JP7168323B2 - Heat-expandable fire-resistant sheet and use of the heat-expandable fire-resistant sheet in battery - Google Patents
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Description
本発明は、熱膨張性耐火シート及び該熱膨張性耐火シートのバッテリーにおける使用に関する。 The present invention relates to a thermally expandable refractory sheet and the use of the thermally expandable refractory sheet in a battery.
リチウムイオン電池に代表される各種バッテリーでは、高温になると発火、発煙等の災害が生じることがある。こうした災害を最小限に抑えるために、異常高温になったバッテリーの熱を周囲のバッテリー及びバッテリーを収容した筐体に伝え難くする対策が重要である。 Various types of batteries represented by lithium-ion batteries may cause disasters such as fire and smoke when they reach high temperatures. In order to minimize such disasters, it is important to take measures to make it difficult for the heat of the battery, which has reached an abnormally high temperature, to be transmitted to the surrounding batteries and the housing containing the batteries.
バッテリーから出火した際の被害を抑える為に、バッテリーの周辺に熱膨張性耐火材を用いる場合がある。例えば特許文献1は、電池セルの外側の一部が耐火性コーティングで覆われている電池セルについて開示している。耐火性コーティングはアブレーティブコーティング、膨張性コーティングまたは吸熱性コーティングであり、市販のポリウレタン系コーティングが例示として挙げられている。
In some cases, a heat-expandable fire-resistant material is used around the battery in order to reduce damage in the event of a fire breaking out from the battery. For example,
一方、モバイル端末等の小型電子機器内では、バッテリーの空間は非常に限られているため、熱膨張性耐火材の薄化が求められている。しかしながら、熱膨張性耐火材を薄化すると、強度上の問題が生じ、熱膨張性耐火材の強度を保ちながら薄化することは困難であった。強度を保つために、熱膨張性耐火材を構成するマトリックス樹脂の含有量を、相対的に増加させることが考えられる。しかし、マトリックス樹脂の含有量を相対的に増加させると、十分な耐火性を得ることができない。 On the other hand, in small electronic devices such as mobile terminals, the space for the battery is very limited, so there is a demand for thinner heat-expandable fireproof materials. However, thinning the heat-expandable refractory material causes a problem of strength, and it has been difficult to thin the heat-expandable refractory material while maintaining its strength. In order to maintain the strength, it is conceivable to relatively increase the content of the matrix resin that constitutes the thermally expandable refractory material. However, if the matrix resin content is relatively increased, sufficient fire resistance cannot be obtained.
本発明の目的は、優れた耐火性を有するとともに、薄くても強度に優れた熱膨張耐火性シートを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a thermally expandable fire-resistant sheet that has excellent fire resistance and is thin but has excellent strength.
上記課題を解決するために、本発明の以下の態様が提供される。
[1]マトリックス樹脂と、熱膨張性黒鉛とを含有する熱膨張性耐火シートであって、 前記熱膨張性黒鉛を5質量%以上含み、前記熱膨張性耐火シートの厚みが1200μm以下であり、かつ、前記熱膨張性耐火シートの厚みT(μm)と前記熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比Rが、T×R≧800の関係を満たすことを特徴とする熱膨張性耐火シート。
[2]無機充填剤をさらに含有する項1に記載の熱膨張性耐火シート。
[3]マトリックス樹脂が、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー及びゴムからなる群から選択される一種以上である項1又は2に記載の熱膨張性耐火シート。
[4]前記マトリックス樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)を含む項1~3のいずれかに記載の熱膨張性耐火シート。
[5]項1~4のいずれかに記載の熱膨張性耐火シートからなるバッテリー用耐火材。
[6]項1~4のいずれかに記載の熱膨張性耐火シートの、バッテリーにおける使用。
[7]前記バッテリーが電子機器用のバッテリーである項6に記載の使用。
[8]バッテリーセルと、バッテリーセルの表面に設けられた項1~4のいずれかに記載の熱膨張性耐火シートとを備えたバッテリー。
In order to solve the above problems, the following aspects of the present invention are provided.
[1] A thermally expandable fireproof sheet containing a matrix resin and thermally expandable graphite, containing 5% by mass or more of the thermally expandable graphite, and having a thickness of 1200 μm or less, A thermally expandable fireproof sheet, wherein a thickness T (μm) of the thermally expandable fireproof sheet and an average aspect ratio R of the thermally expandable graphite satisfy a relationship of T×R≧800.
[2] The thermally expandable fireproof sheet according to
[3] The thermally expandable fireproof sheet according to
[4] The thermally expandable fireproof sheet according to any one of
[5] A fireproof material for batteries comprising the heat-expandable fireproof sheet according to any one of [1] to [4].
[6] Use of the heat-expandable fireproof sheet according to any one of
[7] Use according to
[8] A battery comprising a battery cell and the heat-expandable fireproof sheet according to any one of
本発明によれば、優れた耐火性を有するとともに、薄くても強度に優れた熱膨張耐火性シートを提供することができる。この熱膨張性耐火シートは、薄くても十分な強度と十分な耐火性を有するため、小型電子機器内のバッテリーにも優れた耐火性能を付与することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while having the outstanding fire resistance, the thermal expansion fire-resistant sheet|seat excellent in intensity|strength although thin can be provided. Since this thermally expandable fireproof sheet has sufficient strength and sufficient fire resistance even though it is thin, it can impart excellent fire resistance to batteries in small electronic devices.
以下、本発明を熱膨張性耐火シートに具体化した一実施形態について説明する。 An embodiment in which the present invention is embodied in a thermally expandable fireproof sheet will be described below.
