ES2339679T3 - Metodo de fabricacion de un medio de fibras metalicas sinterizado. - Google Patents
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Abstract
Un método de fabricación de un medio de fibras metálicas sinterizado, que comprende los pasos de: - proporcionar fibras metálicas, teniendo dichas fibras una L/D menor que 110, siendo dicha L la longitud media de fibra, siendo dicho D el diámetro equivalente de las fibras metálicas; - preparar un lodo que comprende dichas fibras metálicas y un agente fijador por mezcla de dichas fibras metálicas y dicho agente fijador, en donde la concentración de fibras metálicas en dicho lodo está comprendida en el intervalo de 2% en peso a 40% en peso de dicho lodo, y en donde la concentración del agente fijador en dicho lodo está comprendida en el intervalo de 0,5% en peso a 30% en peso de dicho lodo; - colar en cinta una capa de dicho lodo sobre un soporte utilizando un aplicador; - solidificar dicho lodo, proporcionando un papel metalizado que comprende la totalidad de dichas fibras metálicas y la totalidad de dicho agente fijador; - desprender dicho agente fijador en dicho lodo y sinterizar dichas fibras metálicas.
Description
Método de fabricación de un medio de fibras
metálicas sinterizado.
La presente invención se refiere a un método de
fabricación de un medio de fibras metálicas sinterizado.
Los medios de fibras metálicas sinterizados son
bien conocidos en la técnica para numerosas aplicaciones, tales
como p.ej. filtración de líquidos o gases.
Un primer método para proporcionar un medio de
fibras metálicas sinterizado consiste en producir una tela de
fibras metálicas por deposición al aire, y sinterización de esta
tela depositada al aire en hornos apropiados.
Una desventaja de esta tela extendida al aire es
el hecho de que la tela es por regla general relativamente
heterogénea, especialmente cuando deben proporcionarse medios de
fibras metálicas sinterizados relativamente delgados. Esto se debe
a que es difícil que las telas extendidas al aire puedan
proporcionarse de modo suficientemente homogéneo, y por tanto, para
disponer de un medio de fibras metálicas sinterizado con propiedades
homogéneas en toda su superficie, se apilan usualmente varias telas
extendidas al aire (lo que se conoce como duplicación).
Otro método para proporcionar una tela, antes de
la operación de sinterización, consiste en utilizar el denominado
método de deposición húmeda o método de la fabricación del papel,
como se describe en WO 98/43756, EP 933984A, JP
11-131105, JP 61-225400 y JP
61-223105. Las fibras metálicas se convierten en un
lodo, lodo que se vierte sobre un tamiz. El agua es aspirada del
lodo a través del tamiz. El lodo deshidratado restante se sintetiza
después. Puede utilizarse un agente fijador para fijar temporalmente
las fibras metálicas unas a otras y hacer así transportable el lodo
deshidratado. Este lodo deshidratado se sinteriza luego,
desprendiendo en primer lugar a ser posible el agente fijador.
Una desventaja de la tela húmeda es que en el
caso de la utilización de fibras delgadas y relativamente cortas,
algunas de las fibras más cortas son aspiradas a través del tamiz,
junto con el agua que se elimina del lodo. En el caso de las telas
delgadas fabricadas antes de la sinterización, el paso de
deshidratación puede aspirar orificios pequeños o mayores en la
tela en los cuales se retienen pocas fibras o ninguna para la
sinterización. Asimismo, se obtiene una impronta de la red
soportante, utilizada para soportar el lodo húmedo durante la
deshidratación. El patrón neto se observa en la tela deshidratada
como manchas repetitivas más delgadas.
Como resultado, el lodo deshidratado y por tanto
el medio de fibras metálicas sinterizado, puede tener zonas
heterogéneas en las cuales están presentes menos fibras, aun cuando
varias capas de las telas recién deshidratadas se apilen unas a
otras antes de la sinterización.
Especialmente en el caso de la utilización de
fibras con diámetro equivalente pequeño, v.g. 2 \mum a 6 \mum,
se advierte el fenómeno de aspiración de fibras con el agua durante
la deshidratación. Esto es debido a que usualmente la cantidad de
fibras con longitudes menores es tanto mayor cuanto más finas son
las fibras. Como resultado, más fibras con longitud corta son
aspiradas con el agua durante la deshidratación en el caso de las
fibras con diámetro equivalente pequeño.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un método para fabricar un medio de fibras metálicas
sinterizado que resuelve los inconvenientes de la técnica anterior.
