JP6360464B2 - 電極の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極基材を吊り下げた状態で電極形成面に熱処理等の作業を施す工程を有する電極の製造方法に関する。

例えば、食塩電解等の塩素発生用の陽極及び陰極や、銅箔、金属採取、金属メッキその他の酸素発生用の陽極及び陰極や、或いは、水電解、水処理等その他の工業電解に使用する陽極及び陰極等の電極では、熱分解法を用いて導電性の電極基材の表面に電極触媒層を形成することが行われている。上記電極用の基材には、エキスパンドメタルメッシュ電極基材又は金属線を網状に編んだ平織りメッシュ電極基材等の矩形の板状電極基材が用いられている。

一般に、エキスパンドメタルメッシュ電極基材又は平織メッシュ電極基材の表面に熱分解法を用いて電極触媒層を有する電極面を作製する場合、電極基材に対して、通常、前処理、コーティング、焼成、及び後工程の各工程が行われる。そして、各工程では、吊り下げ治具を用い、電極基材を吊るした状態での作業が行なわれている。その際、基材に吊り穴を設けるか、吊り穴を有する小片を電極基材に溶接して、この吊り穴に治具の爪部を引っ掛けるか、治具と吊り穴とをワイヤで固定することによって、吊り下げ治具に電極基材を取り付けて、電極基材を吊り下げた状態としている。

しかしながら、上記に挙げたような板状の電極基材は、剛性が非常に小さい。また、基材と治具とが異種材料である場合には、熱膨張係数が異なる。このため、上記した従来の吊り下げ法では、前処理、コーティング、焼成等の電極製造の作業中に、基材が曲がったり、皺や折れ痕が残り、電極製品の最終的な平面度や表面の品質を維持することができなかった。また、吊り穴が変形したり、切れてしまい、作業中に電極が落下し破損するという別の問題もあった。

これに対し、本出願人は、これまでに、網目状電極基材の新たな吊り下げ方法を提案している（特許文献１）。特許文献１の方法では、２枚の板を所定幅の間隙部が形成されるように互いに平行に離間させて配置した特有の治具を用いるとともに、網目状の電極基材の上下の端部を交互に折り曲げ、端部をジグザグ形状となるように加工を施して、この折り曲げ部分を、上記治具の間隙部に差し込むことで、治具に電極基材を支持させ、吊り下げた状態にしている。このような構成としたことで、電極基材を作業性よく治具に取り付けることが可能になるのに加え、電極基材を吊り下げたときに電極基材の全幅に吊り荷重を分散させることができ、基材を拘束していないことで、焼成工程で生じる基材の熱変形や皺の発生の抑制を可能にしている。

特許第５４０９９６７号公報

しかしながら、本発明者らが更なる検討を行った結果、特許文献１に記載の技術では、上記した効果が得られるものの十分でなく、下記に述べるように改善の余地があった。
まず、吊り下げた電極基材に対して加熱と冷却とを繰り返すヒートサイクルと言った、持続的に過酷な状況が生じたような場合において、基材の捻りやクリープ変形等に起因して、或いは、焼成時の焼成炉内で発生する撹拌風などの外力によって基材を下方に引っ張る力が生じた場合に、電極基材が治具から外れて落下するおそれがあった。落下の問題は、製造ラインを停止させる原因となるので、確実に避けなければならない。このため、吊り下げた状態の電極基材をより確実に保持できるようにすることが望まれる。

電極基材の落下防止の問題に対し、特許文献１に記載の技術では、基材の端部に設けるジグザグ形状の折り曲げ量を大きくするという対策が考えられる。しかし、折り曲げた部分は電極製品とする場合に切断されるため、折り曲げた部分が大きくなると電極基材の無駄が生じ、加えて、大きな折り曲げ部分を治具に挟む作業が困難であるという別の問題も生じる。

一方、電極基材の落下を確実に防止するために、ワイヤ等を用いて電極基材を治具に固定することも考えられる。しかしながら、治具への取付け作業が煩雑になり生産性が低下することに加えて、電極基材を拘束することになるため、特許文献１に記載の技術における熱膨張による熱変形を逃すことができるという利点が損なわれる。

また、本発明者らは、更なる検討の結果、特許文献１で提案されている電極基材では、吊り下げるためのジグザグ形状の部分と、電極形成面との境界付近に加工作業によって歪が生じ、この歪に起因し、この境界を起点として製品である電極に皺や膨らみが発生するという新たな課題があることを認識した。この皺や膨らみは、製造された電極の外観を損ね、審美性が劣る原因となっているとともに、皺や膨らみの程度によっては、電解槽に組み込まれた際に対面するイオン交換膜へダメージを与える可能性も否定できない。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、矩形の板状電極基材を吊り下げ治具によって吊り下げた状態で電極形成面に熱処理等の電極製造作業を施した場合に、簡便な方法で吊り下げることができ、熱処理等の電極製造作業において生じるおそれがある電極基材の落下を確実に防止できるようにすると同時に、電極基材の皺や膨らみの問題が解決してより高品質の電極の製造を可能にすることにある。

