JP2000326365A - 電池用封口体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエルドライン、肉薄部の密着不良、ゲート切
断面のクラック、ヨリ、樹脂の配向などの問題を解決し
た高品質の封口体を作り出せる製造方法を提供する。 【解決手段】集電棒圧入用の圧入孔をもったボス部２と
その周囲の肉薄部３とを有する封口体の射出成形におい
て、ボス部端面部分にゲート４を設け、該ゲートに対し
て、樹脂充填時に後退位置にあって圧入孔周囲の環状樹
脂流入路４ａを形成し且つ樹脂充填後硬化前に前進して
前記環状樹脂流入路を塞ぐ可動の内径ピンＰａを設ける
ようにする。圧入孔周囲からの環状樹脂注入によりウエ
ルドラインや密着不良が解決され、また、樹脂硬化前に
ゲートとボス部とを切り離した状態にすることによりゲ
ート切断面のクラック及びヨリの問題も解決される。さ
らに、樹脂の配向やボイドなどの問題も、ゲート径とほ
ぼ同径の内径ピンを樹脂流入時にゲート口よりも下げて
おくことで解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ電池など
の電池に使用される樹脂製の封口体に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばアルカリ乾電池には、集電棒を
圧入することで電解液封止の役割をもつとともに、内部
ガス発生時には防爆安全弁の役割を担う熱可塑性樹脂製
の封口体が使用されている。この封口体は射出成形によ
り製造されるものであるが、その射出成形時に金型キャ
ビティ内へ樹脂を流し込むゲートの位置について、封口
体の品質保証のうえから各種検討が加えられている。

【０００３】封口体は、図１に示すように、全体として
キャップ状を呈するものであり、その底部１の中央に集
電棒を圧入して保持するボス部２が形成され、該ボス部
２の周囲に、防爆安全弁となる肉薄部３が形成されてい
る。すなわち、内部にガスが発生したときにはこの肉薄
部３が裂けることで圧力を逃がし、電池の破裂を防止す
る安全弁として機能する。

【０００４】このようなボス部とその周囲の肉薄部を有
する封口体の場合、ボス部の強度を上げる（集電棒圧入
に対する耐圧入強度）ことと、ボス部周囲の肉薄部にウ
エルドラインを発生させない（弁強度の安定性確保）こ
とが重要である。このことを考慮して、従来においては
図１〜図８に示すような各ゲート位置が採用されてい
る。

【０００５】図１に示すのは、肉薄部３よりも外側の底
部１における３カ所にゲート４を設けて樹脂をキャビテ
ィ内へ流し込む手法である。図１（イ）は封口体の平面
図、図１（ロ）は図１（イ）のＡ−Ａ断面で見たキャビ
ティ内の封口体断面図を示している。

【０００６】この図１に示すゲート配置による射出成型
時には、キャビティ内において樹脂が図２（イ）〜
（ホ）に示すような挙動を示す。まずゲート４から射出
された樹脂は底部１を広がっていき（イ）、そして、３
カ所のゲート４から射出された各樹脂流がぶつかり合い
ながら徐々にキャビティを充填していく（ロ）〜
（ホ）。そのときに、３カ所のゲート４による各樹脂流
のぶつかる境界部分がウエルドラインとなって、放射方
向に３本のウエルドラインが形成される。この放射方向
のウエルドラインはボス部２まで及び、これが深いと、
集電棒圧入のときのボスクラックにつながる。特に図１
のゲート配置の場合、ゲート４とボス部２の間に肉薄部
３があるためボス部２に圧力がかかりにくくなってお
り、ウエルドラインが深くなりやすいうえにボス部２の
密度も低くなるので、クラックを発生しやすい。また、
肉薄部３より外側にゲート４があると、ゲート４から流
入した樹脂はいったん肉薄部３でせき止められ（流れが
止まる）、このため外周部分が充填されてからボス部２
が充填されることになるので、肉薄部３の密着不良につ
ながり、これが発生すると電解液漏洩の原因となる。

