JPH07268645A - 三次元銅網目構造体の製造方法 - Google Patents

三次元銅網目構造体の製造方法

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JPH07268645A
JPH07268645A JP6187294A JP6187294A JPH07268645A JP H07268645 A JPH07268645 A JP H07268645A JP 6187294 A JP6187294 A JP 6187294A JP 6187294 A JP6187294 A JP 6187294A JP H07268645 A JPH07268645 A JP H07268645A
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Yasuo Kamigata
康雄 上方
Takeshi Yoshida
健 吉田
Kenzo Susa
憲三 須佐
Tatsuya Uchida
達也 内田
Tsuguhiko Hiratsuka
次彦 平塚
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Abstract

(57)【要約】 【目的】銅原料に依存せず、強度が大きく、閉口部が少
なく通気性の良い3次元銅網目構造体の製造方法を提供
する。 【構成】ポリウレタンフォームの表面に粘着性し、酸化
銅粉中に入れ揺動させ酸化銅粉を被着させ、ポリウレタ
ンフォームを焼失除去し、水素ガスを流した還元性雰囲
気で保持し酸化銅が還元され銅粉が焼結してポリウレタ
ンフォームを転写した形状をもつ銅の三次元銅網目構造
体を得た。多孔度は96%であった。 【効果】基体に粉体を被着後熱処理するという簡便な方
法により、強度が大きく、高多孔性の表面積の大きい三
次元銅網目構造体を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、抗菌性フィルター、熱
交換フィルター、空気清浄化フィルターや流体整流用フ
ィルター等のフィルター、自動車用排気ガス処理用等の
触媒担体、放熱用フィンなどに使用される銅を主成分と
する三次元銅網目構造体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】三次元網目構造体の製造法には、金属の
めっき法と、粉体スラリーの含浸・塗布法がある。めっ
き法は特公昭47-10524号公報に開示されており、ウレタ
ンフォームなどの三次元網目構造をもつ合成樹脂発泡体
にカーボンなどで導電性処理を施したのち、めっき槽中
でNiなどの金属層を電着させ、その後焼成し樹脂を分
解焼失させて、発泡樹脂の形状を転写した電着金属の三
次元網目構造体を得るものである。
【0003】粉体スラリー含浸・塗布法は特公昭61-534
17号公報に開示されており、ウレタンフォームなどの三
次元網目構造をもつ合成樹脂発泡体を、金属粉と増粘性
高分子と溶剤を混合し調製したスラリーに浸し、発泡体
の骨格に金属粉を塗着させ、その後熱処理することによ
り合成樹脂発泡体を分解焼失及び金属粉の焼結を行い発
泡樹脂の形状を転写した金属の三次元網目構造体を得る
ものである。また粉体スラリー塗布法では特開昭62-269
724号公報に開示されるように同様の方法でセラミック
スなど非導電性の材料についても三次元網目構造体を得
ることが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】めっき法は実用的なN
i編目構造体の製造方法として現在使用されているが、
発泡樹脂などの絶縁物にめっきを行う場合には、めっき
の前処理として導電処理またはシーダー処理等が必要で
あるなど工程が煩雑である。また本発明が目的とする銅
編み目構造体は作製可能であるが原料となる銅化合物は
メッキ浴中で銅イオンに解離している必要が有り、原料
は硫酸銅や硝酸銅等のイオン結合性の強い化合物に限定
され共有結合性の高い酸化銅等の化合物はそのままでは
使用できないという問題点が有った。さらに銅編み目構
造体に銅以外の金属を固容あるいは金属間化合物として
