은 제조되는 금속 스트랜드의 폭과 두께를 결정하는 다른 중요한 변수이다.
전형적으로 금속 스트랜드는 10㎛ 또는 이보다 작은 두께, 그리고 200㎛ 또는 이보다 작은 폭을 가지는 리본의 형태를 가진다.
일반적으로 말하면, 전형적으로 금속 스트랜드는 50㎛ 또는 이보다 작은 적어도 하나의 횡방향 치수 및 상기 적어도 하나의 횡방향 치수보다 적어도 열 배 큰 길이를 가진다.
완전을 위해 추가로 두 개의 선행기술 문헌이 참조되어야 한다.
DE3443620는 멜트 스피닝 공정에 의해 라운드 와이어를 제조하는 방법을 설명한다. 이 방법에서 회전 휠의 외주면은 회전 방향으로 연장되는 그루브를 구비하고, 그루브를 따라 직렬로 배열되는 복수의 노즐이 휠이 회전할 때 그루브로 용융 금속을 축적하기 위해 사용된다. 25m/sec의 표면 속도로 1mm의 큰 직경 및 0.7mm의 작은 직경을 가지는 계란형 단면의 와이어가 제조되고 그리고 나서 직경 0.5mm 의 라운드 와이어가 도출된다. 이 문헌은 휠의 표면 속도와 같은 작동 파라미터의 적절한 선택에 의해 물질의 얇은 스트랜드 또는 리본으로 용융 물질의 흐름을 분리하기 위해 그루브에 의해 형성되는 에지를 활용하는 작용을 설명하지 않는다.
미국특허 6,622,777은 "회전 디스크의 블레이드 상에 금속 플레이트를 떨어뜨려 금속 섬유를 추출함(dropping a metal plate vertically onto the blades of a rotary disc thereby extracting metal fibre therefrom)"에 의해 금속 섬유를 만드는 방법을 설명한다. 금속 플레이트가 멜팅 작용을 가지는 한 쌍의 유도 코일을 통과하나, 용융 금속이 회전 디스크의 블레이드 상에 분사되는 것에 대해 기술되어 있지 않다. 블레이드의 구조와 치수는 이 특허에 나타나 있지 않다. 이 참조문헌의 저작자는 금속 플레이트에서 금속을 절단하기 위해 블레이드를 사용한다. 참조문헌은 본 발명의 중요한 특징인 정의된 형태를 가지는 노즐의 사용에 대해 언급하지 않으며, 나아가 본 발명의 다른 중요한 특징인 정의된 구조 또는 형태를 가지는 프로파일된 외주면의 사용에 대해 언급하지 않는다. 또한 금속 플레이트가 완전히 용융되는 것에 대한 언급이 없다. 이와 대조적으로, 노즐의 상류측에서의 금속의 용융은 본 발명의 또 다른 중요한 특징인고 이에 의해 정의된 형태의 노즐을 통해 용융 금속이 분사시키는 제어된 압력을 가능하게 하는데, 이것이 이 참조문헌에는 나타나 있지 않다. 노즐 형태와 용융 금속에 가해지는 압력의 크기는 노즐을 통과하고 회전 휠에 부딪히는 용융 금속 물질의 양을 조절(제어)한다. 이 제어는, 작은 섬유 폭 치수를 얻기 위해, 그리고 형태 치수의 분포(작은 분포)뿐만 아니라 형태를 제어하기 위해, 결정적이다. 분명히, 이 참조문헌이 용융 금속을 사용하는지가 명확하지 않다. 비록 "멜트" 용어가 사용되기는 하나, 비록 플레이트의 끝단이 멜팅 되거나 부드러운 상태가 될 수 있기는 하나, 고체 금속 플레이트가 블레이드가 접촉한다는 것이 저작자에게 더 중요한 것으로 보인다. 이 참조문헌은 용융 금속으로부터 고체 금속을 분리하는 발명 개념을 개시하지 않는다.
이 참조문헌은 용융 금속의 방울을 분사하는 개념을 개시하지 않으며 회전 블레이드와 접촉하게 되는 금속의 체적을 제어하는 어떤 방법도 제공하지 않는다. 확실히, 블레이드 상에 쌓이는 금속의 양의 제어에 대한 어떤 개시도 나타나 있지 않다. 마찬가지로, 사용되는 특정 금속이 원하는 크기로 분리되어 리본이 되는 것을 담보하기 위해 적당한 휠 속도를 사용하는 것이 개시되어 있지 않다. 이것, 즉 휠 속도는 노즐 크기, 가스 압력 및 원하는 크기의 리본으로 변환되는 특정 금속에 따라 선택된다는 것은 본 발명의 중요한 요소이다.
회전 가능한 휠은 유용하게 온도 제어되며 바람직하게는 예를 들어 바람직하게는 -100℃ 내지 + 200℃ 사이의 범위의 온도로 냉각된다. 휠의 온도를 제어하는 것은 용융 금속의 고화율(solidification rate)이 제어될 수 있도록 하며 이는 균일한 금속 스트랜드의 제조에 도움이 된다.
휠은 편의상 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄으로 만들어지거나, 금속 합금 또는 세라믹 물질 또는 그라파이트와 같은 카본으로 만들어질 수 있다. 또한 구리 베이스 휠 상의 카본 증발 층과 같은 베이스 휠 상에 이들 물질 중 하나의 층들이 또한 가능하다. 이러한 물질들은 고화(solidification) 과정에 도움이 되는 우수한 열적 전도성을 가진다.
