JP3583834B2 - 電池用封口ガスケット及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電池の封口部において、外装缶と封口蓋との間に介在する樹脂製封口ガスケット及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電池は、図６に示すように、正極と負極の間にセパレータを介在させて構成した電極体１３を、金属製の電池外装缶１４内に挿入し、この電池外装缶１４の開口部に環状の樹脂製封口ガスケット１５を介して金属製封口蓋１６を固定することにより封口して製造されている。ここで使用される封口ガスケット１５は、通常、図７に示すように、金型（図７中ハッチングをしていない部分が金型となる）内に形成されたガスケットの形状のキャビティ１７に溶融樹脂を注入し固化する射出成形法により製造され、樹脂が固化した後、キャビティ１７内への樹脂の注入口であるゲート部１８において、引きちぎる等して樹脂を切断して封口ガスケットが得られている。そして、この射出成形法による製造方法では、図７に示すように、前記ゲート部１８を、環状ガスケットの端部に設ける方法が一般に採用されている（特開昭６１−２７０６１号公報、特開昭６１−１１８９６１号公報など）。
【０００３】
ところが、上記に示した位置にゲート部を設けた場合には、冬場等ガスケットを構成する樹脂の吸湿率が低下すると、図８に示すように、ゲート部を切り離した部分（ゲートカット部）においてガスケットにワレ１９が発生し、このワレの発生により、電池は密閉性が損なわれ、電池内から電解液が漏洩するという問題があった。このゲートカット部を含むガスケットの断面の偏光写真を見ると、図９に示すように、ゲートカット部２０において残留応力２１が発生しており、また、このゲートカット部に微小な亀裂が生じて、強度が低下していることが判明した。
【０００４】
このガスケットのワレは、ガスケットの端面に発生することから、図１０に示すように、ゲート部２２をガスケット２３の上下端を除く内面に設けることも考えられる。しかしながら、この場合においても、図１１に示すようにゲート部２２を設けたガスケット２３の環状部に残留応力２４が発生するため、十分に満足できる品質であるとは言い難い。
【０００５】
一方、射出成形により、封口ガスケットを製造するランナーの方式としては、従来よりコールドラナーと呼ばれる方式が採用されている。図１２は、このコールドランナー方式を説明する図面であり、この図１２で示す場合には、一回の射出成形で４０個のガスケットが製造できるようになっている。製造時には、樹脂注入口２５から溶融樹脂が注入され、溶融樹脂はランナー部２６を通って各ガスケット部２７に流し込まれる。その後、ランナー部２６とガスケット部２７の樹脂を固化し、次いで、ランナー部２６とガスケット部２７との間のゲート部において樹脂を切断して、ガスケットが得られる。このコールドランナー方式では、ランナー部分の樹脂は廃棄することになり、一回の射出成形で廃棄する樹脂は、製品であるガスケットに使用される樹脂量よりも多くなるため、廃棄しなければならない樹脂量が多く、樹脂の廃棄作業が必要となるいという問題がある。
【０００６】
この問題を解決する方法として、ホットランナー方式と呼ばれる方式がある。この方式は、コールドランナー方式の場合のようなランナー部を介さず直接、製品であるガスケット部に樹脂を注入することが可能である。具体的には、図１３に示すように、溶融樹脂の導出通路２８にボディヒーター２９が設置され、この導出通路２８では前記ボディヒーター２９によって樹脂が溶融状態で保持され、溶融樹脂は、この導出通路２８に連なる樹脂注入部３０を通ってガスケット部３１に直接導入される。つまり、樹脂注入部３０の先端部分がガスケット部３１の樹脂注入口であるゲート部３２となる。この樹脂注入部３０には、チップヒータ３３が設置され、ガスケット部３１内に溶融樹脂が導入された後に、チップヒーター３３がオフとなり、樹脂注入部３０とガスケット部３１内の樹脂を固化し、ガスケット部３１をゲート部３２で切断した後、再度チップヒーター３３がオンとなって、樹脂注入部３０の樹脂が溶融してガスケット部３１に溶融樹脂を流し込むようになっている。
【０００７】
