JPH09202904A

JPH09202904A - 多孔質焼結金属板の製造装置

Info

Publication number: JPH09202904A
Application number: JP12428496A
Authority: JP
Inventors: Koji Hoshino; 孝二星野; Yoshiyuki Mayuzumi; 良享黛; Toru Kono; 通河野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】金属組成の自由度が高く、比表面積が大きな発
泡構造の多孔質焼結金属板を容易にかつ確実に得ること
ができる製造装置を提供する。【解決手段】金属粉末を含む発泡性スラリーを調製する
発泡性スラリー混合機１１０と、発泡性スラリーを板状
に成形するドクターブレード６０と、板状に成形された
発泡性スラリーの板状成形体１Ａ，１Ｂ，１Ｃを連続的
に後工程へ搬送するキャリアシート１０と、板状成形体
１Ａを発泡させる発泡用加熱加湿機４０と、板状成形体
１Ｂを乾燥する乾燥機５０と、を有する。ドクターブレ
ード６０は互いに所定間隔離間した２枚のドクターブレ
ード６０Ａ，６０Ｂからなり、乾燥機５０は遠赤外線乾
燥機であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばフィルタ
ー、二次電池電極の基板等に用いられるスポンジ状の空
隙を有する多孔質焼結金属板の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電池の電極、各種フィルタ
ー、触媒の担持体などには、三次元網状骨格を有する気
孔率の高い多孔質金属板が用いられている。このような
多孔質金属板の製造方法としては、従来より、導電化し
た発泡ウレタンフォームなどにメッキを施した後、焼成
する方法（特開平４−００２７５９号公報）、接着剤を
塗着した発泡ウレタンフォーム等に金属粉末を付着させ
た後、焼成する方法（特開平３−１８８２０３号公
報）、微細水溶性結晶体を充填した容器内に低融点金属
を加圧注入して凝固させた後、水溶性結晶体を水洗して
除去することによって空隙を形成する方法（特開昭５９
−００１６５１号公報）等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メッキ
や洗い流す方法では、金属組成の自由度がなく、用途が
限定される。また、樹脂フォームにメッキや金属粉末を
付着させる方法では、骨格に樹脂が消失した中空が生
じ、有効な空間体積が不十分である。更に、従来方法で
は、１００μｍより小さい孔径の多孔質構造が得にく
く、比表面積が小さいという問題がある。

【０００４】本発明は、金属組成の自由度が大きく、か
つ比表面積が大きい多孔質焼結金属板を製造する装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明多孔質焼結金属板の製造装置は、金属粉末を
含む発泡性スラリーを調製するスラリー調製手段と、前
記発泡性スラリーを板状に成形するドクターブレード
と、前記板状に成形された発泡性スラリーの板状成形体
を連続的に後工程へ搬送する搬送手段と、前記板状成形
体を発泡させる発泡手段と、前記板状成形体を乾燥する
乾燥手段と、を有することを特徴とする。

【０００６】本発明の多孔質焼結金属板の製造装置を用
いて行われる多孔質焼結金属板の製造方法は、従来方法
とは全く異なり、金属粉末を含有する発泡性スラリーを
スラリー調整手段で調製し、これをドクターブレードで
板状に成形し、この板状成形体を搬送手段で連続的に後
工程へ搬送しながら、発泡手段で発泡させた後、乾燥手
段で乾燥させ、最後に、この板状成形体を焼成すること
により多孔質焼結金属板を得ることを特徴とする。

【０００７】金属粉末は、発泡性スラリー中で微細な気
泡を構成する薄い液体壁界面に集まる。そして、これを
乾燥すると、水溶性樹脂結合剤（バインダー）と共に気
泡の形状を維持しながら固化する。これを焼成すると、
結合剤が消失すると共に、金属粉末同士が焼結し、気泡
形状を持った発泡状の三次元網状構造を有する多孔質焼
結金属板が得られる。

【０００８】従って、本発明で用いることができる金属
粉末としては、粉末化及び焼結可能な全ての金属が使用
可能であるので、多種類のものを選定できると共に、多
種類の金属を混合することも可能であり、組成の自由度
は非常に高い。また、多孔質焼結金属板を構成する三次
元網状構造体は、金属粉末が焼結したものであるので、
骨格自体が多孔性であり、このため、比表面積は非常に
大きいものとなる。

【０００９】特に、本発明の多孔質焼結金属板の製造装
置では、発泡性スラリーを板状に成形する場合にドクタ
ーブレードを用いているので、微細な気泡を維持しなが
ら薄い板状に形成することができる。このドクターブレ
ードは、互いに所定間隔離間した２枚のドクターブレー
ドからなることがより好ましい。ブレード間で大きな気
泡が抜けて良好な成形体が得られるからである。