필요한 경우 휠의 외주면의 구조는 밀링(milling)이나 터닝(turning)보다 더 쉽게 만들어질 수 있는 작은 치수의 예리한 구조를 가능하게 하는 리소그래피 기술(lithographic technique)에 의해 만들어질 수도 있다.
휠은 실제 대기 압력(ambient atmospheric pressure), 또는 실제 기압보다 낮은 압력 또는 실제 기압보다 높은 압력에 대응하는 압력의 대기(atmosphere)를 가지는 챔버 내에서 회전하도록 간편하게 설치될 수 있다. 챔버 내의 대기는 고화 금속 스트랜드의 형성에 영향을 주며 제조되는 금속 스트랜드의 형태를 정밀하고 조정하는데 사용될 수 있다. 공기의 성분과 반응하는 금속의 경우 챔버 내에 불활성 가스 대기를 사용하는 것이 도움이 된다. 또한, 어떤 환경에서는 반응성 가스 대기가 유익할 수 있으며, 예를 들어 강도가 강화된 금속 스트랜드가 요구되면 질소 또는 탄소 함유 대기가 질화 또는 침탄을 위해 사용될 수 있다. 스크레이퍼 블레이드(scraper blade) 또는 독터 블레이드(doctor blade)와 같은 디플렉터(deflector)가 용융 금속이 노즐을 통해서 표면에 침착되기 전에 원주방향으로 연장되는 표면으로부터 경계 공기를 반사시키기 위해 휠의 회전 방향에서 노즐 상류에 구비될 수 있다. 그 구조를 손상시키는 것을 피하기 위해 휠의 외주면으로부터 최소한의 공간을 단지 필요로 하는(그리고 이것이 휠의 외주면에 가깝게 위치되면 노즐에 의해 또한 제공될 수 있는 기능) 이러한 디플렉터는 휠과 함께 이송되는 경계 공기가 노즐로부터 외주면 상으로의 용융 금속의 흐름에 원하지 않는 방식으로 영향을 주는 것을 방지할 수 있으며, 예를 들어 이에 의해 용융 금속이 휠의 표면에 도달하기 전에 냉각되는 것을 줄일 수 있다. 즉, 반사기가 상기 노즐(N)을 통한 용융 금속이 상기 표면에 축적되기 전에 원주방향으로 연장되는 표면으로부터 경계 층 가스를 반사하도록 상기 휠의 회전 방향으로 상기 노즐(N)의 상류측에 구비될 수 있다.
일반적으로 말해, 가스 압력이 용융 금속이 노즐을 통해 배출되도록 용융 금속에 가해진다. 이러한 가스 압력은 용융 금속의 큰 표면 장력/에너지가 용융 금속이 작은 노즐을 통해 흐르는 것을 방해할 수 있기 때문에 일반적으로 필요하다. 추가적인 가스 압력(용융 금속의 무게에 추가되는)은 용융 금속이 노즐을 통해 흐르도록 한다. 용융 금속에 가해지는 압력에 대해 참고할 때, 언급되는 압력은 종종 예를 들어 400mbar 와 같이 대기압력보다 낮게 유지되는 장치의 챔버에 일반적으로 가해진 압력보다 큰 것으로 이해될 수 있다. 델타(delta) P 또는 ΔP는 도가니 내의 용융 금속에 작용하는 압력과 챔버 내의 내부 압력 사이의 압력 차를 의미한다.
가스 압력은 노즐 외부의 압력에 비해 더 높은 압력인 50mbar 내지 1bar 사이의 범위에서 전형적으로 선택된다. 가스 압력은 회전 휠 상으로의 용융 금속의 침착 율을 조절한다. 이 파라미터는 또한 금속 리본의 치수를 제어한다.
편의상 노즐은 휠의 회전 원주방향으로 1mm 보다 작은 폭을 가지는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 노즐의 길이 방향은 휠의 외주면의 회전 방향에 대해 수직을 이룬다.
전기 모터가 200mm의 직경을 가지는 휠을 95Hz 이상의 주파수, 즉 더 일반적으로 60m/s 보다 큰 원주방향 속도로 구동하기 위해 편리하게 사용될 수 있다. 모터가 200mm의 직경을 가지는 구리 휠을 위해 85Hz보다 큰 주파수, 바람직하게는 85Hz 내지 200Hz 사이의 범위의 주파수, 즉 더 일반적으로 54m/s에서 137m/s 사이의 범위의 원주방향 속도에서, 상기 휠(B)을 구동하도록 구성될 수 있다.
휠의 외주면은 제조되는 스트랜드의 길이를 제어하기 위해 횡방향으로 연장되는 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 특징은 휠의 외주면의 원주방향으로 연장되는 에지 및 리세스를 방해하는 횡방으로 형성되고 규칙적으로 이격되는 복수의 그루브를 포함한다.
휠의 재질은 용융 금속에 쉽게 접착되지 않도록 선택될 수 있으며, 예를 들어 구리 휠이 Fe40Ni40B20 합금, 알루미늄 또는 납에 대해 사용될 수 있다.
