NO853965L - Prosess med apparat for fremstilling av metallisk material e og spesielt metallisk microfibre. - Google Patents
Prosess med apparat for fremstilling av metallisk material e og spesielt metallisk microfibre.Info
- Publication number
- NO853965L NO853965L NO853965A NO853965A NO853965L NO 853965 L NO853965 L NO 853965L NO 853965 A NO853965 A NO 853965A NO 853965 A NO853965 A NO 853965A NO 853965 L NO853965 L NO 853965L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- fibers
- micrometers
- diameter
- less
- metallic material
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000007769 metal material Substances 0.000 title claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 title 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 45
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 28
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 12
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 12
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 7
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 239000003570 air Substances 0.000 description 4
- 229920000914 Metallic fiber Polymers 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000019612 pigmentation Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
- B21C23/08—Making wire, bars, tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/005—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of wire
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
FREMSTILLING AV METALLISK MATERIALE
Denne oppfinnelse gjelder fremstilling av metallisk materiale og spesilt fremstilling av metalliske fibre med tverrsnitt-diameter under ca. 50 mikrometer.
Metalliske fibre med tverrsnitt-diameter under ca. 50 mikrometer, helst under ca. 25 mikrometer, er spesielt nyttige til skjerming av elektroniske komponenter mot elektromagnetisk utstråling, særlig i frekvensområdet 100kHz til 1GHz. Elektroniske komponenter, med hvilke menes mikrodatamaskiner og liknen-de, benyttes i stadig stigende antall i kontrollsystemer for eksempel i fly, rakettvåpen og kjøretøyer for langtransport, såvel sivile som militære, og i utstyr til bruk i sykehus og på andre områder, og feil i slike komponenter som skyldes påvirkning av elektromagnetisk utstråling i omgivelsene ansees som en potensielt katastrofal fare. Denne faren øker dramatisk ikke bare på grunn av den økende bruk av elektroniske komponenter i kontrollsystemer, men også fordi det forekommer stadig økende elektromagnetisk utstråling i omgivelsene fra kilder så som radio- og fjernsynssendere, radaranlegg, industrielt utstyr, for eksempel buesveiseutstyr, og husholdningsapparater så som personlige datamaskiner. Skjerming består i enten å beskytte en komponent mot stråling utenfra, eller i å hindre at utstrålingen fra den skjermede komponenten bidrar til strålemengden i omgi vel sene.
Det er foreslått forskjellige metoder til skjerming av elektroniske komponenter, som ofte er plassert i plasthus som er gjen-nomtrengelig for elektromagnetisk stråling, mot omgivende elektromagnetisk stråling, for eksempel ved behandling av huset med ledende malinger, metal1 i ser ing ved vakuumpåleggingsteknikk eller bue/f1ammesprøyting, pålegging av metal1 fol i er, og reduksjon av sølvnitrat. Hver av disse metodene har imidlertid sin egen spesielle ulempe og ingen har gitt noen praktisk og forretningsmessig lønnsom løsning. Tilsetning av et ledende filter til plastmaterialet er også foreslått, men de store metal1 mengder som krevdes (typisk 10-40 vektprosent) har en uønsket virkning på materialets øvrige egenskaper, og øker videre totalkostnaden til et forretningsmessig uakseptabelt nivå.