Es un objeto de la presente invención proporcionar un método de
fabricación de un medio de fibras metálicas sinterizado con
propiedades homogéneas en toda su superficie. Es también un objeto
de la presente invención proporcionar un método de fabricación de un
medio de fibras metálicas sinterizado con propiedades homogéneas en
toda su superficie que comprende fibras metálicas relativamente
cortas y/o finas. Es adicionalmente un objeto de la presente
invención proporcionar un método de fabricación de un medio de
fibras metálicas sinterizado con propiedades homogéneas en toda su
superficie, medio que tiene un espesor relativamente pequeño.
Un método de fabricación de un medio de fibras
metálicas sinterizado como el que constituye objeto de la invención
comprende los pasos que se describen en la reivindicación 1.
El lodo utilizado para la colada utilizando un
aplicador, o la denominada colada en cinta, comprende una cantidad
de fibras metálicas comprendida en el intervalo de 2% en peso a 40%
en peso del lodo, más preferiblemente entre 5% en peso y 15% en
peso del lodo. Aparentemente, tal concentración combinada con la
acción de colada de cinta para proporcionar capas sustancialmente
planas de lodo, hace que las fibras metálicas se distribuyan más
homogéneamente, proporcionando así un medio de fibras metálicas
sinterizado que tiene propiedades más homogéneas en su superficie y
en el espesor del medio.
\newpage
Demasiadas fibras metálicas en el lodo pueden
causar aglomeración de las fibras, lo que es causa a su vez de una
distribución heterogénea de las fibras metálicas en todo el medio de
fibras metálicas sinterizado.
Un número demasiado pequeño de fibras metálicas
en el lodo puede causar problemas durante el desprendimiento del
fijador, donde un desprendimiento excesivo del fijador causa una
perturbación de la sinterización de las fibras metálicas.
Adicionalmente, dicha producción de medio de fibras metálicas
sinterizado resulta antieconómica, dado que se consume una gran
cantidad de energía para el desprendimiento del agente fijador, y
debe eliminarse un gran volumen de material fijador. En cada capa
de colada, la distribución de las fibras metálicas en su superficie
puede llegar a ser irregular.
En un método preferido adicional, el lodo
comprende un disolvente para disolver el agente fijador, y durante
la solidificación del lodo, se elimina por evaporación todo el
disolvente. Esto tiene un efecto ventajoso adicional sobre la
homogeneidad de la distribución de las fibras metálicas en la
superficie y en el espesor del medio de fibras metálicas
sinterizado que resulta del proceso ulterior.
Considérese ahora el método para proporcionar un
medio de fibras metálicas sinterizado como objeto de la invención
con mayor detalle.
En un primer paso, deben proporcionarse fibras
metálicas. Puede utilizarse cualquier tipo de metal o aleación
metálica para proporcionar las fibras metálicas.
Las fibras metálicas están hechas por ejemplo de
acero, tal como acero inoxidable. Las fibras de acero inoxidable
preferidas son aleaciones de la serie AISI 300 o AISI 400, tales
como AISI 316L o AISI 347, o aleaciones que comprenden Fe, Al y Cr,
acero inoxidable que comprende cromo, aluminio y/o níquel y 0,05 a
0,3% en peso de itrio, cerio, lantano, hafnio, o titanio, tal como
las aleaciones DIN 1.4767 o Fecralloy®. Asimismo pueden utilizarse
cobre o aleaciones de cobre, o titanio o aleaciones de titanio.
Las fibras metálicas pueden estar hechas también
de níquel o una aleación de níquel.
Las fibras metálicas pueden fabricarse por
cualquier método de producción de fibras metálicas conocido
actualmente, v.g. por operación de estirado de haces ("bundle
drawing"), por operación de rasurado de bobinas ("coil
shaving") como se describe en JP 30 83 144, por operaciones de
rasurado de alambre ("wire shaving") (tales como lana de
acero) o por un método que proporcione fibras metálicas a partir de
un baño de aleación de metal fundido.
