JP6331808B2 - Method for producing porous aluminum body - Google Patents
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Description
本発明は、三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a porous aluminum body having a three-dimensional network structure.
三次元網目状構造を有する金属多孔体は、各種フィルタ、触媒担体、電池用電極など多方面に用いられている。例えば三次元網目状構造を有するニッケル多孔体(以下「ニッケル多孔体」という)からなるセルメット(住友電気工業(株)製:登録商標)は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の電池の電極材料として使用されている。セルメットは連通気孔を有する金属多孔体であり、金属不織布など他の多孔体に比べて気孔率が高い(90%以上)という特徴がある。 Metal porous bodies having a three-dimensional network structure are used in various fields such as various filters, catalyst carriers, and battery electrodes. For example, Celmet (manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd .: registered trademark) made of a porous nickel body having a three-dimensional network structure (hereinafter referred to as “nickel porous body”) is an electrode material for batteries such as nickel metal hydride batteries and nickel cadmium batteries. It is used as Celmet is a metal porous body having continuous air holes, and has a feature of high porosity (90% or more) compared to other porous bodies such as a metal nonwoven fabric.
このようなニッケル多孔体は、発泡ウレタン等の連通気孔を有する多孔体樹脂の骨格表面にニッケル層を形成した後、熱処理して発泡樹脂成形体を分解し、さらにニッケルを還元処理することで得られる。ニッケル層の形成は、発泡樹脂成形体の骨格表面にカーボン粉末等を塗布して導電化処理した後、電気めっきによってニッケルを析出させることで行われる。 Such a nickel porous body is obtained by forming a nickel layer on the surface of a porous resin skeleton having continuous vents such as foamed urethane, then heat-treating it to decompose the foamed resin molded body, and further reducing the nickel. It is done. The formation of the nickel layer is performed by depositing nickel by electroplating after applying carbon powder or the like to the surface of the skeleton of the foamed resin molded body and conducting a conductive treatment.
また、ニッケルと同様にアルミニウムも導電性、耐腐食性、軽量などの優れた特徴があり、電池用途では例えば、リチウムイオン電池の正極として、アルミニウム箔の表面にコバルト酸リチウム等の活物質を塗布したものが使用されている。
このアルミニウムを用いた正極の容量を向上するためには、アルミニウムの表面積を大きくした三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体(以下「アルミニウム多孔体」という)を用い、アルミニウム多孔体の気孔部にも活物質を充填することが考えられる。アルミニウム多孔体を用いることで、電極を厚くしても活物質を保持でき、単位面積当たりの活物質利用率が向上するからである。
In addition to nickel, aluminum also has excellent characteristics such as conductivity, corrosion resistance, and light weight. In battery applications, for example, a positive electrode of a lithium ion battery is coated with an active material such as lithium cobalt oxide on the surface of an aluminum foil. Is used.
In order to improve the capacity of the positive electrode using aluminum, an aluminum porous body having a three-dimensional network structure with a large aluminum surface area (hereinafter referred to as “aluminum porous body”) is used. It is also conceivable to fill the active material. This is because by using the porous aluminum body, the active material can be retained even when the electrode is thickened, and the active material utilization rate per unit area is improved.
アルミニウム多孔体の製造方法として、特許第3413662号公報(特許文献1)には、内部連通空間を有する三次元網状のプラスチック基体にアークイオンプレーティング法によりアルミニウムの蒸着処理を施して、2〜20μmの金属アルミニウム層を形成する方法が記載されている。
この方法によれば、2〜20μmの厚さのアルミニウム多孔体が得られるとされているが、気相法によるため大面積での製造は困難であり、基体の厚さや気孔率によっては内部まで均一な層の形成が難しい。またアルミニウム層の形成速度が遅い、設備が高価などにより製造コストが増大するなどの問題点がある。さらに、厚膜を形成する場合には、膜に亀裂が生じたりアルミニウムの脱落が生じたりするおそれがある。
As a method for producing a porous aluminum body, Japanese Patent No. 3413666 (Patent Document 1) discloses that a two-dimensional net-like plastic substrate having an internal communication space is subjected to an aluminum vapor deposition process by an arc ion plating method to be 2 to 20 μm. A method for forming a metallic aluminum layer is described.
According to this method, it is said that an aluminum porous body having a thickness of 2 to 20 μm can be obtained, but it is difficult to manufacture in a large area because of the vapor phase method, and depending on the thickness and porosity of the substrate, It is difficult to form a uniform layer. In addition, there are problems such as a slow formation rate of the aluminum layer and an increase in manufacturing cost due to expensive equipment. Further, when a thick film is formed, there is a risk that the film may crack or aluminum may fall off.
また、特開平08−170126号公報(特許文献2)には、三次元網目状構造を有する発泡樹脂成形体の骨格にアルミニウムの融点以下で共晶合金を形成する金属(銅等)による皮膜を形成した後、アルミニウムペーストを塗布し、非酸化性雰囲気下で550℃以上750℃以下の温度で熱処理をすることで有機成分(発泡樹脂)の消失及びアルミニウム粉末の焼結を行い、アルミニウム多孔体を得る方法が記載されている。
しかしながら、この方法によればアルミニウムと共晶合金を形成する層が出来てしまい、純度の高いアルミニウム層が形成できない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-170126 (Patent Document 2) discloses a film made of a metal (such as copper) that forms a eutectic alloy below the melting point of aluminum on the skeleton of a foamed resin molding having a three-dimensional network structure. After forming, an aluminum paste is applied, and heat treatment is performed at a temperature of 550 ° C. or higher and 750 ° C. or lower in a non-oxidizing atmosphere to eliminate the organic component (foamed resin) and to sinter the aluminum powder. Is described.
However, according to this method, a layer that forms a eutectic alloy with aluminum is formed, and a high-purity aluminum layer cannot be formed.
他の方法としては、三次元網目状構造を有する発泡樹脂成形体にアルミニウムめっきを施す方法があり、特開2012−007233号公報(特許文献3)には、このめっき法によって得られるアルミニウム多孔体を電極として用いるキャパシタについての発明が記載されている。特許文献3に記載の方法によれば、三次元網目構造を有する多孔質樹脂成形体に対して純度の高いアルミニウムを均一にめっきすることが可能であり、高品質のアルミニウム多孔体を製造することができる。 As another method, there is a method of performing aluminum plating on a foamed resin molded body having a three-dimensional network structure. JP 2012-007233 A (Patent Document 3) discloses a porous aluminum body obtained by this plating method. The invention is described for a capacitor using as an electrode. According to the method described in Patent Document 3, it is possible to uniformly plate high-purity aluminum on a porous resin molded body having a three-dimensional network structure, and to produce a high-quality aluminum porous body Can do.
ところで、前記のリチウムイオン電池やキャパシタのように非水電解質を利用する電気化学デバイスは水分を充分に除去した環境中で作製する必要があり、電極として使用する集電体も充分に乾燥させる必要がある。前記特許文献3に記載のキャパシタに用いられるアルミニウム多孔体は、骨格表面に比較的多くの水分を吸着しているため、上記のような電気化学デバイス用の電極として用いるためには、充分な乾燥工程を行う必要がある。 By the way, an electrochemical device using a non-aqueous electrolyte such as the above-described lithium ion battery or capacitor needs to be manufactured in an environment in which moisture is sufficiently removed, and a current collector used as an electrode needs to be sufficiently dried. There is. Since the porous aluminum body used in the capacitor described in Patent Document 3 adsorbs a relatively large amount of moisture on the surface of the skeleton, it is sufficiently dried to be used as an electrode for an electrochemical device as described above. It is necessary to perform a process.
本発明は前記問題点に鑑みて、水分吸着量が少ない三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体の製造方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a porous aluminum body having a three-dimensional network structure with a small amount of moisture adsorption.