Ett forslag som synes å være meget effektivt er å inkorporere fine, ledende fibre så som fibre av rustfritt stål i et polymer-bindemiddel. Det resulterende sammensatte materiale formes deretter til hus for elektroniske og andre komponenter som er følsomme for elektromagnetisk utstråling. Man mener at fibrene som benyttes bør være duktile og så fine som mulig for å oppnå det minste mulige metal1 innhold som er forenlig med opprett-holdelse av ledningsevnen. Det har imidlertid hittil ikke vist seg økonomisk mulig å fremstille fibre av tilstrekkelig finhet, dvs. under ca. 50 mikrometer i tverrsnitt-diameter, helst under ca. 25 mikrometer og allerhelst under ca. 10 mikrometer, i en ialt vesentlig ett-trinns operasjon. Blant teknikker som er vurdert kan nevnes fr ittflyvende smeltespinn ing , digel- eller dryppsmelte-ekstraksjon, trekking av glassbelagt tråd og gass-fi ber struktur er ing av et smeltet rør, men alle disse teknikkene krever at produktet deles opp i individuelle fibre i et separat trinn. Av økomiske grunner foretrekkes en teknikk som frem-stiller materiale som kan skjæres opp i fibre direkte fra den smeJtede tilstand, men det er vanskelig å kontrollere diameteren som forøvrig er for stor, vanligvis ca. 50-100 mikrometer, mens tradisjonell trekking med henblikk på å redusere diameteren til den som kreves for elektromagnetisk skjerming, fører til en uakseptabel økning av produksjonskostnadene. Man mener også at bearbeiding av denne art forårsaker en grad av forsprødning eller arbeidsherding som vanskeliggjør oppnåelse av ledningsevne i et polymer-bindemiddel . Videre resulterer fibre av rustfritt stål i en gjennomgående grå fargetone i polymeren, som er kosmetisk uakseptabel ved visse anvendelser.
Vi har nå oppdaget at metalliske materialer kan behandles direkte fra smeltet tilstand til å danne filamenter, fibre eller partikler, og at disse produktene kan ha en diameter eller minste dimensjon på 50 mikrometer eller mindre, ved en prosess som omfatter ekstrudering av det smeltede metallet til en transient ustabil tilstand som deretter stabiliseres ved størkning.
Ifølge nærværende oppfinnelse omfatter således en prosess for fremstilling av metallisk materiale ekstrudering av flytende metallisk materiale gjennom en åpning, til en transient ustabil tilstand, og stabilisering av den ustabile tilstanden ved størkn i ng.
Det direkte produkt fra prosessen fremkommer fortrinnsvis i form av fibre, selv om filament- eller partikkelformet materiale kan fremstilles ved å variere forholdene.
Størkningshastigheten kan påvirkes blant annet av omgivelses-luftens temperatur og av smeltebadet og den kan bestemme de strukturelle egenskaper, dvs. utstrekningen og typen av krystal1 i ni tet, såvel som produktets fysiske form. De strukturelle egenskapene påvirker i sin tur den elektriske ledningsevne og produktets øvrige egenskaper.
I uttrykket "smeltet" mener vi å inkludere slam av faste stoffer i en smeltet kontinuerlig fase, såvel som materialer i 100% smeltet tilstand. Metaller i smeltet tilstand har meget lave viskositeter, typisk vesentlig mindre enn 10 poise, for eksempel 1,5 poise. Ved disse lave viskositetene er overflatespenningen den dominerende iboende kraft som virker på en ekstrudert mengde smeltet metall. Overflatespenningen har tendens til å forme det ekstruderte materiale til en kule, og denne formen anses i fravær av andre krefter å være den naturlige, stabile tilstand. Ifølge oppfinnelsen blir denne tilstand transient avstabi 1 i sert slik at det dannes en ustabil, helst fibrøs tilstand som deretter stabiliseres ved størkning. Avstabilisering oppnås ved å påføre det ekstruderte materiale en trekkraft i tillegg til den skyvekraft som påføres det smeltede materiale for å forårsake ekstrudering, og ved at den nevnte trekkraft opprettholdes inntil stabilisering ved størkning er oppnådd. Både den skyvende ekstruderingkraft og den trekkende avstabiliserings-kraft kan med fordel utgjøres av sentrifugalkraft. Det smeltede metalliske materialet kan således foreligge i en roterbar beholder som i sin periferi er utstyrt med én eller flere ekstruderingsåpninger. Rotasjon av beholderen frembringer en sentrifugalkraft i det smeltede materialet som ved en bestemt vinkelhastighet, avhengig av material mengden i beholderen, er tilstrekkelig til å overvinne overflatespenningskreftene ved åpningens munning, slik at ekstrudering kan begynne; opprett-holdelse av denne kraft forårsaker fortsatt ekstrudering. Det ekstruderte materiale kommer innledningsvis radielt ut av åpningene og utsettes for en marginalt høyere sentrifugalkraft sammenlignet med den kraft som virker innenfor åpningen på grunn av den høyere hastighet; denne utgjør trekkraften som avstabil iserer det ekstruderte materiale og danner en ustabil, fortrinnsvis fibrøs tilstand. Hastigheten og følgelig den sentrifugale trekkraft øker med økende fiberlengde slik at den avstabiliserende kraft på den smeltede ekstruderte masse fortsetter å virke inntil stabilisering skjer ved størkning.
