JP2004043976A - High strength spongy baked metal composite plate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、高強度スポンジ状焼成金属複合板に関するものであり、この高強度スポンジ状焼成金属複合板は、高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用されるが、特にアルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用されるものである。 The present invention relates to a high-strength sponge-like fired metal composite plate, and the high-strength sponge-like fired metal composite plate is used for producing a high-temperature filter, a filter for an air purifier, and an electrode substrate of an alkaline secondary battery. Although it is used as a material, it is particularly used as a material for producing an electrode substrate of an alkaline secondary battery.
一般に、各種フィルター、アルカリ二次電池の電極基板などには表面に開口し内部の空孔に連続している空孔(以下、連続空孔という)を有し、気孔率:70〜99容量%を有するスポンジ状焼成金属板が使用されている。さらに、近年、アルカリ二次電池の電極基板などには、連続空孔と前記連続空孔に比べて超微細な連続空孔(以下、骨格内微細空孔という)を有する焼成焼結金属からなる骨格部分とで構成されている構造のスポンジ状焼成金属板が使用されている。そして前記連続空孔の平均空孔径は100〜700μmを有し、骨格部分の骨格内微細空孔の平均空孔径は0.5〜20μmでかつ気孔率は10〜55%であり、スポンジ状焼成金属板全体の気孔率は90〜99%の範囲内にあることが好ましいとされている。 In general, various filters, electrode substrates of alkaline secondary batteries, and the like have pores opened on the surface and connected to internal pores (hereinafter referred to as continuous pores), and porosity: 70 to 99% by volume. Is used. Further, in recent years, an electrode substrate or the like of an alkaline secondary battery has been made of a sintered sintered metal having continuous pores and ultrafine continuous pores as compared with the continuous pores (hereinafter referred to as micropores in a skeleton). A sponge-like fired metal plate having a structure composed of a skeleton portion is used. The continuous pores have an average pore diameter of 100 to 700 μm, the average pore diameter of the fine pores in the skeleton of the skeleton is 0.5 to 20 μm, and the porosity is 10 to 55%. It is said that the porosity of the entire metal plate is preferably in the range of 90 to 99%.
このスポンジ状焼成金属板を製造するには一般に図12の断面説明図に示される装置が使用されている。図12において、6はキャリヤーシート、7はドクターブレード、8は発泡スラリー、9は高温・高湿度槽、11は乾燥槽、12はホッパー、13は巻き出しリール、14は巻取リール、15、16は支持ロールである。
す る に は In order to manufacture this sponge-like fired metal plate, an apparatus shown in the sectional explanatory view of FIG. 12 is generally used. In FIG. 12, 6 is a carrier sheet, 7 is a doctor blade, 8 is a foaming slurry, 9 is a high-temperature and high-humidity tank, 11 is a drying tank, 12 is a hopper, 13 is a take-out reel, 14 is a take-up reel, and 15 and
原料粉末、シンナーからなるスラリーに界面活性剤および発泡剤を添加して発泡スラリー8を作製してこれをホッパー12に貯蔵し、この発泡スラリー8を、図12に示されるように、キャリヤーシート6上にドクターブレード7により薄板状に成形し、高温・高湿度槽9において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させ、さらに乾燥槽11において乾燥させてスポンジ状グリーン板10´を製造し、このスポンジ状グリーン板10´を脱脂装置および焼成炉(いずれも図示せず)を通すことにより脱脂、焼成し、これにより連続空孔を有するスポンジ状焼成金属板を製造している。
A surfactant and a foaming agent are added to a slurry composed of the raw material powder and thinner to prepare a
このようにして作られたスポンジ状焼成金属板を強化するには、一般に、スポンジ状焼成金属板の片面に、通常のパンチング穴を有する金属層、金属網、または複数の細い金属層を抵抗溶接して一体化するなどして補強層を形成し強化している。 In order to strengthen the sponge-like fired metal plate thus produced, generally, a metal layer having a normal punched hole, a metal net, or a plurality of thin metal layers is resistance-welded to one side of the sponge-like fired metal plate. Then, a reinforcing layer is formed and integrated to reinforce.
しかし、かかるスポンジ状焼成金属板に前記パンチング穴を有する金属テープ、金属網などを抵抗溶接して一体化すると、スポンジ状焼成金属板の製造工程と、スポンジ状焼成金属板と金属テープ、金属網などを抵抗溶接する工程の少なくとも2工程を必要とし、製造にコストがかかるので好ましくなく、またスポンジ状焼成金属板に金属テープ、金属網などを抵抗溶接する際に、電極ロールでスポンジ状焼成金属板の空孔を押し潰し、それによってスポンジ状焼成金属板の気孔率を減少させるなどの課題があった。
また、パンチング穴を有する金属テープ、金属網などの上に、前記発泡スラリーをドクターブレード法により薄板状に成形し、高温・高湿度槽において前記発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させることにより連続空孔を有するスポンジ状グリーン板を成形し、このスポンジ状グリーン板を脱脂、焼成することによりパンチング穴を有する金属テープ、金属網などの上に連続空孔を有するスポンジ状焼成金属板を積層し、それにより高強度スポンジ状焼成金属複合板を製造する方法も考えられるが、この方法で作製した高強度スポンジ状焼成金属複合板は、脱脂・焼成時のスポンジ状グリーン板の収縮率が金属テープまたは金属網の収縮率と比べて格段に大きいところから、スポンジ状焼成金属層の側に湾曲したり、スポンジ状焼成金属層に亀裂が発生することがあるなどの課題があった。
さらにアルカリ二次電池の電極基板として用いる場合に、活物質を高強度スポンジ状焼成金属複合板のスポンジ状焼成金属層に含浸させ、圧延ロールを用いて圧延するが、この時スポンジ状焼成金属層と金属テープの接合が十分でなく、スポンジ状焼成金属層と金属テープが剥離することがある。
However, when such a sponge-like fired metal plate is integrated by resistance welding with a metal tape having a punching hole, a metal net, or the like, the manufacturing process of the sponge-like fired metal plate, the sponge-like fired metal plate, the metal tape, and the metal net It requires at least two steps of resistance welding, etc., and is costly to manufacture. It is not preferable. Also, when performing resistance welding of a metal tape, a metal net, etc. to a sponge-like fired metal plate, a sponge-like fired metal is rolled with an electrode roll. There were problems such as crushing the holes of the plate, thereby reducing the porosity of the sponge-like fired metal plate.
Further, on a metal tape having a punched hole, a metal mesh, etc., the foamed slurry is formed into a thin plate by a doctor blade method, and the vapor pressure of the volatile organic solvent contained in the foamed slurry in a high-temperature and high-humidity bath and A sponge-like green plate having continuous pores is formed by foaming into a sponge shape by utilizing the foaming property of a surfactant, and the sponge-like green plate is degreased and metal tape having a punching hole by firing, A method is also conceivable in which a sponge-like fired metal plate having continuous pores is laminated on a metal mesh or the like, thereby producing a high-strength sponge-like fired metal composite plate. For composite boards, the shrinkage ratio of the sponge-like green plate during degreasing and firing is much higher than that of metal tape or metal mesh. Or curved in the side of the sponge-like fired metal layer, cracking there is a problem such as may occur spongy sintered metal layer.