【００１０】また、本発明の多孔質焼結金属板の製造装
置では、乾燥手段として遠赤外線照射手段を用いること
がより好ましい。遠赤外線照射手段により赤外線を照射
すると、前工程で発泡した板状成形体を速やかに乾燥さ
せることができるために、発泡した板状成形体の骨格構
造の崩壊が生じず、良好な発泡乾燥成形体が得られるか
らである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。図１は本発明の実施の形態である
多孔質焼結金属板の製造装置を示す断面図、図２は本発
明の他の実施の形態に係る２枚刃のドクターブレードを
示す要部断面図、図３は本発明に係る多孔質焼結金属板
の製造工程を示すフローチャート、図４は本発明の製造
装置により得られた多孔質焼結金属の発泡構造の例を示
す概略断面図である。

【００１２】第１実施形態図１に示すように、本実施形態である多孔質焼結金属板
の製造装置は、キャリアーシート１０が掛け渡された第
１ロール２０及び第２ロール２１とを有する。これら第
１ロール２０と第２ロール２１との間を搬送するキャリ
アシート１０がいわばベルトコンベヤー（搬送手段）の
働きをする。そして、第１ロール２０側から第２ロール
２１側へ、順に離型剤溜８０、離型剤乾燥機１００、ス
ラリー溜３０、発泡用加熱加湿機４０、乾燥機５０が設
けられている。

【００１３】離型剤溜８０は、第１ロール２０近傍のキ
ャリアシートの上面に接して四角箱状であり、この離型
剤溜８０のキャリアシート進行方向側の壁は、キャリア
シートと調整可能な間隙を持って離間するドクターブレ
ード９０が設けられ、ウレタン塗膜２の厚さは、このド
クターブレード９０とキャリアシート１０との間の間隙
で調整される。離型剤溜３０に調製した離型剤塗料Ｕを
入れ、キャリアーシート１０を搬送させると、離型剤塗
料Ｕは、ドクターブレード９０とキャリアシート１０の
間隙から押し出されて所定の厚さを持った塗膜２に成形
され、この塗膜２はキャリアシート１０に運ばれて次の
離型剤乾燥機１００に移動する。

【００１４】離型剤乾燥機１００は、前工程でキャリア
シート１０上に形成された離型剤塗膜２を乾燥固化させ
るものであり、例えば温風乾燥機、遠赤外線乾燥機など
を用いることができる。このようにして形成された離型
剤塗膜２は、多孔質焼結金属板の乾燥成形体（グリーン
シート）をキャリーシートからはく離させる離型剤とし
て、焼結時に同時に焼くことにより消失させることがで
きる。また、グリーンシートのキャリヤーテープとして
も用いることができる。このように離型剤塗膜２を形成
するのは、後述する脆い乾燥成形体１Ｃの取扱を容易に
するためである。

【００１５】図１に示すスラリー溜３０は、ウレタン乾
燥機１００近傍のキャリアシートの上面に接して四角箱
状であり、このスラリー溜３０のキャリアシート進行方
向側の壁は、キャリアシートと調整可能な間隙を持って
離間するドクターブレード６０が設けられ、成形体１Ａ
の厚さは、このドクターブレード６０とキャリアシート
１０との間の間隙で調整される。スラリー溜３０に調製
した発泡性スラリーＳを入れ、キャリアーシート１０を
搬送させると、発泡性スラリーＳは、ドクターブレード
６０とキャリアシート１０の間隙から押し出されて所定
の厚さを持った板状成形体１Ａに成形され、この板状成
形体１Ａはキャリアシート１０に運ばれて次の発泡用加
熱加湿機４０に移動する。

【００１６】スラリー溜３０の上部には、当該スラリー
溜３０に供給される発泡性スラリーＳを調製するための
発泡性スラリー混合機１１０が設けられている。この発
泡性スラリー混合機１１０には、原料を投入する複数の
ホッパー１１１から投入された原料を混練するための混
練機１１２と、発泡剤を混合するための発泡剤混合機１
１３とが接続されており、混練機１１２で混練された原
料と発泡剤混合機１１３で混合された発泡剤とをさらに
混合して発泡性スラリーＳとする。発泡性スラリーを構
成する成分を二液に分割し、その二液を、ドクターブレ
ードに供給する直前に混合することによって、発泡剤の
揮発を可及的に防止することができる。

【００１７】なお、ドクターブレード６０として、図２
に示すような、二枚刃のブレード６０Ａ，６０Ｂを用い
ることがより好ましい。これは、図５に示すように２枚
の刃６０Ａ，６０Ｂの間隙から大きい空気泡Ｂが除か
れ、２枚目のブレード６０Ｂとキャリアシート１０との
間隙から押し出されてくる板状成形体１Ａに大きな泡が
入らないこと、発泡性スラリーＳの液面の高低に拘わら
ず成形体１Ａの厚さを均一にできるからである。この場
合、キャリアシート１０下流側の１枚目の第１ブレード
６０Ａの刃先とキャリアシートとの間隙Ｇ１は、第２ブ
レード６０Ｂの刃先のキャリアシートとの間隙Ｇ２より
大きくすることがより好ましい。また、第１ブレード６
０Ａと第２ブレード６０Ｂの隙間Ｄは、例えば５〜２０
ｍｍ程度とすることがより好ましい。更に、第２ブレー
ド６０Ｂのキャリアシート１０との間隙Ｇ２は、０．２
〜２ｍｍの範囲が適当である。

