JP2005516346A - 薄肉アノード缶 - Google Patents
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Abstract
極めて薄い側壁材料から缶を成形するプロセスが記載されている。このプロセスは前記缶の一部を逆絞り加工する段階を有し、逆絞り加工の間にはテーパ状の側壁部分を含む。プロセスの間に形成される電池缶についても記載されている。
Description
本発明は全般的に、例えば電気化学電池の缶、あるいは亜鉛空気ボタン電池のアノード缶のような薄肉缶（壁の薄い缶）の成形に関する。
電池は、普通に用いられる電気エネルギー源である。電池は、一般的にアノードと呼ばれるカソードと、一般的にカソードと呼ばれる陽極とを備えている。アノードは酸化される活物質を含み、カソードは還元される活物質を含み若しくは消費する。アノード活性物はカソード活物質を還元することができる。
ある装置において電気エネルギー源として電池を用いるときに、アノードおよびカソードに対する電気的な接触が形成されると、装置を通って電子が流れるとともにそれぞれ酸化還元反応が生じて電力が供給される。アノードおよびカソードに接触している電解質は、放電の間に電極間セパレータを通って流れて電池全体にわたる荷電平衡を維持するイオンを含んでいる。
電池の一例は亜鉛空気ボタン電池である。この亜鉛空気ボタン電池の容器はアノード缶およびカソード缶から成っているが、これらのアノード缶およびカソードは互いにかしめられて電池の容器を形成する。使用の際に、酸素は、電池の外側にある大気からカソードに供給されてカソードにおいて還元され、かつ亜鉛がアノードにおいて酸化される。
追加の活物質を電池に加えて電池の性能を高めることができるように、多くの場合、薄壁のアノード缶を用いた電池を用意することが望ましい。
現行の製品に用いられている大部分のアノード缶の現行の肉厚は約４ミル、すなわち０．００４インチである。亜鉛空気ボタン電池の内部の活物質の量を最大とすることができるように、より一層薄いアノード缶の側壁を用いることが望ましい。したがって、アノード缶材料の薄板を打ち抜き、形作り、成形して、０．００３５インチから１０００分の１インチより小さい壁厚を有するアノード缶ボタン電池の側壁を製作できるようにする方法および材料を開発する必要がある。
０．００３５インチ、０．００２５インチ、あるいは０．０００１０インチより小さい材料厚さの円筒壁および端部（上部）壁を有した缶の形成を可能とする、新しい方法が開発された。重要な発見は、凹んだ内側壁を形成するときに、円筒壁と反対側へ凹む内側壁との間に比較的大きな半径を最初に持たせることによる、円筒形壁の「ゆっくりとした形成」を用いることである。典型的にその後に続く、反対側に凹んだ内側壁とアノード缶の外側円筒壁との間の距離を徐々に減少させる寸法決め段階が、極めて薄い（そして通常は壊れやすい）材料の亀裂を防止する。これらの缶は、亜鉛空気ボタン電池のアノード缶のような、電池の構成部分として用いることができる。
本発明の別の態様は、内側壁を成形するプロセスの間にテーパ状のパンチを用いてなされる、テーパ状の内側壁の一時的な形成にある。
この成形プロセスにおいては、最初の大きな半径が「ゆっくりと形成」され、その後、パンチが、アノード缶の凹んだ内側壁と外側円筒壁との間の距離を減少させるにつれて、テーパ状の内側壁が形成される。
この「ゆっくりとした形成」プロセスは、缶の側壁の残留応力が低いことに帰結する。このプロセスはまた、凹んだ内側壁の長さを最大となるようにする。これらの缶を亜鉛空気電池のアノード缶として用いると、以前には不可能であると考えられていた、より大きなサイズの亜鉛空気ボタン電池（１３サイズおよび６７５サイズ）を０．００３５インチ以下の厚さを有する薄い材料から成形することが可能となる。
この新しい缶成形プロセスはまた、缶内部の内側（銅）層における損傷（擦傷、他）の可能性を最小化する利点を有しており、この缶が補聴器用ボタン電池のアノード缶として用いられるときに、電池内における気泡発生のあらゆる可能性を減少させ、および／または取り除く。
