專利名稱：金屬纖維無紡布制造裝置,其制造方法和層合鋁材的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬纖維無紡布的制造裝置，鋁纖維無紡布的制造方法和層合鋁材的制造方法。
背景技術：
制造含有鋁纖維的金屬纖維是已經(jīng)實施的技術，例如在特開昭59-82411號公報中就公開了在密閉的容器內將金屬或其合金保持熔融狀態(tài)，然后向密閉的容器內的坩堝里供給加壓氣體，將熔融金屬加壓上升到熔融金屬供給管，通過將熔融金屬由噴嘴的噴出孔噴到大氣中發(fā)生急冷凝固，從而制造金屬或者合金纖維的方法和裝置。
在用該公報的方法制造鋁纖維的情況下，由于通過φ0.08mm的細孔中向大氣中噴出熔融的鋁，在熔融鋁中的非金屬夾帶物會卷入此細孔中，使由細孔中噴出的射流成為不完全的狀態(tài)，特別是會引起多個細孔內有一部分發(fā)生堵塞。
在構成多個細孔的耐火材料制造的噴嘴本體預熱不充分的情況下，由上述坩堝內壓出的熔融鋁會在上述細孔中發(fā)生瞬時的凝固，使大部分細孔堵塞，從而使操作中斷。
在特開昭62-294,101號公報中公開了在皮帶輸送機的一端降落收集金屬纖維，在皮帶輸送機的另一端進行加壓成形制造多孔金屬體的方法。
在此方法中，在熔融的鋁由噴嘴的噴出孔噴向大氣的情況下，急冷凝固形成的纖維，由于在空氣中浮游，即使降落到上述皮帶輸送機上也很難以均勻的密度降落，在皮帶輸送機的另一端進行加壓成形而得到的鋁纖維多孔金屬體，其面密度(g/m2)極容易變得不均勻。因此，在作為吸音材料或電磁防護材料時使用的情況下，其特性不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生品質上的問題。
如上所述，在使用以前的技術制造鋁纖維的多孔體(在下面稱為鋁纖維無紡布)的情況下，在熔融鋁中的非金屬夾帶物被卷入到耐火材料制造的噴嘴本體(在下面稱為噴出噴嘴)的細孔(在下面稱為噴出孔)中而粘上時，會嚴重擾亂呈不完全噴出狀態(tài)的射流，這就成為鋁纖維無紡布品質劣化的原因。而在噴出噴嘴預熱不充分的情況下，在噴出的初期，由于到達噴出噴嘴內的熔融鋁會發(fā)生瞬間的凝固，會使大部分噴出孔堵塞，使操作停止。
而當由噴出噴嘴噴出的鋁纖維飛到空氣中時會發(fā)生偏離，在皮帶輸送機上纖維落下的量不同，使發(fā)生偏離的無紡布的面密度不均勻，使吸音率等品質特性變得參差不齊。
本發(fā)明的目的就是要解決以前的上述問題，提供品質穩(wěn)定的金屬纖維無紡布的制造裝置、以及提供使用該裝置制造品質特性穩(wěn)定的鋁纖維無紡布的方法和層合鋁材的制造方法。
本發(fā)明人對在鋁纖維無紡布的研發(fā)過程中遇到的上述課題進行了銳意的實驗研究，以積累的結果發(fā)現(xiàn)使用本發(fā)明的方法能夠實現(xiàn)本發(fā)明的目的，至此實現(xiàn)了本發(fā)明。下面的數(shù)字供參照附圖時參考，本發(fā)明不限于在這些附圖上舉例的內容。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一形態(tài)是金屬纖維無紡布的制造裝置，其特征在于，該裝置包括具有熔融金屬清凈裝置2的熔融爐1，和由在具有在其內部儲存熔融金屬的坩堝20及其加熱裝置21的密閉容器4中，其一端的開口部分位于上述坩堝20的底部附近，另一端開口部分位于上述密閉容器4的外側，而且在開口部分的末端具有供噴出到密閉容器4外的具有多個噴出孔的噴出噴嘴27的熔融金屬供給管22，和向上述密閉容器4內供給加壓氣體的加壓裝置25構成的金屬纖維制造裝置7，和包圍在上述噴出噴嘴27的周圍，安裝在密閉容器的外壁上的噴出噴嘴加熱裝置5和，為了控制由上述噴出噴嘴27噴出的熔融金屬凝固生成的金屬纖維10的飛翔，釋放出作為有助于金屬纖維10均勻分布的控制流體的壓縮空氣的金屬纖維飛翔控制裝置6，和將上述生成的金屬纖維10暫時收集的同時進行輸送的收集-輸送裝置11和通過將金屬纖維的收集物進行輥壓而形成金屬纖維無紡布18的輥壓裝置12，和將上述金屬纖維無紡布18的面密度控制在規(guī)定的范圍內的無紡布面密度控制裝置和無紡布自動切斷裝置14。
本發(fā)明的第二形態(tài)是如在第一形態(tài)中所述的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的金屬纖維制造裝置7的噴出噴嘴27，其噴出孔的內徑在φ0.05～0.25mm的范圍，各噴出孔之間的間隔在5mm以上，噴出孔的孔數(shù)由如下所述的公式(1)算出的孔數(shù)范圍內，0.4＜nD2＜2.5(1)式中，n噴出孔27的孔數(shù)；D噴出孔內徑(mm)。
