JPH02153007A - Method and apparatus for manufacturing metal short fiber - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing metal short fiberInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、溶融金属から金属短繊維を直接製造する方法
および装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method and apparatus for directly producing short metal fibers from molten metal.
（従来の技術）
金属短繊維は５合成樹脂等のマトリックスに分散されて
、電磁波シールド、繊維強化複合材料等として使用され
ている。この金属短繊維は、伸線した細線を切断する方
法や、切削工具或いは金属材料に振動を加えながら切り
出すビビリ切削法等によって製造されている。しかし、
伸線した細線を切断する方法は、真円度に優れた短繊維
が得られるものの、多数の加工工程を必要とするため経
済的に不利である。これに対して、ビビリ切削法では、
固体金属から機械的に短繊維を切り出すので、工程数が
少なくてすむ。しかし、生産性が悪く、得られた短繊維
も不規則な断面形状をもつものとなる。(Prior Art) Short metal fibers are dispersed in a matrix of synthetic resin or the like and used as electromagnetic shielding, fiber-reinforced composite materials, and the like. This short metal fiber is manufactured by a method of cutting a drawn thin wire, a chattering cutting method of cutting the metal material while applying vibration to a cutting tool, or the like. but,
Although the method of cutting the drawn thin wire yields short fibers with excellent roundness, it is economically disadvantageous because it requires a large number of processing steps. On the other hand, in the chatter cutting method,
Since short fibers are mechanically cut from solid metal, the number of steps is reduced. However, the productivity is poor, and the short fibers obtained also have an irregular cross-sectional shape.
他方、溶融金属を移動液体中に噴射して連続細線を製造
する方法が特開昭５５−６４９４８号公報、特開昭５６
−１６５０１６号公報等で提案されている。たとえば、
第７図に示すように、回転する円筒ドラム９１内に液体
として水を供給すると、この水は円筒ドラム９１の遠心
力によって円筒ドラム９１の内壁面に集められ、冷却水
層９２を形成する。この冷却水層９２に向けて、ノズル
９３から溶融金属９４を、アルゴン等の不活性ガス９５
で加圧して吹き付けると、溶融金属９４は冷却水層９２
で急冷され、細線９６となる。なお、ノズル９３内で溶
融金属９４が凝固しないようにまた溶融金属９４の流動
性を確保するために、ノズル９３の周囲に加熱コイル９
７を捲回し、溶融金属９４を保温している。On the other hand, a method of manufacturing a continuous thin wire by injecting molten metal into a moving liquid is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 55-64948 and 1983.
It has been proposed in Publication No.-165016 and the like. for example,
As shown in FIG. 7, when water is supplied as a liquid into the rotating cylindrical drum 91, this water is collected on the inner wall surface of the cylindrical drum 91 by the centrifugal force of the cylindrical drum 91, forming a cooling water layer 92. A molten metal 94 is directed toward this cooling water layer 92 from a nozzle 93 using an inert gas 95 such as argon.
When spraying under pressure, the molten metal 94 flows into the cooling water layer 92.
It is rapidly cooled to form a thin wire 96. Note that in order to prevent the molten metal 94 from solidifying within the nozzle 93 and to ensure fluidity of the molten metal 94, a heating coil 9 is installed around the nozzle 93.
7 is wound to keep the molten metal 94 warm.
（発明が解決しようとする課題）
第７図に示した方法では、冷却水層９２の移動速度をノ
ズル９３から噴射される溶融金属９４のジェット流速に
ほぼ等しくしている。これにより、冷却水層９２に吹き
付けられた溶融金属９４は、分断されることなく連続し
た細線９６となる。そのため、この方法で得られた細線
９６を前述した短′Ｉａ維として使用するとき、細線９
６を所定の長さに切断する工程が必要となる。(Problems to be Solved by the Invention) In the method shown in FIG. 7, the moving speed of the cooling water layer 92 is made approximately equal to the jet flow speed of the molten metal 94 injected from the nozzle 93. As a result, the molten metal 94 sprayed onto the cooling water layer 92 becomes continuous thin wires 96 without being divided. Therefore, when the thin wire 96 obtained by this method is used as the above-mentioned short Ia fiber, the thin wire 96
A step of cutting 6 into a predetermined length is required.
