(57)【要約】      （修正有）【課題】連続的な金属繊維を製造できる電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置及びその方法に関する。【解決手段】金属繊維の電着に必要な電解液を収容できる電解槽と、電解液中に設置され電源供給装置の（−）端子が連結される不溶性陽極材と、電源供給装置の（＋）端子が連結され電着される対向面が精密に磨かれた状態で陽極材と一定の距離をおいて電解液に部分的に浸漬されて回転可能に設置される陰極材１５と、その陰極材の外周面に設けられ陰極材の回転方向と一致する平行な複数の環状接触窓１５ａを形成するための複数の不導体パターン１４から構成され、電源が印加された状態で陰極材の回転に伴って複数の環状接触窓に対応する形状にて電着された複数の金属パターンが、空気中に露出された陰極材の表面から連続的に剥離され、複数の金属繊維として得られる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属繊維を連続的に製造する金属繊維の製造装置において、
目的の金属繊維の電着に必要な電解液を収容できる電解槽と、
前記電解液中に設けられ電源供給装置の（−）端子が連結される不溶性陽極材と、
前記電源供給装置の（＋）端子が連結され電着される対向面が精密に磨かれた状態で前記陽極材と一定の距離をおいて電解液に部分的に浸漬されて回転可能に設置される陰極材と、
前記陰極材の外周面に設けられ陰極材の回転方向と一致する平行な複数の環状接触窓を形成するための複数の不導体パターンとから構成され、
電源が印加された状態で陰極材の回転に伴って前記複数の環状接触窓に対応する形状にて電着された複数の金属パターンが、空気中に露出された陰極材の表面から連続的に剥離されて複数の金属繊維として得られることを特徴とする電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項２】
前記陰極材はその両端部が回転可能に支持される円筒体からなり、
前記陽極材は前記陰極材と一定の間隙を維持する半球型のシェル状をなすことを特徴とする請求項１に記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項３】
前記陰極材は回転可能に支持された無限ループ形態のベルトからなり、
前記陽極材は電解液に浸漬される陰極材の下部面と一定の間隙を維持するように平板形状を成すことを特徴とする請求項１に記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項４】
前記陰極材は電解液とは反応しない伝導体からなり、陽極材はＴｉ鋼板にＩｒＯ２をコーティングした不溶性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項５】
前記不導体パターンにより陰極材の表面に形成される各々の環状接触窓の幅と深さは、製造しようとする金属繊維の幅と厚さに対応して決定されることを特徴とする請求項１に記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項６】
前記電解液の均一な組成を維持するために電解液を循環させるための電解液の循環手段をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項７】
前記電解液の循環手段は、電解槽の下部から引出されて陰極材と陽極材との間の空間に先端部のノズルが位置されている循環配管と、該循環配管に設置され異物を除去するための濾過器と、電解液を循環させるための循環ポンプとから構成されることを特徴とする請求項６に記載の電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項８】
金属繊維を不連続的に製造する金属繊維の製造装置において、
目的の金属繊維の電着に必要な電解液を収容できる電解槽と、
前記電解液中に設けられ電源供給装置の（−）端子が連結される不溶性陽極材と、
前記電源供給装置の（＋）端子が連結され電着される対向面が精密に磨かれた状態で前記陽極材と一定の距離をおいて電解液に浸漬された陰極材と、
前記陽極材と対向する陰極材の外周面に設けられ平行な複数の線状接触窓を形成するための複数の不導体パターンから構成され、
