(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等価直径が１μｍ〜３０μｍであり、長さが１ｍｍ〜２０ｍｍである繊維を含む金属繊維集合体であって、該集合体がコア（１）および該コア（１）を覆うケーシング（２）を有する金属繊維集合体において、集合体のコア（１）が、互いに実質的に平行に配向した該繊維の少なくとも１束を含み、一方、ケーシング（２）は、ランダムに配向した該繊維の網状構造から成ることを特徴とする金属繊維集合体。
【請求項２】
繊維の長さと直径との比が１００〜２０００である、請求項１に記載の金属繊維集合体。
【請求項３】
集合体が２ｘ１０4〜２ｘ１０6本の繊維を含む、請求項１に記載の金属繊維集合体。
【請求項４】
請求項１に記載の金属繊維集合体を、切断したＦｅ／Ｃｕ／ＳＳ複合体から製造するための方法であって、該複合体が、各繊維が銅に包まれたステンレス鋼繊維の束および該束を包む鉄ケーシングを含み、該方法が、
（ａ）切断した複合体の周囲の鉄ケーシングを硫酸で化学酸洗いする工程；
（ｂ）続いて、複合体の残りの鉄ケーシングおよび銅のケーシングを電解除去する工程；
（ｃ）繊維を希硫酸ですすぐ工程；
（ｄ）繊維を水ですすぐ工程；
（ｅ）繊維を乾燥させる工程；
を含み、基体は、工程（ａ）〜（ｄ）中は、連続してタンブル運動させる方法。
【請求項５】
グルーを含浸させた金属繊維の束を、グルーを除去するために連続タンブル運動にかけながら、グルー溶解媒体で洗う、請求項１に記載の金属繊維集合体の製造法。
【請求項６】
グルーがＰＶＡであり、グルー溶解媒体が水である、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、例えば金属繊維懸濁物の製造または湿式法を使用した金属繊維ウェブの製造において使用できる金属繊維集合体およびその製造法に関する。
金属繊維を含む懸濁物の製造の場合、取扱いおよび計量が容易で、互いの絡み合いができるだけ少なく、その結果、容易かつ均一に懸濁物になり得る金属繊維集合体が必要である。従来、これらの懸濁物は、ルーズな繊維、または繊維顆粒（繊維は、懸濁物媒体に可溶なグルー、例えば水におけるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）によって結合している）から製造される。
このような繊維を製造するための公知方法は、米国特許第２０５０２９８号明細書に記載されているように、鉄−銅マトリックス中にステンレス鋼繊維の束を含む複合体を硝酸の中で連続的に洗うことから成る。次いでその束に、例えばＰＶＡを含浸させる。こうして得られた複合体は、米国特許第３９７７０６９号明細書第４欄第５〜２９行に記載されているように、切断して顆粒状にし、そのまま、またはグルーを溶解した後にルーズ繊維として市販する。
しかし、ルーズ繊維は、取扱いおよび計量が困難である。さらに、ルーズ金属繊維からの均一な繊維懸濁物の調製は、大きな問題を提起する。他方、前記の顆粒を使用する場合は、実際問題として、グルーを完全に取り除くことがほとんど不可能であり、その事実は、湿式法を使用した金属繊維ウェブの製造、特に後の金属繊維ウェブの焼結において問題を引き起こしうる。
次に、以下の記載で使用する特定の用語を説明する。
「Ｆｅ／Ｃｕ／ＳＳ」複合体は、繊維を各々銅に包んだステンレス鋼繊維の束を意味すると解され、束自体は、鉄のケーシングで包まれている。「金属繊維集合体の等価直径」は、本発明に従って得られる楕円体の集合体と同じ体積を有する仮想の球状集合体の直径である。「繊維の等価直径」は、実際の繊維と同じ断面表面積を有する仮想の円形繊維の直径である。
本発明の目的は、取扱いおよび計量が可能であり、例えば均一な金属繊維懸濁物の製造および湿式法を使用した金属繊維ウェブの製造において利用可能な金属繊維集合体を提供することである。さらに、本発明の目的は、このような金属繊維集合体の製造法を提供することである。
より詳しくは、本発明は、等価直径が１μｍ〜３０μｍであり、長さが１ｍｍ〜２０ｍｍである繊維を含む金属繊維集合体であって、該集合体がコアおよび該コアを覆うケーシングを有する金属繊維集合体を提供し、集合体のコアが、実質的に互いに平行に配位した該繊維の少なくとも一つの束を含み、一方、ケーシングは、ランダムに配向した該繊維の網状組織から成るという特徴を有する。
集合体は、比較的高い多孔性（従って、低い質量密度）を有するので、液体に浸漬するとゆっくり沈殿し、そのことが、得られる懸濁物の懸濁性および均一性を促進する。コアは、主に、実質的に平行で、絡まっていない繊維の小さい束から成るので、これらの繊維は互いに容易に分離し、このようにして懸濁物になる。