【０００７】図３に示すのは、底部１の外周に立設され
た側壁部５の部分にゲート４を配置した手法である。こ
の図３は図１（ロ）相当の断面図を示している。

【０００８】この図３の手法の場合、キャビティ内にお
いて樹脂は図４（イ）〜（ヘ）に示す挙動を示す。ま
ず、ゲート４からキャビティ内へ流入した樹脂は、側壁
部５から底部１へ流れ、ボス部２を取り巻くようにして
底部１を充填していく。すなわち、肉薄部３は薄いこと
から樹脂が入りにくいので、厚みのある底部１が先に充
填されていく（イ）〜（ロ）。そして、ボス部２を取り
巻くようにして流れてきた樹脂の先端部分がぶつかり合
うと、そのぶつかり合った境界部分にウエルドラインを
形成しながら肉薄部３を通ってボス部２へ樹脂が流入し
ていき、ボス部２が充填されていく（ハ）〜（ヘ）。こ
のときには、放射方向のウエルドラインａ，ａ’と、肉
薄部３に沿った半円状の円周方向のウエルドラインｂが
形成されることになる。

【０００９】図３のゲート配置の場合も、図１の手法同
様に肉薄部３より外側にゲート４が配置されているた
め、深いウエルドラインが発生しやすく、肉薄部３の密
着不良を起こしやすい。また特に、図３の手法の場合は
ウエルドラインｂが形成されてしまうため、密着不良に
つながりやすい。

【００１０】図５に示すのは、ボス部２にゲート４を設
けた手法である。この図５も図３同様の断面図で示して
ある。

【００１１】この図５のゲート配置ではボス部２にゲー
ト４を設けてあるため、上記のようなボス部２の密度不
足や肉薄部３の密着不良の解消に有効な手法となってい
る。しかし、図６（イ）（ロ）にボス部２の部分を拡大
して示しているように、ボス部２に発生する放射方向の
ウエルドラインを解消することはできていない。ボス部
２にゲート４を設けていることから圧力がかかりやすい
ので、ある程度の強度は得られるが、クラックの原因と
なる可能性を完全には否定できない。また、ゲート４が
ボス部２に設けてあり、樹脂が固まった後にボス部分と
ゲート部分とを切り離さなければならないが、そのゲー
ト切断面に微細なクラックが発生することがあり、強度
低下につながる可能性がある。加えて、ボス部分の樹脂
とゲート部分の樹脂とに硬化の時間差がでるため、保圧
にてゲート口の固まった樹脂がボス部２へ入り込む現象
（ヨリ）が発生し、ボス部２の強度がゲート部分で弱く
なる強度不均一につながる。これが集電棒圧入時のボス
クラック発生要因となり得る。またさらに、ゲート４か
ら流入する樹脂が壁に当たるまでの距離が長いため、そ
の部分で樹脂の流れの配向が強く現れ、集電棒圧入に対
するボス強度低下要因となる可能性がある。

【００１２】図７に示すのは、ボス部２の端面中央部分
（圧入孔周囲）から環状ゲート４にて樹脂を射出する手
法である。図７の断面図は図３や図５相当であるが、上
下を逆にして示している。