본 발명의 멜트 스피닝 공정에서 용융 금속이 도가니의 개구를 통해서 매우 빠르게 회전하는 금속 휠 상에 분사된다. 휠은 일반적으로 구리를 포함하고 잘 냉각될 수 있다. 특히 작은 직경의 스트랜드의 제로를 위해 금속 멜트의 특히 강한 모세관 힘을 사용할 수 있다. 부드러운 스피닝 휠 대신에 긴 원주방향으로 연장되는 그루브(리세스)를 갖도록 구조화되는 멜트 스피닝 휠이 사용된다. 회전 휠 상의 금속 멜트의 양이 단지 하나 또는 몇 개의 리세스, 및/또는 랜드 또는 이웃하는 리세스 사이의 랜드가 젖는 정도로 감소되면, 휠 사이에 형성된 리세스 및 작용하는 모세관 힘에 의해 평면 금속(액체) 필름의 횡방향 단절(braking up)이 얻어진다. 초기 추측에 의하면 결과 스트랜드의 횡방향 치수는 휠의 구조의 횡방향 치수를 반영한다. 그러나 단위시간당 휠을 때리는 멜트의 양의 추가적인 감소는 작용하는 모세관 힘의 결과로 휠 상의 구조의 코너 또는 에지에 금속 멜트의 양의 집산 또는 수집을 야기한다. 따라서 휠의 리세스의 에지와 같은 코너 또는 휠의 리세스의 바닥을 따라 쌓인다. 이것은 휠의 실제 구조의 치수로부터 예상되는 것보다 훨씬 작은 스트랜드의 형상을 얻는 것을 가능하게 한다. 따라서, 1mm의 횡방향 구조 크기로 0.4mm 폭의 리본을 얻는 것이 가능하다. 구리 휠 상의 금속 멜트의 침착 속도 및 휠의 구조는 본 발명에서 결정적으로 중요하다. 금속 멜트의 침착 속도는 휠의 회전 속도, 도가니의 개구의 크기, 및 멜트가 도가니의 개구를 통해 가압되는 압력에 의해 제어될 수 있다. 휠의 구조화된 외주면을 가로지는 노즐 개구의 크기가 복수의 그루브 및/또는 랜드를 넘어 연장되기 때문에, 복수의 스트랜드는 휠의 원주방향으로 구조화된 표면 상의 용융 금속의 횡방향 절단에 의해 한 번에 형성될 수 있다. 휠의 원주방향으로의 노즐 폭의 감소는 단위시간당 각 스트랜드를 형성하는 금속의 양을 줄일 수 있고 그에 따라 스트랜드가 더 미세해지는, 즉 감소된 폭방향 치수 또는 치수들을 갖게 된다.
휠 표면의 구조는 선반(lathe) 상에서의 공정과 같은 터닝 공정, 밀링 또는 레이저 절단(laser ablation)에 의해 제조될 수 있다. 금속 멜트의 급작스러운 고화(solidification) 및 휠의 회전에 의해 야기되는 큰 원심력은 모세관 힘이 중요하지 않게 만들며 그에 따라 형성되는 와이어가 휠로부터 이탈되며, 그에 의해 알려진 수집 장치에 의해 수집될 수 있다. 멜트의 고화 후에 멜트는 일반적으로 방울을 형성하지 않으며, 와이어가 더 처리될 수 있으며, 예를 들어 직물 플리스(fleece) 또는 펠트(felt)로 작업될 수 있다. 이에 따라 멜트 스피닝 방법은 직물을 제조하는 방법과 결합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명은 첨부된 도면 및 본 발명의 방법의 다양한 예들을 참조하여 더 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.
도 1은 기본 멜트 스피닝 공정의 개략적 도시이다.
도 2는 본 발명의 회전 가능한 휠을 구비하는 멜트 스피닝을 위해 사용되는 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2의 장치에서 하우징이 제거된 상태의 정면에서 본 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 스피닝 휠의 외주면에 적용되는 구조를 보여주는 외주면의 평면도이다.
도 5는 도 2 및 도 3의 휠의 외주면의 가능한 단면 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 도가니(crucible)의 방출 오리피스의 설명 스케치의 평면도이다.
도 7은 30Hz로 회전하는 200mm 직경의 구리 휠에 스핀된 Fe40Ni40B20 합금의 멜트 스핀 리본(melt spun ribbon)의 사진이다.
도 8은 다른 구조를 가지고 예 1의 시험을 지지하기 위한 치수를 가지는 도 5와 유사한 도면이다.
도 9는 멜트 스피닝에 의해 덩어리로 제조된 Fe40Ni40B20 리본의 사진이다.
도 10은 도 8의 라운드 그루브에서 리본 물질의 부분적인 분해를 보여주는 SEM 이미지이다.
도 11은 60Hz로 회전하는 도 9와 동일한 구리 휠에 의해 형성된 Fe40Ni40B20 리본을 보여주는 도 9와 유사한 사진이다.
도 12는 74 리본의 샘플을 위한 100㎛ 보다 작은 리본 폭의 통계적인 크기 분포를 보여주는 다이어그램이다.
도 13은 본 발명에 의해 제조된 리본의 폭의 통계적인 크기 변화를 보여주는 다이어그램이다.
도 14는 500㎛ 보다 작은 리본 (106 샘플 리본) 및 150㎛ 보다 작은 리본(80 샘플 리본)의 도 9의 샘플로부터 리본의 통계적인 크기 분포를 보여주는 두 개의 다이어그램이다.
도 15a 내지 15c는 도 2 및 도 3의 휠의 가능한 대체적인 표면 구조의 예들이다.
도 16a 내지 16c는 추가적인 멜트 스핀 리본의 예들이다.
도 17은 예 5 내지 10의 결과들을 요약하는 테이블이다.
도 18은 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 5의 산출물의 사진들이다.
도 19는 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 6의 산출물의 사진들이다.
도 20은 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 7의 산출물의 사진들이다.
