JP2010027994A - 電解コンデンサ類用端子板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 抜きカスが生じず、しかも弾性材の再利用が可能な電解コンデンサ類の端子板を提供することを目的としている。。
【解決手段】 本発明の電解コンデンサ類用端子板の製造方法は、硬質電気絶縁板と弾性材とを積層構造にした電解コンデンサ類用端子板の製造方法において、前記硬質電気絶縁板４１として熱可塑性樹脂を使用し、前記弾性材４２として熱可塑性エラストマーを使用し、二材成型機により前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか一方を射出成型して固化させ、その後、前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか他方を射出成型して固化することで製造される。必要に応じて、さらに電子線を照射して架橋させることによって、耐熱性などの種々の性質を改質させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は電解コンデンサや、電気二重層キャパシタ等の容器内に電解液を封入した各種の電気素子（ここでは、これらを総称して「電解コンデンサ類」という）用の端子板に関し、特に、新規な構造の端子板とその製造方法に関する。

電解コンデンサには、電解液の外部への漏れを防ぎ、外部からの異物の侵入を防ぐとともに、コンデンサ素子と他の素子との電気的導通を可能にするため、外部端子を備えた端子板が用いられている（例えば、特許文献１）。

図５に、従来の電解コンデンサの構造を示す。同図において、コンデンサ素子１は、アルミニウム箔の表面を粗面化した陽極アルミニウム箔と、同じく粗面化された陰極アルミニウム箔とを電解紙を挟んでを巻回して構成されたものである。

アルミニウム製の内部リード２は、上記陽極アルミニウム箔と陰極アルミニウム箔に夫々一端が接続されている。金属ケース３は、上記コンデンサ素子１を図示しない駆動用電解液と共に収納した有底円筒状の容器である。金属ケース３の外側は、塩化ビニール製の樹脂スリーブで覆われている。

金属ケース３の上部は開口し、開口部の少し下には、内側に突出した凸部３ａが形成され、上記コンデンサ素子１は、この凸部３ａより下方に収容されている。そして、凸部３ａの上には、端子板４が載置される。端子板４には、アルミリベット５が貫通しており、このアルミリベット５の内側には内部リード２が、外部には、外部端子６がそれぞれかしめにより固定されている。

金属ケース３の上端の開口部は絞り加工などによってＵ字状に折り返されて、先端が端子板４を押圧して、金属ケース３を封止している。端子板４は、凸部３ａと金属ケース３の先端の折り返し端とにより押圧され、金属ケース３の内部を密閉封止している。これにより一対の外部端子６を備えたアルミ電解コンデンサが構成される。

ここで、電解コンデンサにおいては、端子板４は、金属ケース３の凸部３ａに圧接しており、密閉性を確保するためには、端子板４には弾性が必要である。しかし、端子板を弾性材単体で形成したのでは機械的強度が不足する。そこで、電解コンデンサの端子板としては、硬質電気絶縁板４ａと、弾性材４ｂとを貼り合わせた構造が採用されている。

硬質電気絶縁板４ａとしては、熱硬化性樹脂が望ましく、強度の点から従来はベークライトが使用されてきた。また、弾性材４ｂとしては、密封に必要な弾性力を有することから、ゴムが使用されてきた。

このような硬質電気絶縁板４ａと、弾性材４ｂとを備えた電解コンデンサ類用端子板は、従来は、図６に示すように、硬質電気絶縁板４ａと、弾性材４ｂとを貼り合わせて積層板とし、これをプレスによって丸状に打ち抜いて、２つの貫通孔４ｃを穿設して端子板４とし、貫通孔４ｃにリベット５を挿通して、外部端子６を固定していた。
特開平１０−２２１７８号

しかし、プレスによって打ち抜き加工するときは、図５に示すように、必ず打ち抜き後利用されずに残る部分（抜きカス）が生じ、材料の無駄が多い。また、プレス用の抜き金型は、打ち抜き回数を重ねることで、次第に摩耗してくるので、所定の数の打ち抜きをしたら、交換するが、交換前と交換後の端子板４は、大きさが相違してしまう。さらに、プレスの際にはバリが生じやすく、その除去も煩雑である。特に、抜きカスに含まれるゴムは加硫硬化されており、再使用することができず、産業廃棄物として処理にコストが掛かっていた。また、電解コンデンサとしての寿命が終わったとき、端子板４を処理する場合も、同様にコストが掛かっていた。

本発明は、このような問題を解決することを目的としたもので、抜きカスが生じず、しかも弾性材の再利用が可能な電解コンデンサ類の端子板を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の電解コンデンサ類用端子板は、硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板において、前記硬質電気絶縁板として熱可塑性樹脂を使用し、前記弾性材として熱可塑性エラストマーを使用し、二材成型機により成型したことを特徴としている。前記熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとを積層したものに、電子線架橋を行って熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの改質をした構成とすることができる。

または、熱可塑性樹脂製の硬質電気絶縁板と、弾性材とを片面同士を接着し、積層構造にしたものに、電子線架橋を行って硬質電気絶縁板及び／又は弾性材の改質をしたことを特徴としている。

