JP2012142266A - ペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 極板の下面側にペースト状活物質を良好に充填して格子形状の集電体内骨が露出したままにならないペースト式鉛蓄電池用極板を製造する。
【解決手段】 ペースト状活物質を収容したホッパを備えた充填機の下方を通過する集電体にペースト状活物質を充填して極板とし、充填後のペースト状活物質が軟らかい間に、極板を搬送しながら極板面をプレスする。このとき、極板の搬送方向及び極板の厚み方向と直交する極板の幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域を重点的にプレスする第１のプレス工程と、極板の幅方向の他方の側に位置する極板面の第２の領域を重点的にプレスする第２のプレス工程と、極板の幅方向の全体に亘ってプレスする第３のプレス工程とを少なくとも１回行い、プレス工程の最後には第３のプレス工程を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、ペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法に関するものである。

ペースト式鉛蓄電池用極板は、従来は次のように製造される。

先ず、鉛粉を主成分とし、他の所要の成分を配した活物質材料を希硫酸又は水で混練し、ペースト状活物質を調製する。そして、格子形状をした鉛合金製の集電体に調整したペースト状活物質を充填して充填極板とする。この充填極板の極板面をプレスして、ペースト状活物資の充填性を高めた極板とする。プレス後、充填極板を乾燥する。集電体は、相対的に厚みの厚い枠骨と、枠骨の内側に一体に格子形状に配された相対的に厚みの薄い内骨とを有する。

ペースト状活物質を集電体に充填する工程とその後に続く極板面のプレス工程の従来の方法は、種々提案されている。

例えば、特開平０７−２４５１００号公報（特許文献１）に記載の技術では、ベルトコンベアに載せた集電体を順次搬送し、ペースト状活物質を収容したホッパの下方を通過する集電体にペースト状活物質を充填して充填極板を作製する。そして、この充填極板を成形ローラ装置に通し、均一な圧力で極板面をプレスして、厚さのばらつきを抑えた極板を製造する。極板面を均一な圧力でプレスするには、成形ローラの左右両端部（成形ローラの軸方向）に加わる圧力（プレス荷重）を均等にする必要がある。そこで前述の特許公報に記載の方法では、成形ローラの左右両端部に加わる圧力を均等にするために、共通の圧力で作動する１つあるいは２つのシリンダで成形ローラを加圧している。

特開平０９−３２０５７４号公報（特許文献２）には、集電体の下面側（充填面とは反対側）にペースト状活物質を十分に回り込ませるために、ベルトコンベアと成形ローラとの間に、裏回り改善用ローラを配置することが開示されている。裏回り改善用ローラは、周面に硬質の網を有している。この網の上面は、薄い布または薄膜で覆われている。極板が裏回り改善用ローラを通るときには、網が集電体を支えて、集電体と裏回り改善用ローラとの間に空隙が形成される。その結果、集電体に充填されているペースト状活物質がこの空隙に押し込まれ、網を覆う薄膜が撓むと同時に、この薄膜が撓んだ部分にペースト状活物質が充填される。そして、集電体の内骨の下面側と裏回り改善用ローラとの間にペースト状活物質が入り込み、ペースト状活物質が集電体の下面側に充填される。その結果、集電体の下面側に内骨が露出しない極板が製造される。

特開平０７−２４５１００号公報 特開平０９−３２０５７４号公報

特許文献１の技術においては、極板のプレスを均一にして極板の厚さバラツキを抑える上では有効である。しかし、極板の下面側（ペースト状活物質を充填する面とは反対面側）にペースト状活物質を確実に充填できるとは限らない。また、特許文献２の技術においては、集電体を硬質の網で支えるので、集電体内骨が変形する場合がある。また、硬質の網は集電体内骨を支える位置に必ず配置されるとは限らないため、硬質の網が極板の下面側のペースト状活物質の充填性を阻害することがある。また、硬質の網が集電体内骨を支える箇所は、硬質の網が除かれた跡に、集電体内骨が露出するという問題が生じる。

本発明の目的は、極板の下面側にペースト状活物質を良好に充填して内骨が露出したままになることがないペースト式鉛蓄電池用極板を製造することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る製造法では、ペースト状活物質を収容したホッパを備えた充填機の下方を通過する集電体にペースト状活物質を充填して充填極板を作製する。その後、充填後のペースト状活物質が軟らかい間に、充填極板を搬送しながら充填極板の極板面をプレスする。本明細書において極板面とは、ホッパと対向してホッパによりペースト状活物質が充填される充填面と、充填面と厚み方向に対向する反対側の極板下面の両方を含むものである。プレス後は、充填極板を乾燥するのは当然である。本発明の方法においては特に、充填基板を搬送する搬送方向及び極板面と直交する直交方向と直交する幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域部分を重点的に（主として）プレスする第１のプレス工程と、幅方向の他方の側に位置する極板面の第２の領域部分を重点的に（主として）プレスする第２のプレス工程と、極板面の第１及び第２の領域部分を幅方向の全体に亘ってプレスする第３のプレス工程とをそれぞれ少なくとも１回行う。そしてプレスする工程の最後には第３のプレス工程を行う。

