FR2554641A1 - MINERAL LOAD CLOSURE ELEMENTS FOR GALVANIC BATTERIES - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A DES ELEMENTS DE FERMETURE A CHARGE MINERALE POUR PILES GALVANIQUES. ON UTILISE SUIVANT L'INVENTION POUR FORMER CES ELEMENTS DE FERMETURE UNE MATIERE THERMOPLASTIQUE A CHARGE MINERALE, INERTE VIS-A-VIS DES ELECTROLYTES, PAR EXEMPLE DU POLYPROPYLENE, DU POLYETHYLENE ET LEURS COPOLYMERES, LA CHARGE MINERALE ETANT FORMEE PAR DU TALC, DU CARBONATE DE CALCIUM, DU MICA OU UNE AUTRE MATIERE INERTE VIS-A-VIS DES ELECTROLYTES, LA RESISTANCE A L'ECLATEMENT OU A LA RUPTURE D'UNE MEMBRANE DE MATIERE THERMOPLASTIQUE COMPORTANT UNE CHARGE ETANT INFERIEURE ET POUVANT ETRE PLUS FACILEMENT PREDITE ET CONTROLEE.THE PRESENT INVENTION RELATES TO MINERAL-LOADED CLOSING ELEMENTS FOR GALVANIC BATTERIES. FOLLOWING THE INVENTION IS USED TO FORM THESE CLOSING ELEMENTS A THERMOPLASTIC MATERIAL WITH A MINERAL LOAD, INERT WITH RESPECT TO ELECTROLYTES, FOR EXAMPLE POLYPROPYLENE, POLYETHYLENE AND THEIR COPOLYMERS, THE MINERAL LOAD OF TONALCATE, FOR EXAMPLE. OF CALCIUM, MICA OR ANY OTHER MATERIAL INERT TOWARDS ELECTROLYTES, THE RESISTANCE TO BURST OR RUPTURE OF A MEMBRANE OF THERMOPLASTIC MATERIAL WITH A LOAD THAT IS LOWER AND CAN BE MORE EASILY PREDICTED AND CONTROLLED.
Description
La présente invention est relative à des pilesThe present invention relates to batteries
galvaniques étanches, telles que les piles alcalines pri- sealed galvanic devices, such as alkaline batteries
maires et autres, et elle se rapporte plus particulière- mayors and others, and it relates more specifically to
ment à des éléments d'étanchéité et d'isolement, que l'on appelle ciaprès éléments de fermeture, pour de telles piles, ces éléments étant produits ou moulés au départ d'une matière thermoplastique comportant une charge, par exemple du polypropylène comportant une charge minérale, sealing elements, which are hereinafter referred to as closure elements, for such cells, these elements being produced or molded from a thermoplastic material having a filler, for example polypropylene having a mineral charge,
telle que du talc, du carbonate de calcium ou du mica. such as talc, calcium carbonate or mica.
La construction générale d'une pile galvani- The general construction of a galvanic
que cylindrique étanche est telle que ses parties consti- cylindrical watertight is such that its constituent parts
tutives principales sont assemblées dans un bottier et que la pile est ensuite fermée par un élément de fermeture placé dans l'extrémité ouverte de ce bottier. L'élément de fermeture empoche une fuite d'électrolyte depuis la pile et isole les contacts d'électrode de cette pile l'un The main batteries are assembled in a box and the battery is then closed by a closure element placed in the open end of this box. The closure element pockets an electrolyte leak from the cell and isolates the electrode contacts from this cell one
par rapport à l'autre.compared to each other.
Un élément de fermeture permettra avantageu- A closure element will advantageously
sement aussi la sortie d'hydrogène gazeux hors de la pile afin de réduire l'accumulation de pression à l'intérieur also the release of hydrogen gas out of the stack to reduce pressure build-up inside
de celle-ci, tout en empêchant également une augmenta- of it, while also preventing an increase
tion ou une perte d'humidité, ainsi qu'une infiltration d'oxygène ou de dioxyde de carbone à l'intérieur de la loss of moisture and oxygen or carbon dioxide infiltration into the interior of the
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pile. En outre, l'élément de fermeture est habituellement battery. In addition, the closure element is usually
fabriqué de manière à présenter une section mince ou mem- manufactured to have a thin section or mem-
brane moulée, telle qu'une membrane pouvant se rompre et formant zone d'expulsion, cette membrane présentant une épaisseur transversale réduite par rapport à l'épaisseur de la matière l'entourant, afin d'assurer que la pile puisse se dégazer sous certaines conditions lorsqu'une accumulation élevée de pression gazeuse se produit à l'intérieur de la pile, et d'exclure ainsi une rupture molded brane, such as a breakable membrane forming an expulsion zone, which membrane has a reduced cross-sectional thickness relative to the thickness of the surrounding material, to ensure that the stack can be degassed under certain conditions when a high build up of gas pressure occurs inside the cell, and thus to exclude a rupture
de celle-ci.of it.