特定の缶（アノード電池）を成形する好ましい製造方法において、この方法は、中空の缶円筒が円筒壁と、この円筒壁の一端を閉鎖する端部壁とを有するように当該中空の缶円筒を成形する段階を備えることが判る。この缶の円筒壁の一部は、端部壁が円筒壁の内部に向けて（好ましくは、そこを通って）変位し、凹んだ内側壁を有する凹部を形成するように逆絞り加工される。
この逆絞り加工の間に、本発明の「ゆっくりとした形成」を実行し、湾曲した側壁の移行部分（図５）に最初の大きな湾曲（アール）を形成し、その後に前述したようにテーパ状内側壁部分を形成する。
凹んだ内側壁を形成した後、凹んだ内側壁の部分と外側円筒壁との間の距離を減少させる。他の実施例においては円筒壁を内側壁に向けて押動することもできるし、あるいは両方の壁をお互いの方に向けて移動させることもできることは良く理解されるが、好ましい実施例においては凹んだ内側壁を円筒壁に向かって押動する。これらの壁が一時的にあるいは永久に接触するように、これらの壁の間の距離を十分に減少させることができる。
必要に応じて、比較的滑らかな縁部を残すために、円筒壁の一部を、その後に円筒壁の既存の残りの部分から切り取ることができる。この切り取り段階の間、缶円筒は、その円筒壁の一部を切り取る前に向きを変えることができる。
もちろん本発明は、この「ゆっくりとした形成」プロセスを用いて成形される任意の電池缶を含む。より詳しくは、本発明は、その材料を電池缶に成形した後に０．００３５インチより小さいが０．０００５インチより大きい側壁厚さを有した電池缶をカバーする。
より詳しくは、本発明は、０．００３インチより小さいが０．０００５インチより大きい側壁厚さを有した材料をカバーする。より詳しくは、本発明は０．００２５インチより小さいが０．０００５インチより大きい側壁厚さを有した材料をカバーする。
より詳しくは、本発明は０．００２５インチより小さく０．００１インチに至る側壁厚さを有した材料をカバーする。
（アノード電池に）使用する実際の材料は、例えば、２００１年６月１１日出願されて係属中の米国特許出願第０９／８７８，７４８号に記載されているものとすることができる。なお、この特許出願の全体が本明細書に組み込まれるものとする。
本発明の１つ若しくは複数の実施例の詳細が、添付の図面および以下の明細書に記載される。本発明の他の特徴、目的および利点は、明細書、図面、および請求の範囲から明らかとなる。
本発明は、全般的に、一次アルカリ蓄電池、一次リチウム電池、充電式電池のような任意の特定のシステムのために改良された缶を成形する方法に関する。本発明の一実施例において、この（アノード電池）缶を成形する方法は、亜鉛空気ボタン電池に関して記載される。他のバッテリシステムのための缶を成形するためにこの発明を実施できることは、良く認識されなければならない。あらゆる種類の材料を収容する任意の薄肉な缶を成形するためにこの方法を実施できることもまた、良く認識されなければならない。
図１を参照すると、典型的な従来技術のボタン電池はアノード側２およびカソード側４を有している。アノード２は、アノード缶１０およびアノードゲル６０を有している。カソード４は、カソード缶２０およびカソード構造４０を有している。
アノード缶１０とカソード缶２０との間には絶縁体３０が配置されている。カソード構造４０とアノードゲル６０との間にセパレータ７０が配置され、これらの２つの構成部分の間の電気的な接触を防止している。膜７２は、電池からの電解質の漏出防止を助けている。空気アクセスポート８０は、カソード缶２０に配置され、電池内および電池外への空気交換を可能としている。空気分散体５０が空気アクセスポート８０とカソード構造４０との間に配置されている。
アノード缶１０およびカソード缶２０は互いにかしめられて、内部容積あるいは電池容積を有した電池容器を形成している。アノード缶１０の内側表面８２およびセパレータ７０がアノード容積８４を形成している。アノード容積８４は、アノードゲル６０を収容している。アノード容積８４の残りの部分は空隙容積９０である。
