JPH05290838A - ニッケルめっき不織布電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウェブに無電解ニッケルめっきを施したニッケ
ルめっき不織布電極製造において有機溶剤を使用せずに
引っ張り強度特性の優れたニッケルめっき不織布電極の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】繊維からなるウェブにあらかじめ水流交絡処理
を施した後に無電解ニッケルめっきを施すことにより引
っ張り強度特性が優れ、かつ繊維の抜けが抑えられたニ
ッケルめっき不織布電極を製造することができる。ま
た、水流交絡処理を施した後にコロナ処理を施してから
無電解ニッケルめっきを施すことにより引っ張り強度特
性を向上させ、かつ繊維の抜けを抑え、さらにニッケル
めっき皮膜と不織布繊維間の接着性を向上させたニッケ
ルめっき不織布電極を製造することができる。

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−カドミウムア
ルカリ電池の電極として用いられるニッケルめっき多孔
質不織布電極の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケルカドミウムアルカリ電池
に用いられている電極はニッケル粉末を焼結した基板に
カドミウムの硝酸塩を含浸したものを電解還元して得ら
れるもの、あるいは、ニッケル繊維の不織布に酸化カド
ミウムペーストを塗布したもの等が用いられているが空
隙利用率が８０％程度のものしか得られず、電池の高容
量化が不可能であり、空隙率の大きいものが要求されて
いる。

【０００３】これを改善したものとして有機繊維で構成
した繊維集合体にエポキシ系樹脂を繊維間結合剤として
適用してウエブ構成繊維が相互に交差、接触する部分及
び繊維間表面を接着被覆せしめて形成した不織布に無電
解ニッケルめっきを施すことによって、電極の強度に優
れ、かつ多孔質高容量化が達成された電極材料が特開平
３−１７９５７号公報に示されている。しかしながら、
この方法では、電極の引っ張り強度が向上しているもの
の、エポキシ樹脂の塗布及び硬化等の有機溶剤系化合物
の取扱いが必要であり、有機溶剤の放出による環境汚染
等の面で問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有機繊維で
構成した繊維集合体に無電解ニッケルめっきを施した比
較的空隙率の大きい電極材料の製造方法において、有機
溶剤を使用せずに引っ張り強度が強いニッケルめっき不
織布電極を製造する為の製造方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【問題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
につき鋭意検討した。その結果、繊維からなるウェブを
（高圧柱状水流により）３次元交絡処理を施した後に無
電解ニッケルめっきを施せば有機溶剤を使用せずに引っ
張り強度が強いニッケルめっき不織布を製造できること
を見いだした。また、このウェブに無電解ニッケルめっ
きを施す前にコロナ処理を施すことにより無電解ニッケ
ルめっき層と繊維との間の接着力の強いニッケルめっき
不織布を製造できることを見いだした。

【０００６】すなわち、本発明は、ウェブに水流交絡処
理を施した後に無電解ニッケルめっきを施すニッケルめ
っき不織布電極の製造方法である。また、上記無電解ニ
ッケルを施す前に水流交絡処理したウェブにコロナ処理
を施すニッケルめっき不織布電極の製造方法である。

【０００７】以下、本発明の詳細な説明を行う。本発明
の不織布で用いられる繊維の繊維径は、１〜２０μｍの
ものであり、さらに好ましくは２μｍ〜１５μｍであ
る。繊維径が１μより細いと、不織布が緻密になりすぎ
るため、空隙率が低下し好ましくない。逆に２０μｍよ
り太くなると、空隙率は大きくなるものの、比表面積が
小さくなり、電池にしたときの電極の容量が小さくなり
好ましくない。

【０００８】使用する繊維は、耐アルカリ性であるもの
が望ましく、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポ
リアクリロニトリル系、ポリアミド系等が好ましい。ま
た、必要に応じてこれらの繊維を混合して使用すること
もできる。繊維の断面形状も特に制限はなく、円形のみ
ならず楕円形、三角形、星型、Ｔ型、Ｙ型、葉状等いわ
ゆる異型断面形状のものでも良い。むしろ、不織布の空
隙率、比表面積が向上するので円形以外の断面形状をも
つ繊維の使用は好ましい。さらに、表面に空隙をもつも
の、あるいは枝別れした構造をもつものを使用してもよ
い。

【０００９】不織布を製造するに当たり、３次元交絡処
理を施す前のウェブの形成方法としては、カード法、エ
アレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法、湿式抄造
法等が使用可能である。しかし、１ｄ以下の極細繊維を
使用する場合や、特に地合の良好さ、均一性が要求され
る場合は湿式抄造によりウェブを用いることが必要であ
る。湿式抄造法によるウェブを製造する場合、用いるこ
とが出来る繊維の繊維長は１〜５０ｍｍである。繊維長
が５０ｍｍを超えるものは、繊維の分散中に繊維がもつ
れるため、好ましくない。さらに、不織布の均一性、交
絡後の強度等を考慮すると、３〜３０ｍｍの範囲が好ま
しい。