【００１８】また、スラリー溜３０としては、貯溜され
たスラリーＳ表面に対し、液状媒体を噴霧する機構を備
えたものを用いることが好ましい。これは、図５に示す
ように、次に該チャンバへと発泡性スラリーＳが補給さ
れた際に、元々のスラリー界面Ｓsuに伴なわれて空気気
泡Ｂがスラリー層内部へ巻込まれてしまう。発泡性スラ
リーの成形体にこのような空気気泡が包含されてしまう
と、発泡性スラリー中に含まれていた発泡剤の発泡によ
り本来的に形成される気泡とは異なる大きさの気泡が存
在することとなり、成形体が不均一な気泡構造を生じて
しまう。前記チャンバ内に保持された該発泡性スラリー
の表面部に対し、液状媒体を噴霧しておけば、チャンバ
内に保持されたスラリー表面が乾燥してしまうことがな
く、上記したような空気気泡の巻込みに帰因する成形体
の気泡構造の不均一化が防止できるためである。なお液
状媒体の噴霧は、スラリー表面の乾燥が防止できる限
り、断続的に行なってもあるいは連続的に行なってもよ
い。

【００１９】発泡用加熱加湿機４０が設けられた発泡ゾ
ーンは、成形体１Ａを乾燥させる前に、十分に発泡を完
了させる工程である。成形直後に乾燥させると、成形体
１Ａの表面が先に乾燥されて表皮が生じた状態になり、
成形体１Ａ内部の発泡や水分の蒸発が妨げられて、発泡
が不均一になる場合がある。このため、成形工程と乾燥
工程の間に、発泡工程を設けることが好ましい。

【００２０】発泡の条件は、発泡と同時に乾燥させる
と、成形体表面に亀裂が生じやすいので、発泡中はでき
る限り乾燥を防止するため、高湿度の雰囲気下で行うこ
とが好ましい。具体的には、例えばスラリー粘性が３５
０００ｃｐｓ以上の時、湿度は７０％以上、好ましくは
湿度は８０％以上である。湿度が７０％より低いと、乾
燥時に成形体表面に割れが入るおそれがある。発泡温度
は１５〜６５℃、特に２８〜４０℃の範囲が好ましい。
発泡温度が１５℃より低いと、発泡に例えば２時間以上
かかる場合があり、６５℃を超えると成形体が発泡しす
ぎて成形体が崩壊する場合がある。発泡時間は、通常１
０〜４５分の範囲である。なお、図６は、高湿度条件
下においての発泡状況を模式的に示す図面である。発泡
性スラリーが所定形状、例えば板状に展開されて成形体
１Ａとされた（図６（ａ））後、発泡工程においてスラ
リー中に含まれる発泡剤がガスを発生して成形体１Ａ中
に気泡３が生じる（図６（ｂ）〜（ｃ））が、発泡工程
が高湿度条件下において行なわれるため成形体１Ａ全体
におけるスラリー粘度が均一であり、気泡３は成形体全
体において均一に成長し、成形体全体が均一な発泡構造
を有する発泡成形体１Ｂとなるものである（図６
（ｄ））。なお、発泡工程が高湿度条件下において行な
われるため、発泡成形体１Ｂ表面に亀裂等の不具合が発
生することもない（図６（ｅ））。

【００２１】一方、図７は、発泡性スラリーを成形後、
そのまま乾燥させるないしは低湿度条件下で発泡させた
場合における発泡状況を模式的に示す図面であるが、こ
のように低湿度条件下において発泡が行なわれると、発
泡性スラリーが所定形状に展開されて成形体１Ａとされ
た（図７（ａ））後、前記と同様に発泡工程においてス
ラリー中に含まれる発泡剤がガスを発生して成形体１Ａ
中に気泡３が生じる（図７（ｂ）〜（ｃ））が、低湿度
条件下であるために成形体１Ａの表層部が先に乾燥し、
成形体１Ａにおけるスラリー粘度が不均一となり、気泡
３が成形体において不均一に成長し、不均一な発泡構造
を有する発泡成形体１Ｂとなるものである（図７
（ｄ））。さらに、発泡成形体１Ｂ表面には亀裂４等の
不具合が発生しやすくなる（図７（ｅ））。