本発明の熱膨張性耐火シートを構成する樹脂組成物は、マトリックス樹脂及び熱膨張性黒鉛を含有する。 The resin composition constituting the thermally expandable fireproof sheet of the present invention contains a matrix resin and thermally expandable graphite.
[マトリックス樹脂]
マトリックス樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、ゴム物質、およびそれらの組み合わせが挙げられる。
[Matrix resin]
Matrix resins include, for example, thermoplastics, thermosets, elastomers, rubber materials, and combinations thereof.
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ(1-)ブテン樹脂、ポリペンテン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ノボラック樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソブチレン等の合成樹脂が挙げられる。 Examples of thermoplastic resins include polyolefin resins such as polypropylene resins, polyethylene resins, poly(1-)butene resins and polypentene resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polystyrene resins, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, and ethylene. Synthetic resins such as vinyl acetate copolymer (EVA), polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, (meth)acrylic resin, polyamide resin, polyvinyl chloride resin (PVC), novolak resin, polyurethane resin, and polyisobutylene can be used.
熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の合成樹脂が挙げられる。 Examples of thermosetting resins include synthetic resins such as polyurethane resins, phenol resins, epoxy resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, and polyimides.
エラストマーの例としてはオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、これらの組み合わせ等が挙げられる。 Examples of elastomers include olefin-based elastomers, styrene-based elastomers, ester-based elastomers, amide-based elastomers, vinyl chloride-based elastomers, and combinations thereof.
ゴム物質としては、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、1,2-ポリブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多加硫ゴム、非加硫ゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等のゴム物質等が挙げられる。 Rubber substances include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, 1,2-polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, chlorinated butyl rubber, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM ), chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polyvulcanized rubber, non-vulcanized rubber, silicone rubber, fluororubber, urethane rubber, and the like.
これらの合成樹脂及び/又はゴム物質は、一種もしくは二種以上を使用することができる。 One or more of these synthetic resins and/or rubber substances can be used.
これらの合成樹脂及び/又はゴム物質の中でも、成形加工性の点では、PVC、EVAが好ましい。柔軟でゴム的性質を得るためには、ブチルゴム等の非加硫ゴムおよびポリオレフィン樹脂が好ましい。耐火性の点では、PVCが好ましい。樹脂自体の難燃性を上げて防火性能を向上させるという観点からは、エポキシ樹脂が好ましい。 Among these synthetic resins and/or rubber substances, PVC and EVA are preferable in terms of moldability. Unvulcanized rubbers such as butyl rubber and polyolefin resins are preferred in order to obtain soft and rubbery properties. PVC is preferred in terms of fire resistance. Epoxy resins are preferable from the viewpoint of improving the flame retardancy of the resin itself and improving the fireproof performance.
[熱膨張性黒鉛]
熱膨張性黒鉛は、加熱時に膨張する従来公知の物質であり、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を無機酸と強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたものである。無機酸としては濃硫酸、硝酸、セレン酸等が挙げられる。強酸化剤としては濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等が挙げられる。熱膨張性黒鉛は、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物である。
[Thermal expandable graphite]
Thermally expandable graphite is a conventionally known substance that expands when heated, and is produced by treating powders of natural flake graphite, pyrolytic graphite, Kish graphite, etc. with an inorganic acid and a strong oxidizing agent to form a graphite intercalation compound. is. Inorganic acids include concentrated sulfuric acid, nitric acid, selenic acid and the like. Strong oxidizing agents include concentrated nitric acid, perchloric acid, perchlorate, permanganate, bichromate, hydrogen peroxide and the like. Thermally expandable graphite is a crystalline compound that retains the layered structure of carbon.
熱膨張性黒鉛は任意選択で中和処理されてもよい。つまり、上記のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛を、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和する。 The thermally expandable graphite may optionally be neutralized. That is, the thermally expandable graphite obtained by acid treatment as described above is further neutralized with ammonia, lower aliphatic amines, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, or the like.
上記のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等でさらに中和してもよい。 The thermally expandable graphite obtained by acid treatment as described above may be further neutralized with ammonia, lower aliphatic amines, alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds and the like.
本発明の熱膨張性耐火シートにおける熱膨張性黒鉛の含有量は特に限定されないが、5質量%以上であり、15質量%以上であることがより好ましい。熱膨張性黒鉛の含有量が5質量%以上であると、火の通過を阻止するのに適した膨張が得られる。熱膨張性黒鉛の含有量の上限値は特に限定されないが、機械的強度の観点から、50質量%以下であることが好ましい。 The content of the thermally expandable graphite in the thermally expandable fireproof sheet of the present invention is not particularly limited, but is 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more. When the content of thermally expandable graphite is 5% by mass or more, expansion suitable for preventing the passage of fire is obtained. Although the upper limit of the content of thermally expandable graphite is not particularly limited, it is preferably 50% by mass or less from the viewpoint of mechanical strength.
熱膨張性黒鉛の粒度は、20~200メッシュが好ましい。粒度が200メッシュかそれより値が小さいと、黒鉛の膨張度が膨張断熱層を得るのに十分であり、また粒度が20メッシュかそれより値が大きいと、樹脂に配合する際の分散性が良く、物性が良好である。 The particle size of the thermally expandable graphite is preferably 20-200 mesh. When the particle size is 200 mesh or smaller, the degree of expansion of the graphite is sufficient to obtain an expanded heat insulating layer. Good physical properties.
熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比は、特に限定されないが、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることが更に好ましい。熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比の上限は特に限定されないが、熱膨張性黒鉛の割れ防止の観点から、1000以下であることが好ましい。熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比が2以上であることにより、樹脂組成物の高い膨張性と燃焼後の高い残渣硬さに寄与する。 The average aspect ratio of the thermally expandable graphite is not particularly limited, but is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 10 or more. Although the upper limit of the average aspect ratio of the thermally expandable graphite is not particularly limited, it is preferably 1000 or less from the viewpoint of preventing cracking of the thermally expandable graphite. The thermally expandable graphite having an average aspect ratio of 2 or more contributes to high expandability of the resin composition and high residue hardness after combustion.
熱膨張性黒鉛片の最大寸法(長径)を最小寸法(短径)で除した値をアスペクト比とする。そして、10個以上の膨張黒鉛片につきアスペクト比を測定し、その平均値を平均アスペクト比とする。熱膨張性黒鉛の長径および短径は、例えば、電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて測定することができる。 The aspect ratio is defined as the maximum dimension (major axis) of the thermally expandable graphite piece divided by the minimum dimension (minor axis). Then, the aspect ratio is measured for 10 or more expanded graphite flakes, and the average value is defined as the average aspect ratio. The major axis and minor axis of thermally expandable graphite can be measured using, for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
[無機充填剤]
本発明の熱膨張性耐火シートを構成する樹脂組成物は、無機充填剤をさらに含むことができる。無機充填剤は、膨張断熱層が形成される際、熱容量を増大させ伝熱を抑制するとともに、骨材的に働いて膨張断熱層の強度を向上させる。無機充填剤としては特に限定されず、例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト等の金属酸化物;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイト等の金属水酸化物;塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム等の金属炭酸塩;難燃剤としての無機リン酸塩;硫酸カルシウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム等のカルシウム塩;シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルーン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルーン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッシュ、脱水汚泥等が挙げられる。これらの無機充填剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。
[Inorganic filler]
The resin composition constituting the thermally expandable fireproof sheet of the present invention may further contain an inorganic filler. When the expansion heat insulating layer is formed, the inorganic filler increases the heat capacity and suppresses heat transfer, and acts like an aggregate to improve the strength of the expansion heat insulating layer. The inorganic filler is not particularly limited, and examples thereof include metal oxides such as alumina, zinc oxide, titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide, tin oxide, antimony oxide, and ferrite; calcium hydroxide, magnesium hydroxide, Metal hydroxides such as aluminum hydroxide and hydrotalcite; Metal carbonates such as basic magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, strontium carbonate and barium carbonate; Inorganic phosphates as flame retardants; Calcium sulfate , gypsum fiber, calcium salts such as calcium silicate; silica, diatomaceous earth, dawsonite, barium sulfate, talc, clay, mica, montmorillonite, bentonite, activated clay, sepiolite, imogolite, sericite, glass fiber, glass beads, silica balloon , aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon balloon, charcoal powder, various metal powders, potassium titanate, magnesium sulfate, lead zirconate titanate, zinc stearate, calcium stearate, aluminum borate , molybdenum sulfide, silicon carbide, stainless steel fibers, zinc borate, various magnetic powders, slag fibers, fly ash, dewatered sludge, and the like. One or more of these inorganic fillers can be used.
無機充填剤の粒径としては、0.5~100μmが好ましく、より好ましくは1~50μmである。無機充填剤は、含有量が少ないときは、分散性が性能を大きく左右するため、粒径の小さいものが好ましいが、0.5μm未満では二次凝集が起こり分散性が悪くなる場合があるため、0.5μm以上であることが好ましい。含有量が多いときは、高充填が進むにつれて、樹脂組成物の粘度が高くなり成形性が低下するが、粒径を大きくすることで樹脂組成物の粘度を低下させることができる点から、粒径の大きいものが好ましいが、粒径が100μmを超えると、成形体の表面性や樹脂組成物の力学的性能が低下する場合があるため、100μm以下であることが望ましい。 The particle size of the inorganic filler is preferably 0.5-100 μm, more preferably 1-50 μm. When the content of the inorganic filler is small, the dispersibility greatly affects the performance, so it is preferable to use a small particle size. , is preferably 0.5 μm or more. When the content is large, the viscosity of the resin composition increases and the moldability decreases as the filling progresses, but the viscosity of the resin composition can be reduced by increasing the particle size. A large diameter is preferable, but if the particle diameter exceeds 100 μm, the surface properties of the molded article and the mechanical performance of the resin composition may be deteriorated.
上記無機充填剤の市販品では、例えば、水酸化アルミニウムとして、粒径1μmの「H-42M」(昭和電工社製)、粒径18μmの「H-31」(昭和電工社製);炭酸カルシウムとして、粒径1.8μmの「ホワイトンSB赤」(白石カルシウム社製)、粒径8μmの「BF300」(白石カルシウム社製)等が挙げられる。また、粒径の大きい無機充填剤と粒径の小さいものを組み合わせて使用することがより好ましく、組み合わせることによって、さらに高充填化が可能となる。 Commercially available inorganic fillers include, for example, aluminum hydroxide with a particle size of 1 μm “H-42M” (manufactured by Showa Denko KK), particle size of 18 μm “H-31” (manufactured by Showa Denko KK); calcium carbonate; Examples thereof include "Whiten SB Red" (manufactured by Shiraishi Calcium Co., Ltd.) having a particle size of 1.8 µm, and "BF300" (manufactured by Shiraishi Calcium Co., Ltd.) having a particle size of 8 µm. In addition, it is more preferable to use a combination of an inorganic filler having a large particle size and a filler having a small particle size.
熱膨張性耐火シートにおける無機充填剤の含有量は特に限定されないが、1~50重量%であることが好ましい。 Although the content of the inorganic filler in the heat-expandable fireproof sheet is not particularly limited, it is preferably 1 to 50% by weight.
