金屬纖維物質(zhì)以及用于制造這種物質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬纖維物質(zhì)。本發(fā)明的金屬纖維物質(zhì)能夠以較小重量制造，且 所述物質(zhì)中的金屬纖維在纖維之間的等效直徑方面具有較小的變化。另外，本發(fā)明介紹了 一種制造這種纖維物質(zhì)的方法。這樣的金屬纖維物質(zhì)例如能夠用于制造無紡網(wǎng)，該無紡網(wǎng) 能夠用于多種用途，例如過濾、燃料電池和電解器的電極、催化劑……。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知多種制造方法用于制造低于100 μπι的直徑范圍的金屬纖維（例如不銹鋼纖 維）。實(shí)例有束拉拔（例如在US-A-2050298、US-A-3277564和US-A-3394213中公開）、刮 削（如在US-A-4930199中公開）、機(jī)械加工（例如在ΕΡ0030606和ΕΡ0292651中公開）以 及從熔融物抽取或擠出纖維（例如在US-B1-6410878、DE10000097和US5524704中公開）。 這些纖維的示例用途是在用于多種用途的無紡網(wǎng)，例如用于過濾目的。
[0003] 束拉拔的纖維具有六邊形截面。它們?cè)诶w維之間在等效直徑方面（該等效直徑是 具有與纖維的橫截面面積相同面積的圓的直徑）變化較小。不過，束拉拔是在多個(gè)步驟中 的長(zhǎng)時(shí)間處理，不適于制造較小體積或少量的纖維。而且，并不是所有金屬或所有金屬合金 都能夠通過束拉拔而加工成纖維。
[0004] 刮削的纖維的制造需要能夠獲得具有合適厚度的金屬箔，這對(duì)于材料而言是昂貴 的制備步驟，且當(dāng)需要在較短時(shí)間內(nèi)制造少量金屬纖維時(shí)并不適合。并不是所有金屬或金 屬合金都能夠制造成箔。纖維具有基本矩形的截面，且在纖維之間在等效直徑方面具有較 小的變化。
[0005] 從熔融物產(chǎn)生的纖維在大部分情況下具有腎形截面。這樣的纖維需要昂貴的制造 設(shè)備。對(duì)于一個(gè)設(shè)備而言，能夠制造成纖維的金屬種類有限。直徑范圍有限，因?yàn)椴荒苤圃?更細(xì)的纖維（或者具有很大的困難）。由于投資較大且工藝復(fù)雜，該技術(shù)不適于制造少量的 金屬纖維。相同的制造設(shè)備不能用于較寬范圍的金屬或金屬合金。
[0006] 機(jī)械加工的纖維具有不規(guī)則形狀的截面。該工藝包括：通過工具（例如在轉(zhuǎn)動(dòng)車 床上）從金屬工件上切割纖維。該技術(shù)能夠以快速方式制造較小重量的金屬纖維，而不大 量地制備。能夠?qū)⑤^大范圍的金屬加工成纖維。不過，這樣制造的金屬纖維在等效直徑方 面有較大變化。這是一個(gè)缺點(diǎn)，例如當(dāng)必須制造具有良好均勻性的細(xì)纖維網(wǎng)時(shí)。機(jī)械加工 纖維技術(shù)的普通用途是鋼絲棉，其中，制造粗糙的纖維，且可接受在纖維之間的較大變化。
[0007] 工件的機(jī)械加工是公知技術(shù)，用于使用切割工具（例如使用車床）來使得工件有 合適形狀。在切割中，從工件上除去切肩。切肩在大部分情況下長(zhǎng)度連續(xù)，并具有幾毫米的 截面尺寸。US4409659介紹了一種在車床上機(jī)械加工操作中的振動(dòng)切割工具，以便提供具有 合適形狀的最高質(zhì)量的工件，且在切割過程中的能量消耗最小。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是不能以經(jīng)濟(jì)和快速的方式來制造少量的金屬纖維（例如幾百 克，或者甚至幾千克），該金屬纖維在纖維之間在等效直徑方面變化較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的第一目的是能夠提供少量（例如幾百克）的具有離散長(zhǎng)度的金屬纖維， 該金屬纖維的在纖維之間的等效直徑變化較小。
[0010] 值得關(guān)注的是可獲得少量的具有離散長(zhǎng)度的金屬纖維，該金屬纖維在纖維之間的 等效直徑的變化較小。例如，當(dāng)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)（例如新無紡網(wǎng)的樣品）時(shí)或者當(dāng)必須由貴 重金屬（例如Ag、Au、Pd……）來提供纖維時(shí)（只需要少量）是值得關(guān)注的。
[0011] 本發(fā)明的第二目的是提供一種無紡網(wǎng)，該無紡網(wǎng)包括具有離散長(zhǎng)度的金屬纖維， 該金屬纖維的在纖維之間的金屬纖維等效直徑的變化較小。
[0012] 本發(fā)明的第三目的是提供一種用于制造如本發(fā)明第一目的所述的這種量的金屬 纖維/這種金屬纖維物質(zhì)的方法，以及用于該方法的設(shè)備。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種金屬纖維物質(zhì)。纖維物質(zhì)的意思是指不確定 量的纖維，不過優(yōu)選是包括超過1000纖維的量。該物質(zhì)的金屬纖維：