도 21은 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 8의 산출물의 사진들이다.
도 22는 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 9의 산출물의 사진들이다.
도 23은 휠의 표면에 사용되는 그루브 형상의 단면의 스케일 도면과 함께 예 10의 산출물의 사진들이다.
도 1에 도시된 멜트 스피닝 공정의 개략적인 도면을 참조하면, 스핀될 금속(A)은 전기 히팅 장치(I)에 의해 도가니(K)에서 가열된다. 가스 압력(P)은 용융 금속을 도가니(K)의 노즐(N)을 통해서 회전 휠(B) 상으로 분사되도록 가압한다. 휠(B)은 용융 금속이 휠의 외주면 상에서 고화되어 원심력에 의해서 떨어져 나가기 전에 용융 금속을 폭 방향으로 제한하는 표면 구조(S)(도 4 및 도 5에 개략적으로 도시되어 있음)를 가진다. 도가니(K)의 노즐(N)은 마찬가지로 구성되고, 예를 들어 도 6에 도시된 직사각형 형상의 노즐 개구(O)를 가진다. 도 6 및 도 4의 개략적인 다이어그램으로부터, 노즐 개구의 길이방향(L)은 휠(B)의 외주면(S)의 그루브(G)의 원주방향(C)을 가로지르는 방향을 향하고 이들 그루브들 몇 개 상으로 연장되고 실제 예에서는 대부분의 그루브 위로 연장되어 노즐 개구가 휠(B)의 표면 구조의 폭을 가로질러 용융 금속을 분포시키는 것을 알 수 있다. 슬롯(slot)의 폭(W)은, 노즐(N)로부터 휠(B)의 구조화된 표면(S) 상으로의 용융 금속의 유동 속도를 제어하기 위해, 비교적 넓은 한계 범위, 예를 들어 1 mm 내지 10㎛ 사이에서 선택될 수 있다. 폭(W)이 상대적으로 클 때, 휠(B)의 구조화된 표면 상으로의 상대적으로 큰 용융 금속의 유동 속도가 얻어지며, 휠의 주어진 속도에서 제조되는 스트랜드는 상대적으로 큰 단면을 가진다. 원하는 노즐 폭(W)을 가지는 다른 노즐을 가지는 도가니(K)로 대체하는 것이 의해 얻어질 수 있는, 폭(W)을 감소시키면, 휠(B)의 구조화된 외주면(S) 상으로의 용융 금속의 유동 속도는 감소되고, 휠의 동일한 회전 속도에서 제조되는 스트랜드는 상대적으로 작은 단면을 가진다.
용융 금속에 가해지는 압력(P)은 또한 유동 속도를 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 명백히, 상대적으로 큰 압력은 상대적으로 낮은 압력에 비해 더 큰 유동 속도를 유발한다. 특히 노즐 개구의 상대적으로 작은 폭(W)에서, 중력만으로는 적당한 유동을 얻기 위해 일반적으로 충분하지 않기 때문에, 최소 압력(P)이 용융 금속을 노즐(N)을 통해 분사되도록 하기 위해 항상 필요하다. 그렇지 않으면 밸브의 다른 형태가 필요하고 용융 금속의 흐름을 조절하기 위해 필요한 밸브는 기술적으로 어렵기 때문에, 사실상 이것이 유리하다. 압력차(ΔP)는 사용되는 금속과 원주방향으로의 노즐 개구의 폭에 의존한다는 것이 인식되어야 한다. 노즐 개구의 길이는 넓은 한계 범위에서 변경될 수 있다. 연구실의 실험을 위해 10 내지 12mm의 값이 유용하다. 제조 상에서는 더 큰 길이가 휠의 외주면의 축방향 폭에 따라 선택될 수 있다.
도 4는 네 개의 그루브(grooves) 또는 리세스(recesses) 및 이들 사이의 랜드(lands)를 가지는 휠(B)의 구조화된 외주면(S)을 개략적으로 보여준다. 일반적으로 이들 사이에서 원주방향으로 연장되는 랜드를 가지는 원주방향으로 연장되는 더 많은 그루브(G)가 있을 수 있으며, 각 랜드는 두 개의 원주방향으로 연장되는 리세스(G) 사이에 배치된다. 각 그루브(G)와 이웃하는 랜드(L)의 경계는 원주방향으로 연장되는 에지 또는 코너를 정의한다.
그루브 또는 리세스(G)는 반원, 대칭형 v 형상, 비대칭형 v 형상, 직사각형, 사다리꼴 형상을 포함하는 그룹에서 선택되는 단면 형상을 가질 수 있으며, 이러한 종류의 그루브들이 도 17 내지 23 뿐만 아니라 도 5, 8 및 15a 내지 15c에 도시되어 있다. 추가적인 원주방향으로 연장되는 에지 또는 코너가 그루브(G)의 바닥에 형성될 수 있으며 용융 금속이 바람직하게 모이는 위치를 또한 형성할 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 엄격히 말하면 랜드가 구비되어야 할 필요는 없으며, 그루브 또는 리세스(G)는 도 15b 및 15c에 도시된 바와 같은 v 형상의 기계 나사산에 대응하는 단면 형상을 가지고 이러한 그루브(G)는 휠(B)의 외주면 주위에 엄격히 원주방향으로 연장될 수도 있고 피치(pitch)를 가지는 스크류 나사산의 형상을 가질 수도 있다. 상대적으로 정확한 나사산을 위해 대응하는 작은 피치가 적당하다.