電源が印加された状態で複数の線状接触窓に対応する形状にて陰極材の表面に電着された複数の金属パターンを剥離し複数の金属繊維として得ることを特徴とする電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置。
【請求項９】
目的の金属繊維の電着に必要な電解液を電解槽に準備する段階と、
前記電解液中に設けられる不溶性陽極材と、該陽極材と一定の距離をおいて電解液に部分的に浸漬されて回転可能に設置され、回転方向と一致する平行な複数の環状接触窓をなす複数の不導体パターンが精密に磨かれた外周面に形成された陰極材の間にＤＣ電源を印加し、複数の線状接触窓を通じて陰極材の外周面に目的の金属を電着するとともに陰極材を回転させる段階と、
前記陰極材の回転に伴って複数の環状接触窓に対応する形状にて陰極材の表面に電着され、空気中へ露出される複数の金属パターンを金属繊維として連続的に剥離させる段階、とから構成されることを特徴とする電鋳技法を用いた連続する金属繊維の製造方法。
【請求項１０】
目的の金属繊維の電着に必要な電解液を電解槽に準備する段階と、
前記電解液中に設けられる不溶性の板状陽極材と、該陽極材と一定の距離をおいて電解液に浸漬され、複数の線状接触窓をなす複数の不導体パターンが精密に磨かれた外周面に形成された板状陰極材の間にＤＣ電源を印加し、複数の線状接触窓を通じて陰極材の外周面に目的の金属を電着させる段階と、
前記複数の線状接触窓に対応する形状にて電着された陰極材を空気中へ露出させて複数の金属パターンを金属繊維として剥離させる段階、とから構成されることを特徴とする電鋳技法を用いた不連続金属繊維の製造方法。
【請求項１１】
前記電解液の組成を均一に維持するように電解槽の下部の電解液をドレインして、濾過した後、前記陰極材と陽極材の間の対向面へ注入する段階をさらに含むことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電鋳技法を用いた不連続の金属繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置およびその方法に関するものであって、特に電気メッキが可能なすべての種類の金属に対して、電解槽から陰極の表面の不導体パターンに対応する所望の大きさの直径にて陰極の表面に電着させて、これを連続的に分離する方法により連続的な金属繊維を製造することができる電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属繊維の製造に関する技術は、韓国特許公報第特２００１−００３６４７２号に開示されているとおりに、金属繊維における材料の制限性と急冷凝固法で製造する時の難点、また直径は３０μｍ以下にしなければならない短所がある。
【０００３】
さらに、韓国特許公報第１９９５−０００５９４９号に開示されているように、押出あるいは引抜による金属繊維を製造する方法においては、押出中、金属粒子間の接合が生じて、押出後、個々の繊維の間を分離するのが困難である。
【０００４】
これを解決するための方法として、金属粉末の表面を予め酸化させるか金属粉末の表面に別の金属をメッキする方法、そして金属粉末と塩、酸化物あるいはカーボンブラックを混合する方法等があるが、製造工程の複雑さとこれに伴う製造コストの増加という問題点を持っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明はこのような従来技術の問題点を鑑みて案出されたものであって、本発明の第１の目的は複雑な工程を通じて製造される従来の金属繊維の製造方法とは異なって、電鋳技法（Ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）を用いて単一のまたは最少の工程数によって製造可能な金属繊維の製造方法およびこれを実現する金属繊維の製造装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、メッキ可能なすべての金属材料を所望の大きさの繊維に製造することにある。
【０００７】
本発明の第３の目的は、金属繊維を連続的に製造して従来方法の問題点である繊維の長さの限界を克服することにある。
【０００８】