混入させることは難しいという問題がある。さらにメッ
キ法では不純物としてリン、ほう素、炭素やパラジウム
等が含まれてしまう。
【0005】スラリー塗布法は一般に高分子有機物の溶
液に粉体を懸濁させてスラリーを作製し、基体に含浸さ
せる方法であるが、スラリーの攪拌が十分でないと粉体
が沈降してしまうという問題があり、攪拌しすぎると泡
を抱き込む等スラリーの管理が煩雑であった。粉体であ
れば金属に限らず、セラミックス等導電性のない材料で
も形成可能であるという利点はあるが、塗布したスラリ
ーの表面張力によって基体の骨格より骨格の接合部に粉
体が集まり易く、基体に一様に粉体を含浸塗布すること
は困難である。この現象は出来上がった三次元網目構造
体の強度や導電性に重大な影響を及ぼす。すなわち、一
定量の粉体を塗着した場合、骨格が細く強度が弱くい、
導電性が悪い。従って骨格を太くするため含浸塗布する
スラリーの量を多くして強度を得る、導電性を良くする
という方法が取られているが、この場合、フィルター性
能の低下、触媒能の低下等の問題が生じる。
【0006】更なる問題点として、基体の網目構造を塞
いだ薄い膜状の部分を作り易いという欠点があげられ
る。これはスラリーが膜を張り易いために生じる現象で
スラリーの粘度に大きく依存するがスラリー中の高分子
を取り除いて粉体と溶媒の混合物に基体を含浸させた場
合でも乾燥過程で粉体同士の凝集が起こり閉口部が発生
する。これは銅編み目構造体のの産業上の利用のすべて
の用途に重大な悪影響を及ぼす。
【0007】本発明は、銅原料に依存せず、強度が大き
く、閉口部が少なく通気性の良い3次元銅網目構造体の
新規な製造方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、基体となる三
次元網目構造体の骨格表面に、粉体を被着させ、その後
熱処理をすることを特徴とする三次元銅網目構造体の製
造方法である。すなわち、粉体を乾式法で直接基体表面
に被着させるものである。
【0009】基体となる三次元網目構造体はウレタンフ
ォームなどの連続気泡構造を有する発泡性の樹脂、また
は不織布、織布等であり、形状は使用目的に応じて適宜
選択される。材質は樹脂等の可燃性のものに限られるも
のではなく、金属、セラミックスであっても良い。
【0010】基体骨格表面には粉体の被着を容易にし、
剥離を防止する目的から粘着性を付与することが好まし
い。粘着性はアクリル系、ゴム系等の粘着剤溶液または
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等接着性の
樹脂溶液を塗布することにより付与される。また、樹脂
基体にあってはプラズマ処理等により基体そのものに粘
着性を付与することも可能である。
【0011】基体の骨格表面に好ましくは粘着性を付与
した後、粉体中で基体を揺動させる、あるいは基体に粉
体をスプレイする等の方法により、骨格表面に粉体を被
着させる。これにより乾燥状態の粉体を直接基体の表面
に被着させることができる。粉体は瞬時に基体表面に固
定され、スラリー法のように乾燥過程での基体表面での
粉体の移動がないため基体骨格の接合部に粉体が集まる
ことはない。また粉体の被着は基体表面で起こり、粘着
性層の厚みに依存しないため、粉体の被着量は基体全域
で均一になり一定重量の粉体を被着させた場合、強度の
大きい均一な銅の厚みを有する三次元銅網目構造体が得
られる。さらに粉体は粘着性の付与された部分にのみ選
択的に被着し、また溶媒を使用しないので粉体同士の凝
集も生じないのでスラリー法のように閉口部を形成する
ことはない。
【0012】使用する粉体は銅金属でも良いが銅微粉は
危険物で有り、酸化銅や硫酸銅等の化合物が好ましい。
特に酸化銅は配線板製造工程で大量に廃棄される銅エッ
チング廃液から容易に製造でき、安価で有り資源再利用
という観点からも好ましい。粉体の粒径は基体表面に被
着可能な範囲であれば良く、0.01ミクロン〜100
ミクロンの範囲にあることが望ましい。また、粉体の形
状は特に制限されるものではない。またこの粉体の中に
目的によって他の金属あるいは金属化合物を同一粉中に
