JP3506375B2 - 電池用ガスケット部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエーテルエー
テルケトン樹脂組成物及び電池用ガスケット部材に関す
る。本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物
は、高い機械的強度を有し、長期間を経過してもなお機
械的強度の低下が殆どないという優れた特性を有してい
る。

【０００２】本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂
組成物は、各種機構部品の材料として有用であり、特に
電池のガスケット材料として有用である。

【０００３】

【従来の技術とその課題】樹脂の機械的強度を向上させ
るために、各種の樹脂にチタン酸カリウム繊維を配合す
ることは、知られている。

【０００４】ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン等
のポリエーテルケトン系樹脂に６チタン酸カリウム繊維
を配合した材料も提案されている（特開平７−２３９６
２６号公報、特開昭６１−２７５７５号公報、特開昭６
０−２５７４６７号公報等）。

【０００５】これらのポリエーテルケトン系樹脂は、構
造上、アルカリによる加水分解に弱いものと考えられて
いたため、配合するチタン酸カリウム繊維としてはアル
カリ溶出量の少ない６チタン酸カリウム繊維がもっぱら
用いられていた。従って、かかるポリエーテルケトン系
樹脂にアルカリ溶出量が６チタン酸カリウムに比較して
多い８チタン酸カリウムを配合することは当業者の常識
としては到底考えられないことであった（例えば特開昭
６０−２５７４６７号公報２頁右下欄参照）。

【０００６】ポリエーテルケトンやポリエーテルエーテ
ルケトンに６チタン酸カリウム繊維を配合した材料は、
製造当初は良好な機械的強度を示すものの、１年以上の
長期間を経過すると機械的強度全般に低下が認められ、
その中でも特に圧縮クリープ性の低下が顕著になるとい
う欠点を有していた。このため、ポリエーテルケトン又
はポリエーテルエーテルケトンに６チタン酸カリウム繊
維を配合してなる樹脂組成物は、高い圧縮クリープ性と
長期的な信頼性を要求される、電池のガスケット部材等
の材料としては不適当である。

【０００７】一方、電池のガスケット部材の材料とし
て、ポリエーテルエーテルケトンを用いることは、例え
ば、特開平５−１３０５９号公報、特開平８−１７４７
０号公報、特開２０００−６７９２１号公報等に記載さ
れている。ポリエーテルエーテルケトンは耐熱性をはじ
めとした優れた物性を有するエンジニアリングプラスチ
ックであり、リフローハンダ付け処理が可能な高耐熱性
電池用のガスケット部材として好適に使用できるが、単
独では、長期的にみた機械的強度、とりわけ圧縮クリー
プ性等の機械的強度が不十分である。

【０００８】そこで本発明は、高い機械的強度を有し、
しかも長期間にわたり圧縮クリープ性等の機械的強度を
実用上問題のない程度に維持できるポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂組成物及びかかる樹脂組成物からなり、長
期にわたり所望の性能を発揮できる信頼性の高い電池の
ガスケット部材を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、従来、ポリエーテル
ケトン系樹脂を劣化させ易いと考えられていた８チタン
酸カリウム繊維を、ポリエーテルケトン系樹脂の中でも
特にポリエーテルエーテルケトンに配合する場合には、
殆どその劣化を生じさせないばかりか、長期間に亘って
非常に高い機械的強度、特に優れた圧縮クリープ性を示
す樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成し
た。

【００１０】即ち本発明は、ポリエーテルエーテルケト
ンと８チタン酸カリウム繊維とを含むポリエーテルエー
テルケトン樹脂組成物を提供する。

【００１１】また、本発明は、上記ポリエーテルエーテ
ルケトン樹脂組成物を成形してなる電池用ガスケット部
材を提供する。

【００１２】本発明の樹脂組成物は、ポリエーテルエー
テルケトンに８チタン酸カリウム繊維を配合することに
より、ポリエーテルエーテルケトン本来の優れた特性を
損なうことなく優れた機械的強度を付与したものであ
る。加えて本発明の樹脂組成物は、製造当初のみなら
ず、製造後長期間の経過後も高い機械的強度を維持し、
特に圧縮クリープ性に優れた樹脂組成物であるため、各
種機器類の機構部品、とりわけ電池のガスケット部材用
の材料として非常に有用な樹脂組成物を得ることができ
る。

【００１３】本発明において、上記の様な優れた効果が
得られる理由はいまだ明らかではないが、８チタン酸カ
リウム繊維が特異的に有している結晶構造が、ポリエー
テルエーテルケトンとの組み合わせの場合には特に良い
結果をもたらすものと考えられる。

【００１４】即ち、６チタン酸カリウム繊維及び８チタ
ン酸カリウム繊維は、共に二酸化チタンの八面体格子に
よって囲まれた中空構造を持ち、その中空構造の中にカ
リウム原子を保持する所謂トンネル構造と称される結晶
構造を有しているが、中空構造を構成する二酸化チタン
の八面体格子の数が異なるため中空構造の大きさが異な
っている。具体的には、８チタン酸カリウム繊維は、６
チタン酸カリウム繊維より中空構造のサイズが大きいと
いう結晶構造的な特徴を有しており、かかる構造がその
優れた効果に寄与しているものと思われる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
説明する。