本発明の第４の目的は、金属繊維の大きさ（幅及び厚さ）を容易に調節して数μｍ〜数ｍｍまで断面の大きさに制限されないようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、金属繊維を連続的に製造する金属繊維の製造装置において、目的の金属繊維の電着に必要な電解液を収容できる電解槽と、前記電解液中に設けられ電源供給装置の（−）端子が連結される不溶性陽極材と、前記電源供給装置の（＋）端子が連結され電着される対向面が精密に磨かれた状態で前記陽極材と一定の距離をおいて電解液に部分的に浸漬されて回転可能に設置される陰極材と、該陰極材の外周面に設けられ陰極材の回転方向と一致する平行な複数の環状接触窓を形成するための複数の不導体パターンとから構成され、電源が印加された状態で陰極材の回転に伴って前記複数の環状接触窓に対応する形状にて電着された複数の金属パターンが、空気中に露出された陰極材の表面から連続的に剥離されて複数の金属繊維として得られることを特徴とする電鋳技法を用いた金属繊維の製造装置を提供する。
【００１０】
前記陰極材はその両端部が回転可能に支持される円筒体からなり、前記陽極材は、前記陰極材と一定の間隙を維持する半球型のシェル状をなすことが好ましい。
【００１１】
さらに、前記陰極材は回転可能に支持された無限ループ形態のベルトからなり、前記陽極材は電解液に浸漬される陰極材の下部面と一定の間隙を維持するように平板形状を成すことも可能である。
【００１２】
前記製造装置は電解液の均一な組成を維持するために電解液を循環させるための電解液の循環手段をさらに含むことが好ましい。この場合、前記電解液の循環手段は、電解槽の下部から引出され陰極材と陽極材との間の空間へ先端部のノズルが位置されている循環配管と、該循環配管に設置され異物を除去するための濾過器と、電解液を循環するための循環ポンプとから構成されることができる。
【００１３】
本発明の第２の特徴によると、金属繊維を不連続的に製造する金属繊維の製造装置は、目的の金属繊維の電着に必要な電解液を収容できる電解槽と、前記電解液中に設けられ電源供給装置の（−）端子が連結される不溶性陽極材と、前記電源供給装置の（＋）端子が連結され電着される対向面が精密に磨かれた状態で前記陽極材と一定の距離をおいて電解液に浸漬された陰極材と、前記陽極材と対向する陰極材の外周面に設けられ平行な複数の線状接触窓を形成するための複数の不導体パターンとから構成され、電源が印加された状態で複数の線状接触窓に対応する形状にて陰極材の表面に電着された金属パターンを剥離し複数の金属繊維として得ることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の特徴によると、本発明は目的の金属繊維の電着に必要な電解液を電解槽に準備する段階と、前記電解液中に設けられる不溶性陽極材と、該陽極材と一定の距離をおいて電解液に部分的に浸漬されて回転可能に設置され、回転方向と一致する平行な複数の環状接触窓をなす複数の不導体パターンが精密に磨かれた外周面に形成された陰極材の間にＤＣ電源を印加し、複数の環状接触窓を通じて陰極材の外周面に目的の金属を電着するとともに陰極材を回転させる段階と、前記陰極材の回転に伴って複数の環状接触窓に対応する形状にて陰極材の表面に電着され空気中へ露出される複数の金属パターンを金属繊維として連続的に剥離させる段階、とから構成されることを特徴とする電鋳技法を用いた連続された金属繊維の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明の第４の特徴によると、本発明は目的の金属繊維の電着に必要な電解液を電解槽に準備する段階と、前記電解液中に設けられる不溶性の板状陽極材と、該陽極材と一定の距離をおいて電解液に浸漬され平行な複数の線状接触窓をなす複数の不導体パターンが精密に磨かれた外周面に形成された板状陰極材の間にＤＣ電源を印加し、複数の線状接触窓を通じて陰極材の外周面に目的の金属を電着させる段階と、前記複数の線状接触窓に対応する形状にて電着された陰極材を空気中へ露出させて複数の金属パターンを金属繊維として剥離させる段階、とから構成されることを特徴とする電鋳技法を用いた不連続金属繊維の製造方法が提供される。
【００１６】