アノード缶は、２層クラッド材、３層クラッド材あるいは多層クラッド材から作ることができる。２層クラッド材は、普通は銅の内側表面を有したステンレス鋼である。このステンレス鋼は強度をもたらすが、それは電池を製造する間に構造の完全性を維持するために必要である。ステンレス鋼は、アノード缶のための適切な形態へと高い速度で形成できる任意のステンレス鋼とすることができる。一般的に、薄い箔として入手可能なステンレス鋼を用いる。例えば、ＡＳＴＭ Ａ１６７に記載されている３０４ステンレス鋼を用いることができる。あるいは、ＪＩＳに記載されているＳＵＳ１５−１４ステンレス鋼を用いることができる。一般的に、ステンレス鋼の層は、アノード缶の総厚さの約７０〜約９０パーセントを占める。
銅の層は、ステンレス鋼の層とアノードとの間に障壁をもたらして水素ガスの形成を最小にする。銅は純銅とすることができる。「純銅」とは、ＡＳＴＭ Ｆ６８に記載されている要件に適合する銅を意味している。一般的に、「純銅」とは、少なくとも９９．９９％の純度の銅である。例えば、日立電線（株）（東京、日本）から入手可能な超高純度のＯＦＣグレードの銅を用いることができる。
アノード缶はまた、３層クラッド材から作ることができる。３層クラッド材から製造した缶は、缶の内側表面に銅の層を伴い、缶の外側表面にニッケル層を伴ったステンレス鋼の層を有している。ニッケルは、審美的に満足のいく外側表面をもたらす。このニッケル層は、普通は缶の総厚さの小さな部分だけを占める。例えば、ステンレス鋼と銅を組み合わせた厚さの、ニッケル層の厚さに対する比率は、約４９：１である。２層クラッド材の場合には、ステンレス鋼は通常、缶の総厚さの約７０〜９０％を占める。さらに、ステンレス鋼の層の厚さに対する銅の層の厚さの比率は、少なくとも０．１０：１である。
カソード缶は、ニッケルの内側層および外側層を有する冷間圧延鋼から作ることができる。他の実施例において、カソード缶は０．００２５インチの総厚さを有するＮｉ：ＳＳ３０４：Ｎｉ層から作ることができる。アノード缶とカソード缶との間には絶縁ガスケットのような絶縁体が圧入されている。このガスケットは、電池の容量を増加させるために薄くすることができる。
アノード缶およびカソード缶は、一体となって電池の容器を形成している。電池の全体的な高さおよび直径の寸法は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）によって指定されている。例えば、ボタン電池は様々な寸法を有することができる。６７５サイズの電池（ＩＥＣ記号「ＰＲ４４」）は、約５．０〜５．４ミリメートルの直径と、約１１．２５〜１１．６０ミリメートルの高さを有する。１３サイズの電池（ＩＥＣ記号「ＰＲ４８」）は、約５．０〜５．４ミリメートルの直径と、約７．５５〜７．９ミリメートルの高さを有する。
３１２サイズの電池（図２乃至図８に実施例として用いる）（ＩＥＣ記号「ＰＲ４１」）は、約７．５５〜７．９ミリメートルの直径と、約３．３〜３．６ミリメートルの高さを有する。１０サイズの電池（ＩＥＣ呼び「ＰＲ７０」）は、約３．３０〜３．６０ミリメートルの直径と、約５．５５〜５．８０ミリメートルの高さを有する。５サイズの電池は、約２．０３〜２．１６ミリメートルの直径と、約５．５５から５．８０ミリメートルの高さを有する。
カソード構造は、アノードゲルに対向する側および空気アクセスポートに対向する側を有している。カソード構造のアノードゲルに対向する側は、セパレータによって覆われている。セパレータは、電解質を空気カソードに接触させる、ポリプロピレンのような多孔性で電気絶縁性のポリマーとすることができる。カソード構造の空気アクセスポートに対向する側は、典型的に、アノードゲルの乾燥および電池からの電解質の漏れの防止を助けるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の膜によって覆われる。電池はまた、ＰＴＦＥ膜と空気アクセスポートとの間に空気分散体あるいは吸取紙材を含むことができる。この空気分散体は、ＰＴＦＥ膜とカソード缶との間における大気拡散隙間の維持を助けるような、多孔性あるいは繊維性の材料である。