また、本発明の電解コンデンサ類用端子板の製造方法は、硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板の製造方法において、前記硬質電気絶縁板として熱可塑性樹脂を使用し、前記弾性材として熱可塑性エラストマーを使用し、二材成型機により前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか一方を射出成型して固化させる工程と、前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか他方を射出成型して固化させる工程とを有することを特徴としている。前記熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとを積層成形した後、電子線を照射して架橋させてもよい。

又は、硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板の製造方法において、二材成型機により前記硬質電気絶縁板又は前記弾性材のいずれか一方を射出成型して固化させる工程と、前記硬質電気絶縁板又は前記弾性材のいずれか他方を射出成型して固化させる工程と、積層されたものに電子線を照射して架橋させる工程とを有することを特徴としている。

本発明の端子板によれば、弾性材として、従来の熱硬化性ゴムとは異なり、熱可塑性エラストマーを使用するので、繰り返し再利用することが可能という優れた効果を奏する。また、端子板を二材成型機により射出成型するので、抜きカスが発生しないという格別の効果も奏する。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の端子板４０の斜視図である。本発明の端子板４０は、硬質電気絶縁板４１と弾性材４２を２層に重ねた構造で、外部端子と接続するリベットが挿通される２つの貫通孔４３を有する。外観的には、従来の端子板４と同様である。

図２は、本発明の端子板を成型する二材成型機用の金型の断面図で、（ａ）は射出成型開始前の状態、（ｂ）は硬質電気絶縁板４１側を成型した状態を示す図、（ｃ）は、金型を移動して反転させた状態を示す図、（ｄ）は弾性材４２を成型した状態を示す図である。

二材成型機用の成型金型１００は、第１金型１１０と、第２金型１２０とから構成される。第１金型１１０には、硬質電気絶縁板４１を形成するキャビティ１１１があり、キャビティ１１１内には、貫通孔４３を成型する２本の小柱１１２が設けられている。キャビティ１１１の第２金型１２０側は開放されており、対向する第２金型１２０の側面で密閉される。キャビティ１１１内には、スプルー孔１１３から溶融した樹脂が圧入される。

第２金型１２０には、弾性材４２を成型するキャビティ１２１と、貫通孔４３を成型する２本の小柱１２２とが設けられている。第２金型１２０には、キャビティ１２１に溶融した樹脂を圧入するスプルー孔１２３が形成されている。第１金型１１０と第２金型１２０とは、相手側に対向する面同士が接触し、かつ、相互の面が摺動可能な状態となっている。

端子板４０の成型方法を説明する。まず、図２（ａ）の状態で、スプルー孔１１３に図示しない射出成型機やトランスファー成型機のノズルを当てて、溶融した樹脂を加圧してキャビティ１１１内に流し込む。図２（ｂ）は樹脂を流し込んだ状態を示す。使用される樹脂は、硬質電気絶縁板４１を構成するもので、ここでは熱可塑性樹脂を使用している。熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用すると、廃棄されたポリプロピレンを焼却しても、ダイオキシンなどの有害ガスが発生しない、というメリットがある。

図２（ｂ）に示すようにキャビティ１１１内に圧入された熱可塑性樹脂が硬化したら、図２（ｂ）において第１金型１１０と第２金型１２０との間に図の左右方向の摺動をし、キャビティ１１１とキャビティ１２１とを重ね合わせ、かつ、左右を反転させ図２（ｃ）に示すようにする。このとき、キャビティ１１１内の小柱１１２と、キャビティ１２１内の小柱１２２とが１本の柱となるように重なり合う。第２金型１２０のスプルー孔１２３に射出成型機やトランスファー成型機のノズルを当ててから弾性材４２となる溶融した熱可塑性エラストマーを加圧してキャビティ１２１内に流し込む。

キャビティ１２１には、第１金型１１０側で成型された熱可塑性樹脂の硬質電気絶縁板４１が露出しているので、この上に熱可塑性エラストマーによる弾性材４２が形成され、図２（ｄ）に示すように、２層構造の端子板４０が形成される。

通常の二材成型機では、硬質電気絶縁板４ａや弾性材４ｂを送り出す射出成型機やトランスファー成型機は、金型１００の同じ側に設けられている。したがって、第１金型１１０のスプルー孔１１３から注入し、次ぎに第２金型１２０のスプルー孔１２３から注入するとき、金型１００を１８０゜回転することで、同じ方向から注入することになる。

弾性材４２となる熱可塑性エラストマーとしては、エチレンとポリプロピレンの共重合体からなるものや、オレフィン系樹脂（ＰＰ、ＰＥ）のマトリックスにオレフィン系ゴム（ＥＰＲ、ＥＰＤＭ）を微分散させたオレフィン系エラストマーなどが、硬質電気絶縁板４１を構成するポリプロピレンとの接着性が良好であることから望ましい。本発明の弾性材４２を構成する熱可塑性エラストマーとしては、三井化学株式会社のミラストマー（登録商標）、三菱化学株式会社のサーモラン（登録商標）又はゼラス（登録商標）などを使用することができる。