上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、対向する辺を含む端部２箇所にそれぞれ取付け部が形成された矩形の板状電極基材を、前記取付け部を用い、吊り下げ治具と下治具とによって、前記電極基材を挟持させて吊り下げた状態に配置し、吊り下げた状態の前記電極基材の平坦な電極形成面に対して少なくとも熱処理を施して電極となる電極面を製造する電極の製造方法において、前記取付け部は、それぞれ独立に、前記電極基材の一辺を有する端部に、全辺に亘って平行して直線状に２箇所折り曲げることで形成されており、前記電極基材のいずれか一方の面側に折り曲げられて形成された第１の屈折部によって、前記電極形成面に対して張り出した第１の平面部分が形成され、該第１の平面部分の端部が折り曲げられて形成された第２の屈折部によって、前記一辺を稜線とする第２の平面部分が、前記電極形成面と対向せず、且つ、前記電極形成面と同方向になるように形成されており、前記吊り下げ治具は、少なくとも、前記第１の平面部分を載置する平面形状からなる載置部と、前記第２の平面部分の先端である前記稜線が突き当たる接触面を有する移動制限部とを有し、前記下治具は、少なくとも、前記第１の平面部分が接地する平面形状からなる接地部と、前記第２の平面部分の先端である前記稜線が突き当たる接触面を有する移動制限部とを有し、前記吊り下げ治具に、前記取付け部のいずれか一方が差し込まれ、前記下治具に、前記取付け部の他方が差し込まれ、前記吊り下げ治具と前記下治具とによって、前記電極基材を鉛直方向に吊り下げた状態にした後、この状態で前記電極形成面に少なくとも熱処理を施すことを特徴とする電極の製造方法を提供する。

また、上記電極の製造方法の好ましい形態として、下記の構成を更に有することが挙げられる。前記吊り下げ治具の前記接触面を有する面構造が、前記稜線が突き当たる位置から前記載置部の載置面に向かって下がる方向に傾斜している傾斜面、或いは、前記稜線が突き当たる位置から前記載置部の載置面に向かって凸状の曲面を有すること；前記下治具の前記接触面を有する面構造が、前記稜線が突き当たる位置から前記接地部に向かって上がる方向に傾斜している傾斜面、或いは、前記稜線が突き当たる位置から前記接地部に向かって凸状の曲面を有すること；前記吊り下げ治具に、前記面構造を有する移動制限部が相対する２箇所に設けられていること；前記下治具に、前記面構造を有する移動制限部が相対する２箇所に設けられていること；前記接触面に対する、前記稜線の移動によって描かれる円弧状の軌跡の接線のなす角θ１が、９０°±４５°となるように構成されていること；前記矩形の板状電極基材が、網目状であること；前記吊り下げ治具が、前記取付け部が形成されている前記電極基材における端部の長さと同じ或いはそれよりも長い長尺形状を有すること；が挙げられる。

本発明によれば、下記の効果が得られる。
（１）本発明を構成する矩形の板状電極基材に設ける取付け部は、対向する辺をそれぞれに含む端部２箇所に設けられるが、全辺に亘って平行して直線状に２箇所で折り曲げただけの極めて簡単な構造をしている。このため、特許文献１に記載の場合と比較して、その加工は極めて容易である。しかも、板状電極基材の取付け部を吊り下げ治具や下治具に差し込む操作も、極めて簡便に短時間に行うことができるので、生産性が向上する。更に、この取付け部を差し込むための吊り下げ治具や下治具の構造も簡単になる。
（２）本発明によれば、電極形成面と取付け部の境界付近に歪が生じにくい。このため、この境界を起点として製品となる電極基材に皺や膨らみが生じるといった問題が解決され、より高品質の電極製品の提供が可能になる。
（３）本発明における取付け部及び吊り下げ治具は、電極基材における取付け部を構成する第２の平面部分の先端である稜線が、接触面に突き当たる構造となっている。このため、後述するように、「引き抜きに対する抗力」が格段に向上して、電極の製造作業中に吊り下げた状態の電極基材が、吊り下げ治具から落下するおそれを格段に低減できる。
（４）電極基材の端部に設けた取付け部は、熱処理等を行って電極面を形成後に切断されるか、或いは、ローラ等で平坦化されて、電極をイオン交換膜に取り付ける際の取付け部分として利用される。これに対し、本発明における取付け部は、前記したように極めて簡単な構造をしている。このため、従来の吊り下げ方法の場合に比較して切断する部分を格段に少なくでき、電極生産における経済性が向上する。或いは、折り曲げた部分は、ローラで容易に平坦化でき、この部分を利用して電極をイオン交換膜に容易かつ確実に取り付けることができ、取付け作業が容易となる。

