JP2000290705A - 多孔質金属板製造装置及び多孔質金属板の製造方法 - Google Patents

多孔質金属板製造装置及び多孔質金属板の製造方法

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JP2000290705A
JP2000290705A JP11099377A JP9937799A JP2000290705A JP 2000290705 A JP2000290705 A JP 2000290705A JP 11099377 A JP11099377 A JP 11099377A JP 9937799 A JP9937799 A JP 9937799A JP 2000290705 A JP2000290705 A JP 2000290705A
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良享 黛
Masahiro Wada
正弘 和田
Saburo Wakita
三郎 脇田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂帯板等を貼り合わせることや金属箔、穿
孔鋼板、金網等を内蔵することなく強度が高い多孔質金
属板を製造できる多孔質金属板製造装置および多孔質金
属板の製造方法を提供する事である。 【解決手段】 金属骨格と空隙とからなる多孔質金属板
を製造する多孔質金属板製造装置であって、キャリヤシ
ート2上に金属スラリー4を薄板状のグリーンシートに
形成するグリーンシート形成装置3と、前記キャリヤシ
ート2上で前記グリーンシートを発泡する高温高湿度槽
5と、前記キャリヤシート2上で発泡により形成された
発泡シートを乾燥する乾燥槽6と、乾燥した発泡シート
を焼結して多孔質金属板を形成する焼結炉を備えるとと
もに、高温高湿度槽5内のグリーンシートにキャリヤシ
ート2面に対して垂直面下方向に磁力を付与する磁力付
与装置23を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属骨格と空隙と
からなる多孔質金属板を製造する多孔質金属板製造装置
および多孔質金属板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、アルカリ二次電池の電極基板、
高温用フィルター、空気清浄用フィルターなどに金属焼
結体の骨格と空隙とからなる多孔質金属板が使用されて
いる。この多孔質金属板を製造するには、図4に示すよ
うな多孔質金属板製造装置(焼結炉は図示せず)1が使
用される。図4において、符号2はキャリヤシート、3
はドクターブレード、4は金属スラリー、5は高温高湿
度槽、6は乾燥槽、7はホッパー、8は巻き戻しリー
ル、9は巻取リール、10、11は支持ロールである。
【0003】上記構成の多孔質金属板製造装置1を用い
た多孔質金属板の製造方法の概略を図5に示す。まず、
金属粉末、バインダー、可塑剤等を溶媒に混合して、金
属スラリー4を作成する。次に、金属スラリー4を、ホ
ッパー7から離型剤が塗布されたキャリヤシート2上に
供給し、ドクターブレード3によりシート状に成形して
グリーンシート12を作る。次に、グリーンシート12
を高温高湿度槽5において発泡を行い、発泡シート13
に形成する。この発泡の工程を高湿度に保って行うの
は、グリーンシート12が乾いてから発泡すると割れが
入りやすくなるからである。次いで、この発泡シート1
3を、乾燥槽6において乾燥、脱脂する。このとき、バ
インダー等が揮発される。それから、この発泡シートを
通常水素含有窒素中で焼結を行い、多孔質金属板14が
製造される。
【0004】上記のように製造された多孔質金属板の強
度を強化するために、多孔質金属板に天然繊維、合成樹
脂繊維または合成樹脂帯板を接着または熱溶着して貼り
合わせたり、2枚の多孔質金属板に金属箔、穿孔鋼板、
金網を挟んで一体化した構造にしたりしている。また、
後者をアルカリ二次電池の電極基材として使用する場合
は、電気抵抗が小さいため、高率放電時における電圧低
下が抑制される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多孔質
金属板に天然繊維、合成樹脂繊維または合成樹脂帯板が
貼り合わされた基材を製造するには、多孔質金属板を製
造する工程の他に多孔質金属板に天然繊維、合成樹脂繊
維または合成樹脂帯板が貼り合わせる工程が必要となる
ため、製造時間が長くなり、製造コストも高くなるとい
う問題があった。一方、2枚の多孔質金属板に金属箔、