本発明の一態様に係るアルミニウム多孔体の製造方法は、
三次元網目状構造を有する樹脂成形体の表面にカーボン塗料を塗布することによって導電化処理して導電化樹脂成形体を作製する工程と、
前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を、前記導電化樹脂成形体の見かけの単位面積当たり、厚さ1mmにつき、100mg/m2以下にして乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程と、
前記乾燥導電化樹脂成形体の表面に溶融塩電解めっきによってアルミニウム膜を形成する工程と、
前記基材を除去する工程と、
を有するアルミニウム多孔体の製造方法、である。
The method for producing a porous aluminum body according to an aspect of the present invention includes:
A step of producing a conductive resin molding by conducting a conductive treatment by applying a carbon paint on the surface of a resin molding having a three-dimensional network structure; and
Producing a dried conductive resin molded body by setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less per 1 mm thickness per apparent unit area of the conductive resin molded body;
Forming an aluminum film on the surface of the dried conductive resin molding by molten salt electroplating;
Removing the substrate;
It is a manufacturing method of the aluminum porous body which has this.
上記発明によれば、水分吸着量が少ない三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体の製造方法を提供することが可能となる。 According to the said invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the aluminum porous body which has a three-dimensional network structure with little moisture adsorption amount.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
(1)本発明の一態様に係るアルミニウムめっき液は、三次元網目状構造を有する樹脂成形体の表面にカーボン塗料を塗布することによって導電化処理して導電化樹脂成形体を作製する工程と、前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を100mg/m2以下にして乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程と、前記乾燥導電化樹脂成形体の表面に溶融塩電解めっきによってアルミニウム膜を形成する工程と、前記基材を除去する工程と、を有するアルミニウム多孔体の製造方法、である。
上記(1)に記載の発明のように、アルミニウム膜を形成する前の基材として水分吸着量が100mg/m2以下の乾燥導電化樹脂成形体を用いることで、水分吸着量が少ないアルミニウム多孔体を製造することが可能となる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
(1) An aluminum plating solution according to an aspect of the present invention is a process for producing a conductive resin molded body by conducting a conductive treatment by applying a carbon paint on the surface of a resin molded body having a three-dimensional network structure. A step of producing a dry conductive resin molded body by setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less, and forming an aluminum film on the surface of the dry conductive resin molded body by molten salt electroplating And a method for producing a porous aluminum body, comprising: a step of removing the substrate.
As in the invention described in (1) above, by using a dry conductive resin molded product having a moisture adsorption amount of 100 mg / m 2 or less as a base material before forming an aluminum film, an aluminum porous body having a small moisture adsorption amount is used. The body can be manufactured.
(2)上記(1)に記載のアルミニウム多孔体の製造方法は、前記乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程において、前記導電化樹脂成形体を熱処理することによって前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を100mg/m2以下にすることが好ましい。
上記(2)に記載の発明のように、導電化樹脂成形体を熱処理することで導電化樹脂成形体の水分吸着量を効率よく減らすことができる。
(2) The method for producing a porous aluminum body according to the above (1) is characterized in that, in the step of producing the dried conductive resin molded body, the conductive resin molded body is subjected to a heat treatment to heat the conductive resin molded body. The adsorption amount is preferably 100 mg / m 2 or less.
As in the invention described in (2) above, the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body can be efficiently reduced by heat-treating the conductive resin molded body.
(3)上記(1)又は上記(2)に記載のアルミニウム多孔体の製造方法は、前記導電化樹脂成形体は導電層の目付け量が1g/m2以上、20g/m2以下であることが好ましい。
上記(3)に記載の発明のように、導電化樹脂成形体における導電層の目付け量を比較的少なくすることで、導電化樹脂成形体に含まれている水分量を減らすことができる。
(3) In the method for producing a porous aluminum body according to (1) or (2) above, the conductive resin molded body has a basis weight of a conductive layer of 1 g / m 2 or more and 20 g / m 2 or less. Is preferred.
As in the invention described in (3) above, the amount of moisture contained in the conductive resin molded body can be reduced by relatively reducing the basis weight of the conductive layer in the conductive resin molded body.
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一項に記載のアルミニウム多孔体の製造方法は、前記カーボン塗料がバインダーとしてカルボキシメチルセルロースを含むことが好ましい。
カルボキシメチルセルロースをバインダーとして用いたカーボン塗料は、樹脂成形体の骨格表面の導電層を緻密にすることができるため、導電化樹脂成形体に含まれる水分量を少なくすることができる。
(4) As for the manufacturing method of the aluminum porous body as described in any one of said (1)-(3), it is preferable that the said carbon coating material contains carboxymethylcellulose as a binder.
Since the carbon paint using carboxymethyl cellulose as a binder can make the conductive layer on the surface of the skeleton of the resin molded body dense, the amount of water contained in the conductive resin molded body can be reduced.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係るアルミニウム多孔体の製造方法の具体例を、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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
[Details of the embodiment of the present invention]
The specific example of the manufacturing method of the aluminum porous body which concerns on embodiment of this invention is demonstrated in detail below. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to a claim are included.
<アルミニウム多孔体の製造方法>
本発明者等は、三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体がどのようにして水分を吸着するのかという点について検討したところ、従来の製造方法によって得られたアルミニウム多孔体は骨格の中空部の表面に微小な多孔質層(以下、微小多孔質層という)を有しており、この微小多孔質層が水分を吸着してしまうことを見出した。そこで、本発明者等は、アルミニウム多孔体の骨格の内側に形成される微小多孔質層の厚さを薄くすることによってアルミニウム多孔体が吸着する水分量を減らすことを検討した。その結果、アルミニウム膜を形成する前の基材として水分吸着量が100mg/m2以下の乾燥導電化樹脂成形体を用いることで、骨格の内側に形成される微小多孔質層を薄くすることができることを見出した。
<Method for producing porous aluminum>
The present inventors examined how the porous aluminum body having a three-dimensional network structure adsorbs moisture. As a result, the porous aluminum body obtained by the conventional manufacturing method is a hollow part of the skeleton. It has been found that the surface has a microporous layer (hereinafter referred to as microporous layer), and this microporous layer adsorbs moisture. Therefore, the present inventors examined reducing the amount of moisture adsorbed by the aluminum porous body by reducing the thickness of the microporous layer formed inside the skeleton of the aluminum porous body. As a result, it is possible to thin the microporous layer formed on the inner side of the skeleton by using a dry conductive resin molded body having a moisture adsorption amount of 100 mg / m 2 or less as a base material before forming the aluminum film. I found out that I can do it.
このメカニズムは次のように考えられる。すなわち、樹脂成形体の表面の導電層に水分が多く含まれた状態でアルミニウムめっきを行うと、吸着した水とめっき液が反応して水酸化アルミニウムが生じ、それが後述の熱処理時にγ−アルミナに変化することで微小多孔質層が形成されると考えられる。このため導電層から水分を十分に除去しておくことで酸化アルミニウムが生成することを抑制でき、アルミニウム多孔体の骨格の内側に形成される微小多孔質層の厚さを薄くできるものと考えられる。 This mechanism is considered as follows. That is, when aluminum plating is performed in a state where the conductive layer on the surface of the resin molded body contains a large amount of water, the adsorbed water reacts with the plating solution to produce aluminum hydroxide, which is γ-alumina during the heat treatment described later. It is thought that a microporous layer is formed by changing to. For this reason, it is considered that the generation of aluminum oxide can be suppressed by sufficiently removing moisture from the conductive layer, and the thickness of the microporous layer formed inside the skeleton of the aluminum porous body can be reduced. .
以上のことから、本発明の実施形態に係るアルミニウム多孔体の製造方法は、前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を100mg/m2以下にして乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程を有している。
以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム多孔体の製造方法における各工程について詳細に説明する。
From the above, the method for producing an aluminum porous body according to an embodiment of the present invention includes a step of producing a dry conductive resin molded body by setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less. doing.