そこで、本発明は、移動液体の速度と溶融金属のジェッ
ト速度との関係を特定することにより、溶融金属から短
繊維を直接製造することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to directly produce short fibers from molten metal by specifying the relationship between the velocity of the moving liquid and the jet velocity of molten metal.
（５！題を解決するための手段）
本発明は、その目的を達成するため、移動液体層に溶融
金属を線流として吹き付け金属細線を製造する際、前記
溶融金属の線流速度をＶ （ｍ７分）とし、前記移動液
体の移動速度をｖ （ｍ７分）とするとき、１＜ｖ／Ｖ
＜３．３に維持することを特徴とする。(5! Means for Solving the Problem) In order to achieve the object, the present invention, when producing a thin metal wire by spraying molten metal as a linear flow onto a moving liquid layer, the linear flow velocity of the molten metal is set to V ( m7 minutes) and the moving speed of the moving liquid is v (m7 minutes), then 1<v/V
<3.3.
また、溶融金属を噴出するノズルに機械的或いは電磁的
な振動を加えるとき、線流の分断が促進され、短ｍ維の
製造条件が緩和される。Furthermore, when mechanical or electromagnetic vibration is applied to a nozzle that spouts molten metal, the splitting of the linear flow is promoted, and the conditions for producing short m fibers are relaxed.
（作用ン
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴を、その作用
と共に具体的に説明する。(Function) Hereinafter, the features of the present invention will be specifically explained along with its functions with reference to the drawings.
第７図に示した従来の方法では、連続した細線９６を製
造する上から、冷却水層９２を移動速度■をノズル９３
から噴出される溶融金属９４の線流速度Ｖとほぼ等しく
している。これに対し、本発明においては、第１図に示
すように、移動液体層１の移動速度■を溶融金属２の線
流速度Ｖよりも大きくしている。そのため、移動液体層
１に吹き付けられた溶融金属２が凝固して出来た直後の
細線３に引張り力が加わる。このときの細線３は、未だ
充分な剛体強度を発現していないので、イ１かな力で分
断され短繊維４となる。しかし、線流速度Ｖに対して移
動速度Ｖが大きすぎると、凝固直後の細線３に過大な力
が加わり、分断が過度に進み粉粒化する。この点から、
速度比ｖ ／ Ｖを３．３未満にしている。In the conventional method shown in FIG. 7, from the top of producing a continuous thin wire 96, the moving speed
The linear flow velocity V of the molten metal 94 spouted from the molten metal 94 is approximately equal to that of the molten metal 94 . On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 1, the moving speed (2) of the moving liquid layer 1 is made larger than the linear flow speed V of the molten metal 2. Therefore, a tensile force is applied to the thin wire 3 immediately after the molten metal 2 sprayed onto the moving liquid layer 1 solidifies and is formed. Since the thin wire 3 at this time has not yet developed sufficient rigid strength, it is broken into short fibers 4 by a small force. However, if the moving speed V is too large relative to the linear flow speed V, an excessive force is applied to the thin wire 3 immediately after solidification, resulting in excessive fragmentation and pulverization. From this point,
The speed ratio v/V is less than 3.3.