また、熱膨張性耐火シートにおける熱膨張性黒鉛及び無機充填剤の合計含有量は、5~80重量%であることが好ましい。燃焼後の残渣量を満足して十分な耐火性能が得る点で5重量%以上であることが好ましく、機械的物性を維持する点で80重量%以下であることが好ましい。 Moreover, the total content of the thermally expandable graphite and the inorganic filler in the thermally expandable fireproof sheet is preferably 5 to 80% by weight. It is preferably 5% by weight or more in terms of satisfying the amount of residue after combustion and obtaining sufficient fire resistance performance, and preferably 80% by weight or less in terms of maintaining mechanical properties.
[リン化合物]
さらに、本発明の熱膨張性耐火シートを構成する樹脂組成物は、膨張断熱層の強度を増加させ防火性能を向上させるために、前記の各成分に加えて、さらにリン化合物を含むことができる。リン化合物は難燃剤として作用する。リン化合物としては、特に限定されず、例えば、赤リン;トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステル;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸マグネシウム等のリン酸金属塩;ポリリン酸アンモニウム;下記化学式(1)で表される化合物等が挙げられる。これらのうち、防火性能の観点から、赤リン、ポリリン酸アンモニウム、及び、下記化学式(1)で表される化合物が好ましく、性能、安全性、コスト等の点においてポリリン酸アンモニウムがより好ましい。
[Phosphorus compound]
Furthermore, the resin composition that constitutes the thermally expandable fireproof sheet of the present invention can further contain a phosphorus compound in addition to each of the above components in order to increase the strength of the expansion heat insulating layer and improve the fireproof performance. . Phosphorus compounds act as flame retardants. The phosphorus compound is not particularly limited. Phosphate metal salts such as potassium phosphate and magnesium phosphate; ammonium polyphosphate; and compounds represented by the following chemical formula (1). Among these, red phosphorus, ammonium polyphosphate, and compounds represented by the following chemical formula (1) are preferable from the viewpoint of fire resistance, and ammonium polyphosphate is more preferable from the viewpoints of performance, safety, cost, and the like.
化学式(1)中、R1およびR3は、同一又は異なって、水素、炭素数1~16の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、または、炭素数6~16のアリール基を示す。R2は、水酸基、炭素数1~16の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1~16の直鎖状あるいは分岐状のアルコキシル基、炭素数6~16のアリール基、または、炭素数6~16のアリールオキシ基を示す。 In chemical formula (1), R 1 and R 3 are the same or different and represent hydrogen, a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 16 carbon atoms. R 2 is a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, a linear or branched alkoxyl group having 1 to 16 carbon atoms, an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, or carbon It represents an aryloxy group of numbers 6-16.
赤リンとしては、市販の赤リンを用いることができるが、耐湿性、混練時に自然発火しない等の安全性の点から、赤リン粒子の表面を樹脂でコーティングしたもの等が好適に用いられる。
ポリリン酸アンモニウムとしては特に限定されず、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミン変性ポリリン酸アンモニウム等が挙げられるが、取り扱い性等の点からポリリン酸アンモニウムが好適に用いられる。市販品としては、例えば、クラリアント社製「AP422」、「AP462」、Budenheim Iberica社製「FR CROS 484」、「FR CROS 487」等が挙げられる。
Commercially available red phosphorus can be used as the red phosphorus, but from the viewpoint of safety such as moisture resistance and no spontaneous ignition during kneading, red phosphorus particles whose surfaces are coated with a resin are preferably used.
The ammonium polyphosphate is not particularly limited, and examples thereof include ammonium polyphosphate, melamine-modified ammonium polyphosphate and the like, but ammonium polyphosphate is preferably used from the viewpoint of handleability and the like. Examples of commercially available products include "AP422" and "AP462" manufactured by Clariant, "FR CROS 484" and "FR CROS 487" manufactured by Budenheim Iberica.
化学式(1)で表される化合物としては特に限定されず、例えば、メチルホスホン酸、メチルホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸、n-プロピルホスホン酸、n-ブチルホスホン酸、2-メチルプロピルホスホン酸、t-ブチルホスホン酸、2,3-ジメチル-ブチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニルホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホスフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(4-メトキシフェニル)ホスフィン酸等が挙げられる。中でも、t-ブチルホスホン酸は、高価ではあるが、高難燃性の点において好ましい。前記のリン化合物は、一種もしくは二種以上を使用することができる。 The compound represented by the chemical formula (1) is not particularly limited, and examples thereof include methylphosphonic acid, dimethyl methylphosphonate, diethyl methylphosphonate, ethylphosphonic acid, n-propylphosphonic acid, n-butylphosphonic acid, and 2-methylpropylphosphonic acid. acid, t-butylphosphonic acid, 2,3-dimethyl-butylphosphonic acid, octylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, dioctylphenylphosphonate, dimethylphosphinic acid, methylethylphosphinic acid, methylpropylphosphinic acid, diethylphosphinic acid, dioctylphosphine acid, phenylphosphinic acid, diethylphenylphosphinic acid, diphenylphosphinic acid, bis(4-methoxyphenyl)phosphinic acid and the like. Among them, t-butylphosphonic acid is expensive, but is preferred in terms of high flame retardancy. One or more of the phosphorus compounds can be used.
前記リン化合物の添加量は、少ないと難燃性が低下し、多くなると成型性が低下する傾向があるため、熱膨張性耐火シート中に1~50質量%、より好ましくは5~30質量%であることが好ましい。 If the amount of the phosphorus compound added is small, the flame retardance tends to decrease, and if it is large, the moldability tends to decrease. is preferably
[可塑剤]
本発明の熱膨張性耐火シートを構成する樹脂組成物は、可塑剤をさらに含有することができる。
[Plasticizer]
The resin composition constituting the thermally expandable fireproof sheet of the present invention can further contain a plasticizer.
