WO2020044776A1 - 金属多孔体および金属多孔体の製造方法 - Google Patents

金属多孔体および金属多孔体の製造方法 Download PDF

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WO2020044776A1
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porous metal
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斉 土田
俊隆 中川
西村　淳一
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富山住友電工株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a porous metal body and a method for producing the porous metal body.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-159982 filed on Aug. 29, 2018. The entire contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • a sheet-shaped porous metal body having a skeleton of a three-dimensional network structure (hereinafter, also simply referred to as “metal porous body”) is used for a filter requiring heat resistance, a battery electrode plate, a catalyst carrier, And various uses such as metal composites.
  • metal porous body For example, Celmet (registered trademark), which is a porous metal body made of nickel, is widely used in various industrial fields such as electrodes of alkaline storage batteries such as nickel-metal hydride batteries and carriers of industrial deodorizing catalysts. Have been.
  • Aluminum Celmet (registered trademark, manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.), which is a porous metal body made of aluminum, is stable even in an organic electrolytic solution, and thus can be used as a positive electrode of a lithium ion battery.
  • the surface of the skeleton of the porous resin body is subjected to a conductive treatment, and then the surface of the skeleton of the porous resin body is subjected to metal plating by an electroplating process, and then the porous resin body is removed.
  • a conductive treatment As a method for manufacturing the porous metal body, the surface of the skeleton of the porous resin body is subjected to a conductive treatment, and then the surface of the skeleton of the porous resin body is subjected to metal plating by an electroplating process, and then the porous resin body is removed.
  • the metal porous body according to one embodiment of the present disclosure, A metal porous body having a connection portion in which longitudinal ends of at least two long sheet-like metal porous materials overlap and are connected,
  • the metal porous material has a skeleton of a three-dimensional network structure, In the connection portion, having a concave portion having a thickness smaller than the thickness of the metal porous material, In the recess, the skeletons of at least two pieces of the metal porous material are intertwined with each other.
  • the method for producing a porous metal body includes: At least two, a method of manufacturing a porous metal body formed by overlapping and connecting longitudinal ends of a long sheet-shaped porous metal material having a skeleton of a three-dimensional network structure, A step of overlapping longitudinal ends of the porous metal material, The thickness of the metal porous material of the overlapped portion is processed by a rolling roll so as to have the same thickness as the thickness of the metal porous material before being overlapped, and further, the metal of the overlapped portion At least a part of the thickness of the porous material is processed by a rolling roll so as to have a thickness smaller than the thickness of the metal porous material before being superimposed, whereby the two metal porous materials in the longitudinal direction are processed. Connecting the ends to each other.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a porous metal body according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional photograph of an example of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an enlarged view schematically illustrating a partial cross section of an example of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a plan view schematically illustrating an example of a connection portion of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a plan view schematically illustrating another example of the connection portion of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a porous metal body according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional photograph of an example of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is an enlarged view schematically illustrating a partial cross section of an example of the
  • FIG. 6 is a plan view schematically illustrating still another example of the connection portion of the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a cross section taken along line AA of the porous metal body shown in FIG.
  • FIG. 8 is a view schematically showing a cross section taken along line BB of the porous metal body shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a cross section of the connection portion of the porous metal body having an intermediate layer at the connection portion.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an example of a method of manufacturing the porous metal body illustrated in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating an example of a method of manufacturing the porous metal body illustrated in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating an example of a method of manufacturing the porous metal body illustrated in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating an example of a method for manufacturing the porous metal body illustrated in FIG. 9.
  • porous metal body When the porous metal body is industrially mass-produced, continuous production is performed using a long sheet-shaped resin molded body as a base material.
  • a porous metal body having a length in the longitudinal direction of several hundred meters it is difficult to manufacture a porous metal body having no skeleton deficiency or poor plating over its entire length. causes several defective parts per hundred meters.
  • the porous metal body is cut in a direction parallel to the lateral direction before and after the longitudinal direction including the defective portion to remove the defective portion. Then, it is necessary to connect the longitudinal ends of the cut porous metal body to produce a long sheet-shaped porous metal body that does not include a defective portion.
  • Patent Document 3 discloses a method of joining a lead wire to a porous metal body by ultrasonic bonding.
  • Patent Document 4 discloses a method of joining a porous metal body and a belt-like body by ultrasonic joining.
  • Patent Literature 3 and Patent Literature 4 do not disclose a method of connecting porous metal bodies to each other, and an apparatus using ultrasonic bonding becomes large-scale.
  • the present disclosure provides a long sheet-shaped porous metal body in which the porous metal bodies are connected with sufficient strength, and can easily manufacture the long sheet-shaped porous metal body. It is an object of the present invention to provide a method for producing a porous metal body. [Effects of the present disclosure] According to the above disclosure, it is possible to provide a long sheet-shaped porous metal body in which the porous metal bodies are connected with sufficient strength, and to easily manufacture the long sheet-shaped porous metal body. It is possible to provide a possible method for producing a porous metal body. [Description of Embodiment of the Present Disclosure] First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
  • the porous metal body includes: A metal porous body having a connection portion in which longitudinal ends of at least two long sheet-like metal porous materials overlap and are connected,
  • the metal porous material has a skeleton of a three-dimensional network structure, In the connection portion, having a concave portion having a thickness smaller than the thickness of the metal porous material, In the recess, the skeleton of each of the at least two porous metal materials is intertwined with each other.
  • the metal porous body according to (1) above It is preferable that the length in the longitudinal direction is 100 m or more, and the number of the connection portions is 10 or less per 100 m in the longitudinal direction of the porous metal body.
  • the metal porous body according to the above (1) or (2) preferably has a plurality of the concave portions.
  • the connecting portion has a plurality of recesses, and the plurality of recesses are arranged at equal intervals.
  • the connecting portion has a plurality of the concave portions, and the plural concave portions are arranged in a checkered pattern.
  • the metal porous body having a higher tensile strength at the connection portion while sufficiently securing the contact between the transport roller and the porous metal body during the transport of the porous metal body.
  • Body can be provided.
  • the “equal interval” means that the ratio of the maximum pitch width to the minimum pitch width (maximum pitch width / minimum pitch width) is 2 or less, where the pitch length is the width between the concave portions. It means that.
  • the method for manufacturing a porous metal body according to the embodiment of the present disclosure includes: At least two, a method of manufacturing a porous metal body formed by overlapping and connecting longitudinal ends of a long sheet-shaped porous metal material having a skeleton of a three-dimensional network structure, A step of overlapping longitudinal ends of the porous metal material, The thickness of the metal porous material of the overlapped portion is processed by a rolling roll so as to have the same thickness as the thickness of the metal porous material before being overlapped, and further, the metal of the overlapped portion At least a part of the thickness of the porous material is processed by a rolling roll so as to have a thickness smaller than the thickness of the metal porous material before being superimposed, whereby the two metal porous materials in the longitudinal direction are processed. Connecting end portions, And a method for producing a porous metal body.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a porous metal body according to an embodiment of the present disclosure. As illustrated in FIG.
  • the metal porous body 20 has a connection portion in which ends of at least two long sheet-shaped metal porous materials 10 in the longitudinal direction X are overlapped and connected.
  • 15 is a porous metal body 20 having the same.
  • the porous metal body 20 has a concave portion 16 in the connecting portion 15, the thickness being smaller than the thickness of the porous metal material 10.
  • the connecting portion 15 refers to an overlapping portion of the two connected metal porous materials 10, and when the concave portion 16 extends upstream or downstream from the overlapping portion, the extension is provided. It refers to the portion including the region that has been set. In the concave portion 16, each skeleton 11 of at least two pieces of the metal porous material 10 is intertwined with each other.
  • the lateral direction Y of the porous metal body 20 is a direction orthogonal to the longitudinal direction X and the thickness direction Z of the porous metal body 20 (see FIG. 1).
  • the porous metal material 10 has a skeleton 11 having a three-dimensional network structure, and has a long sheet-like appearance as a whole.