Con objeto de proporcionar a las fibras
metálicas su longitud media, las fibras metálicas pueden cortarse
utilizando el método que se describe en WO02/057035, o por
utilización del método para proporcionar granos de fibra metálica
tal como se describe en EE.UU. 4664971.
Las fibras metálicas utilizadas para
proporcionar el medio de fibras metálicas sinterizado se
caracterizan por tener un diámetro equivalente D y una longitud
media de fibra L.
Con diámetro equivalente de una fibra metálica
se entiende el diámetro de un círculo imaginario que tiene la misma
superficie que la superficie de una sección transversal radial de la
fibra.
Preferiblemente, el diámetro equivalente D de
las fibras metálicas es menor que 100 \mum, tal como menor
que
65 \mum, más preferiblemente menor que 36 \mum, tal como 35 \mum, 22 \mum o 17 \mum. A ser posible, el diámetro equivalente de las fibras metálicas es menor que 15 \mum, tal como 14 \mum, 12 \mum u 11 \mum, o de modo aún más preferido menor que 9 \mum, tal como v.g. 8 \mum. Muy preferiblemente, el diámetro equivalente D de las fibras metálicas es menor que 7 \mum o menor que 6 \mum, p.ej. menor que 5 \mum, tal como 1 \mum, 1,5 \mum, 2 \mum, 3 \mum, 3,5 \mum, o 4 \mum.
65 \mum, más preferiblemente menor que 36 \mum, tal como 35 \mum, 22 \mum o 17 \mum. A ser posible, el diámetro equivalente de las fibras metálicas es menor que 15 \mum, tal como 14 \mum, 12 \mum u 11 \mum, o de modo aún más preferido menor que 9 \mum, tal como v.g. 8 \mum. Muy preferiblemente, el diámetro equivalente D de las fibras metálicas es menor que 7 \mum o menor que 6 \mum, p.ej. menor que 5 \mum, tal como 1 \mum, 1,5 \mum, 2 \mum, 3 \mum, 3,5 \mum, o 4 \mum.
Las fibras metálicas tienen todas ellas una
longitud de fibra individual. Dado que puede existir cierta
distribución en estas longitudes de fibra, debido al método de
fabricación de las fibras metálicas, las fibras metálicas
utilizadas para proporcionar un medio de fibras metálicas
sinterizado como el objeto de la invención tienen una longitud
media de fibra L. Esta longitud se determina por medida de un número
significativo de fibras, de acuerdo con estándares estadísticos
apropiados. La longitud media de fibra de las fibras metálicas es
menor de 10 mm, v.g. menor que 6 mm, preferiblemente menor que 1
mm, tal como menor que 0,8 mm o incluso menor que 0,6 mm, tal como
menor que 0,2 mm. Dado que, de acuerdo con la presente invención,
sustancialmente todas las fibras utilizadas durante el método de
fabricación del medio de fibras metálicas sinterizado se encontrarán
en el medio de fibras metálicas sinterizado, la longitud media de
fibra L puede medirse de manera similar en el medio de fibras
metálicas sinterizado.
Las fibras metálicas en el medio de fibras
metálicas sinterizado pueden tener por tanto una relación de
longitud media de fibra a diámetro (L/D) que es preferiblemente
menor que 110, más preferiblemente menor que 100, pero usualmente
mayor que 30. Un valor L/D de aproximadamente 30 a 70 se prefiere
para fibras metálicas con diámetro equivalente comprendido en el
rango de hasta 6 \mum, en el caso de que las fibras metálicas se
obtengan por el proceso que se describe en WO02/057035, que se
incorpora en esta memoria por referencia.
En el segundo paso del método objeto de la
invención, debe proporcionarse un lodo. Aunque no debe entenderse
como limitante, preferiblemente el lodo, que comprende fibras
metálicas, un disolvente y un agente fijador, tiene una
concentración de fibras metálicas comprendida en el intervalo de 2%
en peso a 40% en peso del lodo. Preferiblemente, 5% en peso a 15%
en peso del lodo está constituido por las fibras metálicas. Se
encontró que cuanto menor es el diámetro equivalente de las fibras
metálicas, tanto menor se mantiene la concentración de fibras
metálicas.
Alternativamente, el lodo comprende un agente
fijador polímero y fibras metálicas, calentándose dicho agente
fijador polímero para reducir su viscosidad.