【００２２】なお、この加熱加湿機４０としては、前記
搬送手段（キャリアシート）の搬送路を囲繞する、搬送
入口および搬送出口を備えた炉体内に、水温調節ヒータ
を備えた水槽と、前記炉体内の搬送路に沿って設けられ
た成形体加熱ヒータと、炉体内壁面に設けられた結露防
止ヒーターとを有してなる構成のものが好ましい。例え
ば図８はその構成の一例を示すものであるが、図８に示
す加熱加湿機４０は、前記キャリアシート１０の搬送路
を囲繞し、キャリアシート１０の上方および下方に至る
閉塞空間を形成する矩形の炉体４６を有する。この炉体
４６の第１ロール２０側壁面には、キャリアシート１の
搬送入口４７が設けられ、一方第２ロール２１側壁面に
は、搬送出口４８が設けられている。そしてこの炉体４
６の略中央部を通過するキャリアシート１０の搬送路よ
り下方側の空間４９Ａは水槽として機能し、該空間には
加湿源として所定量の水４５が収容されている。なお、
この空間４９Ａ底部には水温調節ヒーター４３が備えら
れており、収容された水４５を加熱して炉内雰囲気を所
定の湿度に保てるようにしている。なお、この空間４９
Ａには収容された水を攪拌させて温度の均一化を図るた
めの攪拌機構を備えていることが望ましい。一方、炉体
４６の内部におけるキャリアシート１０の搬送路より上
方側の空間４９Ｂの壁面には、プレートヒーター４２が
配置してあり、壁面における水の凝結を防止すると共
に、雰囲気温度を所定温度に保つことを補助している。
さらに、前記キャリアシート１０の搬送路直下には、搬
送路に沿ってプレートヒーター４４が配してあり、主と
してこのヒータ４４によって、キャリアシート１０上に
成形されたスラリー成形体１Ａを所定温度に加熱して成
形体の発泡を促進する構成とされている。なお、前記水
温調節ヒータ４２としては、例えばニクロム線シースヒ
ーターが、またヒーター４３，４４としては例えばカー
ボンプレートヒーターが用いられ得る。

【００２３】発泡用加熱加湿機４０により発泡した発泡
成形体１Ｂは、乾燥機５０が設けられた乾燥ゾーンに搬
送され、ここで乾燥される。乾燥前の気泡は、水膜が存
在することによって維持されている。このとき、スラリ
ーは気泡と気泡との界面に凝集し、骨格構造（発泡体構
造）を形成する。そのままの状態で水膜が割れると骨格
を形成しているスラリーが流動し、骨格構造が崩壊して
しまう。そのような崩壊が起こらないように乾燥すれ
ば、発泡体構造の成形体を得ることができる。できる限
り骨格構造の崩壊を生じさせないように乾燥するために
は、速やかに乾燥させることが必要である。これには遠
赤外線乾燥が適している。すなわち、一般に、乾燥に
は、温風乾燥などのような伝熱加熱方式、遠赤外線加熱
方式、マイクロ波加熱方式等が採用でき、乾燥（水分除
去）速度としては、マイクロ波によるものが最も大き
く、次いで遠赤外線によるものであり、伝熱によるもの
はこれら２つに比べてかなり小さいものでありかつ乾燥
が表面部と内部側とでかなり不均一に生じる。このた
め、速やかに水分を除去する上で、マイクロ波あるいは
遠赤外線のいずれかを採用することが有効と考えられる
が、本発明に係る発泡性スラリーは金属成分を含むもの
であるためマイクロ波を使用すると金属粉の着火溶融が
生じることから、マイクロ波は本来的に採用し得ず、従
って、遠赤外線の使用が最も好ましい。しかしながら、
本発明において乾燥工程に使用される乾燥機５０として
は、遠赤外線乾燥機に限定されるものではなく、温風乾
燥機を用いることも可能であり、また遠赤外線乾燥機と
温風乾燥機とを併用したり、遠赤外線加熱と伝熱加熱の
双方を利用した乾燥機を使用することもできる。

【００２４】図９は、本発明において好ましく用いられ
得る遠赤外線乾燥機の構成の一例を示すものである。図
９に示される遠赤外線乾燥機５０は、前記キャリアシー
ト１０の搬送路を囲繞し、キャリアシート１０の上方に
閉塞空間を形成する矩形の炉体５１を有する。この炉体
５１の第１ロール２０側壁面には、キャリアシート１０
の搬送入口５６が設けられ、一方第２ロール２１側壁面
には、搬送出口５７が設けられている。そして、この炉
体５１の内部は、炉体５１の内壁上面部および側面部に
一体的に接続された隔壁５３Ａ，５３Ｂにより、搬送方
向に沿って３つのブース５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃに区画
されている。なお、隔壁５３Ａ，５３Ｂの下端は、キャ
リアシート１０の搬送路よりも若干上方にて終ってお
り、キャリアシート１０およびその上部に形成された発
泡成形体１Ｂは、この間隙５８Ａ．５８Ｂを通って次の
ブースへと移動していく。そして、各ブース５４Ａ，５
４Ｂ，５４Ｃ内におけるキャリアシート１０の搬送路上
部には、それぞれ複数の遠赤外線ヒーター５２が配列し
てあり、キャリアシート１０の上部に形成された発泡成
形体１Ｂを遠赤外線乾燥できるようにしている。さらに
炉体５１の上部には、各ブース５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ
内部と連通する排気ブロワ５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃが設
けられており、ブース内の湿潤雰囲気ガスを系外へと除
去できるようにしている。また、各ブース５４Ａ，５４
Ｂ，５４Ｃ内壁面には、遠赤外線による乾燥を効率的に
行ない得るように、反射板が設けられていることが好ま
しい。なお、この例においては、乾燥効率を高めるため
に遠赤外線乾燥機の炉内が複数のブースに区画されたも
のであったが、遠赤外線乾燥機としては、このように複
数のブースに区画されていないものであってもよく、ま
たブース数に特に限定はない。さらに、独立した遠赤外
線乾燥機を複数配列することも可能である。

