JPH0892669A - 金属多孔体の熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱処理時に発生する煤を金属多孔体の表面
に付着させない。 【構成】 三次元網目組織を有する基材に金属メッキを
施した複合シート１を熱処理するに際し、前処理として
複合シート１に水を含有させ、水分を含有したままの複
合シート１を加熱炉４に導入する。複合シート１は加熱
炉４内の高温雰囲気に晒されて基材が熱分解し、発生す
る煤は、複合シート１に含まれた水分の作用で飛散し
て、得られた金属多孔体８の表面には付着しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ニッケルカドニウム電
池，リチウム電池，燃料電池などの各種電池の電極に用
いる金属多孔体の製造方法、特に金属多孔体の熱処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記目的に使用される金属多孔体は、パ
ンチングメタルによるものを除き、ポリプロピレン，ポ
リウレタン等の合成樹脂を用いた基材の表面に金属メッ
キを施して複合シートとし、その後、複合シートから基
材を除去して製造される。上記基材は、三次元網目組織
の骨格を有しており、金属メッキは、その骨格表面に形
成されるため、得られた金属多孔体は基材の骨格を象っ
た三次元網目組織となる。複合シートからの基材の除去
は、複合シートを熱処理し、基材を消失させることによ
って行われる。

【０００３】従来、金属多孔体の製造に際しては、基材
に導電化処理を施し、該処理後、メッキ液、例えば硫酸
ニッケル浴に浸漬し、真空含浸により基材の三次元網目
組織内にメッキ液を含浸させ、一定厚さにメッキを行っ
た後、得られた複合シートを水洗し、これを乾燥させて
から、まず空気中において６００℃で２０分間加熱して
基材を取り除き、さらに水素中において９００℃で１５
分間加熱して金属多孔体の骨格の強度を増大させて完成
するのが通例である（特開昭５５−３９１８１号参
照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の処理
によって最終的に得られた金属多孔体は、表面が黒ず
み、これが斑模様となって表われることがある。この模
様は炭素（煤）が金属多孔体の表面に付着し、熱処理の
際に、基材の一部が炭素として残留したものであると推
測される。たしかに、ポリウレタンシートを基材に使用
した複合シートの熱処理を行った状況では、加熱炉内に
導入される前に、加熱炉入口のガスの炎に触れて黒煙を
発し、加熱炉内では表面の金属多孔体が赤熱し、その表
面から盛んに黒煙を発していることが観測された。

【０００５】複合シートは、水平姿勢で加熱炉内に導入
されるが、金属多孔体のいずれの面に煤が付着するのか
は必ずしも特定できないようである。いずれにしても金
属多孔体が赤熱する前に発生した煤がその表面に付着
し、赤熱後も除去されなかった結果によるものではない
かと推測される。金属多孔体に付着した煤は、商品とし
て見苦しく、また、機能上に問題を生ずる場合がある。
煤を除去するには、金属多孔体表面の洗浄処理を後処理
として行わなければならないが、三次元の網目組織の表
面に付着した煤を除去することは難しい。

【０００６】本発明の目的は、簡単な前処理を行うのみ
で通常の加熱処理を使用して多孔の網目組織の表面に煤
が付着しない金属多孔体の熱処理方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による金属多孔体の熱処理方法においては、
基材の除去処理を有し、複合シートから金属多孔体を形
成する金属多孔体の熱処理方法であって、基材は、三次
元網状組織を有する熱分解性のシートであり、複合シー
トは、基材の三次元網状組織を骨格としてその表面に金
属メッキが施されたものであり、基材の除去処理は、水
分を含有させた複合シートを加熱処理し、基材の加熱処
理によって発生する煤を金属多孔体に付着させずに基材
を消失させる処理である。

【０００８】また、基材の除去処理は、前処理として複
合シートに給水して水分を含有させ、引き続いて複合シ
ートの加熱処理を行うものである。

【０００９】また、複合シートに含水させる前処理は、
金属メッキ処理後の水洗浄処理であり、水洗浄処理によ
って含水した複合シートの熱処理を行うものである。

【００１０】

【作用】本発明による加熱処理は、例えば含水した複合
シートを４００〜８００℃で加熱処理後、８００〜１１
００℃の還元、または不活性雰囲気中で加熱処理して焼
鈍するものである。この結果、可撓性を有し、強度的に
問題のない金属多孔体が得られる。

【００１１】基材には、ポリエステル，ポリプロピレ
ン，ポリウレタンなどの合成樹脂発泡体，ナイロン，ポ
リエステルなどの合成樹脂不織布、あるいは天然繊維，
セルロース，紙などの有機物などの三次元網目組織を有
し、且つ金属多孔体の溶融点以下の温度で熱分解が可能
な組成物のシートを用いる。もっとも、加熱処理後、残
宰を残さないことが必要である。

【００１２】金属多孔体を形成する金属は、主としてニ
ッケルである。金属多孔体は、基材に導電化処理を施
し、金属メッキ処理を施すことによって基材の三次元網
目組織の骨格表面にニッケルを付着させる。基材に金属
メッキ処理を施したシートが複合シートである。

【００１３】基材の除去処理は、複合シートを加熱して
基材を消失させる熱処理である。本発明ではその前処理
として複合シートを含水させる。基材がウレタン発泡体
であるときには、凡そ６００℃の温度でウレタンが熱分
解し、金属多孔体が基材の網目組織を骨格とする三次元
の網目組織となって残る。複合シートの水分は、基材の
消失自体には殆ど影響を与えないと考えられる。