Further, when used as an electrode substrate of an alkaline secondary battery, the active material is impregnated into a sponge-like fired metal layer of a high-strength sponge-like fired metal composite plate and rolled using a rolling roll. And the metal tape are not sufficiently bonded, and the sponge-like fired metal layer and the metal tape may peel off.
そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、
(イ)原料粉末とシンナーとの混合体または原料粉末とシンナーと界面活性剤との混合体からなるスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしこれを加熱.乾燥して焼成金属緻密補強層を形成するためのグリーン層(以下、緻密補強グリーン層と云う)を形成し、この緻密補強グリーン層の上に、原料粉末、シンナー、界面活性剤および発泡剤を添加して作製したスラリー(以下、発泡スラリーという)をドクターブレード法により延ばしこれを加熱.乾燥して前記緻密補強グリーン層の上にスポンジ状焼成金属層を形成するためのグリーン層(以下、スポンジ状グリーン層という)を形成することよって緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製し、この複合グリーン板を脱脂、焼成すると、表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔(以下、連続空孔という)を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層に、スポンジ状焼成金属層の気孔率よりも小さい気孔率を有しかつスポンジ状焼成金属層よりも緻密で高強度を有する焼成金属緻密補強層が積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板が得られ、このスポンジ状焼成金属複合板は、脱脂・焼成工程で湾曲したり、スポンジ状焼成金属層に亀裂が発生したりすることはなく、一回の脱脂、焼成で高気孔率を有する高強度のスポンジ状焼成金属複合板が得られ、さらにアルカリ二次電池の電極基板作製時の剥離が発生することがない、
(ロ)前記焼成金属緻密補強層の厚さは、高強度スポンジ状焼成金属複合板全体の厚さの0.5〜30%(好ましくは、1〜5%)を有することが好ましい、
(ハ)焼成金属緻密補強層は、表面に開口し内部の空孔に連続している前記スポンジ状焼成金属層の連続空孔よりも一層微細な連続空孔(以下、連続微細空孔という)を有しかつスポンジ状焼成金属層の気孔率よりも小さい気孔率を有するために高強度および高電気伝導率を有するが、前記焼成金属緻密補強層の気孔率は4〜55容量%(一層好ましくは、20〜40容量%)であることが好ましい、
(ニ)焼成金属緻密補強層にパンチング穴などを設けることにより気孔率:4容量%未満の一層緻密な焼成金属緻密補強層を形成することができ、さらに空孔のない気孔率:0容量%の焼成金属緻密補強層を形成することができ、気孔率:4容量%未満または空孔のない焼成金属緻密補強層を焼成によりスポンジ状焼成金属層と積層させても、焼成中の収縮率はスポンジ状焼成金属層の焼成中の収縮率と大きな差はなく、湾曲したり、スポンジ状焼成金属層に亀裂が発生することはない、などの知見を得たのである。
Therefore, the present inventors have conducted research to solve this problem,
(A) A slurry composed of a mixture of raw material powder and thinner or a mixture of raw material powder, thinner and surfactant was spread on a carrier sheet by a doctor blade method and heated. A green layer for forming a fired metal dense reinforcing layer by drying (hereinafter, referred to as a dense reinforcing green layer) is formed, and a raw material powder, a thinner, a surfactant, and a foaming agent are placed on the dense reinforcing green layer. The slurry prepared by addition (hereinafter referred to as a foamed slurry) was spread by a doctor blade method and heated. Forming a green layer (hereinafter, referred to as a sponge-like green layer) for forming a sponge-like fired metal layer on the dense reinforcement green layer to form a composite green comprising a dense reinforcement green layer and a sponge-like green layer When a composite green plate is prepared and degreased and fired, a high porosity sponge-like fired metal layer having continuous holes (hereinafter referred to as “continuous holes”) opened on the surface and connected to internal holes is formed. A high-strength sponge-like fired metal composite plate obtained by laminating a fired metal dense reinforcing layer having a porosity smaller than the porosity of the sponge-like fired metal layer and having a higher density and a higher strength than the sponge-like fired metal layer The sponge-like fired metal composite plate does not bend in the degreasing / firing step and does not crack in the sponge-like fired metal layer. Spongy sintered metal composite plate of high strength can be obtained with a high porosity, there is no further separation of the time of electrode substrates prepared of an alkaline secondary battery is produced,
(B) The thickness of the fired metal dense reinforcing layer is preferably 0.5 to 30% (preferably 1 to 5%) of the total thickness of the high-strength sponge-shaped fired metal composite plate.
(C) The fired metal dense reinforcing layer is a finer continuous hole (hereinafter, referred to as a continuous fine hole) than the continuous hole of the sponge-like fired metal layer which is open on the surface and is continuous with the inner hole. And has high strength and high electrical conductivity due to having a porosity smaller than that of the sponge-like fired metal layer, but the fired metal dense reinforcing layer has a porosity of 4 to 55% by volume (more preferably). Is preferably 20 to 40% by volume).
(D) By providing punched holes or the like in the fired metal dense reinforcing layer, a more dense fired metal dense reinforcing layer having a porosity of less than 4% by volume can be formed, and further, a void-free porosity: 0% by volume. Can be formed, and the porosity is less than 4% by volume or even if the fired metal dense reinforcement layer having no voids is laminated with the sponge-like fired metal layer by firing, the shrinkage rate during firing is still It was found that there was no significant difference from the shrinkage rate of the sponge-like fired metal layer during firing, and that there was no curving or cracking of the sponge-like fired metal layer.
この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
(1)連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層に、スポンジ状焼成金属層の気孔率よりも小さい気孔率:0〜55(0も含む)容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層を積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板であって、前記焼成金属緻密補強層の厚さは高強度スポンジ状焼成金属複合板全体の厚さの0.5〜30%の厚さを有する高強度スポンジ状焼成金属複合板、
(2)連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層に、連続微細空孔を有しかつスポンジ状焼成金属層の気孔率よりも小さい気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層を積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板であって、前記焼成金属緻密補強層の厚さは高強度スポンジ状焼成金属複合板全体の厚さの0.5〜30%の厚さを有する高強度スポンジ状焼成金属複合板、
(3)連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層に、気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層を積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板であって、前記焼成金属緻密補強層の厚さは高強度スポンジ状焼成金属複合板全体の厚さの0.5〜30%の厚さを有する高強度スポンジ状焼成金属複合板、に特徴を有するものである。
The present invention has been made based on such knowledge,
(1) A high-strength fired metal having a porosity smaller than the porosity of the sponge-shaped fired metal layer: 0 to 55 (including 0) volume% in the sponge-shaped fired metal layer having continuous pores A high-strength sponge-like fired metal composite plate obtained by laminating dense reinforcement layers, wherein the thickness of the fired metal dense reinforcement layer is 0.5 to 30% of the total thickness of the high-strength sponge-like fired metal composite plate. A high-strength sponge-like fired metal composite plate having a thickness,
(2) High strength having high porosity sponge-like fired metal layer having continuous porosity and having porosity smaller than porosity of sponge-like fired metal layer: 4 to 55% by volume A high-strength sponge-like fired metal composite plate obtained by laminating fired metal dense reinforcing layers, wherein the thickness of the fired metal dense reinforcement layer is 0.5 to 0.5% of the total thickness of the high-strength sponge-like fired metal composite plate. A high-strength sponge-like fired metal composite plate having a thickness of 30%,
(3) High-strength sponge-like sintering in which a high-porosity sponge-like sintering metal layer having continuous porosity is laminated with a high-strength sintering metal dense reinforcing layer having a porosity of less than 4% by volume or no porosity. A metal composite plate, wherein the thickness of the fired metal dense reinforcing layer is 0.5 to 30% of the total thickness of the high-strength sponge-like fired metal composite plate; It is characterized by the following.