Hereinafter, each process in the manufacturing method of the aluminum porous body concerning the embodiment of the present invention is explained in detail.
(導電化樹脂成形体を作製する工程)
まず、三次元網目状構造を有し連通孔を有する樹脂成形体を準備する。樹脂成形体の素材は任意の樹脂を選択できる。ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の発泡樹脂成形体が素材として例示できる。
発泡ウレタン及び発泡メラミンは気孔率が高く、また気孔の連通性があるとともに熱分解性にも優れているため発泡樹脂成形体として好ましく使用できる。発泡ウレタンは気孔の均一性や入手の容易さ等の点、更に、孔径の小さなものが得られる点で好ましい。
(Process for producing a conductive resin molding)
First, a resin molded body having a three-dimensional network structure and communication holes is prepared. Any resin can be selected as the material of the resin molded body. Examples of the material include foamed resin moldings such as polyurethane, melamine, polypropylene, and polyethylene.
Foamed urethane and foamed melamine can be preferably used as a foamed resin molded article because they have high porosity, have pore connectivity and are excellent in thermal decomposability. Urethane foam is preferable in terms of uniformity of pores, availability, and the like, and in addition, a product having a small pore diameter can be obtained.
樹脂成形体には発泡体製造過程での製泡剤や未反応モノマーなどの残留物があることが多く、洗浄処理を行うことが後の工程のために好ましい。樹脂成形体が骨格として三次元的に網目を構成することで、全体として連続した気孔を構成している。発泡ウレタンの骨格はその延在方向に垂直な断面において略三角形状をなしている。 Resin moldings often have residues such as foaming agents and unreacted monomers in the foam production process, and it is preferable to perform a cleaning treatment for the subsequent steps. The resin molded body forms a three-dimensional network as a skeleton, thereby forming continuous pores as a whole. The urethane skeleton has a substantially triangular shape in a cross section perpendicular to the extending direction.
発泡樹脂成形体の気孔率は80%〜98%、孔径は1μm〜3500μmとするのが好ましい。なお、発泡樹脂成形体の場合の孔径とはセル径をいうものとする。
気孔率は、次式で定義される。
気孔率=(1−(多孔質材の重量[g]/(多孔質材の体積[cm3]×素材密度)))×100[%]
また、孔径は、樹脂成形体表面を顕微鏡写真等で拡大し、1インチ(25.4mm)あたりの気孔数をセル数として計数して、平均孔径=25.4mm/セル数として平均的な値を求める。
The foamed resin molded body preferably has a porosity of 80% to 98% and a pore diameter of 1 μm to 3500 μm. In addition, the hole diameter in the case of a foamed resin molding shall mean a cell diameter.
The porosity is defined by the following equation.
Porosity = (1− (weight of porous material [g] / (volume of porous material [cm 3 ] × material density))) × 100 [%]
In addition, the pore diameter is an average value obtained by enlarging the surface of the resin molded body with a microphotograph and the like, counting the number of pores per inch (25.4 mm) as the number of cells, and calculating the average pore diameter = 25.4 mm / cell number. Ask for.
前記樹脂成形体の表面にアルミニウムを電解めっきするためには、樹脂成形体の表面をあらかじめ導電化処理する必要がある。導電化処理は、導電性のカーボン粒子を含有したカーボン塗料を塗布して乾燥させることにより行うことができる。
前記カーボン塗料としての懸濁液は、好ましくは、カーボン粒子、粘結剤(バインダー)、分散剤および分散媒を含む。カーボン粒子の塗布を均一に行うには、懸濁液が均一な懸濁状態を維持している必要がある。このため、懸濁液は、20℃〜40℃に維持されていることが好ましい。懸濁液の温度が20℃以上であることにより均一な懸濁状態を保つことができ、樹脂多孔体の網目状構造をなす骨格の表面に良好なカーボン粒子の層を形成することができる。また、懸濁液の温度が40℃以下であることにより分散剤の蒸発量が多くなることを抑制し、懸濁液が濃縮されることを防止することができる。
In order to electroplat aluminum on the surface of the resin molded body, the surface of the resin molded body needs to be electrically conductive in advance. The conductive treatment can be performed by applying and drying a carbon paint containing conductive carbon particles.
The suspension as the carbon paint preferably contains carbon particles, a binder (binder), a dispersant and a dispersion medium. In order to uniformly apply the carbon particles, the suspension needs to maintain a uniform suspension state. For this reason, it is preferable that the suspension is maintained at 20 ° C to 40 ° C. When the temperature of the suspension is 20 ° C. or higher, a uniform suspended state can be maintained, and a good carbon particle layer can be formed on the surface of the skeleton forming the network structure of the porous resin body. Moreover, it can suppress that the evaporation amount of a dispersing agent increases because the temperature of a suspension liquid is 40 degrees C or less, and can prevent that a suspension liquid is concentrated.
前記カーボン粒子の粒径は、0.01μm〜5μmであることが好ましく、より好ましくは0.01μm〜2μmである。粒径が大きいと樹脂成形体のセルを詰まらせたり、平滑なめっきを阻害したりする要因となり、また、小さすぎると十分な導電性を確保することが難しくなる。カーボン粒子の種類は特に限定されず導電性を付与することができるものであればよく、例えば、カーボンブラックを好ましく用いることができる。 The particle size of the carbon particles is preferably 0.01 μm to 5 μm, more preferably 0.01 μm to 2 μm. When the particle size is large, it becomes a factor that clogs the cells of the resin molded body or inhibits smooth plating, and when it is too small, it is difficult to ensure sufficient conductivity. The type of carbon particles is not particularly limited as long as it can impart conductivity, and for example, carbon black can be preferably used.
前記バインダーは特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィンやカルボキシメチルセルロースを好ましく用いることができる。なお、ポリオレフィンは粒状のため懸濁液においても粒と粒との間に少ないながらも隙間が出来ており、この隙間部分にアルミニウムめっき液が侵食して電着し、アルミニウム多孔体の骨格の中空部の表面に微小多孔質層が形成される場合が考えられる。これに対し、カルボキシメチルセルロースは水溶性のため、ポリオレフィンを用いて導電層を形成した場合のような隙間が形成されないと考えられる。このためカルボキシメチルセルロースを用いて作製した緻密な導電層にはアルミニウムめっき液が侵食しにくいため、アルミニウム多孔体の骨格の中空部の表面に微小多孔質層が形成されにくくなると考えられる。 The said binder is not specifically limited, For example, polyolefin and carboxymethylcellulose can be used preferably. Since polyolefin is granular, there is a small gap between the grains even in the suspension. The aluminum plating solution is eroded and electrodeposited in the gap, resulting in the hollow structure of the porous aluminum body. There may be a case where a microporous layer is formed on the surface of the portion. On the other hand, since carboxymethylcellulose is water-soluble, it is considered that no gap is formed as in the case where a conductive layer is formed using polyolefin. For this reason, since the aluminum plating solution does not easily erode in the dense conductive layer produced using carboxymethylcellulose, it is considered that the microporous layer is hardly formed on the surface of the hollow portion of the skeleton of the aluminum porous body.
樹脂成形体へのカーボン粒子の塗布は、上記懸濁液に対象となる樹脂成形体を浸漬し、絞りと乾燥を行うことで行うことができる。
上記のようにして作製した導電化樹脂成形体においては、導電層の目付け量が1g/m2以上、20g/m2以下であることが好ましい。導電層の目付け量が1g/m2以上であることにより樹脂成形体の表面に十分な導電性を付与することができる。また、導電層の目付け量が20g/m2以下であることにより、樹脂成形体の骨格の表面に付着している導電層の量が多くなり過ぎることを抑制し、導電化樹脂成形体の水分吸着量をより少なくすることができる。これらの観点から、前記導電化樹脂成形体における導電層の目付け量は2g/m2以上、18g/m2以下であることがより好ましく、3g/m2以上、15g/m2以下であることが更に好ましい。
なお、この場合の導電層の目付け量とは、基材の厚さが1mmで、気孔率が80%〜98%、1インチ当たりの気孔数(セル数)が42個〜50個の発泡ウレタンを基材として用いた場合の目付け量をいうものとする。
The application of the carbon particles to the resin molded body can be performed by immersing the target resin molded body in the suspension and performing squeezing and drying.
