JPH06248492A - 三次元網状構造金属多孔体及びその製造方法 - Google Patents

三次元網状構造金属多孔体及びその製造方法

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JPH06248492A
JPH06248492A JP3706793A JP3706793A JPH06248492A JP H06248492 A JPH06248492 A JP H06248492A JP 3706793 A JP3706793 A JP 3706793A JP 3706793 A JP3706793 A JP 3706793A JP H06248492 A JPH06248492 A JP H06248492A
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JP
Japan
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metal
porous body
skeleton
conductive
synthetic resin
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JP3706793A
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English (en)
Inventor
Toichi Takagi
東一 高城
Kazuto Kushihashi
和人 串橋
Tetsuya Wada
徹也 和田
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連通気孔を有する三次元網状構造体であり、
その金属骨格に微細孔を有する金属多孔体及びその製造
方法を提供する。 【構成】 三次元網状構造の合成樹脂発泡体に金属メッ
キする方法において、樹脂の骨格表面に導電処理を行う
に際し、金属骨格の微細孔を形成する部分を非導電性と
したのち、電気メッキすることにより、非導電性部分が
メッキされないで微細孔として残った金属骨格からなる
金属多孔体及びその製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連通気孔を有する三次元
網状構造体で、その骨格に微細孔を有する金属多孔体及
びその製造方法に関する。この金属多孔体は、特に気孔
率が高く、比表面積が大きく、軽量で、かつ伸びが大き
いので、電池の電極基体、各種フィルター及びその支持
体、触媒担体、流体混合器、触媒反応充填材、消音材、
複合材料の基体、その他新規な応用が期待されている。
【0002】
【従来技術】連通気孔を有する三次元網状構造の金属多
孔体は、特公昭47-10524号公報等に示されているよう
に、合成樹脂の発泡体( 三次元網状構造体)の骨格の全
表面に導電処理を施した後、金属膜を電着した金属多孔
体及び電着後に加熱その他の方法で樹脂部分を除去して
金属のみからなる多孔体が製造されている。この金属多
孔体は、三次元網状構造であるから、容積当たりの重量
が小さく強度が高いので、各種の材料として使用され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この金属多孔体の各種
用途において、最近、従来より更に高気孔率化、軽量化
及び比表面積の増大化が要請されている。しかしなが
ら、用途によっては三次元網目の大きさに制限があるの
で、三次元網目の大きさを一定とした場合、高気孔率化
及び軽量化するために、骨格の金属電着膜を薄くする
と、金属多孔体の強度が低下し、使用目的に耐えないと
いう問題がある。また、比表面積の増加については、全
く解決方法がないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、連通気孔を有
する三次元網状構造体の骨格に微細孔を付与することに
より、前記問題点を解決できることを見出したものであ
る。すなわち、本発明は、連通気孔を有する三次元網状
構造体であり、その骨格に微細孔を有することを特徴と
する三次元網状構造金属多孔体である。さらに、合成樹
脂発泡体を金属メッキする方法において、樹脂の骨格表
面に導電処理を行うに際し、金属骨格の微細孔を形成す
る部分を非導電性としたのち、電気メッキすることを特
徴とする三次元網状構造金属多孔体の製造方法である。
【0005】本発明の金属多孔体は、連通する気孔を有
する三次元網状構造体であり、その代表的な模式図を図
1に示す。金属の三次元網状構造体は、金属の骨格1と
気孔2とから形成されている。金属の骨格1は、合成樹
脂基体の表面に電着されたもので連続しており、気孔2
も全て互いに連通している。さらに、図1において円で
囲んだ金属の骨格部分を拡大した模式図を図2に示す。
金属の骨格1は、金属層3に本発明の特徴である微細孔
4を有している。また、図2では合成樹脂基体を除去し
た場合を示すもので、骨格の内部に連続した中空部分5
を生じる。骨格の内部が中空である場合、微細孔4は気
孔2と中空部分5を連通することになる。
【0006】本発明の三次元網目の大きさ、骨格をなす
金属の種類、骨格の太さ、金属層の厚み、微細孔の形状
・大きさ、微細孔の骨格表面における存在量などは、気