【００１３】この図７のゲート配置の場合、樹脂が均等
にボス部２へ流入することから、クラックにつながる放
射方向のウエルドライン及び肉薄部の密着不良を解消す
ることが可能である。しかし、上記図５の手法にあるゲ
ート切断面のクラック、ヨリ、樹脂の配向という問題を
解決するには至っていない。特に、集電棒を圧入するボ
ス部２の圧入孔となる内径ピンＰの径に対しゲート径を
広くして環状ゲート４を形成してあり、ゲート４が圧入
孔のすぐ脇にくる構造であるため、ゲート部分の不具合
が圧入時に最も影響を受けてしまう。また、図７（ロ）
に示すようにゲート４から樹脂が直進的に流入するの
で、樹脂の配向という問題に加え、図８（イ）〜（ハ）
に示す樹脂流動パターンのようにボス部２の角部分にエ
アが閉じ込められてしまい、ウエルドやボイド、焼けな
どの不良要因となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したゲート
配置の方式において、ボス部の耐圧入強度に影響する放
射方向のウエルドライン及び肉薄部の密着不良を発生さ
せるおそれのないのは、ボス部端面中央に環状ゲートを
設ける図７の手法である。そこで、この手法における不
具合を解消することができれば、高品質の封口体を作り
出せる製造方法を提供できる。したがって本発明は、図
７のゲート配置による手法の不具合を解消することを目
的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような目的のため本
発明によれば、集電棒を圧入する圧入孔をもったボス部
と該ボス部周囲の肉薄部とを有する電池用封口体の射出
成形による製造方法において、ボス部端面部分にゲート
を設けるとともに、該ゲートに対して、樹脂充填時に後
退位置にあって圧入孔周囲の環状樹脂流入路を形成し且
つ樹脂充填後硬化前に前進して前記環状樹脂流入路を塞
ぐ可動ピンを設けることを特徴とする。このような可動
ピンとしては、内径ピン周囲を摺動するリング状の別部
品とすることも可能であるが、内径ピンをゲート径とほ
ぼ同径とし、内径ピン全体を可動ピンとして使用する
と、コスト的にも構造的にも有利である。その“ほぼ同
径”とは、ゲート内へ内径ピンが嵌合する内径ピン径
（金型保護のため多少のクリアランスをもたせるのがよ
い）、あるいは、ゲート径よりも大きく、内径ピンの端
面でゲート口を塞いでしまう内径ピン径（押し切り式）
とすることができる。

【００１６】このように、ボス部端面部分の環状樹脂流
入路を樹脂充填後に封鎖する方法とすることにより、樹
脂硬化前にゲートとボス部とを切り離した状態にするこ
とが可能となるため、樹脂硬化後に切断することで発生
していた従来技術におけるゲート切断面のクラック及び
ヨリの問題は解決される。また、樹脂の配向やボイドな
どの問題は、ゲート径とほぼ同径の内径ピンを樹脂流入
時にボス端面（ゲート口）よりも下げておくことで（ボ
スに対して放射方向の樹脂流入口を設ける）解決され
る。すなわち、ゲート口から流入してくる樹脂がピンの
端面に当たって流入方向を曲げられ、ボスに対し放射方
向（ボスの内側から外側へ向かう）へ流れが変わること
になる。これにより、キャビティの外周壁へぶつかる流
れが形成されるので、樹脂は外周壁面に密着しながら充
填していく流動パターンをとることになる。したがっ
て、キャビティ角部分のボイドなどを防ぐことができ、
従来の不具合が解消される。

【００１７】

【発明の実施の形態】図９に、本発明の手法につき一例
を説明してある。すなわち、封口体の底部１、ボス部
２、肉薄部３については従来同様であるが、ゲート４の
直径と内径ピンＰａの直径とがほぼ同径としてあり、そ
して、内径ピンＰａについて後退・前進の往復動作を行
えるようにしてある。

【００１８】ゲート４は図７同様にボス部２の端面中央
部分に形成されており、これに対する内径ピンＰａは、
図９（イ）に示すごとく樹脂の充填時には後退位置にあ
る。したがって、これによるゲート４と内径ピンＰａと
の間隙から、圧入孔周囲の環状樹脂流入路４ａが形成さ
れている。

【００１９】従来の図７に示す環状ゲートの場合、内径
ピンよりもゲート径が広いため、図８に示すように環状
ゲートからボス部の反対側端部まで直進的に樹脂が流入
していた。これに対し、本例の環状流入路４ａを通って
流れ込む樹脂は、ゲート４と内径ピンＰａとがほぼ同径
なので、内径ピンＰａの端面に当たることにより流入方
向を曲げられている。このため図１０に示すように、ボ
ス部２の内側から外側へ向かう放射方向の樹脂流が生成
され、ボス部外周をなすキャビティ壁面にぶつかる流れ
が形成される。したがって、キャビティの内周及び外周
壁面に密着しながら流れる図１１（イ）〜（ハ）のよう
な流動パターンを形成することができ、配向の問題やエ
ア閉じ込めによるボイドなどの不具合を解消することが
可能である。