在此，nD2的上限優(yōu)選在2.0以下，更優(yōu)選為不足2。
本發(fā)明的第三形態(tài)是如在第一或第二形態(tài)中所述的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的熔融金屬供給管22的至少一端具有用來除去懸浮在熔融金屬中的非金屬夾帶物的過濾器23。
本發(fā)明的第四形態(tài)是如在第一至第三形態(tài)中任何一項中所述的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的噴出噴嘴加熱裝置5，從噴出噴嘴27的表面向噴出方向的長度在100～200mm的范圍內，而且其內徑在噴出噴嘴27外徑的2.5～4倍的范圍內。
本發(fā)明的第五個形態(tài)是如第一至第四形態(tài)中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的在金屬纖維飛翔控制裝置6中使用的壓縮空氣噴嘴是釋放出扁平狀壓縮空氣的扁平噴嘴50。
本發(fā)明的第六個形態(tài)如第一至第五形態(tài)中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的輥壓裝置12具有至少一對用來進行輸送和加壓的上輥62和下輥64，該下輥64的表面具有橡膠覆蓋層63。
本發(fā)明的第七個形態(tài)如第一至第六形態(tài)中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在第一形態(tài)中所述的無紡布面密度控制裝置控制在輥壓裝置12輸出側的金屬纖維無紡布18的移動速度，使得在將所需的金屬纖維無紡布18的目標重量G2和安裝在皮帶輸送機上的無紡布稱量裝置13的稱量實際值G1相比較時其偏差最小。
本發(fā)明的第八個形態(tài)是鋁金屬纖維無紡布的制造方法，其特征在于，使用如第一形態(tài)中所述的金屬纖維無紡布制造裝置來制造鋁纖維無紡布。
本發(fā)明的第九個形態(tài)是一種層合鋁材的制造方法，使用了包括如下結構包括在內部儲存熔融金屬坩堝20的密閉容器，和在兩端開口的熔融金屬供給管22中，一端的開口部分位于上述熔融坩堝的底部附近，另一端的開口部分經(jīng)過密閉容器側壁上開出的開口位于上述密閉容器的外側，位于上述密閉容器外側的開口部分裝有具有噴出孔的噴出噴嘴27的熔融金屬供給管22，和向上述密閉容器內供給加壓氣體的加壓裝置25，和安裝在上述噴嘴的下游，沿著熔融金屬噴出上述噴嘴的方向形成空氣流，上述空氣流的方向可連續(xù)變化的金屬纖維飛翔控制裝置6的金屬纖維制造裝置70，向該金屬纖維制造裝置70供給鋁的熔體，使用連續(xù)改變由上述噴出噴嘴出來的空氣流方向的金屬纖維飛翔控制裝置6，將由上述噴出口噴出的熔融鋁均勻地收集在鋁的多孔拉制金屬網(wǎng)板32上成為鋁纖維，在上述鋁纖維上再供給多孔拉制金屬網(wǎng)板34，用多孔拉制金屬網(wǎng)板在上下方向上夾持加壓鋁纖維，就得到在鋁多孔拉制金屬網(wǎng)板中夾持鋁纖維的層合鋁材。
在上述第九方法中使用的金屬纖維制造裝置70是本發(fā)明的第一個形態(tài)，也可以使用由具有熔融金屬清凈裝置2的熔融爐1、本身在具有內部儲存熔融金屬的坩堝20及其加熱裝置21的密閉容器4內一端的開口位于上述坩堝20底部附近，另一端開口位于上述密閉容器4的外側，而且在此開口部分的末端具有用來將熔融金屬29噴出密閉容器4外的裝有具有多個噴出孔的噴出噴嘴27的熔融金屬供給管22和向上述密閉容器4內供給加壓氣體的加壓裝置25組成的金屬纖維制造裝置7，和具有包圍著上述噴出噴嘴27，安裝在密閉容器外壁上的噴出噴嘴加熱裝置5和釋放出壓縮空氣使之作為控制流體，控制由上述噴出噴嘴27噴出的熔融金屬通過凝固而形成的金屬纖維10的飛翔，使得有助于金屬纖維均勻分布的金屬纖維飛翔控制裝置的金屬纖維制造裝置。在此情況下，也可以使用本發(fā)明第二至第七的各種裝置。


圖1是表示本發(fā)明金屬纖維無紡布制造裝置結構的模式圖；圖2是表示金屬纖維制造裝置結構的斷面圖；圖3是表示噴出噴嘴加熱裝置結構的模式圖。(a)說明縱向的斷面；(b)說明徑向的斷面；圖4是表示金屬纖維飛翔控制裝置結構的圖，(a)表示其正面圖；(b)和(c)是表示扁平噴嘴50大致結構的平面圖和側面圖；圖5是表示輥壓裝置大致結構的圖；圖6是說明無紡布面密度控制裝置的模式圖；圖7是表示本發(fā)明層合鋁材制造方法的第一實施形態(tài)圖。
具體實施例方式
使用附圖詳細地說明本發(fā)明的實施形態(tài)。