カソード構造は、その上にカソード混合物が堆積する、電線メッシュのような集電器を有している。電線メッシュは、カソード缶と電気的に接触する。カソード混合物は、マンガン化合物のような、酸素を還元させるための触媒を含んでいる。この触媒混合物は、バインダ（例えばＰＴＦＥ粒子）、カーボン粒子およびマンガン化合物の混合物から成る。触媒混合物は、例えば、三酸化二マンガン、四酸化三マンガンおよび二酸化マンガンのような酸化マンガンを製造するために硝酸マンガンを加熱し、あるいは過マンガン酸カリを還元することによって調製することができる。
触媒混合物は、重量で約１５〜４５パーセントのポリテトラフルオロエチレンを含むことができる。例えば、カソード構造は、その耐水性をより高める、約４０パーセントのＰＴＦＥを含むことができ、電解質が電池から漏れる可能性を減少させる。カソード構造は、セパレータがなく、かつスクリーン上にＰＴＦＥフィルムの層が積層されているときに、１０立方センチメートルの空気に対して約３００〜６００秒／平方インチ、好ましくは約４００の秒／平方インチの通気性を有することができる。この通気性は、Gurley社のModel 4150を用いて測定することができる。カソード構造の通気性は、電池内の水素ガスのガス抜きを制御して、圧力を開放し、電池性能を改良し、もれを減少させる。
アノードは、アノードゲルおよび電解質から形成される。アノードゲルは、亜鉛材料およびゲル化剤を含んでいる。亜鉛材料は、３パーセント未満の水銀を含み、好ましくは水銀が添加されていない亜鉛合金粉とすることができる。亜鉛材料は、鉛、インジウムあるいはアルミニウムとの合金とすることができる。例えば、亜鉛は、約４００〜６００ｐｐｍ（例えば５００ｐｐｍ）の鉛、４００〜６００ｐｐｍ（例えば５００ｐｐｍ）のインジウム、あるいは約５０〜９０ｐｐｍ（例えば７０ｐｐｍ）のアルミニウムとの合金とすることができる。好ましくは、亜鉛材料は、鉛、インジウムおよびアルミニウム、鉛およびインジウム、あるいは鉛およびビスマスを含むことができる。
あるいは、亜鉛は他の金属添加物なしに鉛を含むことができる。亜鉛材料は、空気吹き法あるいは回転法によって製造された亜鉛とすることができる。適切な亜鉛粒子は、例えば、１９９８年９月１８日に出願された米国特許出願第０９／１５６，９１５号、１９９７年８月１日に出願された米国特許出願第０８／９０５，２５４号、および１９９８年７月１５日に出願された米国特許出願第０９／１１５，８６７号に記載されているが、これらの全ての内容がこの参照によって本願明細書に組み込まれるものとする。亜鉛は粉末とすることができる。亜鉛の粒子は球形あるいは非球形であることができる。例えば、亜鉛微粒子の形状は（アスペクト比が少なくとも２の）針状とすることができる。
亜鉛材料は、６０メッシュ〜３２５メッシュの寸法を有する多数の粒子を含む。例えば、亜鉛材料は以下の粒度分布を有することができる。
６０メッシュスクリーン上に０〜３重量％；
１００メッシュスクリーン上に４０〜６０重量％；
２００メッシュスクリーン上に３０〜５０重量％；
３２５メッシュスクリーン上に０〜３重量％；および
パン上に０〜０．５重量％。
１００メッシュスクリーン上に４０〜６０重量％；
２００メッシュスクリーン上に３０〜５０重量％；
３２５メッシュスクリーン上に０〜３重量％；および
パン上に０〜０．５重量％。
適切な亜鉛材料には、Union Miniere社 (Overpelt, ベルギー)、Duracell社（米国）、Noranda社（米国）、Grillo社（ドイツ）あるいは東邦亜鉛（日本）から入手可能な亜鉛が含まれる。
亜鉛−空気陽極材料は、以下のように電池内に装填される。ゲル化剤および亜鉛粉は混合されて乾燥したアノード混合物を形成する。次いで、この混合物はアノード缶内に投入され、かつ電解質が追加されてアノードゲルを形成する。