  • the pore portion 14 formed by the skeleton 11 of the metal porous material 10 is a continuous vent formed so as to extend from the surface of the metal porous material 10 to the inside.
  • the skeleton 11 may be formed of a film made of a metal or an alloy. Examples of the metal include nickel, aluminum, and copper. Examples of the alloy include alloys obtained by inevitably or intentionally adding another metal to the metal.
  • Celmet registered trademark
  • Aluminum Celmet registered trademark
  • plating method As the metal porous material, Celmet (registered trademark) or Aluminum Celmet (registered trademark) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be preferably used. These are nickel or aluminum metal porous bodies having a skeleton of a three-dimensional network structure manufactured by a so-called plating method.
  • the plating method includes a step of conducting the surface of the skeleton of the resin molded body having a skeleton of a three-dimensional network structure, and a step of plating a target metal on the surface of the skeleton of the resin molded body. And a step of removing the resin molded body, which is a known method.
  • FIG. 2 shows an enlarged photograph of a skeleton of a three-dimensional network structure of one example of the porous metal material 10.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of the cross section of the porous metal material shown in FIG.
  • the skeleton 11 of the porous metal material 10 is typically constituted by a film 12 made of a metal or an alloy, and the inside 13 of the skeleton 11 is hollow.
  • the pores 14 formed by the skeleton 11 are continuous ventilation holes as described above.
  • the length in the longitudinal direction X of the porous metal body 20 according to the embodiment of the present disclosure is not particularly limited, and may be, for example, about 60 m or more and 600 m or less. Further, it is preferable that the number of connecting portions in the porous metal body is smaller, since the usable portion increases.
  • the porous metal body 20 has a length in the longitudinal direction X of 100 m or more, and the number of the connection portions 15 is in the longitudinal direction X of the porous metal body 20.
  • the number is preferably 10 or less per 100 m in length.
  • the number of the connection portions 15 per 100 m in the length direction X of the porous metal body 20 is preferably 4 or less, and more preferably 2 or less.
  • the thickness of the porous metal body 20 according to the embodiment of the present disclosure (the thickness of the portion other than the concave portion 16) is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application of the porous metal body.
  • the thickness of the porous metal body 20 can be measured by, for example, a digital thickness gauge.
  • the thickness of the metal porous body 20 is more preferably 0.3 mm or more and 2.5 mm or less, and more preferably 0.4 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the thickness of the concave portion 16 in the connecting portion 15 is thinner than the thickness of the porous metal material 10, so that the tensile strength of the connecting portion becomes higher.
  • the thickness of the concave portion 16 is preferably 1/10 or more, 3/4 or less, more preferably 1/7 or more, 1/2 or less, and further preferably 1/100 or less of the thickness of the metal porous material 10. 5 or more and 1/3 or less.
  • the average pore diameter of the porous metal body 20 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application of the porous metal body.
  • Average pore diameter ( ⁇ m) 25400 ⁇ m / nc
  • the average pore diameter of the porous metal body 20 is in a range in which the filling amount and the usage amount of the active material filling the pores 14 are suitable. What should I do? When the porous metal body 20 is used as a filter, the average pore diameter is selected according to the size of the particles to be collected.
  • the average pore diameter of the porous metal body 20 is more preferably 200 ⁇ m or more and 700 ⁇ m or less, and still more preferably 300 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the porosity of the porous metal body 20 according to the embodiment of the present disclosure is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application of the porous metal body.
  • the porosity of the porous metal body 20 is defined by the following equation.
  • Porosity (%) [1- ⁇ Mp / (Vp ⁇ dp) ⁇ ] ⁇ 100 Mp: Mass of porous metal body [g] Vp: Volume of appearance shape in porous metal body [cm 3 ] dp: Density of metal constituting the metal porous body [g / cm 3 ] For example, when the porous metal body 20 is cut and used as a current collector of a battery, the porosity of the porous metal body 20 falls within a range in which the filling amount and the usage amount of the active material filling the pores 14 are suitable. do it.
  • the porosity of the porous metal body 20 is more preferably 70% or more and 98% or less, and further preferably 90% or more and 98% or less.
  • the basis weight of the porous metal body 20 according to the embodiment of the present disclosure is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application of the porous metal body.
  • the basis weight of the porous metal body 20 refers to the apparent mass of the porous metal body 20 per unit area.
  • the tensile strength at the connection portion 15 can be increased by increasing the basis weight.
  • the basis weight is too large, the production cost increases.
  • the basis weight of the porous metal body 20 according to the embodiment of the present disclosure is preferably 150 g / m 2 or more and 1000 g / m 2 or less, more preferably 200 g / m 2 or more and 800 g / m 2 or less, and further preferably 250 g / m 2 or less. m 2 or more and 500 g / m 2 or less.
  • 4 to 6 are plan views of the connecting portions 15 of the porous metal bodies 30, 40, and 50, respectively, as viewed from above, and the hatched portions represent the concave portions 16.
  • the porous metal body 30 has one recess 16 having a thickness smaller than the thickness of the porous metal material 10 at the connecting portion 15 where the ends of the porous metal material 10 in the longitudinal direction X are connected to each other.
  • the concave portion 16 is formed at a substantially central portion in the short direction Y, and both end portions in the short direction Y have substantially the same thickness as the metal porous material 10.
  • the concave portion 16 is formed in a wider area than the portion where the ends in the longitudinal direction X of the porous metal material 10 overlap.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4) of the concave portion 16 of the porous metal body 30.
  • the thickness of the concave portion 16 of the porous metal body 30 is smaller than the thickness of the porous metal material 10.
  • the length M of the concave portion 16 in the longitudinal direction X is longer than the length of the laminated region L between the ends in the longitudinal direction X of the porous metal material 10.
  • a recess 16 is formed so as to cover both ends in the longitudinal direction X.
  • the number of the concave portions 16 in the connecting portion 15 may be one like the metal porous body 30, but a plurality of the concave portions 16 are formed in the connecting portion 15. Is more preferred. Since the thickness of the concave portion 16 is smaller than the thickness of the porous metal material 10 as described above, when the porous metal material 10 is sandwiched between the upper and lower transport rollers and transported, the concave portion of the porous metal portion constituting the concave portion 16 Cannot contact the transport roller.
  • connection portion 15 when only one large concave portion 16 is formed in the connection portion 15, if the connection portion 15 approaches the transport roller during transport of the porous metal body, the porous metal body cannot be sent out, and (Slip) may occur. In order to avoid this, the area of the concave portion 16 may be reduced to increase the contact area between the porous metal body and the transport roller at the connection portion 15, but this will reduce the tensile strength of the concave portion 16. For this reason, in the connecting portion 15 of the porous metal body, it is preferable that a plurality of portions approximately equal to the thickness of the porous metal material are formed in the overlapping portion with the concave portion 16 having a relatively small area. Thereby, the tensile strength at the connection part 15 can be maintained while ensuring contact between the porous metal body and the transport roller.
  • the area ratio of the recess 16 to the overlapped area is preferably 50% or more and 75% or less, and more preferably 60% or more and 70% or less. In this range, it is possible to more reliably maintain the tensile strength at the connection portion 15 while ensuring the contact between the porous metal body and the transport roller.
  • the arrangement pattern of the concave portions 16 is not particularly limited.
  • an arrangement pattern of the plurality of concave portions 16 may be appropriately selected for the purpose of increasing the connection strength of the connection portion 15 or the like.
  • FIG. 5 shows a plan view of an example of a porous metal body in which a plurality of concave portions 16 are formed in the connection portion 15.
  • the recesses 16 having a rectangular shape in plan view and formed in the connection portion 15 are arranged at substantially equal intervals in the short direction Y of the porous metal body.
  • FIG. 6 is a plan view of another example of a porous metal body in which a plurality of recesses 16 are formed in a connection portion 15.
  • the concave portions 16 having a rectangular shape in plan view formed in the connecting portion 15 are arranged in a checkered pattern.