【００１４】基材の加熱処理に際しては、加熱炉内の高
温雰囲気に晒すことによって行う。例えば、加熱炉内に
空気の流入を防ぐため、入口にガスの炎を発生させた加
熱炉では、複合シートを水平姿勢で加熱炉内に搬入する
に際し、複合シートはまず、その下面が加熱炉の入口に
噴出するガス炎に触れ、引き続き加熱炉内の高温雰囲気
に晒されて基材が消失する。複合シートは、金属メッキ
処理後、水洗浄を施し、そのまま、あるいは半乾燥で水
分を含んだままの状態で加熱炉内に導入すれば、あえて
前処理として格別に給水処理を行うまでもない。もっと
も、乾燥した複合シートを加熱炉処理するときには、加
熱炉内への導入の前処理として給水処理を行うことにな
る。

【００１５】水分を含んだままの複合シートを熱処理し
たときに、金属多孔体の表面に煤が付着しない理由は必
ずしも明らかではないが、いくつかの理由は考えられ
る。例えば、熱力学的には、複合シートに含まれた水分
が、高温に触れて急激に加熱され、基材の熱分解時に発
生する煤，炭素系導電塗料の煤等に作用し、金属多孔体
への付着，凝集を妨げるものと考えられる。

【００１６】一方、水の物性から考えたときには、表面
張力，粘性と、熱膨張による作用効果が考えられる。水
は、他の液体と比べて表面張力は大きいが、その表面張
力，粘性はいずれも温度上昇とともに低下することが知
られている。参考までに純水の温度と表面張力の関係を
図１に、純水の温度と粘性率の関係を図２に示す（おも
しろい水のはなし 久保田昌治 日刊工業新聞社 １９
９４ ｐ２０６，２０９）。

【００１７】水の表面張力や粘性が温度上昇によって低
下するとすれば、加熱の初期に複合シートの水分が加熱
されて金属多孔体の表面の微細孔内に深く浸透し、次い
で急激な加熱によって爆発的に膨張して気化し、発生し
た煤を爆発的に飛散させてその後に発生した煤の凝集を
阻止するということで説明できる。

【００１８】いずれにしても、複合シートに水を含有さ
せて熱処理を行ったときには、現実には基材の熱分解に
よって煤が発生しても金属多孔体の表面には付着しな
い。少なくとも、熱処理後の金属多孔体表面には目視に
よって煤は観察されなかった。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。

【００２０】多孔度約９５％，厚さ２．０ｍｍの発泡ポ
リウレタン樹脂シートを基材に用い、次に基材に導電塗
料を均一に塗布した後、硫酸ニッケル浴に含浸させ、電
流密度６０ｍＡ／ｃｍ²で１時間メッキを行い、基材表
面に厚さ約２５μｍのニッケルがメッキされた複合シー
トを得た。

【００２１】図３において、得られた複合シート１を洗
浄槽２内に浸漬し、メッキ液の水洗浄を行い、シャワー
３によって散水したままの水分を含む複合シート１を水
平姿勢に保持して加熱炉４に導入した。なお、加熱炉４
には、その入口にガス炎を発生して、炉内への空気の流
入を防止している。加熱炉４の炉内の温度は、７５０℃
程度に保った。加熱炉４内で基材を熱分解した後の金属
多孔体を引き続き、窒素ガス還元雰囲気で炉内温度８０
０℃〜１１００℃の焼鈍炉５内に導入し、さらに冷却炉
６にて金属多孔体が酸化しないように徐冷しつつ巻取り
装置７に巻き取ってシート状の金属多孔体８を得た。得
られた金属多孔体８のいずれの面にも目視によって観察
した限りでは煤の付着は全く認められなかった。また、
加熱炉に代え、図４に示すバーナ９を用い、プロパンガ
スなどの燃焼による還元炎で複合シート１を焙って基材
を焼却した例においても、得られた金属多孔体８のいず
れの面にも煤は目視では観測されなかった。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によるときには、基
材に金属メッキを施した複合シートに水分を保有させた
状態で熱処理を行うことによって、煤の付着がない高品
位の金属多孔体が得られ、電池の極板の機能を充分に発
揮できる。

【００２３】また、本発明は、加熱処理の前処理として
複合シートを含水させるのみでよく、厄介な後処理は不
要となり、さらに、メッキ液の水洗浄処理を給水処理に
利用して工程をより簡略化できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】純水の温度と表面張力との関係を示す図であ
る。

【図２】純水の温度と粘性率との関係を示す図である。

【図３】本発明方法を実施する装置の一例を示す図であ
る。

【図４】本発明方法を実施する装置の他の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 複合シート ２ 洗浄槽 ３ シャワー ４ 加熱炉 ５ 焼鈍炉 ６ 冷却炉 ７ 巻取り装置 ８ 金属多孔体 ９ バーナ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の除去処理を有し、複合シートから
   金属多孔体を形成する金属多孔体の熱処理方法であっ
   て、 基材は、三次元網状組織を有する熱分解性のシートであ
   り、 複合シートは、基材の三次元網状組織を骨格としてその
   表面に金属メッキが施されたものであり、 基材の除去処理は、水分を含有させた複合シートを加熱
   処理し、基材の加熱処理によって発生する煤を金属多孔
   体に付着させずに基材を消失させる処理であることを特
   徴とする金属多孔体の熱処理方法。
2. 【請求項２】 基材の除去処理は、前処理として複合シ
   ートに給水して水分を含有させ、引き続いて複合シート
   の加熱処理を行うものであることを特徴とする請求項１
   に記載の金属多孔体の熱処理方法。
3. 【請求項３】 複合シートに含水させる前処理は、金属
   メッキ処理後の水洗浄処理であり、水洗浄処理によって
   含水した複合シートの熱処理を行うことを特徴とする請
   求項２に記載の金属多孔体の熱処理方法。