JP2649159B2 - 密閉容器用カバー及び密閉容器用カバーに安全ガス抜きを形成する方法 - Google Patents

密閉容器用カバー及び密閉容器用カバーに安全ガス抜きを形成する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、密閉容器内に係り、更に詳細には安全ガス
抜き薄膜を含む密閉容器用の新規なカバー、及び密閉容
器用カバーに安全ガス抜きを形成する方法に係る。
従来の技術 密閉容器の本体に破裂可能な安全ガス抜き薄膜を設
け、これにより容器内のガス圧が所定の限度を越えた場
合に、薄膜が破裂して内部のガスを解放し、これにより
容器の制御不可能な爆発や破壊及びこれに起因する人体
及び財貨の損傷を回避することは一般によく知られてい
る。幾つかの従来の構造としては、1971年11月２日付に
て発行された米国特許第3,617,386号に記載されている
如き圧力に対し脆弱な安全装置、1979年11月20日付にて
発行された米国特許第4,175,166号に開示されている如
く、容器内に発生する所定の周方向応力に応答して破断
するよう構成された壁厚の小さい領域を容器に設けるこ
と、1981年３月17日付にて発行された米国特許第4,256,
812号に開示されている如く、Ｖ形の断面を有する十字
形の刻み月を密閉容器に設けること、1984年10月９日付
にて発行された米国特許第4,476,200号に開示されてい
る如き圧力解放安全薄膜がある。かかる従来の安全ガス
抜きの形成は一般に一工程のスタンピングの如き機械的
手段により行われていた。かかる従来の形成手段は、応
力腐食や不均一な金属厚さを惹起し、また応力腐食、金
属の再結晶、及び加工硬化の問題に起因して不均一な圧
力感受性及び限られた圧力応答性を生じる金属結晶組織
を惹起している。
発明の概要 本発明は、爆発の危険がある密閉容器の安全ガス抜き
薄膜が均一であることの重要性を認識し、更にかかる薄
膜が所定の低圧に一様に応答するよう、かかる薄膜の寸
法および感圧特性を注意深く制御することの重要性を認
識し、好ましい非常に低い臨界圧応答均一性を犠牲にす
ることなく、またスタンピングのみによる場合に発生す
ることがある過剰の金属再結晶化及び加工硬化を生じる
ことなく、本発明の新規なカバーを大量生産することを
可能にする効率的で単純で経済的な態様にて、密閉容器
用カバーに安全ガス抜き薄膜を形成する新規にしてユニ
ークな方法を提供するものである。
エッチングにより容器に引裂き線を形成することは、
1973年３月27日付にて発行された米国特許第3,723,269
号に記載されている如く旧くから採用されているが、本
発明は密閉容器用安全ガス抜き薄膜の低圧感受性及び低
圧応答性の均一性が好ましく且重要であることを認識
し、材料の過剰の加工硬化や再結晶化を伴なうことな
く、当技術分野に於て従来より知られていはいない要領
にてかかる低圧感受性及び応答性を与える新規な方法及
びユニークな密閉容器用カバーを提供するものである。
より詳細には、本発明は、密閉容器用カバーに安全ガ
ス抜きを形成する方法にして、第一の所定の平均圧力に
耐える一様な所定の残存材料厚さの第一の溝領域をエッ
チングにより形成すべく容器用カバー素材を第一の溝形
成ゾーンへ供給する過程と、前記第一の溝領域の平均圧
力限界よりも低い第二の所定の平均圧力に耐える一様な
所定の残存材料厚さの第二の溝領域を前記第一の溝領域
内に加圧成形すべく前記エッチングされたカバー素材を
第二の溝形成ゾーンへ供給する過程と、を含む方法を提
供するものである。
更に本発明は、密閉容器用カバーにして、周縁エッジ
より隔置された位置に延在するようエッチングにより形
成され、破断するまでは第一の所定の平均圧力に耐える
第一の安全ガス抜き薄膜を与える所定の残存材料厚さを
有する第一の溝領域と、前記第一の溝領域内に形成さ
れ、破断するまでは前記第一の所定の平均圧力よりも低
い第二の所定の平均圧力に一様に応答しこれに耐える安
全ガス抜き薄膜を与える所定の残存材料厚さを有する第
二の溝領域と、を有する密閉容器用カバーを提供するも
のである。
本発明の方法の幾つかの工程及び本発明の製品の幾つ