【００２５】また、できる限り骨格構造の崩壊を生じさ
せることなく所望の発泡体構造を有する乾燥成形体を得
る上で、スラリー中の水分がほんの少し蒸発すると粘性
が著しく増大するようなスラリー組成としておくことが
好ましい。乾燥機５０の具体的な条件は、例えば遠赤外
線を用い、ヒーター温度１２０〜１８０℃、雰囲気温度
４０〜８０℃、乾燥時間２０〜１２０分の条件を採用す
ることができる。これにより、板状の乾燥成形体１Ｃを
得ることができる。この乾燥成形体１Ｃの厚さは、発泡
により、通常、図２中Ｇ２の高さの３〜８倍の厚さにな
る。

【００２６】図１に示した本実施形態である多孔質焼結
金属板の製造装置では、乾燥成形体１Ｃを乗せたキャリ
アシート１０を下側直角方向に折曲させながら搬送させ
ることで、乾燥成形体（グリーン体）１Ｃとキャリアシ
ート１０とを分離している。続いて乾燥成形体１Ｃは、
カッター７０により所定の長さ毎に切断され、次の焼成
工程に送られる。

【００２７】なお、説明では、成形工程、発泡工程及び
乾燥工程を別個の装置で行う例を説明したが、これらの
工程を連続した一つの装置を用いても良い。次に本発明
の多孔質焼結金属板の製造装置を用いて多孔質焼結金属
板を製造する手順を説明する。

【００２８】本発明の多孔質焼結金属板の製造方法で
は、図３のフローチャートに示すように、発泡性スラリ
ー調製工程、成形工程、発泡工程、乾燥工程、脱脂工
程、焼結工程により製造することができる。まず、発泡
性スラリーの調製は、例えば金属粉末、水溶性樹脂結合
剤、発泡剤、界面活性剤、水等を含有するスラリーを発
泡性スラリー混合機１１０にて調製する。ここで、金属
粉末の種類には限定はなく、例えばニッケル、銅、鉄、
ＳＵＳ、クロム、コバルト、金、銀等の焼結する金属及
び合金全てが使用可能である。金属粉末の粒径は、平均
粒径が５００μｍ以下、特に０．５〜１００μｍの範囲
が好ましい。平均粒径が０．５μｍより小さいと、スラ
リー調整時に水と反応して着火するおそれがあり、一
方、平均粒径が５００μｍより大きいと、できあがる多
孔質焼結金属板の強度が弱くなりすぎる場合がある。金
属粉末のスラリー中における配合量は、５〜８０％（重
量％、以下同様）、特に３０〜８０％の範囲が望まし
い。

【００２９】水溶性樹脂結合剤は、スラリーを乾燥させ
たときに多孔質成形体の形状を保持させる働きを有す
る。また、スラリーの粘度調整剤としても機能する。水
溶性樹脂結合剤としては、メチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、エチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール等を例示すること
ができる。水溶性樹脂結合剤の配合量は、０．５〜２０
％、特に２〜１０％の範囲が好ましい。０．５％より配
合量が少ないと、乾燥成形体の強度が弱く、ハンドリン
グに差し支える場合があり、一方、２０％より多いと、
粘度が高くなりすぎて成形が困難になる場合がある。

【００３０】発泡剤は、ガスを発生して気泡を形成する
ことができればよく、一定の温度で分解してガスを発生
する化合物や、揮発性の有機溶剤などを選択することが
できる。揮発性の有機溶剤としては、例えば炭素数５〜
８の炭化水素系有機溶剤を挙げることができる。このよ
うな有機溶剤は常温で液体であり、揮発性で、スラリー
中においては界面活性剤の作用でミセルを形成し、常温
又は加熱下で気化して微細な気泡を形成する。炭素数５
〜８の炭化水素系有機溶剤としては、例えばペンタン、
ネオペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、イソヘプタ
ン、ベンゼン、オクタン、トルエン等を挙げることがで
きる。発泡剤の配合量は、０．０５〜１０％、特に０．
５〜５％の範囲が好ましい。０．０５％より少ない配合
量では、気泡の発生が不十分になり、気孔率が高くなら
ない場合があり、一方、１０％より配合量を多くする
と、ミセルが大径化し、これに伴い成形体中に形成され
る気泡も大径化するため、孔径分布が不均一となった
り、得られる成形体及び焼結体の強度が低下する場合が
ある。なお、発泡剤を使用する代わりに、空気などの気
体を激しく混合させる方法によって、発泡性スラリーを
調整することも可能である。