また、この速度比ｖ ／ Ｖを調整することによって、
細線３を分断する力をコントロールすることができ、目
標長さをもつ短繊維４を製造することができる。このよ
うにして出来た短繊維４は、溶融金属を凝固させて製造
されたものであるため、真円度に優れたものとなる。溶
融金属２の線流速度Ｖは、ノズルＳ内の溶融金属２に加
えるガス圧Ｐを変動させることによって調整することが
できる。このガス圧Ｐで溶融金属２が所定の線流速度Ｖ
をもつ溶融金属ジェット６として、ノズル５のノズル孔
７から移動液体層１に吹き付けられる。Also, by adjusting this speed ratio v/V,
The force for dividing the thin wire 3 can be controlled, and short fibers 4 having a target length can be manufactured. Since the short fibers 4 thus produced are manufactured by solidifying molten metal, they have excellent roundness. The linear flow velocity V of the molten metal 2 can be adjusted by varying the gas pressure P applied to the molten metal 2 in the nozzle S. At this gas pressure P, the molten metal 2 flows at a predetermined linear flow velocity V.
The molten metal jet 6 is sprayed from the nozzle hole 7 of the nozzle 5 onto the moving liquid layer 1 .
移動液体層１は、第７図で説明した円筒ドラム９１によ
る他に、第２図に示すような移動ベルトを使用して形成
することもできる。第２図の場合、ｊ！！端ベルト８を
プーリ９に捲回し、上流側で移動液体層を形成する液体
を液体噴射ノズル１゜から無端ベルト８に吹き付ける。The moving liquid layer 1 can also be formed using a moving belt as shown in FIG. 2, in addition to the cylindrical drum 91 explained in FIG. In the case of Figure 2, j! ! An end belt 8 is wound around a pulley 9, and a liquid forming a moving liquid layer is sprayed onto the endless belt 8 from a liquid jet nozzle 1° on the upstream side.
この液体は、下流側で回収され、タンク１１に一旦収容
された後、ポンプ１２、フィルタ１３及びヒータ１４が
付設された配管１５を経て、液体噴射ノズル１゜に循環
される。このようにして無端ベルト８上に形成された移
動液体層に、ノズル５から溶融金属２が吹き付けられる
。This liquid is collected on the downstream side, once stored in a tank 11, and then circulated to the liquid injection nozzle 1° via a pipe 15 equipped with a pump 12, a filter 13, and a heater 14. The molten metal 2 is sprayed from the nozzle 5 onto the moving liquid layer thus formed on the endless belt 8.
さらに、移動液体層１は、第３図に示すように、ノズル
自体が幅方向に偏平に広がり、先端にノズル１６をもっ
た液体噴射ノズル１０を使用して形成することもできる
。第３図のノズル１０によれば、第７図の円筒ドラム、
第２図の無端ベルトのような特別の装置を必要としない
で、簡単に幅広の移動液体層を形成できるので、特に好
ましい。Furthermore, as shown in FIG. 3, the moving liquid layer 1 can also be formed using a liquid jet nozzle 10, which has a nozzle itself that is flattened in the width direction and has a nozzle 16 at its tip. According to the nozzle 10 of FIG. 3, the cylindrical drum of FIG.
This is particularly preferred because a wide moving liquid layer can be easily formed without the need for a special device such as the endless belt shown in FIG.
このようにして形成された移動液体層１に溶融金属を吹
き付けるノズルを第４図に示す。この場合、移動液体層
１の幅方向に沿って供給へラダ１７を配置し、この供給
ヘッダ１７に多数のノズル孔１８を開口している。した
がって、供給へラダ１７に送られた溶融金属は、ノズル
孔１８から多数の溶融金属ジェット１９となって移動液
体層１に吹き付けられる。そのため、同時に多数の短繊
維４を製造することができる。FIG. 4 shows a nozzle for spraying molten metal onto the moving liquid layer 1 thus formed. In this case, a supply ladder 17 is arranged along the width direction of the moving liquid layer 1, and a large number of nozzle holes 18 are opened in this supply header 17. Therefore, the molten metal sent to the supply ladder 17 is sprayed onto the moving liquid layer 1 from the nozzle holes 18 in the form of a number of molten metal jets 19 . Therefore, a large number of short fibers 4 can be manufactured at the same time.