本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１に、板状電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１を差し込む状態を説明するための概略斜視図である。 本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１に、板状電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１を差し込んだ際の両者の関係を説明するための、模式図である。 本発明を構成する板状電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１及びＡ２を説明するための概略斜視図である。 本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１の一例の概略斜視図である。 本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１及び下治具Ｂ２に、板状電極基材Ａの上下の位置に設けた取付け部を差し込んで、基材を吊り下げた状態とした一例の概略斜視図である。 本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１における接触面を有する移動制限部の形態の例を説明するための模式図である。 水抜き穴が設けられている形態の本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１を説明するための概略図である。 吊り下げ治具に、接触面を有する移動制限部を設けない場合に、本発明を構成する板状電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１が大きく回転する状態を説明するための模式図である。

発明の好ましい形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明者らは、先に提案している特許文献１に記載した電極基材の吊り下げ方法は、前記した下方に引っ張った場合の抗力が十分とは言い難く、また、製品となる電極に皺や膨らみの問題が生じるという新たな課題があることを認識し、これらの課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、特許文献１で提案した吊り下げ方法に比べて、電極基材の加工や吊り下げ作業が格段に簡便でありながら、「引き抜きに対する抗力」が格段に向上して、電極基材が吊り下げ治具から抜け落ちて落下することが防止され、しかも、熱処理等を施して電極とした場合に、電極に皺や膨らみが発生するという課題が一挙に解決できることを見出して本発明を達成した。

本発明では、矩形の板状電極基材に、対向する辺を含む端部２箇所にそれぞれ取付け部を形成し、この取付け部の構造を、図１に示したように、全辺に亘って平行して直線状に２箇所折り曲げるといった極めて簡便に加工できるものとした。更に本発明では、この簡単な構造の取付け部を、簡単な構造の特有の吊り下げ治具と下治具に差し込むことで、極めて容易に矩形板状の電極基材をスライド可能に挟持させて吊り下げた状態に配置することを可能にする。本発明によれば、上記構成によって、図２に示したように極めて簡単な構造の組み合わせでありながら、電極基材を下方に引っ張った場合における抗力は、従来達成できていなかった極めて大きなものとなる。以下に、この点について図２を用いて説明する。

まず、先に述べたように、本発明では、吊り下げ治具Ｂ１に、取付け部Ａ１が差し込まれる。この状態で、矩形の板状電極基材Ａ（以下、「電極基材Ａ」と呼ぶ）は自重によって、その第１の平面部３が、治具Ｂ１の載置部１０の平面上にしっかりと乗った状態となり、治具Ｂ１から抜け落ちることはない。更に、吊り下げ治具Ｂ１に、電極基材Ａの取付け部を構成する第２の平面部分４の先端である稜線５が突き当たる接触面１１を有する構造の、移動制限部Ｃを設ける。こうすることで、電極基材Ａが、保持具にワイヤ等で固定されていないにもかかわらず、上記した状態が維持されて、治具Ｂ１から抜け落ちることはない。

この点について、電極基材Ａを下方向に引っ張って、基材の自重以上の荷重が掛かった場合の、図２（ｂ１）及び（ｂ２）を参照して詳細に説明する。電極基材Ａは固定されていないため、図２中に１で示した第１の屈折部或いは第１の屈折部の近傍を支点として回転することになる。一方、吊り下げ治具Ｂ１には接触面１１を有する移動制限部Ｃが設けられているため、上記回転によって円弧状に移動する電極基材Ａの取付け部の先端の稜線５は、この接触面１１に突き当たることになる。この際、過大な荷重が掛からなければ、基材の第１の平面部３や第２の平面部４は変形することなく、吊り下げ治具Ｂ１に設けた接触面１１に接触したままの状態を維持する。この状態で、電極基材Ａの取付け部Ａ１は、例えば、図２（ｂ２）に示したように、少なくとも吊り下げ治具Ｂ１の載置部の端部である角１５と接した点（第１の屈折部の稜線である稜線１）と、１１’で示した点の２箇所（すなわち、稜線１と稜線５）に接触している。このため、電極基材Ａは、治具Ｂ１から抜け落ちることなく固定される。要するに、本発明の構成は、電極基材Ａと吊り下げ治具Ｂ１間の摩擦力に頼らず、基材変形（座屈）の抗力が固定力となり、電極基材Ａが吊り下げ治具から容易には抜け落ちることがない構造になっている。

本発明では、電極基材Ａが、第１の屈折部（稜線１）を支点として回転する場合を例にとって説明したが、電極基材Ａは固定されていないため、稜線１が、必ずしも吊り下げ治具Ｂ１の載置部の端部の角１５と一致するとは限らない。しかし、治具Ｂ１の載置部１０の平面上に乗った電極基材Ａは、下方向に自重がかかっているので載置部１０上を大きくスライドすることはなく、多少スライドしたとしても稜線１の近傍を支点として回転することになる。より好適には、図１に示したように、吊り下げ治具の側面形状が左右対称となるように、本発明で規定する移動制限部を相対する２箇所に設け、その中央に形成した吊り下げ治具の取付け部を差し込む隙間（スリット）を狭くして、稜線１のより近傍を支点として回転できるようにする。このような構造とすれば、移動制限部Ｃを設計する際に、下記で説明する固定方法の設計理論の適用がより容易になる。更に、このように構成した場合は、電極基材Ａに設けられている取付け部の向きを考慮することなく、このスリットに電極基材Ａを差し込むことができるという作業上の利点もある。なお、図８に示したように、接触面を有する移動制限部を設けない場合は、稜線１を支点として自在に回転してしまい、電極基材Ａを固定できなくなる。

