JPH10251711A - 多孔質体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成分組成や細孔構造に傾斜機能を有する三次元
網状骨格構造の多孔質体を容易に製造できる多孔質体の
製造方法を提供する。 【解決手段】焼結可能な原料粉末、水溶性樹脂結合剤及
び界面活性剤を含む発泡性スラリーＳ１，Ｓ２，Ｓ３を
板状に複層成形し、この複層成形体４Ａを乾燥、焼成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜機能等の厚さ
方向で性質の異なる三次元網状骨格構造を有し、フィル
ター、気化器、二次電池の電極基板等に好適に使用可能
な多孔質体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の素材として傾斜機能が注目
されている。傾斜機能とは、材料の断面方向に成分組
成、微細構造、あるいは細孔構造等の材料の特性因子が
連続的又は断続的に変化しているために、材料の特性
（機能）がその断面方向に連続的又は断続的に変化（傾
斜）している状態を指し、そのような特性因子が連続的
又は断続的に変化する材料は、総称して傾斜機能材と呼
ばれる。材料に傾斜機能を持たせることにより、均質な
材料にはない様々な特性を付与することができる。例え
ば成分組成に傾斜機能を付与することにより、一つの材
料の表裏両面で耐熱性、耐食性、電気特性、磁気特性等
の特性が異なる材料とすることができる。また、細孔構
造に傾斜機能を付与することにより、フィルターであれ
ば背圧を低く抑えたり、灯油等の気化器であれば気化速
度を速めたり、二次電池の電極基板であれば渦巻き型電
池製造時の電極の割れを防止したり、吸音材であれば幅
広い周波数領域での吸音が可能となるなど、様々な用途
に適合した材料を設計することができるようになる。

【０００３】ところで、従来、三次元網状骨格構造ある
いはそれに近い発泡構造を有する多孔質体の製造方法と
しては、（１）発泡ウレタンなどに金属粉末を含有する
スラリーを含浸塗着し、焼成する方法（特開平６−１５
８１１６号公報）、（２）導電化した発泡ウレタンなど
にメッキを施した後、焼成する方法（特開平４−００２
７５９号公報）、（３）接着剤を塗布した発泡ウレタン
等に粉末を付着させた後、焼成する方法（特開平３−１
８８２９３号公報）、（４）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）、（５）
粉末と有機バインダーとの混和物に発泡剤を加え、射出
成形あるいは発泡押し出し成形を行い、焼成する方法
（特開平４−３２５６０４号公報）等の方法が知られて
いる。

【０００４】また、上記傾斜機能を有する三次元網状骨
格構造の多孔質体の製造方法としては、例えば上記の方
法で製造された異なる成分組成及び／又は細孔構造を持
つ多孔質体を積層して接合する方法、特開昭６３−０２
７８２３号公報に記載されているように、骨格構造の異
なる発泡ウレタンと不織布等の積層体に電気メッキを施
した後に焼成する方法等が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メッキや洗い
流す方法では、多孔質体の骨格を構成する材料が金属に
限定され金属組成の自由度も限定されてしまう。また、
発泡ウレタン等を基材に用いる方法では、骨格に基材が
消失した中空が生じ、有効な空間体積が不十分である。
また、射出成形あるいは発泡押し出し成形する方法で
は、有機バインダーを水に溶解して成形するのではな
く、有機バインダーを溶解させた状態で成形するので、
気孔のほとんどが閉気孔の多孔質体となり、三次元網状
骨格構造とはならず、用途が限定されてしまう、等の問
題がある。従来の方法で製造された多孔質体を積層して
接合する場合においても同様の問題が残る。

