JP2001234207A

JP2001234207A - 金属シートの製造方法及びその装置

Info

Publication number: JP2001234207A
Application number: JP2000050054A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nishinomiya; 誠西宮; Heiji Kato; 平二加藤
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】電極用帯材を金属粉末からなる焼結金属を用
いることで、大規模な連続圧延設備が不要になり、製造
コストを低減化すると共に、その製品品質を安定化す
る。【解決手段】金属粉末Ｐを貯留する粉末供給装置６
と、金属粉末Ｐを所望の厚みを有する帯板状に成形する
成形ロール７と、金属粉末Ｐ同士の結合を促進すること
により金属シートＳに成形する無酸化焼結炉３と、金属
シートＳを圧延する圧延機４と、金属シートＳに、回転
カッター１１と固定刃１２による網目加工処理する網目
加工装置１０と、を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、金属粉末の成形
及び多孔質金属シートの製造技術に係り、特に電池用の
電極板に用いる金属シートの製造方法及びその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ニッケル水素電池、ニッケル
カドミウム電池、リチウム電池、アルカリ乾電池、燃料
電池等の電極板、自動車用バッテリ等の各種電池の電極
板には、多孔質の金属板が使用されている。このような
多孔質の電極板の製造方法は、次に説明するように種々
提案されている。例えば、エッキスパンドによるラス材
（ラス網）の製造方法は、切板に回転刃の外周方向にス
トランド長さに相当する剪断部を等配させ、かつ軸方向
に該剪断部を千鳥状に配置して切目を入れた後、切目と
直角方向に引っ張り切目を拡張してラス材を製造する方
法である（特公昭５３−４２３１０号参照）。このラス
材を芯材として、その両面に水素吸蔵合金と有機系バイ
ンダーの混合物等を塗布して電極板とする。

【０００３】同じく、エッキスパンドによるラス材の製
造技術が提案されている（特公昭５８−７３７２号参
照）。このラス材の製造方法では、切板に台形状の山を
連続的に等配した波型の上パンチを用いて、上パンチを
降下させて切れ目を入れ、更にストランド部を下降させ
切れ目を拡張させる。次に、上パンチを上昇復帰させた
後、板送りと同時に上パンチを幅方向に移動させ、次い
で上パンチを下降させ前記と同様に剪断・拡張を繰り返
すラス材を製造する方法である。

【０００４】また、圧延による多孔体のラス材の製造技
術が提案されている（特開平９−２８７００６号参
照）。この多孔体の製造方法は、水平に配置された一方
の圧延ロールは外周面上に多数の凹部パターンを設け、
他方のロールは平滑なロールより成る対の圧延ロールを
水平に配置させる。この圧延ロール間の上部に粉末金属
を供給して、圧延機の出側より凹部パターンを有した多
孔体の中間金属シートを成形し、熱処理、熱間圧延等処
理後に巻き取る製造装置である。

【０００５】更に、電極用ラス基材を用いて活性物質を
積層させる電極用金属シートの製造方法が提案されてい
る（特開平１０−３１０８０６号参照）。この電極用金
属シートの製造方法は、図４に示すように、製造設備の
最上流に配置したアイワインダー１からラス基材Ｆを巻
き出し、このラス基材Ｆの上面にホッパー２に貯留した
活性合金粉末ＡＰを落下させ、かつ堆積した状態でラス
基材Ｆを焼結炉３に搬送し、更に圧延機４と焼結炉３に
複数回通過させた後に巻取装置５で巻き取る製造方法で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したエッキスパン
ドによるラス材（ラス網）の各製造方法では、切り板に
網目加工を施す処理方法であるため、その製造処理速度
が１０００ｍｍ／ｍｉｎ程度に止まるので生産性が低い
という問題があった。

【０００７】また、圧延による多孔体のラス材の製造方
法は、多孔帯体を圧延ロールにより成形する際に、孔部
に相当する金属粉末が圧延ロールの下部に落下及び成形
された多孔帯体上に落下堆積しやすかった。そこで、こ
のように落下した粉末の回収及び堆積した粉末の除去設
備が必要になるという問題があった。しかも、この多孔
帯体の上面に堆積した残留粉末は、その下流での焼結、
圧延作業時に製品品質上に悪影響を与えるという問題が
あった。