高気孔率を有するスポンジ状焼成金属層の片面または内部に強度付与のための焼成金属緻密補強層を有する高強度スポンジ状焼成金属複合板を提供することができ、この高強度スポンジ状焼成金属複合板は各種フィルターやアルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用することができ、この高強度スポンジ状焼成金属複合板を使用して得られたアルカリ二次電池の電極基板は従来よりも活物質の平均充填密度が増加し、抵抗が低く集電効率を向上させることができるところから、アルカリ二次電池産業の発展に大いに貢献し得るものである。 A high-strength sponge-like fired metal composite plate having a fired metal dense reinforcing layer for imparting strength on one side or inside of a sponge-like fired metal layer having a high porosity can be provided. The plate can be used as a material for manufacturing various filters and electrode substrates for alkaline secondary batteries.The electrode substrates for alkaline secondary batteries obtained using this high-strength sponge-like fired metal composite plate are Since the average packing density of the active material is higher than that of the active material, the resistance is low, and the current collection efficiency can be improved, which can greatly contribute to the development of the alkaline secondary battery industry.
この発明の数値限定理由は、以下の通りである。
焼成金属緻密補強層の厚さが0.5%未満では焼成金属緻密補強層の厚さが薄すぎて十分な強度が得られず、一方、焼成金属緻密補強層の厚さが30%を越えると、十分な強度が得られてもアルカリ二次電池の電極基板として使用した場合に活物質を十分に充填することができないので好ましくない。したがって、この発明の焼成金属緻密補強層の厚さは高強度スポンジ状焼成金属複合板全体の厚さの0.5〜30%(好ましくは、1〜5%)の厚さに定めた。
この発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板を構成する連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層の気孔率は70〜99容量%を有し、この気孔率は通常のスポンジ状焼成金属層の気孔率と同じであり、前記連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層は、平均空孔径:100〜700μmの連続空孔を有している。さらに前記連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層は、従来の技術の欄で示した平均空孔径:100〜700μmの連続空孔と、平均孔径が0.5〜20μmの骨格内微細空孔を有する気孔率:10〜55容量%の骨格部分とで構成されており、全体の気孔率が70〜99容量%を有するスポンジ状焼成金属層であってもよい。
The reasons for limiting the numerical values of the present invention are as follows.
If the thickness of the fired metal dense reinforcing layer is less than 0.5%, the thickness of the fired metal dense reinforcing layer is too thin to obtain sufficient strength, while the thickness of the fired metal dense reinforcing layer exceeds 30%. However, even if sufficient strength is obtained, the active material cannot be sufficiently filled when used as an electrode substrate of an alkaline secondary battery, which is not preferable. Therefore, the thickness of the fired metal dense reinforcing layer of the present invention is determined to be 0.5 to 30% (preferably 1 to 5%) of the total thickness of the high-strength sponge-shaped fired metal composite plate.
The high-porosity sponge-like fired metal layer having continuous pores constituting the high-strength sponge-like fired metal composite plate of the present invention has a porosity of 70 to 99% by volume. The high porosity sponge-like fired metal layer having the same porosity as the metal layer and having continuous pores has continuous pores having an average pore diameter of 100 to 700 μm. Further, the sponge-like fired metal layer having a high porosity having the continuous pores has a continuous pore having an average pore diameter of 100 to 700 μm and a skeleton having an average pore diameter of 0.5 to 20 μm shown in the section of the prior art. It may be a sponge-like fired metal layer composed of a porosity having fine pores: 10 to 55% by volume and a total porosity of 70 to 99% by volume.
この発明の高強度の焼成金属緻密補強層を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板を図面に基づいて一層詳細に説明する。
図1は、この発明の気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21の片面に連続空孔1を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層22を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板20の断面拡大模型図である。
図2は、この発明の気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21の両面に連続空孔1を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層22を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板20の断面拡大模型図である。
このスポンジ状焼成金属層22は一般に連続空孔1および骨格部分23からなり、その気孔率は70〜99%を有し、この気孔率は一般に知られた値である。このスポンジ状焼成金属層22に前記気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層を積層させる場合は、スポンジ状焼成金属層22を焼成金属緻密補強層21の片面または両面に積層させる。図1および図2に示される前記焼成金属緻密補強層21と前記公知のスポンジ状焼成金属層22とで構成されているこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20は、いずれも焼成金属緻密補強層21の厚さが高強度スポンジ状焼成金属複合板20全体の厚さの0.5〜30%の厚さを有している。
The high-strength sponge-like fired metal composite plate having the high-strength fired metal dense reinforcing layer of the present invention laminated thereon will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a high-strength sponge-like fired
FIG. 2 shows a high-strength sponge-like fired
This sponge-like fired
図3は、この発明の気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21の片面に連続空孔1を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層32を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板20の断面拡大模型図である。
図4は、この発明の気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21の両面に連続空孔1を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層32を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板20の断面拡大模型図である。
FIG. 3 shows a high-strength spongy fired
FIG. 4 shows a high-strength sponge-like fired
図3および図4において、焼成金属緻密補強層21の片面または両面に積層させる連続空孔1を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層32は、連続空孔1および骨格部分33からなり、骨格部分33には骨格内微細空孔34が含まれており、その全体の気孔率は70〜99%を有する。前記連続空孔1の平均空孔径は100〜700μmを有し、骨格部分33の骨格内微細空孔34の平均空孔径は0.5〜20μmでかつ気孔率は10〜55%であり、スポンジ状焼成金属層32全体の気孔率は70〜98%である。この高気孔率のスポンジ状焼成金属層はすでに一般に知られている。図3および図4に示される前記焼成金属緻密補強層21と前記公知のスポンジ状焼成金属層22とで構成されているこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20は、いずれも焼成金属緻密補強層21の厚さが高強度スポンジ状焼成金属複合板20全体の厚さの0.5〜30%の厚さを有している。また、気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21の平均空孔径は1〜100μmの範囲内にあることが好ましい。
3 and 4, a high porosity sponge-like fired