  • the checkerboard pattern includes not only a strict checkerboard pattern but also a case where the recess 16 is rectangular as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6) of the concave portion 16 of the porous metal body 50.
  • the length M of the concave portion 16 in the longitudinal direction X is substantially the same as the length of the laminated region L between the ends of the porous metal material 10 in the longitudinal direction X.
  • the concave portion 16 of the porous metal body 50 is formed so as to cover one end in the longitudinal direction X of the porous metal material 10 in the stacked region L.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view of a porous metal body 60 in which a connection portion is formed via the intermediate layer. As shown in FIG. 9, in the porous metal body 60, the intermediate layer 17 is sandwiched between the ends in the longitudinal direction X of the two porous metal materials 10 in the stacked region L of the connection portion.
  • the metal porous material used as the intermediate layer 17 may have the same average pore diameter as the average pore diameter of the two metal porous materials 10, but the one having a different average pore diameter is better at the connection portion. Can have a high tensile strength. This is because the skeleton of the metal porous material used as the intermediate layer 17 and the skeleton of the two metal porous materials 10 are more entangled when the average pore diameter is different.
  • the tensile strength of the connection portion 15 be about 80% or more of the tensile strength of the porous metal material 10. Further, the tensile strength of the connecting portion 15 is more preferably equal to or higher than the tensile strength of the porous metal material 10, and more preferably higher than the same. The larger the tensile strength at the connection portion 15, the easier the handling of the porous metal body. In order to increase the tensile strength of the connection portion 15, for example, the size, number, and arrangement of the concave portions 16 may be appropriately changed, or the intermediate layer 17 may be provided. The tensile strength can be measured by using a tensile tester.
  • a method for manufacturing a porous metal body according to an embodiment of the present disclosure is a method for manufacturing the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure, and includes a superimposing step and a connecting step.
  • the overlapping step is a step of overlapping at least two long sheet-shaped metal porous materials having a three-dimensional network structure skeleton in the longitudinal direction.
  • the metal porous material the metal porous material described in the porous metal body according to the embodiment of the present disclosure can be used.
  • a defective portion such as a skeleton defect or poor plating. Can occur, albeit slightly.
  • the two metal porous bodies formed by cutting the metal porous body in a direction parallel to the short direction Y on the upstream side and the downstream side of the region including the defective portion are separated by the metal porous body. It may be used as a material, and the ends in the longitudinal direction X may be overlapped.
  • the metal porous material a plurality of metal porous bodies (those having no defective portion) whose length in the longitudinal direction X is several meters to several tens of meters are produced, and the metal porous body is used as the metal porous material. You may use it. Further, the ends of two metal porous materials in the longitudinal direction X may be overlapped with another metal porous material interposed therebetween as an intermediate layer.
  • the length of the overlapped region in the longitudinal direction X is such that the tensile strength of the connecting portion is maintained to some extent after the connection, and In this way, it may be appropriately selected so as not to cause a slip at the transport roller portion during transport.
  • the length of the overlapping region is shortened, the tensile strength after connection is reduced, but the region of the metal porous material necessary for connection can be reduced, and slipping is less likely to occur during transport.
  • the length of the overlapping area is increased, the tensile strength after connection can be increased, but the area of the metal porous material required for connection increases, and the joint device used for connection is large. It will be.
  • the connecting step is a step of connecting the overlapped portions of the two metal porous materials by compressing with a rolling roller. Since the metal porous material has a three-dimensional network structure in the skeleton, by compressing the two in a state of being stacked, the skeleton of the two metal porous materials is entangled like a hook-and-loop fastener, and the connection portion is formed. It is formed.
  • the compression is performed so that the thickness of the metal porous material in the overlapped portion is equal to or less than the thickness of the metal porous material before being overlapped. Further, the thickness of at least a part of the metal porous material in the overlapped portion is set to be smaller than the thickness of the metal porous material before being overlapped. Thereby, the tensile strength of the connection portion of the porous metal body can be increased.
  • the entire thickness of the overlapped portion of the two metal porous materials is set to be smaller than the thickness of the metal porous material before being overlapped, when the metal porous material is transported, In addition, the transport roller idles at the connection portion. For this reason, it is necessary that the thickness of at least a part of the overlapped portion of the two metal porous materials be the same as the thickness of the metal porous material before being overlapped.
  • the rolling roller used in the connecting step has a width longer than the length of the overlapped portion of the two porous metal materials (the length in the longitudinal direction X of the porous metal material).
  • the thickness of the overlapped portion of the two metal porous materials can be made the same as the thickness of the metal porous material before being overlapped by one compression processing.
  • FIG. 10 schematically illustrates an example of a method of manufacturing the porous metal body 30 illustrated in FIGS. 4 and 7.
  • the ends of the two porous metal materials 10 in the longitudinal direction X are overlapped with each other, and then the two porous metal materials 10 are rolled using a rolling roller 18.
  • the overlapped portion of 10 is compressed to have the same thickness as the thickness of the porous metal material 10 before being overlapped.
  • the region shown by oblique lines in FIG. 10 is made to have a thickness smaller than the thickness of the porous metal material 10 before being superposed.
  • a roller having a width longer than the length of the overlapped portion of the two porous metal materials (the length in the longitudinal direction X of the porous metal material) is used. Then, the rolling roller is moved in the lateral direction Y of the metal porous material 10 so as to be compressed so as to include all of the overlapped portions of the two metal porous materials.
  • the length of the laminated region L between the ends in the longitudinal direction X of the metal porous material 10 is longer and both ends of the laminated region L in the longitudinal direction X are covered.
  • the porous metal body 30 having the connection portion 15 in which the concave portion 16 is formed can be manufactured.
  • FIG. 11 schematically illustrates an example of a method of manufacturing the porous metal body 40 illustrated in FIG.
  • the porous metal body 40 In order to manufacture the porous metal body 40, it can be manufactured basically in the same manner as the above-described porous metal body 30.
  • the difference from the method for manufacturing the porous metal body 30 is that the regions to be the concave portions 16 (the regions indicated by oblique lines in FIG. 11) are arranged at equal intervals in the lateral direction Y. This makes it possible to manufacture the porous metal body 40 in which portions other than the recesses 16 can come into contact with the transport roller while increasing the tensile strength of the connection portion with the plurality of recesses 16.
  • FIG. 12 schematically illustrates an example of a method for manufacturing the porous metal body 50 illustrated in FIGS. 6 and 8.
  • the porous metal body 50 can also be manufactured basically in the same manner as the porous metal body 30 described above.
  • the difference from the method of manufacturing the porous metal body 30 is that the region shown by the oblique lines in FIG. This makes it possible to manufacture the porous metal body 50 in which portions other than the recesses 16 can come into contact with the transport roller while increasing the tensile strength of the connection portion with the plurality of recesses 16.
  • FIG. 13 schematically shows an example of a method for manufacturing the porous metal body 60 shown in FIG.
  • the metal porous body 60 is a metal porous body in which the ends of the two metal porous materials 10 in the longitudinal direction X are overlapped via the intermediate layer 17 at the connection portion 15.
  • another metal porous material is interposed as an intermediate layer between the ends of the two metal porous materials 10 in the longitudinal direction X in the overlapping step.
  • the metal porous material used as the intermediate layer may have the same average pore diameter as the two metal porous materials 10, but using a material having a different average pore diameter increases the tensile strength of the connection portion. can do.
  • the skeletons of the plurality of porous metal materials 10 are easily entangled with each other, and the tensile strength of the connection portion is increased. Strength is higher.
  • the region to be the concave portion 16 (the region shown by oblique lines in FIG. 11) is arranged at equal intervals in the short direction Y, but as shown in FIG. It is also possible to use only one or arrange them in a checkered pattern as shown in FIG.
  • Example 1 Eight cermets (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd., “Celmet” is a registered trademark) having a length of 80 m in a longitudinal direction X, a length of 20 cm in a lateral direction Y, and a thickness of 1 mm made of nickel were prepared.