【００３１】界面活性剤は、発泡状態を安定化し、発泡
剤のミセルを形成する作用があり、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫
酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アル
カンスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリエチ
レングリコール誘導体、多価アルコール誘導体等の非イ
オン系界面活性剤等を例示することができる。界面活性
剤の配合量は、０．０５〜５％、特に０．５〜３％の範
囲が好ましい。０．０５％より配合量が少ないとミセル
の形成が不安定となり、微細な気泡を保つことが困難に
なる場合があり、一方、５％より多いとそれ以上の効果
が見られない場合がある。

【００３２】本発明に係る発泡性スラリーには、以上の
成分以外に、可塑剤、気孔形成促進用可燃剤等を配合す
ることができる。可塑剤は、成形体に可塑性を付与する
ためのもので、エチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、グリセリンなどの多価アルコール、鰯油、菜種
油、オリーブ油などの油脂、石油エーテル等のエーテル
類、フタル酸ジエチル、フタル酸ジＮブチル、フタル酸
ジエチルヘキシル、フタル酸ジオクチル、ソルビタンモ
ノオレート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンパ
ルミテート、ソルビタンステアレートなどのエステル類
等を例示することができる。可塑剤の種類に応じて、発
泡状態が変化し、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように多孔
質体の構造が変化する。可塑剤の配合量は、０．１〜１
５％、特に２〜１０％の範囲が好ましい。配合量が０．
１％より少ないと、可塑作用が不十分になる場合があ
り、一方、１５％より多いと、成形体の強度が不十分に
なる場合がある。

【００３３】また、気孔形成促進用可燃剤は、乾燥成形
体の焼成時に、消失させることによって、気孔の形成を
促進するためのものである。従って、粉末、繊維状など
の形状を保ち、焼成時に消失するものを選定することが
できる。具体的には、０．１〜２００μｍ程度の粉末状
のもの、長さが２００μｍ以下、好ましくは３０〜１２
０μｍ程度の繊維状のものがよい。材料としては、パル
プ、綿、糸くず、コーンスターチ、カルボキシメチルセ
ルローズ、非水溶性セルロース繊維、ポリビニルブチラ
ル樹脂、ポリビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン
樹脂などを例示することができる。

【００３４】本発明に係る発泡性スラリーは、上記成分
を混合することによって得ることができる。この場合、
混合順序に制限はないが、混合中はできる限り発泡を制
限するために、発泡剤は最後に混合することが好まし
い。なお、スラリーが発泡するとスラリーの粘度が低下
して成型性が悪くなるが、発泡剤を添加してからスラリ
ーが発泡するまでの時間は、発泡剤の種類、添加量、及
び温度でコントロールが可能であり、これを適度にコン
トロールし、流動性があるうちに成形することができ
る。また、スラリーの粘度は、２０℃で、１００００ｃ
ｐｓ〜７００００ｃｐｓの範囲、特に、３００００〜５
５０００ｃｐｓの範囲が好ましい。１００００ｃｐｓよ
り粘度が低いと、乾燥時に発泡構造が崩壊する場合があ
り、一方、７００００ｃｐｓより粘度が高いと、粘性が
大きくなりすぎて成形が困難になる場合がある。

【００３５】次に、このように調製した発泡性スラリー
Ｓをスラリー溜３０に入れ、ドクターブレード６０を用
いて板状に成形するが、その前にキャリアシート１０の
表面にウレタン塗膜２を形成する。すなわち、キャリア
ーシート１０を搬送させると、離型剤溜３０に投入され
た離型剤塗料Ｕは、ドクターブレード９０とキャリアシ
ート１０の間隙から押し出されて所定の厚さを持った塗
膜２に成形され、この塗膜２はキャリアシート１０に運
ばれて次の離型剤乾燥機１００に移動し、ここで乾燥固
化される。

【００３６】このようにして形成された離型剤塗膜２上
に、発泡性スラリーＳの板状成形体１Ａを形成する。こ
のときキャリアシート１０が板状成形体１Ａのベルトコ
ンベヤーの働きをし、スラリー溜３０に投入された発泡
性スラリーＳは、ドクターブレード６０とキャリアシー
ト１０の間隙から押し出されて所定の厚さを持った板状
成形体１Ａに成形され、この板状成形体１Ａはキャリア
シート１０に運ばれて次の発泡用加熱加湿機４０に移動
する。

【００３７】発泡用加熱加湿機４０では、成形体１Ａを
乾燥させる前に十分に発泡を完了させるとともに、発泡
中はできる限り乾燥を防止するため、高湿度の雰囲気下
で行われる。発泡用加熱加湿機４０により発泡した発泡
成形体１Ｂは、乾燥機５０が設けられた乾燥ゾーンに搬
送され、ここで乾燥されることにより乾燥成形体１Ｃが
得られる。