랜드가 구비될 때 일반적으로 이들은 1mm 또는 이보다 작은 폭을 가진다.
도 4에 도시된 바와 같이, 그루브(G)는 폭 x를 가질 수 있고 랜드(L)는 폭 y를 가질 수 있다. 이들 치수는 선택된 치수의 상대적으로 균일한 스트랜드를 제조하기 위한 공정을 재단함에 있어서 유연성을 제공한다. 노즐 개구(O)는 복수의 그루브(G) 상에 연장되며, 폭(x)과 관련된 그루브의 체적은 용융 금속을 모으는 역할을 하고 스트랜드의 크기에 영향을 갖는다. 일반적으로 말하면 폭(x)이 작을수록 그루브(G)의 체적이 더 작고 제조되는 스트랜드의 단면이 더 작다. 랜드(L)의 폭(y)은 용융 금속으로부터의 열의 제거에 영향을 주며 또한 스트랜드의 단면 형상 및 그 길이에 영향을 가진다.
지금까지 수행된 시험들의 대체적인 목표는 멜트 스피닝 공정이 가볍고 기계적으로 강화된 직물(금속 스트랜드에 의해 강화된 직물), 섬유 그리고 촉매적으로 활성 물질과 같은 산업적 응용물을 위한 미크론 범위의 직경을 가지는 얇은 섬유를 제조할 수 있는지 여부를 조사하는 것이다. 사용된 실질적인 장치는 도 2 및 3에 도시되어 있다. 휠(B)의 디자인과는 무관하게, 도 2 및 3에 도시된 장치는 독일 헤힝겐(Hechingen)의 Edmund Buehler GmbH사로부터 얻을 수 있는 상업적으로 이용가능한 멜트 스피너이다. 이는 실린더부(cylindrical portion)(12) 및 이 실린더부(12)로부터 먼 단부에 폐쇄가능한 포트(16)를 가지는 접선 방향으로 연장되는 수집 튜브(collection tube)(14)를 가지는 금속 챔버(metallic chamber)(10)를 포함한다. 실린더부(12) 위에 전기 가열 시스템(I)을 가지는 도가니(K) 및 가스 압력 공급기(P)가 챔버(10)의 짧은 실린더형 연장부(18) 내에 설치되고 아르곤(argon)과 같은 가압 가스, 압력(P)을 결정하는 가스 유동 밸브의 전가 파워 및 제어, 가열 시스템(I)의 파워, 가스 압력 및 멜트의 온도와 같은 파라미터를 모니터링 하기 위한 필요한 공급 라인을 구비한다. 휠(B)은 실린더부(12) 내에 동심으로 설치되고 실린더부(12)의 후방 측에 플랜지되는 전기 모터(22)에 의해 구동되는 액슬(axle)(20)(도 3 참조) 상에 베어링(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 실린더부의 전방 사이드(24), 즉 구동 모터(22)의 반대 사이드(26)는 유리로 만들어져 스피닝 공정이 관찰될 수 있고 고속 카메라에 의해 촬영될 수 있다. 챔버(10)는 진공 스터브(evacuation stub)(28)를 통해 진공 펌프에 의해 진공이 될 수 있고 추가 피드 스터브(30)를 통해 불활성(inert) 또는 반응성(reactive) 가스 흐름이 공급될 수 있다. 이에 따라 원하는 온도 및 압력에서 원하는 대기(atmosphere)가 챔버(10) 내에 형성될 수 있다. 상기 휠(B)은 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄, 또는 금속 합금, 또는 세라믹 물질, 또는 그라파이트로 만들어지거나, 금속 또는 금속 합금 또는 세라믹 물질 또는 그라파이트 또는 기상 증착 카본으로 만들어지는 층을 가지는 기본 물질의 휠, 예를 들어 그라파이트 층을 가지는 구리 휠일 수 있다.
포트(16)를 폐쇄하기 위한 커버는 요구되는 대로 실린더형 연장부(18)에 수집되는 물질이 관찰되고 제거되고 촬영될 수 있도록 허용하는 힌지 또는 제거 가능한 유리 커버일 수 있다.
다음 실험이 수행되었다.
비교예1(Comparative Example 1)
첫 실험에서 멜트 스핀 리본(melt spun ribbons)은 200mm의 직경 및 직 원기둥(right cylinder)의 형상을 가지는 부드러운 외주면(32)(도 4에 지시됨)을 가지는 표준 구리 휠(B) 상에서 생성되었다. Fe40Ni40B20 멜트는 질화 붕소(boron nitride) 도가니(K) 내에서 가열 시스템(I)에 의해 형성된다. 도가니(K)는 길이(L) 10mm, 폭(W) 0.4mm의 명목상 치수를 가지는 슬릿 오리피스(slit oriffice)를 가진다. 금속이 녹으면 가스 압력이 용융 금속을 오리피스를 통해 구리 휠(B) 상에 분출되도록 하는 압력 소스(P)에 의해 용융 가스에 적용된다. 구리 휠(B)은 30Hz의 휠 구동 주파수로 구동 모터에 의해 회전되었다. 금속 샘플의 질량은 ca. 10g이었다. 도 7에 도시된 바와 같이, >1m의 길이, 9.3 + 1 내지 0.1mm의 대표적인 폭, 그리고 42 + 1 내지 2 미크론(microns)의 대표적인 두께를 가지는 단일 연속 리본이 생성되었다. 도 7은 이러한 방식으로 제조된 리본이 우수한 품질이라는 것을 보여준다.