あるいは別の粉体として目的量混ぜても良い。
【0013】基体に粉体を被着させた後、熱処理を行
う。熱処理は主に銅化合物の還元、銅粉体の焼結を目的
としたものであるが、基体に発泡樹脂を使用した場合に
は、一般に粉体の焼結温度よりも樹脂の分解温度のほう
が低いため、基体は分解除去される。熱処理条件は使用
する基体および粉体の性状に応じて、処理温度、時間、
雰囲気を適宜選択する。基体に発泡樹脂などの加熱によ
り焼失する材料を使用し、基体の焼失は酸化雰囲気、金
属粉体の焼結は還元雰囲気とで雰囲気に変えることが好
ましい。
【0014】また、粘着性を付与する工程と、粉体を被
着させるる工程を繰り返すことによる手法や粉体の粒径
を選択することにより任意の骨格厚さを持つ三次元銅網
状構造体を得ることができる。
【0015】粉体被着後且つ熱処理前の基体を液体で濡
らし、その後乾燥することにより粉体を緻密に基体骨格
に被着させることが可能となる。このため熱処理後によ
り強度の大きい三次元銅網状構造体が得られる。これは
基体表面にある粉体を液体で濡らし、乾燥過程で液体の
表面張力により粉体を凝集させるものである。粉体を濡
らす方法は基体の液体への浸漬、基体への液体の噴霧等
により行われる。液体の種類は基体と粉体の粘着力を低
下させない材料であればよいが、水が最も実用的であ
る。またこの液体中にメチルセルロース,ポリビニルア
ルコール等の増粘性の高分子等の結着剤を添加すること
により、焼成後の強度をより向上させることができし、
金属イオンを含んだ液体でも良い。たとえば銅イオンを
含んだ水溶液では作製した銅編目構造体の強度が向上す
るし、コバルトやクロムを含んだ溶液を用いると導電率
や熱膨張率を制御できる。本発明においては、編目構造
体の形状は問わない。したがって、ブロック状、管状等
任意の形状が可能である。また、編目の密度を一つの構
造体中で任意に変えることができる。このような形状は
基体の形状で決まるが基体を一工程で望む形に成形でき
ない場合にはあらかじめ基体を接合しておけば良い。た
とえばウレタンフォームの場合では容易に熱融着するで
きる。また金属の箔やブロックと基体を接合しておけば
熱伝導の良い構造体を作製できる。微細構造は粉体の焼
結を利用しているため表面に凹凸が多く、表面積が大き
い。この微細構造はメッキ法では得ることができずメッ
キ法では表面がなめらかになる。
【0016】
【実施例】
実施例1 3次元網状構造を持つ基体として、厚み3mmのポリウ
レタンフォーム(商品名エバーライトSF、(株)ブリ
ジストン製)を使用した。このポリウレタンフォームを
メチルエチルケトンを溶媒とする樹脂分5%のアクリル
系の粘着剤溶液に浸漬した後、余分な溶液をロールを通
して除去し粘着剤を塗布することにより、基体骨格表面
に粘着性を付与した。100℃で10分乾燥し溶媒を除
去した後、酸化銅粉中に基体を挿入し揺動させることに
より被着させた。その後500℃、10分間大気雰囲気
で保持し基体のポリウレタンフォームを分解除去した。
ついで900℃、20分間水素ガスを流した還元性雰囲
気で保持した。これにより酸化銅が還元され銅粉が焼結
してポリウレタンフォームを転写した形状をもつ銅の三
次元銅網目構造体aを得た。多孔度は96%であった。
【0017】実施例2 酸化銅粉被着後、硝酸銅水溶液に浸漬し、100℃で3
0分乾燥する工程を追加する以外は実施例1と同様にし
てNiの三次元銅網目構造体bを得た。多孔度は96%
であった。
【0018】比較例 実施例1と全く同一のポリウレタンフォームを用い、こ
のポリウレタンフォームを、下記組成の組成物をボール
ミルで30分混合した酸化銅粉スラリーに浸漬塗布し、
余剰の酸化銅粉スラリーを除去した。100℃で30分
乾燥し水分を除去した後500℃、10分間大気雰囲気
で保持し基材のポリウレタンフォームを分解除去した。
その後900℃、20分間水素ガスを流した、還元性雰
囲気で保持した。これによりNi粉が焼結してポリウレ
タンフォームを転写した形状をもつ銅Niの三次元銅網
目構造体cを得た。多孔度は96%であった。 スラリー組成 粉体(酸化銅粉) 50重量% 結合剤(メチルセルロース) 2重量% 水 48重量%