図1〜図4に示されるこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20を製造するには、まず、図5の断面説明図に示されるように、予め作製した緻密補強グリーンテープ17をキャリヤーシート6上に載置するように供給し、この緻密補強グリーンテープ17を載置した前記キャリヤーシート6の上に発泡スラリー8を供給しながら前記緻密補強グリーンテープ17の上に発泡スラリー8を薄板状に塗工し、高温・高湿度槽9において前記発泡スラリー8に含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させ、さらに乾燥槽11において乾燥させて緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板10を作製し、この複合グリーン板10を脱脂装置および焼成炉(いずれも図示せず)を通すことにより脱脂、焼成してこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20を製造する。
In order to manufacture the high-strength sponge-like fired metal
図5において、7はドクターブレード、9は高温・高湿度槽、11は乾燥槽、12はホッパー、13は巻き出しリール、14は巻取リール、15、16は支持ロールであり、これらの符号は図12と同じであるからその作用についての説明は省略する。この緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を脱脂、焼成することにより図1および図3に示されるスポンジ状焼成金属層22および気孔率:4〜55容量%を有する高強度の焼成金属緻密補強層21からなるこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20を製造することができる。
In FIG. 5,
図5では予め作製しておいた緻密補強グリーンテープ17を供給しているが、図6の断面説明図に示されるように、ホッパー12に貯蔵した緻密補強層形成スラリー19をキャリヤーシート6の上に供給し、ドクターブレード7´によって緻密補強層形成スラリー19を薄く延ばすことによりキャリヤーシート6の上に緻密補強スラリー層24を形成し、この緻密補強スラリー層24を高温・高湿度槽9´に通すことより表面を軽くグリーン化し、引き続いてこの表面を軽くグリーン化した緻密補強スラリー層24の上に発泡スラリー8を供給しながら発泡スラリー層を成形し、引く続いて高温・高湿度槽9および乾燥槽11に通すことにより緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板10を作製し、この複合グリーン板を脱脂装置および焼成炉(いずれも図示せず)を通すことにより脱脂、焼成して図1および図3に示されるこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20を製造することもできる。
In FIG. 5, the dense reinforcing
前記高温・高湿度槽9´を設けたのは、複合グリーン板を作製する際に緻密補強層形成スラリー19と発泡スラリー8が混合しないように緻密補強スラリー層24の表面を軽くグリーン化するためのものである。
The high-temperature and high-humidity tank 9 'is provided to lightly green the surface of the dense reinforcing
さらに、この発明は、気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板に特徴を有するものである。気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層は通気性が十分でないために、複数のパンチング穴を設けた焼成金属緻密補強層、網状の焼成金属緻密補強層、間隔をおいて平行に並べた焼成金属緻密補強層などを積層させる必要がある。 Further, the present invention is characterized by a high-strength sponge-like fired metal composite plate in which a high-strength fired metal dense reinforcing layer having a porosity of less than 4% by volume or having no voids is laminated. Porosity: less than 4% by volume or a high-strength fired metal dense reinforcing layer having no pores, because of insufficient air permeability, the fired metal dense reinforcing layer provided with a plurality of punched holes, and a reticulated fired metal dense reinforcing layer It is necessary to laminate fired metal dense reinforcing layers arranged in parallel at intervals.
この発明の気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板を図面に基づいて詳細に説明する。 {Porosity of the present invention: A high-strength sponge-like fired metal composite plate in which a high-strength fired metal dense reinforcing layer having a porosity of less than 4% by volume or having no voids is laminated will be described in detail with reference to the drawings.
図7は、この発明の気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層を積層した高強度スポンジ状焼成金属複合板20の平面説明図であり、図8は、図7のI−I断面図である。図7および図8において、1は連続空孔、2は気孔率:4容量%未満または空孔の存在しない高強度の焼成金属緻密補強層である。図7および図8に示されるように、焼成金属緻密補強層2を有する高強度スポンジ状焼成金属複合板20は、スポンジ状焼成金属層22の片面に、スポンジ状焼成金属層22の長手方向に平行に狭幅な帯状の焼成金属緻密補強層2が間隔をおいて形成されており、この図7および図8に示される焼成金属緻密補強層2を有する高強度スポンジ状焼成金属複合板20は所定の形状に切断してそのまま高温用フィルター、空気清浄機用フィルターとして使用できる。
FIG. 7 is an explanatory plan view of a high-strength sponge-like fired metal
また、図7および図8に示される高強度スポンジ状焼成金属複合板20は、図9に示されるように、焼成金属緻密補強層2を有する部分と連続空孔1を有する部分が対になるように切断してアルカリ二次電池の電極基板3を製造することができる。図9に示されるように焼成金属緻密補強層2が存在し、この焼成金属緻密補強層2に集電用のタブ4を溶接5しても連続空孔1が潰れることがなく、したがって連続空孔1の占める割合が減少せず、電極全体に含まれる活物質の量が集電用のタブの溶接により減少することはない。
In the high-strength sponge-like fired metal
この発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20の片面に形成される焼成金属緻密補強層2は、図7では狭幅な帯状の焼成金属緻密補強層2が長さ方向に平行に間隔をおいて形成されているが、格子状または網状(図示せず)であっても良く、またこれ以外の任意の形状であっても良く、図7〜図9に示した形状に特に限定されるものではない。
In FIG. 7, the fired metal dense reinforcing
例えば、図10に示されるパンチング穴18を有する高強度の広幅の緻密補強グリーンテープ17を予め作製し、このパンチング穴18を有する緻密補強グリーンテープ17を図5の断面説明図に示されるように、キャリヤーシート6上に載置するように供給し、このパンチング穴18を有する緻密補強グリーンテープ17の上に発泡スラリー8を供給しながらパンチング穴18を有する緻密補強グリーンテープ17の上に発泡スラリー8を薄板状に成形し、前記発泡スラリー8に含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させた後、乾燥させて緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製し、この複合グリーン板を脱脂装置および焼成炉(いずれも図示せず)を通すことにより脱脂、焼成し、図11(a)の平面図および図11(b)の断面図に示されるような、連続空孔1を有しかつ片面にパンチング穴18を設けた焼成金属緻密補強層2を有するこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板20を製造することができる。この様にして得られた高強度スポンジ状焼成金属複合板20は、図11(a)の平面図および図11(b)の断面図に示されるように、連続空孔1が高強度スポンジ状焼成金属複合板20の裏面の焼成金属緻密補強層2のパンチング穴18から露出した構造となっている。
For example, a high-strength, wide-width dense reinforcing
この発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板は、図5および図6に示されるように、原料粉末(フィラー)とシンナーとの混合体または原料粉末(フィラー)とシンナーと界面活性剤との混合体からなるスラリーをドクターブレード法によりキャリヤーシート上に延ばしこれを加熱.乾燥して焼成金属緻密補強層を形成するための緻密補強グリーン層を形成し、
この緻密補強グリーン層の上に、原料粉末(フィラー)、シンナー、界面活性剤および発泡剤を添加して作製した発泡スラリーをドクターブレード法により延ばしこれを加熱.乾燥して前記緻密補強グリーン層の上にスポンジ状焼成金属層を形成するためのスポンジ状グリーン層を形成することによって緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製し、この複合グリーン板を脱脂、焼成することにより製造することができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the high-strength sponge-like fired metal composite plate according to the present invention has a mixture of raw material powder (filler) and thinner or a mixture of raw material powder (filler), thinner and surfactant. The slurry composed of the body was spread on the carrier sheet by the doctor blade method and heated. Forming a dense reinforced green layer to form a dried and fired metal dense reinforced layer,
On this dense reinforcing green layer, a foaming slurry prepared by adding a raw material powder (filler), a thinner, a surfactant and a foaming agent was spread by a doctor blade method and heated. By drying and forming a sponge-like green layer for forming a sponge-like fired metal layer on the dense reinforcement green layer, a composite green plate composed of the dense reinforcement green layer and the sponge-like green layer is produced, It can be manufactured by degreasing and firing a green plate.
