金屬纖維物質以及用于制造這種物質的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種金屬纖維物質。本發明的金屬纖維物質能夠以較小重量制造，且 所述物質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，本發明介紹了 一種制造這種纖維物質的方法。這樣的金屬纖維物質例如能夠用于制造無紡網，該無紡網 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】
[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，例如用于過濾目的。
[0003] 束拉拔的纖維具有六邊形截面。它們在纖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，束拉拔是在多個步驟中 的長時間處理，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，這對于材料而言是昂貴 的制備步驟，且當需要在較短時間內制造少量金屬纖維時并不適合。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 設備。對于一個設備而言，能夠制造成纖維的金屬種類有限。直徑范圍有限，因為不能制造 更細的纖維（或者具有很大的困難）。由于投資較大且工藝復雜，該技術不適于制造少量的 金屬纖維。相同的制造設備不能用于較寬范圍的金屬或金屬合金。
[0006] 機械加工的纖維具有不規則形狀的截面。該工藝包括：通過工具（例如在轉動車 床上）從金屬工件上切割纖維。該技術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。能夠將較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。這是一個缺點，例如當必須制造具有良好均勻性的細纖維網時。機械加工 纖維技術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] 工件的機械加工是公知技術，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度連續，并具有幾毫米的 截面尺寸。US4409659介紹了一種在車床上機械加工操作中的振動切割工具，以便提供具有 合適形狀的最高質量的工件，且在切割過程中的能量消耗最小。
[0008] 現有技術的缺點是不能以經濟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。
【發明內容】
[0009] 本發明的第一目的是能夠提供少量（例如幾百克）的具有離散長度的金屬纖維， 該金屬纖維的在纖維之間的等效直徑變化較小。
[0010] 值得關注的是可獲得少量的具有離散長度的金屬纖維，該金屬纖維在纖維之間的 等效直徑的變化較小。例如，當進行產品開發（例如新無紡網的樣品）時或者當必須由貴 重金屬（例如Ag、Au、Pd……）來提供纖維時（只需要少量）是值得關注的。
[0011] 本發明的第二目的是提供一種無紡網，該無紡網包括具有離散長度的金屬纖維， 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] 本發明的第三目的是提供一種用于制造如本發明第一目的所述的這種量的金屬 纖維/這種金屬纖維物質的方法，以及用于該方法的設備。
[0013] 根據本發明的第一方面，提供了一種金屬纖維物質。纖維物質的意思是指不確定 量的纖維，不過優選是包括超過1000纖維的量。該物質的金屬纖維：
[0014]-具有離散長度。離散長度的意思是指纖維不是單絲，單絲的意思是指具有實際上 無限的長度的纖維。優選是，金屬纖維的平均長度低于40_，優選是低于30_，甚至更優選 是低于20mm，甚至更優選是低于10mm，或者甚至低于5mm，甚至低于3mm。優選是，金屬纖維 的平均長度超過〇. 5mm，優選是超過5mm。平均長度的意思是指算術平均長度。
[0015] -具有截面-意思是指垂直于纖維的長度方向的截面-該截面具有兩個相鄰的直 線形側面（相鄰直線的意思是指兩個直線形側面在一點會合）以及一個或多個不規則形狀 的曲線形側面，所述兩個相鄰的直線形側面具有小于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準偏差，該標準偏差小于等效纖維直徑 的25 %，更優選是小于20 %，甚至更優選是小于18 %，甚至更優選是小于15 %，甚至更優選 是小于10 %。
[0018] 本發明第一方面的優點是能夠以經濟方式提供少量纖維物質，該纖維物質的纖維 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（無紡網）， 例如具有均勻過濾特性（與現有技術的類似纖維相比）。
[0019] 令人驚訝的是，根據本發明第一方面的金屬纖維物質表現為具有多個附加優點：
[0020] 所述金屬纖維的不規則形狀的截面使得由金屬纖維物質制造的未燒結的金屬纖 維網有更好的凝聚性；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相比， 由這樣的金屬纖維物質制造的無紡網的燒結能夠更快速地進行。
[0022] 本發明的金屬纖維物質能夠例如作為在捆包中的纖維、銀纖維、在包中的纖維，或 者在燒結或未燒結的網中的纖維。
[0023] 金屬纖維能夠沿該纖維的長度逐漸變細，這意味著纖維的截面面積從纖維的一端 向另一端連續減小。
[0024] 纖維沒有六邊形截面（如在束拉拔中的情況那樣）。
[0025] 本發明第一方面的纖維物質的纖維的優選制造方法是通過機械加工。
[0026] 在本發明第一方面的實施例中，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械加工的金屬纖維（用于細無紡網中） 的現有技術方法并不成功，因為金屬纖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] 在一個實施例中，等效直徑與金屬纖維的截面周長與截面面積的比率的乘積的平 均數小于6,優選是小于5. 2。本發明的該實施例的優點是獲得的纖維物質具有橫截面形狀 接近圓形的纖維。這很有利，因為對于多種用途而言，具有圓形（或接近圓形）截面形狀的 纖維是優選的。
[0028] 在一個實施例中，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,優選是小于2。等分線的意思是指在纖維截面內的直線的長度（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。本發明的該實施例的優點是獲得的纖維物質具有 接近圓形截面形狀的纖維。這很有利，因為對于多種用途而言，具有圓形（或接近圓形）截 面形狀的纖維是優選的。
[0029] 在本發明的實施例中，纖維物質的至少80%的纖維（纖維量的百分數）的最大等 分線與最小等分線的比率小于2。本發明的該實施例的優點是獲得的纖維物質具有更大百 分率的、橫截面形狀接近圓形的纖維。這很有利，因為對于多種用途而言，具有圓形（或接 近圓形）截面形狀