ゲル化剤は、吸収性のポリアクリレートとすることができる。この吸収性のポリアクリレートは、米国特許第４,５４１,８７１号に記載されているように測定したときに、ゲル化剤１グラム当たり約３０グラム未満の塩類溶液の吸収性包晶(envelope)を有している。なお、この特許の内容は本願明細書に組み込まれるものとする。アノードゲルは、アノード混合物における亜鉛の乾燥重量において１パーセント未満のゲル化剤を含む。好ましくは、ゲル化剤の含有量は約０．２〜０．８重量パーセント、より好ましくは約０．３〜０．６重量パーセント、最も好ましくは約０．３３重量パーセントである。吸収性のポリアクリレートは、懸濁重合によって作られるポリアクリル酸ナトリウムとすることができる。適切なポリアクリル酸ナトリウムは、約１０５〜１８０ミクロンの平均粒径および約７．５のｐＨを有する。適切なゲル化剤は、例えば米国特許第４，５４１，８７１号、米国特許第４，５９０，２２７号、あるいは米国特許第４，５０７，４３８号に記載されている。
特定の実施例においては、アノードゲルは、非イオン性活性剤、およびインジウム水酸化物あるいは酢酸鉛のようなインジウムあるいは鉛の化合物を含むことができる。アノードゲルは、約５０〜５００ｐｐｍ、好ましくは５０〜２００ｐｐｍのインジウムあるいは鉛の化合物を含むことができる。界面活性剤は、亜鉛表面にコーティングされる非イオン性リン酸アルキルあるいは非イオン性アリールリン酸エステル（例えば、Rohm & Haas社から入手可能なＲＡ６００あるいはＲＭ５１０）のような、非イオン性リン酸エステル界面活性剤であることができる。アノードゲルは、亜鉛材料の表面上にコーティングされる約２０〜１００ｐｐｍの界面活性剤を含むことができる。界面活性剤は気泡発生抑制剤としての役割を果たす。
電解液は、水酸化カリウムの水溶液とすることができる。電解液は、約３０〜４０パーセント、好ましくは３５〜４０パーセントの水酸化カリウムを含むことができる。電解液はまた、約１〜２パーセントの酸化亜鉛を含むことができる。
貯蔵の間、空気アクセスポートは典型的に、一般に密封ラベルとして周知な取り外し可能なシートによって覆われるが、このシートはカソードの底部に設けられて空気アクセスポートを覆い、ボタン電池の内外間での空気の流れを制限する。ユーザーは、使用する前にこの密封ラベルをカソード缶から剥がし、空気中の酸素が外部の環境からボタン電池の内部に入るようにする。
ここで図２を参照すると、典型的に（１つの実施例において）０．００３５インチ〜０．０００５インチの側壁の厚さ２３（図１０参照）を有した電池缶材料１２を用いる本発明の中空の缶円筒１１が、部分的に成形された状態で示されている。そのような材料は、前述した２層クラッド材あるいは３層クラッド材のアノード缶材料、あるいは電池缶を成形するために用いる他の任意の材料とすることができる。本発明は、電池缶材料を形成するために典型的に用いられる多層材料の特定の比率、すなわち、例えばステンレス鋼に対する銅の特定の比率の影響を受けない。
中空の缶円筒１１が、円筒壁１３および端部壁１４を含んでいることが判る。中空の缶円筒１１は、以下の図３〜図１１を参照してさらに説明する成形作業の初期段階において成形された状態で示されている。
ここで図３を参照すると、中空の缶円筒１１の円筒壁１３は、別の絞り加工によってその高さが増加している。
ここで図４を参照すると、中空の缶円筒の全高は、円筒壁１３の一部にフランジ（シャープエッジ）２８を成形するためにわずかに減少している。このフランジ２８は、少なくとも３１２サイズのアノード缶に関して議論する実施例において、円筒壁１３における皺の発生を防止するために必要である。