上記の第１及び第２のプレス工程においては、まだ軟らかい状態にあるペースト状活物質が、充填極板の幅方向に並ぶ第１の領域部分と第２の領域部分のうち重点的にプレスされる領域部分側からプレスされない領域部分側に向かって流動する。そして、第３のプレス工程では、ペースト状活物質が充填極板の幅方向全体に亘って、ペースト状活物質がほぼ均等な充填量になるように流動する。第１乃至第３のプレス工程をそれぞれ少なくとも１回実施し、最後に第３のプレス工程を実施すれば、ペースト状活物質の流動により、極板下面側（ペースト状活物質を充填する充填面とは反対側）の集電体の内骨は、ペースト状活物質で覆われ露出することがなくなる。特に、少なくとも内骨の充填機とは対向しない厚み方向の端面は、枠骨の充填機とは対向しない厚み方向の端面を含む仮想面よりも内側に位置するように形状・寸法が定められている場合には、この効果が一層確実なものとなる。

上記の本発明に係る製造法において、第１のプレス工程では、第１の領域部分のプレス荷重を第２の領域部分のプレス荷重よりも大きくし、第２のプレス工程では、第２の領域部分のプレス荷重を第１の領域部分のプレス荷重よりも大きくする。そして第３のプレス工程では、第１及び第２の領域部分のプレス荷重を等しくする。プレス荷重をどの程度にするかは、ペースト状活物質の粘土に応じて任意に定めることになる。第１の領域部分をプレスしたときに第２の領域部分にペースト状活物質が一部流動し、第２の領域部分をプレスしたときに第１の領域部分にペースト状活物質が一部流動するのであれば、第１の領域部分をプレスする際のプレス荷重及び第２の領域部分をプレス際のプレス荷重の差は任意に定めることができる。

第１乃至第３のプレス工程は、充填極板の搬送方向とそれぞれ直交方向に充填極板を挟んで搬送方向に搬送するように配置された一対のローラを備えた第１乃至第３の成形ローラ装置を用いて実施する。この場合、第１の成形ローラ装置は、一対のローラ間の間隔が極板面の第１の領域部分から第２の領域部分に向かう方向に徐々に広がるように構成されていのが好ましい。また第２の成形ローラ装置は、一対のローラ間の間隔が極板面の第１の領域部分から第２の領域部分に向かう方向に徐々に狭くなるように構成されているのが好ましい。さらに第３の成形ローラ装置は、一対のローラ間の間隔が一定になるように構成されているのが好ましい。このような成形ローラ装置を用いると、プレス荷重を徐々に変化させることができるので、ペースト状活物質をスムーズに流動させることができる。

なお、重点的にプレスされる側の領域部分に加えるプレス荷重を最大荷重（使用する成形ローラ装置で印加可能な最大のプレス荷重を含む大きな荷重）とし、重点的にプレスされない側のプレス荷重をゼロ（使用する成形ローラ装置印加可能な最小のプレス荷重を含む小さい荷重）とすることにより、ペースト状活物質の流動性を最大限に高めることができ、より一層、極板下面側の集電体の内骨が、ペースト状活物質にて、覆われ易くなる。

次に、本発明に係るペースト式鉛蓄電池用極板の製造装置は、集電体を載せて順次搬送するベルトコンベアと、ペースト状活物質を収容したホッパを備えその下方を通過する集電体にペースト状活物質を充填する充填装置と、ベルトコンベアの搬送方向の後方に配置されて、集電体にペースト状活物質を充填してなる充填極板の極板面をプレスするプレス装置とを備えている。プレス装置は、充填極板を搬送する搬送方向及び極板面と直交する直交方向と直交する幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域部分を重点的にプレスする第１の成形ローラ装置と、幅方向の他方の側に位置する極板面の第２の領域部分を重点的にプレスする第２の成形ローラ装置と、極板面の第１及び第２の領域部分を幅方向全体に亘ってプレスする第３の成形ローラ装置とをそれぞれ少なくとも一台備えている。そして、搬送方向に配置された第１乃至第３の成形ローラからなる列の最後に第３の成形ローラ装置を配置する。

