JP2869487B2 - ダイアフラムの製造方法及び製造装置 - Google Patents

ダイアフラムの製造方法及び製造装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、担体として役立つ網部材（好ましくは、ニ
ッケル金網）と、この網部材に結合された厚さ0.1〜2.8
mmの多孔質セラミック層とから成りかつ好ましくは電気
分解用の厚さ0.3〜3.0mmのダイアフラムを製造する方法
であって、不規則形状粒子から成る難流動性金属粉末
（好ましくは、ニッケル粉末）が圧延又はプレスにより
支持体に結合されて同時に前記粉末層が30〜60％圧縮さ
れ、前記金属粉末が酸化性雰囲気中で800〜1500℃の温
度で１〜30分間（好ましくは、５〜15分間）焼かれるよ
うにしたダイアフラムの製造方法に関し、さらにまた、
この方法を実施するための装置にも関する。
〔発明の概要〕
本発明によれば、難流動性金属粉末の層が圧延又はプ
レスにより網部材に結合されて圧縮され、そして、前記
金属粉末が酸化性雰囲気中で800〜1500℃で焼かれるよ
うにしたダイアフラムの製造方法において、ダイアフラ
ムの一様な厚さ、強度及び密度を得るために、金属粉末
が支持体又は網部材に均一に配分されて供給され、この
粉末層が粉末の供給方向とは逆に回転する分配ロールの
下方を通過させられる。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
電気分解のためのダイアフラム（隔膜）は、次のよう
に作られなければならない；温度及び腐食に対して安定
であること、それ自身は導電性をもたずに十分な強度を
有すること、できるだけ薄くすることによって電解質中
の電荷の移動に対して非常に小さい抵抗をもつようにす
ること。
これを実現するために、欧州特許明細書第22,252号に
は、金属製網部材（好ましくは、ニッケル金網）から構
成される骨格構造を有しかつ多孔質の焼結ニッケル、鉄
又は銅から成る厚さ0.3〜0.7mmのダイアフラムが開示さ
れている。この場合、上記金属は、少なくとも一部が酸
化されて、金属酸化物になっている。このようなダイア
フラムを得るために、金属粉末層は、100〜500μｍのメ
ッシュ開口サイズを有する金属製網部材（金網）上に、
次のような方法で塗布される；結合剤又は単にアルコー
ルと共にこねた金属粉末が、金網に塗布されるか、或い
は吹き付けられてから、約200kp/cm2（キロポンド／平
方センチメートル）の圧力で圧縮されて、同時に金網と
結合させられる。その後、金属粉末は、700〜1000℃の
温度で10〜20分間還元焼結処理を施され、その後、温度
1000〜1200℃で３時間酸化処理される。
この方法によれば、表面積の大きいダイアフラムを製
造することができ、酸化が深部にまで進行しないことに
よって（即ち、金属の残留構造によって）、その強度が
保たれる。物体全体の表面から進行する酸化物の生成に
よって、十分な電気抵抗が与えられる。しかし、上記ダ
イアフラムは、より大きい面積を有する場合には、全体
を通して一定の強度、密度及び厚さを有していないこと
が判明した。なお、上記一定の強度は、電気分解の水溶
液のセル中にあらわれるガス及び液体の流れによる腐食
に対するダイアフラム表面の耐性の前提である。また、
上記一定の密度及び一定の厚さは、一様な電流密度及び
最適のガス純度を得るための前提である。なぜならば、
一様でない電流密度では（即ち、電流が部分的に大きく
なる場合には）、部分的な過熱及び腐食が起こって、ダ
イアフラムに孔が形成され、このため、アルカリ性水溶
液の電気分解では、酸水素ガスが発生する。
一定の強度、密度及び厚さを有する薄いダイアフラム
を製造するために、支持体上に小さい間隔で張り渡され
た目の細かい篩上に、ニッケル粉末をふりかけ、このふ
りかけられたニッケル粉末を、ロールによって圧縮し、
この際同時に、ニッケル金網をニッケル粉末層と結合さ
せることも試みられた。
しかし、この方法は、支持体上へのニッケル粉末の一
様な分布を保証するものではない。従って、製造される
ダイアフラムの強度、密度及び厚さは、一様ではない。