穿孔鋼板、金網を挟んで一体化して板状にすることは難
しく、多孔質金属板の表面に金網が露出したりして不良
品が発生しやすく、また、製造コストが高くなるという
問題があった。
【0006】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、樹脂帯板等を貼り合わせることや金属箔、穿孔
鋼板、金網等を内蔵することなく強度が高い多孔質金属
板を製造できる多孔質金属板製造装置および多孔質金属
板の製造方法を提供する事を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用した。請求項1に記載の
多孔質金属板製造装置は、金属骨格と空隙とからなる多
孔質金属板を製造する多孔質金属板製造装置であって、
キャリヤシート上に金属スラリーを薄板状のグリーンシ
ートに形成するグリーンシート形成装置と、前記キャリ
ヤシート上で前記グリーンシートを発泡する高温高湿度
槽と、前記キャリヤシート上で前記発泡により形成され
た発泡シートを乾燥する乾燥槽と、前記乾燥した発泡シ
ートを焼結して多孔質金属板を形成する焼結炉を備える
とともに、前記高温高湿度槽内のグリーンシートにキャ
リヤシート面に対して垂直面下方向に磁力を付与する磁
力付与装置を設けたことを特徴とする。
【0008】請求項2に記載の多孔質金属板製造装置
は、請求項1に記載の多孔質金属板製造装置において、
前記乾燥槽内の発泡シートにキャリヤシート面に対して
垂直面下方向に磁力を付与する磁力付与装置を設けたこ
とを特徴とする。
【0009】請求項3に記載の多孔質金属板の製造方法
は、金属骨格と空隙とからなる多孔質金属板の製造方法
において、金属粉末に界面活性剤および発泡剤を混合し
てなる金属スラリーをキャリヤシート上に薄く敷いてグ
リーンシートを形成する第一の工程と、該グリーンシー
トをキャリヤシートにのせたまま発泡して発泡シートを
形成する第二の工程と、該発泡シートを乾燥する第三の
工程と、前記乾燥した発泡シートを焼結して多孔質金属
板を形成する第四の工程とを含むとともに、前記第二の
工程において、前記キャリヤシート上のグリーンシート
にキャリヤシート面に対して垂直面下方向に磁力を付与
することを特徴とする。
【0010】請求項4に記載の多孔質金属板の製造方法
は、請求項3に記載の多孔質金属板の製造方法におい
て、前記第三の工程において、前記キャリヤシート上の
発泡シートにキャリヤシート面に対して垂直面下方向に
磁力を付与することを特徴とする。
【0011】本発明の多孔質金属板製造装置および多孔
質金属板の製造方法では、グリーンシートをキャリヤシ
ートにのせたまま、グリーンシートにキャリヤシート面
に対して垂直面下方向に磁力を付与した状態で発泡を行
うので、グリーンシートを組成する金属粉末は、重力ば
かりでなく磁力によって力を受け、グリーンシートのキ
ャリヤシート側の面が他方の面に比べて金属粉末の密度
を高くすることができる。そして、このグリーンシート
を発泡した後乾燥するので、キャリヤシート面側には空
隙密度の小さい緻密層が形成する。ここで、緻密層はあ
る所定空隙密度以下をいい、表面が閉孔している場合だ
けでなく、開孔を有する場合も含む。この緻密層の厚さ
は、磁力の大きさを含めた発泡条件により制御できる。
このように緻密層を有する発泡シートを焼結するので、
焼結された多孔質金属板も緻密層を有して強度が高めら
れている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多孔質金属板
製造装置及び多孔質金属板の製造方法の好適な実施の形
態を図を参照して詳細に説明する。尚、図4及び図5に
おいて既に説明した構成要素には同一の符号を付してそ
の説明を省略する。
【0013】図1に示す多孔質金属板製造装置21は、
キャリヤシート2上に金属スラリー4を薄板状のグリー
ンシート12に形成するドクターブレード(グリーンシ
ート形成装置)3と、キャリヤシート2上でグリーンシ
ート12を発泡する高温高湿度槽5と、キャリヤシート
2上で発泡により形成された発泡シート13を乾燥する
乾燥槽6と、乾燥した発泡シート13を焼結して多孔質
金属板14(図2)を形成する焼結炉(図示せず)を備
えるとともに、高温高湿度槽5および乾燥炉6内のグリ
ーンシート12にキャリヤシート2に対して垂直面下方
向に磁力を付与する磁力付与装置23を設けている。
【0014】次に、上記多孔質金属板製造装置21を用
いた多孔質金属板の製造工程の概略を図2に示す。ま
ず、金属粉末、バインダー、可塑剤等を溶媒に混合し
て、金属スラリーを作成する。例えば、平均粒径2μm