【０００６】また、傾斜機能材とするために従来の方法
で製造された多孔質体を接合する場合、十分な接合強度
が得られなかったり、接合工程が加わるので、工程数が
増えてコストアップになるなどの問題がある。本発明
は、上記事情に鑑みなされたもので、成分組成や細孔構
造に傾斜機能を有する三次元網状骨格構造の多孔質体を
容易に製造できる多孔質体の製造方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、本発明者らのう
ちの一人が以前に出願した特開平７−３３１３０２号公
報に記載された多孔質金属製造用混合原料の配合組成を
ベースにした発泡性スラリーの粘度が高く、複層に重ね
て成形してもほとんど混じり合わないことを利用してこ
れを複層の板状成形体に成形し、この成形体を乾燥、焼
成して三次元網状骨格構造の多孔質体を製造する方法を
開発した。

【０００８】この方法によれば、複層の成形体のそれぞ
れの成形層を異なる組成の発泡性スラリーで形成すれ
ば、細孔構造や成分組成に傾斜機能を持たせることが可
能である。また、複層成形するので、例えばドクターブ
レードを複数連続配置することにより、連続生産が可能
であり、加えてスラリー成形の段階で重ね合わせるの
で、互いの層がある程度混じりあい、そのため接合強度
の問題は生じない。更に、成分の自由度が高く、また、
骨格自体が多孔質体となるので、表面積も大きいという
特徴も有する。

【０００９】従って、本発明の多孔質体の製造方法は、
焼結可能な原料粉末、水溶性樹脂結合剤及び界面活性剤
を含む発泡性スラリーを板状に複層成形し、この複層成
形体を乾燥、焼成することを特徴とする多孔質体の製造
方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に限定される
ものではない。本発明にかかる多孔質体は、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、焼結工程等により製造することができる。

【００１１】発泡性スラリーは、基本的には、焼結可能
な原料粉末、水溶性樹脂結合剤、発泡剤、界面活性剤及
び水で構成され、更に可塑剤を配合することができる。
原料粉末は、有機成分を除去する脱脂工程と焼結を行う
焼成工程を経て残留し、焼結して多孔質体を構成しうる
ものであれば特に制限はなく、金属粉末、セラミック粉
末等から１種又は２種以上を選定して配合することがで
きる。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。ま
た、セラミックとしては、例えばダイアモンド、Ｓｉ
Ｃ、アルミナ、チタニア、コージーライト、シリカ、マ
グネシア等を挙げることができる。これらの金属粉末と
セラミック粉末とを混合することも可能である。原料粉
末の粒径は、あまり大きすぎると発泡性スラリー中の原
料粉末の分散性が悪くなるために得られる多孔質体の細
孔構造が不安定となること、焼結性に乏しくなるために
得られる多孔質体に十分な強度が得難くなることから、
平均粒径は５００μｍ以下が好ましい。特に、細孔構造
のより均質な多孔質体を得るためには平均粒径が０．５
〜１００μｍの範囲が好ましい。平均粒径が０．５μｍ
より小さいと、気孔率が小さくなる場合がある。勿論、
原料粉末として、平均粒径の異なる粉末、異なる種類の
粉末を配合することが可能である。原料粉末のスラリー
中における配合量は、少なすぎると焼成時に細孔構造が
崩壊して不均質になりやすく、一方、多すぎると発泡性
スラリーの粘度が大きくなりすぎて成形性が悪くなるこ
とから、５〜８０％（重量％、以下同様）、特に３０〜
８０％の範囲が望ましい。

【００１２】本発明では、異なる組成の複数の発泡性ス
ラリーを調製し、各々の発泡性スラリーを用いてそれぞ
れ板状の成形体を成形し、これらの成形体を重ね合わせ
ることにより多層成形体を製造することができる。例え
ば、発泡剤の配合量が少なくなるように板状成形体を順
次重ね合わせることにより、一方の面から他方の面に向
かって細孔構造が変化する傾斜機能を有する多孔質体を
得ることができる。この場合、隣接する成形体層間の発
泡性スラリー中の原料粉末の配合量の差が大きすぎる
と、焼成時の収縮率の差が大きくなりすぎて層間に割れ
が発生しやすくなることから、隣接する成形体層間の原
料粉末の配合量の差は１：５以下であることが望まし
い。