これに加えて、面積の広いダイアフラムを製造する場合
には、目の細かい篩を支持体上に均一な間隔で保持する
のに、スペーサを用いなければならない。何故ならば、
スペーサがなければ、篩は、その上にふりかけられるニ
ッケル粉末のために、また、ニッケル粉末上に導びかれ
るドクターブレードの圧力のために、たわむからであ
る。しかし、上記スペーサは、ニッケル粉末層を不連続
なものとし、この結果として生じる間隙は、ガス分離及
び電流の流れの均質性を著しく悪化させる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、冒頭に述べた方法を改良して、一定
の厚さ、強度及び密度と、広い表面積とを有する比較的
薄いダイアフラムを連続的に製造できるようにすること
である。
〔課題を解決するための手段〕
この目的は、金属粉末が支持体に均一に配分されて供
給され、粉末層の厚さを一様にするために、粉末の供給
方向とは逆に回転する分配のロールの下方を前記粉末層
が通過させられることによって、達成することができ
る。このようにすれば、網部材に結合される多孔質セラ
ミック層は一様な層厚となり、また、網部材にしっかり
と結合される。
金属粉末は、好ましくは、25〜500mg/cm2の量で支持
体に供給（塗布）される。
分配のロールの下方を通させられた金属粉末層は、そ
の厚さが0.1〜7.0mmであるのが好ましく、また、3.0〜
5.0mmであるのがさらに好ましい。
本発明の目的は、また、金属粉末が支持体上に配置さ
れた網部材に均一に配分されて供給され、粉末層の厚さ
を一様にするために、粉末の供給方向とは逆に回転する
分配ロールの下方を前記粉末層が通過させられ、次い
で、圧延又はプレスにより圧縮されることによって、達
成することができる。
網部材がその両側に被覆層を有する必要がある場合に
は、既述の第１の粉末層を付着させた網部材に、同じ金
属粉末から成る第２の層が、前記第１の粉末層の場合と
は粉末の供給方向を逆にして、均一に配分されて供給さ
れ、この第２の粉末層の厚さを一様にするために、この
第２の粉末の供給方向とは逆に回転する分配ロールの下
方を前記第２粉末層が通過させられ、前記第２の粉末層
が圧延により圧縮される。
網部材の両側に多孔質セラミック層を設ける場合に
は、既述の第１の粉末層内に圧延又はプレスされた網部
材上に、同じ金属粉末が均一に配分されて供給され、こ
の第２の粉末層の厚さの一様にするために、この第２の
粉末の供給方向とは逆に回転する分配ロールの下方を前
記第２の粉末層が通過させられ、次いで、前記第２の粉
末層が圧延により圧縮される。
本発明の方法を実施するための装置は、金属粉末を一
定に配分して供給するためのバケットホイール（星形
車）式供給機と、この供給機に続く分配ロール及び圧縮
ロールとを具備し、網部材の目が金属粉末で充填される
ようにするために、前記圧縮ロールによって、好ましく
はドラムに巻かれている網部材が金属粉末層に押しつけ
られるように構成されている。
上記装置の好ましい実施態様によると、バケットホイ
ール式供給機、分配ロール及び圧縮ロール（並びに、場
合によっては、網部材が巻きつけられかつ圧縮ロールと
一緒に共働するドラム）が、支持体に沿って移動し得る
一つの構成単位として、結合されている。
できるだけ短時間に網部外の両側に被覆層を設けるた
めに、バケットホイール式供給機、分配ロール及び圧縮
ロールから成る構成単位に、別のバケットホイール式供
給機及び別の分配ロールを具備させることができる。
上記構成単位の順方向移動時には、一様な層厚の焼結
金属粉末層の表面に網部材が圧縮ロールにより押し付け
られて、同時に粉末層が圧縮される。
そして、上記構成単位の逆方向移動時には、網部材に
供給された一様な層厚の金属粉末層が上記圧縮ロールに
より圧縮される。これによって、不規則形状の金属粉末
粒子が互いに非常に強く結合するから、製造される複合
材料は問題なく取り扱うことができる。金属粉末粒子は
互いに非常に強く結合しているから、担体として役立つ
網部材を使用せずに、前記粒子から小型のダイアフラム
をつくることができる。
バケットホイール式供給機の位置及び貯槽の出口開口