さらに、本発明の目的は、切断したＦｅ／Ｃｕ／ＳＳ複合体からこのような金属繊維集合体を製造する方法を提供することであり、該方法は、
（ａ）切断した複合体の周囲の鉄ケーシングを硫酸で化学酸洗いする工程；
（ｂ）続いて、複合体の残りの鉄ケーシングおよび銅のケーシングを電解除去する工程；
（ｃ）繊維を希硫酸ですすぐ工程；
（ｄ）繊維を水ですすぐ工程；
（ｅ）繊維を乾燥させる工程；
を含み、基体は、工程（ａ）〜（ｄ）中は、連続してタンブル（tumbling）運動させる。
基体（例えば、繊維、繊維集合体、複合体）をタンブル運動にかける、そのような不連続方法は、一般に、酸洗い操作を行い、そして例えばこれらの異なる基体上のコーティングを浸出させるのに非常に適する。これらの操作は、工業では常に利用されている。また浸出は、例えば、ポリマー被覆金属ホイルの端を削ることによる直径が１００μｍまでの金属繊維の製造において利用されている。
本発明に係る金属繊維集合体を製造するための別の方法は、通常の金属繊維顆粒（すなわち、グルーを含浸させた金属繊維束）を、グルーを除去する目的でドラムにおいてグルー溶解媒体で洗うことから成る。洗い中、顆粒を連続的タンブル運動にかけることにより、グルーはかなり除去され、弛んで分離した繊維は、最後にはくっついてかたまり、目的とする繊維集合体ボールになる。
次に、本発明を、添付の図面で例証する具体的態様を参照して説明する。
図１は、本発明に係る金属繊維集合体の略図である。
図２は、電解酸洗い浴におけるドラムの略図である。
図３は、製造プロセスにおける連続的工程の略図である。
本発明に係る金属繊維集合体を図１に示す。集合体のコア１は、実質的に互いに平行に配向した繊維の多数の束から成る。他方、集合体のケーシング２は、ランダムに配向した繊維の網状構造で構成されている。集合体の明瞭な図を形成するため、図１では、ケーシングの一部を切り取っている。
記載した金属繊維集合体を製造するための一つの可能な方法を、図２および３に図式的に示す。この製造法は、切断したＦｅ／Ｃｕ／ＳＳ複合体をポリプロピレンなどのプラスチック製ドラムを使用して硫酸で不連続的に酸洗いすることから成る。ドラムは、酸洗い浴に入れられ、外部モーターによってその縦軸の周りに調節可能な速度で回転させることができる。さらに、ドラムは、ドラムに入って出る電解質の循環を改善するために、垂直並進運動にかけることができる。
切断した複合体は、カバー３を通してドラム４に入れることができる。ドラム壁には穴５があり、それらの穴は、電解質（硫酸）がドラム空間全体に十分循環するためのものである。切断した複合体がこれらの穴を通ってドラムから出ていくのを防ぐためには、濾布を取り付ける（図示していない）。濾布は、ドラムの外側に沿って取り付けることができ、あるいは、ドラムの内壁と外部の多孔板との間にはさんでもよい。
先端にチタン陽極１０を付けた可塑化可撓性銅ケーブル９は、ドラムの端の壁にある穴６からドラムに入れることができる。この方法の別法は、陽極として金属ディスクを使用することから成り、その陽極はドラムの平らな側壁に対して取り付け、電流はスライド接触を介して送られる。
この方法の具体的態様は、以下の実施例で説明する。言及するプロセス条件は、公知方法の束引抜きによって得られる３ｋｇのＦｅ／Ｃｕ／ＳＳ複合体の酸洗いに関する。その方法の異なる工程を、図２および３を参照して詳細に記載する。
酸洗いプロセスの最初の工程Ａでは、鉄のケーシングを完全にまたは部分的に酸洗いによって化学的に除去し、水素気体の放出を伴う。
これを行うために、ドラム４を硫酸浴７に入れ、この浴槽中で少なくとも２０分間、連続的に回転させる。その浴槽における硫酸の濃度は３００ｇ／ｌであり、温度は５０℃である。硫酸は（電流を流さなくても）直ちにＦｅ／Ｃｕ／ＳＳ複合体の鉄ケーシングと反応する。水素気体および硫酸鉄（II）が生成する。
次いで、そのプロセスの第二工程Ｂでは、残っている鉄ケーシングおよび銅を電解によって除去する。この目的に対しては、鉛陰極８およびチタン陽極１０を使用する。端にチタン陽極を付けた可塑化可撓性銅ケーブル９を、ドラムの端の壁にある穴６から入れる。鉛陰極８を酸洗い浴に浸漬する。
ドラムは、硫酸浴１１内で連続的に回転される。回転は、酸を十分循環させるためであり、こうして電流が維持される。浴槽１１における複合体の滞留時間は、電流、複合体の量および鉄ケーシングがそのプロセスの最初の工程Ａ中にすでに酸洗いされている程度に依存する。本実施例では、銅のケーシングを複合体から溶解するために、酸洗いを５０Ａの電流で最少３．５時間行う。