【００１３】水溶性樹脂結合剤は、発泡性スラリーに適
当な粘性を与える作用、疎水性の蒸発型発泡剤を水系の
発泡性スラリー中への可溶化を促進し、蒸発型発泡剤の
分散性を良くする作用、及び成形工程、発泡工程及び乾
燥工程を経て得られる三次元網状骨格構造を有する未焼
成の成形体（以下、発泡グリーンと称する）にハンドリ
ング可能な強度を与える作用がある。水溶性樹脂結合剤
の種類は、このような作用があれば特にその化学種に制
限はないが、例えばメチルセルロース、ヒドロキシメチ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシ
メチルセルロースナトリウム塩、カルボキシメチルセル
ロースアンモニウム塩、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
剤の発泡性スラリー中での配合量は、少なすぎると発泡
グリーンに十分なハンドリング強度が得られない場合が
あり、一方、多すぎると焼成時の収縮が大きくなって割
れが発生しやすくなることから、０．５〜２０％、特に
１〜１０％の範囲が好ましい。

【００１４】発泡剤は、発泡性スラリーを発泡させる作
用を有し、蒸発型発泡剤の場合、それ自体が揮発する際
に生じる蒸気圧によって発泡作用をする。この蒸発型発
泡剤としては、このような作用を有すれば特にその化学
種に制限はないが、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、例えばペンタン、ネオペ
ンタン、ヘキサン、イソヘキサン、シクロヘキサン、ヘ
プタン、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。発泡剤の発泡性スラリー中へ
の配合量は、多すぎると発泡性スラリーが発泡しすぎて
細孔構造が崩壊してしまう場合があり、一方、少なすぎ
ると発泡しないために所望の三次元網状骨格構造が得ら
れなくなる場合があることから、０．０５〜１０％、特
に０．５〜５％の範囲が好ましい。なお、発泡剤として
一定の温度で分解する化合物を用いることもできる。あ
るいは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製す
ることも可能である。

【００１５】界面活性剤は、発泡性スラリー中での原料
粉末の分散性を良くしてスラリーの粘性を改善し、発泡
時に無数に発生する気泡の隣接界面に原料粉末を凝集さ
せて原料粉末に三次元骨格構造を形成させる作用、疎水
性の蒸発型発泡剤を水系の発泡性スラリー中に可溶化す
る作用、更に起泡剤としての作用、すなわち蒸発型発泡
剤の蒸気圧によって発泡性スラリーが発泡する際に発生
する無数の起泡を安定に維持する作用がある。界面活性
剤としては、このような作用を有するものであれば特に
その化学種に制限はないが、発泡性スラリー中に配合す
る成分との相性によって所望の作用を発揮できない場合
がある。界面活性剤は、その親水基の種類によってアニ
オン系、カチオン系、ノニオン系に分類されるが、特に
カチオン系の界面活性剤は先に例示した水溶性樹脂結合
剤と反応して水溶性樹脂結合剤の親水性を低下させてし
まう場合がある。一方、アニオン系の界面活性剤は、一
般に起泡性に優れ、水溶性樹脂結合剤の親水性を低下さ
せるような作用がほとんどの場合にないので、発泡性ス
ラリーに配合する界面活性剤としてはアニオン系のもの
が適している。アニオン系界面活性剤としては、例えば
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を挙げることが
できる。その他、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も例示す
ることができる。この中で、先に例示した水溶性樹脂結
合材と適合するものとして、アルキル硫酸ナトリウム、
アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムを例示すること
ができる。また、界面活性剤の種類や配合量によって得
られる発泡グリーンの孔径を変化させることもできる。
更に、孔径をコントロールする目的で、例えばアニオン
系の界面活性剤とノニオン系の界面活性剤を混合して配
合するなど、発泡性スラリー中に異なる化学種の界面活
性剤を混合して配合することもできる。界面活性剤の発
泡性スラリー中の配合量は、少なすぎると上記した作用
が不十分となって所望の細孔構造の多孔質体が得られ
ず、一方、ある量以上添加してもそれ以上の有効な作用
が認められなくなることから、０．０５〜１０％、特に
０．５〜３％の範囲が好ましい。