Un agente fijador para el propósito de la
invención debe entenderse como un producto para espesamiento del
lodo. Preferiblemente se utiliza un agente fijador soluble en agua,
v.g. poli(alcoholes vinílicos), éteres de
metil-celulosa, hidroxipropilmetilcelulosa,
poliéteres de óxido de etileno, polímeros de ácido acrílico o
copolímeros acrílicos. El agente fijador se añade al disolvente, en
una concentración comprendida preferiblemente entre 0,5% en peso y
30% en peso del lodo. De modo muy preferible, se selecciona un
agente fijador que requiere una concentración menor que 20% en peso
o incluso menor que 15% en peso o menor aún que 10% en peso del
lodo, a fin de proporcionar la viscosidad requerida. Se utiliza
preferiblemente para el lodo un intervalo de viscosidad comprendido
entre 1000 cPs y 20.000 cPs. Los componentes del lodo se mezclan
utilizando equipo de mezcladura apropiado. En el caso en que se
produce formación de espuma en el lodo, se añaden pequeñas
cantidades de un componente antiespumante.
En un tercer paso, el lodo se somete a colada de
cinta utilizando un aplicador, tal como una cuchilla doctor, sobre
una superficie que de modo preferible es sustancialmente plana. El
margen de altura del aplicador se mantiene relativamente pequeño,
estando comprendido preferiblemente entre 0,2 mm y 6 mm, y de modo
más preferible entre 0,2 mm y 3 mm. La velocidad de movimiento del
aplicador se elige de acuerdo con la viscosidad del lodo y la
composición del lodo.
El margen de altura y por tanto el espesor de la
capa del lodo se elige en función de la cantidad de fibras
metálicas en el lodo, el peso requerido por unidad de superficie del
medio de fibras metálicas sinterizado, y la densidad requerida del
medio de fibras metálicas sinterizado.
En un paso inmediatamente siguiente, el lodo
colado se solidifica, formando una película que comprende el agente
fijador y las fibras metálicas. Esto se realiza preferiblemente por
evaporación del disolvente. Puede utilizarse un disolvente que se
evapore fácilmente a la temperatura ambiente. Alternativamente, la
evaporación puede ejecutarse como un paso de secado en caso de
utilizarse agua como disolvente. El secado o la evaporación pueden
ejecutarse o favorecerse por secado al aire o pueden forzarse por
calentamiento del lodo colado, v.g. forzando el aire calentado a
pasar sobre la superficie del lodo colado, o por radiación, v.g.
radiación de microondas o radiación IR. Debe entenderse que
únicamente se elimina el disolvente, v.g. agua, que no está unido
químicamente al agente fijador. Debe entenderse que, en el caso de
evaporarse el disolvente, el espesor del lodo colado se reduce en
cierto grado, a medida que se reduce el volumen del lodo colado para
proporcionar el volumen del papel metalizado.
Alternativamente, el agente fijador se
solidifica por enfriamiento del lodo colado, en el caso de que el
agente fijador se haya calentado para reducir su viscosidad.
En la situación preferida, en la que todo el
disolvente se elimina por evaporación o en la que el agente fijador
se solidifica por enfriamiento, no se pierde fibra alguna debido a
la eliminación mecánica del disolvente. Esto tiene un efecto
ventajoso adicional sobre la homogeneidad de distribución de las
fibras metálicas en toda la superficie y en el espesor del medio de
fibras metálicas sinterizado que resulta del proceso ulterior. Dado
que no se eliminan fibras, de esta manera la relación LD de las
fibras en el medio de fibras metálicas sinterizado es idéntica a la
relación L/D de las fibras metálicas utilizadas para fabricar el
lodo.
Posiblemente, el papel metalizado que puede
manipularse como el agente fijador que interconecta las fibras
metálicas suficientemente, puede someterse a una acción de prensado
para reducir ulteriormente el espesor del papel metalizado.
En un paso final, el papel metalizado que
comprende las fibras metálicas y el agente fijador se somete a
tratamiento térmico, para desprendimiento del agente fijador, y
seguidamente para sinterizar las fibras metálicas unas a otras.
Dicha desprendimiento y sinterización pueden
hacerse en una sola operación térmica, o pueden ejecutarse como dos
operaciones seguidas, no siendo necesario que éstas se realicen
inmediatamente una después de la otra.