の位置を選択して、バケットホイール式供給機の静止時
には、金属粉末の供給が行われないようにするのが好ま
しい。これによって、金属粉末の供給量と、支持体に配
分されて供与される層の厚さとが、バケットホイール式
供給機の回転数に直接に依存する。その上、支持体上の
金属粉末の層厚は、バケットホイール式供給機、分配ロ
ール及び圧縮ロールから成る構成単位が移動する速度に
よって、調節することができる。
本発明による複合材料は、板状又は帯状に製造するこ
とができ、非常に可撓性があるため、問題なくドラムに
巻き付けることができる。
〔実施例〕
本発明の実施例を図面に基づいて、以下に詳細に説明
する。
まず、第１図に示すように、ホッパ状の貯槽１から、
粒子の大きさが2.2〜2.8μｍのニッケルカルボニル粉末
２が、バケットホイール（星形車）式供給機３によっ
て、固定支持体４上に50mg/cm2の量でバッチ式に配分さ
れて第１図の右側から左側に向う供給方向でもって供給
（塗布）される。したがって、ニッケルカルボニル粉末
２は、固定支持体４上にその嵩に関して実質的に均一に
配分されて供給される。上記バケットホイール式供給機
３は、同軸的に延びるバケット形状の複数のセルが全体
として星形形状に構成されたものであって、貯槽１の出
口開口を閉じている。
ニッケルカルボニル粉末層６は、粉末の移送方向とは
逆に回転する分配ロール５によって、一様な層厚にさ
れ、圧縮ロール７によって、0.3mmの層厚に圧縮され
る。このとき、同時に、ドラム８に巻かれている金網９
（例えば、針金の太さ0.125mm、メッシュ開口サイズ0.2
mmのニッケル金網）が、繰り出されながら、上記圧縮ロ
ール７によって、ニッケルカルボニル粉末層６上に圧延
される。
次に、第２図に示すように、ニッケル金網９の切断後
に、ニッケルカルボニル粉末11は、粉末２の場合と粉末
11の供給方向を逆にして、貯槽10からバケットホイール
式供給機12によってニッケル金網９に50mg/cm2の量で供
給される。そして、このニッケルカルボニル粉末層14
は、粉末の移送方向とは逆に回転する分配ロール13によ
って、一様の厚さにされ、その後、圧縮ロール７によっ
て、層厚0.45mmに圧縮される。
次いで、上述のようにして得られた複合材料は、酸化
性雰囲気中で1000℃の温度で保持時間15分間で焼かれ
て、全面に亘って一定の厚さ及び密度を有するものとな
る。このため、上記複合材料において、最適な耐摩耗
性、一様な電流分布、そして、良好なガス純度のための
前提が満足される。複合材料は、焼かれる前に、輪郭付
けされてもよい。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明による複合材料の製造装置の一実施例を
示すものであって、第１図は、粉末層の順方向移動時の
概略図、第２図は、粉末層の逆方向移動時の概略図であ
る。 なお、図面に用いた符号において、 1,10……貯槽 3,12……バケットホイール式供給機 5,13……分配ロール 6,14……ニッケルカルボニル粉末層 ９……ニッケル金網 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 ザー・ヒーデマン・ゲーエムベーハー・ ウント・ツエーオー・カーゲー ドイツ連邦共和国5000ケルン30・ケール シュトラーセ10 (72)発明者 ハインツ・ビーレンベーバー ドイツ連邦共和国6000フランクフルト・ アーエム・シュファインフルターベーク 22 (72)発明者 ペーター・コール ドイツ連邦共和国6451ノイベルク・ビル ケンベーク４ (72)発明者 ヘルベルト・ユング ドイツ連邦共和国6370オバーウルセル・ ミッテル シュテットテールシュトラー セ28 (72)発明者 ユルゲン・ボーヒャルト スイス連邦共和国トロイストーレンツ・ ツェー ハー1872 (72)発明者 ボルフガング・ビックル ドイツ連邦共和国6831ライリンゲン・フ リーデン シュトラーセ15 (72)発明者 ユルゲン・ブラウス ドイツ連邦共和国6906バルドルフ・ヨハ ン‐ヤーコフ‐アストアシュトラーセ53 (72)発明者 ハンス―ヨーヒム・ヒーデマン ドイツ連邦共和国5000ケルン30・ケール シュトラーセ10 (56)参考文献 特開 昭59−229489（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C25B 1/00 - 15/08 B22F 1/00 - 7/08