気孔率:0〜55(0も含む)容量%を有する焼成金属緻密補強層の両面に連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層を積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板を作製するには、前記(4)で作製した複合グリーン板の緻密補強グリーン層の上に、さらに前記発泡スラリーをドクターブレード法により延ばしたのち乾燥することにより緻密補強グリーン層の両面にスポンジ状グリーン層を形成した複合グリーン板を作製し、この複合グリーン板を脱脂、焼成することにより作製することができる。 Porosity: A high-strength sponge-like fired metal composite plate obtained by laminating a high-porosity sponge-like fired metal layer having continuous pores on both sides of a fired metal dense reinforcing layer having 0 to 55 (including 0) volume%. Is prepared by spreading the foamed slurry by a doctor blade method on the dense reinforcing green layer of the composite green plate prepared in the above (4), and then drying the foamed slurry to form a sponge-like material on both surfaces of the dense reinforcing green layer. A composite green plate having a green layer formed thereon is prepared, and the composite green plate can be prepared by degreasing and firing.
また、気孔率:0〜55(0も含む)容量%を有する焼成金属緻密補強層の両面に連続空孔を有する高気孔率のスポンジ状焼成金属層を積層してなる高強度スポンジ状焼成金属複合板を作製するには、前記図5および図6で作製した複合グリーン板の緻密補強グリーン層の上に、予め作製したスポンジ状グリーン層を重ね合わせて接合することにより作製した複合グリーン板を作製し、この複合グリーン板を脱脂、焼成することにより作製することができる。 Further, a high-strength sponge-like fired metal obtained by laminating a high-porosity sponge-like fired metal layer having continuous pores on both surfaces of a fired metal dense reinforcing layer having a porosity of 0 to 55 (including 0) volume%. In order to produce a composite plate, a composite green plate produced by overlapping and bonding a sponge-like green layer prepared in advance on the dense reinforcing green layer of the composite green plate prepared in FIGS. 5 and 6 is used. The composite green plate can be manufactured by degreasing and firing.
前記(1)〜(3)記載の高強度スポンジ状焼成金属複合板は、高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材とすることができるが、特にアルカリ二次電池の電極基板を作製することが好ましい。従って、この発明は、
(4)前記(1)〜(3)記載の高強度スポンジ状焼成金属複合板を用いて作製したアルカリ二次電池の電極基板、に特徴を有するものである。
なお、この発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板を製造するための原料粉末は、Ni粉末、Ni基合金粉末、Cu粉末、Cu基合金粉末、Fe粉末またはFe基合金粉末であることが好ましいが、その他の金属粉末でも良く、これに限定されるものではない。
The high-strength sponge-like fired metal composite plate according to the above (1) to (3) can be used as a material for producing a high temperature filter, a filter for an air purifier, and an electrode substrate of an alkaline secondary battery. In particular, it is preferable to produce an electrode substrate for an alkaline secondary battery. Therefore, the present invention
(4) An electrode substrate of an alkaline secondary battery produced using the high-strength sponge-like fired metal composite plate described in (1) to (3).
The raw material powder for manufacturing the high-strength sponge-like fired metal composite plate of the present invention is preferably Ni powder, Ni-based alloy powder, Cu powder, Cu-based alloy powder, Fe powder or Fe-based alloy powder. However, other metal powders may be used, and the present invention is not limited to this.
実施例1
表1に示す配合組成で、フィラーとシンナーを配合し、密閉容器中で4時間混練して緻密補強層形成スラリーを作製し、これを図6に示されるホッパー12´に貯蔵した。
次に、表2に示す配合組成で、フィラーとシンナーを配合し、密閉容器中で24時間混練したのち、表2に示す量の界面活性剤を添加して減圧下で15分間混練し、ついで表2に示す量の発泡剤を添加して大気圧下で5分間混練し、発泡スラリーを調整し、得られた発泡スラリーを図6に示されるホッパー12に貯蔵した。
Example 1
Fillers and thinners were blended with the blending composition shown in Table 1, and kneaded in a closed container for 4 hours to prepare a dense reinforcing layer forming slurry, which was stored in a hopper 12 'shown in FIG.
Next, a filler and a thinner were blended according to the blending composition shown in Table 2, and kneaded in a closed container for 24 hours. Then, an amount of a surfactant shown in Table 2 was added and kneaded under reduced pressure for 15 minutes. The foaming agent in the amount shown in Table 2 was added and kneaded under atmospheric pressure for 5 minutes to prepare a foamed slurry, and the obtained foamed slurry was stored in the
まず、表1に示す緻密補強層形成スラリー19を図6のキャリアーシート6上にブレードギャップ0.1mmで緻密補強スラリー層24を形成し、このスラリー層を高温・高湿度槽9´に通して30℃、2分間乾燥させることにより表面を軽く乾燥したのち、これを表2に示す発泡スラリー8を貯蔵するホッパー12の下に供給し、発泡スラリー8をブレードギャップ0.4mmで塗工することにより積層スラリーを作製し、この積層スラリーを図6の高温・高湿度槽9に供給し、そこで温度:40℃、湿度:90%、20分間保持の条件で発泡させたのち、温度:80℃、15分間保持の条件の温風乾燥を行い、緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板10を作製した。
First, the dense reinforcing
この複合グリーン板を脱脂装置(図示せず)の中を通しながら、空気中温度:500℃、15分間保持の条件で脱脂し、続いて焼成炉(図示せず)の中を通しながら、N2 −5%H2 雰囲気中、表3に示される条件で焼成することにより表3に示されるスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層からなるこの発明の高強度スポンジ状焼成金属複合板(以下、本発明複合板という)1〜3を作製した。 While passing the composite green plate through a degreasing apparatus (not shown), the composite green plate is degreased under the condition of holding in air at 500 ° C. for 15 minutes. Then, while passing through a firing furnace (not shown), 2 in -5% H 2 atmosphere, consisting of spongy sintered metal layer and sintering the metal dense reinforcing layer shown in Table 3 by firing under the conditions shown in Table 3 high strength spongy sintered metal composite board of the present invention ( Hereinafter, the composite plate of the present invention) was prepared.