In the conductive resin molding produced as described above, the basis weight of the conductive layer is preferably 1 g / m 2 or more and 20 g / m 2 or less. When the basis weight of the conductive layer is 1 g / m 2 or more, sufficient conductivity can be imparted to the surface of the resin molded body. Moreover, when the basis weight of the conductive layer is 20 g / m 2 or less, the amount of the conductive layer adhering to the surface of the skeleton of the resin molded body is suppressed, and the moisture content of the conductive resin molded body is suppressed. The amount of adsorption can be reduced. From these viewpoints, the basis weight of the conductive layer in the conductive resin molded body is more preferably 2 g / m 2 or more and 18 g / m 2 or less, and 3 g / m 2 or more and 15 g / m 2 or less. Is more preferable.
In this case, the basis weight of the conductive layer is a foamed urethane having a base material thickness of 1 mm, a porosity of 80% to 98%, and a pore number (number of cells) per inch of 42 to 50. The basis weight when using as a substrate.
(乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程)
乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程においては、上記のようにして作製した導電化樹脂成形体の水分吸着量が100mg/m2以下となるようにする工程である。導電化樹脂成形体の水分吸着量を100mg/m2以下とすることで、続くアルミニウム膜形成工程においてアルミニウムめっき液が導電層中に侵食しにくくすることができる。この乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程においては、前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を少なくすればするほど好ましく、例えば、70mg/m2以下とすることがより好ましく、50mg/m2以下とすることが更に好ましい。
(Process for producing a dried conductive resin molding)
In the step of producing the dried conductive resin molded body, the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body produced as described above is set to 100 mg / m 2 or less. By setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less, it is possible to make it difficult for the aluminum plating solution to erode into the conductive layer in the subsequent aluminum film forming step. In the step of producing the dried conductive resin molded body, it is preferable that the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body is reduced. For example, it is more preferably 70 mg / m 2 or less, and 50 mg / m 2. More preferably, it is as follows.
導電化樹脂成形体の水分吸着量を100mg/m2以下とする方法は特に限定されるものではなく、例えば、熱処理、低露点下での処理、減圧処理などが挙げられる。
上記のなかでも、熱処理が、一番効率がよく好ましい。前記熱処理は、例えば、前記導電化樹脂成形体を100℃以上の温度下に1分以上曝せばよい。より好ましい熱処理条件は、120℃で、2分以上であり、120℃で、5分以上とすることが更に好ましい。
A method for setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less is not particularly limited, and examples thereof include heat treatment, treatment under a low dew point, and reduced pressure treatment.
Among the above, heat treatment is most efficient and preferable. In the heat treatment, for example, the conductive resin molded body may be exposed to a temperature of 100 ° C. or higher for 1 minute or longer. More preferable heat treatment conditions are 120 ° C. and 2 minutes or more, and further preferably 120 ° C. and 5 minutes or more.
前記導電化樹脂成形体を低露点下に置いて水分を除去する場合には、例えば、露点温度が0℃以下の雰囲気中に24時間以上静置すればよい。より好ましい条件は、露点温度が−10℃以下の雰囲気中に24時間以上置くことであり、露点温度が−30℃以下の雰囲気中に24時間以上置くことが更に好ましい。
また、前記導電化樹脂成形体を減圧処理する場合には、例えば、105Pa以下の雰囲気下に6時間以上静置すればよい。より好ましい条件は、104Pa以下の雰囲気中に6時間以上置くことであり、103Pa以下の雰囲気中に6時間以上置くことが更に好ましい。
When the conductive resin molded body is placed under a low dew point to remove moisture, for example, it may be left in an atmosphere having a dew point temperature of 0 ° C. or lower for 24 hours or longer. A more preferable condition is that it is placed in an atmosphere having a dew point temperature of −10 ° C. or lower for 24 hours or longer, and more preferably 24 hours or longer in an atmosphere having a dew point temperature of −30 ° C. or lower.
Moreover, what is necessary is just to leave still for 6 hours or more in the atmosphere of 10 < 5 > Pa or less, when carrying out the pressure reduction process of the said conductive resin molding. A more preferable condition is to place in an atmosphere of 10 4 Pa or less for 6 hours or more, and it is even more preferable to place in an atmosphere of 10 3 Pa or less for 6 hours or more.
(アルミニウム膜を形成する工程)
上記のようにして得た乾燥導電化樹脂成形体の表面にアルミニウム膜を形成する方法としては、溶融塩浴を用いためっき法を採用する。
−アルミニウムめっき(溶融塩めっき)−
溶融塩中で電解めっきを行い、前記乾燥導電化樹脂成形体の表面にアルミニウム膜を形成する。
溶融塩浴中でアルミニウムのめっきを行うことにより、特に三次元網目状構造を有する樹脂成形体のように複雑な骨格構造を有する基材の場合であっても、骨格の表面に均一に厚いアルミニウム膜を形成することができる。前記乾燥導電化樹脂成形体を陰極とし、アルミニウムを陽極として溶融塩中で直流電流を印加する。
(Process of forming aluminum film)
As a method for forming an aluminum film on the surface of the dried conductive resin molded body obtained as described above, a plating method using a molten salt bath is employed.
-Aluminum plating (molten salt plating)-
Electroplating is performed in a molten salt to form an aluminum film on the surface of the dried conductive resin molded body.
By performing aluminum plating in a molten salt bath, even in the case of a substrate having a complicated skeleton structure, such as a resin molded body having a three-dimensional network structure, the aluminum is uniformly thick on the surface of the skeleton. A film can be formed. A direct current is applied in the molten salt using the dried conductive resin molded article as a cathode and aluminum as an anode.
前記溶融塩としては、有機系ハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である有機溶融塩、アルカリ金属のハロゲン化物とアルミニウムハロゲン化物の共晶塩である無機溶融塩を使用することができる。比較的低温で溶融する有機溶融塩浴を使用すると、基材である樹脂成形体を分解することなく電解めっきすることができる。有機系ハロゲン化物としてはイミダゾリウム塩、ピリジニウム塩等が使用でき、具体的には1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド(EMIC)、ブチルピリジニウムクロライド(BPC)が好ましい。
溶融塩中に水分や酸素が混入すると溶融塩が劣化するため、めっきは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、かつ密閉した環境下で行うことが好ましい。
As the molten salt, an organic molten salt which is a eutectic salt of an organic halide and an aluminum halide, or an inorganic molten salt which is a eutectic salt of an alkali metal halide and an aluminum halide can be used. When an organic molten salt bath that melts at a relatively low temperature is used, electrolytic plating can be performed without decomposing the resin molded body as a base material. As the organic halide, imidazolium salt, pyridinium salt and the like can be used. Specifically, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC) and butylpyridinium chloride (BPC) are preferable.
Since the molten salt deteriorates when moisture or oxygen is mixed in the molten salt, the plating is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon and in a sealed environment.