ここで図５および図５Ａを参照すると、凹んだ内側壁１５と円筒壁１３との間に湾曲された側壁移行部分２４を成形するために、パンチ（図示せず）が用いられる。後に議論する実施例においては、図４に示した中空の缶円筒１１を図５および図５Ａに示した状態とするときに、端部壁１４は円筒壁１３を通って完全に逆さまとなる。言い換えると、図４から図５へと移行するときに、端部壁１４が円筒壁１３の内側に向かって、好ましくは内側を通るように変位して、凹んだ内側壁１５を有した凹部１７を形成するように、中空の缶円筒１１の一部が逆絞り加工されることが判る。この移行部分の湾曲部（アール部）２５は、凹部１７を形成するために端部壁１４が逆絞り加工されるにつれて変化する。この湾曲部２５は、（例えば、所望の湾曲部２５の領域に「突出した」フランジを成形するための、外側の円筒壁を内側壁に向かって移動させたる、後のロールフォーミング工程によって）即座に成形されることはない。その代わりに、端部壁１４が下方に移動して凹部１７の一部が逆絞り加工によって最終的に成形されるときに「ゆっくりと成形される」。
ここで図６を参照すると、その後、テーパ状の内側壁１６が、凹んだ内側壁１５の一部を形成する。当該方法のこの段階においてこのテーパ状の内側壁１６を含むことは、電池缶３６（図９）を形成する間あるいは電池組立工程の間に、極めて薄い金属の割れを防止するために重要である。このテーパは、テーパ角度３７によって示されている。下記の実施例で議論する一実施形態においては、テーパ状の内側壁１６は、凹んだ内側壁の直立高さの１．５１／２．５７あるいは５８％に及ぶだけである（図１１Ｅの寸法を参照）。この内側壁１６を成形する間、湾曲された側壁移行部分２４は、図６から判るように、テーパ状の内側壁１６の少なくとも一部に変化する。
再び図６（および図７）を参照すると、テーパ状の内側壁１６は、円筒壁１３に隣接しあるいは接触するように外側に押動されている。良く理解されるべきことは、他の実施例において、テーパ状の内側壁１６と接触するように外側の円筒壁１３を内側に移動させても良いし、あるいは隣接するように配置され、あるいは互いに接触するように両方の部分を互いの方に向かって押動することもできるということである。これらの壁は、最初は互いに接触させることができるが、その後には、それらの部分に残っている残留応力によって互いにスプリングバックする。いずれにしても、壁１３、１６間の距離は、減少させられ、いくつかの実施例においては少なくとも壁１３，１６の一部に沿って完全になくなる。
ここで図７を参照すると、テーパ部分１８が、凹んだ内側壁１５および外側の円筒壁１３の下部に形成されている。このテーパ部分は、以下の実施例（図１１Ｆを参照）においては３２．２２度のテーパ角度３８を有する。
図８を参照すると、テーパ部分１８の一部にスェージ加工した部分１９が形成されていることが判る。
図９を参照すると、電池缶３６の円筒壁１３の残りの部分から、切断円筒壁部分２１が切り取られることが判る。電池缶３６は所望の外径３９を有している。
図１０および図１０Ａを参照すると、電池缶３６は、円筒壁１３の一部に隣接して配置された凹んだ内側壁１５を有して示されており、両方の壁を組み合わせた総厚さ２２は、（凹んだ内側壁１５の当該部分と円筒壁１３の当該隣接する部分とを水平に横切るように測定したときに）０．００８インチより小さく０．００１インチより大きい。両方の壁１３、１５を組み合わせた総厚さ２２は、もちろん出発材料の厚さ、および壁１３、１５間に存在し得るあらゆる隙間４２によって定まり、０．００８インチより小さく０．００２インチより大きい、あるいは０．００７インチより小さく０．００２インチより大きい、あるいは０．００５インチより小さく０．００２インチより大きい、あるいは０．００５インチより小さく０．００３インチより大きい側壁の総厚さ２２を有した電池缶を生じさせる。（以下の実施例においては、０．００２５インチの呼び厚さを有した材料を用いるとともに、測定された隙間は０．００１インチであった。この隙間は壁１３，１５が共通する部分に隣接して存在し、あるいはさらに下方に延びることができる。）
これらの総厚さ２２は、側壁の厚さ２３が０．００３５インチより小さく０．０００５インチより大きい材料を用いた結果である。アノード電池缶材料の側壁の厚さ２３は、もちろん、前述したように、０．００３インチより小さく０．０００５インチより大きい、あるいは０．０２５インチより小さく０．０００５インチより大きい、あるいは０．０００２５インチより小さく０．００１インチより大きいといった他の範囲とすることができる。