【０００８】更に、電極用ラス基材を用いて活性物質を
積層させる電極用金属シートの製造方法は、上流より搬
入された多孔帯体の上面に金属粉末Ｐを落下させるため
に、この落下堆積した金属粉末Ｐの回収及び堆積した粉
末の除去設備が必要になるという問題があった。この落
下堆積した金属粉末Ｐは、多孔帯体の孔径、堆積厚み、
粉末性状より孔部を閉塞することがあった。このような
多孔帯体の堆積厚みを、全体に均一に分布させるために
は流量制御装置及び速度制御装置等の特別な装置が必要
になり、製造処理速度を高めることができず、製造コス
トも高くなるという問題があった。

【０００９】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、電
極用帯材を金属粉末からなる焼結金属を用いることで、
大規模な連続圧延設備が不要になり、製造コストを低減
化すると共に、その製品品質を安定化することができる
金属シートの製造方法及びその装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法によれ
ば、金属粉末（Ｐ）を、所定の流量に制御しながら成形
ロール（７）に供給し、所望の厚みを有する帯板状に圧
延成形した後、該圧延成形した金属粉末（Ｐ）を、無酸
化焼結炉（３）に通過させ、該金属粉末（Ｐ）同士の結
合を促進して金属シート（Ｓ）に成形し、次に、該金属
シート（Ｓ）を、回転カッター（１１）で網目加工処理
することにより、所要形状の空隙を有する多孔質の金属
シート（Ｓ）に成形する、ことを特徴とする金属シート
の製造方法が提供される。

【００１１】上記製造方法では、ラス基板或いは電極材
としての所望の板厚を有する金属シート（Ｓ）を、金属
粉末（Ｐ）を成形ロール（７）と無酸化焼結炉（３）で
容易に成形することができる。電極板、即ち金属シート
（Ｓ）の最終板厚を金属粉末（Ｐ）から圧延成形するの
で、大規模な連続圧延設備を必要としない。更に、金属
シート（Ｓ）に対する網目加工処理が回転カッター（１
１）の剪断加工によるものであるため、製造中に余分な
金属粉末（Ｐ）が金属シート（Ｓ）の隙間を閉塞するこ
とがない。

【００１２】また、本発明の製造方法によれば、金属粉
末（Ｐ）を、所定の流量に制御しながら成形ロール７に
供給し、所望の厚みを有する帯板状に圧延成形した後、
該圧延成形した金属粉末（Ｐ）を、無酸化焼結炉（３）
に通過させ、該金属粉末（Ｐ）同士の結合を促進するよ
うに焼結し、圧延機（７）を通過させた金属シート
（Ｓ）に回転カッター（１１）で網目加工処理し、前記
金属シート（Ｓ）を、その進行方向を斜行し、かつ垂直
方向に方向転換させ、その垂直部に位置する成形ロール
（１７）により、前記金属シート（Ｓ）面に供給した活
性金属粉末（ＡＰ）を圧延成形し、次に、前記金属シー
ト（Ｓ）と前記活性金属粉末（ＡＰ）との結合を促進す
るために調質圧延する、ことを特徴とする金属シートの
製造方法も提供される。

【００１３】前記金属シート（Ｓ）と前記活性金属粉末
（ＡＰ）との調質圧延を、通電圧延機（１８）により処
理し、又は無酸化焼結炉（３）と圧延ロール（１９）に
おいて処理する。

【００１４】そこで、本発明の金属シート（Ｓ）の両面
又は片面に他の活性金属粉末（ＡＰ）を重ねて圧延成形
することができる。このように、活性金属粉末（ＡＰ）
を積層した電極用ラス基板又はラス材を用いた電極用帯
材が連続的に製造することができる。

【００１５】本発明の製造装置によれば、金属粉末
（Ｐ）を貯留する粉末供給装置（６）と、前記金属粉末
（Ｐ）を所望の厚みを有する帯板状に成形する成形ロー
ル（７）と、前記金属粉末（Ｐ）同士の結合を促進する
ことにより金属シート（Ｓ）に成形する無酸化焼結炉
（３）と、前記金属シート（Ｓ）を圧延する圧延機
（４）と、前記金属シート（Ｓ）に、回転カッター（１
１）と固定刃（１２）による網目加工処理する網目加工
装置（１０）と、を備えた、ことを特徴とする金属シー
トの製造装置が提供される。