En rapport avec la présente invention, on prévoit des éléments de fermeture utilisables dans des piles cylindriques étanches, ces éléments de fermeture In connection with the present invention, there are provided closure elements for use in sealed cylindrical cells, these closure elements
étant moulés, généralement moulés par injection, au dé- being molded, usually injection molded, to the
part d'une matière thermoplastique, inerte vis-à-vis de of a thermoplastic material, inert to the
l'électrolyte, comportant une charge, par exemple du po- the electrolyte, comprising a charge, for example
lypropylène, du polyéthylène, (et en particulier une po- lypropylene, polyethylene, (and in particular a polyethylene
lysulfone pour des applications à hautes températures), ainsi que leurs copolymères, comportant de 5 à 45% en lysulfone for high temperature applications), as well as their copolymers, comprising from 5 to 45% by weight
poids d'une charge minérale, celle-ci pouvant être choi- the weight of a mineral charge, which may be chosen
sie dans le groupe comprenant le talc [théoriquement du in the group consisting of talc (theoretically
silicate de magnésium anhydre Mg3SiO10(OH)2], le carbona- anhydrous magnesium silicate Mg3SiO10 (OH) 2], carbon
te de calcium et le mica. Suivant le but pour lequel l'élément de fermeture est utilisé, cet élément peut être recuit ou non. Lorsque du polypropylène est recuit, il peut l'être à des températures de 70 à 155 C (d'autres calcium and mica. Depending on the purpose for which the closure element is used, this element can be annealed or not. When polypropylene is annealed, it can be at temperatures of 70 to 155 C (other
températures convenant pour d'autres matières thermoplas- temperatures suitable for other thermoplastics
tiques, telles que des copolymères de polypropylène et de such as copolymers of polypropylene and
polyéthylène). Le recuit peut être avantageusement réali- polyethylene). The annealing can be advantageously carried out
sé dans un four ou tunnel à circulation d'air. Dans la plupart des cas, un polypropylène à charge minérale, et en particulier un polypropylène à charge de talc, est in an oven or tunnel with air circulation. In most cases, a mineral-filled polypropylene, and in particular a talc-filled polypropylene, is
particulièrement intéressant, d'après ce que l'on a cons- particularly interesting, from what we have
taté. Des exemples d'éléments de fermeture et de leur acetate. Examples of closure elements and their
mise en place dans des piles ont été décrits dans les bre- placed in batteries have been described in the
vets belges n 895.361 et 896.976 de la demanderesse. Les pièces en matières plastiques moulées par injection, qui sont faites au départ d'un polypropylène à charge de talc, peuvent être produites pratiquement sans retassures ou dépressions en surface, c'est-à-dire des irrégularités ou des cavitations superficielles, Belgian vests No. 895,361 and 896,976 of the plaintiff. The injection-molded plastic parts, which are made from a talc-filled polypropylene, can be produced with practically no surface depressions or depressions, i.e. irregularities or surface cavitations,
pouvant Otre d'une importance particulière lorsqu'on for- may be of particular importance when
me des éléments de fermeture comportant une membrane.De me closing elements comprising a membrane.
plus, puisque les pièces peuvent être moulées sans retas- Moreover, since the parts can be molded without
sures, les tolérances et les conditions du moulage sous safety, tolerances and conditions of the molding
lesquelles ces pièces sont formées sont moins critiques. which these pieces are formed are less critical.