第１乃至第３の成形ローラ装置は、それぞれ直交方向に充填極板を挟んで搬送方向に搬送するように配置された一対のローラを備えたものとすることができる。この場合には、第１の成形ローラ装置を、一対のローラ間の間隔が極板面の第１の領域部分から第２の領域部分に向かう方向に徐々に広がるように構成する。第２の成形ローラ装置を、一対のローラ間の間隔が極板面の第１の領域部分から第２の領域部分に向かう方向に徐々に狭くなるように構成する。そして第３の成形ローラ装置を、一対のローラ間の間隔が一定になるように構成する。

第１乃至第３の成形ローラ装置をそれぞれ構成する一対のローラは、少なくとも充填極板の充填機と対向する側の極板面（即ち充填面）と接触する一方のローラの外周部が、弾力性を有する材料で構成されていることが好ましい。このように構成すると、重点的にプレスする側の一方のローラの外周部は、極板の充填面に接触したときの圧力で多少変形する。ペースト状活物質は、一方のローラの外周部と接触すると、充填面から反対側の面に押し出される。また第１及び第２の成形ローラ装置は、まだ軟らかい状態にあるペースト状活物質が、充填極板の幅方向に並ぶ第１の領域部分と第２の領域部分のうち重点的にプレスされる領域部分側からプレスされない領域部分側に向かって流動する。そして、第３の成形ローラ装置は、充填極板の幅方向全体に亘って、ペースト状活物質がほぼ均等な充填量になるように流動する。このペースト状活物質の流動により、極板下面側の集電体の内骨は、ペースト状活物質で覆われ露出することがなくなる。

第１乃至第３の成形ローラ装置は、荷重制御装置をそれぞれ備えていてもよい。この荷重制御装置は、一方のローラの回転軸の両端に充填極板に向かう方向の荷重をそれぞれ制御可能に加える。具体的には、第１の領域部分が位置する側の回転軸の端部に加える荷重が、第２の領域部分が位置する側の回転軸端部に加える荷重よりも大きくなるように、第１の成形ローラ装置の荷重制御装置は、荷重を制御する。第２の成形ローラ装置の荷重制御装置は、第２の領域部分が位置する側の回転軸の端部に加える荷重が、第１の領域部分が位置する側の回転軸の端部に加える荷重よりも大きくなるように、荷重を制御する。そして、第３の成形ローラ装置の荷重制御装置は、回転軸の両端に加える荷重が等しくなるように荷重を制御する。

第１乃至第２の成形ローラ装置の荷重制御装置は、例えば、回転軸の一方の端部に加える荷重が最大荷重となり、回転軸の他方の端部に加える荷重が最小荷重となるように荷重を制御することができる。この場合には、第３の成形ローラ装置の荷重制御装置は、回転軸の両方の端部に最大荷重を加えるように荷重を制御する。

このようにプレスの荷重を制御すると、ペースト状活物質の流動性を高めることができる。そのため、極板下面側の集電体に含まれる内骨をペースト状活物質で覆うことが容易になる。

一対のローラは、ペースト状活物質だけでなく、集電体にも圧力を加える。集電体に圧力が加わると、集電体が変形してしまうことがある。そこで、一対のローラの他方のローラの外周部の周面も弾力性を有する材料により構成してもよい。この場合には、一方のローラの外周部の硬度が、他方のローラの外周部の硬度よりも低いことが好ましい。

このように構成すると、一方のローラは、極板の充填面に接触したときの圧力で集電体との接触部分が凹に変形し、それ以外の部分は、集電体の枠骨と内骨とで区画された領域の内側に張り出す。そのため、ペースト状活物質を充填面から極板下面側に押し出す。従って、極板上面より充填されたペースト状活物質を、極板下面まで流動させることができる。

一方のローラの外周部を構成する弾力性を有する材料の厚みは、４０mm以上であることが好ましい。一方のローラの外周面を構成する弾力性を有する材料の厚みが薄すぎると、ペースト状活物質を押し込む力が弱くなる。そこで、この厚みを、４０mm以上とすることで、十分な押し込みを行うことができる。

本発明の実施の形態に係る製造装置を示す斜視図である。 鉛蓄電池用極板の製造に供した集電体の平面図である。 （Ａ）は第１の成形ローラ装置を概略的に示す図であり、（Ｂ）は第２の成形ローラ装置を概略的に示す図であり、（Ｃ）は第３の成形ローラ装置を概略的に示す図である。 図２の集電体にペースト状活物質を充填した状態を示す図２のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。 極板下面側において太内骨が露出している状態を示す断面説明図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態のペースト式鉛蓄電池用極板の製造装置１０を概略的に示す図である。この製造装置１０は、集電体１を搬送するベルトコンベア２と、ペースト状活物質を収容したホッパ３を備えた充填機４と、プレス装置９とを備えている。プレス装置９は、第１の成形ローラ装置６と、第２の成形ローラ装置７と、第３の成形ローラ装置８とを備えている。