本発明では、吊り下げ治具Ｂ１に設けた接触面１１を有する移動制限部Ｃを、下記のように設計することで、より確実に良好な状態で電極基材Ａを吊り下げることができるようになる。すなわち、本発明の好ましい形態では、固定方法の設計理論として、電極基材Ａが稜線１を支点として回転し、電極基材Ａの先端の稜線５が、吊り下げ治具Ｂ１の接触面１１に突き当たって接触した際の接触角度θ１が、９０°に近い角度（９０°±４５°）で接触することを設計要件とする。下記に、上記条件を好適な設計要件とした理由を述べる。電極基材Ａが、稜線１を支点として回転した際、電極基材Ａの先端である稜線５には回転モーメント（力）が作用し、移動制限部Ｃを構成する接触面１１に接触する。この場合に、固定力を効率よく力として伝達するためには、この接触角θ１を９０°に設定するのがよい。従って、本発明では、接触角θ１を９０°に近くなるように、移動制限部Ｃを構成する接触面１１の角度を設計することがより好ましい。具体的には、接触角θ１が、９０°±１５°程度となるように設計することがより好ましい。なお、この接触角度θ１は、接触面１１の形状（例えば、その傾斜度合）、及び、電極基材Ａの取付け部Ａ１を構成する第２の平面部分３や第２の平面部分４の幅等に応じて変動するパラメータである。

図２（ｂ３）に示した破線円は、電極基材Ａが稜線１を支点として回転した際における、電極基材Ａの先端である稜線５の軌跡を表したものである。移動制限部Ｃを構成する接触面１１に接触した角度をθ１で表す。この角度θ１は、接触点での接触面１１における垂直方向のベクトル（右図の矢印）に大きく影響を及ぼす。移動制限部Ｃを構成する接触面１１に掛かる垂直方向の力は、元の力をｘとした場合に、ｘ×ｓｉｎθで表すことができるから、９０°（π／２）で接触することは、ｓｉｎθ＝１であるので、回転モーメントの力を効率よく接触面１１に伝えることができる。従って、電極基材Ａの回転モーメントを効率よく接触面１１に伝えて基材固定力に変換するために、上記したように、接触角θ１を９０°±４５°となるよう接触面１１を設計要件とすることは、合理的であるといえる。

本発明者らは、上記構成によって達成される高い「引き抜き力」を確認するため、同様の材料からなる同形の電極基材をそれぞれに用い、下記の検討を行った。具体的には、ニッケル製の、縦×横（ｍｍ）＝６００×４００の大きさの、線径φ＝０．１５ｍｍ、メッシュの呼び（１インチ間にある線の数又は網目の数）＝４０の細径平織メッシュ状電極基材を用いた。そして、この金網電極基材を、図３に示したように、電極基材の対向する辺を含む端部２箇所に、全辺に平行して直線状に２箇所折り曲げて取付け部を形成して本発明で規定する電極基材を得た。具体的には、基材の端部を２回、ほぼ直角になるように折り曲げて、基材の平坦面側の第１の屈折部から第２の屈折部までの幅を６ｍｍ、第２の屈折部から先端部までの幅が７ｍｍとなるようにした。その吊り下げ治具及び下治具として、図１及び２に示した構造のものを用いた。具体的には、図２に示したθ１が８１．９４°、θ２が３．５４°となるように接触面１１を有する移動制限部Ｃを形成したものを用いた。なお、θ２は、電極基材の稜線１を支点として、その第１の平面部分が前記吊り下げ治具を構成している接地部から離れる角度を示している。比較のため、特許文献１の実施例１に記載されているような、端部にジグザグ形状の取付け部を設けた電極基材と、その吊り下げ治具を用いて試験を行った。形成したジグザグ形状は、特許文献１の記載中で代表的な形状である。

そして、それぞれ電極基材を、それぞれの治具を使って吊り下げた状態にして、下部に荷重をかけて下方への引張り試験を行った。その結果、従来の端部にジグザグ形状の取付け部を設けた電極基材を用いた吊り下げ方法の場合は、５〜７ｋｇｆで引き抜けた。一方、本発明で規定する電極基材を用いた吊り下げ方法の場合は、２０ｋｇｆでも引き抜けなかった。このことは、従来の方法に比べて、本発明で規定する方法では、４倍以上の抜け難さを実現できることを示している。