Med "metallisk" mener vi i denne spesifikasjonen å inkludere metaller og legeringer og andre materialer hvis viskositets-egenskaper i smeltet tilstand ligner smeltede metallers, og som således lar seg behandle i overensstemmelse med oppfinnelsen.
Vi mener at ethvert metallisk materiale lar seg behandle på denne måte såfremt man for materialer med høyt smeltepunkt er istand til å opprettholde tilstrekkelig høy temperatur under ekstruder ingsforholdene.
Oppfinnelsens prosess adskiller seg fra smeltespinning av materialer med høy viskositet, for eksempel oksydglass, ved at det til spinning av materialer med høy viskositet benyttes relativt store åpninger og overflatespenningen innvirker ved å redusere det flytende fiberets diameter. Dette er en prosess som kalles "necking down" (innsnevring), men i motsetning til det som er tilfelle ved materialer med lav viskositet, er det ingen tendens i retning av kuledannelse. Således er det smeltede materiale med høy viskositet, selv om det er filament-formet, til enhver tid i stabil tilstand, stabiliteten har sin årsak i kombinasjonen av overflatespenning og viskositets-krefter.
Ekstruderingsåpningens maksimale størrelse i prosessen ifølge nærværende oppfinnelse dikteres hovedsakelig av det smeltede materialets overflatespenning, i og med at overflatespennings-krefter bør virke for å forhindre utstrømning av materialet unntagen under ekstruderingsforhold. Den foretrukne maksimale åpningsstørrelse for fremstilling av fibre eller andre produkter i fin tilstand er imidlertid 150 mikrometer med størrelser på 50 mikrometer eller mindre eller til og med 10 mikrometer eller mindre som spesielt foretrukne til fremstilling av meget fine produkter.
Fibre som er formet ifølge denne oppfinnelses prosess blir fortrinnsvis formet som en integrert del av ekstruder ings-prosessen, dvs. ved at det ekstruderte materialet brytes av ved å utsettes for skjære- eller bøyekrefter ved at den påførte trekkraft overstiger det ekstruderte materialets strekkstyrke, eller ved kombinasjon av begge. Fibre kan for eksempel dannes enten ved at trekkraften overstiger det ekstruderte materialets strekkstyrke og/eller ved luftmotstand eller ved tilført lufttrekk som forårsaker skjærekrefter.
Oppfinnelsen er særdeles anvendelig til fremstilling av metalliske fibre, filamenter eller partikler med diameter ca. 50 mikrometer eller mindre, helst 25 mikrometer eller aller helst 10 mikrometer eller mindre. Vi har funnet at produkter med slike små diametre med hell kan formes uten at åpningene blokkeres, selv om det ved ekstrudering av materialer som har tendens til å reagere med den omgivende atmosfære, foretrekkes å utføre prosessen i en nøytral eller reduserende atmosfære. Ennvidere kan omgi velsesatmosfærens temperatur kontrolleres med henblikk på å påvirke størkn ingshastigheten. Ved å forandre prosess-parametrene kan oppfinnelsen benyttes til å fremstille partikler, f.eks. kule- eller el ipseformede partikler, som fremkommer når prosessen drives ved eller i nærheten av grense-parametre slik at overflatespenningskreftene dominerer. Under disse forhold kommer ekstrudert materiale ut av ekstruder ings-åpningen som små dråper som kan tilnærme seg eller oppnå den naturlige stabile tilstand i flukt før de stabiliseres ved størkning. Alternativt kan oppfinnelsen benyttes til å fremstille filamenter, dvs. lange og uendelig lange fibre.