これらの総厚さ２２は、側壁の厚さ２３が０．００３５インチより小さく０．０００５インチより大きい材料を用いた結果である。アノード電池缶材料の側壁の厚さ２３は、もちろん、前述したように、０．００３インチより小さく０．０００５インチより大きい、あるいは０．０２５インチより小さく０．０００５インチより大きい、あるいは０．０００２５インチより小さく０．００１インチより大きいといった他の範囲とすることができる。
図１０に示したように、側壁の厚さ２３は、材料を成形プロセスに委ねた後に測定した厚さである。側壁の厚さ２３は、成形プロセスの間に、２層クラッド材あるいは３層クラッド材の薄板の最初の厚さからごくわずか変化すると想像される。以下の実施例においては、最初の厚さの変化は検出されず、有利な結果が、使用材料に極度の肉薄化を可能とした。プロセスの各段階が材料をさらに薄くしたならば、欠陥部分のリスクはおそらく劇的に増加する。
ここで図１１Ａ〜図１１Ｉを参照すると、本発明の一実施例においては、本発明のプロセスを用いて、３１２サイズの補聴器用亜鉛空気ボタン電池のアノード電池缶が成形される。このプロセス（その各段階は図２〜図９に示されている）に使用する３層クラッド材の側壁の厚さ２３の寸法は、０．００２５インチあるいは０．０６ｍｍよりわずかに大きい。この３層クラッド材は、住友特殊金属（〒５６４−００４３，大阪府吹田市）から入手可能であり、その呼びが１６：８２：２（銅；ステンレス鋼１５-１４；ニッケル）の３層クラッド材であり、1平方ミリメートルあたり６５〜７１キログラムの引張強さ、1平方ミリメートルあたり５７〜６０キログラムの降伏強さ、２８〜３０％の伸び率を有し、かつステンレス鋼層の硬度は２５４である。図１１に示した寸法は、３１２サイズのアノード電池缶の形成に関するものであり、ミリメートルで与えられている。
湾曲された側壁移行部分を成形するプロセスの間（図１１Ｄおよび図１１Ｅ）、パンチのクランク軸回転の様々な角度において、実際の３１２サイズのアノード缶の断面を取った。
半径０．０８０ｍｍ＠１５０度
半径０．０６２ｍｍ＠１５５度
半径０．０５０ｍｍ＠１６０度
半径０．０３２ｍｍ＠１６５度
半径０．０２８ｍｍ＠１７０度
半径０．０２４ｍｍ＠１７５度
半径０．０２０ｍｍ＠１８０度
クランク軸の回転角度が１８０度のときには、パンチはクランク軸回転円弧の下死点にあった。側壁の厚さ２３に対する半径２５の比は、約０．０２０ｍｍ／０．０６０ｍｍ、あるいは３３％であり、ごく薄い材料に結びつけられたごく小さい丸み（アール）を表している。
半径０．０６２ｍｍ＠１５５度
半径０．０５０ｍｍ＠１６０度
半径０．０３２ｍｍ＠１６５度
半径０．０２８ｍｍ＠１７０度
半径０．０２４ｍｍ＠１７５度
半径０．０２０ｍｍ＠１８０度
クランク軸の回転角度が１８０度のときには、パンチはクランク軸回転円弧の下死点にあった。側壁の厚さ２３に対する半径２５の比は、約０．０２０ｍｍ／０．０６０ｍｍ、あるいは３３％であり、ごく薄い材料に結びつけられたごく小さい丸み（アール）を表している。
本願において言及した全ての公開特許および特許出願は、各刊行物、特許、あるいは特許出願を参照によって組み込むために具体的にかつ個別に指定したのと同じように、その参照によって本願明細書の開示に組み込まれる。
本発明の多数の実施例について記述してきた。それにもかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更をなしうることは理解されるであろう。
したがって、他の実施例は請求の範囲内にある。
Claims (19)
- 電池缶を製造する方法であって、
缶材料を準備し、
前記缶材料を缶に成形し、
前記缶の側壁の厚さが０．００３５〜０．０００５インチの間にある、ことを特徴とする方法。 - 電池缶を製造する方法であって、
缶材料を準備し、