【００１６】発泡性スラリーには、上記成分以外に例え
ば可塑剤を配合することができる。可塑剤は、発泡グリ
ーンに適度な可塑性を与える作用がある。このような作
用を有するものであれば特にその化学種に制限はなく、
例えば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。先に例示した水溶性樹脂結合剤を用
いる場合には、グリセリン、エチレングリコール、ポリ
エチレングリコール等の多価アルコールが可塑剤として
適している。可塑剤の配合量は、少なすぎると可撓性付
与効果が不十分になる場合があり、一方、多すぎると発
泡グリーンが粘土状となってかえってハンドリングがし
難くなる場合があることから、０．１〜１５％、特に２
〜１０％の範囲が好ましい。

【００１７】本発明にかか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、発泡剤は成形直前に配合し、配合
後、できる限り短時間で成形することが望ましい。な
お、発泡性スラリーが発泡するとスラリーの粘度が高く
なって成形性が悪くなるが、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、２００００ｃ
ｐｓ〜７００００ｃｐｓの範囲、特に、３００００〜５
５０００ｃｐｓの範囲が好ましい。２００００ｃｐｓ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、また、複層成形体としたときに上下の層が混じりあ
って所望の複層成形体が得られない場合があり、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。

【００１８】次に、このように調製した発泡性スラリー
を板状の複層成形体に成形する。成形方法には、特に制
限はないが、ドクターブレード法、カレンダーロール法
等を採用することができる。ドクターブレードによる複
層成形法に用いる成形・発泡装置の概念を図１に示す。
図１の成形・発泡装置は、ドクターブレードによる２層
成形装置と、得られた２層成形体を発泡させる発泡装置
を有する。

【００１９】この装置では、スチールベルト１が駆動ロ
ール（一方だけ図示している）２間に掛け渡され、駆動
ロール２の駆動によりスチールベルト１が搬送され、ス
チールベルト１の上の成形品が図面左側から右側に搬送
される。成形装置２０は２つのドクターブレードを連結
した構造となっている。搬送上流側の第１段ドクターブ
レード装置は、スチールベルトの上面に接して四角筒状
体であり、この筒状体とスチールベルトで第１スラリー
溜２１を構成する。また、このスラリー溜２１のスチー
ルベルト１進行方向側の壁は、スチールベルト１と調整
可能な間隙を持って離間するドクターブレード２５が設
けられ、成形体４−１の厚さは、このドクターブレード
２５とスチールベルト１との間の間隙で調整される。こ
の間隙から第１段成形品４−１が所定の厚みで成形され
る。また、第２段ドクターブレードは四角筒状体とスチ
ールベルト１が第２スラリー溜２２を構成し、この四角
筒状体の搬送上流側の壁は第１ドクターブレード２５
で、下流側の壁はスチールベルトと調整可能な間隙を持
って離間する第２ドクターブレード２６がそれぞれ設け
られている。第２ドクターブレード２６のスチールベル
ト１との間隙は、第１ドクターブレード２５のスチール
ベルト１との間隙に加えて、第１段成形体４−１の上に
積層される第２段成形品４−２の厚みの分だけ大きくな
っている。

【００２０】これらの第１スラリー溜２１に第１発泡性
スラリーＳ１を入れ、第２スラリー溜２２には第１発泡
性スラリーＳ１と異なる組成の第２発泡性スラリーＳ２
を入れる。スチールベルト１を搬送させると、第１発泡
性スラリーＳ１は、第１ドクターブレード２５とスチー
ルベルト１の間隙から押し出されて所定の厚さを持った
第１段板状成形体４−１に成形され、この第１段板状成
形体４−１はスチールベルト１に運ばれて第２スラリー
溜２２の第２発泡性スラリーＳ２の下を移動し、第２ド
クターブレード２６と第１成形体４−１との間隙から押
し出されてくる第２段成形体４−２が第１段成形体４−
１の上に積層され、これにより２段の複層成形体４Ａが
得られる。上記発泡性スラリーは、もともと粘度が高
く、また、ドクターブレードにより板状成形体となると
きにある程度発泡し粘度が上昇するため、積層した成形
体とその下の成形体とはほとんど混合せず、複層成形体
となる。