Til elektromagnetisk skjerming er fiberets sideforhold (lengde/diameter) viktig fordi den nødvendige metal1 mengden for å oppnå et gitt 1 edningsevnenivå kan reduseres når fibrene har høyt sideforhold. Diameteren av fibrene som fremstilles ifølge oppfinnelsens prosess, kan lett styres ved å velge en hensiktsmessig diameter på ekstruderingsåpningen. Fibrenes lengde kan også kontrolleres innenfor grenser som settes av luftmotstanden og andre utvendige påvirkninger, av vinkelhastigheten, i og med at fiberlengden for en gitt ekstruder ingstemperatur og for alle vinkelhastigheter som er høyere enn den minste hastighet som kreves for at ekstrudering skal skje (kalt den "kritiske" vinkelhastighet), minsker med økende hastighet. Således kan si de for hol det lett kontrolleres. Til elektromagnetisk skjerming, hvortil det kreves det minstekvanturn metallisk materiale som er forenlig med behovet for å bibeholde elektrisk ledningsevne, bør sideforholdet være større enn 10:1, helst større enn 50:1. Den ønskelige maksimale fiberlengde bestemmes derimot ved behandlingsforholdene under inkorporering av materialet i et polymer-bindemiddel, idet disse forholdene kan forårsake brudd på lange fibre, avhengig av deres duktilitet. For fibre med normal duktilitet anses den lengste praktiske fiberlengde å være ca. 1 cm i bindemiddelet, selv om fibre med særdeles høy duktilitet kan gjennomgå forlengelse under polymer-behandling. For et sideforhold 100:1 vil den nødvendige diameter for en 1 cm lang fiber være 100 mikrometer, og dette kan lett oppnås ved prosessen ifølge oppfinnelsen. Men fordi diametre på 50 mikrometer eller mindre, eller til og med 25 mikrometer eller mindre, også kan oppnås, kan fiberlengden reduseres til 2,5 mm eller mindre med bibeholdelse av sideforhold på 100:1, eller alternativt kan fiberlengden 1 cm beholdes for å gi et sideforhold på 400:1. Sideforhold i området 50 til 500:1 foretrekkes, selv om sideforhold opptil ca. 3000:1 kan oppnås ved bruk av prosessen ifølge oppfinnelsen. Over dette sideforhold anser vi produktet som fil amen tert, dvs. i form av kontinuerlige fibre av ubestemt lengde.
Følgelig gir nærværende oppfinnelse også filamenter, fibre og partikler av metallisk materiale ved fremstilling ifølge oppfinnelsens prosess, spesielt partikler og filamenter med diameter 50 mikrometer eller mindre, helst 25 mikrometer eller mindre, og fibre med sideforhold i området 10:1 til 3000:1 med et foretrukket området 50:1 til 500:1.
Fibre ifølge oppfinnelsen kan etter ønske belegges eller behandles før de inkorporeres i plast eller andre materialer for å danne et materiale som egner seg for elektromagnetisk skjerming. Termoplastiske plastmaterialer foretrekkes. Alternativt kan fibrene inkorporeres i andre bindemidler, for elektromagnetisk skjerming eller andre formål, spesielt hvor det ønskes å tilveiebringe en kontinuerlig elektrisk ledende bane gjennom vedkommende materiale. Plast eller andre materialer som inneholder fibre ifølge oppfinnelsen, kan pigmenteres eller på annen måte farges uten at fibrenes nærvær urimelig påvirker pigmenteringen eller fargingen. Fibre som fremstilles ifølge oppfinnelsen, er duktile, dvs. ikke utsatt for forsprødning eller arbeidsherding, og de er således utmerket egnet til tilfredsstillende inkorporering i plast eller andre materialer uten brudd på fibrene. Ennvidere forårsaker bruken av duktile fibre mindre skade på utstyr, for eksempel former, som benyttes til bearbeiding av materialet. For å oppnå en kontinuerlig elektrisk ledende bane er det ikke påkrevet at det foreligger en kontinuerlig metallbane hvor fibrene som definerer banen, er i fysisk kontakt med hverandre; en nærhetsgrad er akseptabel spesielt hvor fibrene danner et adskilt nettverk innenfor plast eller annet materiale. Med "adskilt nettverk" menes en delvis ordnet arrangering av fibrene, hvor de hverken er tilfeldig orientert eller nøye innrettet, og i denne tilstand kan metal1 mengden reduseres til et minimum. Metal1 mengder på eller under ca. 1 volumprosent er tilstrekkelige ved fibre med diameter under ca. 25 mikrometer, for eksempel 15 mikrometer, i et adskilt nettverk innenfor plast eller annet materiale, og lavere nivåer er tilstrekkelige ved fibre med mindre diameter eller større sideforhold.