しかしながら、このようなホットランナー方式では、樹脂注入部３０が大きくなるため、図１０で示したようにガスケットの環状部の内面から樹脂を注入するような場合には、前記樹脂注入部を直接ガスケットに接触させることは困難となり、実際には、図１４及び図１５に示すように、二次ランナー３４を介してガスケット部３５に樹脂を注入することになる。ところが、この場合には、ガスケット部３５に樹脂を注入し固化させた後に、二次ランナー３４と樹脂注入部３６との間で樹脂を切断し、更に、二次ランナー３４とガスケット部３５の間で樹脂を切断する必要が生じ、また、二次ランナー３４が残存物として残るため、その残存物の処理が必要となるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、封口ガスケットの本体部分である環状部に、残存応力が生じることを防止し、ワレの発生のない信頼性の向上した封口ガスケットを得ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用封口ガスケットは、環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部とを備え、前記内方突出部に樹脂注入用ゲート部を設けて、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電池用封口ガスケットの製造方法は、環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部を備えた封口ガスケットと同一形状のキャビティと、前記キャビティの前記内方突出部に対応する部分に設けたゲート部とを備えた金型内にホットランナー方式により溶融樹脂を注入し、前記ゲート部を介して前記キャビティ内に樹脂を充填する工程と、前記金型のキャビティ内の樹脂を固化させる工程と、前記ゲート部において樹脂を切断する工程を備え、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
本発明では、環状のガスケットの上下端を除く内面に内方突出部を設け、この内方突出部に樹脂注入用のゲート部を設けており、前述したように、ワレの生じ易いガスケットの上下端を除く内面から溶融樹脂を注入してガスケットが製造される。更に、ガスケット製造時に発生する残留応力は、前記内方突出部に生じるので、この残留応力による機械的強度の低下が、ガスケット本体である環状部分に及ばないため、ガスケットのワレを効果的に防止することが可能である。
【００１２】
他方、ホットランナー方式によるガスケットの射出成形では、前述したように、ガスケットへの樹脂注入部の形状が大きくなるため、ガスケットの内面から直接樹脂を注入することは困難であるが、本発明では、ガスケットの内面から内方に延出する内方突出部にゲート部を設け、このゲート部から樹脂を注入するため、前記樹脂注入部から直接内方突出部に樹脂を注入することが可能である。つまり、本発明では、ホットランナー方式を容易に採用でき、ホットランナー方式を採用することによって、ガスケット製造時に発生する樹脂の廃棄量が大幅に減少できると共に、樹脂の廃棄にかかる作業を省略できる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例におけるガスケットの製造方法を示す図面、図２はそのガスケットの平面図、図３はそのガスケットの要部断面図であり、図１中ハッチがほどこされていない部分は金型で構成されている。これらの図において、１はガスケット部を構成する環状部、２は環状部の内面の一部からから延びる内方突出部である。そして、このガスケット製造時に樹脂注入口となるゲート部３は、前記内方突出部２に設けられている。４は溶融樹脂の導出通路であり、この導出通路４は筒状となっており、その中央部分にはボディヒーター５が設置されている。また、６は前記導出通路４から連なる樹脂注入部であり、その中央部分にはチップヒーター７が設置され、この樹脂注入部６の先端が前記ゲート部３となる。
【００１５】
図１で示される製造方法は、ホットランナー方式の射出成形を示すものであり、ゲート部３が環状部１の内面に突出した内方突出部２に形成されているため、樹脂注入部６が比較的大きくなっても、樹脂注入部６を直接ガスケットを構成する内方突出部に接続できることがわかる。
【００１６】