- Une charge minérale, telle que le talc, peut permettre de plus basses températures de moulage. En - A mineral filler, such as talc, may allow lower molding temperatures. In
outre, une charge minérale, telle que du talc, peut aug- in addition, a mineral filler, such as talc, may increase
menter l'onctuosité à la surface de la matière thermo- bring the creaminess to the surface of the thermo-
plastique, de sorte qu'elle peut agir comme agent de dé- plastic, so that it can act as a
moulage interne. Ceci est particulièrement utile parce internal molding. This is particularly useful because
que des agents de démoulage externes, tels que les sili- external release agents, such as silicates,
cones, peuvent souiller les pièces moulées et que cette souillure pourrait à son tour provoquer un dégagement gazeux à l'intérieur de la pile. La charge minérale (talc, carbonate de calcium ou mica) ne provoquerait pas un tel dégagement gazeux à l'intérieur de la pile.Comme il y a moins de retrait après moulage, spécialement avec des concentrations plus élevées de charge, telle que le talc, de l'ordre de 20 à 40%, il y a une plus grande cones, can soil the molded parts and that this stain could in turn cause a gas release inside the battery. The mineral filler (talc, calcium carbonate or mica) would not cause such a gas release inside the cell. As there is less shrinkage after molding, especially with higher concentrations of filler, such as talc. , of the order of 20 to 40%, there is a larger
certitude que les éléments d'étanchéité et d'isolement se- certainty that the sealing and isolation elements
ront moulés de façon plus précise. Finalement, le coût will be molded more precisely. Finally, the cost
unitaire de pièces en matières plastiques à charge minéra- unit of plastic parts with mineral charge
le peut être inférieur à celui que l'on atteint avec des may be lower than that achieved with
matières sans charge.materials without charge.
La demanderesse a découvert que l'on arrive à des avantages mécaniques importants lorsqu'on utilise une matière thermoplastique comportant une charge. Ces The applicant has discovered that one achieves significant mechanical advantages when using a thermoplastic material with a load. These
avantages englobent le fait que l'on a de meilleures ca- benefits include the fact that we have better
ractéristiques d'étanchéité et de dégazage pour ce qui sealing and degassing characteristics for which
concerne l'élément de fermeture. Une matière thermoplas- relates to the closure element. A thermoplastic material
tique chargée présente un coefficient inférieur de dila- loaded tick has a lower coefficient of
tation thermique linéaire, qui est plus proche du coeffi- linear thermal energy, which is closer to the coefficient
cient de dilatation thermique linéaire du bottier métalli- linear thermal expansion of the metal casing
que que l'on utilise pour l'assemblage de la cellule.Ceci that is used for the assembly of the cell.
donne un meilleur joint, en particulier après applica- gives a better seal, especially after
tion de cycles thermiques. La matière thermoplastique comportant une charge présente une résistance supérieure à la compression par rapport à la matière sans charge, ce thermal cycles. The thermoplastic material having a filler has a higher compressive strength than the no-load material, which
qui donne un meilleur joint au sertissage. Cette carac- which gives a better seal to the crimp. This characteristic
téristique est encore plus fortement améliorée lorsque les éléments d'étanchéité et d'isolement sont recuits. Le recuit stabilise les dimensions des éléments d'étanchéité et d'isolement, c'est-à-dire que les dimensions physiques des pièces deviennent constantes, et un recuit libère également les contraintes internes quelconques pouvant This is even more important when the sealing and insulation elements are annealed. The annealing stabilizes the dimensions of the sealing and insulation elements, that is to say that the physical dimensions of the parts become constant, and annealing also releases any internal stresses that may occur.
avoir été créées durant le procédé de moulage. have been created during the molding process.
La charge agit corme agent de concentration des The load acts as the concentration agent of
contraintes pour permettre qu'une rupture de la membra- constraints to allow a rupture of the membrane
ne ou zone de dégazage se produise avec une déformation ne or degassing zone occurs with deformation
minimale de cette membrane. Lorsqu'un élément de fermetu- minimum of this membrane. When a closure element
re comportant une charge est recuit, en libérant ainsi re having a charge is annealed, thereby releasing
les contraintes internes quelconques de moulage, la pres- the internal constraints of any molding, the pressure
sion de rupture de la membrane augmente relativement moins que l'augmentation correspondante impartie par le recuit The rupture rate of the membrane increases relatively less than the corresponding increase imparted by annealing.
d'une matière sans charge, Une matière chargée et re- of a material without charge, A material loaded and re-
cuite permet de mieux prédire la résistance à la rupture bake better predicting breaking strength
d'une membrane.of a membrane.
En même temps, l'utilisation d'une matière At the same time, the use of a material
thermoplastique chargée réduit les exigences d'espace su- charged thermoplastic reduces the space requirements
périeur en assurant que la membrane de dégazage pouvant se rompre se cassera avec moins d'étirage qu'une matière by ensuring that the degassing diaphragm that can break will break with less stretching than a material
thermoplastique sans charge, et sans accumulation exces- thermoplastic without load, and without excessive accumulation
sive de pression dans la pile. De plus, on peut mouler sive pressure in the stack. In addition, one can mold
une membrane plus épaisse, ce qui permet ainsi des tolé- a thicker membrane, which allows tolerances
rances plus larges de moulage, tout en restant encore wider molding rims, while still remaining
dans les limites des tolérances pour le dégazage. within the limits of the tolerances for degassing.
