JP2000328284A - 多孔金属箔製造用の電着ドラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電解析出法により多孔金属箔を連続的に製造す
ることを可能にする陰極ドラムを提供する。 【解決手段】陰極用の多孔ドラムであって、その孔の深
さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が１以上であり、その孔
に充填された絶縁性樹脂と孔の上端縁との境目に析出金
属がくさび状に食い込む隙間がないことを特徴とするド
ラム。絶縁性樹脂は、硬化時の収縮によって孔の内壁か
ら離脱することのない樹脂、例えばシリコーン樹脂が望
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のパターンで
多数の小孔が空けられている金属箔（以下、多孔金属箔
という）を電解析出法で製造するときに陰極として使用
するドラム（ここでは、電着ドラムまたは単にドラムと
いう）に関する。

【０００２】

【従来の技術】多孔金属箔は、各種のフィルターや電池
の電極等に広く使用されている。例えば、ニッケル−水
素電池の電極として、直径１〜３mm程度の小孔を持つお
よそ60μｍ程度の厚さのニッケルめっき箔（鋼の薄板に
ニッケルをめっきしたもの）が使用されているが、その
厚さはできるだけ薄くすることが望まれており、最近で
は約35μｍといった極薄の箔も実用化に到っている。

【０００３】多孔金属箔の製造方法には、エッチング
法、パンチング法等幾つかの方法がある。しかし、35μ
ｍ以下というような薄箔の場合、電解析出法（電鋳法）
が最も合理的な方法である。

【０００４】図１は、電解析出法の原理を説明する模式
図である。以下、ニッケル箔の製造を例にして説明す
る。この方法では、陰極になるドラム１とニッケル製の
陽極２を所定間隔で配置し、その間に電解液３（ニッケ
ル箔を製造する場合は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル等
の溶液）を流し、ドラムを回転させつつ通電する。そう
するとドラム１の表面にニッケルが薄く電着するので、
それを剥ぎ取ってニッケル箔４として採取する。

【０００５】上記のドラム１は、チタン等の電解液に不
溶性の材料で作られ、図２（ドラム表面の一部展開図）
に示すように、母材（チタン板）1-1に製品となる金属
箔の孔に対応する多数の孔1-2が設けられている。そし
て、その孔には、図３に示すように、絶縁性の樹脂５が
詰められる。そうすることによって、ドラム１の表面の
孔1-2の部分にはニッケルが電着せず、得られるニッケ
ル箔は多孔の箔となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような方法によ
れば、原理的には、多孔金属箔が連続的に製造できるの
であるが、その技術の実用化には解決すべき大きな問題
がある。その一つは、図１に示したように析出した金属
箔４をドラム３から剥ぎ取るときに、ドラムの孔に詰め
た樹脂５が金属箔に付着して抜け出ることである。そう
すると、本来金属が電析してはならない孔（その内側表
面）にも電析が起きて、目的とする多孔金属箔の製造は
不可能になる。

【０００７】もう一つの問題は、同じく金属箔の剥離の
際に、箔が破損しがちなことである。特に、極薄箔ある
いは空孔率の大きな箔では、ドラムからの剥離作業がう
まくいかずに箔が破れてしまうことが多い。

【０００８】上記の樹脂の抜け出しに関しては、特開平
８−１００２８８号公報に一つの解決法が開示されてい
る。その方法は、電解液から出た直後のドラム表面に冷
水をかけて冷却し、金属箔とドラム（樹脂）との密着力
を低下させるというのであるが、その効果は疑わしい。
仮に効果があるとしても、冷却水によって電解液の組成
の変化や温度変化が生じて、電解析出の条件が変動する
という難点がある。

【０００９】本発明の目的は、陰極ドラムに析出した金
属箔を剥離するときに、ドラムの孔に詰めた樹脂が抜け
出すことがなく、また、析出した金属箔を破損させるこ
となく剥離できて、多孔金属箔を連続的に製造すること
を可能にするドラムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、陰極ドラム
の孔からの樹脂の抜け出しと、金属箔の破損という問題
は、電解析出に使用する陰極ドラムに原因があることを
知った。そこで、そのドラムの表面に設けられた孔の構
造およびその孔に充填する樹脂を詳細に検討して、本発
明に到った。

【００１１】本発明は「電解析出法によって金属薄膜を
表面に析出させるための多孔ドラムであって、その孔の
深さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が１以上であり、その
孔に充填された絶縁性樹脂と孔の上端縁との境目に析出
金属がくさび状に食い込む隙間がないことを特徴とする
多孔金属箔製造用の電着ドラム」を要旨とする。