Después de la sinterización, el medio de fibras
metálicas sinterizado puede someterse ulteriormente a una
compresión, v.g. por medio de rodillos o por calandrado, a fin de
reducir ulteriormente el espesor del medio de fibras metálicas
sinterizado, o para alisar la superficie del medio de fibras
metálicas sinterizado.
Posiblemente, pueden apilarse varias capas de
papel metalizado para formar un medio estratificado. Los diferentes
papeles metalizados no tienen que comprender fibras metálicas
idénticas, ni deben tener un contenido idéntico de fibras metálicas
por unidad de superficie o de volumen. Los diferentes papeles
metalizados pueden diferir unos de otros en fibras metálicas,
contenido de fibras metálicas, espesor, peso y otras
propiedades.
Posiblemente, otras estructuras metálicas
porosas pueden apilarse en uno o más papeles metalizados. Como
ejemplo, una malla de malla metálica, una hoja de metal expandido o
una o más capas de tela extendida al aire, tela húmeda extendida o
una capa de polvo metálico pueden añadirse a los papeles metalizados
que comprenden fibras metálicas y un agente fijador.
Posiblemente, se añade a la pila un papel
metalizado o una chapa metálica.
Alternativamente, dicha estructura metálica
porosa o papel metalizado o chapa metálica puede añadirse al medio
de fibras metálicas sinterizado que constituye el objeto de la
invención, v.g. por sinterización de dicha estructura metálica
porosa o papel metalizado o chapa metálica al medio de fibras
metálicas sinterizado que constituye el objeto de la invención en
una segunda operación de sinterización.
Sorprendentemente, se encontró que un medio de
fibras metálicas obtenido por utilización de un método como el que
constituye el objeto de la invención, tiene una homogeneidad
mejorada de sus propiedades físicas tales como permeabilidad al
aire, eficiencia de filtración, tamaño de poro, presión en el punto
de burbuja y distribución de
poros.
poros.
El espesor del medio de fibras metálicas
sinterizado puede variar dentro de un intervalo amplio, pero puede
obtenerse un medio de fibras metálicas sinterizado relativamente
delgado, v.g. medio de fibras metálicas sinterizado con espesor
menor que o igual a 0,2 mm o incluso menor que o igual a 0,1 mm. De
modo aún más sorprendente, se encontró que medios de fibras
metálicas sinterizados que tienen dicho espesor menor que 0,2 mm o
menor que 0,1 mm, puede obtenerse una presión en el punto de
burbuja mayor que 10.000 Pa. Se observó también que puede obtenerse
una alta eficiencia de filtración cuando tales medios de fibras
metálicas sinterizados que tienen un espesor menor que 0,2 mm o
menor que 0,1 mm se utilizan como filtros para líquidos.
La presión en el punto de burbuja se mide
operando de acuerdo con el método de ensayo ISO 4003.
El peso del medio de fibras metálicas
sinterizado objeto de la invención es preferiblemente menor que 500
g/m^{2}, más preferiblemente menor que 400 g/m^{2} o incluso
menor que 300 g/m^{2}, tal como menor que 100 g/m^{2}, por
ejemplo aproximadamente 30 g/m^{2}.
La porosidad del medio de fibras metálicas
sinterizado puede variar a lo largo de un amplio intervalo, pero se
encontró que tal medio de fibras metálicas sinterizado puede tener
una porosidad comprendida en el intervalo de 40% a 99%, más
preferiblemente en el intervalo de 55% a 80%, tal como en el
intervalo de 55% a 70%. Sin aplicar una operación de laminado o
prensado al papel metalizado o al medio de fibras metálicas
sinterizado, pueden obtenerse porosidades de 80 a 99%. Pueden
obtenerse porosidades menores por aplicación de una operación de
laminación o prensado al papel metalizado y/o al medio de fibras
metálicas sinterizado.
El término "porosidad" P debe entenderse
como
P = 100 * (1-d)
en donde
d = (peso de 1 m^{3} de medio de fibras
metálicas sinterizado)/(SF)
en donde
SF = peso específico por m^{3} de la aleación
de la cual se producen las fibras metálicas del medio de fibras
metálicas
{}\hskip0,5cmsinterizado.