사용된 구체적인 파라미터는 다음과 같다.
금속 샘플의 무게 10g
노즐 개구의 길이(L) 10mm
노즐 개구의 폭(W) 0.4mm
휠 온도 RT
챔버 내의 가스 아르곤(Argon)
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스 온도 RT
용융 금속의 온도 1350℃
용융 금속에 적용된 압력 200mbar (overpressure)
휠 속도 30Hz
휠 직경 200mm
휠과 오리피스 사이의 거리 0.2mm
예시 예1(Illustrative Example 1)
도 2 및 3과 동일한 장치를 사용하여, 부드러운 구리 휠은 동일한 크기를 가지나 그 직 원기둥 표면에서 도 8에 도시된 구조를 가지는 구리 휠로 대체된다. 그리고 나서 멜트 스피닝 공정이 비교 예1과 동일한 파라미터를 사용하여 반복된다. 도 8에 도시된 휠 구조의 도면은 1mm의 직경 및 이웃하는 그루브 쌍 사이의 1mm의 공간 또는 랜드를 가지는 반원형의 단면의 7 그루브를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 결과적인 스트랜드들은 휠의 표면 구조에 따라 성형된 리본의 형태를 가졌다. 이것들은 몇 cm의 대표적인 길이 및 2부터 9mm 사이에서 변하는 폭을 가졌다. 대략 200 미크론의 두께는 두께 게이지를 사용하여 측정되었으나, 정확한 측정은 리본들의 곡률 및 이들의 깨지기 쉬운 성질에 의해 방해를 받았다. 리본의 깨지기 쉬운 성질은 휠과 리본들 사이의 불충분한 열적 커플링에 의해 영향을 받았을 수 있는 그들의 결정형 구조에 의해 야기된 것으로 생각되었다. 도 8의 구조화된 휠의 사용에 의해 제조된 리본들이 도 9의 사진에 나타나 있다.
도 9에 도시된 멜트 스핀 리본의 미세구조를 조사하기 위해 SEM 이미지가 낮은 배율에서 획득되었다. 대표적인 예가 그루브(그루브 사이의 웹에서의 물질에서는 아님)에서 리본의 부분적인 깨어짐을 보여주는 도 10에 도시되어 있다. 발명 예1의 결과인 리본은 큰 균일성을 가지고, 이는 스트랜드의 집합은 개별 스트랜드의 길이가 서로 평행하고 실질적으로 유사한 길이를 가지는 바람직한 방향을 가지는 것을 의미한다.
발명 예1(Inventive Example 1)
이 예에서, 목표는 휠 표면과 도가니(K)의 오리피스 사이에서 휠에 형성되는 액체 풀의 체적을 감소시킴으로써 구리 휠 상의 액체 멜트의 깨어짐을 향상시키는 것에 의해 단일 리본을 더 순수하게 만드는 것이다. 이 개념은 리본 물질의 깨어짐이 촉진될 수 있다면 1mm의 폭을 가지는 단일 리본이 반원형 그루브들 사이에서 평평한 표면 상에 형성될 수 있다는 인식에 기초하였다. 이 예에서, 이는 예시 예 1과 동일한 구조화된 표면을 사용하고, 그리고 37.5m/s의 휠의 표면 속도에 대응하여 휠(B)의 회전 속도를 60Hz로 향상시키는 것을 제외하고 비교 예1과 동일한 파라미터 셋트를 사용하여 달성되었다. 결과적인 리본들은 도 11에 도시되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 이 실험에서 더 좁은 리본들이 얻어졌다. 이들은 대략 10cm의 길이, 1.3 +/- 0.5 mm의 대표적인 폭, 그리고 31 +/- 8 microns의 대표적인 두께를 가진다. 초기 질량의 대략 30%가 ~1mm 폭의 리본으로 옮겨진 것이 밝혀졌다. 나머지 산물은, 도 11에 도시되지 않은, 물질(Fe40Ni40B20)의 조각들 및 대략 1cm의 대표적인 길이를 가지는 부서진 리본 물질을 포함한다.
도 11의 사진에 보여지는 스트랜드의 질량 및 크기 분포는 도 12에 도시된 다음 결과로 나타난다.
총 질량 = 9.70 g (100%)
응집된 스트랜드의 질량 = 2.83 g (29%)
스트랜드의 길이: 몇 센티미터(10 cm)
대표적인 폭: ca. 1.3 mm
잔존 물질의 질량 : 6.73 g (69%)
손실된 물질의 질량 : 0.14 g (1%)
도 12의 다이어그램은 유용한 물질의 스트랜드는 200㎛ 부터 500㎛ 사이의 범위에서 폭을 가지는 대다수의 스트랜드를 가지는 크기 분포를 가졌다.
발명 예 2
이 예에서 발명 예 1과 동일한 기본 셋업이 유지되고 다만 스피닝 휠 상의 멜트의 침적을 줄이기 위해 멜트의 압력이 100mbar로 감소된다. 이는 두 종류의 금속 스트랜드로 이어진다.
균일한 직경 및 대략 몇 cm의 길이를 가지는 유사한 스트랜드의 응집의 형태의 스트랜드, 그리고 모든 잔존 섬유 산물을 포함하는 섬유 혼합물 형태의 스트랜드이다.
다음 결과가 얻어졌다.
