JP4928359B2 - モノブロック用電槽の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モノブロック式の鉛蓄電池に使用されているモノブロック用電槽の製造方法に関するものである。

鉛蓄電池は安価で信頼性の高い電池として、自動車用バッテリ、フォークリフトなどの電動車、無停電電源装置などのさまざまな用途に用いられている。これらの鉛蓄電池として、単電池を６セル直列に接続（１２Ｖ用）して製造するモノブロック式の鉛蓄電池が製造されている。

ここで、モノブロック式の鉛蓄電池に用いられている電槽は、図２に示す方式で製造されている。すなわち、図２に示されるように、キャビティ金型4に群ブロック2を有するコア金型1を挿入して固定する。この状態で、キャビティ金型4の背面に形成されている樹脂供給用穴部5から、溶解した熱可塑性の樹脂6を注入し、射出成型をして製造している。

なお、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7は、排気用穴部3から外部の大気中に放出される。ここで、従来は、モノブロック式の鉛蓄電池に用いられる熱可塑性の樹脂6として、安価であり、射出成型が容易なポリプロピレン樹脂が多く用いられていた。

最近では、鉛蓄電池内部の電極板を適正な圧力で加圧することによって、正極活物質の脱落を防止して、鉛蓄電池の長寿命化する手法が一般的に用いられている。すなわち、モノブロック用電槽の材質には、適切な剛性が重要となっている。しかし、通常のポリプロピレン樹脂では、成型後においても軟らかい性質を有するために、モノブロック用電槽としての剛性が不十分となり、一般需要者の要求を満たすような長寿命の鉛蓄電池を製造することが難しい状況となっている。

そこで、ポリプロピレン樹脂にガラス等の短繊維や、タルク等の微粉末を添加した樹脂を添加・使用してモノブロック用電槽の剛性を高める検討がされている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、一般需要者のさらなる長寿命化に対する要求はますます強くなっている。そして、上述したようなポリプロピレン樹脂にガラスの短繊維や、タルク等の微粉末を添加して剛性を高めた樹脂を用いても、モノブロック用電槽の剛性としては十分でない状況となっている。

加えて、一般需要者からの小型・軽量化の要求も強く、モノブロック用電槽8の外部やその内部の隔壁9をより薄くする必要性も生じている。そこで、従来から使用されているポリプロピレン樹脂に代えて、剛性の高いＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物などを使用して、モノブロック用電槽8を製造する必要性が生じている。

特許３８７６９８１号

しかしながら、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物は、ポリプロピレン樹脂に比べて、射出成型が容易ではないという問題点がある。すなわち、ＡＢＳ樹脂などの剛性の高い樹脂は、ポリプロピレン樹脂に比べて、加熱・溶融状態においても流動性が低く、流れにくい性質を有するために、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7が、排気用穴部3から外部に容易に放出されにくくなっているためである。その結果、成型したモノブロック用電槽8に、ウェルドライン11やヒケ12などの成型不良が発生しやすいことが知られている。

なお、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7を排出し易くする方法としては、排気用穴部3の数を多くしたり、その径を大きくしたりする手法も容易に考えられる。しかし、排気用穴部3の数を多くする手法は、コア金型1の加工が困難になり、コストを高めるという問題点があり、排気用穴部3の径を大きくすると、溶融した樹脂が外部へはみ出しやすいという問題点がある。

そして、ウェルドライン11やヒケ12は、樹脂供給用穴部5の位置や形状等にも依存するものの、図３に示すように、モノブロック用電槽8の中央部分の隔壁9（図３において、（３）の部分。）よりも、両端付近の隔壁9（図３において、（１）、（５）の部分。）において、より発生しやすいことが明らかになっている。

なお、モノブロック用電槽8の隔壁9に、ウェルドライン11やヒケ12が発生すると、その部分の強度が不足し、電槽の破損や変形が起こり易くなるという問題点がある。加えて、電極板を一様に加圧することも難しくなり、正極活物質の脱落を起こしやすくなり、その結果、鉛蓄電池の寿命も短くなることも知られている。

本発明の目的は、上記した課題を解決するものであり、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物などの剛性の高い樹脂を使用した場合においても、ウェルドライン11やヒケ12が発生しにくいモノブロック用電槽の製造方法を提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明では、モノブロック用電槽の製造時において、ウェルドラインやヒケが発生し易い部分に対応する群ブロックの一部に金属多孔質体を埋め込まれていることを特徴とものである。