【００１６】本発明に係るポリエーテルエーテルケトン
樹脂組成物において、マトリックスになるポリエーテル
エーテルケトンとしては公知のものをいずれも使用で
き、例えば、次の一般式で表わされる基本繰返し単位を
含むものを挙げることができる。

【００１７】

【化１】

【００１８】本発明で使用するポリエーテルエーテルケ
トンには、上記の基本繰返し単位と共に、必要に応じ
て、次の一般式で表わされる繰返し単位の１種又は２種
以上が含まれていてもよい。

【００１９】

【化２】

【００２０】本発明では市販のポリエーテルエーテルケ
トンをそのまま使用してもよく、例えば、商品名：ＶＩ
ＣＴＲＥＸとして市販されているビクトレックス社製の
もの等を挙げることができる。ポリエーテルエーテルケ
トンの配合量は特に制限はなく、得られる組成物の用途
等に応じて適宜選択すれば良いが、１年、好ましくは数
年以上の長期間にわたって高水準で耐熱性と機械的強度
とを保持するという観点からは、ポリエーテルエーテル
ケトン樹脂組成物全量の２０〜９７重量％、好ましくは
３０〜９５重量％とすればよい。

【００２１】本発明で使用する８チタン酸カリウム繊維
は、Ｋ₂ Ｏ・８ＴｉＯ₂ で表される組成を有する繊維状
物である。上述の様に、８チタン酸カリウム繊維は６チ
タン酸カリウム繊維とは異なる結晶構造を有し、樹脂に
対する挙動も異なっており、樹脂に配合する上では別異
の無機物質である。

【００２２】本発明では、８チタン酸カリウム繊維をカ
ップリング剤で表面処理することにより、８チタン酸カ
リウム繊維とポリエーテルエーテルケトンとの組み合わ
せにより得られる特異的な効果が更に向上する。

【００２３】該カップリング剤としては、この分野で常
用されるものをいずれも使用でき、例えば、シラン系カ
ップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタン
系カップリング剤等を挙げることができる。これらの中
でも、シラン系カップリング剤が好ましい。カップリン
グ剤は１種を単独で使用でき又は２種以上を併用でき
る。カップリング剤による８チタン酸カリウム繊維の表
面処理は、公知の方法に従って行うことが出来る。

【００２４】本発明組成物における８チタン酸カリウム
繊維の配合量は特に制限はなく、得られる組成物の用途
等に応じて適宜選択すれば良いが、長期間にわたって高
水準の機械的強度、特に圧縮クリープ性を保持させると
いう観点からは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成
物全量の３〜８０重量％、好ましくは５〜７０重量％と
すればよい。

【００２５】本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂
組成物には、その優れた特性を損なわない範囲で、例え
ば、無機質充填剤、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、離
形剤、潤滑剤、熱安定剤、ドリップ防止剤、難燃剤、紫
外線吸収剤、光安定剤、遮光剤、金属不活性剤、老化防
止剤、可塑剤、衝撃強度改良剤、相溶化剤等の一般的な
樹脂添加剤の１種又は２種以上が含まれていても良い。

【００２６】本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂
組成物は、ポリエーテルエーテルケトンと８チタン酸カ
リウム繊維とのそれぞれ所定量及び必要に応じて樹脂添
加剤の適量を、任意の手段により混合又は混練すること
により製造できる。より具体的には、例えば、粉末、ビ
ーズ、フレーク又はペレット状の各成分を、１軸押出
機、２軸押出機等の押出機、バンバリーミキサー、加圧
ニーダー、２本ロール等の混練機等を用いて混合及び混
練することにより、ペレット状の本発明樹脂組成物を製
造できる。

【００２７】本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂
組成物は、例えば、プレス成形、射出成形、押出成形等
の任意の樹脂成形法に従って、所望の形状の成形体とす
ることができる。例えば本発明のポリエーテルエーテル
ケトン樹脂組成物を、電池用ガスケット部材の形状に成
形することにより、本発明の電池用ガスケット部材を得
ることができる。

【００２８】本発明のポリエーテルエーテルケトン樹脂
組成物は、上記の様な優れた特性を有するとともに、チ
タン酸カリウム繊維を配合した樹脂組成物と同様に、良
好な成形加工性や表面平滑性を示し、金型や成形加工機
に損傷を与えないという特性を示すから、各種の成形材
料として好適に使用できるものである。