En outre, comme il faut moins d'espace vertical pour permettre une rupture de la membrane de dégazage, l'élément de fermeture peut être placé légèrement plus haut dans le bottier, ce qui permet la mise en place In addition, since it takes less vertical space to allow rupture of the degassing membrane, the closure element can be placed slightly higher in the casing, which allows the establishment
d'une plus grande quantité de matière active dans la pi- a greater amount of active ingredient in the
le. Comme les matières thermoplastiques chargées de l'invention permettent une perméation d'hydrogène, la pile dans laquelle l'élément de fermeture est installé the. As the charged thermoplastics of the invention allow permeation of hydrogen, the stack in which the closure member is installed
peut se dégazer par exsudation. Un dégazage par exsuda- can be degassed by exudation. Degassing by exudation
tion permet un échappement suffisant d'hydrogène de la pile, ce qui réduit ainsi la possibilité d'un dégazage This allows a sufficient escape of hydrogen from the cell, thus reducing the possibility of degassing.
de la pile par rupture de la membrane. Ceci est égale- of the cell by rupture of the membrane. This is also
important en ce sens que la quantité du constituant inhi- important in that the amount of the constituent
biteur de dégagement gazeux et de corrosion par le mercu- gaseous release and mercury corrosion
re, qui peut devoir être placé dans la pile, en parti- re, which may need to be placed in the stack, especially
culier dans les piles alcalines, peut être réduite de fa- alkaline batteries, can be reduced by
çon très considérable, ce qui a non seulement pour résul- very considerable, which not only resulted in
tat un produit plus satisfaisant du point de vue environ- a more satisfactory product from the point of view of
nement mais également de meilleures conditions de travail but also better working conditions
pour l'ensemble de la pile et des économies appréciables. for the entire battery and appreciable savings.
Un avantage qui découle de la présente inven- An advantage arising from the present invention
tion, lorsqu'on fait une comparaison avec un Nylon à charge de verre, dans le cas d'une utilisation pour des when compared with a glass-filled nylon, when used for
éléments de fermeture de piles, est que la matière ther- elements of battery closing, is that the thermic
moplastique comportant une charge est beaucoup moins su- moplastic with a load is much less
jette à une dissolution lors d'une exposition à un élec- throws into a dissolution during an exposure to an
trolyte, par exemple à une solution d'hydroxyde de po- trolyte, for example to a solution of hydroxide
tassium à 40%. C'est ainsi qu'un polypropylène à charge 40% potassium. This is how a polypropylene to load
de talc, de carbonate de calcium ou de mica ne se décom- talc, calcium carbonate or mica decomposes
posera pas, même lors d'une exposition pendant de longues périodes de temps, par exemple de 4 semaines, à 71 C à will not pose, even during an exposure for long periods of time, for example 4 weeks, to 71 C to
du KOH, ce que fait par contre un Nylon à charge de ver- of KOH, which is done by a nylon with
re. Dans les matières thermoplastiques chargées que l'on envisage dans le cas présent, c'est-à-dire contenant une charge telle que du talc, du carbonate de calcium ou du mica, en des quantités de 5 à 45% et habituellement de à 40%, la matière de charge est très finement broyée ou est constituée par une matière à fines particules et elle est telle que, lorsqu'elle se trouve à l'intérieur de l'élément d'étanchéité et d'isolement thermoplastique re. In the filled thermoplastic materials contemplated in the present case, ie containing a filler such as talc, calcium carbonate or mica, in amounts of 5 to 45% and usually from 40%, the filler is very finely ground or consists of a finely particulate material and is such that when inside the thermoplastic sealing and sealing element
moulé, il n'y a pas d'exposition superficielle de la ma- molded, there is no superficial exposure of the material
tière de charge dans la pièce moulée. Sous ce rapport, en particulier pour ce qui concerne l'utilisation de talc load in the molded part. In this respect, particularly with regard to the use of talc
comme charge, on préfère utiliser une quantité d'envi- As a filler, it is preferred to use a quantity of
ron 20% mais pouvant aller jusqu'à 40% de ce talc, comme 20% but up to 40% of this talc, as
charge, en particulier dans du polypropylène. charge, especially in polypropylene.