孔率、比重、比表面積、機械的耐久性、強度、電気的特
性、触媒特性など、金属多孔体の使用目的に応じて調整
することができる。
【0007】本発明の微細孔の大きさは、骨格の太さ及
び用途を考慮して選択される。微細孔が骨格の太さに近
い大きさの場合には、強度の著しい低下を生ずる場合が
あり好ましくない。また、微細孔の形状は、色々な形が
可能であるが、強度の点から円形や楕円形等の丸みをも
った形状が好ましい。
【0008】三次元網状構造の金属多孔体を製造する方
法として、三次元網状構造の合成樹脂発泡体に導電性を
付与して電気メッキした金属多孔体、またはその後合成
樹脂を燃焼させて除去し、残ったメッキ金属の表面酸化
膜を還元除去した金属多孔体などが知られている。
【0009】本発明は、金属多孔体を製造するにあた
り、基体となる合成樹脂発泡体の骨格表面に導電処理を
行うに際し、金属骨格の微細孔を形成する部分を非導電
性としたのち、電気メッキすることを特徴とするもので
ある。本発明の金属多孔体は、発泡体基体を残したまま
又は基体を除去して金属のみで使用することができる。
以下に説明する製造方法は、本発明の金属多孔体を製造
する一例であって、これによって制限されるものではな
い。
【0010】本発明の基体となる合成樹脂発泡体(以
下、発泡体という)は、ポリウレタンフォーム、ポリス
チレンフォーム、エポキシフォーム、ポリ塩化ビニルフ
ォーム、フェノール樹脂フォーム、シリコンフォーム、
ポリアクリルフォーム等の三次元連通気孔を有する発泡
体が用いられる。このうちポリウレタンフォームが好ま
しく、特にセル膜のない軟質ポリウレタンフォームがよ
り好ましい。セル膜のない軟質ポリウレタンフォームの
製法では、発泡時のコントロールによりセル膜をなくし
たもの、或いはアルカリ処理、熱処理、水圧処理等によ
りセル膜を除去する方法がある。このうち、特にアルカ
リ処理、熱処理による方法がセル膜除去が完全であるの
で好ましい。軟質ポリウレタンフォームの気泡の大きさ
は、用途によって異なるので特に限定されない。
【0011】つぎに、基体となる発泡体を金属メッキす
るには、発泡体表面が導電性である場合はそのままで、
また発泡体表面が非導電性である場合は導電性を付与し
た後、電気メッキする。導電性を付与する導電処理は、
金属、カーボンやグラファイトなどの導電性物質の粉末
を分散して調整した導電性ペーストで皮膜を形成する方
法や無電解メッキ、銀鏡反応などの金属塩溶液の還元反
応を利用した化学的方法などが挙げられる。本発明は、
発泡体骨格の表面に金属を電気メッキする際に、導電性
の部分に非導電性の部分を付与したのちに電気メッキす
るものであり、導電性部分には金属がメッキされ、非導
電性部分はメッキされないことを利用するものである。
したがって、三次元網状構造体の骨格に金属メッキされ
た金属骨格とメッキされない部分は、微細孔として形成
される。
【0012】非導電性部分を形成するには、基体表面が
導電性の場合は、その上に非導電性物質を被覆する方法
があり、基体表面が非導電性の場合は、導電処理におい
て、導電性を付与してから導電性物質の上に非導電性物
質を被覆する方法、導電性物質と非導電性物質を混合し
て皮膜形成と同時に非導電性部分を形成する方法などが
ある。
【0013】本発明の発泡体表面に導電処理する際に非
導電性部分を形成するには、無電解メッキ、銀鏡反応な
どの還元反応による金属皮膜の析出、或いはカーボンや
グラファイト等の導電性粒子を含有する導電性ペースト
などにより導電処理を行ったのち、合成樹脂等の非導電
性粒子を含有する分散液を骨格表面に浸漬して、付着さ
せ、非導電性部分を形成することができる。
【0014】また、導電ペースト中に非導電性粒子を混
合した混合ペーストを発泡体骨格表面に浸漬して、皮膜
を形成し、導電性処理と同時に非導電性部分を形成する
ことができる。非導電性粒子或いは非導電性部分を形成
する材料としては、用途によってもことなるが、たとえ
ば各種合成樹脂ビーズ、各種ラテックス粒子、各種エマ
ルジョン粒子などが挙げられ、一般的に金属不純物等を
含まないものが好ましい。
【0015】電気メッキに使用する金属の種類、組成、
純度などは目的とする金属多孔体の用途によって異なる
が、通常は銅、ニッケル、クロムなどが代表的である。
電気メッキは通常の方法でおこなわれるが、使用する電
流密度などに留意する必要がある。電気メッキにより形
成する金属層の厚みは、用途によって異なるが、通常数
μm 〜数百μm である。
【0016】電気メッキにより得られた金属多孔体は、
用途により合成樹脂を除去する必要がある。除去の方法
は、空気中で合成樹脂を熱分解により除去した後、酸化
された金属層を金属に還元するために、還元雰囲気で熱
処理する方法が挙げられる。合成樹脂の熱分解の温度
は、合成樹脂の種類によって異なるが300〜800℃
程度である。また、還元雰囲気での熱処理の温度は、金
属の種類によって異なるが、たとえばニッケルの場合は
900℃である。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 [実施例]合成樹脂発泡体としては、厚み5mmで3種類
の網目径のセル膜のない軟質ポリウレタンフォーム〔ブ
リヂストン(株)社製エバーライトSF:型式 HR-30
(空孔径:0.75〜0.93mm)、 HR-20(空孔径:1.08〜1.