かの部材に本発明の範囲内にて種々の変更が当業者によ
り加えられてよいことに留意されたい。例えばエッチン
グ工程、加圧成形工程、容器のカバーの材料、破裂限
度、安全ガス抜きのジオメトリーが本発明の範囲内にて
所望の結果が得られるよう当業者により変化されてよ
い。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例につい
て詳細に説明する。
実施例 第１図に於て、材料のストリップ２が、それがコイル
の形態にて貯蔵される供給ゾーン３より印刷ゾーン４へ
供給される。コイル状に巻かれた材料のストリップ２
は、後述の制御されたエッチング及び加圧成形プロセス
に応答し、また密閉容器用カバーの製造に使用されてい
る公知の多数の材料の何れかであってよく、例えばボタ
ン型の密閉された電池に使用されている如き電池カバー
の製造に使用される場合には、例えば0.008〜0.6inch
（0.20〜1.5mm）の範囲の厚さを有し、好ましくは約0.0
10±0.001inch（0.25±0.025mm）の厚さを有する例えば
冷間圧延された合金鋼（例えばC1010）の如き適当な合
金であってよい。エッチング及び加圧成形プロセスを行
う前に、合金の洗浄及び脱脂が適当な洗浄及び脱脂浴
（図示せず）内にて行われてよい。
後述の例の場合の如く合金ストップが使用される場合
には、洗浄浴としてはアルカリ性洗浄剤を使用する浴で
充分である。
印刷ゾーン４に於ては、エッチングされるべき材料及
びエッチングプロセスに於て使用される物質に応じて適
当な化学的材料より選択されてよい適当なマスキングレ
ジストや防食剤にて頻繁に又は連続的に処理される互い
に対向する印刷ロール６により、ストップのエッチング
されてはならない全ての表面が例えば採用されるエッチ
ングに抗することのできる合成樹脂の如き適当なエッチ
ング防止被覆にてマスキングされる。
印刷ゾーン４に於てローラ６によりエッチング防止被
覆が適用されなかったストリップのマスキングされてい
ない部分の形状は、本発明による幾つかの幾何学的形状
の何れであってもよい。第２図及び第３図の実施例に於
ては、この幾何学的形状は、360℃未満に亙り延在し所
定の幅を有する円弧７の形態を成す互いに隔置された覆
われていない溝領域を含んでおり、各溝領域の覆われな
ければ完全な円を形成する部分は保持部を与えるべくマ
スキングされている。第２図乃至第４図の実施例に於て
は、各円弧７は覆われていない孔を郭定する中央領域８
を囲繞しており、円弧７は米国特許第782,048号に詳細
に記載されており、また第３図の断面図より解る如く、
互いに対向する鏡像の関係にてストリップ２の両面に設
けられている。勿論本発明は前記米国特許出願に詳細に
記載されている如き他の形状にも適用されれてよいもの
であることに留意されたい。
本発明の方法によれば、第１図に於て、ストリップ２
が上述の如き態様にてエッチング防止被覆にて適宜にマ
スキングされると、ストリップ２は互いに隔置されたア
イドルローラ10に沿ってエッチングゾーン12へ供給さ
れ、これにより第一の所定の平均圧力に耐える均一な所
定の残存材料厚さ及び幅を有する第一の溝領域７がエッ
チングによって形成され、しかる後洗浄ゾーン13、潤滑
ゾーン14、圧印加工ゾーン15の如き加圧成形ゾーンへ順
次供給され、ゾーン15に於ては加圧成形又はストリップ
の材料を溝領域７内へ塑性流動させることにより第二の
溝領域７′が形成される。この溝領域７′は溝領域７の
平均圧力限度よりも低い第二の所定の平均圧力に耐える
所定の残存材料厚さ及び幅を有している。溝領域７′は
多数の断面形状の何れにて形成されてもよく、第３図に
於ては溝領域７′はストリップ２の一方の側にＶ形の断
面を成す形状にて図示されており、ストリップの他方の
側に於ては切頭円錐形の断面にて図示されている。ゾー
ン15に於て溝領域７に溝領域７′が適正に形成される
と、ストリップ２はスタンピングゾーン、即ち加圧成形
ゾーン16へ供給され、第４図に示されている如き個々の
密閉容器用カバー17が形成される。ストリップ２はそれ
が洗浄ゾーン13を通過した後には、その後他の場所にて