Comme on l'a mentionné, le recuit apporte cer- As mentioned, annealing brings cer-
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tains avantages en soulageant les contraintes internes de moulage qui se sont produites, et en stabilisant les benefits by relieving the internal molding stresses that have occurred, and by stabilizing
dimensions physiques de l'élément d'étanchéité et d'iso- physical dimensions of the sealing and insulation element
lement moulé, mais même si l'élément de fermeture n'est pas recuit, on peut atteindre un comportement supérieur molded, but even if the closure element is not annealed, superior behavior can be achieved
par rapport à un produit sans charge d'une conception si- compared to a no-load product of a similar design
milaire. Ceci est dé au fait qu'il y a une plus large Milaire. This is due to the fact that there is a wider
tolérance dans la production de la partie formant membra- tolerance in the production of the membrane part
ne de l'élément de fermeture, de sorte qu'on peut la mou- the closing element, so that it can be
ler en une plus forte épaisseur, et ce avec une meilleure possibilité de prédire la pression de rupture et en tout càs de s'accommoder de pressions de rupture un peu ler in a greater thickness, and this with a better possibility of predicting the breaking pressure and in any case to accommodate some breaking pressures a little
plus élevées, sans se rapprocher de la pression à laquel- higher, without getting close to the pressure to which
le le bottier formant cathode se dessertirait, en provo- the cathode casing would serve, in
quant la libération de l'élément de fermeture tout entier as for the release of the entire closure element
et, de ce fait, la rupture de la pile. and, as a result, the breaking of the stack.
Une analyse typique d'un polypropylène à A typical analysis of polypropylene
charge de talc est donnée ci-après. Talc load is given below.
La résine de polypropylène, sans charge, peut Polypropylene resin, without load, can
avoir un indice de fusion de 10 à 15. Après charge, l'in- have a melt index of 10 to 15. After charging, the
dice de fusion aura été réduit jusqu'à environ 6 à 10. Dice of fusion will have been reduced to about 6 to 10.
Le talc est une substance pulvérulente blan- Talc is a white powdery substance
che, poussiéreuse, en plaquettes ou en petites tables, ne comportant pas de constituant d'amiante, et répondant à dusty, in blister packs or small tables, not containing asbestos
une analyse chimique qui peut se situer dans les inter- a chemical analysis that may be in the inter-
valles suivants: Constituants % en poids MgO 20-32% SiO2 16-46% CaO 9-30% following valleys: Constituents% by weight MgO 20-32% SiO2 16-46% CaO 9-30%
A1203 0,5-4%A1203 0.5-4%
Fe203 0,2-4%Fe203 0.2-4%
PF 8-20%PF 8-20%
[PF (perte au feu) représente le pourcentage [PF (loss on ignition) represents the percentage
de dioxyde de carbone libéré lors du chauffage du talc]. of carbon dioxide released during the heating of the talc].
Un exemple de répartition des dimensions parti- An example of the distribution of the dimensions
culaires sur tamis peut se situer dans les intervalles suivants: Passage au tamis à % en poids mailles de 44 microns 100% microns 94-97% microns 75-90% microns 40-60% microns 18-32% 4 microns 14-24% 3 microns 9-17% 2 microns 5-10% 1 micron 4-4% Sieve lengths can be in the following ranges: Sieve to% wt. mesh 44 microns 100% microns 94-97% microns 75-90% microns 40-60% microns 18-32% 4 microns 14-24% 3 microns 9-17% 2 microns 5-10% 1 micron 4-4%
La brillance normale à sec est de 84-94; den- Normal dry gloss is 84-94; den-
sité à l'état tassé: 0,96-1,28 kg/dm; densité à l'état in the packed state: 0.96-1.28 kg / dm; density at the state
libre: 0,38-0,88 kg/dm3; poids spécifique: 2,8-2,9; ab- free: 0.38-0.88 kg / dm3; specific weight: 2.8-2.9; ab-
sorption d'huile: 20 à 35 g/100 g de talc; pH: 9-10,5; finesse Hegman: 13,5; 100% de la matière traversent un oil sorption: 20 to 35 g / 100 g of talc; pH: 9-10.5; finesse Hegman: 13.5; 100% of the material goes through a
tamis à mailles de 0,074 mm, et 98-99,9% traversent un ta- mesh sieves of 0.074 mm, and 98-99.9% pass through a
mis à mailles de 0,043 mm.meshed with 0.043 mm.