{}\hskip0,5cmsinterizado.
\vskip1.000000\baselineskip
Como medio de fibras metálicas sinterizado,
puede utilizarse para filtración superficial en filtración
sólido-líquido.
Un medio de fibras metálicas sinterizado como el
objeto de la invención puede tener un tamaño medio de poros de
flujo inferior a 2 veces el diámetro equivalente D.
Preferiblemente, se encontró que el medio de
fibras metálicas sinterizado tiene un tamaño medio de poros de
flujo menor que 1,5 veces dicho diámetro equivalente D. De modo más
preferible, el tamaño medio de poros de flujo del medio de fibras
metálicas sinterizado es igual a o menor que el diámetro equivalente
D de las fibras metálicas del medio de fibras metálicas
sinterizado, aumentado en 1 \mum.
El tamaño medio de poros de flujo se mide
utilizando un equipo de ensayos "Coulter Porometer II", que
realiza las medidas del tamaño medio de poros de flujo de acuerdo
con ASTM F-316-80.
En el caso preferido, cuando el tamaño medio de
los poros de flujo es menor que dos veces el diámetro equivalente D
y cuando las fibras metálicas en el medio de fibras metálicas
sinterizado tienen una relación de longitud media de fibra a
diámetro (L/D) que es preferiblemente menor que 110, más
preferiblemente menor que 100, pero usualmente mayor que 30, se
encontró sorprendentemente que tales medios de fibras metálicas
sinterizados pueden limpiarse repetidas veces, v.g. por
retrolavado, retrolavado o retropulsación, con alta eficiencia y
aparentemente con un número restringido o incluso nulo de
partículas retenidas después de la limpieza. Especialmente cuando
se utiliza el método en el cual todo el disolvente se elimina por
evaporación.
Se prefiere un valor L/D de aproximadamente 30 a
70 para fibras metálicas con diámetro equivalente comprendido en el
intervalo de hasta 6 \mum, en el caso en que las fibras metálicas
se obtienen por el proceso que se describe en WO02/057035,
incorporado en esta memoria por referencia.
Ventajosamente, la superficie exterior del medio
de fibras metálicas sinterizado, a utilizar como lado de entrada
del flujo del medio cuando se utilizan para filtración superficial
sólido-líquido, tiene una superficie
sustancialmente plana. Por "sustancialmente plana" se entiende
que el valor Ra medido a lo largo de una longitud estadísticamente
relevante menor que 3 veces el diámetro equivalente D de las fibras
metálicas del medio de fibras metálicas sinterizado. De modo más
preferible, el valor Ra de la primera superficie externa del medio
de fibras metálicas sinterizado es menor que el diámetro equivalente
D, por ejemplo menor que 0,5 veces el diámetro equivalente D.
El valor Ra se define como la desviación
aritmética media de la altura superficial desde la línea media a
través del perfil medido de la longitud medida. La línea media se
define de tal manera que quedan áreas iguales del perfil por encima
y por debajo de la línea.
Un medio de fibras metálicas sinterizado
obtenido por el método que constituye el objeto de la invención
puede utilizarse ventajosamente como medio de filtración, para
filtración de partículas de fluidos, sean gases o líquidos, v.g.
por filtración superficial. Como ejemplo, el medio de fibras
metálicas sinterizado puede utilizarse para filtración de hollín, o
para filtración de bebidas, tales como cerveza, vino o para
filtración de aceites o fluidos refrigerantes. El medio de fibras
metálicas sinterizado puede utilizarse también en pilas de
combustible.
La invención se describirá a continuación con
mayor detalle haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
- Las Figuras 1, 2, 3, 4 y 5 muestran
esquemáticamente los pasos de los métodos que constituyen el objeto
de la invención.
Una realización de la presente invención se
describe a continuación en esta memoria.
En un método como el que se muestra en la Figura
1, en el primer paso 110 del método objeto de la invención, se
proporcionan fibras metálicas 111.
En un paso siguiente 120, se preparó un lodo 121
a partir de fibras metálicas, un agente fijador y un disolvente,
preferiblemente agua.
Este lodo se mezcló, utilizando un medio de
mezcladura 122, durante varios minutos a fin de formar un lodo
sustancialmente estable.