【００２１】図１ではドクターブレードは２段である
が、このようなドクターブレード法では、３段あるいは
それ以上の多段階成形でもドクターブレードを追加する
だけで容易に多層成形体を連続的に成形することができ
る。また、図１では隣接する相互のドクターブレード
が、相互間の隔壁をドクターブレードで構成するように
なっているが、別個のスラリー溜を有するドクターブレ
ードを設置して多段階成形を行うようにしても良い。

【００２２】それぞれの成形体の厚さは、ドクターブレ
ード法では０．２〜２ｍｍの範囲が好ましい。傾斜機能
を有する複層成形体を得るために、本発明では、複層成
形体の各層を形成する発泡性スラリーの組成を変える。
最終的に得られる複層多孔質体の態様を、最下層の第１
層、その上に積層される第２層、第２層の上に積層され
る第３層の３層構造で説明する。例えば図３（ａ）に示
すように、順次細孔径が第１層から第３層にかけて小さ
くなる細孔構造の傾斜機能を有する構造、図３（ｂ）に
示すように、第２層（中心層）より外側の第１層と第２
層の方が細孔径が大きい構造、図３（ｃ）に示すよう
に、第２層より外側の第１層と第３層の方が細孔径が小
さい構造とすることができる。また、図４（ａ）に示す
ように、金属組成等の組成が第１層から第３層にかけて
順次変化する構造、図４（ｂ）に示すように、組成と細
孔径が第１層から第３層にかけて順次変化する構造とす
ることができる。この例では３層構造を示しているが、
４層以上の層構造でも良いことは勿論である。上記細孔
構造の傾斜機能を付与するには、例えば発泡性スラリー
中における発泡剤の配合量を多くすることにより細孔径
が大きくなることを利用する。

【００２３】このように成形された複層成形体を成形直
後に乾燥させると、複層成形体の表面が先に乾燥されて
表皮が生じた状態になり、複層成形体内部の発泡や水分
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。

【００２４】成形体の発泡は、発泡性スラリーに含まれ
る蒸発型発泡剤の蒸気圧と、界面活性剤の起泡作用とに
よって生じる。蒸発型発泡剤は発泡性スラリーに含まれ
る界面活性剤及び水溶性樹脂結合剤の作用によって、始
めは発泡性スラリー中に可溶化してコロイド状に分散し
ているが、発泡性スラリー内部で徐々に揮発して気体と
なり、界面活性剤の起泡作用と相まって発泡性スラリー
全体に均質に気泡群を生じるようになる。気泡群は気泡
と気泡間の水柱によって構成されるものであるが、粉体
である原料粉末を含む発泡性スラリーの場合には、気泡
の成長に伴って原料粉末が気泡間の水柱に凝集するよう
になるので、原料粉末が三次元網状骨格構造を構成する
ようになる。その状態を保ったまま発泡性スラリーを乾
燥させると、原料粉末が三次元網状骨格構造を呈した発
泡グリーンとなる。

【００２５】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、成
形体内部で発泡が均一に進行しなかったり、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、使用
する発泡剤によっても左右されるが、通常、１５〜６５
℃、特に２８〜４０℃の範囲が好ましい。発泡温度が１
５℃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１０〜４５分の
範囲である。