好ましくは、前記製造方法は、電解液の組成を均一に維持するように電解槽の下部の電解液をドレインして、濾過した後、前記陰極材と陽極材との間の対向面へ注入する段階がさらに含まれる。
【００１７】
前記のように、本発明においては従来の技術とは異なって、連続工程による金属繊維の製造により繊維の長さに制限されずに制作することができる。さらに、既存の押出や引抜あるいは急冷凝固法により製造される方法とは異なって，電気メッキを応用した電鋳技法によって製造することにより、工程の単純化による製造コストが顕著に節約されるし、狭い空間で簡単な設備を用いて金属繊維を生産することができる。
【００１８】
さらに、本発明においては、金属繊維の長さだけではなく、幅、厚さを数μｍ〜数ｍｍまで調節しやすく、所望の大きさの金属繊維を容易に製造できるし、純金属だけではなく、さまざまな合金と既存のメッキ工程において使用可能なすべての金属による繊維製造が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、上記の本発明を、望ましい実施例が示された添付の図面を参照しながらさらに詳しく説明する。
【００２０】
添付の図１は、ドラム型の陰極を用いた本発明の第１実施例により連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図、図２はベルト型の陰極を用いた本発明の第２実施例により連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図、図３はバッチ（Ｂａｔｃｈ）型の陰極を用いた本発明の第３実施例により不連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図、図４ａ及び図４ｂは第１ないし第３実施例の陰極材の表面のパターンを示す断面図と正面図である。
【００２１】
まず、図１を参照すると、本発明の第１実施例による金属繊維の連続製造装置は、目的の金属繊維９の電解液３が収容できる電解槽１０と、電解液３中に設けられ半球型のシェル状を成す不溶性陽極材２と、その陽極材２と一定の距離をおいて対向する円筒体として両断部の回転軸が回転可能に支持されて、円筒体の外周面が精密に磨かれた後、円周方向に平行な複数の環状接触窓（ｃｏｎｔａｃｔ  ｗｉｎｄｏｗ）を形成するように複数の不導体パターンが固定され設置された陰極材１とが含まれている。
【００２２】
前記の陰極材１は、パイプのように内部が中空体となって電解液とは反応しないステンレススチールのような伝導体からなり、陽極材２はＴｉ鋼板にＩｒＯ２をコーティングした不溶性材料を使用するのが好ましい。
【００２３】
さらに、前記陰極材を詳しく説明すると、図４ａ及び図４ｂに示された展開図のように複数の不導体パターン１４によって複数の環状接触窓１５ａが陰極材１５の表面に形成された構造を有する。この場合、陰極材１５に対する環状接触窓１５ａの幅と深さとは製造しようとする金属繊維９の幅と厚さに対応して決定される。前記不導体パターン１４は硬化性樹脂として高強度の材料のものが適合している。
【００２４】
前記の製造装置は陽極材２と陰極材１とに電気メッキに必要なＤＣ電流を均一に供給する電流供給装置４と、電解液３の均一な組成を維持し陰極より生じた水素などを除去するために電解液３を循環させるための循環ポンプ５と、金属繊維の連続的な製造工程中に生じる異物の除去のための濾過器６等、がさらに含まれて構成される。
【００２５】
この場合、電解槽１０の下部から濾過器６と循環ポンプ５及び循環配管８ａを経て電解槽１０へ循環する濾過された電解液３は、均一な攪拌のために陰極材１と陽極材２との間の空間へノズル８を通じて供給されるのが好ましい。
【００２６】
さらに、前記濾過器６と循環ポンプ５及び循環配管８ａとから構成される電解液の攪拌手段は、陰極の回転軸に両端が支持され円周に沿って旋回するか軸方向に沿って移動するパドル（ｐａｄｄｌｅ）から構成してもよい。
【００２７】
上記のように構成される本発明の第１実施例の製造装置においては、目的の金属繊維の製造に符合する電解液３を電解槽１０に準備して、電解液３に部分的に浸漬され回転する陰極材１と完全に浸漬された陽極材２との間に所定の隙間をおいて対向する二つの極の間に直流電源を供給すると、電解槽３から複数の環状接触窓１５ａを通じて陰極材１の表面へ接触窓１５ａの形状に対応する電着が行われる。
【００２８】