また、溶融金属噴出用のノズルに振動を加えるとき、ノ
ズルから噴射された溶融金属ジェットを脈流とし、短ｙ
ａｍへの分断が容易となる。第６図は、１ｋＨ，，２，
５ｋＨ，，５ｋＨ，，１０ｋＨ２の振動を加えたときの
短繊維製造範囲の拡大を示したものである。第５図は、
このための振動付与機構を備えたノズルを示す。すなわ
ち、ノズル５の上端に振動発生装置２０の振動子２１を
接触させる。そして、コイル２２に交番電流を印加する
と、コイル２２の周囲に配置した磁石２３との間に周期
的に上下動する振動が発生する。この振動を振動子２１
で取り出し、ノズル５に印加する。これによって、ノズ
ル孔７は、振幅２の範囲で上下動する。このため、ノズ
ル孔７から流出する溶融金属ジェット６は、大径部６ａ
と小径部６ｂとが連続した脈流となって、移動液体層１
に吹き付けられる。この小径部６ｂは強度的に弱い個所
であるから、移動液体層１中で溶融金属は容易に短繊維
４に分断される。また、振動の周期を変更することによ
って、短繊維４の長さを調整することができる。In addition, when applying vibration to the nozzle for spouting molten metal, the molten metal jet jetted from the nozzle is made into a pulsating flow, and the short y
It becomes easy to divide into am. Figure 6 shows 1kHz,,2,
This figure shows the expansion of the short fiber production range when vibrations of 5 kHz, 5 kHz, 10 kHz were applied. Figure 5 shows
A nozzle equipped with a vibration imparting mechanism for this purpose is shown. That is, the vibrator 21 of the vibration generator 20 is brought into contact with the upper end of the nozzle 5 . When an alternating current is applied to the coil 22, a periodic vertical vibration is generated between the coil 22 and the magnet 23 disposed around the coil 22. This vibration is transmitted to the vibrator 21
and apply it to nozzle 5. As a result, the nozzle hole 7 moves up and down within a range of amplitude 2. Therefore, the molten metal jet 6 flowing out from the nozzle hole 7 is
and the small diameter portion 6b form a continuous pulsating flow, and the moving liquid layer 1
sprayed on. Since this small diameter portion 6b is weak in strength, the molten metal is easily divided into short fibers 4 in the moving liquid layer 1. Furthermore, the length of the short fibers 4 can be adjusted by changing the period of vibration.
なお、振動発生装置としては、図示した電磁式のものの
他に１機械的に振動を付与する形式も使用される。また
、ノズル孔７から流出する溶融金属ジェット６に電磁的
なピンチ力を周期的に加えることによっても、短繊維４
への分断が促進される。この電磁的なピンチ力を含む意
味で、本願明細書において「振動Ｊを使用している。こ
のように周期的に変化するピンチ力を発生させる機構と
しては、旧来の固定鋳型を備えた連鋳設備や流体移送管
で使用されている方式を採用することができる。As the vibration generator, in addition to the electromagnetic type shown in the figure, a type that mechanically applies vibration may also be used. Furthermore, by periodically applying an electromagnetic pinch force to the molten metal jet 6 flowing out from the nozzle hole 7, the short fibers 4
This promotes division into In this specification, "vibration J" is used to include this electromagnetic pinch force.As a mechanism for generating such a periodically changing pinch force, a conventional continuous casting machine with a fixed mold is used. Any method used in equipment or fluid transfer pipes can be adopted.