溶融塩浴としては窒素を含有した溶融塩浴が好ましく、中でもイミダゾリウム塩浴が好ましく用いられる。溶融塩として高温で溶融する塩を使用した場合は、めっき膜の成長よりも樹脂が溶融塩中に溶解や分解する方が早くなり、乾燥導電化樹脂成形体の表面にめっき膜を形成することができない。イミダゾリウム塩浴は、比較的低温であっても樹脂に影響を与えず使用可能である。イミダゾリウム塩として、1,3位にアルキル基を持つイミダゾリウムカチオンを含む塩が好ましく用いられ、特に塩化アルミニウム−1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロライド(AlCl3−EMIC)系溶融塩が、安定性が高く分解し難いことから最も好ましく用いられる。発泡ウレタン樹脂や発泡メラミン樹脂などへのめっきが可能であり、溶融塩浴の温度は10℃以上、100℃以下、好ましくは25℃以上、45℃以下である。低温になる程めっき可能な電流密度範囲が狭くなり、乾燥導電化樹脂成形体の表面全体へのめっきが難しくなる。100℃を超える高温では基材となる乾燥導電化樹脂成形体の形状が損なわれる不具合が生じやすい。
以上の工程により骨格の芯として乾燥導電化樹脂成形体を有するアルミニウム−樹脂構造体が得られる。
As the molten salt bath, a molten salt bath containing nitrogen is preferable, and among them, an imidazolium salt bath is preferably used. When a salt that melts at a high temperature is used as the molten salt, the resin dissolves and decomposes in the molten salt faster than the growth of the plated film, and the plated film is formed on the surface of the dried conductive resin molded body. I can't. The imidazolium salt bath can be used without affecting the resin even at a relatively low temperature. As the imidazolium salt, a salt containing an imidazolium cation having an alkyl group at the 1,3-position is preferably used. In particular, an aluminum chloride-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (AlCl 3 -EMIC) -based molten salt is used. It is most preferably used because it is highly stable and hardly decomposes. Plating onto foamed urethane resin or foamed melamine resin is possible, and the temperature of the molten salt bath is 10 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or higher and 45 ° C. or lower. The lower the temperature, the narrower the current density range that can be plated, and the more difficult it is to plate on the entire surface of the dried conductive resin molded body. At a high temperature exceeding 100 ° C., a problem that the shape of the dried conductive resin molded body serving as the substrate is impaired is likely to occur.
Through the above steps, an aluminum-resin structure having a dry conductive resin molded body as a skeleton core is obtained.
(基材を除去する工程)
上記のようにして得られたアルミニウム−樹脂構造体から前記基材を除去する方法は特に限定されないが、例えば、窒素雰囲気下あるいは大気下等で370℃以上、アルミニウムの融点未満に加熱する熱処理を行うことにより行うことができる。これにより樹脂が焼失し、中空の骨格を有するアルミニウム多孔体が得られる。
(Step of removing the base material)
The method for removing the base material from the aluminum-resin structure obtained as described above is not particularly limited. For example, a heat treatment for heating to 370 ° C. or higher and lower than the melting point of aluminum in a nitrogen atmosphere or the air is performed. It can be done by doing. As a result, the resin is burned out and an aluminum porous body having a hollow skeleton is obtained.
前述のように本発明者等は、アルミニウム多孔体の水分吸着量を更に少なくするために鋭意探求を重ねた結果、従来のめっき法により得られるアルミニウム多孔体の骨格の表面に微小多孔質層が形成される原因は、ベーマイトの脱水反応によってγ−アルミナが生成しているためであることを見出した。このγ−アルミナは吸湿剤等にも利用されるものであり、吸湿特性の検討もなされている(例えば、「川村和郎・遠藤晴巳、『ベーマイト及び無水アルミナの吸湿特性』、Journal of Ceramic Society of Japan 107[4] pp335-338 (1998)」、「李海洙・一色貞文、『γ−アルミナの変態について』、生産研究、第11巻、第2号、25−29頁、1959年」等)。 As described above, the present inventors have intensively studied to further reduce the moisture adsorption amount of the aluminum porous body, and as a result, the microporous layer is formed on the surface of the skeleton of the aluminum porous body obtained by the conventional plating method. It has been found that the reason for the formation is that γ-alumina is produced by the dehydration reaction of boehmite. This γ-alumina is also used as a hygroscopic agent and has been studied for its hygroscopic properties (for example, “Kazuo Kawamura, Harumi Endo,“ Hygroscopic Properties of Boehmite and Anhydrous Alumina ”, Journal of Ceramic Society of Japan 107 [4] pp 335-338 (1998) "," Lee Haiyong, Sadafumi Isshiki, "On the Transformation of γ-Alumina", Production Research, Vol. 11, No. 2, pp. 25-29, 1959 ").
そこで本発明者らは、アルミニウム多孔体の骨格の表面にγ−アルミナによる微細な凹凸が生じないようにする方法について更なる探求を重ねた。その結果、従来の、三次元網目状構造を有するアルミニウム多孔体をめっき法によって製造する方法(例えば、特開2012−007233号公報)に改良の余地があることを見出した。
すなわち、アルミニウム−樹脂構造体からウレタン除去する場合に加熱処理を行うと、通常は、ウレタンの除去温度が500℃〜660℃であるため、アルミニウム膜表面の酸化膜中に水分が含まれていると、脱水して表面にナノオーダーの微小多孔質層が形成されてしまう。このため、アルミニウム膜の表面にベーマイトが形成されないようにすればよい。
Therefore, the present inventors have further investigated a method for preventing fine irregularities due to γ-alumina from occurring on the surface of the skeleton of the porous aluminum body. As a result, it has been found that there is room for improvement in a conventional method for producing a porous aluminum body having a three-dimensional network structure by a plating method (for example, JP 2012-007233 A).
That is, when heat treatment is performed when removing urethane from the aluminum-resin structure, moisture is contained in the oxide film on the surface of the aluminum film because the removal temperature of urethane is normally 500 ° C. to 660 ° C. Then, dehydration will form a nano-order microporous layer on the surface. For this reason, it is only necessary that boehmite is not formed on the surface of the aluminum film.
ところで、溶融塩、例えば1−エチル−3−メチルイミダゾリウムクロリドと塩化アルミニウムからなるようなめっき液中には水も酸素も存在しないため、溶融塩電解めっきによって形成されたアルミニウム膜は酸化膜を有していないアルミニウムである。従って、めっき後の処理によって、表面状態を種々に変化させることができる。
例えば、アルミニウム膜が形成されたアルミニウム−樹脂構造体をめっき液から取り出した直後に純水で洗浄した場合には、めっき膜の最表面には水を含有する酸化アルミニウム膜が形成される。また、アルミニウム−樹脂構造体をめっき液から取り出した直後に低露点のドライエアを吹き付けることで、洗浄処理前にめっき膜表面に酸化膜を形成させることが可能である。また、アルミニウム−樹脂構造体をめっき液から取り出した直後に有機溶媒、例えばエタノールやキシレン等で洗浄し、ドライエアに暴露した場合には、めっき膜の表面には水をほとんど含まない酸化膜が形成される。
By the way, since neither water nor oxygen is present in a plating solution such as a molten salt such as 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride and aluminum chloride, an aluminum film formed by molten salt electroplating is an oxide film. It does not have aluminum. Therefore, the surface state can be variously changed by the treatment after plating.
For example, when the aluminum-resin structure on which the aluminum film is formed is washed with pure water immediately after being taken out of the plating solution, an aluminum oxide film containing water is formed on the outermost surface of the plating film. Moreover, it is possible to form an oxide film on the surface of the plating film before the cleaning treatment by blowing dry air having a low dew point immediately after the aluminum-resin structure is taken out of the plating solution. In addition, immediately after the aluminum-resin structure is taken out of the plating solution, it is washed with an organic solvent such as ethanol or xylene and exposed to dry air, so that an oxide film containing almost no water is formed on the surface of the plating film. Is done.
以上のようなことから、骨格表面に微細な凹凸が形成されておらず、より水分吸着量の少ないアルミニウム多孔体を製造するためには、例えば、以下のようにすることが好ましい。 From the above, in order to produce an aluminum porous body in which fine irregularities are not formed on the surface of the skeleton and the amount of moisture adsorption is smaller, for example, the following is preferable.