En el paso 130, se proporcionó el lodo 121 a un
aplicador 131, que estaba constituido por una cuchilla doctor y se
coló en cinta sobre una superficie 132 sustancialmente plana y
repelente al agua. Se proporcionó un lodo colado
133.
133.
En el paso siguiente, 140, el lodo colado 133 se
secó y se transformó en un papel metalizado 141, como ejemplo a la
temperatura ambiente.
En un paso siguiente 150, se ejecutó un
tratamiento térmico en dos pasos. Durante la primera parte, con
objeto de desprender el agente fijador, se sometió el papel
metalizado 141 a un tratamiento térmico en atmósfera ambiente.
Seguidamente, el material separado se sinterizó utilizando un
proceso de sinterización.
Como se muestra en la Figura 2, en un paso
adicional 210, pueden apilarse varios papeles metalizados 141 unos
sobre otros antes de desprender el agente fijador.
Como se muestra en la Figura 3, puede ejecutarse
un paso adicional de compresión, v.g. laminación del medio de
fibras metálicas sinterizado 311 en el paso 310. Todos los pasos
restantes son idénticos a los pasos descritos y representados en la
Figura 1 y la Figura 2.
Como se muestra en la Figura 4, en un paso
siguiente después de la sinterización de las fibras metálicas en el
paso de tratamiento térmico 150, y posiblemente después del paso de
compresión 310, puede añadirse una estructura metálica porosa 411,
v.g. una malla, un papel metalizado o una chapa metálica al medio de
fibras metálicas sinterizado 311 y sinterizarse en una segunda
operación de sinterización al medio de fibras metálicas
sinterizado.
Como se muestra en Figura 5, puede ejecutarse un
paso adicional de compresión, v.g. laminación del papel metalizado
antes del desprendimiento en el paso 510. Todos los restantes pasos
son idénticos a los pasos descritos y representados en la Figura
1.
Debe entenderse que este paso de compresión 510
puede combinarse asimismo con todos los restantes pasos que se
muestran en las Figuras 1, 2, 3 y 4.
Posiblemente, el medio de fibras metálicas
sinterizado se estratificó con una malla de alambre metálico y se
sinterizó una segunda vez para fijar la malla metálica al medio de
fibras metálicas sinterizado.
Como ejemplo, se proporcionó un medio de fibras
metálicas sinterizado utilizando el método que se muestra en la
Figura 4.
En un primer paso, se proporcionan fibras
metálicas con diámetro equivalente de 2 \mum, producidas por medio
de procesos de estirado de haces. Las fibras metálicas sin fin se
cortan en fibras metálicas que tienen una longitud media de 109
\mum, utilizando el método de WO02/057035. Las fibras metálicas
estaban hechas de aleación AISI 316L.
Después de ello, se fabricó un lodo utilizando
la composición siguiente:
9,09% en peso del lodo, que estaba constituido
por fibras metálicas,
1,36% en peso del lodo, que estaba constituido
por éter de metil-celulosa (que era el agente
fijador)
89,55% en peso del lodo, que estaba constituido
por agua (que era el disolvente).
\vskip1.000000\baselineskip
El lodo se coló en cinta utilizando una cuchilla
doctor que tenía un margen de altura de 1,5 mm.
Dicho lodo colado se solidificó por secado al
aire durante aproximadamente 24 horas. Alternativamente, puede
utilizarse radiación IR para calentar el lodo colado y favorecer la
operación de secado. Se obtuvo un papel metalizado que comprendía
el agente fijador con agua combinada químicamente y fibras
metálicas. Se obtuvo un medio de fibras metálicas no sinterizado
que tenía un espesor de 251 \mum y tenía un peso de 127 g/m^{2}.
El medio de fibras metálicas no sinterizado comprendía 13% en peso
de agente fijador, y 87% en peso de fibras metálicas.
Se apilaron varios papeles metalizados para
proporcionar un papel metalizado estratificado de aproximadamente
400 g/m^{2}.
Esta pila de papeles metalizados se somete
durante aproximadamente 30 minutos a una temperatura de 400ºC en
atmósfera ambiente para desprender el agente fijador. Seguidamente,
el material desprendido se sinterizó a 1100ºC durante
aproximadamente 30 minutos bajo H_{2}. Las fibras metálicas de
todas las capas de papel metalizado se sinterizan unas a otras.