在圖1上表示了本發(fā)明第一實施形態(tài)的金屬纖維無紡布制造裝置的一個優(yōu)選例子的總體結構，但本發(fā)明的第一形態(tài)不限于此例子。
本裝置由熔融爐1、金屬纖維制造裝置7、噴出噴嘴加熱裝置5、金屬纖維金屬纖維飛翔控制裝置6、金屬纖維收集-輸送裝置11和由輥壓裝置12和無紡布稱量裝置13構成的無紡布面密度控制裝置80以及無紡布自動切斷裝置14作為基本結構而構成。
如在本發(fā)明的第二形態(tài)中所述，在本發(fā)明中使用的用來生成金屬纖維10的噴出噴嘴27，其噴出孔是內徑為φ0.05～0.25mm的極細的細孔，如果在噴出前的熔融金屬29中有與上述內徑相等或比其更大的夾帶物存在，它將部分堵塞噴出孔使金屬纖維無紡布18的品質劣化。這就是說，在噴出孔堵塞的過程中，熔融金屬29的噴出流發(fā)生紊亂，會生成與其他噴出孔噴出的噴出流合成一體的奇形纖維，或者在噴出孔堵塞期間在噴出噴嘴的表面上生成塌邊(涎末狀的已凝固的金屬薄片)，與不穩(wěn)定的噴出流混入無紡布中，就很難得到正常的金屬纖維無紡布18。
因此，熔融金屬29在裝入金屬纖維制造裝置7的密閉容器之前，必須保持盡可能清潔的狀態(tài)。在本發(fā)明中，如在圖1中所示，在用來融化金屬的熔融爐1上要配置從熔融后的熔融金屬29中除去非金屬夾帶物的熔融金屬清凈裝置2。作為熔融金屬清凈裝置，可以舉出在專利第2094592中所述的吹入氣體的旋轉攪拌方式的熔融金屬清凈裝置，但只要是與其有同等性能的裝置，不拘任何的方式。比如向熔融金屬中吹入惰性氣體作為攪拌氣體，通過充分攪拌能夠除去金屬氧化物等雜質的裝置也是可以的。
在圖1表示在密閉容器4上安裝有噴嘴加熱裝置5的金屬纖維制造裝置7的大致情況。在圖2中表示在密閉容器4中安裝噴嘴加熱裝置5的本發(fā)明金屬纖維制造裝置7的第一實施形態(tài)的斷面圖，在圖7上表示另一個金屬纖維制造裝置70的斷面圖。如上所述，金屬纖維制造裝置7制成密閉的結構，在外部設有加壓裝置25。作為加壓氣體，使用干燥空氣或氮氣、氬氣、氦氣等惰性氣體。
在密閉容器4的內壁表面上，安裝有密閉容器加熱裝置21，使得能夠控制內部環(huán)境的溫度。在密閉容器4的內部，在坩堝臺24上面放置著坩堝20，經(jīng)過熔體移動槽3向其中供給在前面熔融爐1中熔化的，事先經(jīng)熔融金屬清凈裝置2處理過的熔融金屬29。在這樣通過坩堝臺24放置坩堝20的情況下，從可坩堝20的底部回收熱量，加熱熔融金屬29的效率是好的。而在通過坩堝臺24放置坩堝20的情況下，在密閉容器4的底部產(chǎn)生空隙，可設置在緊急情況下排出熔融金屬的排放口48(圖7)。密閉容器4的上部能夠拆卸取下，在更換或者修理坩堝時，取下密閉容器4的上蓋42，可以取出坩堝20。
坩堝20的底部附近的熔融金屬中放置著上述熔融金屬供給管22的末端，其另外一端在密閉容器4的外側安裝著噴出噴嘴27。熔融金屬供給管22通過法蘭用螺栓固定在密閉容器4上。
如在本發(fā)明的第二形態(tài)中所述，在噴出噴嘴27上的噴出孔的內徑，優(yōu)選是φ0.05～0.25mm，各個噴出孔之間的間隔在5mm以上，而孔數(shù)優(yōu)選在用公式(1)算出的孔數(shù)的范圍內。
0.4＜nD2＜2.5 (1)式中，n噴出孔27的孔數(shù)；D噴出孔內徑(mm)。
在此，nD2的上限優(yōu)選在2.0以下，更優(yōu)選為不足2。
只要噴出孔的內徑在上述范圍內就沒有特別的限制，但優(yōu)選是φ0.07～0.15mm。
按照迄今為止的研究結果，噴出孔的內徑和生成的金屬纖維10的外徑大體相同，使用本裝置能夠制造的噴出孔的最小內徑是0.05mm。如果內徑不到此值，噴出孔會由于熔融金屬29中懸浮的微細夾帶物而成堵塞狀態(tài)，難以生產(chǎn)正常的無紡布。而如果內徑超過0.25mm(即無紡布的纖維直徑超過0.25mm)，由于金屬纖維的直徑過粗，在制造鋁金屬纖維吸音板的情況下，其吸音特性不夠。
如果各個噴出孔的間隔不足5mm，在噴出后的半凝固狀態(tài)下的鋁纖維發(fā)生接觸、熔融容易生成奇形纖維，也難以生產(chǎn)出正常的鋁纖維無紡布。
在孔數(shù)少于用上述公式(1)算出的范圍時，上述熔融金屬供給管22內上升的熔融金屬29的流動速度過緩，且由于在密閉容器3上部的環(huán)境溫度不穩(wěn)定，使上述上升的熔融金屬的溫度也不穩(wěn)定，結果容易由半凝固狀態(tài)的熔融金屬引起噴出孔堵塞的現(xiàn)象。
而如果孔數(shù)多于用上述公式(1)計算出的范圍時，在鋁纖維無紡布的最小寬度500mm，最小面密度500g/m2時，無紡布自動切斷裝置14和下道工序的目視檢查或捆包操作等的隨動都很困難。