以下に、本発明の好ましい一実施形態にかかる電極の製造方法を、図面を参照して説明する。まず、本発明を構成する、対向する辺を含む端部２箇所にそれぞれ取付け部が形成され電極基材Ａ、吊り下げ治具Ｂ１、下治具Ｂ２について、それぞれ説明する。

＜電極基材Ａ＞
図３は、電極基材Ａの一例を示す概略斜視図である。電極基材Ａは、導電性基材から作製される。導電性基材は、例えば、エキスパンドメタル、パンチングメタル、平織り等の金網など、複数の貫通孔を有する板材からなる。図３では平織りの金網を用いる場合が図示されている。導電性基材としては、通常、陽極の場合はＴｉが用いられ、陰極の場合Ｎｉが用いられている。これらの導電性基材には、前処理として、公知の方法によってブラスト処理が施された、表面が粗面化されたものを用いることが好ましい。

図３に示したように、本発明では、電極基材Ａに、対向する２つの辺をそれぞれに含む端部に、それぞれ取付け部Ａ１及びＡ２を形成する。電極基材Ａの中央部は、熱処理等が施されて電極製品となる平坦な電極形成面Ａ３である。図３では、取付け部Ａ１及びＡ２は、電極形成面に対して同方向に形成されているが、これに限定されず、一方を、電極形成面に対して逆方向に形成し、互いに異なる方向に形成してもよい。例えば、下治具に差し込むＡ２の形状をＡ１と異なるものとすることも考えられる。

取付け部Ａ１及びＡ２は、矩形の導電性基材の対向する辺を含む端部２箇所にそれぞれ設けられるが、下記のように構成される。図２、３に示したように、取付け部は、全辺に平行して直線状に２箇所折り曲げることで形成される。その結果、取付け部の構造は、電極基材Ａのいずれか一方の面側に折り曲げられて形成された第１の屈折部１によって、該電極形成面に対して張り出した第１の平面部分３が形成される。該第１の平面部分３の端部が折り曲げられて形成された第２の屈折部２によって、前記一辺をその稜線５とする第２の平面部分４が、前記電極形成面と対向せず、且つ、前記電極形成面と同方向になるように形成されたものとなる。この際、全辺に平行して直線状に２箇所折り曲げるいずれの場合も、例えば、直角または直角に近い角度をなすようにすればよい。この場合は、例えば、直角部分を有する長尺の角材を用い、その直角部分を基材面に乗せて、直角部分で基材を折り曲げることで容易に得ることができる。しかし、導電性基材の全辺に平行して直線状に２箇所折り曲げる角度は、これに限定されず、治具の形状との兼ね合いで、先に述べた設計要件を満足する状態にできればよい。

取付け部を構成する第１の平面部分３と第２の平面部分４を形成する際の折り幅も特に限定されないが、例えば、５〜１０ｍｍ程度あればよい。本発明者らの検討によれば、第１の平面部分３の幅を６ｍｍとし、且つ、第２の平面部分４の幅を５ｍｍとした場合も、第１の平面部分３の幅を６ｍｍとし、且つ、第２の平面部分４の幅を７ｍｍとした場合も、いずれも下方に引っ張った場合における抗力は大きく、基材の落下の問題に十分に対応できることを確認した。より具体的には、前者の構成では、後述する治具Ｂ１及びＢ２との関係で、図２に示したθ１を８０．４３°、及び、θ２を１４．９４°となるように治具を設計したが、下方に約１．６ｍｍ移動すると動かなくなった。また、後者の構成では、図２に示したθ１を８１．９４°、及び、θ２を３．５４°となるように治具を設計したが、この場合は、下方に約０．４ｍｍ移動すると動かなくなり、いずれも大きな抗力を示した。また、それぞれの折り幅を数ｍｍとできたことは、電極製品とする場合に切り落とす取付け部の部分を、その端部から１０〜２０ｍｍ程度と僅かにできることを意味しており、導電性基材をより効率的に利用でき、資源の有効活用が達成される。

＜吊り下げ治具Ｂ１＞
図２は、本実施形態で用いた吊り下げ治具Ｂ１を構成する、前記した基材の取付け部Ａ１を差し込む側端部の概略図である。また、図１は、図２に示した吊り下げ治具Ｂ１に、基材に設けた取付け部Ａ１を差し込む状態を模式的に示した斜視図である。図４は、本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１の一例の概略斜視図である。図６、７は、吊り下げ治具Ｂ１の他の形態を説明するための概略図である。

本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１は、前記した電極基材Ａを構成する第１の平面部分３を載置するための、平面形状からなる載置部１０と、前記した電極基材Ａを構成する第２の平面部分４の先端である稜線５が突き当たる接触面１１を有する移動制限部Ｃとを有することを特徴とする。図１、２、４に示した本実施形態の吊り下げ治具Ｂ１は、接触面１１を有する移動制限部Ｃが、Ｖ字形状を有する溝型の樋で構成されており、該樋の側面を両側から挟み込んで保持するための枠体Ｄとからなっている。そして、枠体Ｄには、電極基材Ａを構成する第１の平面部分３を載置するための平面形状からなる載置部１０が設けられている。図示した載置部１０は、水平面からなるが、本発明はこれに限定されず、折り曲げて形成された第１の平面部分３を載置できるものであれば、例えば、傾斜面であってもよく、先に述べた固定原理を実現できるものであればいずれの形状のものでもよい。