第三工程Ｃでは、第四工程で水酸化鉄が続いて生成するのを防ぐために、複合体を希硫酸で酸洗いする。ドラムは、浴槽１２内で１５〜３０分間回転される。さらに、ドラムは、ドラムでの流体の循環を改善するために、垂直並進運動にかける。
第四工程Ｄでは、繊維を水で洗う。ドラムは、水浴１３において長時間回転される。
最終工程Ｅでは、繊維をドラムから取り出し、オーブンで乾燥させる。
記載したプロセスに基づいて、等価直径が１μｍ〜３０μｍであり、長さが１ｍｍ〜２０ｍｍである繊維から、２ｘ１０4〜２ｘ１０6本の繊維を含む集合体が得られる。得られる集合体の寸法は、使用する繊維の寸法に依存する。得られる集合体の平均の等価直径の変動は、使用する繊維の長さと等価直径との比（Ｌ／Ｄ）に依存して最大値を通って変わる。Ｌ／Ｄ比が４００である繊維を使用すると、平均の等価直径が１ｃｍである集合体が得られる。同様に、平均の等価直径が２ｃｍである集合体は、Ｌ／Ｄ比が７５０である繊維から得られる。本明細書に記載した方法によって金属繊維集合体を製造するためには、使用する繊維のＬ／Ｄ比が、好ましくは１００〜２０００であるべきである。
集合体の密度は、利用する繊維の幾何形状に依存し、一般的には、０．８ｋｇ／ｄｍ３未満である。こうして、密度が０．１９ｋｇ／ｄｍ３である集合体が、等価直径６．５μｍ、長さ１ｍｍの繊維から得られる。
その方法の工程ＡおよびＢを、電解質を置き換えることなく同じ酸洗い浴で行うと、廃酸はＨ2ＳＯ4、ＦｅＳＯ4およびＣｕＳＯ4を含む。記載した方法において、工程ＡおよびＢを別々の酸洗い浴で行うと、工程Ａからの廃酸はＨ2ＳＯ4およびＦｅＳＯ4のみを含み（ＣｕもＣｕＳＯ4も含まない）、その後の処理に有利である。電解による酸洗いの後の廃酸は、Ｈ2ＳＯ4、ＣｕＳＯ4およびＦｅＳＯ4（工程Ａ中に鉄ケーシングの全部が溶解したのではない場合に鉄ケーシングの可能性のある残留物の結果として）ならびにＣｕ（陰極への沈着の結果として）から成る。
さらに、得られる金属繊維集合体に含まれる繊維がグルー（ＰＶＡなど）を全く含まないことは、本明細書に記載した方法の利点である。
本明細書に記載した方法の別の利点は、硝酸を酸洗い工程で使用しないことである。それは、経済的観点から非常に有利である。
工程Ｂの酸洗い時間および使用する硫酸濃度は、非常に重要なプロセスパラメーターである。電解による酸洗いがあまりに長く続く場合、または使用する硫酸の濃度が高すぎる場合、繊維は、酸によってかなり腐食される。特にＣｕの酸洗いでは、酸洗い時間および硫酸濃度は非常に重要である。
ドラムの容量は制限される場合が多いが、そのプロセスの総容量は、いくつかのドラムを同時に操作することにより増加させることができる。さらに、酸洗い中の電流の増加により、酸洗い時間を短くすることができ、これも作業収率を増加させる。
本発明に係る金属繊維集合体は、中でも均一な分布の金属繊維を含むプラスチックの製造での使用に非常に適しており、それは例えば、プラスチック製品における電磁気遮蔽効果の発生に使用できる。
さらに、本発明に係る金属繊維集合体を所与の量で別の繊維懸濁物に添加することができる。すなわち、金属繊維を、他の繊維の間に均一に分散させ、分布させることができる。このようにして、混合繊維ウェブを湿式法を使用して製造することができる。金属繊維を紙繊維懸濁物に均一に添加することにより、特定の金属繊維含量を有するシート状の紙が得られる。これらの繊維は、米国特許第４２６５７０３号明細書に記載されているように、紙全体にわたって均一に分布している。
さらに、その方法は、Ｆｅ／Ｆｅ／ＳＳ複合体またはＦｅ／Ｆｅ／Ｆｅ／ＳＳ複合体の酸洗いにも使用できる。この場合、廃酸はＣｕを全く含んでいない。そして、電解による酸洗い工程は省略される（上記プロセスの工程Ｂ）。Ｆｅ／Ｆｅ／Ｆｅ／ＳＳマトリックスは、各々Ｆｅに包んだ多数のステンレス鋼のワイヤを引抜きすることにより得られる。これらの引抜きしたワイヤは、次いで束にして、鉄のケーシングに包み、引抜きする。こうして得られる多数の構造体は、米国特許第３３７９０００号明細書に記載されているように、次いで束にして鉄のケーシングに包み、もう一度引抜きして、目的とするマトリックスを作る。
記載した方法は、たとえ長さが例えば０．１ｍｍと短くても、あらゆる種類の複合体の酸洗いに利用できる。こうして得られた繊維は、次いで、例えばレーダー偽装コーティングの製造に使用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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