本実施の形態で用いる集電体１は、主原料を鉛とするもので、これに合金原料として、スズ、カルシウム、アンチモン、ナトリウム等を用いたものである。中でも、合金原料としてスズ及びカルシウムの両方を用いるのが好ましい。これは、カルシウムを添加すると、自己放電の割合を減少させることができるからである。しかしながら、カルシウムを添加すると、集電体の腐食が起こりやすくなる。スズを添加することにより、集電体の腐食を抑制することができる。

図２は、本実施の形態で用いる集電体１の平面図である。集電体１は、相対的に厚みの厚い矩形の枠骨１１と、枠骨１１の内側に一体に配した格子形状を有して枠骨１１よりも相対的に厚みの薄い内骨１２とからなっている。これら枠骨１１及び内骨１２の断面形状は、特に限定されるものではないが、ペースト状活物質との接触面積が大きく、且つペースト状活物質の充填が容易となる形状とするのが好ましい。より具体的には、断面形状を、厚み方向に長いひし形や六角形とすることができる。なお、枠骨１１及び内骨１２の断面の形状・寸法は、本実施の形態に限定されるものではないが、内骨１２は、少なくとも内骨１２の充填機４とは対向しない厚み方向の端面が、枠骨１１の充填機４とは対向しない厚み方向の端面を含む仮想面よりも内側に位置するように定められているのが好ましい。

集電体１の製造方法としては、重力鋳造方式（ＧＤＣ：ＧｒａｖｉｔｙＤｉｅＣａｓｔｉｎｇ）、連続鋳造方式、エキスパンド方式、打ち抜き方式等がある。本実施の形態の集電体１は、重力鋳造方式により製造されている。重力鋳造方式では、鋳造可能な格子の太さに理論上の限界がない。また、重力鋳造方式では、太内骨と細内骨を併せ持つ集電体の製造が容易であり、集電体を集電特性及び耐食性に優れたものとすることができる。

重力鋳造方式は、より詳細に述べると、集電体の原材料金属（合金）を溶融し、この溶融金属の温度に耐えうる金型へ、溶融した原材料金属（合金）を重力により流し込み、鋳造する方式である。

本実施形態で用いるペースト状活物質は、集電体に充填され保持される。このペースト状活物質の調製は、特に限定されるものではない。例えば一酸化鉛を含んだ鉛粉、水、硫酸等（正極、負極の特性に合わせてカットファイバ、炭素粉末、リグニン、硫酸バリウム、鉛丹等の添加物を加える場合もある）を混練して作製したペースト状活物質を用いることができる。また、ペースト状活物質の集電体への充填量は、内骨が完全に隠れれば問題はないが、枠骨の厚み以上まで充填するのが望ましい。

複数の集電体１が、ベルトコンベア２に載せられて充填機４に順次搬送される。ペースト状活物質を収容したホッパ３を備えた充填機４は、充填機４の下方を通過する集電体１にペースト状活物質を充填して充填極板５とする。充填機４は、例えば、特許文献２の図１に示されるように、上側から内側に向かって回転する１対の押し込みローラでペースト状活物質を下側に排出し、下方を通過する集電体１にペースト状活物質を充填するものを用いる。なお、充填機４の詳細な構成は、本発明の要旨とは関係ないので、説明を省略する。

集電体１にペースト状活物質を充填した充填極板５は、プレスする工程を行うプレス装置９に搬送される。本実施の形態のプレス装置９は、第１の成形ローラ装置６と、第２の成形ローラ装置７と、第３の成形ローラ装置８とをそれぞれ一つずつ有している。第３の成形ローラ装置８は、搬送方向に配置された第１乃至第３の成形ローラ６乃至８からなる列の最後に配置されている。各成形ローラ装置の数が複数ある場合にも、第３の成形ローラ装置８が列の最後に配置される。

図３（Ａ）は、第１の成形ローラ装置６の構成を概略的に示す図である。本実施の形態の第１の成形ローラ装置６は、ローラ６１及び６２からなる一対のローラと、一対のエアシリンダ６４及び６５と、荷重制御装置６６とを有している。ローラ６１は、軸部６１ａと、軸部６１ａの周りに取り付けられたローラ本体６１ｂとから構成されている。ローラ６１は充填極板５の極板面のうち、上側極板面すなわち充填面と接触する、いわゆる上側ローラである。ローラ６２は、軸部６２ａと、軸部６２ａの周りに取り付けられたローラ本体６２ｂとから構成されている。ローラ６２は、充填機４と対向しない側の充填極板５の極板面（下側極板面）と接触する、いわゆる下側ローラである。ローラ６１及び６２のローラ本体６１ｂ及び６２ｂの外周部は、それぞれ弾力性を有する材料で構成されている。