前記可塑剤は、一般にポリ塩化ビニル樹脂成形体を製造する際に使用されている可塑剤であれば、特に限定されない。具体的には、例えば、ジ-2-エチルヘキシルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジヘプチルフタレート(DHP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)等のフタル酸エステル可塑剤、
ジ-2-エチルヘキシルアジペート(DOA)、ジイソブチルアジペート(DIBA)、ジブチルアジペート(DBA)等の脂肪酸エステル可塑剤;エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル可塑剤;アジピン酸エステル、アジピン酸ポリエステル等のポリエステル可塑剤;トリー2-エチルヘキシルトリメリテート(TOTM)、トリイソノニルトリメリテート(TINTM)等のトリメリット酸エステル可塑剤;鉱油等のプロセスオイルなどが挙げられる。可塑剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。
The plasticizer is not particularly limited as long as it is a plasticizer that is generally used when producing polyvinyl chloride resin moldings. Specifically, for example, phthalate plasticizers such as di-2-ethylhexyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP), diheptyl phthalate (DHP), diisodecyl phthalate (DIDP),
Fatty acid ester plasticizers such as di-2-ethylhexyl adipate (DOA), diisobutyl adipate (DIBA), dibutyl adipate (DBA); epoxidized ester plasticizers such as epoxidized soybean oil; polyesters such as adipate and adipate polyester plasticizers; trimellitate ester plasticizers such as tri-2-ethylhexyl trimellitate (TOTM) and triisononyl trimellitate (TINTM); and process oils such as mineral oil. One or more plasticizers can be used.
前記可塑剤の含有量は、少ないと押出成形性が低下する傾向があり、多くなると得られた成形体が柔らかくなり過ぎる傾向がある。このため可塑剤の含有量は限定されないが、熱膨張性耐火シート中に0~40質量%であることが好ましく、5~35質量%であることがより好ましい。一実施形態では、熱膨張性耐火シート中の可塑剤の含有量0~20質量%である。さらなる実施形態では、熱膨張性耐火シート中の可塑剤の含有量5~20質量%である。 When the content of the plasticizer is too small, the extrusion moldability tends to be lowered, and when the content is too high, the molded article obtained tends to be too soft. Therefore, although the content of the plasticizer is not limited, it is preferably 0 to 40% by mass, more preferably 5 to 35% by mass in the thermally expandable fireproof sheet. In one embodiment, the content of the plasticizer in the thermally expandable fireproof sheet is 0 to 20% by mass. In a further embodiment, the plasticizer content in the thermally expandable refractory sheet is 5-20% by weight.
[その他成分]
本発明の熱膨張性耐火シートに含有することができる上記その他の成分の例としては、その物性を損なわない範囲で、更に、フェノール系、アミン系、イオウ系等の酸化防止剤、金属害防止剤、帯電防止剤、安定剤、架橋剤、滑剤、軟化剤、顔料等が挙げられる。
[Other ingredients]
Examples of the above-mentioned other components that can be contained in the thermally expandable fireproof sheet of the present invention include antioxidants such as phenolic, amine, and sulfur antioxidants, and metal damage prevention agents, as long as they do not impair the physical properties of the sheet. agents, antistatic agents, stabilizers, cross-linking agents, lubricants, softeners, pigments and the like.
本発明の熱膨張性耐火シートの厚みは特に限定されないが、1200μm以下であることが好ましく、60~1000μmがより好ましい。なお、本明細書でいう熱膨張性耐火シートの「厚み」とは、熱膨張性耐火シートの幅方向3点の平均厚みを指す。 Although the thickness of the thermally expandable fireproof sheet of the present invention is not particularly limited, it is preferably 1200 μm or less, more preferably 60 to 1000 μm. The "thickness" of the thermally expandable fireproof sheet referred to in this specification refers to the average thickness of three points in the width direction of the thermally expandable fireproof sheet.
本発明者らは、熱膨張性耐火シートの厚みをT(μm)、熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比をRとしたときに、T×R≧800となる関係を満たすことにより熱膨張性耐火シートは厚みが薄くても十分な強度を有することを見出した。T×R≧1000であることがより好ましい。 The present inventors have found that the thickness of the thermally expandable refractory sheet is T (μm), the average aspect ratio of the thermally expandable graphite is R, and the relationship T×R≧800 is satisfied. It was found that the sheet has sufficient strength even if it is thin. More preferably, T×R≧1000.
熱膨張性耐火シートの破断点伸度は特に限定されないが、熱膨張性耐火シートの強度の点で、70%以上であることが好ましい。 Although the elongation at break of the thermally expandable fireproof sheet is not particularly limited, it is preferably 70% or more in terms of the strength of the thermally expandable fireproof sheet.