Une calcite (carbonate de calcium) broyée simi- Calcite (calcium carbonate) ground similar
laire montrerait des caractéristiques suivantes: Constituants % en poids CaCO3 95-98% MgCO3 1-2% would show the following characteristics: Constituents% by weight CaCO3 95-98% MgCO3 1-2%
A1203 0,05-0,2%A1203 0.05-0.2%
2 3 Fe203 0,01-0,2% SiO2 0,1-1% MnO 0,01% cuivre non décelé humidité 0, 25% couche organique 0,5-2% (normalement silane) Un exemple de granulométrie de cette matière 2 3 Fe203 0.01-0.2% SiO2 0.1-1% MnO 0.01% copper undetected moisture 0.25% organic layer 0.5-2% (normally silane) An example of granulometry of this material
comprend: 100% de particules de moins de 15 microns (par- includes: 100% particles less than 15 microns (par-
ticules sphériques), 95 à 99% de moins de 10 microns, 75 spherical particles), 95 to 99% less than 10 microns, 75
à 85% de moins de 5 microns, 40 à 60% de moins de 2,5 mi- 85% less than 5 microns, 40 to 60% less than 2.5
crons, et 20 à 40% de moins de 1 micron. La dimension particulaire moyenne peut être de l'ordre de 2,5 microns, avec un poids spécifique d'environ 2,7 et un indice de crons, and 20 to 40% less than 1 micron. The average particle size may be of the order of 2.5 microns, with a specific gravity of about 2.7 and a
réfraction d'environ 1,55.refraction of about 1.55.
Divers exemples de réalisation suivant l'in- Various embodiments according to the invention
vention sont donnés ci-après.are given below.
Exemple 1Example 1
On a moulé un certain nombre d'éléments de fermeture (pièces supérieures) du type AA en utilisant A number of AA-type closure members (upper pieces) have been molded using
un Nylon, du polypropylène sans charge, et du polypropy- nylon, unfilled polypropylene, and polypropylene
lène comportant une charge de 20% de talc. La moitié des éléments de fermeture en polypropylène ont été recuits, with a charge of 20% of talc. Half of the polypropylene closure elements have been annealed,
tandis que l'autre moitié ne l'a pas été. Tous les élé- while the other half was not. All members
ments de fermeture ont été installés complètement dans closures have been installed completely in
des piles avec formation d'un joint étanche par sertissa- batteries with formation of a tight seal by crimping
ge, sauf que l'enveloppe extérieure n'a pas été placée sur les piles, et des observations quant aux fuites ont ge, except that the outer shell was not placed on the piles, and leakage observations were
été faites après divers essais de stockage et d'utilisa- after various attempts at storage and use.
tion. Les observations de fuites ont révélé, par exem- tion. Leakage observations revealed, for example,
ple, que, après un stockage d'une semaine à haute tempéra- that, after a week's storage at high temperatures,
ture, suivi d'une semaine de stabilisation à température followed by one week of temperature stabilization
ambiante, les éléments de fermeture recuits et les élé- ambient temperature, annealed closure elements and
ments en Nylon présentaient une défaillance essentielle- Nylon fittings had an essential failure
ment égale (un sur trente) dans le premier cas et pas de défaillance dans le second, les éléments non recuits présentant une défaillance supérieure. D'autres éléments de fermeture ont été stockés à une température un peu plus basse mais encore élevée pendant deux semaines, avec ensuite une semaine supplémentaire de stabilisation à la température ambiante, et on a constaté une défaillance one (equal to one in thirty) in the first case and no failure in the second, the non-annealed elements having a higher failure. Other closure elements were stored at a slightly lower but still elevated temperature for two weeks, followed by an additional week of stabilization at room temperature, and failure was noted.
d'un élément en Nylon et d'un élément sans charge, tan- of a nylon element and a non-load element,
dis qu'aucun élément comportant une charge ne subissait say that no element carrying a load was
de défaillance.of failure.
D'autres éléments de fermeture encore ont été Other closing elements have been
soumis à un stockage à une très basse température pen- subject to storage at a very low temperature
dant une semaine, avec ensuite une stabilisation à tem- one week, followed by temporary stabilization
pérature ambiante pendant une semaine supplémentaire, et room temperature for an additional week, and
on a constaté un comportement beaucoup meilleur des élé- much better behavior has been
ments de fermeture comportant une charge et ayant été re- closing devices with a load and having been re-
cuits (un sur trente) que les éléments en Nylon dont cooked (one in thirty) than the nylon elements
vingt sur trente présentaient une défaillance. twenty out of thirty showed a failure.