− アルミニウム−樹脂構造体に付着しためっき液の処理 −
樹脂製の基材表面にアルミニウムを溶融塩電解めっきすることにより得られるアルミニウム−樹脂構造体は表面にめっき液が付着しているため、水洗処理を行ってめっき液を除去し、その後加熱処理が行われる。このとき、アルミニウム−樹脂構造体の表面に多量のめっき液が付着した状態で水洗処理を行うと、めっき液と水とが反応して熱が発生し、アルミニウム膜の表面においてアルミニウムと水が反応しベーマイトが形成される。そして、その後に樹脂を除去する際に500℃以上の高温に曝されることで、前記ベーマイトがγ−アルミナに変態し、骨格表面に微細な凹凸が形成されると考えられる。
− Treatment of plating solution adhering to aluminum-resin structure −
Since the plating solution adheres to the surface of the aluminum-resin structure obtained by subjecting the surface of the resin substrate to molten salt electroplating with aluminum, the plating solution is removed by washing with water, followed by heat treatment. Done. At this time, if the washing process is performed with a large amount of plating solution adhering to the surface of the aluminum-resin structure, the plating solution and water react to generate heat, and the aluminum and water react on the surface of the aluminum film. Boehmite is formed. Then, when the resin is subsequently removed, it is considered that the boehmite is transformed into γ-alumina by being exposed to a high temperature of 500 ° C. or more, and fine irregularities are formed on the skeleton surface.
このため、アルミニウム−樹脂構造体を水洗処理する前において、前記アルミニウム膜に付着しためっき液の量が0.1mL/m2以上、30mL/m2以下となるように液切りを行うことが好ましい。上記の観点から前記アルミニウム膜に付着しためっき液の量は少ない方が好ましく、0.1mL/m2以上、10mL/m2以下であることがより好ましく、0.1mL/m2以上、3mL/m2以下であることが更に好ましい。
めっき液の液切りを行う手段は特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ドライエア(露点−50℃以上、−30℃以下程度)等を前記アルミニウム−樹脂構造体に吹き付けることによって行うことができる。
For this reason, before the aluminum-resin structure is washed with water, it is preferable to perform liquid draining so that the amount of the plating solution adhering to the aluminum film is 0.1 mL / m 2 or more and 30 mL / m 2 or less. . From the above viewpoint, the amount of the plating solution adhering to the aluminum film is preferably smaller, more preferably 0.1 mL / m 2 or more and 10 mL / m 2 or less, 0.1 mL / m 2 or more, 3 mL / More preferably, it is m 2 or less.
The means for draining the plating solution is not particularly limited, for example, by spraying nitrogen gas, argon gas, dry air (dew point -50 ° C. or higher, -30 ° C. or lower) or the like onto the aluminum-resin structure. Can do.
− アルミニウム−樹脂構造体へのドライエアの吹き付け −
基材表面にアルミニウム膜が形成されたアルミニウム−樹脂構造体をめっき液から取り出した直後に低露点のドライエアを吹き付けることも有効である。これにより、水洗処理前にアルミニウム膜表面に酸化被膜を形成させて、γ−アルミナが形成されることを防止することができる。前記低露点のドライエアとしては、例えば、露点温度が−50℃〜−30℃程度の乾燥した大気等を利用することができる。
− Drying of dry air onto aluminum and resin structures −
It is also effective to blow dry air with a low dew point immediately after the aluminum-resin structure having an aluminum film formed on the substrate surface is taken out of the plating solution. Thereby, it is possible to prevent the formation of γ-alumina by forming an oxide film on the surface of the aluminum film before the water washing treatment. As the dry air having a low dew point, for example, dry air having a dew point temperature of about −50 ° C. to −30 ° C. can be used.
また、アルミニウム−樹脂構造体を水洗処理する前において、前記アルミニウム膜に付着しためっき液を有機溶剤によって除去することも好ましい。これにより、アルミニウム膜と水とを反応させずに、めっき液を除去することができる。そして、その後にアルミニウム−樹脂構造体をドライエアに暴露することで、水を殆ど含まない酸化被膜をアルミニウム膜表面に形成させて、γ−アルミナが形成されないようにすることができる。前記有機溶剤としては、例えば、エタノール、キシレン、トルエンや2,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−1−ペンテンなどのフッ化アルケン等を好ましく用いることができる。 Moreover, it is also preferable to remove the plating solution adhering to the aluminum film with an organic solvent before washing the aluminum-resin structure with water. Thereby, the plating solution can be removed without causing the aluminum film and water to react. Then, by exposing the aluminum-resin structure to dry air, an oxide film containing almost no water can be formed on the surface of the aluminum film so that γ-alumina is not formed. As the organic solvent, for example, fluorinated alkenes such as ethanol, xylene, toluene and 2,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-1-pentene can be preferably used.
−樹脂製基材の除去−
前記のようにアルミニウム−樹脂構造体を370℃以上に加熱する熱処理を行うことで樹脂製基材を除去することができるが、この工程を、水分を多く含んだ露点の高い雰囲気下で行うと、アルミニウムと水とが反応してベーマイトが形成され、更にこれがγ−アルミナへと変態して骨格表面に微細な凹凸が形成されてしまう可能性がある。
このため、基材の除去は、露点温度が0℃以下の雰囲気下で、370℃以上、アルミニウムの融点未満に加熱して前記樹脂を焼失させることにより行うことが好ましい。雰囲気の露点温度は、−5℃以下であることがより好ましく、−10℃以下であることが更に好ましい。なお、前記基材を除去する際の露点温度は−30℃程度で充分に雰囲気中の水分とアルミニウムとの反応を抑制することができるため、前記露点温度は−30℃以上で行えばよい。また、加熱温度は、500℃以上、660℃以下がより好ましく、580℃以上、630℃以下が更に好ましい。
-Removal of resin base material-
As described above, the resin base material can be removed by performing a heat treatment to heat the aluminum-resin structure to 370 ° C. or higher, but if this step is performed in an atmosphere with a high moisture content and a high dew point. Aluminum and water react to form boehmite, which is further transformed into γ-alumina and fine irregularities may be formed on the surface of the skeleton.
For this reason, it is preferable to remove the substrate by heating the resin to 370 ° C. or higher and lower than the melting point of aluminum in an atmosphere having a dew point temperature of 0 ° C. or lower. The dew point temperature of the atmosphere is more preferably −5 ° C. or lower, and further preferably −10 ° C. or lower. In addition, since the dew point temperature at the time of removing the said base material can fully suppress reaction with the water | moisture content in the atmosphere and aluminum, about 30 degreeC, what is necessary is just to perform the said dew point temperature above -30 degreeC. The heating temperature is more preferably 500 ° C. or more and 660 ° C. or less, and further preferably 580 ° C. or more and 630 ° C. or less.
<アルミニウム多孔体>
以上のようにして得られるアルミニウム多孔体は、骨格の内側の中空部の表面に微小多孔質層が殆ど形成されておらず、水分吸着量が非常に少ないアルミニウム多孔体である。
また、アルミニウム多孔体の骨格が三次元網目状構造を有することにより、例えば、アルミニウム多孔体を電気化学デバイスの電極に用いる場合に、活物質の保持量を多くして単位体積当たりの活物質の利用率を高くすることができ、容量の大きな電極を製造することが可能となる。
<Porous aluminum body>
The aluminum porous body obtained as described above is an aluminum porous body in which a microporous layer is hardly formed on the surface of the hollow portion inside the skeleton and the amount of moisture adsorption is very small.
Moreover, since the skeleton of the aluminum porous body has a three-dimensional network structure, for example, when the aluminum porous body is used for an electrode of an electrochemical device, the amount of the active material per unit volume can be increased by increasing the amount of active material retained. The utilization factor can be increased, and an electrode having a large capacity can be manufactured.