のニッケル粉末300g、バインダー兼増粘剤として水
溶性メチルセルロース10g、可塑剤としてグリセリン
10g、溶媒として水180gからなる配合組成を有す
るスラリーとし、該スラリーを一昼夜混練した後、真空
脱泡しながら、界面活性剤としてドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウムの50%水溶液を1〜4g混合し、続
いて発泡剤としてヘキサンを10g加えた金属スラリー
4を作る。
【0015】次に、その金属スラリー4をホッパー7に
供給し、ドクターブレード3により、図2(1)に示す
ように、キャリヤシート2上にシート状に成形して、グ
リーンシート12を作る。この場合、例えば、ブレード
ギャップを0.3mm、送り速度100mm/分という
条件にする。このとき、金属スラリー4がキャリヤシー
ト2上に垂らされて薄く広がったグリーンシート12に
おいて、金属スラリー4はキャリヤシート2の表面2a
に載って隙間なく広がっているので、グリーンシート1
2のキャリヤシート2に接触している面(以下、うら面
という。一方、キャリヤシート2に接触しない露出側の
面をおもて面という。)は、キャリヤシート2の表面2
aと同程度の平坦性を有する。
【0016】次に、高温高湿度槽5内でグリーンシート
12をキャリヤシート2にのせたまま、グリーンシート
12に磁力付与装置23によりキャリヤシート2に対し
て垂直面下方向に、10G〜30000G(G(ガウ
ス):磁束密度)の磁力を付与した状態で、例えば、湿
度90%、温度40℃の高温高湿度雰囲気で、1〜5分
間保持して発泡を行い、図2(2)に示すように、発泡
シート13を作る。このとき、グリーンシート12を組
成する金属粉末は、重力ばかりでなく磁力によってキャ
リヤシート2の垂直面下方向に力を受け、グリーンシー
ト12のおもて面12bに比べてうら面12aに金属粉
末の密度が高い密度分布が形成される。この発泡の工程
を高湿度に保って行うのは、グリーンシートが乾いてか
ら発泡すると割れが入りやすくなるからである。ヘキサ
ンは、水よりも大きい蒸気圧を有するので、容易に気化
してガスとなり、微細で整寸の気泡が多数発生するが、
上記のような発泡条件の場合、おもて面からの発泡量に
比べてうら面からの発泡量はかなり少ない。このとき、
キャリヤシート12上に離型剤を塗布しないようにした
り、あるいはキャリヤシート12上の離型剤塗布層を、
例えば、薄い樹脂被膜でマスキングしたりすると、グリ
ーンシート12のうら面12aからの発泡を抑制するこ
とができる。このようにして、発泡シート13のうら面
13aには、空隙密度の小さい緻密層15(図3参照)
が形成する。ここで、緻密層はある所定空隙密度以下を
いい、表面が閉孔している場合だけでなく、開孔を有す
る場合も含む。尚、この緻密層15の厚さは、磁力の大
きさを含めた発泡条件により制御できる。
【0017】発泡工程は、キャリヤシート2の平坦な面
2a上で行われているので、キャリヤシート2の表面2
aに実際に接触する、発泡シート13がそのうら面13
aに有する緻密層15は、キャリヤシート2の表面2a
と同程度の平坦性を有している。
【0018】次に、この発泡シート13は、乾燥槽6内
で磁力付与装置23によりキャリヤシート2の垂直面下
方向に磁力を付与した状態で、遠赤外線を用いて雰囲気
温度60℃で15分間保持して乾燥を行う。さらに、大
気雰囲気中で、600℃で15分間加熱して、脱脂す
る。このとき、バインダー等は揮発する。
【0019】それから、この発泡シート3を5%水素含
有窒素中で1000〜1200℃の温度域、例えば、1
000℃で10分間保持して焼結を行い、図2(3)に
示すような、多孔質金属板14を作る。この多孔質金属
板14は、図3に示されたように、金属焼結体でできた
骨格16と空隙17からなり、うら面14aには緻密層
15が形成されている。この緻密層15は、空隙密度が
小さく、また、表面における開孔密度も小さいので、強
度が高い。
【0020】上記多孔質金属板製造装置および多孔質金
属板の製造方法では、グリーンシートをキャリヤシート
にのせたまま、グリーンシートにキャリヤシート面に対
して垂直面下方向に磁力を付与した状態で発泡を行うの
で、グリーンシートを組成する金属粉末は、重力ばかり
でなく磁力を受け、グリーンシートのキャリヤシート側
の面が他方の面に比べて金属粉末の密度が高く、逆に空
隙密度の小さい緻密層が形成する。そして、このグリー
ンシートを発泡した後乾燥するので、キャリヤシート面
側には空隙密度の小さい緻密層が形成する。この緻密層
の厚さは、磁力の大きさを含めた発泡条件により制御で