由于使用了上述熔融金屬清凈裝置2，提高了熔融后的熔融金屬的清潔度，在將此熔融金屬移動到下一道工序的金屬纖維制造裝置7內的坩堝20中的過程中，由于空氣氧化會生成微細的非金屬階段器夾帶物，這會如上所述粘結收集在噴出孔附近呈不完全的噴出狀態(tài)，也會使金屬纖維無紡布的品質劣化。作為對此的對策，如在本發(fā)明的第三形態(tài)中所述，在熔融金屬供給管22的至少一端優(yōu)選安裝可除去在熔融金屬29中懸浮的非金屬夾帶物的過濾器23。
在圖2的23處表示說明安裝過濾器23的一個實施例。由于過濾器23曝露在高溫的熔融金屬下，其材質優(yōu)選是耐熱性優(yōu)異的陶瓷材料。另外，即使由于密閉容器4內的壓力變動和過濾器23自身的振動，造成曾經(jīng)被捕獲的非金屬夾帶物再度脫離，也不會產(chǎn)生不良的影響，所以可以選定直徑小于噴嘴孔徑的過濾器23。
如在圖2和圖3中所示，上述噴出噴嘴27優(yōu)選用圓筒形的噴出噴嘴加熱裝置5加熱。噴出噴嘴加熱裝置5的結構是在噴出噴嘴加熱裝置的耐火隔熱材料41上裝置發(fā)熱體40。在圖3的(a)上表示該加熱裝置5的縱斷面圖。而在(b)上表示圖(a)的c-c橫斷面圖。安裝此噴出噴嘴加熱裝置的目的，是如在前面“背景技術”一節(jié)中所述，在噴出前的噴出噴嘴27預熱不充分的情況下，在極細的噴出孔上會發(fā)生熔融金屬29凝固的現(xiàn)象從而堵塞噴出孔，為了防止這樣而對噴出孔進行充分的預熱。
如在本發(fā)明的第四形態(tài)中所述，上述噴出噴嘴加熱裝置5由噴出噴嘴27的表面向噴出方向的長度優(yōu)選為100～200mm。如果長度不足100mm，在噴出過程中噴出噴嘴27的加熱不充分，容易由熔融金屬在噴出孔內凝固而引起堵塞現(xiàn)象。而如果長度超過200mm，由于阻礙了在剛噴出后半凝固的鋁纖維急速冷卻，會增加纖維之間互相熔融粘結的現(xiàn)象，生成的纖維自身發(fā)生嚴重的脆化現(xiàn)象，難以生產(chǎn)出正常的鋁纖維。特別是，由于噴出流的寬度超過噴出噴嘴27加熱裝置的內徑(具體是后面所述圓筒鐵板28的內徑)致使不能噴出。
本發(fā)明的噴嘴加熱裝置5的內徑優(yōu)選是噴出噴嘴27外徑的2.5～4倍。如果內徑不足噴出噴嘴27外徑的2.5倍，使得插入圓筒鐵板28變得困難，該圓筒鐵板28是為了保護下面的噴出噴嘴加熱裝置發(fā)熱體40的斷線。而如果超過噴出噴嘴27外徑的4倍，在噴出噴嘴加熱裝置5自身變大的同時，也沒有保持熱效率的辦法。所謂噴出噴嘴27的外徑，在此意味著具有多個噴出孔范圍的直徑(在矩形的情況下是對角線的長度)，不包括在其外側安裝噴出噴嘴的部分。
如上所述，當非金屬夾帶物卷入噴出孔而粘結在內部，擾亂了熔融金屬的噴出流而和上述噴出噴嘴加熱裝置的發(fā)熱體40相接觸時，發(fā)熱體40會發(fā)生斷線。為了防止這個現(xiàn)象發(fā)生，優(yōu)選如在圖3上所示，在噴出噴嘴27的四周插入圓筒鐵板28覆蓋在噴出側的上述發(fā)熱體40的周圍。
但是，作為防止噴出噴嘴加熱裝置40斷線的手段，并不拘于上述圓筒鐵板28，也可以采用將噴出噴嘴加熱裝置的發(fā)熱體包埋在被薄的不定形狀的耐火材料層覆蓋的溝中的方法。
如在圖1中所示，在噴出噴嘴加熱裝置5的附近安裝著金屬纖維飛翔控制裝置6。在圖4(a)中表示說明金屬纖維飛翔控制裝置6的正面圖。在(b)中表示說明用于本裝置的扁平噴嘴50的正面圖。而在圖(c)中表示說明扁平噴嘴50的側面圖。使用本裝置的目的是控制由熔融金屬凝固而生成的金屬纖維的飛翔，通過幫助金屬纖維10均勻分布而生產(chǎn)出面密度穩(wěn)定的金屬纖維無紡布18。作為控制流體，使用的是0.4～0.5MPa的壓縮空氣。本裝置優(yōu)選采用在噴嘴上噴出上述壓縮空氣的扁平噴嘴50。
在此，所謂扁平噴嘴50，在比如專利1665860中敘述的空氣噴嘴是合適的，其大致結構如圖4的(b)和(c)所示。如圖4所示的扁平噴嘴50是一種由大致平行設置的多個噴出口55噴出壓縮空氣的噴嘴，在空氣入口56的附近具有具有儲存空氣的擴大了直徑的空氣儲存部分57，在噴出口55一側具有縮小了直徑的噴出部分59，它們之間由過渡部分58連通。此噴嘴能夠以低噪音、低空氣消耗量產(chǎn)生具有強力的空氣流，能夠很好地控制金屬纖維的飛翔。在本發(fā)明的一個例子中，作為一個實施例加工成如在圖4(a)中所示的圓形(內徑350mm)，在分支總管上安裝著向著熔融金屬噴出方向的12個扁平噴嘴50。
與沒有本裝置的情況相比，通過使用此金屬纖維飛翔控制裝置6，能夠使由在圖2中所示的噴出噴嘴27的噴出孔噴出的金屬纖維飛得更遠。按照詳細觀察的結果，在有助于金屬纖維更長的同時，也有助于防止產(chǎn)生由于金屬纖維互相熔融粘結而出現(xiàn)的奇形纖維。