ここにおいて、ガスケットを射出成形する際には、前記ボディヒーター５とチップヒーター６がオンの状態であり、前記導出通路４と樹脂注入部６では、樹脂は溶融状態となる。そして、溶融樹脂は、前記導出通路４から樹脂注入部６を通り、ゲート部３からガスケット部に導入され、ガスケット部に導入される溶融樹脂は、内方突出部２を通ってガスケットの本体である環状部１に流れ込み、ガスケット部全体に充填される。
【００１７】
ガスケット部に溶融樹脂が充填されると、前記チップヒーター７がオフとなり、ガスケット部（１，２）内と樹脂注入部６の樹脂を固化し、固化後、ゲート部３において、樹脂を切断して、ガスケット部が切り離される。この固化及び切断の工程の間、前記ボデーティヒーター５はオンのままであり、導出通路４内の樹脂は溶融状態を維持している。再度ガスケットを製造する際には、チップーヒーター７をオンにすると、樹脂注入部６内の樹脂が溶融し、溶融樹脂が前述同様ガスケット部に導入される。
【００１８】
こうして製造した本発明によるガスケットを調べてみると、図２及び図３の８で示す部分に残留応力が発生していた。しかしながら、残留応力８は、前記内方突出部３に生じているだけであり、ガスケット本体である環状部１には、残留応力は発生しておらず、ガスケット本体には機械的強度の低下が生じていないことが分かる。
【００１９】
また、図４は本発明の他の実施例におけるガスケットの製造方法を示す図面、図５はそのガスケットの平面図であり、内方突出部９がガスケットの環状部１０の内面全周にリング状に形成され、この内方突出部９にゲート部１１が設けられている。その他の構成は、前記実施例と同様であり、このガスケットにおいても、残留応力１２は、内方突出部９にのみ発生し、ガスケット本体である環状部１０には、残留応力は発生せず、残留応力によりガスケット本体の機械的強度の低下が生じることはなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の電池用封口ガスケットは、環状のガスケットの上下端を除く内面に内方突出部を設け、この内方突出部に樹脂注入用のゲート部を設けたものであり、前記内方突出部に設けたゲート部から環状部に樹脂を注入して製造するものであるため、製造時にガスケットに発生する残留応力がガスケット本体である前記環状部に発生せず、ガスケットにワレが発生することを防止でき、信頼性の向上した封口ガスケットを得ることができる。
【００２１】
また、ホットランナー方式の射出成形では、比較的大きな樹脂注入部からガスケット部分に樹脂を注入することになるが、前記内方突出部に設けたゲート部から樹脂を注入するため、樹脂注入部が大きくてもこの注入部から直接ガスケット部に樹脂が注入でき、これにより、ホットランナー方式を採用して、廃棄樹脂量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のガスケットの製造方法を示す図面
【図２】本発明の一実施例のガスケットの平面図
【図３】本発明の一実施例のガスケットの要部断面図
【図４】本発明の他の実施例のガスケットの製造方法を示す図面
【図５】本発明の他の実施例のガスケットの平面図
【図６】本発明が対象とする一般的電池の部分断面図
【図７】従来のガスケットの製造方法を示す図面
【図８】ワレが発生した従来のガスケットの正面図
【図９】従来のガスケットの要部断面図
【図１０】従来のガスケットの製造方法を示す図面
【図１１】従来のガスケットの要部断面図
【図１２】従来のガスケットのコールドランナー方式による製造方法を示す図面
【図１３】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す断面図
【図１４】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す断面図
【図１５】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１、１０ 環状部
２、９ 内方突出部
３、１１ ゲート部
【産業上の利用分野】