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】担体として役立つ網部材と、この網部材に
    結合された厚さ0.1〜2.8mmの多孔質セラミック層とから
    成る厚さ0.3〜3.0mmのダイアフラムを製造する方法であ
    って、 不規則形状粒子から成る難流動性金属粉末の層が支持体
    に供給され、前記網部材がこの粉末層上に圧延又はプレ
    スされて同時に前記粉末層が30〜60％圧縮され、前記金
    属粉末が酸化性雰囲気中で800〜1500℃で１〜30分間焼
    かれるようにしたダイアフラム製造方法において、 前記金属粉末が前記支持体に均一に配分されて供給さ
    れ、前記粉末層の厚さを一様にするために、前記粉末の
    供給方法とは逆に回転する分配ロールの下方を前記粉末
    層が通過させられることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】既述の第１の粉末層に圧延又はプレスされ
    た網部材に、同じ金属粉末から成る第２の層が均一に配
    分されて供給され、この第２の粉末層の厚さを一様にす
    るために、この第２の粉末の供給方法とは逆に回転する
    分配ロールの下方を前記第２の粉末層が通過させられ、
    次いで、前記第２の粉末層が圧延により圧縮されること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】担体として役立つ網部材と、この網部材に
    結合された厚さ0.1〜2.8mmの多孔質セラミック層とから
    成る厚さ0.3〜3.0mmのダイアフラムを製造する方法であ
    って、 不規則形状粒子から成る難流動性金属粉末の層が圧延又
    はプレスにより前記網部材に結合されて同時に30〜60％
    圧縮され、前記金属粉末が酸化性雰囲気中で800〜1500
    ℃で１〜30分間焼かれるようにしたダイアフラムの製造
    方法において、 前記金属粉末が前記支持体上に配置された前記網部材に
    均一に配分されて供給され、前記粉末層の厚さを一様に
    するために、前記粉末の供給方向とは逆に回転する分配
    ロールの下方を前記粉末層が通過させられることを特徴
    とする方法。
  4. 【請求項４】既述の第１の粉末層を付着させた網部材
    に、同じ金属粉末から成る第２の層が、前記第１の粉末
    層の場合とは粉末の供給方向を逆にして、均一に配分さ
    れて供給され、この第２の粉末層の厚さを一様にするた
    めに、この第２の粉末の供給方向とは逆に回転する分配
    ロールの下方を前記第２の粉末層が通過させられ、次い
    で、前記第２の粉末層が圧延により圧縮されることを特
    徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】金属粉末を均一に配分して供給するバケッ
    トホイール式供給機３、12と、この供給機に続く分配ロ
    ール５、13及び圧縮ロール７とを具備することを特徴と
    する請求項１〜４に記載の方法を実施するための装置。
  6. 【請求項６】網部材が巻かれているドラム８をさらに具
    備することを特徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】２つのバケットホイール式供給機３、12
    と、２つの分配ロール５、13と、１つの圧縮ロール７と
    が、支持体に沿って移動し得る構成単位として結合され
    ていることを特徴とする請求項５又は６項に記載の装
    置。
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