本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１は、図４及び図５に示した例では、矩形板状の電極基材Ａを構成する取付け部Ａ１とほぼ同様の幅の長尺の一体形状のものとしているが、本発明はこれに限定されず、分断されて複数の部材からなるもの（不図示）であってもよい。吊り下げ治具Ｂ１の材質も限定されないが、電極基材Ａを吊り下げた状態でコーティングや焼成等を行うこと、繰り返し使用できるようにすることを考慮すると、耐熱性や耐薬品性等の耐久性に優れたものを用いることが好ましい。接触面１１を有する移動制限部Ｃは、電極基材Ａを構成する第２の平面部分４の先端である稜線５が突き当たり、電極基材Ａに回転モーメントがかかるので、強度を確保する必要もある。また、作業性を向上させるために治具が軽量であることも要望される。これらの性能を満足する材料としては、例えば、純チタンやチタン合金等が挙げられる。治具の軽量化を達成するために、図示したように枠体Ｄの側面に開口部を設けることも有効である。また、本発明では、吊り下げ治具Ｂ１で電極基材Ａを吊り下げた状態でコーティングや洗浄等を行うので、図７に示したように、液抜き用の孔を移動制限部Ｃや枠体Ｄに設けることも有効である。

図１、２、４に示した吊り下げ治具１では、接触面１１を有する移動制限部Ｃの形状を、Ｖ字形状を有する溝型の樋状とし、電極基材Ａを構成する第２の平面部分４の先端の稜線５が突き当たる接触面１１が、相対する２箇所に設けられた対称構造をしている。このため、取付け部を形成した矩形の板状電極基材Ａを、前記吊り下げ治具の側端面から差し込む際に、電極基材Ａの基材面の向きを特定することなく差し込むことができるので、作業性が向上するという利点がある。また、図示した例は、Ｖ字形状を有する溝型の樋形状としたことで、接触面１１の強度を高くでき、吊り下げ治具Ｂ１の耐久性を高めることができる。しかし、本発明は、これに限定されず、図６（ｂ）に示したように、接触面１１を曲面としてもよいし、図６（ｃ）に示したように、Ｖ字形状の中央の面がない状態であっても、図６（ｄ）に示したように、Ｖ字形状の中央の面を平面形状にしてもよい。更に、上記した作業性の向上といった面からは劣るものの、例えば、図６（ｅ）に示したように、接触面１１を有する移動制限部Ｃを１箇所に設ける態様であっても、本発明の所期の目的を達成することができる。

また、図示した例では、接触面１１を有する移動制限部Ｃが設けられ、且つ、電極基材Ａを構成する第１の平面部分３を載置するための平面形状からなる載置部１０を有することを必須とする枠体Ｄの断面形状を矩形で示したが、この点も限定されない。例えば、円形、楕円形、三角形や五角形などの多角形であってもよい。また、図６（a）〜（ｄ）に示したように、対称となる、相対する２箇所に接触面１１、設けられている場合には、本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１を構成する枠体Ｄに、取付け部Ａ１を差し込むことができるように、その底面となる部分にスリット（隙間）を設ける必要が生じる。ただし、スリット以外の形状は特に限定されない。スリットの幅は、電極基材Ａの形成に用いた導電性基材の厚みよりも若干広ければよく、図１に示したようにして取付け部Ａ１をスライドさせることで、容易に差し込むことができれば足り、特に限定されない。

先に述べたように、本発明を構成する吊り下げ治具Ｂ１を構成する枠体Ｄは、図示した長尺の一体形状に限定されず、分断されて複数の部材からなるものであってもよい。また、接触面１１を有する移動制限部Ｃも、分断された複数の部材からなるものであってもよい。例えば、枠体Ｄを図示したような長尺の一体形状にし、接触面１１を有する移動制限部Ｃを分断した構成としてもよい。しかし、その強度や作業性の確保の点では、図示したような、電極基材Ａの形状に応じた長尺の一体形状のものとすることが好ましい。

＜下治具Ｂ２＞
前記したように、本発明を構成する下治具Ｂ２は、吊り下げた状態で熱処理等を施して電極製品とした平坦な電極形成面Ａ３部分に生じる皺や膨らみ等の発生を抑制する観点からは、前記した吊り下げ治具Ｂ１と同様の形態のものとすることが好ましい。このように構成することで、吊り下げ治具Ｂ１と下治具Ｂ２とで吊り下げた矩形の板状電極基材Ａの全面に、均一な張力がかかり、歪みが生じることがより低減できたものと考えられる。勿論、図５に示したように、下治具Ｂ２は、吊り下げ治具Ｂ１と使用する向きが異なるため、同様の下治具Ｂ１に、取付け部Ａ２が差し込まれると、取付け部Ａ２を構成する第１の平面部分３は、吊り下げ治具Ｂ１で平面形状からなる載置部１０として説明した部分に載置されるのではなく、接地することになる。このため、載置部１０と同様の形態を有するが、下治具の説明では、平面形状からなる接地部と呼ぶ。本発明を構成する下治具Ｂ２におけるその他の部分は吊り下げ治具Ｂ１と同様であるので、説明を省略する。