弾力を有する材料としては、ゴムを使用することができる。使用できるゴムとしては、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＥＰＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、クロロプレンゴム、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、水酸化ニトリルゴム、フッ素ゴム、四フッ化エチレン・プロピレンゴム、四フッ化エチレン・プロピレン・フッ化ビニリデンゴム、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレン・アクリルゴム、液状ゴム、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。特にクロロプレンゴム（ネオプレンゴム）を用いると、耐酸性に優れたローラ本体となるため好ましい。なお、本実施の形態においては、上側ローラ６１のローラ本体６１ｂの外周部の硬度を、下側ローラ６２のローラ本体の外周部の硬度よりも、低くしている。

図３（Ａ）に示すように、本実施の形態の第１の成形ローラ装置６では、上側ローラ６１と下側ローラ６２との間隔が一定となっていない。具体的には、充填極板５を搬送する搬送方向及び極板面と直交する直交方向と直交する方向（本願明細書及び図面中では、極板左右方向ともいう）を、極板の幅方向と定義した場合に、上側ローラ６１と下側ローラ６２との間隔は、幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域部分［図３（Ａ）の紙面で見た極板面の左側の領域部分］から、幅方向の他方の側に位置する極板面の第２の領域部分［図３（Ａ）の紙面で見た極板面の右側の領域部分］に向かう方向に徐々に広がっている。

エアシリンダ６４は、荷重制御装置６６からの出力指令に従って、上側ローラ６１の軸部６１ａの第１の領域部分が位置する側の端部を、充填極板５に向かう方向に押している。エアシリンダ６５は、荷重制御装置６６からの出力指令に従って、上側ローラ６１の軸部６１ａの第２の領域部分が位置する側の端部を、充填極板５に向かう方向に押している。荷重制御装置６６は、第１の領域部分が位置する側［図３（Ａ）の左側］の軸部６１ａの端部に加える荷重が、第２の領域部分［図３（Ａ）の右側］が位置する側の軸部６１ａの端部に加える荷重よりも大きくなるように、エアシリンダ６４及び６５を駆動制御する出力指令を出力している。

図３（Ｂ）は、第２の成形ローラ装置７の構成を概略的に示す図である。図３（Ｂ）に示すように本実施の形態の第２の成形ローラ装置７は、ローラ７１及び７２からなる一対のローラと、一対のエアシリンダ７４及び７５と、荷重制御装置７６とを有している。第２の成形ローラ装置７の構成と第１の成形ローラ装置の構成は同じであるため、その説明を省略する。図３（Ｂ）に示すように、第２の成形ローラ装置７では、上側ローラ７１と下側ローラ７２との間隔は、幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域部分［図３（Ｂ）の紙面で見た左側の領域部分］から、幅方向の他方の側に位置する極板面の第２の領域部分［図３（Ｂ）の紙面で見た右側領域部分］に向かう方向に徐々に狭くなっている。この状態を作るために、第２の成形ローラ装置７の荷重制御装置７６は、第２の領域部分が位置する側［図３（Ｂ）の右側］の軸部７１ａの端部に加える荷重が、第１の領域部分［図３（Ｂ）の左側］が位置する側の軸部６１ａの端部に加える荷重よりも大きくなるように、エアシリンダ６４及び６５を駆動制御するための出力指令を出力している。

図３（Ｃ）は、第３の成形ローラ装置８の構成を概略的に示す図である。図３（Ｃ）に示すように第３の成形ローラ装置８は、ローラ８１及び８２からなる一対のローラと、一対のエアシリンダ８４及び８５と、荷重制御装置８６とを有している。第３の成形ローラ装置８も、第１の成形ローラ装置６及び第２の成形ローラ装置７と同様の構成を有しているため、その説明を省略する。図３（Ｃ）に示すように、第３の成形ローラ装置８では、上側ローラ８１と下側ローラ８２との間隔は、一定になっている。また、第３の成形ローラ装置８の荷重制御装置８６は、軸部８１ａの両端に加える荷重が等しくなるようにエアシリンダ８４及び８５を駆動制御する出力指令を出力する。