安裝了本裝置扁平噴嘴50的圓環(huán)(圓形分支總管51)，其結構使得以設定的一定的角度和周期左右擺動。飛翔的金屬纖維10落在下面敘述的金屬纖維收集-輸送裝置11的皮帶輸送機8上，此時由于采用了此裝置，由于金屬纖維均勻地落下，從而就能夠得到面密度穩(wěn)定的金屬纖維無紡布18。特別是當無紡布的寬度在1000mm左右時，上述擺動機構能夠有效地發(fā)揮功能，不僅使縱向，而且也使橫向的面密度穩(wěn)定化，穩(wěn)定了無紡布的品質。
在圖1上表示了本發(fā)明的金屬纖維收集-輸送裝置11的一個實施例。金屬纖維收集可變寬度側導板9呈槽狀安裝在皮帶輸送機8的底部，由于它是用透明的樹脂制造的，能夠經(jīng)常觀察不斷噴出的金屬纖維10。降落并收集在金屬纖維可變寬度側導板9中的金屬纖維10由皮帶輸送機8移動，在通過輥壓裝置12的過程中被壓縮形成金屬纖維無紡布18。
上述金屬纖維收集可變寬度側導板9的皮帶輸送機8的結構使得其表面寬度是可以改變的，根據(jù)制造的金屬纖維無紡布18的寬度不同，能夠在噴出前很容易地改變其寬度。而此金屬纖維收集可變寬度側導板9的高度，以防止由噴出孔噴出后飛翔的金屬纖維飛散到本裝置外為目的，重要的是至少要高于噴出噴嘴27的高度，優(yōu)選不少于100mm。在本裝置最上部的寬度優(yōu)選大于皮帶輸送機8的表面寬度，每塊樹脂板以70～85°的角度向外傾斜著安裝是合適的。
在圖5上表示本發(fā)明的輥壓裝置12的大致結構。輥優(yōu)選是鋼制的，下輥64的表面上優(yōu)選覆蓋橡膠覆蓋層63。作為此橡膠覆蓋層，如果使用聚氨酯橡膠可適當?shù)剡_到其目的。
使用橡膠覆蓋層63的目的，是有助于金屬纖維10咬住輥壓裝置12，防止在輥壓的過程中發(fā)生滑動。在用聚氨酯制造覆蓋層的情況下，其厚度適合于在10～15mm。如果上輥也使用橡膠覆蓋層，會使金屬纖維無紡布18的壓緊不完全從而使制品的品質劣化。
在圖6上表示的是由輥壓裝置12和無紡布稱量裝置13組成的無紡布面密度控制機構80的大致結構圖。如下所示的公式(2)表示了安裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置13的稱量實際值G1和由噴出噴嘴27噴出的金屬纖維量M和輥壓裝置12的輥圓周速度V之間的關系。這里的常數(shù)α可相應于各種金屬纖維無紡布18的各種面密度D和寬度事前通過實驗求出。
下面的公式(3)是求出上述所需的，即預先指定的金屬纖維無紡布18的目標重量，即計算重量G2的公式。公式(3)中的L表示在上述安裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置13的皮帶輸送機有效長度，所謂皮帶輸送機的有效長度，意味著相對于皮帶輸送機的全長實際涉及稱量的皮帶輸送機的長度。即相對于皮帶輸送機的全長，不包括在兩端附近的金屬纖維無紡布18不直接接觸皮帶輸送機上面的那部分。
G1＝α×M/V……(2)G2＝D×W×L……(3)式中G1稱量實際值(g)；α常數(shù)(m)；
M金屬纖維噴出量(g/min)；V輥的圓周速度(m/min)；G2金屬纖維無紡布的計算重量(g)；D金屬纖維無紡布的面密度(g/m2)；W金屬纖維無紡布的寬度(m)；L皮帶輸送機稱量裝置的皮帶輸送機有效長度(m)。
由于在上述公式(2)中的金屬纖維噴出量M是不能實際稱量的，而且G1的值是近似于G2的值，只要控制輥壓裝置12出口側金屬纖維無紡布的移動速度V，即控制輥壓裝置12的輥圓周速度V就可以了。也就是說，也可以使用無紡布面密度控制計C或控制手段，由G1-G2的差計算控制輥的圓周速度(金屬纖維無紡布的移動速度)。
以上的金屬纖維收集-輸送裝置11、輥壓裝置12和裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置13組合控制就成為在本發(fā)明中使用的無紡布面密度控制機構80的一個例子。
下面，使用圖7說明本發(fā)明第九形態(tài)的層合鋁材的制造方法，但本發(fā)明的第九形態(tài)制造方法不限于圖7中的示例。在圖7中，凡是與圖2和圖6使用相同符號的都是說明同樣的東西，省略了重復的說明。
本發(fā)明第九形態(tài)的金屬纖維制造裝置的結構要素，特別是密閉容器4、坩堝20、熔融金屬供給管22和噴出噴嘴27，由于都曝露于高溫之下，都是用具有耐熱性的材料制造的。特別是噴出噴嘴27的直徑大約0.1mm左右的噴出孔要通過熔融金屬，使用具有耐熱性和耐磨性的材料，具體是用氮化硅或者類似的材料制造。至于其他的結構要素，密閉容器4是使用通常的耐火磚作為材料，坩堝20是使用礬土硅石系的耐熱材料、耐熱黏土等制造的。熔融金屬供給管22是用于噴出噴嘴27同樣的材料制造的。