【００１２】上記本発明のドラムの孔に充填される絶縁
性樹脂は、硬化時の収縮によって孔の内壁から離脱する
ことのない樹脂であることが望ましい。そのような樹脂
の代表的なものにシリコーン樹脂である。

【００１３】

【発明の実施の形態】図３の(a)は、従来の電着ドラム
の孔の部分の拡大縦断面図であり、(b)はそのＡ部拡大
図、(c)はドラム表面に金属４が析出した状態、(d)はそ
のＣ部拡大図である。

【００１４】図３(a)に示すように、ドラム１の孔には
絶縁性樹脂５が詰められている。しかし、その上端部を
仔細に観察すると、(b)に示すように、孔の内表面と樹
脂との間には隙間６がある。このようなドラムを陰極と
して電解析出を行わせると、同図(c)および(d)に示すよ
うに、金属４は隙間にも入り込んで、あたかもくさびを
打ち込んだように析出する。

【００１５】上記のように析出した金属箔をドラムから
引き剥がそうとすると、隙間に入り込んだ部分は梃子の
ように働いて、樹脂５を孔から引き出してしまうか、ま
たは金属箔の引き剥がしの抵抗となって、箔自体の破損
を招く。仮に、樹脂の抜け出しも箔の破損もなく剥離が
できたとしても、得られる箔の孔は不揃いなものとなっ
て、多孔金属の箔製品としては好ましくないものとな
る。

【００１６】上記のような孔の上端縁部の隙間は、孔に
詰めた樹脂の体積収縮に起因する。樹脂としては、通
常、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が
使用されており、これを加熱溶融して孔に詰め、冷却固
化させている。この固化の過程で体積収縮が起きて、前
記の隙間６が生じるのである。

【００１７】図４の(a)は、本発明の電着ドラムの孔の
部分の拡大縦断面図であり、(b)はそのＡ部拡大図、(c)
はドラム表面に金属４が析出した状態、(d)はそのＣ部
拡大図である。このドラムの孔の上端縁部には、図３に
示したような隙間６がない。従って、析出した金属がく
さび状に食い込む現象も生じない。

【００１８】図４に示すような孔上端縁部の形状を得る
には、樹脂が固化して収縮する際に孔の内表面から離脱
しないことが必要である。言い換えれば、樹脂と孔内表
面との接着力が、樹脂の収縮による内周壁からの剥離応
力よりも大きければよい。その場合、樹脂は固化すると
きに体積収縮を起こしても、図４に示すように表面が凹
型にくぼむだけで、孔の内周壁との間には隙間が生じな
い。樹脂表面のくぼみは、電析に何の障害にもならな
い。

【００１９】本発明のドラムの孔に詰める樹脂として
は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等があるが、中でも
シリコーン樹脂が望ましい。シリコーン樹脂は、電気絶
縁性であり、金属との接着力も大きい。また、硬化時の
体積収縮が小さいので、上記の目的に使用するにはきわ
めて好適である。

【００２０】シリコン樹脂の充填は、例えば、ローラー
やヘラを使用して孔に押し込むか、容器内にドラムと樹
脂を収容しておき、その容器内を減圧して孔内に樹脂を
浸入させる方法で行うことができる。なお、シリコーン
樹脂は常温では軟質で可塑性であり、上記のように充填
した後は、空気中の水分を吸収して硬化する。硬化促進
のために加熱してもよい。次に、本発明のドラムの表面
に設けた孔の形状（直径と深さの関係）について説明す
る。

【００２１】図５は、孔の形状の幾つかの例を示す図で
ある。孔は、(a)に示すように、ドラム本体（チタン
板）1-1を貫通するものでもよく、(b)および(c)に示す
ように有底のものであってもよい。ただし、いずれの場
合も、深さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）は１以上とす
る。その理由は下記のとおりである。

【００２２】図４に示したように、本発明のドラムで
は、析出した金属が樹脂と孔の内壁との間に食い込む現
象は、実質的には生じない。しかし、金属の析出は三次
元方向におきるので、幾分かは樹脂の上に樹脂の上に張
り出した状態になり、また、長期の析出作業後には、極
微視的にみれば、樹脂と孔の内壁の間に微細な隙間が生
じる場合もある。そのような場合、析出した金属箔を剥
離する際に樹脂が箔に付着して抜け出すこともあり得
る。

【００２３】上記のような樹脂の抜け出しを防ぐには、
樹脂と金属箔との付着力よりも樹脂と孔の内表面との接
着力を大きくすればよい。このような考察の基に、多数
の実験を行った結果、前記Ｌ／Ｄを１以上とすれば、樹
脂と孔の内表面との接着力が十分に大きくなり、樹脂の
抜け出しはほぼ完全に防止できることが判明した。な
お、Ｌ／Ｄは大きいほど、抜け落ち防止には望ましい
が、孔の加工には手間がかかるので、むやみに大きくす
る必要はなく、上限は５程度にとどめてよい。