【００１６】また、本発明の製造装置によれば、金属粉
末（Ｐ）を貯留する粉末供給装置（６）と、前記金属粉
末（Ｐ）を所望の厚みを有する帯板状に成形する成形ロ
ール（４）と、前記金属粉末（Ｐ）同士の結合を促進す
ることにより金属シート（Ｓ）を形成する無酸化焼結炉
（３）と、前記金属シート（Ｓ）に、回転カッター（１
１）で網目加工処理する網目加工装置（１０）と、該網
目加工装置（１０）により網目加工を施した金属シート
（Ｓ）の進行方向を成形ロール（１７）に垂直に案内す
る入口ガイド装置（１５）と、活性金属粉末（Ｐ）を貯
留すると共に、該活性金属粉末（ＡＰ）を前記金属シー
ト（Ｓ）面に供給する活性粉末供給装置（１６）と、前
記成形ロール（１７）の下流に、前記金属シート（Ｓ）
と前記活性金属粉末（ＡＰ）との結合を促進するための
通電圧延機（１８）と、を備えた、ことを特徴とする金
属シートの製造装置も提供される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通の
部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。図
１は本発明の金属シートの製造装置の第一の発明の実施
の形態を示す概要図である。本発明の金属シートの製造
装置は、主に金属粉末Ｐを貯留する粉末供給装置６から
順（図示では左から右へ）に無酸化焼結炉３、圧延機４
及び網目加工装置１０とを備えたものである。

【００１８】粉末供給装置６は、金属粉末Ｐを貯留する
と共に均一に分散し、かつ送り出すように攪拌機能を有
し、金属粉末Ｐを圧延成形する成形ロール７を備えた装
置である。この粉末供給装置６は、金属粉末Ｐの供給量
を制御する流量制御用ゲート８を有し、この流量制御用
ゲート８から左右に配置した成形ロール７間に金属粉末
Ｐを落とし込むように供給し、所定の板厚を有する板状
の金属粉末Ｐに圧延成形するものである。

【００１９】更に、この粉末供給装置６の下部に備えた
ガイド装置９は、板状に圧延成形された金属粉末Ｐの金
属シートＳを水平方向に方向転換するループ貯留機能を
有する装置であり、この金属シートＳを下流側の無酸化
焼結炉３に供給するものである。

【００２０】無酸化焼結炉３は、金属シートＳに形成す
る金属粉末Ｐ同士の結合を促進する装置である。本発明
は金属シートＳの製造時間を短縮することを目的とする
ものであり、金属シートＳの搬送速度が速いので、金属
粉末Ｐ同士の焼結効果を確実にするため、水平方向にあ
る程度長い無酸化焼結炉３を用いている。この無酸化焼
結炉３の下流には圧延機４を配置してある。

【００２１】圧延機４は、金属シートＳの板厚を調整す
る装置である。この圧延機４は上下に圧延ロール４ａ，
４ｂを備え、この圧延ロール４ａ，４ｂ間で圧延して金
属シートＳの板厚を調整すると共に、ロールシフト、ロ
ールベンディング等により、板厚を均一にするようにな
っている。更に、圧延機４の上下の圧延ロール４ａ，４
ｂを互いにクロスさせて、金属シートＳの蛇行を制御す
ることができる。

【００２２】本発明の製造方法及び製造装置によれば、
電極板、即ち最終板厚を有する金属シートＳを金属粉末
Ｐから短時間に圧延成形することができるので、インゴ
ットから製造する大規模の連続圧延設備を必要とせず、
その製造工程は極端に簡略化されている。また、その設
備コスト並びに運転コストを逓減し、全体的製造コスト
を下げることができる。この圧延機４に隣接して網目加
工装置１０を配置してある。

【００２３】網目加工装置１０は、図２に示すように、
網目形状に対応した剪断刃を円周方向及び軸方向に千鳥
状に配し、かつ回転駆動する円筒形の回転カッター１１
と、この回転カッター１１に対峙して、この回転カッタ
ー１１との間で金属シートＳのを剪断する固定刃１２と
を備えた装置である。