（実施例）
実施例１
第７図に示した構成をもつ設備を使用して、短繊維を製
造した。このとき、内径５５０ｍｍの円筒ドラムを回転
数４０Ｏｒ、ｐ、ｍ、（周速６９１ｍ／分）で回転させ
、内周面に冷却水を供給し厚み２０ｍｍの移動液体層を
形成した。そして、ノズル径７０μｍのノズル９３から
、Ａｇ−〇、５％Ｓｎを噴射圧力２ ｋ ｇ ／ ｃ
ｍ ２で噴出させた。このとき、ノズルから噴射された
溶融金属ジェットの線流速度Ｖは５．９０ｍ／分であっ
た。この条件下で得られた短繊維は、直径がノズル径に
ほぼ等しい約７０μｍであり、また長さは１〜５ｍｍの
範囲にあった。更に、ノズルに２．５ｋＨ，％動を加え
たとき、長さが２〜３ｍｍの範囲で揃った短繊維を製造
することができた。(Example) Example 1 Short fibers were manufactured using equipment having the configuration shown in FIG. At this time, a cylindrical drum with an inner diameter of 550 mm was rotated at a rotational speed of 40 Or, p, m (peripheral speed of 691 m/min), and cooling water was supplied to the inner peripheral surface to form a moving liquid layer with a thickness of 20 mm. Then, from a nozzle 93 with a nozzle diameter of 70 μm, Ag-〇, 5% Sn was sprayed at a pressure of 2 kg/c.
It was ejected at m2. At this time, the linear velocity V of the molten metal jet injected from the nozzle was 5.90 m/min. The short fibers obtained under these conditions had a diameter of approximately 70 μm, approximately equal to the nozzle diameter, and a length in the range of 1 to 5 mm. Furthermore, when a 2.5 kHz and % motion was applied to the nozzle, short fibers with uniform lengths in the range of 2 to 3 mm could be produced.
実施例２
実施例１と同様な条件下で、Ｓｎを溶融金属として短繊
維を製造した。このとき、ノズルに２．５ｋＨ，の振動
を印加した。これによって、直径７０μｍで長さが２〜
３ｍｍの短繊維が得られた。Example 2 Short fibers were produced under the same conditions as in Example 1 using Sn as the molten metal. At this time, a vibration of 2.5 kHz was applied to the nozzle. As a result, the diameter is 70 μm and the length is 2 ~
Short fibers of 3 mm were obtained.
実施例３
次いで、移動液体層の移動速度Ｖと溶融金属ジェットの
線流速度Ｖとの速度比ｖ ／ Ｖを変えて、同様な設備
を使用して金属繊維を製造した。Example 3 Metal fibers were then produced using similar equipment, varying the velocity ratio v/V between the moving velocity V of the moving liquid layer and the linear velocity V of the molten metal jet.
第６図は、得られた金属繊維の長さに速度比Ｖ／Ｖが与
えた影響を表したグラフである。FIG. 6 is a graph showing the influence of the speed ratio V/V on the length of the obtained metal fiber.
（発明の効果）
以上に説明したように、本発明においては、移動液体層
の移動速度を溶融金属の線流速度より大きくすることに
より、移動液体層に吹き込まれた溶融金属が凝固してで
きた細線に引張り力を加えて、短繊維に分断している。(Effects of the Invention) As explained above, in the present invention, by making the moving speed of the moving liquid layer higher than the linear flow velocity of the molten metal, the molten metal blown into the moving liquid layer solidifies and is formed. A tensile force is applied to the thin wires to separate them into short fibers.
このとき、速度比Ｖ／Ｖを調整することによって、製造
される短繊維の長さを制御することができる。また、溶
融金属を噴出するノズルに機械的振動、電磁的振動、電
磁的ピンチ力等の振動を加えることにより、噴出された
溶融金属ジェットは脈流となって、移動液体層に吹き込
まれる。そのため、短繊維への分断が容易となる。また
、この振動付与によって得られた短繊維の長さを揃える
ことができ、しかも短繊維の製造条件が緩和される。At this time, the length of the produced short fibers can be controlled by adjusting the speed ratio V/V. Furthermore, by applying vibrations such as mechanical vibration, electromagnetic vibration, or electromagnetic pinch force to a nozzle that spouts molten metal, the jet of molten metal that is spouted becomes a pulsating flow and is blown into the moving liquid layer. Therefore, it becomes easy to divide into short fibers. Moreover, the length of the obtained short fibers can be made uniform by applying this vibration, and the manufacturing conditions for the short fibers can be relaxed.