本発明は、電池の封口部において、外装缶と封口蓋との間に介在する樹脂製封口ガスケット及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電池は、図６に示すように、正極と負極の間にセパレータを介在させて構成した電極体１３を、金属製の電池外装缶１４内に挿入し、この電池外装缶１４の開口部に環状の樹脂製封口ガスケット１５を介して金属製封口蓋１６を固定することにより封口して製造されている。ここで使用される封口ガスケット１５は、通常、図７に示すように、金型（図７中ハッチングをしていない部分が金型となる）内に形成されたガスケットの形状のキャビティ１７に溶融樹脂を注入し固化する射出成形法により製造され、樹脂が固化した後、キャビティ１７内への樹脂の注入口であるゲート部１８において、引きちぎる等して樹脂を切断して封口ガスケットが得られている。そして、この射出成形法による製造方法では、図７に示すように、前記ゲート部１８を、環状ガスケットの端部に設ける方法が一般に採用されている（特開昭６１−２７０６１号公報、特開昭６１−１１８９６１号公報など）。
【０００３】
ところが、上記に示した位置にゲート部を設けた場合には、冬場等ガスケットを構成する樹脂の吸湿率が低下すると、図８に示すように、ゲート部を切り離した部分（ゲートカット部）においてガスケットにワレ１９が発生し、このワレの発生により、電池は密閉性が損なわれ、電池内から電解液が漏洩するという問題があった。このゲートカット部を含むガスケットの断面の偏光写真を見ると、図９に示すように、ゲートカット部２０において残留応力２１が発生しており、また、このゲートカット部に微小な亀裂が生じて、強度が低下していることが判明した。
【０００４】
このガスケットのワレは、ガスケットの端面に発生することから、図１０に示すように、ゲート部２２をガスケット２３の上下端を除く内面に設けることも考えられる。しかしながら、この場合においても、図１１に示すようにゲート部２２を設けたガスケット２３の環状部に残留応力２４が発生するため、十分に満足できる品質であるとは言い難い。
【０００５】
一方、射出成形により、封口ガスケットを製造するランナーの方式としては、従来よりコールドラナーと呼ばれる方式が採用されている。図１２は、このコールドランナー方式を説明する図面であり、この図１２で示す場合には、一回の射出成形で４０個のガスケットが製造できるようになっている。製造時には、樹脂注入口２５から溶融樹脂が注入され、溶融樹脂はランナー部２６を通って各ガスケット部２７に流し込まれる。その後、ランナー部２６とガスケット部２７の樹脂を固化し、次いで、ランナー部２６とガスケット部２７との間のゲート部において樹脂を切断して、ガスケットが得られる。このコールドランナー方式では、ランナー部分の樹脂は廃棄することになり、一回の射出成形で廃棄する樹脂は、製品であるガスケットに使用される樹脂量よりも多くなるため、廃棄しなければならない樹脂量が多く、樹脂の廃棄作業が必要となるいという問題がある。
【０００６】
この問題を解決する方法として、ホットランナー方式と呼ばれる方式がある。この方式は、コールドランナー方式の場合のようなランナー部を介さず直接、製品であるガスケット部に樹脂を注入することが可能である。具体的には、図１３に示すように、溶融樹脂の導出通路２８にボディヒーター２９が設置され、この導出通路２８では前記ボディヒーター２９によって樹脂が溶融状態で保持され、溶融樹脂は、この導出通路２８に連なる樹脂注入部３０を通ってガスケット部３１に直接導入される。つまり、樹脂注入部３０の先端部分がガスケット部３１の樹脂注入口であるゲート部３２となる。この樹脂注入部３０には、チップヒータ３３が設置され、ガスケット部３１内に溶融樹脂が導入された後に、チップヒーター３３がオフとなり、樹脂注入部３０とガスケット部３１内の樹脂を固化し、ガスケット部３１をゲート部３２で切断した後、再度チップヒーター３３がオンとなって、樹脂注入部３０の樹脂が溶融してガスケット部３１に溶融樹脂を流し込むようになっている。
【０００７】
しかしながら、このようなホットランナー方式では、樹脂注入部３０が大きくなるため、図１０で示したようにガスケットの環状部の内面から樹脂を注入するような場合には、前記樹脂注入部を直接ガスケットに接触させることは困難となり、実際には、図１４及び図１５に示すように、二次ランナー３４を介してガスケット部３５に樹脂を注入することになる。