I overensstemmelse hermed tilveiebringer oppfinnelsen også et sammensatt materiale som er hensiktsmessig for elektromagnetisk skjerming og som omfatter fibre ifølge oppfinnelsen inkorporert i et bindemiddel, spesielt et plastmateriale. Slike sammensatte materialer er fortrinnsvis til strukturelt bruk, selv om de også kan benyttes til belegging. Fibrene danner fortrinnsvis et adskilt nettverk innenfor hi n ri em i d ri el f» t_
En annen side ved denne oppfinnelsen tilveiebringer apparat for fremstilling av metallisk materiale, idet vedkommende apparat omfatter midler til ekstrudering av smeltet metallisk materiale gjennom en åpning, hvorved det ekstruderte materiale formes i en transient ustabil tilstand som deretter stabiliseres ved størkning. Materialet som på denne måten fremstilles, har fortrinnsvis form av fibre, selv om det også kan danne filamenter eller partikler.
Ekstruderingsmidlene omfatter fortrinnsvis en roterbar beholder som kan inneholde et kvantum smeltet metallisk materiale, utstyrt i sin periferi med én eller flere ekstruderingsåpninger, hvis diameter kan være 150 mikrometer eller mindre, helst 50 mikrometer eller mindre, eller til og med 10 mikrometer eller mindre. Ved bruk foregår ekstruder i ngen ved sentrifugalkraft som oppstår i det smeltede metalliske materialet ved at beholderen roteres, og den ustabile tilstand dannes ved en trekkraft iboende i det ekstruderte materialet og som også forårsakes av sentrifugalkraften. Etter valg kan varmeelementer, termoelementer eller annet temperaturmåleutstyr og lignende plasseres på beholderen. Apparatet eller deler av dette er fortrinnsvis isolert eller på annen måte anordnet for å minimalisere varmetap.
Apparatet er fortrinnsvis omgitt av en beholder som tar imot det størknede produkt.
Utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet eksempelvis under henvisning til vedlagte tegninger, hvor
Fig. 1 er et tverrsnitt av et ekstruderingsapparat Ifølge
oppfinnelsen;
Fig. 2 er et grunnriss i noe redusert skala av det apparat
som er vist i fig. 1; og
Fig. 3 er et tverrsnitt på linjen A-A av apparatet som er vist i fig. 2, hvor de enkelte delene for tydelighets skyld er rykket ut fra hverandre.
Under henvisning til tegningene er apparatet ifølge oppfinnelsen angitt generelt ved 10, det består av en sirkelformet beholder 11 for smeltet metallisk materiale og avgrenset av øvre og nedre plater henholdsvis 12 og 13, hver med en sentral åpning og sammenboltet med bolter 14, som går gjennom huller 15 som er oppgjenget i plate 13. Åpningen i plate 12 utgjør beholderens munning. I kanten 17 av plate 12 er det anordnet hakk 16; disse hakkene i forbindelse med tilsvarende kant 18 av plate 13 utgjør ekstruderingsåpninger i beholderens periferi. Hakkene og åpningene (sistnevnte vist ved 19 i fig. 2) er vist forstørret i tegningene for tydelighetens skyld. Sammenmontering av øvre og nedre plate 12 og 13 oppnås ved hjelp av bolter (kke vist)
gjennom huller 20 i den nedre plate 13 til den roterbare aksel 21 via hensiktsmessige bøssinganordninger til lukking av åpningen i nedre plate 13. Akselen drives av en hensiktsmessig motor (ikke vist). Apparatet ifølge fig. 1 er plassert i en trommel som tillater en fr i f1ukt-bane for det ekstruderte materiale på ca. 10 cm.