【００２４】この網目加工装置１０によれば、回転カッ
ター１１の剪断刃が円周方向及び軸方向に千鳥状に配置
されているので、軸方向に一列になった複数の剪断刃で
一定のピッチで断続した剪断が行われ、千鳥状に配置さ
れた次の複数の剪断刃でオフセットしたのと同様の剪断
を行うことができる。このように、単に回転カッター１
１を回転駆動して直線状の固定刃１２との間で金属シー
トＳを剪断するだけで、略連続的に網目加工処理するこ
とができる。本発明の網目加工処理は剪断加工によるも
のであるため、製造中に余分な金属粉末Ｐが金属シート
Ｓの隙間を閉塞することがない。なお，このような網目
加工処理に代えてパンチング加工処理による網目加工を
採用することができる。

【００２５】この網目加工装置１０の下流には、金属シ
ートＳをコイル状に巻き取るコイラーマンドレル１３を
有する巻取装置５が配置してある（図１参照）。更に、
この巻取装置５の下流には、この金属シートＳのコイル
を搬出及び貯留可能なコイル搬出装置１４を備えてあ
る。

【００２６】図３は本発明の金属シートの製造装置の第
二の発明の実施の形態を示す概要図である。第二の発明
の実施の形態では、金属粉末Ｐを圧延成形し、この金属
シートＳを無酸化焼結炉３に通過させ、これに網目加工
装置１０により網目加工処理した金属シートＳを芯材と
してこの両面又は片面に、例えば水素吸蔵合金等の合金
粉末ＡＰを積層した金属シートＳを製造する方法及びそ
の製造装置である。なお、第二の発明の実施の形態で
は、上述した第一の発明の実施の形態における粉末供給
装置６、無酸化焼結炉３、圧延機４及び網目加工装置１
０までの処理工程は同じであるので説明を省略する。

【００２７】網目加工装置１０により加工を施した金属
シートＳは、その進行方向を斜行し、かつ垂直方向に方
向転換させるガイド装置１５を通して活性粉末供給装置
１６に供給する。この活性粉末供給装置１６は、金属シ
ートＳを一対の成形ロール１７のロール間隙に通し、そ
の片側又は両側に水素吸蔵合金等の活性金属粉末ＡＰを
供給し、これを金属シートＳに成形ロール１７で板状に
積層圧延成形する装置である。この活性粉末供給装置１
６の下流には通電圧延機１８を配置してある。

【００２８】通電圧延機１８は、通電加熱された圧延ロ
ール１９間に金属シートＳの片側又は両側に圧延成形し
た活性金属粉末ＡＰを溶融させずに拡散結合を促進する
装置である。なお，この通電圧延機１８に代えて、上述
したような無酸化焼結炉３と圧延機４を用いることも勿
論可能である。

【００２９】このように金属シートＳの両面又は片面に
他の活性金属粉末ＡＰを積層して圧延成形することがで
きる。活性金属粉末ＡＰを積層した電極用ラス基板又は
ラス材を用いた電極用帯材が連続的に短時間に製造する
ことができる。

【００３０】なお、本発明は上述した発明の実施の形態
に限定されず、例えば活性金属粉末ＡＰは水素吸蔵合金
等に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】上述したように、本発明の金属シートの
製造方法及びその装置は、電極板即ち金属シートの最終
板厚を金属粉末から圧延成形するので、インゴットから
出発して金属シートを製造する大規模の連続圧延設備を
必要とせず、製造工程は極端に簡略化され、その設備コ
スト並びに運転コストを低減し、全体的製造コストを下
げることができる。

【００３２】また、剪断加工による網目加工処理を採用
することができ、金属粉末が金属シート上に落下堆積す
ることがなく、この金属シートの孔部の閉塞或いは回収
・再利用される金属粉末への異物の混入がなく、安定し
た品質のラス基板或いは電極用帯材を低い製造コストで
製造することができる、等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属シートの製造装置の第一の発明の
実施の形態を示す概要図である。