  • the nickel cermet had a three-dimensional network structure skeleton, an average pore diameter of 400 ⁇ m, a porosity of 98%, and a basis weight of 350 g / m 2 . These eight Celmets were used as porous metal materials.
  • Example 2 As shown in FIG. 5, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the concave portions were formed at regular intervals in the lateral direction Y, and the concave portions were formed. 2 was produced.
  • the metal porous body No. When the tensile strength of the connection portion of No. 2 was measured, it was 32 MPa. [Example 3] Except that the recesses were arranged in a checkered pattern as shown in FIG. 3 was produced.
  • the metal porous body No. When the tensile strength of the connection part No. 3 was measured, it was 30 MPa.
  • Example 4 When laminating the metal porous material so that the ends in the longitudinal direction X overlap by 30 mm, the same procedure as in Example 2 was repeated except that an intermediate layer of 20 mm ⁇ 20 cm ⁇ 1.0 mm was interposed. . 4 was produced.
  • nickel Celmet having an average pore diameter of 500 ⁇ m, a porosity of 98%, and a basis weight of 350 g / m 2 was used.
  • the metal porous body No. When the tensile strength of the connection portion of No. 4 was measured, it was 40 MPa.
  • Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1 except that two metal materials each having a nonwoven fabric skeleton were prepared and used in Example 1, the metal porous body No. 1 was used. A was prepared.
  • the metal material having a non-woven skeleton was prepared by subjecting the surface of the skeleton of the non-woven resin molded body to a conductive treatment, electroplating nickel on the surface of the skeleton, and removing the resin molded body. .
  • the size of the metal material was such that the length in the longitudinal direction X was 100 cm, the length in the transverse direction Y was 20 cm, and the thickness was 1 mm.
  • the metal porous body No. When the tensile strength of the connection portion of A was measured, it was 10 MPa. Metal porous body No. In A, since the metal material used was a non-woven fabric, the skeleton was not entangled well even when the concave portions were provided, and connection could not be made.
  • Comparative Example 2 The size of the nickel-made cermet used in Example 1 was set to two in the longitudinal direction X having a length of 100 cm, the transverse direction Y having a length of 20 cm, and a thickness of 1 mm. , And the same procedure as in Example 1 was carried out except that no concave portion was formed. B was prepared.
  • the metal porous body No. When the tensile strength of the connection portion of B was measured, it was 15 MPa. Metal porous body No. In B, since no concave portion was provided in the connection portion, the skeleton was not sufficiently entangled, and the tensile strength was lower than that of the connection portion of the porous metal body of Example. -Evaluation- ⁇ Tensile strength> An autograph manufactured by Shimadzu Corporation was used as a tensile tester.
  • the connection portion of B was cut out to a length (longitudinal direction X) of 150 mm and a width (short side direction Y) of 20 cm to prepare a test piece, and a gauge length when both ends were gripped by a gripping jig (excluding a gripping margin). (Length) was set to 100 mm, and a tensile test was performed. The strain rate was 1 mm / min. Here, the tensile strength was defined as the maximum stress during the tensile test.
  • ⁇ Transport> The metal porous body No. 1 to No. When No. 4 was conveyed using a conveying roller, it was confirmed that the metal porous body was sufficiently in contact with the conveying roller even at the connection portion, and that it was possible to convey well.
  • metal porous material 10 metal porous material, 11 skeleton, 12 metal film, 13 skeleton inside, 14 pore, 15 connection, 16 recess, 17 intermediate layer, 18 rolling roller, 20 metal porous, 30 ⁇ metal porous, 40 metal porous Body, 50 metal porous body, 60 metal porous body, X longitudinal direction, Y transverse direction, Z thickness direction, L lamination area of longitudinal ends of metal porous material, M recess in longitudinal direction of metal porous body Length of

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Abstract

本開示の実施形態に係る金属多孔体は、少なくとも２枚の長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向Ｘの端部同士が重なり合って接続された接続部を有する金属多孔体であって、前記金属多孔質素材は、三次元網目状構造の骨格を有し、前記接続部において、前記金属多孔質素材の厚みよりも厚みが薄い凹部を有し、前記凹部において、少なくとも２枚の前記金属多孔質素材の各々の前記骨格が互いに絡み合っている。