０．００３〜０．０００５インチの側壁厚さを有する缶に前記材料を成形する、ことを特徴とする方法。 - 電池缶を製造する方法であって、
缶材料を準備し、
０．００２５〜０．０００５インチの側壁厚さを有する缶に前記材料を成形する、ことを特徴とする方法。 - 電池缶を製造する方法であって、
缶材料を準備し、
０．００２５〜０．００１インチの側壁厚さを有する缶に前記材料を成形する、ことを特徴とする方法。 - 電池缶を製造する方法であって、
円筒壁と前記円筒壁の一端を閉じる端部壁とを有した中空の缶円筒を成形する段階と、
前記端部壁が前記円筒壁の内部に向かって変位して、凹んだ内側壁を有する凹部を形成するように、前記中空の缶円筒を逆絞り加工する段階と、
前記凹んだ内側壁の一部と前記中空の缶円筒の円筒壁の一部との間の距離を減少させる段階と、
を備える、ことを特徴とする方法。 - 前記端部壁が前記円筒壁の内部に向かって変位して、凹んだ内側壁を有する凹部を形成するように、前記中空の缶円筒を逆絞り加工する段階の間に、前記円筒壁の内部を通して前記端部壁を変位させる、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- 前記端部壁が前記円筒壁の内部に向かって変位して、凹んだ内側壁を有する凹部を形成するように、前記缶円筒を逆絞り加工する段階の間に、前記内側壁の一部をテーパ加工してテーパ状内側壁を形成する、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- 前記凹んだ内側壁の一部と前記中空の缶円筒の円筒壁の一部との間の距離を減少させる段階の間に、前記テーパ状内側壁におけるテーパ状部分の少なくとも一部を移動させて前記円筒壁に隣接させる、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- 前記凹んだ内側壁の一部と前記中空の缶円筒の円筒壁の一部との間の距離を減少させる段階の間に、前記円筒壁の少なくとも一部を移動させて前記テーパ状内側壁のテーパ部分に接触させる、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- 前記凹んだ内側壁の一部を前記缶円筒の円筒壁に接触させた後で、前記円筒壁の一部を前記円筒壁から切り取る段階を備える、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 前記円筒壁の一部を切り取る前に、前記缶円筒の向きを変える段階を備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
- 前記中空の缶円筒の一部を逆絞り加工する段階の間に、湾曲された側壁移行部分を形成する、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- 前記中空の缶円筒の一部を逆絞り加工する段階の前に、前記円筒壁の一部にフランジを形成することを含む、ことを特徴とする請求項５に記載した方法。
- その側壁の厚さが０．００３５インチより小さく０．０００５インチより大きい材料から形成された電池缶。
- その側壁の厚さが０．００３インチより小さく０．０００５インチより大きい材料から形成された電池缶。
- その側壁の厚さが０．００２５インチより小さく０．０００５インチより大きい材料から形成された電池缶。
- その側壁の厚さが０．００２５インチより小さく０．００１インチより大きい材料から形成された電池缶。
- その側壁の厚さが０．００３５インチより小さく０．０００５インチより大きい材料から成形されるとともに、
前記側壁の一部に形成された湾曲された側壁移行部分を有し、
前記湾曲された側壁移行部分は、前記側壁を成形する間に０．０２４ｍｍより小さく０．０２０ｍｍより大きい半径を有している、ことを特徴とする電池缶。 - 前記側壁の厚さに対する前記半径の比率が約３３％である、ことを特徴とする請求項１８に記載した電池缶。
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