【００１０】また、必要に応じ、上記の形成法を組み合
わせ、得られたウェブを積層し、交絡することも出来
る。さらに、本発明の不織布の性能を阻害しない範囲で
あれば、上記以外の方法で得られたウェブを積層するこ
と、あるいは、上記以外の繊維を使用することも可能で
ある。

【００１１】次に３次元交絡処理につき説明を行う。３
次元交絡処理とは、上記のウェブを単層、あるいは、複
数積層し、支持体に載せ、ウェブに機械的処理を施し、
繊維を３次元交絡する方法である。具体的には、ニード
ルパンチ法、水流交絡法があげられるが、交絡が均一に
行われ、生産速度が速い点から本発明には水流交絡法が
好ましい。水流交絡法とは、ウェブ上方から水流を噴射
し、ウェブを構成する繊維を３次元交絡させ、強度を発
現させる方法である。

【００１２】以下に交絡を強固にかつ目的に応じ適正に
行うための条件を述べる。水流を噴射するためのノズル
の径は１０から５００μｍの範囲が好ましい。ノズルの
間隔は１０から１５００μｍが好ましい。また、ノズル
の形状は円形が好ましく、いわゆる柱状の水流を噴射で
きるものがよい。ウェブを積載する支持体は、５０〜２
００メッシュ程度の多孔質のものが好ましい。

【００１３】これらのノズルは抄造方向に対し直交方向
は加工を行うシートの幅をカバーする範囲が必要で、抄
造方向に対しては、ウェブの種類、坪量、加工速度、水
圧を考慮し、十分な交絡が得られる範囲でノズルヘッド
の数を変え用いることができる。

【００１４】水圧は１０〜２５０kg／cm²の範囲で用い
ることが好ましい。さらに好ましくは５０〜２５０kg／
cm²である。加工速度は５〜２００ｍ／ｓの範囲で用い
ることが好ましい。

【００１５】水圧は加工初期から終盤にかけて順次圧力
を上げて行くことが可能で、面質が向上する点から好ま
しい。また、ノズル径あるいはノズル間隔を順次小さく
すること、ノズル径とノズル間隔の両方を順次小さくす
ることも可能で、やはり不織布の面質が向上する点から
好ましい。また、ノズルのヘッダーを回転運動させるこ
と、あるいはワイヤーを左右に振動させることで、さら
に面質を改良することも可能である。また、ノズルとウ
ェブの間にワイヤーを挿入し、水流を散水化すること、
扇状の水流を用いることでも面質の向上が可能である。

【００１６】交絡方法は片面のみ、あるいは両面交絡を
行うことができる。また、交絡を行った後、さらにウェ
ブを積層し、交絡を行うことも可能である。

【００１７】コロナ処理は通常のプラスチックフィル処
理に用いるコロナ処理装置を使用することができる。処
理用電極としてはアルミ、ステンレス、金等のバー電
極、ワイヤー電極とアース用のロール電極等を使用する
ことができる。

【００１８】コロナは、直流コロナ、交流コロナのいず
れも使用できるが交流コロナの場合の周波数は１ｋＨｚ
から１ＭＨｚの間の周波数が好ましい。

【００１９】無電解ニッケルめっき工程は、界面活性剤
による精錬、パラジウムによる触媒化、めっきの順に行
われる。パラジウムによる触媒化は、塩化第一スズ／塩
酸水溶液で処理した後、塩化パラジウム／塩酸水溶液で
処理することにより行うことができる。

【００２０】無電解ニッケルめっきの還元剤としては、
高純度のニッケルを得るために、水和ヒドラジン、硫酸
ヒドラジン、塩化ヒドラジニウム等のヒドラジン誘導体
を用いる。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例により更に具体的に説明する
が、本発明はその主旨を越えない限り、下記の実施例に
限定されるものではない。

【００２２】実施例１ 維度０．１ｄ（繊維径３．５μｍ）、繊維長１０ｍｍの
ポリアクリロニトリル繊維９７部を１％ノニオン系分散
剤溶液中に含浸した。ついで熱水可溶性ポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）繊維３部を、ノニオン系分散剤１％溶
液中に含浸した。このものを水中に投入し、高速ミキサ
ーで３分間攪拌し、繊維を離解させた後、往復回転式撹
拌機（アジター、島崎製作所社製）を装着したチェスト
内で緩やかに撹拌した。次いで速やかに、ポリアクリル
アミド０．１％水溶液（粘剤）を適宜添加し、引続き緩
やかに撹拌した。このようにして、均一なスラリーを調
整した。該スラリーを用い、円網抄式で幅５０ｃｍ、坪
量４０ｇ／ｍ²のウェブを抄造した。

