發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其含有下述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料和氣體，兩者的含量比例是：氣體：2～50體積%、剩余部分：以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，所述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料由配合組成如下的混合物構(gòu)成：含有碳原子數(shù)為5～8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑：0.05～10質(zhì)量%、表面活性劑：0.05～5質(zhì)量%、水溶性樹脂粘合劑：0.5～20質(zhì)量%、平均粒徑為0.5～500μm的金屬粉末：5～80質(zhì)量%，進(jìn)一步根據(jù)需要含有表面活性劑：0.05～5質(zhì)量%和/或增塑劑：0.1～15質(zhì)量%，水：剩余部分。
【專利說明】發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00780039158.8 (國際申請日為2007年10月23日)、發(fā)明名稱為“發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料”的進(jìn)入國家階段的PCT申請的分
案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及用于制造多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體的發(fā)泡速度快的混合原料。
[0003]本申請要求于2006年10月24日在日本提出的申請?zhí)卦?006-288328號的優(yōu)先權(quán)，在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0004]眾所周知，多孔質(zhì)金屬通常作為制造燃料電池的各種電極、高溫用過濾器、空氣凈化機(jī)用過濾器、堿性二次電池的電極基板等的原材料。作為制造該多孔質(zhì)金屬的方法之一，通過刮刀法將含有金屬粉末的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料成型為薄板狀，利用作為上述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中所含的發(fā)泡劑的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的蒸氣壓和表面活性劑的起泡性，使該薄板狀成型體在恒溫、高濕度槽中發(fā)泡成海綿狀，進(jìn)一步在干燥槽中干燥，制造海綿狀坯板，使該海綿狀坯板通過脫脂裝置和燒結(jié)爐進(jìn)行脫脂、燒結(jié)，由此制造具有連續(xù)空孔的多孔質(zhì)金屬。
[0005]作為上述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，已知由下述混合物構(gòu)成的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，所述混合物的配合組成如下:
[0006]含有碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、
[0007]水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、
[0008]平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％，
[0009]進(jìn)一步根據(jù)需要含有表面活性劑:0.05?5質(zhì)量％，
[0010]進(jìn)一步根據(jù)需要含有由多元醇、油脂、醚和酯中的至少I種構(gòu)成的增塑劑:0.1?15質(zhì)量%,
[0011]水:剩余部分。
[0012]其中，發(fā)泡劑只要是可以產(chǎn)生氣體并形成氣泡的物質(zhì)即可。作為揮發(fā)性有機(jī)溶劑，已知可以使用例如戊烷、新戊烷、己烷、異己烷、異庚烷、苯、辛烷、甲苯等碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑。
[0013]作為水溶性樹脂粘合劑，已知可以使用甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥乙基甲基纖維素、羧甲基纖維素銨、乙基纖維素、聚乙烯醇等。
[0014]作為表面活性劑，已知可以使用烷基苯磺酸鹽、α -烯烴磺酸鹽、烷基硫酸酯鹽、烷基醚硫酸酯鹽、鏈烷磺酸鹽等陰離子表面活性劑，聚乙二醇衍生物、多元醇衍生物等非離子性表面活性劑等。
[0015]增塑劑是用于給成型體賦予可塑性的物質(zhì)，已知可以使用乙二醇、聚乙二醇、甘油等多元醇，沙丁魚油、菜籽油、橄欖油等油脂，石油醚等醚類，苯二甲酸二乙酯、苯二甲酸二正丁酯、苯二甲酸二乙基己酯、苯二甲酸二辛酯、脫水山梨醇單油酸酯、脫水山梨醇三油酸酯、脫水山梨醇棕櫚酸酯、脫水山梨醇硬脂酸酯等酯等(參照專利文獻(xiàn)1、2等)。
[0016]上述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料如下制備:首先制備含有上述水溶性樹脂粘合劑、金屬粉末、水，進(jìn)一步根據(jù)需要含有表面活性劑和/或增塑劑的漿料，向該漿料中添加起發(fā)泡劑作用的上述碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑并進(jìn)行混煉，由此制備上述混合原料。通過上述混煉制備的以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中所含的氣體比率為I體積％以下，通常為了盡可能減少由于混煉混入的空氣，還實(shí)施真空脫泡等處理。
[0017]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3246190號說明書
[0018]專利文獻(xiàn)2:日本特開平9-118901號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]如上所述，在使用上述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料制造多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體的步驟中，必須經(jīng)過通過刮刀法將多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料成型為薄板狀，利用作為上述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料的板狀成型體中所含的發(fā)泡劑的揮發(fā)性有機(jī)溶劑的蒸氣壓和表面活性劑的起泡性，使該成型得到的板狀成型體在高溫、高濕度槽中發(fā)泡成海綿狀的步驟，但是即便是想使以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料的薄板成型體發(fā)泡，以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料也會由于發(fā)泡速度慢，為了結(jié)束發(fā)泡而必需20?180分鐘的長時間，發(fā)泡所需的時間過長，不適于批量生產(chǎn)。
[0020]因此，本發(fā)明人為了得到發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料而進(jìn)行研究，結(jié)果得到以下發(fā)現(xiàn):
[0021](A)多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中含有某種程度的氣體時，與氣體含量少或進(jìn)行真空脫泡不含有氣體的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料相比，發(fā)泡速度顯著提聞。