【００３８】次に、乾燥成形体１Ｃを乗せたキャリアシ
ート１０を下側直角方向に折曲させながら搬送させるこ
とで、乾燥成形体（グリーン体）１Ｃとキャリアシート
１０とが分離され、続いて乾燥成形体１Ｃは、カッター
７０により所定の長さ毎に切断され、次の焼成工程に送
られる。

【００３９】焼成工程は、２段階の工程とすることが好
ましい。第１段階は脱脂と呼ばれ、有機物（バインダー
等）を揮散させる工程であり、第２段階は、金属粉末を
焼結させる工程である。また、これらの工程は連続とす
ることができる。脱脂工程は、例えば空気雰囲気下ある
いは水素ガスなどの還元ガス雰囲気下で、３００〜７０
０℃程度の温度で１０〜６０分の時間焼成することがで
きる。また、焼結工程は、製造する金属の種類に応じ
て、アンモニア分解ガス雰囲気、水素ガスのような還元
性雰囲気下、あるいは真空中、さらには空気中の雰囲気
で、８００〜１４００℃程度の温度で２０〜１２０分間
焼成することが好ましい。脱脂・焼結時に、体積が約２
０％収縮するので、脱脂、焼結は、グラファイト板など
の滑りのよい敷板に乗せて行うことが好ましい。焼結工
程後、スキンパス圧延などで厚さを変えても良い。

【００４０】かくして表面積の大きい、三次元網状骨格
構造を有するスポンジ状の多孔質焼結金属板を得ること
ができる。多孔質焼結金属板は、図４に示すように、ス
ラリーの調製方法、発泡方法、乾燥方法、焼成方法等の
違いにより、例えば図４（Ａ）に示すような泡一層、
（Ｂ）に示すような閉気孔構造、（Ｃ）に示すような表
面が閉口した構造、（Ｄ）に示すような表面が開口した
構造など種々の細孔構造とすることが可能である。

【００４１】多孔質焼結金属板は、三次元網状骨格が金
属粉末の焼結体であるので、骨格自体が多孔質である。
このため、表面積が非常に大きく、例えばＢＥＴ比表面
積が３００〜１５００ｃｍ2 ／ｃｍ3 の範囲である。ま
た、発泡体の孔径が非常に小さく、１００μｍ未満の孔
径を有するものを容易に得ることができ、具体的には、
平均孔径が６０〜６００μｍの範囲のもので、気孔率が
９０〜９９容量％のものを製造することができる。

【００４２】本発明により得られる多孔質焼結金属板
は、上記特徴を有するため、例えばアルカリ二次電池の
電極の活物質保持材、水電解電極、石油暖房機器の灯油
噴霧化部材、磁気シールドパッキン、爆薬を使用するエ
アクッションの気体膨張緩衝材、吸音材、浄化機の水電
解フィルター、空気浄化機の静電フィルター、エンジン
排ガスのオイルミストフィルター、石油ストーブなどの
燃焼機器の脱臭触媒、高温排気集塵フィルター、アルミ
ニウムを気孔中に高圧充填した複合材の基材、工業用触
媒、坦体等の有用な用途を有する。

【００４３】その他の実施形態なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発
明の範囲内で種々に改変することができる。たとえば上
述した実施形態では、脆い乾燥成形体１Ｃの取扱を容易
にするために、離型剤塗膜２を形成したが、本発明で
は、離型剤塗膜以外に、発泡乾燥成形体１Ｃの焼成時に
消失し、多孔質燒結金属の特性に影響を与えない樹脂膜
を用いることができる。このような樹脂膜としては、発
泡性スラリーの発泡、乾燥工程で収縮しないものである
と共に、焼成時には完全に消失するものであることが好
ましい。また、キャリアシート１０から容易に分離する
ことが好ましい。かかる樹脂として、例えば、ウレタン
樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ポリエステル、耐熱性の
ある熱可塑性樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹
脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂などを使用することがで
きる。

【００４４】また、上記実施形態では、離型剤膜あるい
はその他の樹脂膜を形成するための手段として、ドクタ
ーブレード９０を用いているが、その他の膜形成装置と
して、例えばハケ塗り、ブラシ塗り、スポンジロール塗
り、押出成形方法なども採用することができる。なお、
膜を形成する工程を省いて樹脂フィルムを用いることも
できる。例えば樹脂フィルムを捲回したロールなどを用
い、このロールから繰り出した樹脂フィルムに発泡性ス
ラリーを成形するようにしてもよい。

【００４５】また、上記実施形態では、乾燥成形体１Ｃ
をカッターにより切断した後、焼成しているが、乾燥成
形体１Ｃを切断することなく長尺のまま焼成することも
可能である。なお、長尺のまま焼成する場合には、乾燥
成形体１Ｃの大きな収縮により成形体に割れが生じる虞
れが大きいため、成形体がこれを支持する搬送体上で、
この収縮の動きが規制されることなく容易に生じるよう
に、配慮することが必要である。例えば、焼結炉におい
て、成形体を支持する搬送体の表面に潤滑剤、滑剤等を
付与して成形体と搬送体との接触抵抗を低くする、成形
体を支持する搬送体を複数の回転ローラ体により構成し
て成形体と搬送体との接触面を小さくする、あるいは焼
結炉入口側より出口側の位置を高く（角度をつける）し
搬送体が傾斜したものとして、成形体を重力の作用で入
口側にずらし戻す、ことにより収縮を容易に吸収できる
ようにした構成の焼結炉を採用することが望ましい。