ところが、この場合には、ガスケット部３５に樹脂を注入し固化させた後に、二次ランナー３４と樹脂注入部３６との間で樹脂を切断し、更に、二次ランナー３４とガスケット部３５の間で樹脂を切断する必要が生じ、また、二次ランナー３４が残存物として残るため、その残存物の処理が必要となるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、封口ガスケットの本体部分である環状部に、残存応力が生じることを防止し、ワレの発生のない信頼性の向上した封口ガスケットを得ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用封口ガスケットは、環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部とを備え、前記内方突出部に樹脂注入用ゲート部を設けて、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の電池用封口ガスケットの製造方法は、環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部を備えた封口ガスケットと同一形状のキャビティと、前記キャビティの前記内方突出部に対応する部分に設けたゲート部とを備えた金型内にホットランナー方式により溶融樹脂を注入し、前記ゲート部を介して前記キャビティ内に樹脂を充填する工程と、前記金型のキャビティ内の樹脂を固化させる工程と、前記ゲート部において樹脂を切断する工程を備え、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
本発明では、環状のガスケットの上下端を除く内面に内方突出部を設け、この内方突出部に樹脂注入用のゲート部を設けており、前述したように、ワレの生じ易いガスケットの上下端を除く内面から溶融樹脂を注入してガスケットが製造される。更に、ガスケット製造時に発生する残留応力は、前記内方突出部に生じるので、この残留応力による機械的強度の低下が、ガスケット本体である環状部分に及ばないため、ガスケットのワレを効果的に防止することが可能である。
【００１２】
他方、ホットランナー方式によるガスケットの射出成形では、前述したように、ガスケットへの樹脂注入部の形状が大きくなるため、ガスケットの内面から直接樹脂を注入することは困難であるが、本発明では、ガスケットの内面から内方に延出する内方突出部にゲート部を設け、このゲート部から樹脂を注入するため、前記樹脂注入部から直接内方突出部に樹脂を注入することが可能である。つまり、本発明では、ホットランナー方式を容易に採用でき、ホットランナー方式を採用することによって、ガスケット製造時に発生する樹脂の廃棄量が大幅に減少できると共に、樹脂の廃棄にかかる作業を省略できる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例におけるガスケットの製造方法を示す図面、図２はそのガスケットの平面図、図３はそのガスケットの要部断面図であり、図１中ハッチがほどこされていない部分は金型で構成されている。これらの図において、１はガスケット部を構成する環状部、２は環状部の内面の一部からから延びる内方突出部である。そして、このガスケット製造時に樹脂注入口となるゲート部３は、前記内方突出部２に設けられている。４は溶融樹脂の導出通路であり、この導出通路４は筒状となっており、その中央部分にはボディヒーター５が設置されている。また、６は前記導出通路４から連なる樹脂注入部であり、その中央部分にはチップヒーター７が設置され、この樹脂注入部６の先端が前記ゲート部３となる。
【００１５】
図１で示される製造方法は、ホットランナー方式の射出成形を示すものであり、ゲート部３が環状部１の内面に突出した内方突出部２に形成されているため、樹脂注入部６が比較的大きくなっても、樹脂注入部６を直接ガスケットを構成する内方突出部に接続できることがわかる。
【００１６】
ここにおいて、ガスケットを射出成形する際には、前記ボディヒーター５とチップヒーター６がオンの状態であり、前記導出通路４と樹脂注入部６では、樹脂は溶融状態となる。そして、溶融樹脂は、前記導出通路４から樹脂注入部６を通り、ゲート部３からガスケット部に導入され、ガスケット部に導入される溶融樹脂は、内方突出部２を通ってガスケットの本体である環状部１に流れ込み、ガスケット部全体に充填される。
【００１７】
ガスケット部に溶融樹脂が充填されると、前記チップヒーター７がオフとなり、ガスケット部（１，２）内と樹脂注入部６の樹脂を固化し、固化後、ゲート部３において、樹脂を切断して、ガスケット部が切り離される。この固化及び切断の工程の間、前記ボデーティヒーター５はオンのままであり、導出通路４内の樹脂は溶融状態を維持している。再度ガスケットを製造する際には、チップーヒーター７をオンにすると、樹脂注入部６内の樹脂が溶融し、溶融樹脂が前述同様ガスケット部に導入される。