在圖7當中，制造的金屬纖維被接受在底部具有皮帶輸送機8的容器19中。在容器19中接受的金屬纖維呈塊狀，由皮帶輸送機8進行運輸。金屬纖維通過靠近容器19的加壓成形輥36，形成加壓的金屬纖維無紡布。通過調節(jié)皮帶輸送機8的速度就能夠得到所需密度的金屬纖維。具體說來，當皮帶輸送機8的移動速度快時，金屬纖維的密度小，而皮帶輸送機8的移動速度慢時，金屬纖維的密度大。
在本發(fā)明的層合鋁材的制造方法中，向上述金屬纖維制造裝置中供給以鋁為主要成分的熔融金屬，通過連續(xù)改變金屬纖維飛翔控制裝置6流出的空氣的流動方向，使自噴出孔噴出的熔融鋁作為鋁纖維均勻地收集在鋁多孔拉制金屬網(wǎng)板32上。然后在鋁纖維上再供給多孔拉制金屬網(wǎng)板34，使多孔拉制金屬網(wǎng)板在上下方向上夾住鋁纖維，通過加壓就得到均勻多孔拉制金屬網(wǎng)板夾持鋁纖維結構的層合鋁材。
所謂多孔拉制金屬網(wǎng)板，是在金屬薄板上切割出多個切口，再把切口在直角方向上拉伸而得到的全體成網(wǎng)狀的東西。在本發(fā)明的方法中，多孔拉制金屬網(wǎng)板是用鋁或鋁合金制造的。多孔拉制金屬網(wǎng)板的厚度沒有特別的限制，通常0.2～1mm可以是適用的。
在圖7中，在容器19的上游一側供給多孔拉制金屬網(wǎng)板32。從噴出噴嘴27噴出的熔融鋁金屬，由于金屬纖維飛翔控制裝置6流出的空氣流連續(xù)地變化，均勻地作為鋁纖維收集在通過容器19的多孔拉制金屬網(wǎng)板32上。在此狀態(tài)下，鋁纖維變得龐大，密度很低。因此，要將在上部收集了鋁纖維的多孔拉制金屬網(wǎng)板32通過加壓成形輥36，使鋁纖維成為粘結在多孔拉制金屬網(wǎng)板32的狀態(tài)。由此使在多孔拉制金屬網(wǎng)板上的鋁纖維變得更加致密。在這以后，在鋁纖維上再供給一片多孔拉制金屬網(wǎng)板34使多孔拉制金屬網(wǎng)板在上下方向上夾住鋁纖維。在此狀態(tài)下通過加壓輥38給層合體加壓。在加壓時的負荷重量、被夾鋁纖維的厚度及其密度等，可根據(jù)不同的目的進行適當?shù)倪x擇，但通常是300～2000kg左右。當然，本發(fā)明的層合鋁材的制造方法并不限于此，在多孔拉制金屬網(wǎng)板32上收集鋁纖維以后，原封不動就在其上面再提供多孔拉制金屬網(wǎng)板34，將其通過加壓成形輥制造層合鋁材也使可以的。按照本發(fā)明的方法，能夠連續(xù)地制造層合鋁材，當然也可以制造成切斷的板材。
由此得到的層合鋁材，由于以在多孔拉制金屬網(wǎng)板之間夾持鋁纖維的無紡布的形式存在，擴大了有效面積。而由于鋁纖維以無紡布的形式存在，表面形成凹凸狀。本發(fā)明的鋁材在電極、加熱板、過濾器、吸音板等方面使用時，由于擴大了有效面積，與其可發(fā)揮優(yōu)異的效果。
實施例(實施例1)下面使用如前面圖1所示的本發(fā)明金屬纖維無紡布制造裝置，由本發(fā)明的鋁纖維無紡布制造方法說明制造鋁纖維無紡布的制造方法的一個例子。
首先，將純度99.7％的鋁錠放入熔融爐1中使之完全熔融。取下熔融爐1的上蓋，安裝上向其中吹入氣體的旋轉攪拌方式的熔融金屬清凈裝置2。攪拌氣體使用的是高純度的氬氣，氣體流量是15L/min，葉片轉速是250rpm，翻轉時間設定為10秒，進行大約5分鐘的處理。
將大約200kg處理后的熔融鋁倒入熔融爐1中，由在密閉容器4的背后中間一側(在噴出側相反的一側)安裝的熔融金屬移動口26，經(jīng)過熔融金屬移動槽3，將熔融金屬注入到在密閉容器4內的坩堝20中。在上述熔融金屬移動操作之前，噴嘴加熱裝置5與熔融金屬供給管22一起安裝在在密閉容器4上。關閉密閉容器4的熔融金屬移動口26，設定坩堝20周圍的環(huán)境溫度，加熱進行自動控制，使坩堝20內的熔融鋁為大約710℃。在此期間。噴出噴嘴加熱裝置5處于前蓋(在圖1～3中未顯示)關閉的狀態(tài)，自動控制充分預熱噴出噴嘴27使內部的環(huán)境溫度大約為850℃左右。
然后，打開上述噴出噴嘴加熱裝置5的前蓋，用干燥的壓縮空氣作為加壓裝置25來的加壓氣體，將其封入到密閉容器4內。加壓氣體的壓力，在噴出時調節(jié)到0.3～0.4MPa的范圍。加壓氣體的壓力通過觀察噴出狀況和金屬纖維收集可變寬度側導板9中鋁纖維的收集狀況進行手工調節(jié)。
在本實施例中的噴出噴嘴27，對于在表1中所示的無紡布面密度550g/m2，采用100孔的噴嘴，而對于面密度1650g/m2采用200孔。在這兩種情況下的噴出孔的內徑都是大約0.1mm。