すなわち、請求項１の発明は、略直方体形状をした６個の群ブロック2が装着されているコア金型1をキャビティ金型4に挿入し、熱可塑性の樹脂を充填し、射出成型をして製造をするモノブロック用電槽8の製造方法において、
モノブロック用電槽8の両端のそれぞれに近く位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向するそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれており、モノブロック用電槽8の中央に位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向しないそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、モノブロック用電槽8の両端のそれぞれに近く位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向するそれぞれの面に面積の大きな金属多孔質体10が埋め込まれており、モノブロック用電槽8の中央に位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向しないそれぞれの面に前記面積の大きな金属多孔質体10よりも小さい面積の金属多孔質体10が埋め込まれていることを特徴とするものである。

本発明に係わる製造方法を用いると、ＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂またはＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物などのように、剛性の高い樹脂を使用した場合においても、ウェルドラインやヒケが発生しにくいモノブロック用電槽の製造方法を提供することができる。

本発明に係わるモノブロック用電槽の製造方法においては、コア金型1の群ブロック2の部分に、金属多孔質体10を用いて射出成型をすることを特徴としている。すなわち、後述するように、成型時においてウェルドライン11やヒケ12が発生し易い隔壁9の部分に対応する、コア金型1の群ブロック2の一部に金属多孔質体10を埋め込まれている状態で射出成型をすることを特徴としている。

１．本発明に係わる群ブロック2
本発明に係わる群ブロック2の概略図を図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１及び図２に示されるように、コア金型1がキャビティ金型4に挿入した状態で樹脂6の射出成型がされる。ここで、コア金型1には、略直方体形状をした６個の群ブロック2（（イ）〜（ヘ））が装着されており、それぞれの群ブロック2の隙間部分13に溶融した熱可塑性の樹脂6が充填されることによって、モノブロック用電槽8の５枚の隔壁9が成型される。すなわち、これら５枚の隔壁9によって、モノブロック用電槽8は、内側が６個の空間15に仕切られて（図２（ｃ））、モノブロック用電槽8において正極板、負極板、セパレータなどの極板群が挿入される６個の空間15が形成される。

本発明に係わる６個の群ブロック2では、隔壁9が成型される部分の一部に通気性を有する金属多孔質体10（ポーセラックス、新東工業社製）が埋め込まれていることを特徴とている。そして、図１に示すように、６個の群ブロック2のうちで、ウェルドライン11やヒケ12が発生し易い隔壁9の部分に対応する面に金属多孔質体10を埋め込むようにしている。

ここで、図３に示すように、ウェルドライン11やヒケ12の発生は、モノブロック用電槽8の両端のそれぞれに近く位置する隔壁番号（１）及び（５）に多発しやすく、その次に隔壁番号（２）及び（４）に発生し、モノブロック用電槽8の中央に位置する隔壁番号（３）ではほとんど発生していないことが明らかになっている。この原因としては、隔壁番号（１）及び（５）では、コア金型1とキャビティ金型4との間の隙間部分を埋めていた空気7と、溶融した樹脂6との置換が良好ではなく、樹脂6の充填中に、空気7がコア金型1の排気用穴部3から排出されにくいためである。

そこで、本発明では、ウェルドライン11やヒケ12が発生し易い、隔壁番号（１）及び（５）のそれぞれを形成する一対の群ブロック2（（イ）と（ロ）、（ホ）と（ヘ））には、対向するそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれており、隔壁番号（３）を形成する内側の一対の群ブロック2（（ハ）及び（ニ））には、対向しないそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれているようにした（図１）。

すなわち、ウェルドライン11やヒケ12が発生し易い、電槽両端の隔壁番号（１）及び（５）を形成する二対の群ブロック2（（イ）と（ロ）、（ホ）と（ヘ））は、各一対の対向面には金属多孔質体10が多く存在し、その次に多い隔壁番号（２）及び（４）を形成する二対の群ブロック2（（ロ）と（ハ）、（ニ）と（ホ））は、各一対の対向面には金属多孔質体10が少なく、ほとんど発生しない中央の隔壁番号（３）を形成する一対の群ブロック2（（ハ）及び（ニ））の対向面には金属多孔質体10を有しないようにした。

図１に示すように、６枚の群ブロック2の片面のみに金属多孔質体10を有することで、高価な金属多孔質体10の使用量を低減することができる。加えて、金属多孔質体10を群ブロック枠体14の片面のみに装着すれば十分であるために、金属多孔質体10を両面に埋め込む場合と比較して、埋め込み作業も単純化することができる。したがって、金型費用を低減することができる。加えて、一定のショット回数後に定期的に行う金型の洗浄作業も容易化することができる。