Under bruk føres metallisk materiale inn i beholderens munning. Materialet er enten i smeltet form eller oppvarmet til over sitt smeltepunkt av varmeelementer i forbindelse med beholderen. Beholderen roteres og det smeltede materiale fordeler seg på
grunn av sin lave viskositet automatisk, under sentrifugal-kraftens innvirkning, jevnt omkring beholderens indre periferi. Når den kritiske vinkelhastighet oppnås, begynner ekstruderingen
av smeltet materiale gjennom åpningene. (Den kritiske vinkelhastighet er en funksjon av det smeltede metallets overflatespenning, den mengde smeltet metall som forefinnes i beholderen, åpningens diameter og beholderens radius.) Det ekstruderte materiale som kommer ut av åpningene, utsettes for en trekkraft som også skyldes sentrifugalkraften som overvinner tendensen til å danne en kule, og istedet frembringer en ustabil tilstand som tilslutt stabiliseres ved størkning. Den ustabile tilstanden omfatter fortrinnsvis fibre som brytes av det ekstruderte materiale under påvirkning av bøying grunnet luftmotstand.
Flere topp-plater 12 kan lagerføres, hver med hakk av størrelse forskjellig fra de andre platenes, for å tillate bruk av ekstruderingsåpninger av forskjellige størrelser. Etter ønske kan beholderen utstyres foruten med varmeelementer, ogsS med termoel ementer osv., elektrisk tilkoblet via sleperinger montert omkring akselen 21. Som eksempler på alternativer til hakk, kan ekstruderingsåpninger med diameter ned til ca. 5 mikrometer anordnes ved boring 1 rustfri stålfolie, for eksempel, eller ved bruk av elektronmikroskopi-åpninger.
Vi har erfart at materiale, avhengig av forholdene, produseres med diameter med ca. 0,25 til 0,8 ganger diameteren av den ekstruderingsåpningen materialet presses gjennom. Materialets fysiske form er vanligvis jevn, selv om knuter eller andre ujevnheter kan forekomme med visse mellomrom. Disse synes å være påvirket av ekstruderingsforholdene og er derfor kontrol1erbare.
I det beskrevne apparat ha vi oppnådd følgende resultater ved fremstilling av tinnfibre. Behol derdiameteren var 13 cm og ekstruderingsåpningene var 50-75 mikrometer i diameter. Ved omdreiningshastighet 800 o/min., tilsvarende periferisk hastighet 600 cm/sek., ble det dannet fibre med lengde 2 til 3 mm og diameter 50 mikrometer. Ved omdreiningshastighet 1500 o/min., tilsvarende periferisk hastighet 1100 cm/sek., ble det dannet fibre med lengde 25 til 30 mm og diameter 30 mikrometer. Ved bruk av en annen topp-plate for å avgrense ekstruderingsåpninger med diameter 110 mikrometer, omdreiningshastighet 1160 o/min.
(tilsvarende periferisk hastighet 800 cm/sek.), ble det fremstilt fibre med 4 til 9 mm lengde og diameter 73 mikrometer, mens omdreiningshastighet 2180 o/min. (tilsvarende periferisk hastighet 1500 cm/sek.), frembragte 2 til 6 mm lange fibre med diameter 66 mikrometer. Temperaturen såvel som hastigheten påvirker fibrenes lengde, og selv om vi ikke har målt nøyaktige ekstruderingstemperaturer, var det smeltede materialets opprinnelige temperatur 400°C ved 1160 o/min. og 380°C ved 2180°C.