Description

金属多孔体および金属多孔体の製造方法
　本開示は金属多孔体および金属多孔体の製造方法に関する。本出願は、２０１８年８月２９日に出願した日本特許出願である特願２０１８－１５９９８２号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　三次元網目状構造の骨格を有するシート状の金属多孔体（以下では、単に「金属多孔体」とも記載する。）は、耐熱性を必要とするフィルターや、電池用極板、触媒担持体、及び金属複合材など様々な用途に利用されている。例えば、ニッケル製の金属多孔体であるセルメット（住友電気工業株式会社製：登録商標）は、ニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池の電極や、工業用脱臭触媒の担体等、様々な産業分野で広く採用されている。また、アルミニウム製の金属多孔体であるアルミセルメット（住友電気工業株式会社製：登録商標）は、有機電解液中でも安定であるため、リチウムイオン電池の正極として用いることが可能である。
　前記金属多孔体の製造方法としては、樹脂多孔体の骨格の表面を導電化処理した後、電気めっき処理によって前記樹脂多孔体の骨格の表面に金属めっきを施し、続いて樹脂多孔体を除去することによって製造することができる（例えば、特開平０５－０３１４４６号公報（特許文献１）や、特開２０１１－２２５９５０号公報（特許文献２）参照）。
特開平０５－０３１４４６号公報 特開２０１１－２２５９５０号公報 特開２００１－２９７７４７号公報 特開２０１１－２１６３７３号公報
　本開示の一態様に係る金属多孔体は、
　少なくとも２枚の長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士が重なり合って接続された接続部を有する金属多孔体であって、
　前記金属多孔質素材は、三次元網目状構造の骨格を有し、
　前記接続部において、前記金属多孔質素材の厚みよりも厚みが薄い凹部を有し、
　前記凹部において、少なくとも２枚の前記金属多孔質素材の各々の前記骨格が互いに絡み合っている。
　本開示の一態様に係る金属多孔体の製造方法は、
　少なくとも２枚の、三次元網目状構造の骨格を有する長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせて接続してなる金属多孔体を製造する方法であって、
　前記金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせる工程と、
　前記重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みが、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みと同じ厚みとなるように圧延ロールで加工し、更に、前記重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みの少なくとも一部が、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みよりも薄い厚みとなるように圧延ロールで加工することによって前記２枚の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を接続する工程と、を有する。
図１は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の一例の概略を表す図である。 図２は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の一例の断面写真である。 図３は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の一例の、部分断面の概略を表す拡大図である。 図４は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の接続部の一例の概略を表す平面図である。 図５は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の接続部の別の一例の概略を表す平面図である。 図６は、本開示の実施形態に係る金属多孔体の接続部の更に別の一例の概略を表す平面図である。 図７は、図４に示す金属多孔体のＡ－Ａ線断面の概略を表す図である。 図８は、図６に示す金属多孔体のＢ－Ｂ線断面の概略を表す図である。 図９は、接続部において中間層を有する金属多孔体の前記接続部の断面の概略を表す図である。 図１０は、図４に示す金属多孔体を製造する方法の一例の概略を表す図である。 図１１は、図５に示す金属多孔体を製造する方法の一例の概略を表す図である。 図１２は、図６に示す金属多孔体を製造する方法の一例の概略を表す図である。 図１３は、図９に示す金属多孔体を製造する方法の一例の概略を表す図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　前記金属多孔体を工業的に大量生産する場合には、基材として長尺シート状の樹脂成形体を用いて連続的に製造することが行われる。しかしながら、長手方向の長さが数百メートルに及び金属多孔体を製造する際には、その全長に亘って骨格の欠損やめっき不良等がない金属多孔体を製造することは困難であり、通常は、百メートル当たりに数個程度の不良部分が発生してしまう。このような不良部分が発生してしまった場合には、まず、その不良部分を含む長手方向の前後において、短手方向に平行な方向に金属多孔体を切断して前記不良部分を除去する。そして、切断された金属多孔体の長手方向の端部同士を接続して不良部分を含まない長尺シート状の金属多孔体を製造する必要がある。
　一般に、シート状の部材同士を接続する方法としては、溶融接合や、ろう接、固相接合、機械的接合（機械的締結）、接着等による方法が知られている。しかしながら金属多孔体は骨格の形状が複雑な三次元網目状構造であるため、これらの方法では金属多孔体同士を十分な強度で接続することはできない。
　金属多孔体同士の接続方法ではないが、特開２００１－２９７７４７号公報（特許文献３）には、超音波接合によって金属多孔体にリード線を接合する方法が開示されている。また、特開２０１１－２１６３７３号公報（特許文献４）には、超音波接合によって金属多孔体と帯状体とを接合する方法が開示されている。
　特許文献３および特許文献４には金属多孔体同士を接続する方法は開示されておらず、また、超音波接合を利用する装置は大がかりなものとなってしまう。
　そこで本開示は、金属多孔体同士が十分な強度で接続されてなる長尺シート状の金属多孔体を提供すること、また、前記長尺シート状の金属多孔体を容易に製造することが可能な金属多孔体の製造方法を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　上記開示によれば、金属多孔体同士が十分な強度で接続されてなる長尺シート状の金属多孔体を提供すること、また、前記長尺シート状の金属多孔体を容易に製造することが可能な金属多孔体の製造方法を提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の一態様に係る金属多孔体は、
　少なくとも２枚の長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士が重なり合って接続された接続部を有する金属多孔体であって、
　前記金属多孔質素材は、三次元網目状構造の骨格を有し、
　前記接続部において、前記金属多孔質素材の厚みよりも厚みが薄い凹部を有し、
　前記凹部において、少なくとも２枚の前記金属多孔質素材の各々の前記骨格が互いに絡み合っている、金属多孔体、である。
　上記（１）に記載の開示の態様によれば、金属多孔体同士が十分な強度で接続されてなる長尺シート状の金属多孔体を提供することができる。
（２）上記（１）に記載の金属多孔体は、
　長手方向の長さが１００ｍ以上であり、かつ、前記接続部の数が、前記金属多孔体の長手方向の長さ１００ｍ当たり１０個以下であることが好ましい。
　上記（２）に記載の実施態様によれば、接続部の数が少ない長尺シート状の金属多孔体を提供することができる。
（３）上記（１）または上記（２）に記載の金属多孔体は、
　前記接続部において、前記凹部を複数有することが好ましい。
　上記（３）に記載の実施態様によれば、金属多孔体の搬送時に搬送ローラーと金属多孔体との接触を十分に確保することが可能な金属多孔体を提供することができる。
（４）上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の金属多孔体は、
　前記接続部において、前記凹部を複数有し、かつ複数の前記凹部が等間隔に配列していることが好ましい。
（５）上記（１）から上記（３）のいずれかに記載の金属多孔体は、
　前記接続部において、前記凹部を複数有し、かつ複数の前記凹部が市松模様状に配列していることが好ましい。
　上記（４）および上記（５）に記載の実施態様によれば、金属多孔体の搬送時に搬送ローラーと金属多孔体との接触を十分に確保しつつ、接続部における引張強度がより高い金属多孔体を提供することができる。
　なお、「等間隔」とは、凹部と凹部の間の幅の長さをピッチ幅としたとき、最大のピッチ幅と最小のピッチ幅の割合（最大ピッチ幅／最小ピッチ幅）が２以下のことをいうものとする。
（６）上記（１）から上記（５）のいずれかに記載の金属多孔体は、
　前記接続部において、２枚の前記金属多孔質素材の長手方向の端部同士が、更に別の金属多孔質素材を中間層として介して重なりあっていることが好ましい。
（７）上記（６）に記載の金属多孔体は、
　前記中間層を構成する金属多孔質素材の平均気孔径が、接続されている前記２枚の金属多孔質素材の平均気孔径と異なることが好ましい。
（８）上記（１）から上記（７）のいずれかに記載の金属多孔体は、
　前記接続部の引張強度が前記金属多孔質素材の引張強度よりも大きいことが好ましい。
　上記（６）から上記（８）のいずれかに記載の実施態様によれば、接続部における引張強度がより高い金属多孔体を提供することができる。
（９）本開示の実施形態に係る金属多孔体の製造方法は、
　少なくとも２枚の、三次元網目状構造の骨格を有する長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせて接続してなる金属多孔体を製造する方法であって、