きる。このように製造された多孔質金属板は、一方の面
にも緻密層を有しているので、強度が高い。
【0021】
【発明の効果】本発明の多孔質金属板製造装置および多
孔質金属板の製造方法によれば、グリーンシートをキャ
リヤシートにのせたまま、グリーンシートにキャリヤシ
ート面に対して垂直面下方向に磁力を付与した状態で発
泡を行うので、グリーンシートを組成する金属粉末は、
重力ばかりでなく磁力を受け、グリーンシートのキャリ
ヤシート側の面が他方の面に比べて金属粉末の密度を高
くすることができる。そして、このグリーンシートを発
泡した後乾燥するので、キャリヤシート面側には空隙密
度の小さい緻密層が形成する。この緻密層の厚さは、磁
力の大きさを含めた発泡条件により制御できる。このよ
うに緻密層を有する発泡シートを焼結するので、焼結さ
れた多孔質金属板は緻密層を有して強度が高められると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る多孔質金属板製造装置の好適な
実施形態の概略図である。
【図2】 本発明に係る多孔質金属板の製造方法の概略
工程図である。
【図3】 本発明に係る多孔質金属板製造装置及び多孔
質金属板の製造方法で製造した多孔質金属板のうら面近
傍の構造の断面の模式図である。
【図4】 従来の多孔質金属板製造装置の概略図であ
る。
【図5】 従来の多孔質金属板の製造方法の概略工程図
である。
【符号の説明】
1 多孔質金属板製造装置 2 キャリヤシート 3 ドクターブレード(グリーンシート形成装置) 4 金属スラリー 5 高温高湿度槽 6 乾燥槽 12 グリーンシート 13 発泡シート 14 多孔質金属板 16 金属骨格 17 空隙 21 多孔質金属板製造装置 23 磁力付与装置
フロントページの続き (72)発明者 脇田 三郎 埼玉県大宮市北袋町1丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 4D019 AA01 BA02 BB07 BD02 CB06 CB07 4K018 CA04 CA45 DA21 DA31 KA22 5H017 AA02 BB04 BB17 CC05 CC28

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属骨格と空隙とからなる多孔質金属板
    を製造する多孔質金属板製造装置であって、 キャリヤシート上に金属スラリーを薄板状のグリーンシ
    ートに形成するグリーンシート形成装置と、前記キャリ
    ヤシート上で前記グリーンシートを発泡する高温高湿度
    槽と、前記キャリヤシート上で前記発泡により形成され
    た発泡シートを乾燥する乾燥槽と、前記乾燥した発泡シ
    ートを焼結して多孔質金属板を形成する焼結炉を備える
    とともに、 前記高温高湿度槽内のグリーンシートにキャリヤシート
    面に対して垂直面下方向に磁力を付与する磁力付与装置
    を設けたことを特徴とする多孔質金属板製造装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の多孔質金属板製造装置
    において、 前記乾燥槽内の発泡シートにキャリヤシート面に対して
    垂直面下方向に磁力を付与する磁力付与装置を設けたこ
    とを特徴とする多孔質金属板製造装置。
  3. 【請求項3】 金属骨格と空隙とからなる多孔質金属板
    の製造方法において、 金属粉末に界面活性剤および発泡剤を混合してなる金属
    スラリーをキャリヤシート上に薄く敷いてグリーンシー
    トを形成する第一の工程と、該グリーンシートをキャリ
    ヤシートにのせたまま発泡して発泡シートを形成する第
    二の工程と、該発泡シートを乾燥する第三の工程と、前
    記乾燥した発泡シートを焼結して多孔質金属板を形成す
    る第四の工程とを含むとともに、 前記第二の工程において、前記キャリヤシート上のグリ
    ーンシートにキャリヤシート面に対して垂直面下方向に
    磁力を付与することを特徴とする多孔質金属板の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の多孔質金属板の製造方
    法において、 前記第三の工程において、前記キャリヤシート上の発泡
    シートにキャリヤシート面に対して垂直面下方向に磁力
    を付与することを特徴とする多孔質金属板の製造方法。
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