【００１８】
こうして製造した本発明によるガスケットを調べてみると、図２及び図３の８で示す部分に残留応力が発生していた。しかしながら、残留応力８は、前記内方突出部３に生じているだけであり、ガスケット本体である環状部１には、残留応力は発生しておらず、ガスケット本体には機械的強度の低下が生じていないことが分かる。
【００１９】
また、図４は本発明の他の実施例におけるガスケットの製造方法を示す図面、図５はそのガスケットの平面図であり、内方突出部９がガスケットの環状部１０の内面全周にリング状に形成され、この内方突出部９にゲート部１１が設けられている。その他の構成は、前記実施例と同様であり、このガスケットにおいても、残留応力１２は、内方突出部９にのみ発生し、ガスケット本体である環状部１０には、残留応力は発生せず、残留応力によりガスケット本体の機械的強度の低下が生じることはなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の電池用封口ガスケットは、環状のガスケットの上下端を除く内面に内方突出部を設け、この内方突出部に樹脂注入用のゲート部を設けたものであり、前記内方突出部に設けたゲート部から環状部に樹脂を注入して製造するものであるため、製造時にガスケットに発生する残留応力がガスケット本体である前記環状部に発生せず、ガスケットにワレが発生することを防止でき、信頼性の向上した封口ガスケットを得ることができる。
【００２１】
また、ホットランナー方式の射出成形では、比較的大きな樹脂注入部からガスケット部分に樹脂を注入することになるが、前記内方突出部に設けたゲート部から樹脂を注入するため、樹脂注入部が大きくてもこの注入部から直接ガスケット部に樹脂が注入でき、これにより、ホットランナー方式を採用して、廃棄樹脂量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のガスケットの製造方法を示す図面
【図２】本発明の一実施例のガスケットの平面図
【図３】本発明の一実施例のガスケットの要部断面図
【図４】本発明の他の実施例のガスケットの製造方法を示す図面
【図５】本発明の他の実施例のガスケットの平面図
【図６】本発明が対象とする一般的電池の部分断面図
【図７】従来のガスケットの製造方法を示す図面
【図８】ワレが発生した従来のガスケットの正面図
【図９】従来のガスケットの要部断面図
【図１０】従来のガスケットの製造方法を示す図面
【図１１】従来のガスケットの要部断面図
【図１２】従来のガスケットのコールドランナー方式による製造方法を示す図面
【図１３】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す断面図
【図１４】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す断面図
【図１５】従来のガスケットのホットランナー方式による製造方法を示す平面図
【符号の説明】
１、１０ 環状部
２、９ 内方突出部
３、１１ ゲート部
Claims (2)
- 環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部とを備え、前記内方突出部に樹脂注入用ゲート部を設けて、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とする電池用封口ガスケット。
- 環状部と、この環状部の上下端を除く内面に設けた内方突出部を備えた封口ガスケットの製造方法であって、前記封口ガスケットと同一形状のキャビティと、前記キャビティの前記内方突出部に対応する部分に設けたゲート部とを備えた金型内にホットランナー方式により溶融樹脂を注入し、前記ゲート部を介して前記キャビティ内に樹脂を充填する工程と、前記金型のキャビティ内の樹脂を固化させる工程と、前記ゲート部において樹脂を切断する工程を備え、封口ガスケット製造時に発生する残留応力が当該突出部にのみ存在するようにしたことを特徴とする電池用封口ガスケットの製造方法。
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