金属繊維

金属繊維は、金属、金属合金、プラスチック被覆金属、金属被覆プラスチック、または金属で完全に覆われた芯から構成される製造繊維である。 ^{[ 1 ]}

金と銀の繊維は、繊維や衣料品への応用を起源とし、古代から布地の装飾糸として用いられてきた。近年では、金と銀に代わって、アルミニウム糸、アルミニウム蒸着プラスチック糸、アルミニウム蒸着ナイロン糸が使われるようになっている。

今日の金属繊維産業は、主にステンレス鋼、ニッケル、チタン、銅、アルミニウムの繊維をさまざまな用途向けに提供しています。^{[ 2 ]}金属フィラメントは、変色を最小限に抑えるために透明なフィルムでコーティングすることができます。

金属繊維を製造する方法は数多く存在し、それぞれに利点と限界がある。最も一般的な方法としては、より大きな金属材料から削り取る方法^{[ 3 ]} 、溶融金属から直接鋳造する方法、種の周りに成長させる方法などがある。複数の繊維を織り合わせたり絡ませたりして、より大きな繊維束を作ることもできる。

金と銀は、古代から王、指導者、貴族、その他の高位の人々の衣服や織物の装飾として使用されてきました。これらの優雅な織物の多くは、世界中の博物館で見ることができます。^{[ 4 ]}歴史的に、金属糸は、繊維の芯（綿または絹）の周りに金属の帯を巻き付けて作られ、多くの場合、繊維の芯の色が見えるようにして装飾の視覚的な品質を高めていました。^{[ 5 ]}金糸全体または一部で織られた古代の織物や衣服は、金の布と呼ばれることがあります。これらは、7 世紀から 9 世紀にかけてビザンチンの織機で織られ、その後、シチリア、キプロス、ルッカ、ヴェネツィアで織られました。^{[ 6 ]}織物は、チンギス・ハンの遺産である 12 世紀にも繁栄しました。このとき、中国と中東の一部の地域では、芸術と貿易がモンゴルの支配下で繁栄しました。^{[ 7 ]}ドベックマム社は1946年に最初の近代的な金属繊維を製造した。^{[ 4 ]}

1960年代初頭、ブランズウィック社は、金属フィラメントを経済的に実現可能な方法で製造するための研究プログラムを実施しました。同社は、実験室規模のパイロットプラントで金属フィラメントの製造を開始しました。1964年までに、ブランズウィック社は304ステンレス鋼 から1μmという微細な金属繊維を製造するようになりました。米国に建設された最初の大規模生産施設は1966年に稼働を開始しました。現在、金属繊維はあらゆる技術分野で広く生産・使用されています。幅広い用途を持つ成熟した分野です。^{[ 3 ]}

かつては、金属繊維のベースとしてアルミニウムがよく使われていました。近年では、ステンレス鋼が金属繊維の主流の金属となっています。合金の種類によって、金属繊維は糸に特性を与え、より高度な技術^{[ 8 ] [ 2 ]}用途での使用が可能になります。^{[ 4 ]}

金属繊維は様々な形状と直径で存在する。一般的に、この分野では直径100μmから1μmまでの金属繊維が販売されている。  

金属繊維は、長くて連続した繊維と、短い繊維（長さと直径の比が100未満）の両方の形態で存在する。

炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、天然繊維などの他の繊維タイプと比較して、金属繊維は電気抵抗が低い。そのため、電気伝導性を必要とするあらゆる用途に適している。また、極端な温度にも強い。耐食性は、ステンレス鋼やその他の金属に高品質の合金を使用することで実現される。金属繊維のその他の有利な機械的特性には、高い破壊ひずみ、延性、耐衝撃性、耐火性、遮音性などがある。^{[ 3 ]}

焼結金属繊維構造および製品は、構造的に強く耐久性を保ちながら、高い多孔性特性を示します。これは、ろ過や電極などの特定の用途の機能と構造に利点をもたらします。^{[ 3 ]}