47mm)及び HR-13(空孔径:1.56〜2.27mm)〕を用い
た。無電解ニッケルメッキにより骨格表面に導電処理を
施した。これらの多孔体にポリスチレン樹脂粒子(粒径
3〜5μm )および有機系添加剤を加えた分散液に浸漬
したのち乾燥した。これにニッケル金属の電気メッキを
行い、金属多孔体を得た。この際、3種類の多孔体はと
もに金属層の厚みが10μm 程度となるようにメッキ時
間を調整した。ニッケルメッキ浴は、スルファミン酸ニ
ッケルとホウ酸を用いたものでpH 4.3である。
【0018】得られた3種類の金属多孔体を電子顕微鏡
により観察したところ、何れも骨格部分には3〜5μm
程度の微細孔が存在していた。微細孔の存在量は、骨格
表面全体の40〜60%の面積であった。さらに、この
金属多孔体を空気中で温度約600℃で熱処理し、合成
樹脂部分を熱分解除去したのち、さらに還元雰囲気中で
約900℃に加熱し、還元処理することにより、金属の
みで構成された多孔体を得た。この多孔体の骨格には熱
処理前の微細孔が保持されており、骨格部分のポリウレ
タン樹脂が分解除去され、骨格の内部空腔は中空であ
り、骨格部分の微細孔を通して骨格の外部表面と内部表
面とが連通していることが確認された。また、金属層の
厚みは熱処理前と変わらなかった。
【0019】[比較例]実施例において、ポリエチレン
樹脂粒子の分散液による処理を行わなかった以外、実施
例と同様におこなった。得られた金属多孔体の骨格には
微細孔はみられなかった。金属層の厚みは10μm 程度
と実施例と同様であったが、多孔体の比重は、実施例に
比較して2倍程度であった。また、骨格に微細孔がない
ことから、外部と連通する表面積は実施例の2分の1程
度であった。
【0020】
【発明の効果】本発明の三次元網状構造金属多孔体は、
その骨格に微細孔を有するので気孔率が高く、孔を通し
て骨格の内部表面も外部と連通するため、比表面積が非
常に大きく、軽量な多孔体であるから、電池の電極基
体、各種フィルター及びその支持体、触媒担体、流体混
合器、接触反応充填材、消音材、複合材料の基体(金属
アルミニウムとの複合材料等)或いはその他の新規な応
用が期待される新材料である。また、本発明の方法によ
れば、生産性高く金属多孔体を製造することができる。
【0021】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金属多孔体の三次元網状構造を模式的
に表した部分拡大図である。
【図2】図1において、円で囲んだ部分の拡大図を示す
ものであり、本発明の骨格部分の断面構造を斜めから見
た部分拡大図である。
【符号の説明】
1 骨格 2 気孔 3 金属層 4 微細孔 5 中空部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連通気孔を有する三次元網状構造体であ
    り、その骨格に微細孔を有することを特徴とする三次元
    網状構造金属多孔体。
  2. 【請求項2】 合成樹脂発泡体を金属メッキする方法に
    おいて、樹脂の骨格表面に導電処理を行うに際し、金属
    骨格の微細孔を形成する部分を非導電性としたのち、電
    気メッキすることを特徴とする請求項1記載の三次元網
    状構造金属多孔体の製造方法。
JP3706793A 1993-02-25 1993-02-25 三次元網状構造金属多孔体及びその製造方法 Pending JPH06248492A (ja)

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