　前記金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせる工程と、
　前記重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みが、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みと同じ厚みとなるように圧延ロールで加工し、更に、前記重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みの少なくとも一部が、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みよりも薄い厚みとなるように圧延ロールで加工することによって前記２枚の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を接続する工程と、
を有する、金属多孔体の製造方法、である。
　上記（９）に記載の実施態様によれば、上記（１）に記載の長尺シート状の金属多孔体を容易に製造することが可能な、金属多孔体の製造方法を提供することができる。
［本開示の実施態様の詳細］
　本開示の実施態様に係る金属多孔体および金属多孔体の製造方法を、以下に、より詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
＜金属多孔体＞
　図１に本開示の実施形態に係る金属多孔体の一例の概略図を示す。図１に示すように、本開示の実施形態に係る金属多孔体２０は、少なくとも２枚の長尺シート状の金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士が重なり合って接続された接続部１５を有する金属多孔体２０である。また、金属多孔体２０は、接続部１５において、金属多孔質素材１０の厚みよりも厚みが薄い凹部１６を有している。接続部１５とは、接続された２枚の金属多孔質素材１０の重なり合った部分をいうものとし、凹部１６が前記重なり合った部分よりも上流側あるいは下流側に延長している場合にはその延長した領域を含めた部分をいうものとする。凹部１６において、少なくとも２枚の金属多孔質素材１０の各々の骨格１１が互いに絡み合っている。
　なお、金属多孔体２０の短手方向Ｙは、金属多孔体２０の長手方向Ｘおよび厚み方向Ｚと直交する方向である（図１参照）。
　金属多孔質素材１０は三次元網目状構造の骨格１１を有しており、全体として長尺シート状の外観を有している。金属多孔質素材１０の骨格１１によって形成されている気孔部１４は、金属多孔質素材１０の表面から内部まで連なるように形成された連通気孔となっている。なお、骨格１１は金属または合金による膜によって構成されていればよい。前記金属としては、例えば、ニッケル、アルミニウムまたは銅等が挙げられる。また、前記合金としては、例えば、前記金属に他の金属が不可避的または意図的に添加されることによって合金されたものを挙げることができる。
　前記金属多孔質素材としては、住友電気工業株式会社製のセルメット（登録商標）やアルミセルメット（登録商標）を好ましく用いることができる。これらは、所謂めっき法によって製造された三次元網目状構造の骨格を有するニッケル製あるいはアルミニウム製の金属多孔体である。
　なお、前記めっき法とは、三次元網目状構造の骨格を有する樹脂成形体の骨格の表面を導電化処理する工程と、前記樹脂成形体の骨格の表面に目的となる金属をめっきする工程と、樹脂成形体を除去する工程とを含む方法であり、公知の方法である。
　図２に、金属多孔質素材１０の一例の、三次元網目状構造の骨格を写した拡大写真を示す。また、図２に示す金属多孔質素材の断面を拡大視した拡大模式図を図３に示す。
　図３に示すように金属多孔質素材１０の骨格１１は、典型的には、金属または合金による膜１２によって構成されており、骨格１１の内部１３は中空になっている。また、骨格１１によって形成されている気孔部１４は、前述のように連通気孔となっている。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の長手方向Ｘの長さは特に限定されるものではなく、例えば、６０ｍ以上、６００ｍ以下程度のものであればよい。また、金属多孔体における接続部の数は少なければ少ないほど、利用可能な部分が多くなるため好ましい。
　これらの観点から、本開示の実施形態に係る金属多孔体２０は、長手方向Ｘの長さが１００ｍ以上であり、かつ、前記接続部１５の数が、前記金属多孔体２０の長手方向Ｘの長さ１００ｍ当たり１０個以下であることが好ましい。金属多孔体２０の長手方向Ｘの長さ１００ｍ当たりの前記接続部１５の数は、好ましくは４個以下であり、より好ましくは２個以下である。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の厚み（凹部１６以外の部分の厚み）は特に限定されるものではなく、金属多孔体の利用用途に応じて適宜選択すればよい。金属多孔体２０の厚みは、例えば、デジタルシックネスゲージによって測定が可能である。
　多くの場合、金属多孔体の厚みを０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下とすることで、軽量でかつ強度が高い金属多孔体とすることができる。これらの観点から、金属多孔体２０の厚みは、より好ましくは０．３ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下であり、より好ましくは０．４ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。
　なお、接続部１５における凹部１６の厚みは、金属多孔質素材１０の厚みよりも薄い方が接続部の引張強度が高くなる。このため、凹部１６の厚みは、金属多孔質素材１０の厚みに対して、好ましくは１／１０以上、３／４以下、より好ましくは１／７以上、１／２以下、更に好ましくは１／５以上、１／３以下である。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の平均気孔径は特に限定されるものではなく、金属多孔体の利用用途に応じて適宜選択すればよい。なお、金属多孔体２０の平均気孔径とは、金属多孔体２０の表面を顕微鏡等で少なくとも１０視野観察し、１インチ（２５．４ｍｍ＝２５４００μｍ）あたりのセル部の平均の数（ｎｃ）を求め、次式で算出されるものをいうものとする。
　　平均気孔径（μｍ）＝２５４００μｍ／ｎｃ
　例えば、金属多孔体２０を切断して電池の集電体として用いる場合には、金属多孔体２０の平均気孔径は、気孔部１４に充填する活物質の充填量および利用量が好適となる範囲にすればよい。また、金属多孔体２０をフィルターとして用いる場合には、捕集対象の粒子のサイズに応じて平均気孔径が選択される。
　多くの場合、平均気孔径を１００μｍ以上、２０００μｍ以下とすることで、軽量でかつ強度が高い金属多孔体とすることができる。これらの観点から、金属多孔体２０の平均気孔径は、より好ましくは２００μｍ以上、７００μｍ以下であり、更に好ましくは３００μｍ以上、５００μｍ以下である。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の気孔率は特に限定されるものではなく、金属多孔体の利用用途に応じて適宜選択すればよい。金属多孔体２０の気孔率は次式で定義される。
　　気孔率（％）＝［１－｛Ｍｐ／（Ｖｐ×ｄｐ）｝］×１００
　　　Ｍｐ：金属多孔体の質量［ｇ］
　　　Ｖｐ：金属多孔体における外観の形状の体積［ｃｍ３］
　　　ｄｐ：金属多孔体を構成する金属の密度［ｇ／ｃｍ３］
　例えば、金属多孔体２０を切断して電池の集電体として用いる場合には、金属多孔体２０の気孔率は、気孔部１４に充填する活物質の充填量および利用量が好適となる範囲にすればよい。
　多くの場合、気孔率を４０％以上、９８％以下とすることで、軽量でかつ強度が高い金属多孔体とすることができる。これらの観点から、金属多孔体２０の気孔率は、より好ましくは７０％以上、９８％以下であり、更に好ましくは９０％以上、９８％以下である。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の目付量は特に限定されるものではなく、金属多孔体の利用用途に応じて適宜選択すればよい。なお、金属多孔体２０の目付量とは、金属多孔体２０の、見かけ上の単位面積における質量をいうものとする。同じ厚みの金属多孔体を製造する場合には、目付量を大きくすることで接続部１５における引張強度を上げることができる。一方、目付量を大きくしすぎると製造コストが上がる。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体２０の目付量は、好ましくは１５０ｇ／ｍ２以上、１０００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２００ｇ／ｍ２以上、８００ｇ／ｍ２以下、更に好ましくは２５０ｇ／ｍ２以上、５００ｇ／ｍ２以下である。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体における接続部の構成例の概略を図４、図５および図６に示す。図４から図６はそれぞれ、金属多孔体３０、４０、５０の接続部１５を上面側から見た平面図であり、斜線部が凹部１６を表している。
　金属多孔体３０は、金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士が接続された接続部１５において、金属多孔質素材１０の厚みよりも厚みが薄い凹部１６を１つ有している。金属多孔体３０においては、凹部１６は短手方向Ｙの略中央部に形成されており、短手方向Ｙの両端部は金属多孔質素材１０の厚みとほぼ同じ厚みになっている。また、金属多孔体３０の長手方向Ｘにおいては、金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士が重なり合った部分よりも広い範囲に凹部１６が形成されている。