＜治具への電極基材Ａの取付け方法＞
図１に示した、上記した電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１を吊り下げ治具Ｂ１に付ける方法を例にとって、電極基材Ａを吊り下げ治具Ｂ１と下治具Ｂ２とで吊り下げる方法を以下で説明する。取付け部Ａ１は、電極基材Ａの端部に、全辺に平行して直線状に２箇所で折り曲げた形態をしている。一方、吊り下げ治具Ｂ１は、前記取付け部Ａ１を差し込むことで、電極基材Ａをスライド可能に挟持できる形態をしている。具体的には、図１（ａ）に示したように、吊り下げ治具Ｂ１の側端面に取付け部Ａ１の側端部を差し込み、そのまま水平に移動させることで、取付け部Ａ１を吊り下げ治具Ｂ１内に容易に収容させることができる。更に、図１（ｂ）及び図５に示したように、収容させた状態で、電極基材Ａは、その自重によって、取付け部Ａ１を構成する第１の平面部分３が、吊り下げ治具Ｂ１を構成する平面形状からなる載置部１０に載置され、固定される。図示していないが、下治具Ｂ２へも、上記したと同様の方法で電極基材Ａに設けた取付け部Ａ２を収容させることができる。この結果、図５に示したように、電極基材Ａは、電極となる平坦な電極形成面Ａ３部分に均一な張力がかかった状態で、吊り下げ治具Ｂ１と下治具Ｂ２とによって吊り下げられる。

そして、上記した状態で吊り下げられた電極基材Ａに対しては、この状態で、コーティング処理や熱処理等の作業が行われることになる。その際、電極基材Ａの平坦な電極形成面Ａ３に対して風圧や液圧がかかるので、吊り下げられた状態の電極基材Ａは、振り子状に動くことがある。すなわち、その場合、図２（ｂ）に示したように、電極基材Ａの取付け部Ａ１は、回転運動をする。先に述べたように、その場合に、図８に示したようにならないようにする。このため、本発明では、吊り下げ治具Ｂ１に、先に説明した、回転運動した場合に取付け部Ａ１の先端となる稜線５が突き当たるように、接触面１１を有する移動制限部Ｃを設けることを要する。先に説明したように、その場合に、接触面１１に対する、稜線５の移動によって描かれる円弧状の軌跡の接線とのなす角θ１が、９０°±４５°となるように、接触面１１を有する移動制限部Ｃを設計することが好ましい。このように構成することで、電極基材Ａを下方に引っ張った場合の抗力を大きなものにすることができる。

本発明の電極の製造方法は、上記のようにして、吊り下げ治具Ｂ１と下治具Ｂ２と、取付け部Ａ１及びＡ２によって吊り下げられた状態とした電極基材Ａに対して、少なくとも熱処理を施して電極となる部分を製造し、その後に前記取付け部を切断して電極を得るものであればよい。その他の電極を得る際に必要となる各処理は、いずれも常法によって行えばよく、何ら限定されない。以下、電極を得る際に必要となる各処理の概略について説明する。

＜前処理＞
電極に対する前処理としては、ブラスト処理、焼鈍、エッチングがあるが、その中で、焼鈍及びエッチングは、電極基材Ａが吊り下げられた状態で実施される。

＜触媒層形成＞
上記前処理を施した電極基材Ａの平坦な電極形成面Ａ３に対して、例えば、白金族金属塩溶液等の触媒層の形成原料を含んでなる塗布液を塗布して、触媒層を形成するための塗布層を形成する。通常は、Ａ３で示した平坦な電極形成面の一方の面に対して塗布液を塗布することが行われる。その後、例えば、焼成温度４００〜６００℃で１０〜４０分程度焼成して、熱処理を行って、電極基材Ａの平面上に触媒層を形成する。

＜後処理＞
上記のようにして触媒層が形成された電極基材Ａに対しては、更に、後処理としてポストベークが施される。また、例えば、電極基材Ａが陰極用基材である場合には、アルカリ処理が行われる。これらの後処理が終了した後、電極基材Ａの対向する両端部に設けた取付け部Ａ１及びＡ２を切断して平坦な電極形成面Ａ３の部分のみとして、電極製品を得る。或いは、吊り下げ治具Ｂ１及び下治具Ｂ２から電極基材Ａを取り外して、ローラ等を用いて折り曲げ部を平坦に加工して、電極製品を得る。平坦に加工することで、取付け部Ａ１及びＡ２をイオン交換膜に取り付ける際の取付け代、とすることができる。