El medio de fibras metálicas sinterizado
obtenido se laminó hasta una porosidad de 65%, teniendo un peso de
aproximadamente 369 g/m^{2}. El medio de fibras metálicas
sinterizado tiene una presión en el punto de burbuja de 9470 Pa y un
tamaño medio de poros de flujo de 2,9 \mum. Se obtuvo un Ra de
0,99 \mum.
Se añade una malla metálica de alambre al
producto de fibras metálicas sinterizado, y se somete de nuevo a
una operación de sinterización en atmósfera de alto vacío a
aproximadamente 1050ºC durante 60 minutos. Alternativamente, se
sinteriza un papel metalizado o chapa metálica al medio de fibras
metálicas sinterizado. La malla puede añadirse también a la pila de
papeles metalizados producida antes de la primera operación de
sinterización.
Utilizando pasos similares, puede obtenerse un
producto de fibras metálicas sinterizado, cuando se utilizan fibras
metálicas de 1,5 \mum de diámetro que tienen una L/D
sustancialmente similar. El medio de fibras metálicas sinterizado
obtenido tiene un peso de aproximadamente 333 g/m^{2} y una
porosidad de 65%. El medio de fibras metálicas sinterizado tiene
una presión en el punto de burbuja de 13609 Pa y un tamaño medio de
poros de flujo de 2,4 \mum.
Claims (14)
1. Un método de fabricación de un medio de
fibras metálicas sinterizado, que comprende los pasos de:
- \bullet
- proporcionar fibras metálicas, teniendo dichas fibras una L/D menor que 110, siendo dicha L la longitud media de fibra, siendo dicho D el diámetro equivalente de las fibras metálicas;
- \bullet
- preparar un lodo que comprende dichas fibras metálicas y un agente fijador por mezcla de dichas fibras metálicas y dicho agente fijador, en donde la concentración de fibras metálicas en dicho lodo está comprendida en el intervalo de 2% en peso a 40% en peso de dicho lodo, y en donde la concentración del agente fijador en dicho lodo está comprendida en el intervalo de 0,5% en peso a 30% en peso de dicho lodo;
- \bullet
- colar en cinta una capa de dicho lodo sobre un soporte utilizando un aplicador;
- \bullet
- solidificar dicho lodo, proporcionando un papel metalizado que comprende la totalidad de dichas fibras metálicas y la totalidad de dicho agente fijador;
- \bullet
- desprender dicho agente fijador en dicho lodo y sinterizar dichas fibras metálicas.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde dicho lodo comprende un disolvente que disuelve dicho
agente fijador.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en donde dicha solidificación de dicho lodo se realiza por
evaporación de la totalidad de dicho disolvente de dicho lodo.
4. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 3, en donde dicho disolvente es agua.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en donde dicho lodo se proporciona por calentamiento de dicho
agente fijador.
6. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, en donde dicho método comprende el paso
adicional de reducción del espesor de dicho papel metalizado por
una operación de compresión.
7. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho método comprende un paso
adicional de reducción del espesor de dicho medio de fibras
metálicas sinterizado.
8. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, en donde dicho método comprende un paso
adicional de apilar varios papeles metalizados unas a otras antes
de dicho desprendimiento de dicho agente fijador.
9. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho método comprende un paso
adicional de añadir una estructura metálica porosa, un papel
metalizado o chapa metálica a dicho papel metalizado antes de
desprender dicho agente fijador.
10. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 9, en donde dicho método comprende un paso
adicional de sinterización de una estructura metálica porosa, un
papel metalizado o chapa metálica a dicho medio de fibras metálicas
sinterizado.
11. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 10, en donde el espesor de dicho medio de
fibras metálicas sinterizado es menor que o igual a 0,2 mm.
12. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 11, en donde la porosidad de dicho medio de
fibras metálicas sinterizado está comprendida en el intervalo de 40%
a 99%.
13. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 12, en donde la presión en el punto de burbuja
de dicho medio de fibras metálicas sinterizado es mayor que 10.000
Pa.
14. Un método de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 13, en donde el tamaño medio de poros de flujo
de dicho medio de fibras metálicas sinterizado es menor que 1,5
veces dicho diámetro de fibra equivalente D de dichas fibras
metálicas.
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