この場合、陰極材１の回転に伴って接触窓に電着され空気中へ露出される陰極材１の表面に接着テープを付着後、分離させると、陰極材１の表面が磨かれているため、陰極材１の表面に電着された金属は複数の金属繊維９として容易に剥離されて得られ、陰極材１の回転に伴って環状接触窓１５ａのパターンに対応する金属繊維９が連続的に得られるようになる。
【００２９】
よって、剥離された金属繊維９を巻線部７に固定させた状態で陰極材１の回転に伴って連続的に生成される金属繊維９を巻線部７に巻取させると、均一な組成と均一な大きさの金属繊維とを使用者の求める長さで得られるようになる。
【００３０】
上記の製造方法によって製造されうる金属繊維９は電気メッキが可能ないずれの種類の金属に対しても適用されうるし、環状接触窓１５ａの大きさの設定にしたがって数μｍ〜数ｍｍの大きさの繊維を得ることができる。
【００３１】
第１実施例によって、例えば、Ｆｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ合金繊維を製造する場合、ニッケルクロライドと硫酸塩溶液を主成分とする電解液３を用いてドラム型の陰極材１を回転させると、均一な組成のＦｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ合金繊維を連続的に製造することができる。この時、電流密度は３〜４０Ａ／ｄｍ２の範囲で供給し、電解液３の攪拌のためのポンプの流速は３０〜２００ｃｍ／ｓｅｃ、電解液のｐＨは１〜５、電解液の温度は常温〜５０℃の範囲が好ましい。
【００３２】
図２を参照すると、本発明の第２実施例によるベルト型の陰極を使用した連続的な金属繊維の製造装置が示されている。
【００３３】
前記第２実施例においては、陰極材１１が回転可能に支持された無限ループ形態のベルト構造をなしていて、陽極材２ａは陰極材１１と一定の間隙を維持するように平板形状を成していることを除いて、他の部分は第１実施例と同一な構成となっている。
【００３４】
したがって、第１実施例と同一な部分に対しては同一な部材符号を与えて、これに関する説明は省略する。この場合、陰極材１１の表面には第１実施例のように複数の不導体パターン１４が付着されている。
【００３５】
よって、前記のように構成された第２実施例においては、ベルト駆動ローラ１１ａ、１１ｂを回転させると陰極材１１の回転方向と一致した複数の環状接触窓１５ａに対応する金属繊維９が連続的に生産され、その生産された金属繊維９はガイドローラ１２を経て巻取部７に巻取される。
【００３６】
上記の第２実施例により得られる金属繊維９は第１実施例によって得られる金属繊維と同一である。
【００３７】
図３はバッチ型の陰極を用いて不連続的な金属繊維を製造することができる本発明の第３実施例による製造装置であって、陰極材１３と陽極材２ａがお互いに対応する平板形状となっている。
【００３８】
第３実施例において、陰極材１３の形状を除いて他の部分は第２実施例と同一な構成となっている。したがって、第２実施例と同一な部分に対しては同一な部材の符号を与えて、これに関する説明は省略する。この場合、陰極材１１の表面には第２実施例のように複数の不導体パターン１４が付着されている（図４ａ及び図４ｂ参照）。
【００３９】
第３実施例においては、陰極材１３を電解槽１０に設置し電気メッキを施して陰極材の表面に電着が行われる時、不導体パターン１４によって決定される複数の平行な接触窓に対応する均一な長さの複数の金属繊維が切断過程なしに得られるようになる。前記の第３実施例は、このような過程を周期的に繰り返して一定期間ごとに均一な長さの金属繊維を得るバッチ型の製造方法である。
【００４０】
上記の本発明による金属繊維の製造方法を、実施例を参照してさらに詳しく説明する。
【００４１】
（実施例１）
図１のように、ドラム型の陰極材１を用いてＦｅ−８０ｗｔ％Ｎｉの組成を有する合金繊維を製造した。Ｆｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ合金繊維を製造するためにニッケルクロライドと硫酸塩溶液とを主成分とする電解液３を使用してドラム型の陰極材１を回転しながらＦｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ合金繊維を製造し、その結果、均一な組成の金属繊維を連続的に製造することができた。この時、電流密度は１０Ａ／ｄｍ２の範囲で供給し、電解液２の攪拌のためのポンプの流速は１２０ｃｍ／ｓｅｃ、電解液のｐＨは３、電解液の温度は４５℃で行った。