第１図は本発明の詳細な説明するための図であり、第２
図は無端ベルトを使用して短繊維を製造する装置を示し
、第３図及び第４図はそれぞれ、液体噴射ノズル及び溶
融金属ノズルの他の例を示し、第５図は振動発生装置を
備えたノズルを示し、第６図は速度比ｖ ／ Ｖが短繊
維の長さに与える影習を表したグラフであり、第７図は
連続繊維を製造するために開発された装置を示す。
１、移動液体層 ２．溶融金属３、細線
４．短繊維
５、溶融金属噴出ノズル ６．溶融金属ジェット７、ノ
ズル孔 ２０．振動発生装置２１、振動子
■、移移動体体層移動速度
Ｖ、溶融金属の線流速度FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention in detail, and FIG.
The figure shows an apparatus for producing short fibers using an endless belt, FIGS. 3 and 4 show other examples of a liquid jet nozzle and a molten metal nozzle, respectively, and FIG. 5 is equipped with a vibration generator. FIG. 6 is a graph showing the effect of the velocity ratio v/V on the length of short fibers, and FIG. 7 shows an apparatus developed for producing continuous fibers. 1. Moving liquid layer 2. Molten metal 3, thin wire
4. Short fiber 5, molten metal jet nozzle 6. Molten metal jet 7, nozzle hole 20. Vibration generator 21, vibrator ■, moving body layer moving speed V, linear flow speed of molten metal
Claims (1)
線を製造する際、前記溶融金属の線流速度をＶ（ｍ／分
）とし、前記移動液体の移動速度をｖ（ｍ／分）とする
とき、１＜ｖ／Ｖ＜３．３に維持することを特徴とする
金属短繊維の製造方法。 ２、移動液体層に溶融金属を線流として吹き付け金属細
線を製造する際、前記溶融金属の線流速度をＶ（ｍ／分
）とし、前記移動液体の移動速度をｖ（ｍ／分）とする
とき、１＜ｖ／Ｖ＜３．３に維持し、且つ前記溶融金属
を噴出するノズルに振動を加えることを特徴とする金属
短繊維の製造方法。 ３、幅方向に偏平に広がり、先端にノズルをもった液体
噴射ノズルと、移動液体層の幅方向に沿って配置され、
多数のノズル孔を開口した、溶融金属供給ヘッダとを備
えたことを特徴とする金属短繊維の製造装置。[Claims] 1. When producing a thin metal wire by spraying molten metal as a linear stream onto a moving liquid layer, the linear flow velocity of the molten metal is V (m/min), and the moving velocity of the moving liquid is v (m/min), a method for producing short metal fibers, characterized in that 1<v/V<3.3. 2. When producing a thin metal wire by spraying molten metal as a linear stream onto a moving liquid layer, the linear flow velocity of the molten metal is V (m/min), and the moving speed of the moving liquid is V (m/min). A method for producing short metal fibers, which comprises maintaining 1<v/V<3.3 and applying vibration to a nozzle that spouts the molten metal. 3. A liquid jet nozzle that spreads flat in the width direction and has a nozzle at the tip, and is arranged along the width direction of the moving liquid layer,
1. An apparatus for producing short metal fibers, comprising: a molten metal supply header having a large number of nozzle holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30598688A JPH02153007A (en) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Method and apparatus for manufacturing metal short fiber |
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|---|---|---|---|
| JP30598688A Pending JPH02153007A (en) | 1988-12-05 | 1988-12-05 | Method and apparatus for manufacturing metal short fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02153007A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009275269A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Seiko Epson Corp | Production device for acicular metal powder, method for producing acicular metal powder and acicular metal powder |
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1988
- 1988-12-05 JP JP30598688A patent/JPH02153007A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009275269A (en) * | 2008-05-16 | 2009-11-26 | Seiko Epson Corp | Production device for acicular metal powder, method for producing acicular metal powder and acicular metal powder |
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