そして前述のようにアルミニウム多孔体の水分吸着量が少ないため、例えば、前記アルミニウム多孔体を、非水電解質を用いた電池やキャパシタの電極のように水分を除去した環境下で使用する場合に、水分の乾燥除去工程の負担を軽減することができる。
このため前記アルミニウム多孔体の水分吸着量は少ないほど好ましく、80mg/m2以下であることが好ましく、70mg/m2以下であることがより好ましく、60mg/m2以下であることが更に好ましく、50mg/m2以下であることが最も好ましい。
なお、アルミニウム多孔体の前記水分吸着量とは、温度20℃、露点温度0℃の雰囲気に24時間暴露した後のアルミニウム多孔体の見かけの面積当たりの水分量のことをいう。
And since the moisture adsorption amount of the aluminum porous body is small as described above, for example, when the aluminum porous body is used in an environment where moisture is removed like a battery or a capacitor electrode using a non-aqueous electrolyte, It is possible to reduce the burden on the moisture removal process.
For this reason, the moisture adsorption amount of the aluminum porous body is preferably as small as possible, preferably 80 mg / m 2 or less, more preferably 70 mg / m 2 or less, and further preferably 60 mg / m 2 or less, Most preferably, it is 50 mg / m 2 or less.
The moisture adsorption amount of the aluminum porous body refers to the amount of moisture per apparent area of the aluminum porous body after being exposed to an atmosphere having a temperature of 20 ° C. and a dew point temperature of 0 ° C. for 24 hours.
前記非水電解質を用いた電気化学デバイスとしては、例えば、リチウム電池、キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、溶融塩電池などが挙げられる。 Examples of the electrochemical device using the non-aqueous electrolyte include a lithium battery, a capacitor, a lithium ion capacitor, and a molten salt battery.
以下、実施例に基づいて本発明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、本発明のアルミニウム多孔体の製造方法はこれらに限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲の範囲によって示され、特許請求の範囲の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, these Examples are illustrations and the manufacturing method of the aluminum porous body of this invention is not limited to these. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims, and includes meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
[実施例1]
−樹脂成形体の準備−
三次元網目状構造を有する樹脂成形体として、気孔率96%、セル数46個/インチ、気孔径約550μm、厚さ1.0mmのウレタン発泡体を準備し、これを100mm×100mm角に切断した。
−カーボン塗料1−
カーボンブラックを13.9質量%、カルボキシメチルセルロースを1.7質量%、水を83.0質量%、添加剤として分散剤を1.4質量%、となるようにして混合してカーボン塗料1を作製した。カーボンブラックは平均一次粒子径が20nmのものを使用した。また、カルボキシメチルセルロースとしてはアンモニウム系カルボキシメチルセルロースを用いた。
[Example 1]
-Preparation of resin molding-
As a resin molded body having a three-dimensional network structure, a urethane foam having a porosity of 96%, a cell number of 46 / inch, a pore diameter of about 550 μm, and a thickness of 1.0 mm is prepared and cut into a 100 mm × 100 mm square. did.
-Carbon paint 1
Carbon paint 1 was prepared by mixing carbon black 13.9% by mass, carboxymethylcellulose 1.7% by mass, water 83.0% by mass, and dispersing agent 1.4% by mass as an additive. Produced. Carbon black having an average primary particle size of 20 nm was used. In addition, ammonium-based carboxymethylcellulose was used as carboxymethylcellulose.
−導電化樹脂成形体1−
前記カーボン塗料1中に前記ウレタン発泡体を浸漬し、引き上げた後に120℃で1分間乾燥を行い、導電化樹脂成形体1を作製した。導電化樹脂成形体1における導電層の目付量は8gであった。
-Conductive resin molding 1-
The urethane foam was dipped in the carbon paint 1 and pulled up, and then dried at 120 ° C. for 1 minute to produce a conductive resin molded body 1. The basis weight of the conductive layer in the conductive resin molded body 1 was 8 g.
−乾燥導電化樹脂成形体1−
上記で作製した導電化樹脂成形体1を温度20℃、露点温度10℃の大気下において、120℃のホットプレート上で5分間加熱処理することにより乾燥導電化樹脂成形体1を作製した。
-Dry conductive resin molding 1-
The conductive resin molded body 1 produced as described above was heat-treated for 5 minutes on a hot plate at 120 ° C. in an atmosphere having a temperature of 20 ° C. and a dew point temperature of 10 ° C. to produce a dry conductive resin molded body 1.
(乾燥導電化樹脂成形体1の水分吸着量の評価)
上記のようにして作製した乾燥導電化樹脂成形体1を4000mm2に切り出して試験片を作製し、150℃に加熱した水分気化装置を用いてカールフィッシャー電量滴定法にて水分量を測定した。滴定の終了条件は、検出水分量が「バックグラウンド値+0.1μg/sec」となった時点とした。
その結果、乾燥導電化樹脂成形体1の水分吸着量は38mg/m2であった。
(Evaluation of moisture adsorption amount of dry conductive resin molding 1)
The dried conductive resin molded article 1 produced as described above was cut out to 4000 mm 2 to produce a test piece, and the moisture content was measured by Karl Fischer coulometric titration using a moisture vaporizer heated to 150 ° C. The end condition of the titration was the time when the detected water content became “background value + 0.1 μg / sec”.
As a result, the moisture adsorption amount of the dried conductive resin molded body 1 was 38 mg / m 2 .
−アルミニウムめっき−
前記乾燥導電化樹脂成形体1をワークとして、給電機能を備える治具にセットした後、アルゴン雰囲気かつ低水分(露点−30℃以下)としたグローブボックス内に入れ、温度40℃の溶融塩アルミニウムめっき浴(33mol%EMIC−67mol%AlCl3)に浸漬した。ワークをセットした治具を整流器の陰極側に接続し、対極のアルミニウム板(純度99.99質量%)を陽極側に接続した。
電流密度6.5A/dm2の直流電流を20分間印加してめっきすることにより、前記乾燥導電化樹脂成形体1の表面に140g/m2の質量のアルミニウム膜が形成されたアルミニウム−樹脂構造体1を得た。撹拌はテフロン(登録商標)制の回転子を用いてスターラーにて行った。なお、電流密度はウレタン発砲体のみかけの面積で計算した値である。
-Aluminum plating-
After setting the dried conductive resin molded body 1 as a workpiece in a jig having a power feeding function, it is put in a glove box having an argon atmosphere and low moisture (dew point -30 ° C. or less), and a molten salt aluminum having a temperature of 40 ° C. I was immersed in a plating bath (33mol% EMIC-67mol% AlCl 3). The jig on which the workpiece was set was connected to the cathode side of the rectifier, and a counter electrode aluminum plate (purity 99.99 mass%) was connected to the anode side.
Aluminum-resin structure in which an aluminum film having a mass of 140 g / m 2 is formed on the surface of the dried conductive resin molded body 1 by plating by applying a direct current having a current density of 6.5 A / dm 2 for 20 minutes. Body 1 was obtained. Stirring was performed with a stirrer using a Teflon (registered trademark) rotor. The current density is a value calculated with an apparent area of urethane foam.
−樹脂の除去−
上記で得られたアルミニウム−樹脂構造体1をめっき浴から取り出し、めっき液の付着量が30mL/m2となった状態で、液温が15℃の水を用いて水洗処理を行った。水洗処理後、アルミニウム−樹脂構造体を自然乾燥させ、露点温度−20℃の大気下にて、610℃で20分の熱処理を行った。これによりウレタン樹脂が焼失してアルミニウム多孔体1が得られた。
-Removal of resin-
The aluminum-resin structure 1 obtained above was taken out of the plating bath and washed with water having a liquid temperature of 15 ° C. in a state where the amount of plating solution deposited was 30 mL / m 2 . After the water washing treatment, the aluminum-resin structure was naturally dried and heat-treated at 610 ° C. for 20 minutes in an atmosphere with a dew point temperature of −20 ° C. As a result, the urethane resin was burned out and the aluminum porous body 1 was obtained.