【００２３】該ウェブを２層積層し、ノズルヘッドを３
ヘッド用い柱状水流で交絡を行った。第１ヘッドのノズ
ルはノズル径１２０μｍ、ノズル間隔１．２mm、２列で
水圧１００kgf／cm²、第２ヘッドはノズル径１２０μ
ｍ、ノズル間隔０．６mm、１列で水圧１００kgf／cm²、
第３ヘッドはノズル径１００μｍ、ノズル間隔０．６ｍ
ｍ、１列で水圧１２０ｋｇ／cm²である。積層ウェブの
下にステンレス製の１００メッシュの支持体を配置し、
上記の水流下、積層ウェブを通過させ、繊維間を交絡さ
せると共に、ポリビニルアルコールバインダーを溶出さ
せた。同様に裏面にも同様の処理を行った。交絡の速度
は２０ｍ／分で行った。この交絡シートをサクションス
ルードライヤーを用い、１３０℃で乾燥を行い、水流交
絡不織布を得ることができた。

【００２４】上記水流交絡不織布を縦５０ｃｍ横５０ｃ
ｍの大きさに切断し、精錬剤を循環している容器（幅７
０ｃｍ角、高さ２０ｃｍ）に浸漬した後、水洗し、次に
塩化第一スズ１０ｇ／ｌ、塩酸２０ｍｌ／ｌを含んだ水
溶液を循環している容器（幅７０ｃｍ角、高さ２０ｃ
ｍ）に浸漬し、水洗後塩化パラジウム１ｇ／ｌ、塩酸２
０ｍｌ／ｌを含む水溶液を循環させて触媒化を行った。
次に、水洗後この不織布を硫酸ニッケル１８ｇ／ｌ、ク
エン酸ナトリウム１０ｇ／ｌ，水和ヒドラジン５０ｍｌ
／ｌ、２５％アンモニア水１００ｍｌ／ｌを含む無電解
ニッケルめっき液を８０℃で循環している容器（幅７０
ｃｍ角、高さ２０ｃｍ）に約１時間浸漬してニッケルめ
っきを施した。

【００２５】実施例２ 実施例１と同様にして水流交絡不織布を得、縦５０ｃｍ
横５０ｃｍに切断した後、ｅｎｉ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓ
ｔｅｍｓ 社製コロナ処理器モデルＲＳ−８型に取付
け、電極間距離３ｍｍ、１２０回転／分、処理周波数１
２ｋＨｚ処理電力５０Ｗで約１分間処理した。さらに実
施例１と同様にしてニッケルめっきを施した。

【００２６】比較例 実施例１のスラリーに、さらに、ポリエステルバインダ
ー繊維（メルティー４０８０、芯鞘タイプ、鞘融点１１
０℃、ユニチカ社製）を混合し、乾燥後、アクリル繊維
／ポリエステルバインダー繊維＝８０／２０になるよう
に調整した。円網抄紙機で坪量８０ｇ／m²のウェブを抄
造し、ヤンキードライヤーで１２０℃で乾燥し、湿式抄
造不織布を得た。この不織布に実施例１と同様にしてニ
ッケルめっきを施した。

【００２７】上記実施例１、２及び比較例で得られたニ
ッケルめっき不織布について、厚み、坪量、体積抵抗、
引張強度（幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試料をスパン
１００ｍｍ、速度２００ｃｍ／分で引っ張ったときに、
試料が破断するまでの最大荷重値で縦方向を測定）、テ
ープ接着（幅１．５ｃｍのセロハンテープを指で貼り付
け、引き剥したときの繊維の抜け、めっきの剥げ具合で
評価）、総合評価を表１にまとめた。

【００２８】

【表１】 ＊テープ接着：剥げ ○・・・めっきの剥げ殆どなし。 △・・・めっきの剥げ若干あり。 抜け ○・・・繊維の抜け殆どなし。 ×・・・繊維の抜けあり。 ＊総合評価：○・・・電極として使用可。 ×・・・電極として使用不可。 実施例１、２で得られた電極は、有機溶剤を使用せずに
製造したにも関わらず、比較例よりも引っ張り強度が向
上し、かつ、コロナ処理を施すことによりめっき皮膜と
繊維との間の接着性も向上していることがわかる。

【００２９】

【発明の効果】ウェブにあらかじめ水流交絡処理を施し
た後に無電解ニッケルめっきを施すことにより有機溶剤
系の接着剤を使用せずに引っ張り強度特性が向上し、か
つ繊維の抜けを抑えたニッケルめっき不織布電極を製造
することができる。また、ウェブに水流交絡処理を施し
た後にコロナ処理を施してから無電解ニッケルめっきを
施すことにより有機溶剤系の接着剤を使用せずに引っ張
り強度特性が向上し、かつ繊維の抜けを抑え、さらにニ
ッケルめっき皮膜と不織布繊維間の接着性を向上させた
ニッケルめっき不織布電極を製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維からなるウェブに水流交絡処理を施
   した後に無電解ニッケルめっきを施すことを特徴とする
   ニッケルめっき不織布電極の製造方法。
2. 【請求項２】 水流交絡処理した不織布にコロナ処理を
   施す請求項１記載のニッケルめっき不織布電極の製造方
   法。