【００４６】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。金属粉末、水溶性樹脂結合剤（バインダー）、発
泡剤及び界面活性剤を表１に示す配合組成（重量％）に
て調製した。

【００４７】

【表１】

【００４８】このように調製した発泡性スラリーを、図
１及び図２に示す製造装置（２枚刃）を用いて板状成形
体を得た。この場合、図２に示す第１ブレードＢ１のゲ
ート高さを０．８ｍｍ、第２ブレードＢ２のゲート高さ
を０．６ｍｍに調整し、キャリアシート１０の送り速度
を２０ｃｍ／ｍｉｎとした。

【００４９】次に、成形体１Ａを表２に示す温度及び湿
度に設定した恒温恒湿装置４０に入れ、同表に示す時間
保持して成形体を発泡させた。その後、ヒータ温度１６
０℃に設定した遠赤外線乾燥機５０を用いて成形体１Ｂ
を乾燥させて乾燥成形体１Ｃ（グリーン体）を得た。次
いで、この成形体１Ｃをグラファイト板上に乗せ、空気
中、４５０℃で３０分間保持して脱脂した。次いで、表
２に示す条件で焼結して発泡構造を有する多孔質焼結金
属板を得た。焼結によって、焼結体は、全体にグリーン
体よりも長さで約２０％収縮していた。

【００５０】また、得られたそれぞれの多孔質焼結金属
板の一部を樹脂埋めし、断面を研磨し、画像解析装置を
用いて気孔径及び気孔率を測定すると共に、ＢＥＴ法で
比表面積を測定した。測定結果を表２に併記する。ま
た、比較のために、市販のポリウレタンフォームの片面
側（内面側）に厚さ０．５μｍの厚さでニッケルを蒸着
して前記ポリウレタンフォームに導電性を付与した後、
硫酸ニッケル水溶液中に浸漬し、陰極として１Ａ／ｄｍ
2 の電流密度でニッケル電気メッキを施し、前記ポリウ
レタンフォームの貫通孔表面に平均厚さ７５μｍのニッ
ケルメッキを層を形成し、次いでこれを水素気流中、温
度１１００℃に０．５時間保持させてポリウレタンフォ
ームを消失させた。得られた多孔質焼結金属板は、直径
５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの寸法を有していた。この多
孔質焼結金属板について、上記と同様に、気孔径、気孔
率、ＢＥＴ比表面積を測定した。結果を表２に併記す
る。

【００５１】

【表２】

【００５２】

【発明の効果】本発明の多孔質焼結金属板の製造装置に
よれば、金属組成の自由度が高く、比表面積が大きな発
泡構造の多孔質焼結金属板を容易にかつ確実に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施形態である多孔質焼結金属
板の製造装置を示す断面図である。

【図２】図２は２枚刃のドクターブレードを示す要部断
面図である。

【図３】図３は本発明に係る多孔質焼結金属板の製造工
程を示すフローチャートである。

【図４】図４は本発明の製造装置により得られた多孔質
焼結金属の発泡構造の例を示す概略断面図である。

【図５】図５はスラリーチャンバにおける空気の巻込み
状況を模式的に示す図面である。

【図６】図６は高湿度条件下においての発泡状況を模式
的に示す図面である。

【図７】図７は低湿度条件下においての発泡状況を模式
的に示す図面である。

【図８】図８は本発明の別の実施形態に係る発泡装置を
示す要部断面図である。

【図９】図９は本発明の別の実施形態に係る乾燥装置を
示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０キャリアシート（搬送手段）３０スラリー溜４０発泡用加熱加湿機（発泡手
段）５０乾燥機（乾燥手段）６０ドクターブレード１１０発泡性スラリー混合機（スラ
リー調製手段）Ｓスラリー１Ａ成形体１Ｂ発泡体１Ｃ乾燥成形体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末を含む発泡性スラリーを調製する
スラリー調製手段と、前記発泡性スラリーを板状に成形するドクターブレード
と、前記板状に成形された発泡性スラリーの板状成形体を連
続的に後工程へ搬送する搬送手段と、前記板状成形体を発泡させる発泡手段と、前記板状成形体を乾燥する乾燥手段と、を有することを
特徴とする多孔質焼結金属板の製造装置。
【請求項２】前記ドクターブレードが、互いに所定間隔
離間した２枚のドクターブレードからなることを特徴と
する請求項１に記載の多孔質焼結金属板の製造装置。
【請求項３】前記乾燥手段が遠赤外線照射手段を有する
請求項１または２に記載の多孔質焼結金属板の製造装
置。