また、熱膨張性耐火シートは、火災時などの高温にさらされた際にその膨張層により断熱し、かつその膨張層の強度があるものであれば特に限定されない。600℃で30分間加熱した後の膨張倍率が3~50倍のものであれば好ましく、15~40倍のものであればより好ましく、20~35のものであればさらに好ましい。膨張倍率が3倍以上であると、膨張倍率がマトリックス成分の焼失部分を十分に埋めることができ、また50倍以下であると、膨張層の強度が維持され、火炎の貫通を防止する効果が保たれる。なお、膨張倍率は熱膨張性耐火シートの試験片の(加熱後の試験片の厚さ)/(加熱前の試験片の厚さ)として算出される。 Also, the thermally expandable fireproof sheet is not particularly limited as long as it is thermally insulated by the expansion layer when exposed to high temperatures such as in the event of a fire, and the expansion layer has strength. The expansion ratio after heating at 600° C. for 30 minutes is preferably 3 to 50 times, more preferably 15 to 40 times, and even more preferably 20 to 35 times. When the expansion ratio is 3 times or more, the burnt-out portion of the matrix component can be sufficiently buried, and when the expansion ratio is 50 times or less, the strength of the expansion layer is maintained and the effect of preventing flame penetration is obtained. be kept. The expansion ratio is calculated as (thickness of test piece after heating)/(thickness of test piece before heating) of the test piece of the thermally expandable fireproof sheet.
熱膨張性耐火シートは、上記のマトリックス成分、熱膨張性黒鉛、及び任意選択のその他の成分を単軸押出機、二軸押出機、射出成型機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、混練ロール、ライカイ機、遊星式撹拌機等の公知の装置を用いて混合した耐火性樹脂組成物を、塗工又は成形することにより製造することができる。成形にはプレス成形、押出し成形、射出成形が含まれる。塗工又は成形は当該技術分野において周知である。 The heat-expandable refractory sheet is prepared by mixing the above matrix component, heat-expandable graphite, and other optional components with a single-screw extruder, twin-screw extruder, injection molding machine, Banbury mixer, kneader mixer, kneading roll, and lykai machine. , a planetary stirrer, or the like, and coating or molding the refractory resin composition. Molding includes press molding, extrusion molding and injection molding. Coating or molding is well known in the art.
残渣硬さは、加熱後の熱膨張性耐火シートを圧縮試験機(カトーテック社製、「フィンガーフイリングテスター」)に供給し、圧子で圧縮することにより測定することができる。残渣硬さは特に限定されないが、耐火性の点で、0.2kgf/cm2以上であることが好ましい。 Residual hardness can be measured by supplying the thermally expandable fireproof sheet after heating to a compression tester (manufactured by Kato Tech Co., Ltd., "Finger Filling Tester") and compressing it with an indenter. Although the hardness of the residue is not particularly limited, it is preferably 0.2 kgf/cm 2 or more from the viewpoint of fire resistance.
図1に示すように、本発明の熱膨張性耐火シートは、基材とさらに積層又はラミネートされてもよい。基材は熱膨張性耐火シートの片面又は両面に積層される。図1は、本発明の熱膨張性耐火シート4と基材8とが積層された耐火多層シート1の略断面図である。
As shown in FIG. 1, the thermally expandable fireproof sheet of the present invention may be further laminated or layered with a substrate. The substrate is laminated on one side or both sides of the thermally expandable fireproof sheet. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fire-
基材は、可燃層であっても、準不燃層または不燃層であってもよい。基材の厚みは特に限定されないが、例えば5μm~1mmである。 The substrate may be a combustible layer, a quasi-noncombustible layer, or a noncombustible layer. Although the thickness of the base material is not particularly limited, it is, for example, 5 μm to 1 mm.
可燃層に使用される素材としては、例えば、布材、紙材、木材、天然樹脂、合成樹脂等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。 Materials used for the combustible layer include, for example, one or more of cloth materials, paper materials, wood materials, natural resins, synthetic resins, and the like.
準不燃層または不燃層に使用される素材としては、例えば、金属、無機材等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。 Materials used for the quasi-noncombustible layer or the noncombustible layer include, for example, one or more of metals, inorganic materials, and the like.
布材としては、例えば、木綿、絹、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン等の織布、不織布からなるもの等を挙げることができる。 Examples of cloth materials include woven fabrics such as cotton, silk, nylon, polyester and polypropylene, and non-woven fabrics.
紙材としては、例えば、木材等の植物から取り出した繊維状物質、化学繊維を水等の分散媒中に分散させ、これを濾過して均一層を形成してから乾燥させた紙等が挙げられる。 Examples of the paper material include fibrous substances extracted from plants such as wood, and paper obtained by dispersing chemical fibers in a dispersion medium such as water, filtering the dispersion to form a uniform layer, and then drying. be done.
紙に対して、塗料、撥水剤等を塗布して得られる加工紙、波状の紙をライナーと呼ばれる平面の紙により挟んで接着した段ボール等が挙げられる。 Examples include processed paper obtained by coating paper with a paint, a water-repellent agent, etc., and corrugated cardboard in which corrugated paper is sandwiched between flat papers called liner and adhered.
木材としては、例えば、天然木材から得られる木素材に限られず、木素材を含む集成木材、積層木材、積層木板等が挙げられる。 Examples of lumber include not only wood materials obtained from natural wood, but also laminated lumber containing wood materials, laminated lumber, laminated wood boards, and the like.
天然樹脂としては、例えば、セルロース誘導体、ゼラチン、アルギン酸塩、キトサン、プルラン、ペクチン、カラゲナン、タンパク質、タンニン、リグニン、ロジン酸等を主成分とする高分子、天然ゴム等が挙げられる。 Natural resins include, for example, cellulose derivatives, gelatin, alginates, chitosan, pullulan, pectin, carrageenan, proteins, tannins, lignin, polymers containing rosin acid as main components, and natural rubbers.
合成樹脂としては、例えば、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、1,2-ポリブタジエンゴム、スチレン-ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレン-プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ポリイソブチレンゴム、塩化ブチルゴム等の合成ゴム、
ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ(1-)ブテン樹脂、ポリペンテン樹脂等のポリオレフィン樹脂、
ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
Examples of synthetic resins include isoprene rubber, butadiene rubber, 1,2-polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, ethylene-propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, and silicone. Synthetic rubber such as rubber, fluorine rubber, urethane rubber, polyisobutylene rubber, butyl chloride rubber, etc.