【００２６】このような発泡工程は、図１に示すような
加湿源としての水Ｗが箱内に蓄えられた高湿度の発泡装
置３１内をスチールベルト１に乗った複層成形体４Ａを
通過させることにより行うことができる。成形体が所望
の程度に発泡した段階で、乾燥して発泡グリーンとす
る。乾燥工程は発泡性スラリー中の水分を蒸発させる工
程である。水分を蒸発させるために、加熱による強制乾
燥が適しているが、乾燥に時間を要すると、加熱によっ
て気泡が更に成長して成形体の表面付近と内部とで孔径
が不均質になる場合がある。一方、余りに速く乾燥しよ
うとすると、発生する水蒸気によって気泡が崩壊してし
まう場合もある。そのため、乾燥条件は発泡性スラリー
及び成形体の性状に応じて適当な条件を選定する必要が
ある。熱風乾燥では成形体の最表面は直ちに乾燥するが
内部の乾燥に時間を要してしまい結果的に細孔構造が不
均質となってしまう場合があり、一方、マイクロ波を照
射すると乾燥が速すぎて細孔構造が不均質となったり、
原料粉末に金属が含まれている場合に発火することがあ
る。熱源として赤外線又は遠赤外線を用い、雰囲気温度
が４０〜７０℃の範囲になるように設定して乾燥する
と、比較的安定に細孔構造を維持した状態で乾燥するこ
とができる。

【００２７】次に、上記多層成形工程、発泡工程、乾燥
工程を連続的に行い、発泡グリーンを連続的に製造する
ことができる製造装置の例について説明する。図２は、
実施の形態である発泡グリーンの連続製造装置を示す断
面図である。この製造装置は、スチールベルト製のキャ
リアーシート１が掛け渡された第１駆動ロール２及び第
２駆動ロール３とを有する。これら第１駆動ロール２と
第２駆動ロール３とによって駆動されて搬送するキャリ
アシート１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駆動ロール２側から第２ロール
３側へ、順に離型剤塗布装置１０、多層成形装置２０、
発泡用高温高湿装置３０、乾燥機４０が設けられてい
る。

【００２８】離型剤塗布装置１０は、発泡グリーンをキ
ャリアシート１から分離を良好にするための離型剤をキ
ャリアシート１に塗布する装置である。この離型剤塗布
装置１０は、第１駆動ロール２側から順に離型剤溜１
２、離型剤塗布用ドクターブレード１３、離型剤乾燥機
１４を有している。

【００２９】離型剤溜１２は、第１駆動ロール２近傍の
キャリアシート１の上面に接して四角箱状であり、この
離型剤溜１２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１３が設けられ、離型剤Ｒの塗膜の厚さは、こ
のドクターブレード１３とキャリアシート１との間の間
隙で調整される。離型剤溜１２に、例えばフッ素樹脂分
散液等の調製した離型剤Ｒを入れ、キャリアーシート１
を搬送させると、離型剤Ｒは、ドクターブレード１３と
キャリアシート１の間隙から押し出されて所定の厚さを
持った塗膜に成膜され、このキャリアシートの表面に成
膜された離型剤塗膜はキャリアシート１の搬送に伴い次
の離型剤乾燥機１４に移動する。

【００３０】離型剤乾燥機１４は、前工程でキャリアシ
ート１上に形成された離型剤塗膜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。多層成形装置２０は、この図では３
つのドクターブレードを連結した構造となっている。こ
の多層成形装置２０は、キャリアシート進行方向側へ順
に第１スラリー溜２１、第２スラリー溜２２、及び第３
スラリー溜２３を有し、第１スラリー溜２１と第２スラ
リー溜２２の隔壁には第１ドクターブレード２５が設け
られ、第２スラリー溜２２と第３スラリー溜２３との隔
壁には第２ドクターブレード２６が設けられ、第３スラ
リー溜２３のキャリアシート進行方向側の壁には第３ド
クターブレード２７が設けられている。これらのドクタ
ーブレード２５、２６、２７は、キャリアシート１との
間隙が調整可能になっている。第１ドクターブレード２
５とキャリアシート１との間隙でキャリアシート１上に
成膜される第１成形体の厚さが決まり、第１成形体と第
２ドクターブレード２６の間隙で第１成形体の上に積層
される第２成形体の厚さがほぼ決まり、第３ドクターブ
レード２７と第２成形体の間隙で第２成形体の上に積層
される第３成形体の厚さがほぼ決まる。このような連結
ドクターブレード法では、それぞれのスラリー溜に所望
の組成の発泡性スラリーＳ１、Ｓ２、Ｓ３をそれぞれ注
入して３層の複層板状成形体を連続的に製造することが
できる。