この様にして得られた本発明複合板1〜3について、その一部を樹脂に埋め込み、断面を研磨し、光学顕微鏡で倍率100倍で観察することによりスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層の気孔率、これらの厚さの比を測定し、また弯曲の有無およびスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生しているか否かを観察し、その結果を表3に示した。さらに放電加工機でJISZ2201(金属材料引張試験片)13A号形状に切断して引張試験を行い、さらに、幅10mm、長さ200mmに切断し、4端子法により比抵抗を測定し、それらの結果を表3に示した。
The
さらに、水酸化ニッケル粉末92重量%、一酸化コバルト粉末8重量%からなる混合粉末に対し、カルボキシメチルセルロース(CMC)を1重量%、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を3重量%、純水30重量%添加し、混練することによりペースト状の活物質を作製し、本発明複合板1〜3にこの活物質を含浸させ、温度:100℃、3時間乾燥させ、これをさらに圧延ロールを用いて30%圧延し、圧延後の本発明複合板1〜3の断面を光学顕微鏡で観察し、スポンジ状焼成金属層と焼成金属緻密補強層の剥離の有無を観察し、その結果を表3に示した。
Further, 1% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC), 3% by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE), and 30% by weight of pure water based on a mixed powder composed of 92% by weight of nickel hydroxide powder and 8% by weight of cobalt monoxide powder. %, And kneaded to prepare a paste-like active material, impregnate the
従来例1
パンチング穴を設けた厚さ:60μmのNi薄板の表面に、実施例1の表2に示される発泡スラリーをドクターブレード法により塗工し、実施例1と同じ条件でパンチング穴を設けたNi薄板の表面にスポンジ状焼成金属層を形成した従来複合板1を作製し、得られた従来複合板1について実施例1と同じ測定および観察を行い、それらの結果を表3に示した。
Conventional example 1
A foamed slurry shown in Table 2 of Example 1 was applied on the surface of a Ni thin plate having punched holes: 60 μm by a doctor blade method, and a Ni thin plate provided with punched holes under the same conditions as in Example 1. A
従来例2
実施例1の表2に示される発泡スラリーをドクターブレード法により緻密補強層を持たないスポンジ状焼成金属板を作製し、得られた板について実施例1と同じ測定および観察を行い、それらの結果を表3に示した。
Conventional example 2
A foamed slurry shown in Table 2 of Example 1 was used to prepare a sponge-like fired metal plate having no dense reinforcing layer by a doctor blade method, and the obtained plate was measured and observed in the same manner as in Example 1, and the results were obtained. Are shown in Table 3.
表3に示される結果から、本発明複合板1〜3はいずれも高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用できることが分かる。しかし、従来複合板1はスポンジ状焼成金属層側に弯曲し、これを修正しようとしたところスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生するなど、高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用できなかった。また、従来例2のスポンジ状焼成金属板は、強度が小さく、高温用フィルターの空気清浄機用フィルターとして使用できず、また比抵抗が大きいことから、アルカリ二次電池の電極板として良い結果が得られなかった。
From the results shown in Table 3, it can be seen that all of the
実施例2
表4に示す配合組成で、フィラーとシンナーと界面活性剤を配合し、密閉容器中で4時間混練して緻密補強層形成スラリーを作製し、これを図6に示されるホッパー12´に貯蔵した。
次に、表5に示す配合組成で、フィラーとシンナーを配合し、密閉容器中で24時間混練したのち、表5に示す量の界面活性剤を添加して減圧下で15分間混練し、ついで表5に示す量の発泡剤を添加して大気圧下で5分間混練し、発泡スラリーを調整し、得られた発泡スラリーを図6に示されるホッパー12に貯蔵した。
Example 2
A filler, a thinner and a surfactant were blended with the blending composition shown in Table 4, and kneaded in a closed container for 4 hours to prepare a dense reinforcing layer forming slurry, which was stored in a hopper 12 'shown in FIG. .
Next, a filler and a thinner were blended according to the blending composition shown in Table 5, and kneaded in a closed container for 24 hours. Then, an amount of a surfactant shown in Table 5 was added and kneaded under reduced pressure for 15 minutes. The amount of the foaming agent shown in Table 5 was added and kneaded under atmospheric pressure for 5 minutes to prepare a foamed slurry, and the obtained foamed slurry was stored in the
まず、表4に示す緻密補強層形成スラリー19を図6のキャリアーシート6上に表6に示されるブレードギャップで緻密補強スラリー層24を形成し、このスラリー層を高温・高湿度槽9´に通して30℃、2分間乾燥させることにより表面を軽く乾燥したのち、これを表5に示す発泡スラリー8を貯蔵するホッパー12の下に供給し、発泡スラリー8を表6に示されるブレードギャップで塗工することにより積層スラリーを作製し、この積層スラリーを図6の高温・高湿度槽9に供給し、そこで温度:40℃、湿度:90%、20分間保持の条件で発泡させたのち、温度:80℃、15分間保持の条件の温風乾燥を行い、緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製した。
First, the dense reinforcing
この様にして得られた緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板に、予め作製しておいた厚さ1.5mmのスポンジ状グリーンテープを複合グリーン板の緻密補強グリーン層側に重ね、温度:50℃、湿度:90%の雰囲気中でロールにより密着させ、張り合わせることにより緻密補強グリーン層の両面にスポンジ状グリーン層を有する複合グリーン板を作製した。 A 1.5 mm thick sponge-like green tape prepared in advance is placed on the dense green layer side of the composite green plate on the composite green plate comprising the dense reinforcement green layer and the sponge-like green layer obtained in this manner. The composite green plate having a sponge-like green layer on both sides of the densely reinforced green layer was produced by laminating and laminating the layers in an atmosphere of temperature: 50 ° C. and humidity: 90%.
この張り合わせた複合グリーン板を脱脂装置(図示せず)の中を通しながら、空気中温度:500℃、15分間保持の条件で脱脂し、続いて焼成炉(図示せず)の中を通しながら、N2 −5%H2 雰囲気中、1100℃、10分間保持の条件で焼成することにより表6に示される焼成金属緻密補強層の両面にスポンジ状焼成金属層を有する本発明複合板4〜6を作製した。
While passing the bonded composite green plate through a degreasing device (not shown), the bonded green plate is degreased at a temperature of 500 ° C. in air for 15 minutes, and then passed through a firing furnace (not shown). The
この様にして得られた本発明複合板4〜6について、実施例1と同様にしてスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層の気孔率、これらの厚さの比を測定し、また弯曲の有無およびスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生しているか否かを観察し、その結果を表6に示した。さらに放電加工機でJISZ2201(金属材料引張試験片)13A号形状に切断して引張試験を行い、さらに、幅10mm、長さ200mmに切断し、4端子法により比抵抗を測定し、それらの結果を表6に示した。
With respect to the
水酸化ニッケル粉末92重量%、一酸化コバルト粉末8重量%からなる混合粉末に対し、カルボキシメチルセルロース(CMC)を1重量%、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を3重量%、純水30重量%添加し、混練することによりペースト状の活物質を作製した。本発明複合板4〜6にこの活物質を含浸させ、100℃、3時間乾燥させ、これをさらに圧延ロールを用いて30%圧延し、圧延後の本発明複合板4〜6の断面を光学顕微鏡で観察し、スポンジ状焼成金属層と焼成金属緻密補強層の剥離の有無を観察し、その結果を表6に示した。
1% by weight of carboxymethyl cellulose (CMC), 3% by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE), and 30% by weight of pure water were added to a mixed powder composed of 92% by weight of nickel hydroxide powder and 8% by weight of cobalt monoxide powder. Then, a paste-like active material was produced by kneading. The
従来例3
パンチング穴を設けた厚さ:60μmのNi薄板の両面に、実施例2の表5に示される発泡スラリーをドクターブレード法により塗工し、実施例2と同じ条件でパンチング穴を設けたNi薄板の両面にスポンジ状焼成金属層を形成した従来複合板1を作製し、得られた従来複合板3について実施例2と同じ測定および観察を行い、それらの結果を表6に示した。
Conventional example 3
Foaming slurry shown in Table 5 of Example 2 was applied on both sides of a Ni thin plate having punched holes: 60 μm by a doctor blade method, and Ni thin plates provided with punched holes under the same conditions as in Example 2. The conventional
従来例4
実施例2の表5に示される発泡スラリーをドクターブレード法により成形し、実施例2と同様に脱脂、焼成を行い、緻密補強層を持たないスポンジ状焼成金属板を作製し、得られた板について実施例2と同じ測定および観察を行い、それらの結果を表6に示した。
Conventional example 4
The foamed slurry shown in Table 5 of Example 2 was formed by a doctor blade method, degreased and fired in the same manner as in Example 2 to produce a sponge-like fired metal sheet having no dense reinforcing layer, and the obtained sheet was obtained. Was measured and observed in the same manner as in Example 2, and the results are shown in Table 6.