[0022](B)多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中含有的氣體優(yōu)選為空氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣、二氧化碳、氫氣等，若多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中所含的氣體量在2?50體積％(優(yōu)選為5?20體積％)的范圍內(nèi)，則發(fā)泡速度顯著提高，可以將到發(fā)泡結(jié)束為止的時間縮短為I?8分鐘，從而可以進(jìn)一步縮短多孔質(zhì)金屬的制造時間。
[0023]本發(fā)明是基于上述發(fā)現(xiàn)而提出的。
[0024]本發(fā)明的第一實(shí)施方式是發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其含有下述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料(以下稱為以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A)和氣體，兩者的含量比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A，其中所述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A由配合組成如下的混合物構(gòu)成:
[0025]含有碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、
[0026]水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、
[0027]平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％，
[0028]水:剩余部分。
[0029]本發(fā)明的其它實(shí)施方式是發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其含有下述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料(以下稱為以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料B)與氣體，兩者的含量比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料B，其中所述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料B由配合組成如下的混合物構(gòu)成:
[0030]含有碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、
[0031 ] 水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、
[0032]平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％、
[0033]表面活性劑:0.05?5質(zhì)量％，
[0034]水:剩余部分。
[0035]本發(fā)明的其它實(shí)施方式是發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其含有下述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料(以下稱為以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料C)和氣體，兩者的含量比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料C，其中所述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料C由配合組成如下的混合物構(gòu)成:
[0036]含有碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、
[0037]水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、
[0038]平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％，
[0039]進(jìn)一步含有由多元醇、油脂、醚和酯中的至少I種構(gòu)成的增塑劑:0.1?15質(zhì)量％，
[0040]水:剩余部分。
[0041]本發(fā)明的其它實(shí)施方式是發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其含有下述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料(以下稱為以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料D)和氣體，兩者的含量比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料D，所述多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料D由配合組成如下的混合物構(gòu)成:
[0042]含有碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、
[0043]表面活性劑:0.05?5質(zhì)量％、
[0044]水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、
[0045]平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％，
[0046]進(jìn)一步含有由多元醇、油脂、醚和酯中的至少I種構(gòu)成的增塑劑:0.1?15質(zhì)量％，
[0047]水:剩余部分。
[0048]使本發(fā)明的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中所含的氣體比率為全部多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料的2?50體積％的理由是，氣體的含量比例小于2體積％時縮短發(fā)泡時間的效果不充分，另一方面，若氣體的含量比例超過50體積％，則氣泡過多、不能維持發(fā)泡狀態(tài)，并且也難以控制涂布。
[0049]制備本發(fā)明的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料時，首先，制備含有上述水溶性樹脂粘合劑、金屬粉末、水，進(jìn)一步根據(jù)需要含有表面活性劑和/或增塑劑的漿料。向所得的漿料中添加上述碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑，將向該漿料中添加上述非水溶性烴類有機(jī)溶劑得到的配合物用混合機(jī)等攪拌裝置進(jìn)行攪拌的同時，通過設(shè)置在管上的微細(xì)的孔向該配合物中供給氣體使氣體變成泡，由此制備本發(fā)明的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料。此外，也可以通過在上述得到的漿料中先混合氣體后添加碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑并進(jìn)行混合、攪拌來制備。
[0050]此時使用的氣體優(yōu)選為空氣、氧氣、氮?dú)狻鍤?、氦氣、二氧化碳、氫氣等?br> [0051]本發(fā)明的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料中所含的金屬粉末可以為任意金屬，不特別限定，但是優(yōu)選為耐腐蝕性比較優(yōu)異的Ag、N1、T1、Cu、不銹鋼等金屬粉末。