[0014]-具有離散長(zhǎng)度。離散長(zhǎng)度的意思是指纖維不是單絲，單絲的意思是指具有實(shí)際上 無限的長(zhǎng)度的纖維。優(yōu)選是，金屬纖維的平均長(zhǎng)度低于40_，優(yōu)選是低于30_，甚至更優(yōu)選 是低于20mm，甚至更優(yōu)選是低于10mm，或者甚至低于5mm，甚至低于3mm。優(yōu)選是，金屬纖維 的平均長(zhǎng)度超過〇. 5mm，優(yōu)選是超過5mm。平均長(zhǎng)度的意思是指算術(shù)平均長(zhǎng)度。
[0015] -具有截面-意思是指垂直于纖維的長(zhǎng)度方向的截面-該截面具有兩個(gè)相鄰的直 線形側(cè)面（相鄰直線的意思是指兩個(gè)直線形側(cè)面在一點(diǎn)會(huì)合）以及一個(gè)或多個(gè)不規(guī)則形狀 的曲線形側(cè)面，所述兩個(gè)相鄰的直線形側(cè)面具有小于90〇的夾角；
[0016] -具有小于100 μ m的平均纖維等效直徑；
[0017] -在具有等效纖維直徑的纖維之間具有標(biāo)準(zhǔn)偏差，該標(biāo)準(zhǔn)偏差小于等效纖維直徑 的25 %，更優(yōu)選是小于20 %，甚至更優(yōu)選是小于18 %，甚至更優(yōu)選是小于15 %，甚至更優(yōu)選 是小于10 %。
[0018] 本發(fā)明第一方面的優(yōu)點(diǎn)是能夠以經(jīng)濟(jì)方式提供少量纖維物質(zhì)，該纖維物質(zhì)的纖維 的纖維直徑變化較小。所述纖維例如能夠用于制造具有更均勻的特性的纖維網(wǎng)（無紡網(wǎng)）， 例如具有均勻過濾特性（與現(xiàn)有技術(shù)的類似纖維相比）。
[0019] 令人驚訝的是，根據(jù)本發(fā)明第一方面的金屬纖維物質(zhì)表現(xiàn)為具有多個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 所述金屬纖維的不規(guī)則形狀的截面使得由金屬纖維物質(zhì)制造的未燒結(jié)的金屬纖 維網(wǎng)有更好的凝聚性；以及
[0021] 與由束拉拔的纖維或由刮削的纖維或由從熔融物制造的纖維制造的無紡網(wǎng)相比， 由這樣的金屬纖維物質(zhì)制造的無紡網(wǎng)的燒結(jié)能夠更快速地進(jìn)行。
[0022] 本發(fā)明的金屬纖維物質(zhì)能夠例如作為在捆包中的纖維、銀纖維、在包中的纖維，或 者在燒結(jié)或未燒結(jié)的網(wǎng)中的纖維。
[0023] 金屬纖維能夠沿該纖維的長(zhǎng)度逐漸變細(xì)，這意味著纖維的截面面積從纖維的一端 向另一端連續(xù)減小。
[0024] 纖維沒有六邊形截面（如在束拉拔中的情況那樣）。
[0025] 本發(fā)明第一方面的纖維物質(zhì)的纖維的優(yōu)選制造方法是通過機(jī)械加工。
[0026] 在本發(fā)明第一方面的實(shí)施例中，纖維的平均等效直徑小于65 μ m，例如小于 50 μm，例如小于25 μm，例如小于20 μm。平均等效直徑能夠例如大于5 μm，例如大于 12 μ m，例如大于15 μ m。用于制造具有這種直徑的機(jī)械加工的金屬纖維（用于細(xì)無紡網(wǎng)中） 的現(xiàn)有技術(shù)方法并不成功，因?yàn)榻饘倮w維的等效直徑在纖維之間變化過大。纖維的等效直 徑是具有與纖維的截面面積相同的面積的圓的直徑。
[0027] 在一個(gè)實(shí)施例中，等效直徑與金屬纖維的截面周長(zhǎng)與截面面積的比率的乘積的平 均數(shù)小于6,優(yōu)選是小于5. 2。本發(fā)明的該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是獲得的纖維物質(zhì)具有橫截面形狀 接近圓形的纖維。這很有利，因?yàn)閷?duì)于多種用途而言，具有圓形（或接近圓形）截面形狀的 纖維是優(yōu)選的。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施例中，金屬纖維的最大等分線的平均值與最小等分線的平均值的比率 小于2. 5,優(yōu)選是小于2。等分線的意思是指在纖維截面內(nèi)的直線的長(zhǎng)度（該直線將該截面 分成具有相等表面面積的兩部分）。最大等分線是能夠在截面中畫出的最大等分線，最小等 分線是能夠在截面中畫出的最小等分線。本發(fā)明的該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是獲得的纖維物質(zhì)具有 接近圓形截面形狀的纖維。這很有利，因?yàn)閷?duì)于多種用途而言，具有圓形（或接近圓形）截 面形狀的纖維是優(yōu)選的。
[0029] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，纖維物質(zhì)的至少80%的纖維（纖維量的百分?jǐn)?shù)）的最大等 分線與最小等分線的比率小于2。本發(fā)明的該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是獲得的纖維物質(zhì)具有更大百 分率的、橫截面形狀接近圓形的纖維。這很有利，因?yàn)閷?duì)于多種用途而言，具有圓形（或接 近圓形）截面形狀