表6に示される結果から、本発明複合板4〜6はいずれも高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用できることが分かる。しかし、従来複合板3はスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生するなど、高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用できなかった。また、従来例4のスポンジ状焼成金属板は、強度が小さく、高温用フィルターの空気清浄機用フィルターとして使用できず、また比抵抗が大きいことから、アルカリ二次電池の電極板として良い結果が得られなかった。
結果 From the results shown in Table 6, it can be seen that the
実施例3
表7に示す配合組成で、まずシンナーを調製し、それにフィラーを配合し、密閉容器中で8時間混練してスラリー状とし、公知のドクターブレード法で成形し、自然乾燥した後、幅4mmにスリットして厚さ0.1mm、幅4mmの寸法を有し、気孔率:0%を有する長尺の緻密補強グリーンテープを製造した。
Example 3
First, a thinner was prepared using the composition shown in Table 7, a filler was added thereto, and the mixture was kneaded in a closed container for 8 hours to form a slurry, molded by a known doctor blade method, air-dried, and then dried to a width of 4 mm. A long, dense, reinforced green tape having a size of 0.1 mm in thickness and 4 mm in width by slitting and having a porosity of 0% was produced.
次に、表8に示す配合組成で、まず、フィラーとシンナーを24時間混練した後、界面活性剤を添加して減圧下で15分間混練し、次いで発泡剤を添加して大気圧下で5分混練し、発泡スラリーを調製した。 Next, according to the composition shown in Table 8, first, a filler and a thinner were kneaded for 24 hours, then a surfactant was added and kneaded under reduced pressure for 15 minutes. The mixture was kneaded for a minute to prepare a foamed slurry.
前記緻密補強グリーンテープを、図5に示されるように、キャリヤーシート上に6cm間隔で供給し、この緻密補強グリーンテープを載置した前記キャリヤーシートの上に発泡スラリーを、ブレードギャップ:0.4mm、送り速度:0.4mm/分の条件でドクターブレード法により板状に成形し、次いで温度:40℃、湿度:90%、20分間保持の条件で発泡スラリーに含まれる揮発性有機溶剤の蒸気圧および界面活性剤の起泡性を利用してスポンジ状に発泡させた後、温風乾燥、温度:80℃、15分間保持の条件で乾燥させて片面に緻密補強グリーンテープおよびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製した。
また、前記複合グリーン板の緻密補強グリーンテープ側に、さらに気孔率96%のスポンジ状グリーン層を重ね合わせ、高気孔率スポンジ状グリーンの中に緻密補強グリーンテープを内蔵した複合グリーン板(図示せず)を作製した。
As shown in FIG. 5, the dense reinforcing green tape was supplied on a carrier sheet at intervals of 6 cm, and the foamed slurry was spread on the carrier sheet on which the dense reinforcing green tape was placed, with a blade gap of 0.4 mm. Vaporized volatile organic solvent contained in the foamed slurry at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 90% for 20 minutes at a feed rate of 0.4 mm / min. After foaming into a sponge shape by utilizing the pressure and the foaming property of a surfactant, drying with hot air, drying at a temperature of 80 ° C. for 15 minutes, and a dense reinforced green tape and sponge-like green layer on one surface Was prepared.
Further, a sponge-like green layer having a porosity of 96% is further laminated on the dense green tape side of the composite green plate, and a composite green plate having a dense reinforcing green tape incorporated in the high porosity sponge green (not shown). Was produced.
これら複合グリーン板を脱脂装置(図示せず)の中を通しながら、空気中、温度:600℃、30分間保持の条件で脱脂し、続いて焼成炉(図示せず)の中を通しながらN2 −5%H2 、温度:1100℃、30分間保持の条件で焼成することにより焼成金属緻密補強層を有する本発明複合板7を作製した。この本発明複合板7を放電加工機でJISZ2201(金属材料引張試験片)13A号形状に切断して焼成金属緻密補強層を有する引張試験片および焼成金属緻密補強層がない引張試験片を作製し、この引張試験片を用いて引張試験を行い、その結果を表9に示した。
While passing these composite green plates through a degreasing device (not shown), they are degreased in air at a temperature of 600 ° C. for 30 minutes, and then passed through a firing furnace (not shown). The
表9に示される結果から、焼成金属緻密補強層を設けることによりスポンジ状多孔質金属板の引張強さが格段に向上することが分かる。 結果 From the results shown in Table 9, it is found that the provision of the fired metal dense reinforcing layer significantly improves the tensile strength of the sponge-like porous metal plate.
実施例4
次に、実施例3で得られた本発明複合板を放電加工機で切断し、図9に示される構造の焼成金属緻密補強層を有する本発明アルカリ二次電池の電極基板を作製し、得られた本発明アルカリ二次電池の電極基板に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填した後、圧下率:50%で圧延プレスし、焼成金属緻密補強層を含む全体の平均活物質充填密度を測定し、その結果を表10に示した。
Example 4
Next, the composite plate of the present invention obtained in Example 3 was cut by an electric discharge machine to produce an electrode substrate of the alkaline secondary battery of the present invention having a fired metal dense reinforcing layer having the structure shown in FIG. After the active material containing nickel hydroxide as a main component is filled in the electrode substrate of the alkaline secondary battery of the present invention, the material is rolled and pressed at a draft of 50%, and the entire average active material including the fired metal dense reinforcing layer is filled. The density was measured, and the results are shown in Table 10.
さらに、比較のために、表8に示される発泡スラリーを図12に示される装置を用いて実施例3と同じ条件でスポンジ状グリーン板を作製し、このスポンジ状グリーン板を実施例3と同じ条件で脱脂し、続いて実施例3と同じ条件で焼成することによりスポンジ状多孔質金属板を作製した。このスポンジ状多孔質金属板に抵抗溶接によりニッケルテープを接合し、このニッケルテープを接合したスポンジ状多孔質金属板を放電加工機で切断することにより従来アルカリ二次電池の電極基板を作製し、得られた従来アルカリ二次電池の電極基板に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填して圧下率:50%で圧延プレスし、ニッケルテープ接合部を含む全体の平均活物質充填密度を測定し、その結果を表10に示した。 Further, for comparison, a sponge-like green plate was produced from the foamed slurry shown in Table 8 using the apparatus shown in FIG. 12 under the same conditions as in Example 3, and this sponge-like green plate was produced in the same manner as in Example 3. Degreasing was performed under the same conditions, followed by baking under the same conditions as in Example 3 to produce a sponge-like porous metal plate. A nickel tape was joined to the sponge-like porous metal plate by resistance welding, and the sponge-like porous metal plate joined with the nickel tape was cut by an electric discharge machine to prepare an electrode substrate of a conventional alkaline secondary battery. The obtained electrode substrate of the conventional alkaline secondary battery was filled with an active material containing nickel hydroxide as a main component, and was roll-pressed at a rolling reduction of 50%, and the average active material filling density including the nickel tape joint was determined. The measurement was performed, and the results are shown in Table 10.