金属繊維にコーティングを施すことで、変色を最小限に抑えることができます。適切な接着剤やフィルムを使用すれば、海水、塩素処理された水（プールの水など）、あるいは気候条件の影響を受けません。

金属繊維を製造するために使用できるプロセスはいくつかある。

最も一般的な技術は、バンドル延伸法として知られています。数千本のフィラメントが複合ワイヤに束ねられ、チューブ状のワイヤがダイを通して引き伸ばされ、直径がさらに小さくなります。被覆チューブは後に酸で溶解され、個々の連続金属繊維が得られます。この複合ワイヤは、バンドル内の個々のフィラメントの所望の直径が得られるまでさらに引き伸ばされます。バンドル延伸技術により、最大数キロメートルの長さの連続金属繊維バンドルを製造することができます。このプロセスの性質上、繊維の断面は八角形になります。高品質の繊維を実現するために、この技術は微調整することができ、均一で非常に細い、等価直径のばらつきが非常に狭い繊維が得られます。ここ数年の特別な開発により、この技術は直径200 nm以下の繊維の製造に使用できるようになりました。^{[ 3 ]} 

ラミネート加工では、アルミニウム層が2枚のアセテートまたはポリエステルフィルムの間に密封されます。これらの繊維は、糸用に縦方向に細長く切断され、ボビンに巻き取られます。色を付けるために、金属を着色して透明フィルムで密封したり、接着剤を着色したり、ラミネート加工前にフィルムを着色したりできます。金属繊維では、さまざまな色や効果を作り出すことができ、幅広い外観を実現できます。^{[ 4 ]}

箔削り技術により、直径が14μmまで小さく 、断面がより長方形に近い繊維の製造が可能になる。これにより、半連続繊維束または短繊維が生成される。^{[ 3 ]}

短繊維の加工により、10 μm までの半連続繊維束を製造できます 。短繊維製造技術の向上により、これらの繊維の直径のばらつきを狭め、繊維の形状を調整することが可能になります。この技術は、達成可能な直径の小ささと比較的小さな直径のばらつきという点で、箔削りや溶融紡糸による繊維とは異なります。 ^{[ 3 ]}

金属繊維は、金属化プロセスを使用して製造することもできます。このプロセスでは、金属を加熱して蒸発させ、高圧でポリエステルフィルム上に堆積させます。^{[ 4 ]}このプロセスにより、より薄く、より柔軟で、より耐久性があり、より快適な繊維が製造されます。^{[ 9 ]}

金属繊維は、ワイヤー（スチールウール）から削り取ったり、箔から削り取ったり、束ねて引き伸ばしてより太い直径のワイヤーにしたりすることもできる。 ^{[ 3 ]}

金属繊維は主にヨーロッパで製造されています。世界最大かつ最も統合された金属繊維メーカーは、ベルギーに本社を置き、ヨーロッパ、アジア、アメリカに製造拠点を持つ多国籍企業ベカルトです。 ^{[ 2 ]}米国では現在も3社が金属糸を製造しています。メトロン社は、米国に残る数少ないメーカーの1つで、ラミネート加工および非ラミネート加工の金属糸を幅広く取り揃えています。日本のブライトテックス社、レイコ社、韓国の華永社なども金属繊維を製造しています。^{[ 10 ]}中国でも金属糸が生産されており、東陽市には100以上の工場がありますが、その中には従来型の工場ではなく、家庭を拠点とした生産拠点もあります。人気の高い工場の2つは、サルメタリックヤーンとアオキテキスタイルです。日本の旧首都である京都も、金属糸の重要な製造拠点です。サンココは金属糸の世界的な販売業者です。^{[ 11 ]}

2020年、アーヘンに拠点を置くドイツのスタートアップ企業であるFibrecoat社は、ドイツ国内でアルミニウムコーティングされた玄武岩繊維の生産を開始した。

ベカルト社は金属繊維および連続繊維、焼結材、不織布、ポリマーペレット、編組材、織物、ケーブル、糸、短繊維などの派生製品を多数製造しています。ベキポール、ベキシールド、ベキノックスは、定評のあるブランドです。