Polyolefin resins such as polypropylene resin, polyethylene resin, poly(1-)butene resin, polypentene resin,
Polystyrene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyamide resin, polyvinyl chloride resin, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin, polyphenylene ether resin, wholly aromatic polyester resin, polyethersulfone resin, phenolic resin , polyurethane resins, epoxy resins, and the like.
金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、錫、鉛、錫鉛合金、銅等が挙げられる。 Examples of metals include aluminum, iron, stainless steel, tin, lead, tin-lead alloys, and copper.
また金属として金属箔を使用することが好ましく、前記金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、鉄箔、ステンレス箔、錫箔、鉛箔、錫鉛合金箔、銅箔等が挙げられる。 Moreover, it is preferable to use a metal foil as the metal, and examples of the metal foil include aluminum foil, iron foil, stainless steel foil, tin foil, lead foil, tin-lead alloy foil, and copper foil.
無機材としては、例えば、グラスウール、ロックウール、セラミックウール、石膏繊維、炭素繊維、ステンレス繊維、スラグ繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維等が挙げられる。無機繊維層は、前記無機繊維を用いた無機繊維クロスを使用することが好ましい。また無機繊維層に使用する無機繊維は、金属箔をラミネートしたものを使用することが好ましい。 Examples of inorganic materials include glass wool, rock wool, ceramic wool, gypsum fiber, carbon fiber, stainless steel fiber, slag fiber, silica-alumina fiber, alumina fiber, silica fiber, and zirconia fiber. The inorganic fiber layer preferably uses an inorganic fiber cloth using the inorganic fibers. Moreover, it is preferable to use the inorganic fiber laminated with the metal foil for the inorganic fiber layer.
金属箔ラミネート無機繊維の具体例としては、例えば、アルミニウム箔ラミネートガラスクロス、銅箔ラミネートガラスクロス等がさらに好ましい。 As specific examples of metal foil-laminated inorganic fibers, for example, aluminum foil-laminated glass cloth, copper foil-laminated glass cloth, and the like are more preferable.
一実施形態では、基材が不織布である。この場合、破断防止などの膨張材保護の点が優れている。 In one embodiment, the substrate is a nonwoven. In this case, it is excellent in terms of protection of the expansive material such as prevention of breakage.
本明細書において、「バッテリー」とは、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル・水素電池、リチウム・硫黄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・亜鉛電池、ナトリウム・硫黄電池、鉛蓄電池、空気電池等の二次電池を意味する。本明細書において、「バッテリー」は「電池」と互換的に使用される。 As used herein, the term "battery" refers to a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium-sulfur battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-iron battery, a nickel-zinc battery, a sodium-sulfur battery, It means a secondary battery such as a lead-acid battery or an air battery. "Battery" is used interchangeably with "battery" herein.
上記リチウムイオン電池は、セルの形状により、円筒型、角型、ラミネート型に分類される。 The above lithium ion batteries are classified into cylindrical type, rectangular type, and laminated type depending on the shape of the cell.
本明細書において、「バッテリーセル」とは、正極材、負極材、セパレータ、正極タブ又は正極端子、負極タブ又は負極端子等が外装部材に収容されたバッテリーの構成単位を指す。 As used herein, the term “battery cell” refers to a structural unit of a battery in which a positive electrode material, a negative electrode material, a separator, a positive electrode tab or a positive electrode terminal, a negative electrode tab or a negative electrode terminal, and the like are accommodated in an exterior member.
バッテリーセルが円筒型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極タブ、負極タブ、絶縁材、ガス排出弁、ガスケット、正極キャップ等が外装缶に収容されているバッテリーの構成単位を指す。 When the battery cell is cylindrical, it refers to the structural unit of the battery in which the positive electrode material, negative electrode material, separator, positive electrode tab, negative electrode tab, insulating material, gas discharge valve, gasket, positive electrode cap, etc. are housed in the outer can.
バッテリーセルが角型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、負極端子、絶縁材、ガス排出弁等が外装缶に収容されているバッテリーの構成単位を指す。 When the battery cell is prismatic, it refers to a structural unit of a battery in which a positive electrode material, a negative electrode material, a separator, a positive electrode terminal, a negative electrode terminal, an insulating material, a gas discharge valve, and the like are housed in an outer can.
バッテリーセルがラミネート型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極タブ、負極タブ、等が外装フィルムに収容されているバッテリーの構成単位を指す。外装フィルムとしては例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムが積層されたアルミニウムフィルム等が挙げられる。 When the battery cell is of a laminate type, it refers to a structural unit of a battery in which a positive electrode material, a negative electrode material, a separator, a positive electrode tab, a negative electrode tab, etc. are housed in an exterior film. Examples of the exterior film include an aluminum film laminated with a polyethylene terephthalate film.
本明細書において、「バッテリーモジュール」とは複数のバッテリーセルを筐体に収容したバッテリーの構成単位を指し、「バッテリーパック」とは複数のバッテリーモジュールを筐体に収容したものを指し、バッテリーモジュール、バッテリーパック及びバッテリーの内部には、バッテリーセルの他に、バッテリーセルと電気的に接続される電気接続ケーブル等必要な部材が必要に応じて使用される。 As used herein, the term "battery module" refers to a unit of battery housing a plurality of battery cells in a housing, and the term "battery pack" refers to a housing housing a plurality of battery modules. In addition to the battery cells, necessary members such as electrical connection cables electrically connected to the battery cells are used inside the battery pack and the battery as needed.