なお、本実施の形態では、下記の表１に示すように、第１の成形ローラ装置６の荷重制御装置６６は、エアシリンダ６４が第１の領域部分［図３（Ａ）の極板面の左側の領域部分］側に位置する軸部６１ａの端部に加える荷重を最大荷重とし、エアシリンダ６５が第２の領域部分［図３（Ａ）の極板面の右側の領域部分］側に位置する軸部６１ａの端部に加える荷重を最小荷重（例えばゼロ）としている。第２の成形ローラ装置７の荷重制御装置７６では、エアシリンダ７４が第１の領域部分［図３（Ｂ）の極板面の左側の領域部分］側に位置する軸部７１ａの端部に加える荷重を最小荷重（例えばゼロ）とし、エアシリンダ７５が第２の領域部分［図３（Ｂ）の極板面の右側の領域部分］側に位置する軸部７１ａの端部に加える荷重を最大荷重としている。第３の成形ローラ装置８の荷重制御装置８６は、エアシリンダ８４が第１の領域部分［図３（Ｃ）の極板面の左側の領域部分］側に位置する軸部８１ａの端部に加える荷重及びエアシリンダ８５が第２の領域部分［図３（Ｃ）の極板面の右側の領域部分］側に位置する軸部８１ａの端部に加える荷重をそれぞれ最大荷重としている。

本実施の形態における最大荷重とは、使用したエアシリンダで圧力０．５ＭＰａをかけたときの荷重のことであり、また、最小荷重の荷重ゼロとは、使用したエアシリンダで圧力０ＭＰａとし、エアによる押込みをかけていない状態（ローラの自重のみ）のことである。このように荷重を制御すると、ペースト状活物質の流動性が最大限に高まることとなる。

次に本実施の形態における、プレス装置９が充填極板５の極板面をプレスする工程について説明する。プレス装置９に搬送された充填極板５には、まず第１の成形ローラ装置６により第１のプレス工程が行われる。第１のプレス工程は、極板の幅方向の一方の側に位置する極板面の第１の領域部分を重点的に（主として）プレスする工程である。

第１のプレス工程が終わると、充填極板５には、第２の成形ローラ装置７により第２のプレス工程が行われる。第２のプレス工程は、第１の領域部分とは反対側の第２の領域部分を重点的に（主として）プレスする工程である。

第２のプレス工程が終わると、充填極板には、第３の成形ローラ装置８により、第３のプレス工程が行われる。第３のプレス工程は、第１の領域部分と第２の領域部分の全体に亘ってプレスする工程である。

第１及び第２のプレス工程により、充填極板５に充填されたペースト状活物質は、重点的にプレスされている領域部分から重点的にプレスされていない領域部分に向かって幅方向に流動する。そして、プレス工程の最後に行われる第３のプレス工程により、幅方向全体に亘ってペースト状活物質の充填量がほぼ均等になる。

このようにすると、上側ローラ６１、７１及び８１は、ローラ本体６１ｂ、７１ｂ及び８１ｂの外周部の周面が弾力性を有しているので、充填極板５の上側極板面（充填面）に接触したときの圧力で集電体１への接触部分が凹状に変形する。そしてローラ本体６１ｂ、７１ｂ及び８１ｂの接触部分以外の部分は、集電体１の枠骨１１と内骨１２とで区画された（囲まれた）内側領域に張り出す（入り込む）。従って、ペースト状活物質を充填面から反対側の面に押し出す作用をする。特に本実施の形態においては、上側ローラ６１、７１及び８１のローラ本体６１ｂ、７１ｂ及び８１ｂの硬度を、下側ローラ６２、７２及び８２のローラ本体６２ｂ、７２ｂ及び８２ｂの硬度よりも低くしている。すなわち上側ローラのローラ本体の外周部を、下側ローラのローラ本体の外周部よりも柔らかくしている。そのため、内骨１２と下側ローラ６２，７２及び８２のローラ本体６２ｂ、７２ｂ及び８２ｂの外周部との間に形成される隙間を、内骨１２と上側ローラ６１、７１及び８１のローラ本体６１ｂ、７１ｂ及び８１ｂの外周部との間に形成される隙間よりも大きくすることができる。これにより、充填面に充填されたペースト状活物質を、充填面とは反対側の極板下面まで流動させることができる。従って、充填面と反対側の集電体１の内骨を、ペースト状活物質で十分に覆うことができる。

なお、上側ローラ及び下側ローラに用いるゴムとしては、例えば、上側ローラのゴムがショア硬度Ａ：４０、下側ローラのゴムがショア硬度Ａ：６０のものを使用することができる。またゴムの厚みは、充填極板のプレス時に不用意な押圧がかからないように、均一にすることが好ましく、その厚みは、４０mm以上であることが好ましい。この範囲であれば、ペースト状活物質の十分な押し込みと、ロスのない圧力伝達を行うことができる。

なお、第１乃至第３の成形ローラ装置は、設置スペースが許されるなら搬送経路にそれぞれ複数個配置してもよく、また、配置の順序も限定されない。ただし、搬送方向の最後には、第３の成形ローラ装置を配置する。