【0019】図1に実施例1、実施例2及び比較例で得
られた銅の三次元銅網目構造体a,b,cの引張り応力
と伸びの関係を示す。図中曲線の末端が破断点である。
実施例1、2の三次元銅網目構造体は、比較例で作製し
た三次元銅網目構造体に比べて引張り強度が2倍以上に
向上しており、本発明によれば粉体スラリーを塗布する
方法に比べて強度の大きい三次元銅網目構造体が得られ
ることがわかる。また実施例1、2を比較すると実施例
2の方が引張り強度が2割程増加しており、粉体被着後
に液体で濡らすことにより、より強度が向上することが
わかる。
【0020】実施例1及び比較例で得られたNiの三次
元銅網目構造体を走査電子顕微鏡による表面形態観察写
真で比較したところ、実施例1で得られた三次元銅網目
構造体は比較例で得られた三次元銅網目構造体に比べて
骨格の太さが均一であった。本発明では微小な欠陥部が
少なくスラリー法に比べて高強度のものが得られるもの
と考えられる。また比較例で得られた三次元銅網状構造
体は、閉口部が多く存在したが、本発明で得られた3次
元網状構造体は閉口部が少なく通気性がよく、フィルタ
ーなどに使用した場合圧力損失を小さくすることができ
る。
【0021】実施例3 基体に8cm角のウレタンフォームを用い実施例2と同
様の手法でブロック状の銅編み目構造体を得た。出来上
がり寸法は6cm角で内部まで均一の編み目密度であっ
た。 実施例4 基体として厚み1cmの1インチに約13個の空孔を持
つウレタンフォームと厚み1cmの約40個の空孔を持
つウレタンフォームをあらかじめ熱融着し実施例2と同
様に銅編み目構造体を作製し、一つの構造体の中で編み
目密度のことなる銅編み目構造体を得た。 実施例5 基体として実施例1と同様のウレタンフォームを厚み
0.2mmの銅箔に熱融着したものを用い実施例2と同
様に銅編み目構造体を得た。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基体に粉
体を被着後熱処理するという簡便な方法により、強度が
大きく、高多孔性の表面積の大きい三次元銅網目構造体
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例と比較例で得られた三次元銅網状構造体
の引張り応力−伸びの関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 達也 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 平塚 次彦 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体となる三次元網目構造体の骨格表面
    に、銅または銅化合物の粉体を被着させ、熱処理をする
    ことを特徴とする三次元銅網目構造体の製造方法。
  2. 【請求項2】基体となる三次元網目構造体が熱処理によ
    り焼失除去されるものであり、熱処理により基体となる
    三次元網目構造体を焼失除去させる請求項1記載の三次
    元銅網目構造体の製造方法。
  3. 【請求項3】粉体被着後且つ熱処理前、被着された粉体
    を液体で濡らす請求項1または2項記載の三次元銅網目
    構造体の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101008090B1 (ko) * 2003-03-05 2011-01-13 인튠 써큐츠 오와이 전기 전도성 패턴의 제조 방법
CN103215470A (zh) * 2013-05-03 2013-07-24 中南大学 一种孔结构参数可控的开孔泡沫铜的制备方法
JP2013227599A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Canon Machinery Inc 皮膜形成方法
CN104089993A (zh) * 2013-12-19 2014-10-08 浙江工商大学 一种基于泡沫铜电极的蔗糖浓度检测方法

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