【００２４】樹脂と孔の内表面との接着力を大きくする
には、ドラム表面にクロメート処理やシランカップリン
グ処理、チタネート処理等の表面処理を施すのも効果が
ある。また、図６に示すように、孔の縦断面形状を鼓型
や上細の台形にするのもよい。ただし、これらの方法を
併用するにしても、前記Ｌ／Ｄは１以上にするべきであ
る。

【００２５】以下、本発明の効果を実施例によって具体
的に説明する。

【００２６】

【実施例】図１に示したような装置でニッケル箔（厚
さ：20μｍ、空孔率：50％）を作製する試験を行った。
ドラム１は直径が400mm、幅が200mm、厚さが10mmの純チ
タン製の中空円筒である。孔はストレートの有底孔で、
直径は1.0mm、1.5mmおよび2.0mmの３種類とし、深さを
表１に示すように変化させた。孔の配置は図２に示した
ような千鳥形とし、その孔に表１に示す樹脂を詰めた。

【００２７】電解液は、硫酸ニッケル：250g/リットル、塩
化ニッケル：45g/リットル、硼酸40g/リットル、pH：3.5、温
度：50℃のものとし、電流密度20A/dm²で電析を行っ
た。

【００２８】ドラムの回転速度は0.13m／分とし、析出
したニッケル箔を連続的に剥離した。その連続剥離が可
能であった長さ（箔が破断するまでの長さ）および箔の
形状の良否でドラムの性能を評価した。結果を表１に併
記する。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示すとおり、孔のＬ／Ｄを１以上と
し、その孔にシリコーン樹脂およびエポキシ樹脂を詰め
た本発明例では、すべて100ｍ以上の連続箔が製造でき
た。その箔は孔の形状も規則的で製品としてきわめて良
質であった。ドラムを検査したところ、孔に詰めた樹脂
の抜け落ちは皆無で、樹脂と孔の内表面との間にはほと
んど隙間がなかった。

【００３１】一方、孔に塩化ビニルまたは加硫ゴムを詰
めたドラムを使用した例（試験No.１、No.５）では、箔
は剥離開始後すぐに破断した。これらのドラムでは、樹
脂と孔の内表面との間にかなり大きな隙間が生じてい
て、そこにニッケルの電析が生じたからである。

【００３２】シリコーン樹脂を用いても孔のＬ／Ｄが１
に満たない試験No.３は、樹脂の抜け落ちが発生し、形
状良好な箔の連続製造は20ｍに満たなかった。ポリエチ
レンまたはポリプロピレンを用いた例（No.３，４）
は、Ｌ／Ｄが１以上であっても樹脂の抜け落ちが発生し
ている。これは、樹脂そのものの接着力が弱いからであ
る。

【００３３】上記の結果から、孔のＬ／Ｄを１以上とす
ることと、その孔に詰める樹脂の種類を適切に選ぶこと
が共に重要であることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の陰極ドラムを使用すれば、電解
析出法による多孔金属箔の連続製造が可能になる。金属
箔はニッケルのみならず、銅、鉄およびそれらの合金等
の多孔箔も製造でき、しかもその厚さは５μｍ程度の薄
いものにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】電解析出による多孔金属箔の連続製造法を説明
する図である。

【図２】電解析出法の陰極ドラムの展開図である。

【図３】従来の電解ドラムの孔とその充填樹脂を示す図
である。

【図４】本発明の電解ドラムの孔とその充填樹脂を示す
図である。

【図５】本発明の電解ドラムの孔の形状例を示す図であ
る。

【図６】本発明の電解ドラムの孔の形状の他の例を示す
図である。

【符号の説明】

１…ドラム、 ２…陽極、 ３…電解液、 ４…
金属（ニッケル）箔５…樹脂、 ６…隙間

フロントページの続き (72)発明者 福井 国博 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 木本 雅也 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電解析出法によって金属薄膜を表面に析出
   させるための多孔電着ドラムであって、その孔の深さＬ
   と直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が１以上であり、その孔に充
   填された絶縁性樹脂と孔の上端縁との境目に析出金属が
   くさび状に食い込む隙間がないことを特徴とする多孔金
   属箔製造用の電着ドラム。
2. 【請求項２】絶縁性樹脂が、硬化時の収縮によって孔の
   内壁から離脱することのない樹脂である、請求項１に記
   載のドラム。
3. 【請求項３】絶縁性樹脂がシリコーン樹脂である請求項
   １に記載のドラム。