図４は、図２のＡ−Ａ’線断面図である。本実施の形態では、図４に示すように、集電体１の内骨（１２−１，１２−２）の厚みを枠骨１１の厚みより薄くして、しかも枠骨１１内に配置した内骨（１２−１，１２−２）の形状寸法を、枠骨１１の厚さ方向の両端面がそれぞれ含まれる二つの仮想平面よりも内側に内骨が位置するように定めている。このようにすると充填極板５が第１乃至第３の成形ローラ装置６〜８を通過するときに、上側のローラ６１，７１及び８１のローラ本体６１ｂ、７１ｂ及び８１ｂの外周面と内骨（１２−１，１２−２）との間は勿論のこと、下側ローラ６２，７２及び８２のローラ本体６２ｂ、７２ｂ及び８２ｂの外周面と内骨１２（１２−１，１２−２）との間に隙間が形成されてペースト状活物質が流動しやすくなる。その結果、特に充填極板５の極板下面側に位置する、集電体１の内骨１２−１、１２−２の端面を、ペースト状活物質でより一層良好に覆うことができる。

なお、上側のローラ６１，７１及び８１のローラ本体６１ｂ，７１ｂ及び８１ｂの外周面と太い内骨（１２−１）との間には、必ずしも隙間が形成されていなくともよい。

実施例１
鉛に、スズ：１．６質量％、カルシウム：０．０８質量％を添加して混合物全体を１００質量％とした鉛合金を溶融し、重力鋳造方式によって正極板用の集電体を作製した。この集電体１は、図３、図４に示すように、枠骨１１の内側に太内骨１２−１と細内骨１２−２とを設けた。枠骨１１の外形寸法を３８５mm×１４０mm、厚さを５．８mm、幅を４．４mmとした。太内骨１２−１の断面形状は、厚さが幅よりも大きい六角形とし、厚さを５．４mm、幅を４．３mmとした。また、細内骨１２−２の断面形状も、厚さが幅よりも大きい六角形とし、その厚さを３．６mm、幅を２．８mmとした。図４に示したように、ペースト状活物質充填時に上方に向けた状態で配置される太内骨１２−１及び細内骨１２−２の厚さ方向の充填面側を、同一の仮想平面上に位置させた。充填面と反対側の下側極板面において、枠骨１１と太内骨１２−１の厚さ方向の差は、０．２mmとしている。

上記の集電体に、図１、図２に基づき説明した上記実施の形態の方法及び装置によりペースト状活物質を充填して充填極板を製造した。すなわち、充填機４を通過させて集電体１にペースト状活物質を充填して形成した充填極板５を、プレス装置９に搬送して、プレス工程を行った。プレス工程においては、第１乃至第３の成形ローラ装置６〜８の、上側ローラ６１、７１、及び８１並びに下側ローラ６２、７２及び８２に周面がゴム材質のローラを用いた。なお、上側ローラのゴム材質は、ネオプレンゴム（ショア硬度Ａ：４０）、その厚みは４０mmであり、下側ローラのゴム材質は、ネオプレンゴム（ショア硬度Ａ：６０）、その厚みは４０mmである。そして、第１の成形ローラ装置６のエアシリンダ６４には０．５ＭＰａ、エアシリンダ６５には０ＭＰａの押圧力を発生させた。第２の成形ローラ装置７のエアシリンダ７４には０ＭＰａ、エアシリンダ７５には０．５ＭＰａの押圧力を発生させた。第３の成形ローラ装置８のエアシリンダ８４及び８５には、それぞれ０．５ＭＰａの押圧力を発生させた。

第１の成形ローラ装置６により、充填極板５のペースト状活物質は、充填面とは反対側の面へ流動すると同時に、押圧力の大きいエアシリンダ６４側から押圧力の小さいエアシリンダ６５側に向かっても流動する。上側ローラ６１のローラ本体６１ｂは、ゴムの弾力性により集電体の枠骨１１に当接している箇所以外の箇所が枠骨１１によって囲まれた空間内に食い込む。その食い込み度合いが、エアシリンダ６４側では、エアシリンダ６５側よりも大きくなるので、ペースト状活物質の流動が起こる。次に、第２の成形ローラ装置７によるプレスでは、第１の成形ローラ装置６によるプレスの場合とは逆に、ローラ７１のローラ本体７１ｂが枠骨１１の内部空間に食い込む食い込み度合いが、エアシリンダ７５側では、エアシリンダ７４側よりも大きくなるので、第１の成型ローラ装置６の場合とは反対方向へのペースト状活物質の流動が起こる。そして、第３の成形ローラ装置８のエアシリンダ８４とエアシリンダ８５は、同じ押圧力を発生しているので、充填極板５のペースト状活物質はほぼ均一にならされる。

比較例１
上記実施例１において、プレス工程の第１の成形ローラ装置６及び第２の成形ローラ装置７を省略した構成とし、第３の成形ローラ装置８のみを用いて充填極板５をプレスした。そのほかは、実施例１と同様とした。