총 질량 6.06g (100%),
응집된 스트랜드의 질량: 4.18g (69%)
평균 폭 : 389㎛ +/- 167㎛
평균 두께 : 28㎛ +/- 7㎛
스트랜드의 길이 : ca. 10cm
잔존 혼합물 : 1.66g (27%)
길이 : 몇 mm
평균 폭 : ca. 20㎛
손실 물질: 0.22g (4%)
도 11은 발명 예 2의 구조화된 휠과 슬릿 오리피스를 사용하여 생성된 Fe4ONi4OB2O 리본을 보여주며, 도 12는 얻어진 물질의 60%를 형성하는 유용한 금속 스트랜드의 좁은 크기 분포를 보여준다.
도 13은 다른 금속 혼합물, 즉 발명 예 3의 유용한 스트랜드의 특징을 보여준다. 도 14는 500㎛ 보다 작은 폭을 가지는 스트랜드의 분포를 보여준다. 도시된 바와 같이, 스트랜드들의 많은 부분은 1 내지 50㎛의 범위의 폭을 가진다. 도 14의 두 번째 다이어그램은 1 내지 150㎛의 범위의 폭의 스트랜드의 분포를 보여주고, 스트랜드들의 많은 부분은 4 내지 40㎛의 범위의 폭을 가지는 것을 알 수 있다.
발명 예 3
이 케이스에서 다음의 표1과 같은 파라미터가 사용된다.
물질: 납(lead, Pb)
발명 예 1과 같은 표면 구조, 크기 그리고 구리 휠의 회전 속도
금속 샘플의 무게 9.04 g
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 0.4 mm
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤(Argon)
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 400℃ < Tejection < 700℃
분사 압력 100 mbar
휠 속도 60 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 평균 폭 0.7 +/- 0.05 mm
결과 리본의 평균 두께 59㎛ +/- 23㎛
이러한 방식으로 제조된 리본들이 도 16a에 도시되어 있다.
발명 예 4
이 케이스에서 다음의 표2와 같은 파라미터가 사용된다.
물질: 알루미늄(aluminium, Al)
금속 샘플의 무게 4.85 g
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 0.4 mm
휠 온도 RT (~25℃)
챔버 내의 가스 아르곤(Argon)
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 900℃
분사 압력 200 mbar
휠 속도 60 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 평균 폭 2.0 +/- 0.3 mm
결과 리본의 평균 두께 46㎛ +/- 10㎛
다음의 추가 예에서 구조화된 휠을 사용하여 멜트 스피닝 공정의 다른 파라미터를 이용하여 제조된 섬유가 주어진다. 다음의 모든 예들에서 휠은 그루브의 형태가 멜트에 의해 어떻게 젖는가를 나타내는 것과 함께 도 17의 요약에서 도시된 다양한 그루브 구조를 가지는 구리 휠이다.
예5
물질 : Fe40Ni40B20 실험MS03
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 400㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350℃
분사 압력 200 mbar
휠 속도 30 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 평균 폭 직물된 리본(textured ribbon), 그루브 구조의 프로파일을 가지는 라멜라(lamella), 도 17 참조
결과 리본의 평균 두께 실험 실패
이 실험에서 제조된 직물 리본은 이 예 5에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 18에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 상부 좌측의 스케일 바는 50mm이고 사진에서 상부 우측의 스케일 바는 5mm이다. 프로파일 다이어그램에서 스케일 바는 1mm 길이를 나타낸다. 실험 MS03의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 롤의 전체 프로파일 표면을 덮는 층을 형성한다는 것을 알 수 있다.
예6
물질: Fe40Ni40B20 실험MS23
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 400㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350℃
분사 압력 200 mbar
휠 속도 85 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 평균 폭 직물된 리본(textured ribbon), 라멜라(lamella)는 파손되고 그루브 형상을 따르지 않음
결과 리본의 평균 두께 실험 실패
이 실험에서 제조된 직물 리본은 이 예 6에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 19에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 상부 좌측의 스케일 바는 10mm이고 사진에서 상부 우측의 스케일 바는 1mm이다. 프로파일 다이어그램에서 스케일 바는 1mm 길이를 나타낸다. 실험 MS23의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 롤의 프로파일 표면의 일부를 덮는 불균일한 폭의 층들을 형성한다는 것을 알 수 있다.예7
물질: Fe40Ni40B20 실험MS34
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 100㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350℃
분사 압력 400 mbar
휠 속도 85 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 폭 최대 171.4㎛, 최소 10.4㎛
결과 리본의 두께 <5㎛
이 실험에서 제조된 섬유는 이 예 7에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 20에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 상부의 스케일 바는 10mm이다. 프로파일 다이어그램에서 스케일 바는 1mm 길이를 나타낸다. 실험 MS34의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 나누어지고 랜드 근처의 리세스 또는 그루브의 에지에 집중된다는 것을 알 수 있다.
예8
물질: Fe40Ni40B20 실험MS031
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 100㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350
분사 압력 400 mbar
휠 속도 85 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 평균 폭 최대 146.2㎛, 최소 8.4㎛
결과 리본의 두께 <5㎛
이 실험에서 제조된 섬유는 이 예 8에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 21에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 상부의 스케일 바는 250㎛을 나타낸다. 프로파일 다이어그램에서 상부의 스케일 바는 10mm를 나타낸다. 휠의 프로파일 다이어그램에서, 실험 MS31의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 나누어지고 랜드 근처의 리세스 또는 그루브의 에지에 집중된다는 것을 알 수 있다.