　金属多孔体３０の凹部１６の断面図（図４のＡ－Ａ線断面図）を図７に示す。図７に示すように、金属多孔体３０の凹部１６の厚みは、金属多孔質素材１０の厚みよりも薄くなっている。また、金属多孔体３０においては、長手方向Ｘにおける凹部１６の長さＭが、金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士の積層領域Ｌの長さよりも長く、かつ、積層領域Ｌの長手方向Ｘの両端部を覆うように凹部１６が形成されている。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体においては、接続部１５における凹部１６の数が、前記金属多孔体３０のように１つでもよいが、接続部１５に凹部１６が複数形成されていることがより好ましい。凹部１６の厚みは前述のように金属多孔質素材１０の厚みよりも薄いため、金属多孔質素材１０を上下の搬送ローラーで挟み込み搬送する際に、凹部１６を構成する金属多孔体部分の凹部は搬送ローラーと接触することができない。このため、接続部１５において大きな凹部１６が１つのみ形成されている場合には、金属多孔体の搬送時に接続部１５が搬送ローラーに差し掛かると、金属多孔体を送り出すことができず、空転（スリップ）してしまう可能性が有り得る。これを回避するためには、凹部１６の面積を小さくして接続部１５において金属多孔体と搬送ローラーとの接触面積を大きくすればよいが、そうすると凹部１６の引張強度が小さくなってしまう。このため、金属多孔体の接続部１５においては、比較的小さな面積の凹部１６と、重ね合わせた部分で金属多孔体素材の厚み程度の部分が複数形成されていることが好ましい。これにより、金属多孔体と搬送ローラーとの接触を確保しつつ、接続部１５における引張強度を保つことができる。
　なお、凹部１６の、重ね合わせられた面積に対する面積比率は、好ましくは５０％以上７５％以下であり、より好ましくは６０％以上７０％以下である。この範囲において、より確実に、金属多孔体と搬送ローラーとの接触を確保しつつ、接続部１５における引張強度を保つことができる。
　金属多孔体の接続部１５に複数の凹部１６が形成されている場合には、凹部１６の配列パターンは特に限定されるものではない。例えば、接続部１５の接続強度を高めること等を目的として、複数の凹部１６の配列パターンを適宜選択すればよい。
　図５に、接続部１５に複数の凹部１６が形成された金属多孔体の一例の平面図を示す。図５に示す金属多孔体４０においては、接続部１５に形成された平面視長方形状の凹部１６が、金属多孔体の短手方向Ｙに略等間隔に配列している。
　また、図６に、接続部１５に複数の凹部１６が形成された金属多孔体の別の一例の平面図を示す。図６に示す金属多孔体５０においては、接続部１５に形成された平面視長方形状の凹部１６が、市松模様状に配列している。なお、本開示において市松模様状とは、厳密な市松模様だけでなく、図６に示すように凹部１６が長方形状であったり、斜め合う凹部１６の角が離れていたりする場合も含むものとする。
　金属多孔体５０の凹部１６の断面図（図６のＢ－Ｂ線断面図）を図８に示す。金属多孔体５０においては、長手方向Ｘにおける凹部１６の長さＭは、金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士の積層領域Ｌの長さと同程度である。また、金属多孔体５０の凹部１６は、積層領域Ｌの金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの一方の端部を覆うように形成されている。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体は、接続部１５において、２枚の前記金属多孔質素材の長手方向の端部同士が、更に別の金属多孔質素材を中間層として介して重なりあっていてもよい。これにより接続部１５の強度をより高くすることができる。図９に、前記中間層を介して接続部が形成された金属多孔体６０の断面図を示す。図９に示すように、金属多孔体６０は、接続部の積層領域Ｌにおいて、中間層１７が２枚の金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士の間に挟まれている。
　前記中間層１７として用いる金属多孔質素材は、前記２枚の金属多孔質素材１０の平均気孔径と同じ平均気孔径を有するものでも構わないが、異なる平均気孔径を有するものの方が、接続部の引張強度を高くすることができる。これは、平均気孔径が異なる方が、中間層１７として用いる金属多孔質素材の骨格と、前記２枚の金属多孔質素材１０の骨格とがより多く絡むからである。
　本開示の実施形態に係る金属多孔体は、接続部１５の引張強度が金属多孔質素材１０の引張強度の８０％程度以上であることが好ましい。また、前記接続部１５の引張強度は金属多孔質素材１０の引張強度と同程度以上であることがより好ましく、同程度よりも大きいことが更に好ましい。接続部１５における引張強度が大きいほど、金属多孔体の取扱が容易になる。接続部１５の引張強度を大きくするためには、例えば、凹部１６の大きさや、数、配置を適宜変更したり、中間層１７を設けたりすればよい。引張強度は引張試験機を用いることによって測定することができる。
＜金属多孔体の製造方法＞
　本開示の実施形態に係る金属多孔体の製造方法は、上記本開示の実施形態に係る金属多孔体を製造する方法であって、重ね合わせ工程と、接続工程とを有する。以下に各工程を詳述する。
（重ね合わせ工程）
　重ね合わせ工程は、少なくとも２枚の、三次元網目状構造の骨格を有する長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせる工程である。金属多孔質素材としては、前記本開示の実施形態に係る金属多孔体において説明した金属多孔質素材を用いることができる。
　例えば、長手方向の長さが数十メートルから数百メートルに及ぶ長尺シート状の金属多孔体を所謂めっき法によって製造する際には、種々の理由から、骨格の欠損やめっき不良といった不良部分がわずかではあるが発生し得る。このような場合に、その不良部分を含む領域の上流側と下流側で、短手方向Ｙに平行な方向に金属多孔体を切断して出来た２枚の金属多孔体を、前記金属多孔質素材として用い、長手方向Ｘの端部同士を重ね合わせればよい。
　なお、金属多孔質素材としては、長手方向Ｘの長さが数メートルから数十メートル単位の金属多孔体（不良部分がないもの）を複数枚作製し、当該金属多孔体を金属多孔質素材として用いても構わない。また、２枚の金属多孔質素材の長手方向Ｘの端部同士を、更に別の金属多孔質素材を中間層として介在させて重ね合わせてもよい。
　２枚の金属多孔質素材の長手方向Ｘの端部同士を重ね合わせる際に、重ね合わせる領域の長手方向Ｘの長さは、接続した後で接続部の引張強度がある程度保ち、また、上記のように搬送時に搬送ローラー部でのスリップが生じないように適宜選択すればよい。重ね合わせる領域の長さを短くすると、接続後の引張強度が弱くなるが、接続に必要な金属多孔質素材の領域を少なくすることができ、また、搬送時にスリップが生じ難くなる。一方、重ね合わせる領域の長さを長くすると、接続後の引張強度を高くすることができるが、接続に必要な金属多孔質素材の領域が多くなってしまい、また、接続に用いるジョイント装置が大型化してしまう。これらの観点から、重ね合わせる領域の長さは、例えば、好ましくは１０ｍｍ以上、５０ｍｍ以下程度であり、より好ましくは１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下程度である。
（接続工程）
　接続工程は、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分を圧延ローラーによって圧縮加工して接続する工程である。前記金属多孔質素材は骨格の形状が三次元網目状構造であるため、２枚重ねた状態で圧縮することで、面ファスナーのように２枚の金属多孔質素材の骨格が絡み合って接続部が形成される。
　圧縮は、前記重ね合わされた部分の金属多孔質素材の厚みが、重ね合わされる前の金属多孔質素材の厚みと同じ厚みかそれ以下となるようにする。更に、前記重ね合わされた部分の金属多孔質素材の少なくとも一部の厚みが、重ね合わされる前の金属多孔質素材の厚みよりも薄い厚みとなるようにする。これにより、金属多孔体の接続部の引張強度を高くすることができる。
　なお、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の全ての厚みを重ね合わされる前の金属多孔質素材の厚みよりも薄い厚みとなるようにしてしまうと、金属多孔体を搬送させる際に、接続部で搬送ローラーが空転してしまう。このため、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の少なくとも一部の厚みは、重ね合わされる前の金属多孔質素材の厚みと同じ厚みにしておく必要がある。
　接続工程において用いる前記圧延ローラーは、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の長さ（金属多孔質素材の長手方向Ｘの長さ）よりも長い幅を有することが好ましい。これにより、一回の圧縮加工で前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の厚みを重ね合わされる前の金属多孔質素材の厚みと同じ厚みとなるようにすることができる。
　図１０に、図４および図７に示す金属多孔体３０を製造する方法の一例の概略を表す。
　金属多孔体３０を製造するには、まず、２枚の金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士を重ね合わせ、続いて、圧延ローラー１８を用いて、前記２枚の金属多孔質素材１０の重ね合わされた部分を圧縮して重ね合わされる前の金属多孔質素材１０の厚みと同じ厚みとなるようにする。更に、図１０において斜線で示す領域は、重ね合わされる前の金属多孔質素材１０の厚みよりも薄い厚みとなるようにする。
　なお、圧延ローラー１８としては、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の長さ（金属多孔質素材の長手方向Ｘの長さ）よりも長い幅を有するものを用いる。そして、前記２枚の金属多孔質素材の重ね合わされた部分の全て含むように、金属多孔質素材１０の短手方向Ｙに圧延ローラーを移動させて圧縮する。
　これにより、図４および図７に示すように、金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士の積層領域Ｌの長さよりも長く、かつ、積層領域Ｌの長手方向Ｘの両端部を覆うように凹部１６が形成された接続部１５を有する金属多孔体３０を製造することができる。