【００２９】

【実施例】以下に実施例、比較例及び試験例を挙げ、本
発明を具体的に説明する。なお、本実施例、比較例で使
用した樹脂及びチタン酸カリウム繊維は、具体的には次
の通りである。ポリエーテルエーテルケトン（商品名：
ＶＩＣＴＲＥＸ ４５０Ｇ、ビクトレックス・エムシー
（株）製、以下「ＰＥＥＫ」と略記する）８チタン酸カ
リウム繊維（大塚化学（株）製、繊維長５〜１００μ
ｍ、繊維径０．２〜０．５μｍ、以下「８ＰＴＷ」と略
記する）６チタン酸カリウム繊維（大塚化学（株）製、
繊維長５〜１００μｍ、繊維径０．２〜０．５μｍ、以
下「６ＰＴＷ」と略記する）実施例１〜２及び比較例１
表１に示す配合割合（重量％）で、ＰＥＥＫを二軸混練
押出機のメインホッパーに投入し、３８０℃で溶融混練
した後、サイドフィーダーから、チタン酸カリウム繊維
（８ＰＴＷ又は６ＰＴＷ）を加え、溶融混練して押出
し、本発明ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物及び
比較樹脂組成物のペレットをそれぞれ製造した。

【００３０】上記で得られた樹脂組成物のペレットを、
ＪＩＳ試験片作製用金型（金型温度１４０℃）を装着し
た射出成形機（商品名：ＪＳ７５、（株）日本製鋼所
製、シリンダー温度３８０℃）に投入して射出成形し、
各種ＪＩＳ試験片を製造した後、２１０℃で２時間アニ
ーリング処理し、以下の性能試験に供した。（１）成形
収縮率：９０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの金型にフィルム
ゲートで成形品を作成し、次式により算出した。

【００３１】成形収縮率（％）＝［（金型寸法−成形品
寸法）／金型寸法］×１００ （２）引張強さ及び破断伸び：ＪＩＳ Ｋ７１１３に準
じて測定した。 （３）曲げ強さ、曲げ弾性率及び曲げたわみ：ＪＩＳ
Ｋ７１７１に準じて測定した。 （４）ＩＺＯＤ（ノッチ付きアイゾット衝撃値）：ＪＩ
Ｓ Ｋ７１１０に準じ、１号試験片で評価した。 （５）ハンター白色度：日本電色（株）製の色差計を用
いて測定した。

【００３２】結果を表1 に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から、８チタン酸カリウム繊維（８Ｐ
ＴＷ）を配合した本発明のポリエーテルエーテルケトン
樹脂組成物（実施例１）は、６チタン酸カリウム繊維
（６ＰＴＷ）を配合したポリエーテルエーテルケトン樹
脂組成物（比較例１）と比較すると、同等又はそれ以上
の機械的強度を示すことが明らかである。 試験例１（圧縮クリープ性試験） 実施例１及び比較例１と同様にして得られたポリエーテ
ルエーテルケトン樹脂組成物のペレットを用い、射出成
形により、径８ｍｍ×２０ｍｍ長の円柱状試験片を作成
した。

【００３５】この試験片に、２０ＭＰａの一定圧縮応力
を室温にて１０００時間に亘って負荷した。圧縮応力の
負荷前後に、試験片の長さを測定し、次の計算式に従っ
て、圧縮ひずみを求めた。圧縮ひずみが小さいほど、圧
縮クリープ性が良好である。

【００３６】ε（％）＝（Δｌ／ｌ）×１００ ε：圧縮ひずみ ｌ：圧縮応力負荷前の試験片の長さ（ｍｍ） Δｌ：圧縮応力負荷後の試験片の長さの減少量（ｍｍ） 実施例１のものは圧縮ひずみが４．５％であったのに対
し、比較例１は１０％とひずみが大きかった。

【００３７】上記と同様にして製造された円柱状試験片
（実施例１及び比較例１）を、室内にて１年間保存した
後、上記と同様にして圧縮ひずみを調べたところ、実施
例１のものは保存前とほぼ同等であったのに対し、比較
例１のものは更に数％程度の低下が認められた。

【００３８】

【発明の効果】本発明によると、高い機械的強度を有
し、しかも長期間にわたり圧縮クリープ性等の機械的強
度を実用上問題のない程度に維持できるポリエーテルエ
ーテルケトン樹脂組成物及びかかる樹脂組成物からな
り、長期にわたり所望の性能を発揮できる信頼性の高い
電池のガスケット部材を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 2/08 C08K 7/00 - 7/28 C08K 9/00 - 9/12 C08L 71/10 - 71/12 F16J 15/10 - 15/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエーテルエーテルケトンを２０〜９７
   重量％、８チタン酸カリウム繊維を３〜８０重量％含む
   ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を成形してなる
   電池用ガスケット部材。
2. 【請求項２】ポリエーテルエーテルケトンを３０〜９５
   重量％、８チタン酸カリウム繊維を５〜７０重量％含む
   ポリエーテルエーテルケトン樹脂組成物を成形してなる
   電池用ガスケット部材。
3. 【請求項３】前記８チタン酸カリウム繊維はカップリン
   グ剤で表面処理されている請求項１又は２記載の電池用
   ガスケット部材。