上記実施例１により製造した極板と比較例１により製造した極板のペースト状活物質充填面とは反対側の面を確認したところ、実施例１においては、太内骨１２−１、細内骨１２−２とも、活物質中に確実に埋設されていた（図４参照）。一方、比較例１においては、活物質の充填性が不十分で、充填面とは反対側の面で、太内骨１２−１が一部露出しているのが確認された。図５に、太内骨１２−１が露出している状態を示した。枠骨の厚みが厚く（５．８mm）、太内骨の厚みが厚い（５．４mm）場合にも、本発明に係る実施例においては、ペースト状活物質の充填を充填面とは反対側の面まで良好に行うことができる。

以上のように、本発明によれば、充填したペースト状活物質がまだ軟らかい状態で、極板の搬送方向と直交する極板の幅方向でプレス圧力に差をつけて極板面をプレスすることによりペースト状活物質を流動させて、極板下面側の集電体の内骨がペースト状活物質で良好に覆われた極板を製造することができる。

１ 集電体
２ ベルトコンベア
３ ホッパ
４ 充填機
５ 極板
６ 第１の成形ローラ装置
７ 第２の成形ローラ装置
８ 第３の成形ローラ装置
９ プレス装置
１１ 枠骨
１２ 内骨

Claims (6)

1. ペースト状活物質を収容したホッパを備えた充填機の下方を通過する集電体にペースト状活物質を充填して充填極板とする充填工程と、
   前記充填極板の前記ペースト状活物質が軟らかい間に、前記充填極板を搬送しながら前記充填極板の極板面をプレスする工程とからなるペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法であって、
   前記充填極板の前記極板面をプレスする工程は、
   前記充填極板を搬送する搬送方向及び前記極板面と直交する直交方向と直交する幅方向の一方の側に位置する前記極板面の第１の領域部分を重点的にプレスする第１のプレス工程と、
   前記幅方向の他方の側に位置する前記極板面の第２の領域部分を重点的にプレスする第２のプレス工程と、
   前記極板面の前記第１及び第２の領域部分を前記幅方向全体に亘ってプレスする第３のプレス工程とをそれぞれ少なくとも１回行い、かつ、
   前記プレスする工程の最後には前記第３のプレス工程を行い、
   前記第１乃至第３のプレス工程は、それぞれ前記直交方向に前記充填極板を挟んで前記搬送方向に搬送するように配置された一対のローラを備え、少なくとも前記充填極板の前記充填機と対向する側の極板面と接触する一方の前記ローラの外周部が弾力性を有する材料で構成されている第１乃至第３の成形ローラ装置により実施されることを特徴とするペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。
2. 前記第１のプレス工程では、前記第１の領域部分のプレス荷重を前記第２の領域部分のプレス荷重よりも大きくし、
   前記第２のプレス工程では、前記第２の領域部分のプレス荷重を前記第１の領域部分のプレス荷重よりも大きくし、
   前記第３のプレス工程では、前記第１及び第２の領域部分のプレス荷重を等しくすることを特徴とする請求項１に記載のペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。
3. 前記第１の成形ローラ装置は、前記一対のローラ間の間隔が前記極板面の前記第１の領域部分から前記第２の領域部分に向かう方向に徐々に広がるように構成されており、
   前記第２の成形ローラ装置は、前記一対のローラ間の間隔が前記極板面の前記第１の領域部分から前記第２の領域部分に向かう方向に徐々に狭くなるように構成されており、
   前記第３の成形ローラ装置は、前記一対のローラ間の間隔が一定になるように構成されている請求項２に記載のペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。
4. 前記第１乃至第３の成形ローラ装置は、前記一方のローラの回転軸の両端に前記充填極板に向かう方向の加重をそれぞれ制御可能に加える加重制御装置を備えており、
   前記第１乃至第２の成形ローラ装置の前記荷重制御装置は、前記回転軸の一方の前記端部に加える荷重が最大荷重となり、他方の前記端部に加える荷重が最小荷重になるように、荷重を制御し、
   前記第３の成形ローラ装置の前記荷重制御装置は、前記回転軸の両方の前記端部に最大荷重を加えるように荷重を制御することを特徴とする請求項３に記載のペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。
5. 前記一対のローラの他方の前記ローラの外周部も、弾力性を有する材料により構成されており、
   前記一方のローラの外周部の硬度が、前記他方のローラの外周部の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載のペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。
6. 前記一方のローラの外周部を構成する弾力性を有する材料の厚みは、４０mm以上であることを特徴とする請求項１に記載のペースト式鉛蓄電池用極板の製造方法。

Images