예9
물질: Fe40Ni40B20 실험MS37
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 50㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350℃
분사 압력 1000 mbar
휠 속도 85 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 리본의 폭 최대 48.4㎛, 최소 9.3㎛
결과 리본의 두께 <5㎛
이 실험에서 제조된 섬유는 이 예 9에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 22에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 상부의 스케일 바는 10mm를 나타낸다. 프로파일 다이어그램에서 스케일 바는 1mm 길이를 나타낸다. 휠의 프로파일 다이어그램에서, 실험 MS37의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 나누어지고 랜드 근처의 리세스 또는 그루브의 에지에 집중된다는 것을 알 수 있다.
예10
물질: Fe40Ni40B20 실험MS33
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 100㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1350℃
분사 압력 400 mbar
휠 속도 60 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 섬유의 폭 최대 75.1㎛ , 최소 2.8㎛
결과 섬유의 두께 <5㎛
이 실험에서 제조된 섬유는 이 예 10에 사용된 그루브의 확대된 단면 프로파일과 함께 그리고 그루브의 폭을 보여주는 도 23에서 다른 확대율로 사진으로 나타나 있다. 그루브의 프로파일은 스케일로 도시되어 있다. 사진에서 좌측 상부의 스케일 바는 10mm를 나타내고, 사진에서 우측 상부의 스케일 바는 200㎛을 나타내며, 사진에서 좌측 하부의 스케일 바는 1000㎛을 나타낸다. 프로파일 다이어그램에서 스케일 바는 250㎛ 길이를 나타낸다. 휠의 프로파일 다이어그램에서, 실험 MS33의 도 17의 대응하는 프로파일 다이어그램과 동일한 휠의 프로파일 다이어그램에서, 금속 필름이 나누어지고 정점, 즉 리세스 또는 그루브의 에지에 집중된다는 것을 알 수 있다.
예11
물질: Stainless steel V2A 실험MS058
노즐 개구의 명목 길이 10 mm
노즐 개구의 명목 폭 75㎛
휠 온도 RT (~23℃)
챔버 내의 가스 아르곤
챔버(12) 내의 압력 400 mbar
챔버(12) 내의 가스의 온도 RT
분사 온도 1550℃
분사 압력 800 mbar
휠 속도 95 Hz
휠 직경 200 mm
노즐과 휠 사이의 거리 0.3 mm
결과 섬유의 폭 최대 144㎛ , 최소 2.3㎛
결과 섬유의 두께 < 5㎛
예 5 내지 11의 값들은 실험 번호로 분류된 도 17의 테이블에서 다른 관련 값들과 함께 요약되고, 도 17은 각 실험에 사용된 휠의 그루브가 형성된 표면의 프로파일을 나타내는 스케치를 포함한다.

Claims (3)

  1. 적어도 하나의 횡방향 치수 및 상기 적어도 하나의 횡방향 치수보다 적어도 열 배 큰 길이를 선택적으로 가지는 긴 금속 스트랜드를 제조하는 방법으로서,
    용융 금속이 노즐 개구를 통해 이동하고 회전 가능한 휠의 외주면(S)으로 이송되도록 용융 금속에 가스 압력(P)을 가함으로써, 휠(B)의 회전의 원주방향(C)에서 노즐 개구의 폭(W) 및 휠(B)의 외주면(S) 상에 폭(W)보다 큰 휠의 외주면을 가로지르는 길이를 가지는 직사각형 단면을 가지는 노즐(N)을 통해 용융 금속을 분사하는 단계,
    회전 가능한 휠의 외주면(S)에 에지 사이에 형성되거나 에지에 의해 경계지워지는 원주방향으로 연장되는 에지와 리세스(G)를 가지는 회전 가능한 휠의 외주면(S)을 제공하는 단계, 그리고
    상기 용융 금속으로부터 상기 외주면(S)에 형성되고 상기 휠(B)의 회전에 의해 생성되는 원심력에 의해 상기 외주면(S)으로부터 분리되는 고화된 금속 스트랜드를 수집하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 노즐 개구의 폭(W)을 제어하는 단계, 상기 용융 금속이 상기 노즐 개구를 통해서 이동하고 상기 회전 가능한 휠의 외주면으로 이송되도록 상기 용융 금속에 가해지는 가스 압력(P)을 제어하는 단계, 상기 에지 사이에 형성되거나 상기 에지에 의해 경계지워지는 상기 원주방향으로 연장되는 에지에 작용하는 힘에 의해 집중되는 레벨로 금속에 의존하는 방식으로 상기 휠의 외주면(S) 상으로의 용융 금속의 흐름이 감소하도록 상기 휠의 회전 속도를 제어하는 단계, 그리고 원하는 긴 금속 스트랜드를 제조하도록 상기 에지에 용융 금속(A)을 모으기 위해 상기 에지를 이용하는 단계를 더 포함하고,
    상기 노즐 개구의 폭(W)은 1mm 내지 10㎛ 사이의 범위에 속하고,
    상기 에지를 정의하는 상기 원주방향 리세스는 50㎛ 내지 1000㎛ 사이의 범위에 속하는 반경방향 깊이를 가지는
    방법.
  2. 제1항에서,
    상기 금속의 유동은 상기 연장된 스트랜드가 200㎛ 내지 1㎛ 사이의 범위에 속하는 폭을 가지는 레벨로 감소되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 금속 스트랜드는 50㎛ 내지 1㎛ 사이의 범위에 속하는 두께를 가지는 방법.
KR1020197007488A 2014-08-07 2015-08-06 멜트 스피닝에 의해 미크론 범위의 두께를 가지는 금속성 또는 무기성 스트랜드를 제조하는 장치 및 방법 KR101990787B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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