【図２】網目加工装置の構造を示す説明図である。

【図３】本発明の金属シートの製造装置の第二の発明の
実施の形態を示す概要図である。

【図４】従来の金属粉末による金属シートの製造方法を
示す概要図である。

【符号の説明】

３無酸化焼結炉４圧延機６粉末供給装置７成形ロール１０網目加工装置１５ガイド装置１６活性粉末供給装置１７成形ロール１８通電圧延機１９圧延ロールＰ金属粉末Ｓ金属シートＡＰ活性金属粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｂ２２Ｆ 7/00 ＺＨ０１Ｍ 4/64 Ｈ０１Ｍ 4/64 ＡＦターム(参考） 4K018 CA38 DA42 EA22 EA29 FA03 FA06 HA08 JA09 KA22 KA38 5H017 AA01 AA02 AA03 BB04 BB06 BB14 BB19 CC05 CC27 EE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末（Ｐ）を、所定の流量に制御し
ながら成形ロール（７）に供給し、所望の厚みを有する
帯板状に圧延成形した後、該圧延成形した金属粉末
（Ｐ）を、無酸化焼結炉（３）に通過させ、該金属粉末
（Ｐ）同士の結合を促進して金属シート（Ｓ）に成形
し、次に、該金属シート（Ｓ）を、回転カッター（１
１）で網目加工処理することにより、所要形状の空隙を
有する多孔質の金属シート（Ｓ）に成形する、ことを特
徴とする金属シートの製造方法。
【請求項２】金属粉末（Ｐ）を、所定の流量に制御し
ながら成形ロール７に供給し、所望の厚みを有する帯板
状に圧延成形した後、該圧延成形した金属粉末（Ｐ）
を、無酸化焼結炉（３）に通過させ、該金属粉末（Ｐ）
同士の結合を促進するように焼結し、圧延機（７）を通
過させた金属シート（Ｓ）に回転カッター（１１）で網
目加工処理し、前記金属シート（Ｓ）を、その進行方向
を斜行し、かつ垂直方向に方向転換させ、その垂直部に
位置する成形ロール（１７）により、前記金属シート
（Ｓ）面に供給した活性金属粉末（ＡＰ）を圧延成形
し、次に、前記金属シート（Ｓ）と前記活性金属粉末
（ＡＰ）との結合を促進するために調質圧延する、こと
を特徴とする金属シートの製造方法。
【請求項３】前記金属シート（Ｓ）と前記活性金属粉
末（ＡＰ）との調質圧延を、通電圧延機（１８）により
処理する、ことを特徴とする請求項２の金属シートの製
造方法。
【請求項４】前記金属シート（Ｓ）と前記活性金属粉
末（ＡＰ）との調質圧延を、無酸化焼結炉（３）と圧延
ロール（１９）において処理する、ことを特徴とする請
求項２の金属シートの製造方法。
【請求項５】金属粉末（Ｐ）を貯留する粉末供給装置
（６）と、前記金属粉末（Ｐ）を所望の厚みを有する帯
板状に成形する成形ロール（７）と、前記金属粉末
（Ｐ）同士の結合を促進することにより金属シート
（Ｓ）に成形する無酸化焼結炉（３）と、前記金属シー
ト（Ｓ）を圧延する圧延機（４）と、前記金属シート
（Ｓ）に、回転カッター（１１）と固定刃（１２）によ
る網目加工処理する網目加工装置（１０）と、を備え
た、ことを特徴とする金属シートの製造装置。
【請求項６】金属粉末（Ｐ）を貯留する粉末供給装置
（６）と、前記金属粉末（Ｐ）を所望の厚みを有する帯
板状に成形する成形ロール（４）と、前記金属粉末
（Ｐ）同士の結合を促進することにより金属シート
（Ｓ）を形成する無酸化焼結炉（３）と、前記金属シー
ト（Ｓ）に、回転カッター（１１）で網目加工処理する
網目加工装置（１０）と、該網目加工装置（１０）によ
り網目加工を施した金属シート（Ｓ）の進行方向を成形
ロール（１７）に垂直に案内する入口ガイド装置（１
５）と、活性金属粉末（Ｐ）を貯留すると共に、該活性
金属粉末（ＡＰ）を前記金属シート（Ｓ）面に供給する
活性粉末供給装置（１６）と、前記成形ロール（１７）
の下流に、前記金属シート（Ｓ）と前記活性金属粉末
（ＡＰ）との結合を促進するための通電圧延機（１８）
と、を備えた、ことを特徴とする金属シートの製造装
置。