表10に示される結果から明らかなように、この発明の方法で製造したスポンジ状多孔質金属板を用いて作製した本発明アルカリ二次電池の電極基板は、従来アルカリ二次電池の電極基板に比べて平均活物質充填密度を4%多くできることが分かる。 As is clear from the results shown in Table 10, the electrode substrate of the alkaline secondary battery of the present invention manufactured using the sponge-like porous metal plate manufactured by the method of the present invention is the same as the electrode substrate of the conventional alkaline secondary battery. It can be seen that the average active material packing density can be increased by 4% as compared with that.
実施例5
表11に示す組成の緻密補強層形成スラリーA〜Eおよび表12に示す組成の発泡スラリーA〜Eを作製した。
Example 5
Dense reinforcing layer forming slurries A to E having the compositions shown in Table 11 and foaming slurries A to E having the compositions shown in Table 12 were produced.
表11の緻密補強層形成スラリーAをホッパー12´に貯蔵し、さらに表12の発泡スラリーAをホッパー12に貯蔵し、緻密補強層形成スラリーAを図6のキャリアーシート6上にブレードギャップ0.2mmで緻密補強スラリー層24を形成し、このスラリー層を高温・高湿度槽9´に通して30℃、2分間乾燥させることにより表面を軽く乾燥したのち、これを表12に示す発泡スラリーAを貯蔵するホッパー12の下に供給し、発泡スラリー8をブレードギャップ0.5mmで塗工することにより積層スラリーを作製し、この積層スラリーを図6の高温・高湿度槽9に供給し、そこで温度:40℃、湿度:90%、20分間保持の条件で発泡させたのち、温度:80℃、15分間保持の条件の温風乾燥を行い、緻密補強グリーン層およびスポンジ状グリーン層からなる複合グリーン板を作製した。
The dense reinforcing layer forming slurry A shown in Table 11 is stored in the hopper 12 ', the foaming slurry A shown in Table 12 is further stored in the
この複合グリーン板を脱脂装置(図示せず)の中を通しながら、表13に示す条件で脱脂し、続いて焼成炉(図示せず)の中を通しながら、表13に示される条件で焼成することにより表14に示されるスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層からなる本発明複合板8を作製した。
この様にして得られた本発明複合板8について、実施例1と同様にしてスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層の気孔率、これらの厚さの比、弯曲の有無並びにスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生しているか否かを観察し、その結果を表14に示した。
The composite green plate is degreased under the conditions shown in Table 13 while passing through a degreasing device (not shown), and then fired under the conditions shown in Table 13 while passing through a firing furnace (not shown). In this way, a
For the
表11の緻密補強層形成スラリーBと表12の発泡スラリーB、表11の緻密補強層形成スラリーCと表12の発泡スラリーC、表11の緻密補強層形成スラリーDと表12の発泡スラリーD、表11の緻密補強層形成スラリーEと表12の発泡スラリーEについても、緻密補強層形成スラリーAと表12の発泡スラリーAと同様にして複合グリーン板を作製し、これら複合グリーン板を脱脂装置(図示せず)の中を通しながら、表13に示す条件で脱脂し、続いて焼成炉(図示せず)の中を通しながら、表13に示される条件で焼成することにより表14に示されるスポンジ状焼成金属層および焼成金属緻密補強層からなる本発明複合板9〜12を作製した。 The dense reinforcing layer forming slurry B of Table 11 and the foaming slurry B of Table 12, the dense reinforcing layer forming slurry C of Table 11 and the foaming slurry C of Table 12, the dense reinforcing layer forming slurry D of Table 11 and the foaming slurry D of Table 12 For the dense reinforcing layer forming slurry E in Table 11 and the foaming slurry E in Table 12, a composite green plate was prepared in the same manner as the dense reinforcing layer forming slurry A and the foaming slurry A in Table 12, and these composite green plates were degreased. By degreased under the conditions shown in Table 13 while passing through an apparatus (not shown), and then baked under the conditions shown in Table 13 while passing through a firing furnace (not shown), The composite plates 9 to 12 of the present invention comprising the shown sponge-like fired metal layer and fired metal dense reinforcing layer were produced.
この様にして得られた本発明複合板9〜12について、実施例1と同様にして弯曲の有無並びにスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生しているか否かを観察し、その結果を表14に示した。 With respect to the composite plates 9 to 12 of the present invention thus obtained, the presence or absence of curvature and the occurrence of cracks in the sponge-like fired metal layer were observed in the same manner as in Example 1, and the results were shown in Table 14. It was shown to.
表14に示される結果から、この発明の方法により作製した本発明複合板9〜12はいずれも弯曲することがなく、さらにスポンジ状焼成金属層に亀裂が発生することがないので高温用フィルター、空気清浄機用フィルターを作製するための素材として使用できることが分かる。 From the results shown in Table 14, the composite plates 9 to 12 of the present invention produced by the method of the present invention do not bend anymore, and furthermore, the sponge-like fired metal layer does not generate cracks. It can be seen that it can be used as a material for producing a filter for an air purifier.
この発明は、高強度スポンジ状焼成金属複合板に関するものであり、この高強度スポンジ状焼成金属複合板は、高温用フィルター、空気清浄機用フィルター、アルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用されるが、特にアルカリ二次電池の電極基板を作製するための素材として使用されるものである。 The present invention relates to a high-strength sponge-like fired metal composite plate, and the high-strength sponge-like fired metal composite plate is used for producing a high-temperature filter, a filter for an air purifier, and an electrode substrate of an alkaline secondary battery. Although it is used as a material, it is particularly used as a material for producing an electrode substrate of an alkaline secondary battery.
1 連続空孔
2 焼成金属緻密補強層
3 アルカリ二次電池の電極基板
4 タブ
5 溶接
6 キャリヤーシート
7 ドクターブレード
8 発泡スラリー
9 高温・高湿度槽
10 複合グリーン板
11 乾燥槽
12 ホッパー
12´ ホッパー
13 巻き出しリール
14 巻取リール
15 支持ロール
16 支持ロール
17 緻密補強グリーンテープ
18 パンチング穴
19 緻密補強層形成スラリー
20 高強度スポンジ状多孔質金属複合板
21 焼成金属緻密補強層
22 スポンジ状焼成金属層
23 骨格部分
24 緻密補強スラリー層
32 スポンジ状焼成金属層
33 骨格部分
34 骨格内微細空孔
DESCRIPTION OF
Claims (13)
A filter manufactured using the high-strength sponge-like fired metal composite plate according to claim 12.
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