【００２０】このようにして樹脂充填が終了すると同時
に（硬化前のタイミング……射出開始からの時間などで
把握可能）、図９（ロ）に示したように内径ピンＰａが
前進してゲート４を塞ぐ形となり、環状樹脂流入路４ａ
は閉じられる。これによってゲート部分とボス部分の分
離が行われることとなり、従来のように樹脂硬化後に切
断を行う必要がない。したがって、ゲート切断面のクラ
ックやヨリの問題も解消することが可能である。特に、
ゲート径とほぼ同径である内径ピンＰａのピン径につい
て、ゲート径よりも数〜数十μｍのオーダーで小さくし
た嵌合式にしておくと、切れがよくて分離時のバリの発
生なども抑えられ、非常に具合がいい。すなわち、図７
に示す従来の環状ゲートの場合、環状の流路を形成する
ためゲート径に対するピン径を−０．４ｍｍ程度と１／
１０ｍｍのオーダーで小さくしてあるが、本例の場合、
（−）数μｍ〜数十μｍのオーダーしか違わないほぼ同
径のものとしている。

【００２１】ゲート径とほぼ同径である内径ピンＰａの
ピン径については、本例以外にもたとえば、（＋）数μ
ｍ〜数百μｍ（場合に応じてこれ以上でも可）のオーダ
ーしか違わない程度で内径ピンＰａのピン径をゲート径
より大きくした押し切り式とすることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明の封口体製造方法によれば、ボス
部の耐圧入強度に影響する放射方向のウエルドライン及
び肉薄部の密着不良を発生させるおそれのない、ボス部
端面部分に環状樹脂流入路を設ける手法である。そして
同時に、その環状樹脂流入路を樹脂充填後に封鎖する方
法としているので、ゲート切断面のクラック及びヨリの
問題が解決され、また、樹脂の配向やボイドなどの問題
も、ピン径をゲート径とほぼ同径とすることで解決され
る。したがって、従来よりも優れた高品質の封口体を提
供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の封口体製造方法の第１例を説明する封口
体の平面図及び金型キャビティとともに示す断面図。

【図２】図１の製造方法による樹脂の流れを示した説明
図。

【図３】従来の封口体製造方法の第２例を説明する図１
相当の断面図。

【図４】図３の製造方法による樹脂の流れを示した説明
図。

【図５】従来の封口体製造方法の第３例を説明する図１
相当の断面図。

【図６】図５の製造方法による樹脂の流れを示した説明
図。

【図７】従来の封口体製造方法の第４例を説明する図１
相当の断面図（上下逆）及びこれによる樹脂の流れを矢
示した部分拡大図。

【図８】図７の製造方法による樹脂の流れを示した説明
図。

【図９】本発明による製造方法の一例を説明する断面図
で、（イ）は可動ピンの下がった状態で示した図７相当
の断面図及び（ロ）は可動ピンの上がった状態で示した
要部断面図。

【図１０】図９の製造方法による樹脂の流れを矢示した
部分拡大図。

【図１１】図９の製造方法による樹脂の流れを示した説
明図。

【符号の説明】

１ 底部 ２ ボス部 ３ 肉薄部 ４ ゲート ４ａ 環状樹脂流入路 Ｐ 内径ピン（従来例） Ｐａ 内径ピン（可動ピン）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電棒を圧入する圧入孔をもったボス部
   と該ボス部周囲の肉薄部とを有する電池用封口体の射出
   成形による製造方法において、 ボス部端面部分にゲートを設けるとともに、該ゲートに
   対して、樹脂充填時に後退位置にあって圧入孔周囲の環
   状樹脂流入路を形成し且つ樹脂充填後硬化前に前進して
   前記環状樹脂流入路を塞ぐ可動ピンを設けることを特徴
   とする製造方法。
2. 【請求項２】 ボス部の圧入孔となる内径ピンをゲート
   径とほぼ同径とし、該内径ピンを可動ピンとして使用す
   る請求項１記載の製造方法。