Vi har også fremstilt fibre av bly/tinn-eutektikum (dvs. 62% Sn, 38% Pb) ved ekstrudering gjennom 20 mikrometers åpninger ved en opprinnelig temperatur på 460°C. Ved omdreiningshastighet 1660 o/min. tilsvarende periferisk hastighet 1100 cm/sek., ble det dannet fibre med lengde 1 til 15 mm og diameter 18 mikrometer.
Ved bruk av et 1aboratoriebenk-apparat som omfatter et roterende glassrør med lengde (dvs. spinnediameter) 6 cm og 20 mikrometers åpning i hver ende, har vi med vellykket resultat fremstilt sinkfibre med diameter 10 til 25 mikrometer og lengde 1,3 cm.
Claims (15)
1. En prosess for fremstilling av metallisk materiele som omfatter ekstrudering av smeltet metallisk materiale gjennom en åpning til en transient ustabil tilstand, og stabilisering av den ustabile tilstand ved størkning.
2. En prosess ifølge påstand 1 hvori det metalliske materiale frembringes i form av fibre.
3. En prosess ifølge påstand 1 eller påstand 2 hvori den ustabile tilstand oppnås ved å påføre det ekstruderte materiale en trekkraft i tillegg til den skyvende ekstruderingskraft.
4. En prosess ifølge påstand 3 hvori trekkraften og skyvekraften er sentrifugalkraft.
5. Fibre, filamenter eller partikler fremstilt i overensstemmelse med den prosess som er beskrevet i en eller flere av påstandene 1 til 4.
6. Fibre, filamenter eller partikler ifølge påstand 5 med diameter 50 mikrometer eller mindre.
7. Fibre ifølge påstand 6 med sideforhold i området 10 til 3000:1.
8. Fibre ifølge påstand 7 med sideforhold i området 50 til 500:1.
9. Et sammensatt materiale hensiktsmessig for elektromagnetisk skjerming som omfatter fibre ifølge påstand 7 eller påstand 8 i et bi ndemiddel .
10. Et sammensatt materiale ifølge påstand 9 hvori bindemiddelet er et plastmateriale.
11. Et sammensatt materiale ifølge påstand 10 hvori fibrene danner et adskilt nett innenfor plastmaterialet.
12. Et sammensatt materiale ifølge påstand 11 hvori metall-fibermengden er 1 volumprosent eller mindre, og fibrene har diameter ca. 25 mikrometer eller mindre.
13. Apparat til fremstilling av metallisk materiale hvor apparatet omfatter midler til ekstrudering av smeltet metallisk materiale, hvorved det ekstruderte materiale formes i en transient ustabil tilstand som deretter stabiliseres ved størkning.
14. Apparat ifølge påstand 13 hvori ekstruderingsmidlene omfatter en roterbar beholder til å inneholde et kvantum smeltet metallisk materiale og utstyrt ved sin periferi med én eller flere ekstruderingsåpninger.
15. Apparat ifølge påstand 14 hvori ekstruderingsåpningene er 150 mikrometer eller mindre i diameter.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8425384 | 1984-10-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO853965L true NO853965L (no) | 1986-04-09 |
Family
ID=10567863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO853965A NO853965L (no) | 1984-10-08 | 1985-10-08 | Prosess med apparat for fremstilling av metallisk material e og spesielt metallisk microfibre. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0181696A1 (no) |
JP (1) | JPS61123448A (no) |
KR (1) | KR860003063A (no) |
AU (1) | AU4820585A (no) |
DK (1) | DK444985A (no) |
FI (1) | FI853823L (no) |
IL (1) | IL76549A0 (no) |
NO (1) | NO853965L (no) |
ZA (1) | ZA857588B (no) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0736942B2 (ja) * | 1987-12-08 | 1995-04-26 | 東洋紡績株式会社 | 一方向樹枝状組織を有する高靭性及び高柔軟性の金属繊維 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1592140A (en) * | 1924-08-22 | 1926-07-13 | Peake | Wire-spinning machine |
US2825108A (en) * | 1953-10-20 | 1958-03-04 | Marvaland Inc | Metallic filaments and method of making same |