[0052]此外，為了提高漿料的特性或成型性，還可以加入任意的添加成分。例如，為了提高漿料的保存性而添加防腐劑，或?yàn)榱颂岣叱尚腕w的強(qiáng)度還可以加入聚合物類化合物作為粘合助劑。
[0053]通過使用本發(fā)明的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，與以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料相比，在更短的時間內(nèi)發(fā)泡，所以可以用更短的時間制造具有微細(xì)且均勻尺寸的氣孔的多孔質(zhì)金屬。
【具體實(shí)施方式】
[0054]作為金屬粉末，準(zhǔn)備平均粒徑為10 μ m的Ag粉末、平均粒徑為10 μ m的Ti粉末、平均粒徑為10 μ m的Ni粉末、平均粒徑為12 μ m的SUS316粉末。
[0055]進(jìn)一步地，準(zhǔn)備己烷作為發(fā)泡劑，準(zhǔn)備甲基纖維素和羥丙甲基纖維素作為水溶性樹脂粘合劑，準(zhǔn)備十二烷基苯磺酸鈉作為表面活性劑，準(zhǔn)備甘油作為增塑劑，并且準(zhǔn)備水。
[0056]實(shí)施例1
[0057]將先前準(zhǔn)備的平均粒徑為10 μ m的Ag粉末、作為水溶性樹脂粘合劑的羥丙甲基纖維素和水混合得到漿料，進(jìn)一步向該漿料中添加作為碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑(發(fā)泡劑)的己烷從而制備配合物，用混合機(jī)攪拌該配合物，由此制備由平均粒徑為
10μ m的Ag粉末:60質(zhì)量％、作為碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑(發(fā)泡劑)的己烷:1.8質(zhì)量％、作為水溶性樹脂粘合劑的羥丙甲基纖維素:6.5質(zhì)量％、剩余部分:水構(gòu)成的以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A。
[0058]將先前準(zhǔn)備的平均粒徑為10 μ m的Ag粉末、作為水溶性樹脂粘合劑的羥丙甲基纖維素和水混合得到漿料，進(jìn)一步向該漿料中添加作為碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑(發(fā)泡劑)的己烷從而制備配合物，用混合機(jī)攪拌該配合物的同時，從設(shè)置有50個直徑為0.5mm的微細(xì)孔的管向該配合物中供給空氣，一邊調(diào)節(jié)空氣的供給量一邊繼續(xù)攪拌，由此向由平均粒徑為10 μ m的Ag粉末:60質(zhì)量％、作為碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑(發(fā)泡劑)的己烷:1.8質(zhì)量％、作為水溶性樹脂粘合劑的羥丙甲基纖維素:6.5質(zhì)量％、剩余部分:水構(gòu)成的漿料中導(dǎo)入空氣，制備具有表I所示的空氣含量，剩余部分為以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A的本發(fā)明多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料I?5，比較多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料I?2。
[0059]將上述以往的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料A、比較多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料I?2和本發(fā)明多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料I?5分別以0.3mm的厚度涂布到尺寸為長:200mm、寬:200臟、厚度:1mm的PET樹脂板的一面的整個面上，在濕度:90%、溫度:45°C的條件下保持該涂膜，測定該涂膜發(fā)泡至厚度為1.2mm的時間，其結(jié)果如表I所示。
[0060][表 I]
【權(quán)利要求】
1.發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其是向漿料中供給氣體、用混合機(jī)進(jìn)行攪拌而成的發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其中，上述漿料和上述氣體的比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:漿料，上述漿料的配合組成包含: 碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、 水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、 平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％，和 水:剩余部分。
2.發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其是向漿料中供給氣體、用混合機(jī)進(jìn)行攪拌而成的發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其中，上述漿料和上述氣體的比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:漿料，上述漿料的配合組成包含: 碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、 水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、 平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％、 表面活性劑:0.05?5質(zhì)量％，和 水:剩余部分。
3.發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其是向漿料中供給氣體、用混合機(jī)進(jìn)行攪拌而成的發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其中，上述漿料和上述氣體的比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:漿料，上述漿料的配合組成包含: 碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、 水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、 平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％， 由多元醇、油脂、醚和酯中的至少I種構(gòu)成的增塑劑:0.1?15質(zhì)量％，和 水:剩余部分。
4.發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其是向漿料中供給氣體、用混合機(jī)進(jìn)行攪拌而成的發(fā)泡速度快的多孔質(zhì)金屬燒結(jié)體制造用混合原料，其中，上述漿料和上述氣體的比例是:氣體:2?50體積％、剩余部分:漿料，上述漿料的配合組成包含: 碳原子數(shù)為5?8的非水溶性烴類有機(jī)溶劑:0.05?10質(zhì)量％、 表面活性劑:0.05?5質(zhì)量％、 水溶性樹脂粘合劑:0.5?20質(zhì)量％、 平均粒徑為0.5?500 μ m的金屬粉末:5?80質(zhì)量％， 由多元醇、油脂、醚和酯中的至少I種構(gòu)成的增塑劑:0.1?15質(zhì)量％，和 水:剩余部分。
【文檔編號】B22F3/11GK103801689SQ201410097109
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2006年10月24日
【發(fā)明者】和田正弘, 神田榮子, 大森信一, 澀谷巧, 辻本哲志 申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會社