　図１１に、図５に示す金属多孔体４０を製造する方法の一例の概略を表す。
　金属多孔体４０を製造するには、基本的には上述の金属多孔体３０と同様にして製造することができる。金属多孔体３０の製造方法と異なる点は、凹部１６となる領域（図１１において斜線で示す領域）を短手方向Ｙに等間隔に並べている点である。これにより、複数の凹部１６で接続部の引張強度を高めつつ、凹部１６以外の部分が搬送ローラーと接触可能な金属多孔体４０を製造することができる。
　図１２に、図６および図８に示す金属多孔体５０を製造する方法の一例の概略を表す。
　金属多孔体５０も、基本的には上述の金属多孔体３０と同様にして製造することができる。金属多孔体３０の製造方法と異なる点は、図１２の斜線で示す領域（凹部１６となる領域）を市松模様状にしている点である。これにより、複数の凹部１６で接続部の引張強度を高めつつ、凹部１６以外の部分が搬送ローラーと接触可能な金属多孔体５０を製造することができる。
　図１３に、図９に示す金属多孔体６０を製造する方法の一例の概略を表す。
　金属多孔体６０は、接続部１５において、２枚の前記金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士が、中間層１７を介して重なりあっている金属多孔体である。金属多孔体６０を製造するには、重ね合わせ工程において、２枚の金属多孔質素材１０の長手方向Ｘの端部同士の間に、更に別の金属多孔質素材を中間層として介在させればよい。中間層として用いる金属多孔質素材は、前記２枚の金属多孔質素材１０と同じ平均気孔径を有するものでもよいが、異なる平均気孔径を有するものを用いる方が接続部の引張強度をより高くすることができる。すなわち、前記２枚の金属多孔質素材１０とは異なる平均気孔径を有する金属多孔体素材を中間層として用いることで、複数の金属多孔質素材１０の骨格同士が絡み易くなり、接続部の引張強度がより高くなる。
　なお、図１３に示す例では、凹部１６となる領域（図１１において斜線で示す領域）は短手方向Ｙに等間隔に並べられているが、図１０に示すように接続部の中央部に１つのみとしたり、図１２に示すように市松模様状に並べたりすることもできる。
　以下、実施例に基づいて本開示をより詳細に説明するが、これらの実施例は例示であって、本開示の金属多孔体およびその製造方法はこれらに限定されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
［実施例１］
　ニッケル製で、長手方向Ｘの長さが８０ｍ、短手方向Ｙの長さが２０ｃｍ、厚みが１ｍｍのセルメット（住友電気工業社製、「セルメット」は登録商標）を８枚用意した。前記ニッケル製のセルメットは、三次元網目状構造の骨格を有しており、平均気孔径は４００μｍであり、気孔率は９８％、目付量は３５０ｇ／ｍ２であった。この８枚のセルメットを金属多孔質素材として用いた。
　各金属多孔質素材を、長手方向Ｘの端部が３０ｍｍ重なり合うように積層し、続けて圧延ローラーによって積層部分の厚みが１ｍｍとなるように圧縮加工した。更に、図４に示すように、接続部の中心部に厚みが０．５ｍｍとなるように凹部を形成し金属多孔体Ｎｏ．１を製造した。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．１の接続部の引張強度を測定したところ、３０ＭＰａであった。なお、参考までに金属多孔質素材として用いたセルメットの引張強度を測定したところ、２５ＭＰａであった。
［実施例２］
　凹部を図５に示すように短手方向Ｙに等間隔に配列して作製した以外は実施例１と同様にして金属多孔体Ｎｏ．２を製造した。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．２の接続部の引張強度を測定したところ、３２ＭＰａであった。
［実施例３］
　凹部を図６に示すように市松模様状に配列して作製した以外は実施例１と同様にして金属多孔体Ｎｏ．３を製造した。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．３の接続部の引張強度を測定したところ、３０ＭＰａであった。
［実施例４］
　金属多孔質素材を、長手方向Ｘの端部が３０ｍｍ重なり合うように積層する際に、２０ｍｍ×２０ｃｍ×１．０ｍｍの中間層を介在させた以外は、実施例２と同様にして金属多孔体Ｎｏ．４を製造した。
　なお、前記中間層としては、平均気孔径が５００μｍで、気孔率が９８％、目付量が３５０ｇ／ｍ２のニッケル製のセルメットを用いた。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．４の接続部の引張強度を測定したところ、４０ＭＰａであった。
［比較例１］
　実施例１において不織布状の骨格を有する金属素材を２枚用意して用いた以外は実施例１と同様にして金属多孔体Ｎｏ．Ａを作製した。
　なお、不織布状の骨格を有する金属素材は、不織布状の樹脂成形体の骨格の表面を導電化処理し、前記骨格の表面にニッケルを電気めっきし、前記樹脂成形体を除去することにより作製した。また、前記金属素材の大きさは、長手方向Ｘの長さが１００ｃｍ、短手方向Ｙの長さが２０ｃｍ、厚みが１ｍｍとした。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．Ａの接続部の引張強度を測定したところ、１０ＭＰａであった。金属多孔体Ｎｏ．Ａは、用いた金属素材が不織布状であったため、凹部を設けても骨格がうまく絡まず、接続することが出来なかった。
［比較例２］
　実施例１において用いたニッケル製のセルメットの大きさを、長手方向Ｘの長さが１００ｃｍ、短手方向Ｙの長さが２０ｃｍ、厚みが１ｍｍとしたものを２枚用意して金属多孔質素材として用い、凹部を形成しなかった以外は実施例１と同様にして金属多孔体Ｎｏ．Ｂを作製した。
　下記のようにして金属多孔体Ｎｏ．Ｂの接続部の引張強度を測定したところ、１５ＭＰａであった。金属多孔体Ｎｏ．Ｂは接続部に凹部を設けなかったため、骨格の絡まりが十分ではなく、実施例の金属多孔体の接続部に比べて引張強度が小さかった。
－評価－
＜引張強さ＞
　引張試験機として、島津製作所製のオートグラフを用いた。
　実施例の金属多孔体Ｎｏ．１～Ｎｏ．４と、比較例の金属多孔体Ｎｏ．ＡおよびＮｏ．Ｂの接続部を、長さ（長手方向Ｘ）を１５０ｍｍ、幅（短手方向Ｙ）を２０ｃｍに切り出して試験片を作製し、掴み冶具で両端を掴んだ際のゲージ長（掴みしろを除いた長さ）を１００ｍｍとして引張試験を行った。歪速度は１ｍｍ／ｍｉｎとした。ここで、引張強さは、引張試験時の最大応力とした。
＜搬送＞
　実施例の金属多孔体Ｎｏ．１～Ｎｏ．４を、搬送ローラーを用いて搬送したところ、接続部においても金属多孔体が十分に搬送ローラーと接触して、良好に搬送できることが確認された。
　１０　金属多孔質素材、１１　骨格、１２　金属膜、１３　骨格の内部、１４　気孔部、１５　接続部、１６　凹部、１７　中間層、１８　圧延ローラー、２０　金属多孔体、３０　金属多孔体、４０　金属多孔体、５０　金属多孔体、６０　金属多孔体、Ｘ　長手方向、Ｙ　短手方向、Ｚ　厚み方向、Ｌ　金属多孔質素材の長手方向の端部同士の積層領域、Ｍ　金属多孔体の長手方向における凹部の長さ。

Claims (9)

  1. 　少なくとも２枚の長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士が重なり合って接続された接続部を有する金属多孔体であって、
    　前記金属多孔質素材は、三次元網目状構造の骨格を有し、
    　前記接続部において、前記金属多孔質素材の厚みよりも厚みが薄い凹部を有し、
    　前記凹部において、少なくとも２枚の前記金属多孔質素材の各々の前記骨格が互いに絡み合っている、金属多孔体。
  2. 　長手方向の長さが１００ｍ以上であり、かつ、前記接続部の数が、前記金属多孔体の長手方向の長さ１００ｍ当たり１０個以下である、請求項１に記載の金属多孔体。
  3. 　前記接続部において、前記凹部を複数有する、請求項１または請求項２に記載の金属多孔体。
  4. 　前記接続部において、前記凹部を複数有し、かつ複数の前記凹部が等間隔に配列している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属多孔体。
  5. 　前記接続部において、前記凹部を複数有し、かつ複数の前記凹部が市松模様状に配列している、請求項１または請求項３に記載の金属多孔体。
  6. 　前記接続部において、２枚の金属多孔質素材の長手方向の端部同士が、更に別の金属多孔質素材を中間層として介して重なりあっている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の金属多孔体。
  7. 　前記中間層を構成する金属多孔質素材の平均気孔径は、接続されている前記２枚の金属多孔質素材の平均気孔径と異なる、請求項６に記載の金属多孔体。
  8. 　前記接続部の引張強度は、前記金属多孔質素材の引張強度よりも大きい、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の金属多孔体。
  9. 　少なくとも２枚の、三次元網目状構造の骨格を有する長尺シート状の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせて接続してなる金属多孔体を製造する方法であって、
    　前記金属多孔質素材の長手方向の端部同士を重ね合わせる工程と、
    　重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みが、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みと同じ厚みとなるように圧延ロールで加工し、更に、前記重ね合わされた部分の前記金属多孔質素材の厚みの少なくとも一部が、重ね合わされる前の前記金属多孔質素材の厚みよりも薄い厚みとなるように圧延ロールで加工することによって２枚の金属多孔質素材の長手方向の端部同士を接続する工程と、
    を有する、金属多孔体の製造方法。
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