【００４２】
以上のような条件により製造された金属繊維の強度を測定したグラフを図５に表した。一般的に８０ｗｔ％Ｎｉ−Ｆｅ合金の降伏強度（Ｙｉｅｌｄ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）と硬度の値は各々９７ＭＰａと６０ＨＲＢ（３４５ＭＰａ）であることが知られている（Ｍｅｔａｌ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ，  ＡＳＭ．  ９ｔｈ  ｅｄ．  Ｖｏｌ．  ３  ｐ．  ６１０）。本発明において製造されたＦｅ−８０ｗｔ％Ｎｉ合金繊維の強度を測定した結果、降伏強度と硬度の値は各々２１１９ＭＰａと６１７０ＭＰａであり、この結果より本発明の金属繊維は従来に比べて約２０倍程の優れた機械的な特性を持っているものであることが明らかになった。
【００４３】
（実施例２）
図１のように、ドラム型の陰極材１を用いてＮｉ繊維を製造した。Ｎｉ繊維を製造するためにニッケルクロライドと硫酸塩溶液とを主成分とする電解液３を使用してドラム型の陰極材１を回転しながらＮｉ繊維を製造し、その結果、均一な組成の金属繊維を連続的に製造することができた。この時、電流密度は１０Ａ／ｄｍ２の範囲で供給し、電解液２の攪拌のためのポンプの流速は１２０ｃｍ／ｓｅｃの範囲で、電解液のｐＨは３、電解液の温度は４５℃で行った。
【００４４】
以上のような条件により製造された金属繊維の顕微鏡の写真を図６に表す。製造された金属繊維の厚さは均一であることが観測された。
【００４５】
【発明の効果】
上記のように、本発明においては従来の技術とは異なって連続工程による金属繊維の製造によって繊維の長さに制限されずに作製することができる。さらに、既存の押出や引抜あるいは急冷凝固法によって製造される方法とは異なって、電気メッキを応用した電鋳技法によって製造することにより、工程の単純化によって製造コストが顕著に節約され、狭い空間で簡単な設備を用いて金属繊維を生産することができる。
【００４６】
さらに、本発明においては金属繊維の長さだけではなく、幅、厚さを数μｍ〜数ｍｍまで調節しやすく、所望の大きさの金属繊維を容易に製造することができるし、純金属だけではなく、さまざまな合金と既存のメッキ工程において使用可能なすべての金属による繊維製造が可能である。
【００４７】
以上、本発明を特定の望ましい実施例を例として説明したが、本発明は上記の実施例に限定されることなく、本発明の主旨を外れない範囲内で、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によってさまざまな変更と修正とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドラム型の陰極を用いた本発明の第１実施例による連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図。
【図２】ベルト型の陰極を用いた本発明の第２実施例による連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図。
【図３】バッチ型の陰極を用いた本発明の第３実施例による不連続的な金属繊維の製造装置を示す概略構成図。
【図４】第１ないし第３実施例の陰極材の表面のパターンを示す断面図と正面図。
【図５】本発明によって製造された試片の引張試験の結果を示したグラフ。
【図６】本発明によって製造された金属繊維の顕微鏡写真。
【符号の説明】
１，１１，１３，１５…陰極材、２，２ａ…陽極材、３…電解液、４…電流供給装置、５…循環ポンプ、６…濾過器、７…巻線部、８…ノズル、８ａ…循環配管、９…金属繊維、１０…電解槽、１１ａ，１１ｂ…ベルト駆動ローラ、１２…ガイドローラ、１４…不導体パターン、１５ａ…環状接触窓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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