De même, une application de cycles thermiques à un autre lot d'éléments, depuis une basse température Similarly, an application of thermal cycles to another batch of elements, since a low temperature
jusqu'à une température relativement élevée, avec ensui- to a relatively high temperature, followed by
te une stabilisation à température ambiante, a montré une défaillance de deux seulement des éléments comportant une charge et ayant été recuits sur trente, tandis que quinze stabilization at room temperature, showed a failure of only two of the load-bearing and annealed elements out of thirty, while fifteen
des éléments en Nylon sur trente présentaient une dé- Nylon out of 30 had
faillance. D'autres échantillons ont été stockés à la température ambiante pendant 1 jour, puis ils ont été faillance. Other samples were stored at room temperature for 1 day, then they were
soumis à une charge de 1,5 A, et toutes les piles se déga- 1.5 A charge, and all batteries are
zaient. Par contre, d'autres éléments de fermeture ont été stockés à haute température pendant plusieurs jours, en recevant ensuite une charge de 1,5 A; avec les éléments zaient. On the other hand, other closure elements were stored at high temperature for several days, then receiving a load of 1.5 A; with the elements
en polypropylène comportant une charge et ayant été re- polypropylene having a charge and having been
cuits, on constatait un dégazage de trois sur trois, tan- when cooked, there was a degassing of three out of three,
dis que l'une des trois piles comportant un élément de fermeture en Nylon subissait une rupture beaucoup plus say that one of the three batteries with a nylon closure element was breaking a lot more
violente.violent.
Exemple 2Example 2
On a moulé un certain nombre d'éléments de We have molded a number of elements of
fermeture pour piles des types AA, C et D, tous ces élé- closure for AA, C and D batteries, all these
ments comportant des membranes de dégazage pouvant se containing degassing membranes which may
rompre, moulées dans ces éléments et ayant des épais- break, molded into these elements and having thick
seurs de 0,08 mm à 0,12 mm; parmi les échantillons mou- from 0.08 mm to 0.12 mm; among the samples
lés, certains ont été moulés sans charge de talc, certains avec une charge de 20% de talc et certains encore avec some were molded without talcum, some with 20% talcum and some with
une charge de 40% de talc.a load of 40% talc.
On a choisi un certain nombre d'éléments de fermeture comme témoins et ces éléments n'ont pas été A number of closure elements were chosen as controls and these elements were not
immergés dans une solution d'hydroxyde de potassium, tan- immersed in a solution of potassium hydroxide,
dis que d'autres groupes d'éléments ont été immergés dans une telle solution à la température ambiante pendant 2 semaines, ou à une haute température pendant 2 semaines, say that other groups of elements have been immersed in such a solution at room temperature for 2 weeks, or at a high temperature for 2 weeks,
ou encore à une très haute température pendant 2 semaines. or at a very high temperature for 2 weeks.
Ensuite, on a réalisé des essais de dégazage hors pile, à la suite desquels tous les éléments de fermeture qui avaient été stockés tout en étant immergés dans du KOH Then, out-of-pile degassing tests were performed, after which all the closure elements that had been stored while being immersed in KOH were immersed.
ont montré des résultats de dégazage tout à fait compa- showed degassing results quite comparable
tibles avec ceux du groupe témoin qui n'avait pas été exposé au KOH ou immergé dans celui-ci. En d'autres with those in the control group who had not been exposed to or immersed in KOH. In others
termes, tous les échantillons étaient chimiquement ré- In other words, all samples were chemically
sistants à la solution de KOH.resistant to the KOH solution.
Une conclusion importante que l'on peut tirer An important conclusion that can be drawn
de ces essais de dégazage est que la membrane ou les par- of these degassing tests is that the membrane or particles
ties de libération de pression pour le dégazage des élé- pressure relief devices for the degassing of
ments de fermeture en polypropylène chargé ne sont pas affectées par un électrolyte alcalin à haute température, et que les membranes se rompent de sorte que les piles se dégazent à la même pression aussi bien avant qu'après Polypropylene-filled closures are not affected by high temperature alkaline electrolyte, and the membranes break so that the batteries degass at the same pressure both before and after
un long stockage à des températures élevées. long storage at high temperatures.