なお、図１（ｂ）に示されているように、ウェルドライン11やヒケ12が発生し易い電槽両端の隔壁番号（１）及び（５）のそれぞれを形成する一対の群ブロック2（（イ）と（ロ）、（ホ）と（ヘ））には、対向するそれぞれの面にのみ面積の大きな金属多孔質体10が埋め込まれており、電槽中央の隔壁番号（３）を形成する内側の一対の群ブロック2（（ハ）、（ニ））には、対向しないそれぞれの面にのみ前記面積の大きな金属多孔質体10よりも小さい面積の金属多孔質体10が埋め込まれているようにすると、高価な金属多孔質体10の使用量を低減することができるために、さらに金型費用を削減することができる。

２．モノブロック用電槽の製造方法
上述した金属多孔質体10が装着されている群ブロック2を有するコア金型1を用いて射出成型実験をした（図２）。本実施例では、剛性の高い、ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物（Ｃ６３００、ＧＥプラスチックス製）を用いて、従来から使用されている射出成型条件でモノブロック用電槽8を製造した。

すなわち、キャビティ金型4に群ブロック2を有するコア金型1を挿入した状態で固定する（図２（ｂ））。この状態で、左側のキャビティ金型4の背面部の樹脂供給用穴部5から、溶解した樹脂6を矢印の方向に注入し（樹脂の温度：２８０℃、射出圧力：１４５ＭＰａ、充填時間：３．７秒。）、射出成型をしてモノブロック用電槽8を製造した（図２（ｃ））。なお、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7は、容易に金属多孔質体10を通り、排気用穴部3から外部に放出される。

本発明に係わる製造方法を用いると、すべての隔壁（隔壁番号：（１）〜（５）、図３）において、ウェルドライン11やヒケ12のないモノブロック用電槽の製造することができた。この理由として、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7は、内部に停滞することがなく、金属多孔質体10を通り、排気用穴部3から容易に外部に放出されるためと考えられる。

ここで、本発明に係わる群ブロック2には、それぞれ金属多孔質体10が装着されている。なお、金属多孔質体10の連通孔の平均空孔径は２０ミクロン以下であるために、溶融したＡＢＳ樹脂が排気用穴部3から、外部にはみ出すこともない。したがって、コア金型1の排気用穴部3の径を、従来に比べて大きくすることができる。その結果、キャビティ金型4とコア金型1との隙間部分の空気7と樹脂6との置換もさらに容易となり、射出成型時間も従来の約７０秒から約６０秒に短縮することができた。

なお、本実施例では、剛性の高い、ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂の混合物を用いた場合のモノブロック用電槽の製造方法について詳細な説明をしたが、ポリカーボネート樹脂や、ポリプロピレン樹脂などを用いる場合においても同様の方法でモノブロック用電槽の製造をすることができる。

本発明は、モノブロック用電槽の製造方法に用いることができる。

本発明に係わる金属多孔質体を埋め込んだ群ブロックの概略図である。 モノブロック用電槽の製造方法の概略図である。 従来の製造方法によるウェルドラインやヒケの状態を示す概略図である。

１：コア金型、２：群ブロック、３：排気用穴部、４：キャビティ金型、
５：樹脂供給用穴部、６：樹脂、7：空気、８：モノブロック用電槽、９：隔壁、
１０：金属多孔質体、１１：ウェルドライン、１２：ヒケ、１３：隙間部分、
１４：群ブロック枠体、１５：空間

Claims (2)

1. 略直方体形状をした６個の群ブロック2が装着されているコア金型1をキャビティ金型4に挿入し、熱可塑性の樹脂を充填し、射出成型をして製造をするモノブロック用電槽8の製造方法において、
   モノブロック用電槽8の両端のそれぞれに近く位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向するそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれており、モノブロック用電槽8の中央に位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向しないそれぞれの面にのみ金属多孔質体10が埋め込まれていることを特徴とするモノブロック用電槽8の製造方法。
2. モノブロック用電槽8の両端のそれぞれに近く位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向するそれぞれの面にのみ面積の大きな金属多孔質体10が埋め込まれており、モノブロック用電槽8の中央に位置する隔壁9を成型するための一対の前記群ブロック2には、対向しないそれぞれの面にのみ前記面積の大きな金属多孔質体10よりも小さい面積の金属多孔質体10が埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載のモノブロック用電槽8の製造方法。

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