【００３１】発泡用高温高湿装置３１が設けられた発泡
ゾーン３０は、複層成形体４Ａを乾燥させる前に、十分
に発泡を完了させる工程である。発泡装置である高温高
湿装置３１は、前記キャリアシート１の搬送路を囲繞
し、キャリアシート１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３２を有する。この炉体３２の第
１ロール２側壁面には、キャリアシート１の搬送入口３
２ａが設けられ、一方第２ロール３側壁面には、搬送出
口３２ｂが設けられている。そしてこの炉体３２の略中
央部を通過するキャリアシート１の搬送路より下方側の
空間は水槽として機能する加湿槽として機能し、該加湿
槽には加湿源として所定量の水Ｗが収容されている。な
お、この加湿槽底部には水温調節ヒーター３４が備えら
れており、収容された水Ｗ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、この加湿槽には
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３２の
内部におけるキャリアシート１の搬送路より上方側の高
湿槽の壁面には、プレートヒーター３５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１の搬送路直下には、搬送路に沿ってプ
レートヒーター３６が配してあり、主としてこのヒータ
３６によって、キャリアシート１上に成形されたスラリ
ー成形体４Ａ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３４
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３５、３６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。

【００３２】発泡用高温高湿装置３１により発泡した発
泡成形体４Ｂは、乾燥ゾーン４０に搬送され、設けられ
た乾燥機４１で乾燥される。乾燥機４１の具体的な条件
は、例えば遠赤外線ヒータ４２を用い、ヒーター温度１
２０〜１８０℃、雰囲気温度４０〜８０℃、乾燥時間２
０〜１２０分の条件を採用することができる。これによ
り、板状の乾燥複層成形体４Ｃを得ることができる。こ
の乾燥成形体４Ｃの厚さは、発泡により、通常、成形体
の厚さの３〜８倍の厚さになる。図２に示した製造装置
では、乾燥複層成形体４Ｃを乗せたキャリアシート１を
第２ロール３部位において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）４Ｃと
キャリアシート１とを分離している。続いて乾燥成形体
４Ｃは、必要に応じて所定の長さ毎に切断され、次の焼
成工程に送られる。

【００３３】次の焼成工程は、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〜
７００℃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
２０％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。

【００３４】かくして多層構造で、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板を
得ることができる。このような傾斜機能を付与できる多
層構造の多孔質体は、例えばフィルター、灯油等の気化
器、鋳造複合材製造用の多孔質基体、二次電池の電極基
板、吸音材等の製造に利用でき、様々な多孔質体を用い
る産業用途に幅広く応用することができる。

【００３５】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。 ［実施例１〜３］本例では、図３に示した細孔構造に傾
斜機能を有する三次元網状構造の多孔質体を製造した。
表１に示す配合組成の発泡性スラリー１〜３を調製し、
図２に示した製造装置を用い、スチールベルトに表２に
示す第１層〜第３層を順次積層して３層成形体を成形し
た。これを表２に示す条件で発泡、乾燥を行って発泡グ
リーンを得た。その後、表２に示す条件で脱脂、焼成を
行って３層構造の多孔質体を製造した。

【００３６】得られた多孔質体の断面を走査型電子顕微
鏡で観察し、それぞれの層の細孔径を測定した。結果を
表３に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】実施例１は、第１層から第３層にかけて順
次細孔径が小さくなる態様であり、図３の（ａ）に相当
する。実施例２は、細孔径の小さい第２層を細孔径が大
きい第１層と第３層とで挟んだ形態であり、図３の
（ｂ）に相当する。実施例３は、細孔径の大きい第２層
を細孔径の小さな第１層と第３層とで挟んだ形態であ
り、図３の（ｃ）に相当する。 ［実施例４、５］本例では、図４に示した成分組成に傾
斜機能を有する三次元網状構造の多孔質体を製造した。
表１に示す配合組成の発泡性スラリー４〜９を調製し、
図２に示した製造装置を用い、スチールベルトに表２に
示す第１層〜第３層を順次積層して３層成形体を成形し
た。これを表２に示す条件で発泡、乾燥を行って発泡グ
リーンを得た。その後、表２に示す条件で脱脂、焼成を
行って３層構造の多孔質体を製造した。