Lurex社は50年以上にわたりヨーロッパで金属繊維を製造してきました。同社は、衣料用生地、刺繍、組紐、編み物、軍服、トリミング、ロープ、コード、レースの表面装飾などに使用される繊維を含む、多種多様な金属繊維製品を製造しています。Lurex繊維の大部分は金属糸をポリアミドフィルムで覆っていますが、ポリエステルやビスコースも使用されています。また、繊維はPWと呼ばれる鉱物油ベースの潤滑剤で処理されており、使いやすさを向上させています。^{[ 4 ]}

Metlon Corporationは米国におけるMetallic Yarnsの商標であり、60年以上にわたりメタリックヤーンを製造しています。Metlonは、シングルスリットヤーンにナイロンの2本の端を巻き付けてメタリックヤーンを製造しています。ナイロンの一方の端は時計回りに、もう一方の端は反時計回りにメタリックヤーンに巻き付けられます。最も一般的に使用されるナイロンは15デニールまたは20デニールですが、より太いデニールは特殊な用途に使用されます。^{[ 10 ]}

出典：^{[ 2 ]}

金属繊維は、幅広い分野や領域で使用されています。

自動車

金属繊維焼結シートは、ディーゼル燃料やガソリンの微粒子ろ過、およびクランクケース換気フィルターに使用されます。

耐熱性繊維素材は、自動車用ガラスの曲げ加工工程において、金属繊維から作られています。これらの金属繊維布は、高温高圧下で行われる曲げ加工工程中にガラスを保護します。

金属繊維は、自動車のシートヒーターや選択的触媒還元管、AdBlueタンクなどの加熱ケーブルに使用されています。金属繊維加熱ケーブルは、銅線と比較して非常に高い柔軟性と耐久性を備えています。

航空宇宙

金属繊維フィルターは、航空機の油圧システムにおける作動油のろ過に使用されます。ガラス繊維ろ過材と比較すると、金属繊維は優れた耐久性を示します。これは、繊維が結合剤ではなく焼結によって金属的に結合されているためです。

金属繊維焼結多孔質シートは、航空機の客室における遮音材として使用され、空調設備の騒音や補助動力装置の騒音を低減する。

テクニカルテキスタイル

金属繊維は、帯電防止繊維として繊維製品に利用でき、電気防護服や帯電防止袋などに使用できる。

金属繊維は、電磁干渉（EMI）からの遮蔽にも使用できる。

ステンレス鋼繊維は、電流を流すことで加熱することができ、耐切創性衣料（手袋など）にも使用できる。

濾過

金属繊維フィルターは、非常に小さな孔径で非常に高い多孔性を実現できるため、HEPAフィルターやULPAフィルターに適しています。これらのフィルターは、放射性蒸気の放出を防ぐための安全対策として、原子力発電所で使用されています。

海洋

金属繊維フィルターは、船舶用燃料油や潤滑油の精製に用いられる。

他の

金属繊維のもう一つの一般的な用途は、室内装飾用生地やラメやブロケードなどの織物です。多くの人が織物や刺繍にも金属繊維を使用しています。金属繊維は衣料品にも使用されています。金属糸は、ウール、ナイロン、綿、合成繊維の混紡などの他の繊維と撚り合わせて糸を作ります。^{[ 10 ]}

電話回線やケーブルテレビ回線などの通信回線には、ステンレス鋼やその他の金属繊維が使用されている。

ステンレス鋼繊維はカーペットにも使用されています。他の繊維と一緒にカーペット全体に分散されているため、目立ちません。これらの繊維が存在することで電気伝導性が向上し、静電気ショックが軽減されます。このようなカーペットは、コンピューターを使用する場所や、静電気の蓄積によって機器が損傷する可能性がある場所でよく使用されます。その他の用途としては、タイヤコード、ミサイルの先端部、防護服や宇宙服などの作業服、肉屋や刃物のある機械、危険な機械の近くで作業する人のための耐切創手袋などがあります。

金属繊維は、繊維強化複合材料の補強材または導電性繊維として使用できる。