在即將噴出時，啟動金屬纖維飛翔控制裝置6。該裝置的壓縮空氣壓力設定為0.4MPa，流量設定為330Nm3/h。擺動角度為10°，擺動周期為70周/min。
如上所述在“發(fā)明的實施形態(tài)”中所述，鋁纖維無紡布的面密度(g/m2)在通過裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置13的過程中由無紡布面密度控制機構預先計算出來的面密度作為目標，此目標值G2和在裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置13的稱量實際值G1進行比較，通過控制輥壓裝置12的輥圓周速度進行自動控制，使其差值最小。
由無紡布長度檢測傳感器15自動檢測出鋁無紡布的長度，由無紡布自動切斷裝置14自動切斷。切斷后的無紡布在無紡布目視檢驗臺16上用目視檢查鋁纖維無紡布的面密度有無偏差。
上述檢查臺16由乳半色的丙烯酸酯類樹脂板制造，由于在樹脂板下面安裝有多個熒光燈，所以容易通過目視檢查出無紡布面密度的偏差。經(jīng)過上述目視檢查合格的鋁纖維無紡布被收集在瓦楞紙板箱中保存。此時為了防止無紡布互相粘結，在無紡布之間插入尺寸與無紡布大致相同的金屬復合紙(中性紙)。
表1表示對于給定的無紡布面密度和無紡布尺寸，在同一工序中隨機取樣10件試樣(但除掉在剛剛開始噴出前和噴出結束后制造的各一件)進行稱量和目視檢查的結果。由此表可以看出，相對于各個計算重量可確認實際重量都在±10％以內。而且，目視檢查的結果也是良好的，即比較大的面密度偏差和如在上述“發(fā)明的實施形態(tài)”一節(jié)中所說明的，由于非金屬夾帶物堵塞噴出孔時在噴出噴嘴27的表面上形成的塌邊(涎沫狀的凝固鋁薄片)，這與不穩(wěn)定射流一起混入無紡布中等現(xiàn)象也都沒有發(fā)生。
表1

(實施例2)使用在圖7中所示的裝置制造層合鋁材。首先加熱熔融純度99.7％的鋁使之成為熔融金屬，并將其注入坩堝20。通過取掉在密閉容器4上的上蓋42，在料斗中插入鋼制的加料斗43向坩堝20中注入熔融金屬。此時，為了防止熔融金屬冷卻而固化，由加熱裝置21將密閉容器4內的溫度保持和熔融金屬相同的700℃的溫度。
由加壓裝置25供給壓力0.3MPa的氮氣，給在坩堝20內熔融金屬29的液面加壓，由此通過虹吸管使熔融金屬在熔融金屬供給管22中上升，由安裝在噴出噴嘴27上的直徑0.1mm的噴出口噴出形成纖維。如此形成的鋁纖維，通過連續(xù)改變由金屬纖維飛翔控制裝置6中流出的空氣流，被均勻地分散在通過容器19的多孔拉制金屬網(wǎng)板32上。在此狀態(tài)下通過加壓成形輥36，在鋁纖維粘結在多孔拉制金屬網(wǎng)板32上以后，再向鋁纖維上供給多孔拉制金屬網(wǎng)板34，使多孔拉制金屬網(wǎng)板夾在鋁纖維的上下方向，在此狀態(tài)下使鋁層合體通過加壓輥38，通過在層合體的加壓，就得到在多孔拉制金屬網(wǎng)板之間夾持著鋁纖維的層合鋁材。由加壓輥38施加的負荷重量大約為1000kg。使用的多孔拉制金屬網(wǎng)板網(wǎng)眼結構的尺寸是，短網(wǎng)眼方向的中心距離3mm×長網(wǎng)眼方向的中心距離4mm，寬度1m，板厚1mm。
在得到的層合鋁材中鋁纖維無紡布的厚度是1.6mm。
為了確認鋁纖維是均勻分散在層合鋁材只的，制造1m見方的層合鋁材，由上面隨機切下10塊10cm見方的試樣進行測量。結果，確認試樣的重量差在±10％以內。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性按照本發(fā)明的金屬纖維無紡布制造裝置，由于能夠防止在噴出噴嘴的噴出孔內發(fā)生熔融金屬凝固的現(xiàn)象或者非金屬夾帶物堵塞的現(xiàn)象，因此能夠穩(wěn)定地制造出金屬纖維無紡布。能夠制造出不混入奇形纖維或凝固金屬薄片的正常金屬纖維無紡布，而這些缺陷被認為是由于剛剛噴出的半凝固金屬纖維熔融粘結而發(fā)生的。由于使用了本發(fā)明的鋁纖維無紡布的制造方法，就能夠制造出沒有上述混入物、面密度偏差小、品質特性穩(wěn)定的鋁金屬纖維無紡布。
按照本發(fā)明的層合鋁材的制造方法，能夠適當?shù)刂圃炀哂性趦善嗫桌平饘倬W(wǎng)板之間均勻地分散了鋁纖維無紡布結構的層合鋁材。用本發(fā)明方法制造的層合鋁材，由于是以鋁纖維均勻分散的無紡布的形式存在，因而擴大了表面積。由于使用了多孔拉制金屬網(wǎng)板，在表面上形成了凹凸狀。
權利要求