SE344027B (no) * | 1965-03-30 | 1972-03-27 | Monsanto Co | |
US3543831A (en) * | 1967-01-09 | 1970-12-01 | United Aircraft Corp | Electrostatic coatings |
US3466352A (en) * | 1967-12-18 | 1969-09-09 | Corbett Ass Inc | Process for producing fibers |
US3861452A (en) * | 1971-05-10 | 1975-01-21 | Establissements Michelin Raiso | Manufacture of thin, continuous steel wires |
US3960200A (en) * | 1972-11-14 | 1976-06-01 | Allied Chemical Corporation | Apparatus for liquid quenching of free jet spun metal |
JPS59107752A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-22 | Kubota Ltd | 金属細線製造装置 |
DE3367867D1 (en) * | 1983-03-04 | 1987-01-15 | Toray Industries | Lead fibers, a method of producing same and radiation shielding materials comprising same |
-
1985
- 1985-10-01 DK DK444985A patent/DK444985A/da not_active Application Discontinuation
- 1985-10-02 FI FI853823A patent/FI853823L/fi not_active Application Discontinuation
- 1985-10-02 AU AU48205/85A patent/AU4820585A/en not_active Abandoned
- 1985-10-02 ZA ZA857588A patent/ZA857588B/xx unknown
- 1985-10-03 IL IL76549A patent/IL76549A0/xx unknown
- 1985-10-03 EP EP85307093A patent/EP0181696A1/en not_active Withdrawn
- 1985-10-07 JP JP60222012A patent/JPS61123448A/ja active Pending
- 1985-10-08 NO NO853965A patent/NO853965L/no unknown
- 1985-10-08 KR KR1019850007411A patent/KR860003063A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU4820585A (en) | 1986-04-17 |
ZA857588B (en) | 1986-08-27 |
JPS61123448A (ja) | 1986-06-11 |
DK444985D0 (da) | 1985-10-01 |
FI853823A0 (fi) | 1985-10-02 |
KR860003063A (ko) | 1986-05-19 |
EP0181696A1 (en) | 1986-05-21 |
IL76549A0 (en) | 1986-02-28 |
FI853823L (fi) | 1986-04-09 |
DK444985A (da) | 1986-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3099067A (en) | Plastic fibers | |
Von Turkovich et al. | Fiber fracture in reinforced thermoplastic processing | |
EP0055001B1 (en) | Filaments with high tensile strength and modulus and process for the production thereof | |
DD284665A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mineralwolle | |
US20020089094A1 (en) | Electro spinning of submicron diameter polymer filaments | |
IL25480A (en) | Shaped articles and their manufacture from low viscosity melts | |
US4613076A (en) | Apparatus and method for forming fine liquid metal droplets | |
KR960008124B1 (ko) | 사출성형용 성형재료 | |
US4195114A (en) | Conductive plastic and method of preparation | |
US2782563A (en) | Method and means for producing metal-coated glass fibers | |
EP1045929B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserstoffen aus thermoplastischen kunststoffen | |
NO853965L (no) | Prosess med apparat for fremstilling av metallisk material e og spesielt metallisk microfibre. | |
CN110546717A (zh) | 导电性无机填料 | |
DE69010373T2 (de) | Spinndüse zum Ziehen von Glasfasern. | |
US3597176A (en) | Method and apparatus for manufacturing beads | |
WO2005035453A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum herstellen von rohren oder stäben | |
US3907537A (en) | Apparatus for producing glass spheres | |
US5935291A (en) | Bushings and fiber forming assemblies | |
US5436074A (en) | Polypropylene highly spread plexifilamentary fiber | |
US4104355A (en) | Vitreous fiber drawing process | |
CN108085771A (zh) | 一种聚酯液晶纤维的纺丝工艺 | |
McCormack et al. | Significantly improved mechanical properties in Pb‐free, Sn‐Zn‐In solder alloy by Ag doping | |
US5725710A (en) | Production of fiber-reinforced composites by pultrusion with thermoplastic powder pretreatment | |
GB1592936A (en) | High modulus filaments | |
US3110939A (en) | Apparatus and method for the preparation of polyphase materials |