【００４１】得られた多孔質体の断面を走査型電子顕微
鏡で観察し、それぞれの層の細孔径を測定した。また、
ｘ線マイクロアナライザーを用いてそれぞれの層及び層
間の成分組成を定量分析した。結果を表３に併記する。
実施例４は、細孔径は第１層〜第３層に亘ってほとんど
変化はないが、金属組成が第１層のほぼ銅１００％から
第３層のニッケル１００％まで順次変化する成分組成に
傾斜機能を有する多孔質体が得られた。実施例５は、細
孔径が第１層から第３層にかけて小さくなる細孔構造の
傾斜機能を有すると共に、金属組成が第１層のほぼニッ
ケル１００％から第３層の銅がほぼ１００％まで順次変
化する成分組成に傾斜機能を有する多孔質体が得られ
た。

【００４２】

【発明の効果】本発明の多孔質体の製造方法によれば、
傾斜機能等を付与できる複層多孔質体を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる多孔質体を製造するための複層
成形体を成形する製造装置の概念を説明する断面図であ
る。

【図２】乾燥複層成形体を成形から乾燥まで連続的に製
造する製造装置の断面図である。

【図３】本発明にかかる複層多孔質体の断面構造を説明
する概念図であり、（ａ）は順次細孔径が上の層に行く
に従い小さくなる細孔構造の傾斜機能を有する構造、
（ｂ）は中心側の層より外側の層の方が細孔径が大きい
構造、（ｃ）は中心側の層より外側の層の方が細孔径が
小さい構造をそれぞれ示す。

【図４】本発明に係る複層多孔質体の断面構造を説明す
る概念図であり、（ａ）は組成が上から下に順次変化す
る構造、（ｂ）は組成と細孔径が上から下に順次変化す
る構造をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１…キャリアシート、２，３…駆動ロール、１０…離型
剤塗布装置、１４…離型剤乾燥機、２０…成形ゾーン、
２１…第１スラリー溜、２２…第２スラリー溜、２３…
第３スラリー溜、２５…第１ドクターブレード、２６…
第２ドクターブレード、２７…第３ドクターブレード、
３０…発泡ゾーン、３１…高温高湿装置、４０…乾燥ゾ
ーン、４２…遠赤外線ヒータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】焼結可能な原料粉末、水溶性樹脂結合剤及
   び界面活性剤を含む発泡性スラリーを板状に複層成形
   し、この複層成形体を乾燥、焼成することを特徴とする
   多孔質体の製造方法。
2. 【請求項２】上記発泡性スラリーを板状に第１段成形し
   た後、この第１段成形体の上に第１段成形と同じ又は異
   なる組成の発泡性スラリーを重ねて板状に第２段成形す
   る工程を含む請求項１記載の多孔質体の製造方法。
3. 【請求項３】複数連結したドクターブレード法により上
   記発泡性スラリーの複層成形を行う請求項１又は２記載
   の多孔質体の製造方法。
4. 【請求項４】上記発泡性スラリーが、原料粉末を１０〜
   ８０重量％、水溶性樹脂結合剤を１〜１０重量％、発泡
   剤を０．５〜５重量％、界面活性剤を０．０５〜１０重
   量％含有する請求項１〜３いずれかに記載の多孔質体の
   製造方法。
5. 【請求項５】上記複層成形体の互いに接する２つの成形
   層が、それらの発泡性スラリー中の上記原料粉末の含有
   量差が１：１〜１：５の範囲である請求項１〜４いずれ
   かに記載の多孔質体の製造方法。