本発明の電極の製造方法では、吊り下げられた状態とした電極基材Ａに対して、上記した焼鈍工程、触媒層形成工程及びポストベーク工程における熱処理が行われる。この際、電極基材Ａと治具Ｂ１及びＢ２とは、締結手段等により固定されておらず、電極基材Ａは、これらの治具によってスライド可能に挟持されている。陰極を作製する場合を例にとると、電極基材Ａはニッケル製であり、治具にはチタン等が用いられ、使用される素材が異なる。これらの材料が、上記した熱処理工程で加熱されると熱膨張するが、素材が異なるため、熱膨張差が生じる。この場合に、本発明では、電極基材Ａと、治具Ｂ１及びＢ２とは、締結手段等により固定されていないので、熱膨張は拘束されない。更に、本発明を構成する電極基材Ａに設けた取付け部Ａ１及びＡ２は、従来のようにジグザグ形状を有するものでなく、単に、全辺に平行した直線状の折れ線を２箇所設けているだけであるので、その加工の際に、電極製品とする平坦な電極形成面Ａ３と、取付け部との境界付近に加工作業によって歪が生じることを抑制できる。これらの結果、本発明の電極の製造方法によって得られた電極製品には、皺や膨らみ等が生じ難くなるので、先に述べた、治具からの電極基材Ａの落下が抑制される効果と相俟って、電極製品の歩留まりの向上に格段の効果が期待できる。

Ａ：電極基材
Ａ１、Ａ２：取付け部
Ａ３：電極形成面
Ｂ１：吊り下げ治具
Ｂ２：下治具
Ｃ：移動制限部
Ｄ：枠体
１：第１の屈折部又はその稜線
２：第２の屈折部
３：第１の平面部分
４：第２の平面部分
５：稜線
１０、１２：載置面
１１、１３：接触面
１５：吊り下げ治具Ｂ１の端部の角

Claims (8)

1. 対向する辺を含む端部２箇所にそれぞれ取付け部が形成された矩形の板状電極基材を、前記取付け部を用い、吊り下げ治具と下治具とによって、前記電極基材を挟持させて吊り下げた状態に配置し、吊り下げた状態の前記電極基材の平坦な電極形成面に対して少なくとも熱処理を施して電極となる電極面を製造する電極の製造方法において、
   前記取付け部は、それぞれ独立に、前記電極基材の一辺を有する端部に、全辺に亘って平行して直線状に２箇所折り曲げることで形成されており、前記電極基材のいずれか一方の面側に折り曲げられて形成された第１の屈折部によって、前記電極形成面に対して直角をなすように張り出した第１の平面部分が形成され、該第１の平面部分の端部が折り曲げられて形成された第２の屈折部によって、前記一辺を稜線とする第２の平面部分が、前記電極形成面と対向せず、且つ、前記電極形成面と同方向になるように形成されており、
   前記吊り下げ治具は、少なくとも、前記第１の平面部分を載置する平面形状からなる載置部と、前記第２の平面部分の先端である前記稜線が突き当たる接触面を有する移動制限部とを有し、
   前記下治具は、少なくとも、前記第１の平面部分が接地する平面形状からなる接地部と、前記第２の平面部分の先端である前記稜線が突き当たる接触面を有する移動制限部とを有し、
   前記吊り下げ治具に、前記取付け部のいずれか一方が差し込まれ、前記下治具に、前記取付け部の他方が差し込まれ、前記吊り下げ治具と前記下治具とによって、前記電極基材を鉛直方向に吊り下げた状態にした後、この状態で前記電極形成面に少なくとも熱処理を施すことを特徴とする電極の製造方法。
2. 前記吊り下げ治具の前記接触面を有する面構造が、前記稜線が突き当たる位置から前記載置部の載置面に向かって下がる方向に傾斜している傾斜面、或いは、前記稜線が突き当たる位置から前記載置部の載置面に向かって凸状の曲面を有する請求項１に記載の電極の製造方法。
3. 前記下治具の前記接触面を有する面構造が、前記稜線が突き当たる位置から前記接地部に向かって上がる方向に傾斜している傾斜面、或いは、前記稜線が突き当たる位置から前記接地部に向かって凸状の曲面を有する請求項１に記載の電極の製造方法。
4. 前記吊り下げ治具に、前記面構造を有する移動制限部が相対する２箇所に設けられている請求項２に記載の電極の製造方法。
5. 前記下治具に、前記面構造を有する移動制限部が相対する２箇所に設けられている請求項３に記載の電極の製造方法。
6. 前記接触面に対する、前記稜線の移動によって描かれる円弧状の軌跡の接線のなす角θ１が、９０°±４５°となるように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の電極の製造方法。
7. 前記矩形の板状電極基材が、網目状である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極の製造方法。
8. 前記吊り下げ治具が、前記取付け部が形成されている前記電極基材における端部の長さと同じ或いはそれよりも長い長尺形状を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の電極の製造方法。

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