こうして成型された端子板４０は、図１に示すように外観的には従来の端子板４と変わらないが、金型で成型され、プレスで打ち抜かれていないので、寸法精度にバラツキがなく、断面の凹凸やバリもなく、周縁も平滑な面となっている。また、二材成型機で成型するので、従来のような抜きカスも発生しない。

端子板４０としては、上記のように二材成型機で成型したものをそのまま使用することができるが、使用箇所や使用目的によっては、耐熱性を向上させる等の改質をする必要がある。そのような場合、端子板４０に電子線を照射して架橋反応を起こさせることが望ましい。電子線によって、架橋反応を起こすことで、耐熱性の向上以外にも、柔軟性、耐引き裂き性、耐摩耗性、接着性等の種々の改質が可能となる。

さらに、弾性材４２として使用する熱可塑性エラストマーは、ゴムのように加硫することで架橋・硬化させたものではないので、加熱することで、再度溶融して繰り返し使用することができる。したがって、産業廃棄物の処理負担を減少させることができる。一方、硬化すると、ゴムと同様の弾性を備えており、端子板として使用したときの密閉性を確保することができる。

図３は、本発明の電解コンデンサ類用端子板の他の実施例である。この端子板５０は、弾性材４２の周囲に環状リブ４４を形成したものである。従来のゴムとベークライトを張り合わせる構成では、このような環状リブ４４は、製造がほぼ不可能であった。これに対し、本発明では、金型を用いて射出成型するのであるから、このような形態を始め、多様な形状にすることができる。特に、環状リブ４４を形成することで、金属ケース３の凸部３ａと金属ケース３の先端の折り返しとの間の圧着を強くすることができ、密閉度を上げることができる。

図４は、端子板に補強リブを形成した実施例を示す図である。図４（ａ）は、端子板６０の硬質電気絶縁板４１の上側に硬質電気絶縁板４１と一体の環状リブ４５を形成している。環状リブ４５の外径は硬質電気絶縁板４１の外径より若干小さくなっている。硬質電気絶縁板４１の上面には３本の補強リブ４１ａ、４１ｂ、４１ｃを形成し、硬質電気絶縁板４１の補強と電極間の遮断をしたものである。

図４（ｂ）は、図３の実施例に示す端子板５０の弾性材４２の方に、電極間の遮断を兼ねた補強リブ４２ａを１本形成したものである。図４（ｃ）は、電極間の遮断を確実にするために、一方の貫通孔４３を円形の防護壁４２ｂで囲ったものである。

本発明の端子板の斜視図である。 本発明の端子板を成型する二材成型機用の金型の断面図で、（ａ）は射出成型開始前の状態、（ｂ）は硬質電気絶縁板側を成型した状態を示す図、（ｃ）は、金型を移動して反転させた状態を示す図、（ｄ）は弾性材を成型した状態を示す図である。 電解コンデンサ類用端子板の他の実施例を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、端子板に補強リブを形成した実施例を示す図である。 電解コンデンサの構造を示す断面図である。 従来の端子板を形成する方法を説明する図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 内部リード
３ 金属ケース
３ａ 凸部
５ リベット
６ 外部端子
４０、５０、６０ 端子板
４１ 硬質電気絶縁板
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 補強リブ
４２ 弾性材
４２ａ 補強リブ
４２ｂ 防護壁
４３ 貫通孔
４４、４５ 環状リブ

Claims (6)

1. 硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板において、前記硬質電気絶縁板として熱可塑性樹脂を使用し、前記弾性材として熱可塑性エラストマーを使用し、二材成型機により成型したことを特徴とする電解コンデンサ類用端子板。
2. 前記熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとを積層したものに、電子線架橋を行って熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの改質をしたことを特徴とする請求項１に記載の電解コンデンサ類用端子板。
3. 熱可塑性樹脂製の硬質電気絶縁板と、弾性材とを片面同士を接着し、積層構造にしたものに、電子線架橋を行って硬質電気絶縁板及び／又は弾性材の改質をしたことを特徴とする電解コンデンサ類用端子板。
4. 硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板の製造方法において、前記硬質電気絶縁板として熱可塑性樹脂を使用し、前記弾性材として熱可塑性エラストマーを使用し、二材成型機により前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか一方を射出成型して固化させる工程と、前記熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーのいずれか他方を射出成型して固化させる工程とを有することを特徴とする電解コンデンサ類用端子板の製造方法。
5. 前記熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマーとを積層成形した後、電子線を照射して架橋させることを特徴とする請求項４記載の電解コンデンサ類用端子板の製造方法。
6. 硬質電気絶縁板と弾性材とを片面同士を接着して積層構造にした電解コンデンサ類用端子板の製造方法において、二材成型機により前記硬質電気絶縁板又は前記弾性材のいずれか一方を射出成型して固化させる工程と、前記硬質電気絶縁板又は前記弾性材のいずれか他方を射出成型して固化させる工程と、積層されたものに電子線を照射して架橋させる工程とを有することを特徴とする電解コンデンサ類用端子板の製造方法。

Images