(アルミニウム多孔体1の水分吸着量の評価)
上記のようにして作製したアルミニウム多孔体1を2500mm2に切り出して試験片を作製し、温度20℃、露点温度0℃の雰囲気下にて24時間静置した。その後、試験片(アルミニウム多孔体1)を300℃に加熱した水分気化装置を用いてカールフィッシャー電量滴定法にて水分吸着量を測定した。滴定の終了条件は、検出水分量が「バックグラウンド値+0.1μg/sec」となった時点とした。
その結果、アルミニウム多孔体1の水分量は42mg/m2と十分に少ない水分吸着量であった。
(Evaluation of moisture adsorption amount of aluminum porous body 1)
The aluminum porous body 1 produced as described above was cut out to 2500 mm 2 to prepare a test piece, which was allowed to stand for 24 hours in an atmosphere at a temperature of 20 ° C. and a dew point temperature of 0 ° C. Thereafter, the moisture adsorption amount was measured by the Karl Fischer coulometric titration method using a moisture vaporizer in which the test piece (aluminum porous body 1) was heated to 300 ° C. The end condition of the titration was the time when the detected water content became “background value + 0.1 μg / sec”.
As a result, the moisture content of the aluminum porous body 1 was a sufficiently small moisture adsorption amount of 42 mg / m 2 .
[実施例2]
カーボン塗料として下記組成のカーボン塗料2を用いた以外は実施例1と同様にして乾燥導電化樹脂成形体2、アルミニウム多孔体2を作製した。
−カーボン塗料2−
カーボンブラックを12.6質量%、ポリオレフィンを3.1質量%、水を83.0質量%、添加剤として分散剤を1.3質量%、となるようにして混合してカーボン塗料1を作製した。カーボンブラックは平均一次粒子径が20nmのものを使用した。
[Example 2]
A dry conductive resin molded body 2 and a porous aluminum body 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that the carbon paint 2 having the following composition was used as the carbon paint.
-Carbon paint 2-
Carbon paint 1 is prepared by mixing carbon black 12.6% by weight, polyolefin 3.1% by weight, water 83.0% by weight, and dispersing agent 1.3% by weight as an additive. did. Carbon black having an average primary particle size of 20 nm was used.
(乾燥導電化樹脂成形体2の水分吸着量の評価)
乾燥導電化樹脂成形体1と同様にして乾燥導電化樹脂成形体2の水分吸着量を測定したところ、乾燥導電化樹脂成形体2の水分吸着量は52mg/m2であった。
(アルミニウム多孔体2の水吸着分量の評価)
アルミニウム多孔体1と同様にしてアルミニウム多孔体2の水分吸着量を測定したところ、アルミニウム多孔体2の水分吸着量は65mg/m2であった。
(Evaluation of moisture adsorption amount of the dried conductive resin molding 2)
When the moisture adsorption amount of the dry conductive resin molded body 2 was measured in the same manner as the dry conductive resin molded body 1, the moisture adsorption amount of the dry conductive resin molded body 2 was 52 mg / m 2 .
(Evaluation of water adsorption amount of aluminum porous body 2)
When the moisture adsorption amount of the aluminum porous body 2 was measured in the same manner as the aluminum porous body 1, the moisture adsorption amount of the aluminum porous body 2 was 65 mg / m 2 .
[比較例1]
導電化樹脂成形体1を乾燥処理(熱処理)せずに、温度20℃、露点温度10℃の一般雰囲気下で2日間静置してからアルミニウムめっきを行った以外は実施例1と同様にしてアルミニウム多孔体Aを作製した。
なお、温度20℃、露点温度10℃の一般雰囲気下で2日間静置した後の導電化樹脂成形体を導電化樹脂成形体Aとする。
[Comparative Example 1]
Except that the conductive resin molded body 1 was left to stand for 2 days in a general atmosphere at a temperature of 20 ° C. and a dew point temperature of 10 ° C. without drying (heat treatment), the same as in Example 1 A porous aluminum body A was produced.
In addition, let the conductive resin molding after leaving still in a general atmosphere with a temperature of 20 degreeC and a dew point temperature of 10 degreeC for 2 days be the conductive resin molding A.
(導電化樹脂成形体Aの水分吸着量の評価)
乾燥導電化樹脂成形体1と同様にして導電化樹脂成形体Aの水分吸着量を測定したところ、導電化樹脂成形体Aの水分吸着量は135mg/m2であった。
(アルミニウム多孔体Aの水分吸着量の評価)
アルミニウム多孔体1と同様にしてアルミニウム多孔体Aの水分吸着量を測定したところ、アルミニウム多孔体Aの水分吸着量は87mg/m2であった。
(Evaluation of moisture adsorption amount of conductive resin molding A)
When the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body A was measured in the same manner as the dry conductive resin molded body 1, the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body A was 135 mg / m 2 .
(Evaluation of moisture adsorption amount of aluminum porous body A)
When the moisture adsorption amount of the aluminum porous body A was measured in the same manner as the aluminum porous body 1, the moisture adsorption amount of the aluminum porous body A was 87 mg / m 2 .
[比較例2]
導電化樹脂成形体2を乾燥処理せずに、温度20℃、露点温度10℃の一般雰囲気下で2日間静置してからアルミニウムめっきを行った以外は実施例2と同様にしてアルミニウム多孔体Bを作製した。
なお、温度20℃、露点温度10℃の一般雰囲気下で2日間静置した後の導電化樹脂成形体を導電化樹脂成形体Bとする。
[Comparative Example 2]
Porous aluminum body in the same manner as in Example 2 except that the conductive resin molded body 2 was not subjected to a drying treatment and was left to stand for 2 days in a general atmosphere at a temperature of 20 ° C. and a dew point temperature of 10 ° C. B was produced.
In addition, let the conductive resin molding after leaving still in a general atmosphere with a temperature of 20 degreeC and a dew point temperature of 10 degreeC for 2 days be the conductive resin molding B.
(導電化樹脂成形体Bの水分吸着量の評価)
乾燥導電化樹脂成形体1と同様にして乾燥導電化樹脂成形体Bの水分吸着量を測定したところ、導電化樹脂成形体Bの水分吸着量は162mg/m2であった。
(アルミニウム多孔体Bの水分吸着量の評価)
アルミニウム多孔体1と同様にしてアルミニウム多孔体Bの水分吸着量を測定したところ、アルミニウム多孔体Bの水分吸着量は149mg/m2であった。
(Evaluation of moisture adsorption amount of conductive resin molding B)
When the moisture adsorption amount of the dry conductive resin molded body B was measured in the same manner as the dry conductive resin molded body 1, the water adsorption amount of the conductive resin molded body B was 162 mg / m 2 .
(Evaluation of moisture adsorption amount of aluminum porous body B)
When the moisture adsorption amount of the aluminum porous body B was measured in the same manner as the aluminum porous body 1, the moisture adsorption amount of the aluminum porous body B was 149 mg / m 2 .
Claims (4)
前記導電化樹脂成形体の水分吸着量を、前記導電化樹脂成形体の見かけの単位面積当たり、厚さ1mmにつき、100mg/m2以下にして乾燥導電化樹脂成形体を作製する工程と、
前記乾燥導電化樹脂成形体の表面に溶融塩電解めっきによってアルミニウム膜を形成する工程と、
前記基材を除去する工程と、
を有するアルミニウム多孔体の製造方法。 A step of producing a conductive resin molding by conducting a conductive treatment by applying a carbon paint on the surface of a resin molding having a three-dimensional network structure; and
Producing a dried conductive resin molded body by setting the moisture adsorption amount of the conductive resin molded body to 100 mg / m 2 or less per 1 mm thickness per apparent unit area of the conductive resin molded body;
Forming an aluminum film on the surface of the dried conductive resin molding by molten salt electroplating;
Removing the substrate;
The manufacturing method of the aluminum porous body which has this.
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