1.金屬纖維無紡布的制造裝置，其特征在于，該裝置包括具有熔融金屬清凈裝置的熔融爐，和由在具有在其內部儲存熔融金屬的坩堝及其加熱裝置的密閉容器中，其一端的開口部分位于所述坩堝的底部附近，另一端開口部分位于所述密閉容器的外側，而且在開口部分的末端具有供噴出到密閉容器外的具有多個噴出孔的噴出噴嘴的熔融金屬供給管，和向所述密閉容器內供給加壓氣體的加壓裝置構成的金屬纖維制造裝置，和包圍在所述噴出噴嘴的周圍，安裝在密閉容器的外壁上的噴出噴嘴加熱裝置和，為了控制由上述噴出噴嘴噴出的熔融金屬凝固生成的金屬纖維的飛翔，釋放出作為有助于金屬纖維均勻分布的控制流體的壓縮空氣的金屬纖維飛翔控制裝置，和將所述生成的金屬纖維暫時收集的同時進行輸送的收集-輸送裝置和通過將金屬纖維的收集物進行輥壓而形成金屬纖維無紡布的金屬纖維收集-輸送-輥壓裝置，和將所述金屬纖維無紡布的面密度控制在規(guī)定的范圍內的無紡布面密度控制裝置和無紡布自動切斷裝置。
2.如權利要求1的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，所述噴出噴嘴27上設置的噴出孔，其內徑在0.05～0.25mm的范圍，各個噴出孔之間的間隔在5mm以上，噴出孔的孔數(shù)由如下公式(1)計算出0.4＜nD2＜2.5 (1)式中，n噴出孔27的孔數(shù)；D噴出孔內徑(mm)。
3.如權利要求1或2的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，在所述熔融金屬供給管的至少一端具有用于除去在熔融金屬中懸浮的非金屬夾帶物的過濾器。
4.如權利要求1～3中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，所述噴出噴嘴加熱裝置在由噴出噴嘴表面向噴出方向伸出的長度在100～200mm的范圍內，而且其內徑在噴出噴嘴外徑的2.5～4倍的范圍內。
5.如權利要求1～4中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，該金屬纖維飛翔控制裝置具有壓縮空氣噴出噴嘴，該壓縮空氣噴出噴嘴是釋放出扁平狀壓縮空氣的扁平噴嘴。
6.如權利要求1～5中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，所述輥壓裝置具有至少一對進行輸送和加壓的上輥和下輥，在該下輥的表面上包有橡膠覆蓋層。
7.如權利要求1～6中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置，其特征在于，所述無紡布面密度控制機構，在裝有皮帶輸送機的無紡布稱量裝置的稱量實際值和所需的金屬纖維無紡布的目標重量相比較，控制輥壓裝置輸出側金屬纖維無紡布的移動速度，使其差值最小。
8.鋁金屬纖維無紡布的制造方法，其特征在于，使用如權利要求1～7中任何一項的金屬纖維無紡布制造裝置來制造鋁纖維無紡布。
9.層合鋁材的制造方法包括在內部儲存熔融金屬坩堝的密閉容器，和在兩端開口的熔融金屬供給管中，一端的開口部分位于所述熔融坩堝的底部附近，另一端的開口部分經(jīng)過密閉容器側壁上開出的開口位于所述密閉容器的外側，位于所述密閉容器外側的開口部分裝有具有噴出孔的噴出噴嘴的熔融金屬供給管，和向所述密閉容器內供給加壓氣體的加壓裝置，和安裝在所述噴嘴的下游，沿著熔融金屬噴出所述噴嘴的方向形成空氣流，所述空氣流的方向可連續(xù)變化的金屬纖維飛翔控制裝置的金屬纖維制造裝置，向該金屬纖維制造裝置供給鋁的熔體，使用連續(xù)改變由所述噴出噴嘴出來的空氣流方向的金屬纖維飛翔控制裝置，將由所述噴出口噴出的熔融鋁均勻地收集在鋁的多孔拉制金屬網(wǎng)板上成為鋁纖維，在所述鋁纖維上再供給多孔拉制金屬網(wǎng)板，用多孔拉制金屬網(wǎng)板在上下方向上夾持加壓鋁纖維，就得到在鋁多孔拉制金屬網(wǎng)板中夾持鋁纖維的層合鋁材。
全文摘要
本發(fā)明提供了由金屬纖維制造裝置7、噴出噴嘴加熱裝置5、金屬纖維飛翔控制裝置6和無紡布面密度控制機構為主要結構的金屬纖維無紡布制造裝置和使用該裝置制造鋁纖維無紡布的方法以及使用該裝置制造層合鋁材的方法。由于使用了本發(fā)明的裝置，能夠制造出高品質的金屬纖維無紡布，也能夠制造鋁纖維無紡布，還能夠制造層合鋁材。
文檔編號D04H1/736GK1529777SQ02814190
公開日2004年9月15日 申請日期2002年7月16日 優(yōu)先權日2001年7月18日
發(fā)明者森本 , 森本徹, 功一, 小野寺功一, 中尾芳典, 典, 中山桂太郎, 太郎, 關谷正道, 道 申請人:株式會尤尼克斯, 赤尾鋁株式會社, 森本徹