処理が行われるようコイル状に巻き取られてもよい。ま
たカバー17に種々の型式のリム20が形成されてもよく、
また必要ならばリムは排除されてもよい。
ストリップ２はゾーン12、13、14を通過する際には上
述の如く適当なアイドルローラ10に沿って供給される。
エッチングゾーン12に於ては、ストリップはエッチング
されるべき材料が合金鋼である場合には、塩化鉄の如き
適当な酸エッチング浴に通されてよい。エッチング浴の
密度及び温度、更には浴の数はガスの発生を回避するよ
う制御されてよい。また供給速度、プロセスの浴内に於
ける滞留時間、浴の酸濃度、浴の温度の如きパラメータ
は、エッチング深さ、従って材料の厚さがマスキングさ
れていない表面に沿って均一な所定の値に維持されるよ
う、注意深く制御される。例えば厚さが0.008〜0.06inc
h（0.20〜1.5mmの範囲、好ましくは0.010inch（0.25m
m）である合金鋼が使用される場合には、第一の溝領域
７のエッチングは0.0025〜0.0035inch0（0.064〜0.089m
m）の範囲、好ましくは0.003inch（0.076mm）の均一な
残存材料厚さを与えるよう制御される。第二の溝領域
７′の加圧成形には、その溝領域内の均一な残存厚さが
約0.0005〜0.002inch（0.013〜0.051mm）の範囲になる
よう制御される。密閉容器用の電池カバーが処理される
場合には、第一の溝領域のエッチング深さは、そのカバ
ーが組込まれる密閉容器内の500psi（35kg/cm2）まで所
定の圧力に耐える所定の残存材料厚さを与えるよう制御
されることが好ましい。第一の溝領域内に第二の溝領域
を形成することは、400psi（28kg/cm2）までの範囲の所
定の圧力に応答しこれに耐えるよう第一の溝領域の薄膜
内に第二の溝領域が形成されるよう制御される。
前述の如く、ストリップ２はエッチングゾーン12に於
て適正にエッチングされると、洗浄ゾーン13へ供給され
る。本発明の第１図の実施例に於ては、洗浄ゾーン13は
三つの段階、即ち中和段階18とレジスト除去段階19と洗
浄段階21とを含んでいる。中和段階18は水酸化ナトリウ
ムの如き適当なアルカリ溶液の浴を含んでいてよい。レ
ジスト除去段階19は印刷ゾーン４に於て印刷ローラ６に
適用されるマスキングレジスト被覆の化学組成に応じて
適当な酸浴を含んでいてもよく、洗浄段階21はプレーン
タップ水浴であってよい。ストリップ２は洗浄ゾーン13
の最終段階より、それが圧印加工ゾーン15の如き加圧成
形ゾーンへ供給される前に適当なオイル潤滑ゾーン14へ
供給され、しかる後ストリップ２よりカバー17を形成す
べくオーバロールスタンピングゾーン16へ供給されてよ
い。エッチングゾーン12の場合と同様、洗浄ゾーン13、
即ち段階18、19、21に於ける滞留時間及び欲の濃度は必
要とされる結果に応じて制御されてよい。
前述の如く、本発明の範囲内にて本発明の方法の幾つ
かの工程及び本発明の製品に種々の変更が行われてよ
い。例えば密閉容器用カバー以外のカバーが本発明に従
って製造されてよく、本発明の方法に於ては合金鋼以外
の他の容器材料が使用されてよく、エッチング及び加圧
成形処理及び溝の形状は容器内の他の所定の圧力を受入
れる安全ガス抜き薄膜が形成されるよう変化されてよ
い。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法の実施に含まれる幾つかの工程を
解図的に示す工程図である。 第２図は第１図の本発明の方法にて処理された材料のス
トリップの一部を示す拡大部分平面図である。 第３図は第２図の線３−３に沿う第２図に示された材料
の拡大部分断面図である。 第４図は密閉容器用の本発明のカバーを示す斜視図であ
る。 ２……ストリップ,3……供給ゾーン,4……印刷ゾーン,6
……印刷ローラ,7……円弧（第一の溝領域）,8……中央
領域,10……アイドルローラ,12……エッチングゾーン,1
3……洗浄ゾーン,14……潤滑ゾーン,15……圧印加工ゾ
ーン,16……スタンピングゾーン,18……中和段階,19…
…マスキングレジスト除去段階,21……洗浄段階