Exemple 3Example 3
On a procédé à d'autres essais de dégazage,dans lequels des élémerts de fermeture comportant des membranes de dégazage d'une épaisseur de 0,14 mm, moulées dans ces Other degassing tests were carried out, in which closure elements having degassing membranes having a thickness of 0.14 mm, molded in these
éléments, ont été essayés en prévoyant divers interval- elements, have been tried with varying
les de hauteur au-dessus de la membrane. Les éléments de fermeture en polypropylène sans charge ne se dégazaient pas ou se dégazaient à de très hautes pressions dans le cas de faibles intervalles, tandis que 20% des éléments the height above the membrane. The polypropylene closure elements without load did not degass or degassed at very high pressures in the case of small intervals, while 20% of the elements
de fermeture à charge de talc se dégazaient à des pres- clogged with talc were degassed to
sions raisonnables. A un intervalle de 2,31 mm,un élé- reasonable. At an interval of 2.31 mm, one
ment de fermeture en polypropylène sans charge et non re- polypropylene closure without load and not
cuit ne dégazait pas à une pression de 5,85 MPa, tandis cooked did not degass at a pressure of 5.85 MPa, while
qu'un élément de fermeture similaire supposant un inter- that a similar closure element
valle de 3,68 mm dégazait à 1,93 MPa. Des éléments de fermeture en polypropylène à charge de 1% de talc, non Valve 3.68 mm degassed at 1.93 MPa. Polypropylene closure elements with 1% talcum charge, no
recuits, dégazaient à 3,30 MPa, avec le plus petit inter- annealed, degassed at 3.30 MPa, with the smallest
valle mentionné ci-dessus, et à 1,93 MPa au plus grand mentioned above, and at 1.93 MPa at the highest
intervalle, tandis que des éléments de fermeture en poly- interval, while poly-closure elements
propylène à charge de 20% de talc et ayant été recuits dégazaient à 2,89 MPa avec le plus petit intervalle et propylene with a 20% load of talc and having been annealed degassed at 2.89 MPa with the smallest
à 2,75 MPa avec l'intervalle le plus élevé. at 2.75 MPa with the highest interval.
Exemple 4Example 4
On a moulé des éléments de fermeture en Nylon Nylon closure elements have been molded
à charge de verre, en polypropylène sans charge, en poly- glass-filled, polypropylene without load, in poly-
propylène à charge de 20% de talc et en polypropylène à propylene of 20% of talc and polypropylene
charge de 40% de talc, et on les a stockés à 71 C pen- 40% of talc, and stored at 71 C
dant 1 mois dans un électrolyte de KOH. La solution, 1 month in a KOH electrolyte. The solution,
après le stockage, était acidifiée et montrait à l'ana- after storage, was acidified and showed
lyse des traces d'éléments métalliques. Sauf pour ce qui concerne une quantité légèrement plus élevée de lysis of traces of metallic elements. Except for a slightly higher amount of
calcium libérée des éléments de fermeture en polypropy- calcium released from the polypropylene closure elements
lène à charge de 20% de talc, aucun des éléments de fer- binds 20% of talc, none of the iron
meture en polypropylène n'a montré une dissolution im- polypropylene has shown an im-
* portante quelconque de nickel, de cadmium, de strontium, de cobalt, de titane, de molybdène, de plomb, de cuivre, de fer, de vanadium, de chrome, d'aluminium, de siliciumany carrier of nickel, cadmium, strontium, cobalt, titanium, molybdenum, lead, copper, iron, vanadium, chromium, aluminum, silicon
ou de calcium. Le Nylon à charge de verre a, par con- or calcium. Glass-filled nylon has, by way of
tre, montré que des quantités importantes de titane, de cuivre, de fer, de vanadium, d'aluminium, de silicium Be shown that large quantities of titanium, copper, iron, vanadium, aluminum, silicon
et de calcium ont été dissoutes.and calcium have been dissolved.
La forme des éléments de fermeture étanches The shape of the sealing elements
en matières thermoplastiques comportant une charge sui- made of thermoplastic materials having a
vant la présente invention dépend des considérations de conception qui sont en dehors du cadre de l'invention, mais le créateur pourra prévoir des tolérances plus larges The present invention depends on design considerations that are outside the scope of the invention, but the designer may provide for broader tolerances.
au moulage, et il pourra concevoir des membranes de dé- molding, and he can design membranes for
gazage plus épaisses avec l'assurance que le comporte- thicker gassing with the assurance that the
ment des piles sera celui espéré, lorsque ces piles se- batteries will be the one expected, when these batteries se-
ront en utilisation.will be in use.
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