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】密閉容器用カバーにして、 周縁エッジより隔置された位置に延在するようエッチン
    グによる減厚により形成され、破断するまでは第一の所
    定の平均圧力に耐える第一の安全ガス抜き薄膜を呈する
    所定の残存材料厚さを有する第一の溝領域と、 前記第一の溝領域内に加圧による減厚により形成され、
    破断するまでは前記第一の所定の平均圧力よりも低い第
    二の所定の平均圧力に耐える安全ガス抜き薄膜を呈する
    所定の残存材料厚さを有する第二の溝領域と、 を有する密閉容器用カバー。
  2. 【請求項２】リチウム電池の密閉容器用の円形の合金鋼
    製電池カバーにして、前記カバーは実質的に0.008〜0.0
    6inch（0.20〜1.5mm）の範囲の厚さを有し、破断するま
    では500psi（35kg/cm2）までの所定の平均圧力に耐える
    実質的に0.0025〜0.0035inch（0.064〜0.089mm）の範囲
    の一様な所定の残存材料厚さを有する第一の安全ガス抜
    き薄膜を呈すべく前記カバーの周縁エッジより隔置され
    360゜未満の円弧状に延在し互いに鏡像的に対向する化
    学的にエッチングされた二つの第一の溝を有しており、
    前記円弧状の溝の内側の部分に融接されるべきアイレッ
    トと端子ピンの組立体を受入れる大きさの孔が形成され
    ており、更に破断するまでに400psi（28kg/cm2）までの
    所定の平均圧力に耐える実質的に0.0005〜0.002inch
    （0.013〜0.051mm）の一様な残存材料厚さを有する第二
    の安全ガス抜き薄膜を前記第一の安全ガス抜き薄膜内に
    呈すべく前記第一の安全ガス抜き薄膜の両面に前記第一
    の溝の円弧形状に沿って互いに鏡像的に対向する印加加
    工により形成された二つの第二の溝を有する電池カバ
    ー。
  3. 【請求項３】密閉容器用カバーに安全ガス抜きを形成す
    る方法にして、 第一の所定の平均圧力に耐える一様な所定の残存材料厚
    さの第一の溝領域をエッチングにより形成すべく容器用
    カバー素材を第一の溝形成ゾーンへ供給する過程と、 前記第一の溝領域の平均圧力限界よりも低い第二の所定
    の平均圧力に耐える一様な所定の残存材料厚さの第二の
    溝領域を前記第一の溝両域内に加圧により成形すべく前
    記エッチングされたカバー素材を第二の溝形成ゾーンへ
    供給する過程と、 を含む方法。
  4. 【請求項４】密閉容器用カバーに安全ガス抜きを形成す
    る方法にして、 実質的に0.008〜0.06inch（0.20〜1.5mm）の範囲の厚さ
    を有する合金鋼よりなる容器用カバー素材を印刷ゾーン
    へ供給し、安全ガス抜き薄膜領域に対応する領域にて欠
    けているマスキングレジストを前記カバー素材の両面に
    印刷する過程と、 前記マスキングレジストを印刷されたカバー素材をエッ
    チングゾーンへ供給し、前記カバー素材を制御されたエ
    ッチングプロセスに付し、前記両面の前記マスキングレ
    ジストが欠けている領域をエッチングし、これにより破
    断するまでは第一の所定の平均圧力に耐える第一の安全
    ガス抜き薄膜として作用する実質的に0.0025〜0.0035in
    ch（0.064〜0.089mm）の範囲の一様な所定の残存材料厚
    さを有する第一の溝領域を形成する過程と、 前記カバー素材を洗浄ゾーンへ供給し、前記マスキング
    レジスト及びエッチング材料を除去する過程と、 前記カバー素材の前記第一の溝領域を加圧加工し、実質
    的に0.0005〜0.002inch（0.013〜0.051mm）の範囲の一
    様な残存材料厚さを有する第二の溝領域を前記第一の溝
    両域内に形成する過程と、 を含む方法。
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