図2は、図1の熱膨張性耐火シート4を施工したバッテリーモジュール1の例の略縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an example of the
バッテリーモジュール1の筐体2内には複数のバッテリーセル3(図では3個を図示)が互いに離間して垂直方向に延在するように並べて収容されており、隣り合うバッテリーセル3の間には、本発明の熱膨張性耐火シート4が配置されている。各熱膨張性耐火シート4はバッテリーセル3の一面に取り付けられている。
A plurality of battery cells 3 (three cells are shown in the drawing) are housed in a
一つのバッテリーセル3の表面は、通常、PETフィルムが積層されたアルミニウムシート又は円筒形状等の金属等で形成されている。バッテリーセル3の少なくとも一面(例えば片面又は対をなす両面)の一部又は全部に熱膨張性耐火シート4を設置する方法としては、例えば、熱膨張性耐火シート4を粘着材を介して又は熱膨張性耐火シート4の自己粘着性により一つのバッテリーセル3の表面に貼り付けて固定する方法や、バッテリーセル3と熱膨張性耐火シート4とを積層した後で枠を用いて固定する方法等が挙げられる。
The surface of one
このため、熱膨張性耐火シート4はバッテリーの通常の使用時には放熱性に優れ、バッテリーセル3の作動により生じた熱を良好に放散することができる。また、熱膨張性耐火シート4は、異常発熱又は火災等により熱膨張性耐火シート4が加熱されると、比較的低温でも膨張を開始し、火や熱の流路となる空間を閉塞すると共に、隣り合うバッテリーセル3の間に断熱層を形成する。このため、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3への熱伝達又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができ、バッテリーの安全性が確保される。
Therefore, the heat-expandable
熱膨張性耐火シート4の寸法は特に限定されず、バッテリーセル3の大きさ及びバッテリーモジュール1内の空間の大きさに応じて変更され得る。
The dimensions of the thermally expandable
筐体2は例えば金属製又は樹脂成型品の筐体であるが、これに限定されない。バッテリーセル3及び熱膨張性耐火シート4は図2では平板状の略直方体であり、互いに略平行に配置されている。筐体2内のバッテリーセル3及び熱膨張性耐火シート4の周囲には空間5が設けられ、また、バッテリーセル3と該バッテリーセル3に隣り合う熱膨張性耐火シート4との間にも空間6が設けられている。これらの空間5,6はバッテリーセル3の放熱のための空気の通路として作用する。例えばバッテリーセル3は作動時に加熱される場合があるが、かかる空間5,6を確保することによりバッテリーセル3をより早く放熱することができる。
The
熱膨張性耐火シート4は断熱層として機能し、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3へ熱伝達又は引火するのを防止するか又は遅延させることができ、バッテリーモジュール1の発火遅延性が向上し、安全性が確保される。
The thermally expandable
図3は、図2のバッテリーモジュール1を備えたバッテリーパック10の略縦断面図である。バッテリーパック10の筐体11内には複数のバッテリーモジュール1(図では2個を図示)が収容されている。筐体11は例えば金属製又は樹脂成型品の筐体であるが、これに限定されない。また、隣り合うバッテリーモジュール1の間には熱膨張性耐火シート4が配置されている。複数のバッテリーモジュール1が直列又は並列に配置され、円筒型バッテリーを構成する。
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a
異常発熱又は火災等により、熱膨張性耐火シート4が加熱されると、熱膨張性耐火シート4は膨張する。これにより、火や熱の流路となる空間を閉塞する。
When the heat-expandable
このような構成により、図2のバッテリーパック10においても、バッテリーセル3の放熱用の空気の通路を確保しつつ、異常発熱又は火災等の高温時には熱膨張性耐火シート4が断熱材として作用することによりバッテリーモジュール1及びバッテリーパック10は発火遅延性を発揮でき、バッテリーパックの通常時の放熱性と、高温時の安全性とを兼ね備えることができる。なお、図2及び3において、バッテリーセル3と熱膨張性耐火シート4とは、接触していても良いし、空間を介して隔てられていても良い。また、空間5,6が存在しなくても良い。
With such a configuration, even in the
本発明の熱膨張性耐火シートは、薄くても強度に優れ、十分な耐火性を有するため、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の電子機器に収容されたバッテリーの耐火材として好適に用いることができる。 Since the thermally expandable fireproof sheet of the present invention is thin but excellent in strength and has sufficient fire resistance, it is suitably used as a fireproof material for batteries housed in electronic devices such as mobile phones, smartphones, and tablet devices. be able to.
図4~6はそれぞれ、スマートフォンのバッテリーに本発明の熱膨張性耐火シートを施工した例の平面図である。
図4はスマートフォン20の本体21から蓋22を外した状態である。スマートフォン20の本体21は略四角形の凹み22を有し、凹み22の縁には複数の孔23(図面において上下に1つずつ、左右に2つずつ)が設けられている。蓋22の裏側には、孔23と同じ数の突起(非図示)が、孔23と対応する位置に設けられており、蓋22を本体21に対して装着する場合に、孔23と突起が嵌合することにより、蓋22が本体21により堅固に装着される。凹み22の図面において中央下方には平面視略矩形の凹部24が設けられ、凹部24にはバッテリーセル25が収容されている。また、凹部24においてバッテリーセル25の4辺の周囲には熱膨張性耐火シート4が設けられている。図4では一枚の熱膨張性耐火シート4がバッテリーセル25の4つの側面に巻き付けられているが、バッテリー25の一つの側面に対し、一枚の熱膨張性耐火シート4を貼り付けてもよい。この例では、バッテリーセル25の4辺の周囲に熱膨張性耐火シート4が設けられているため、熱膨張性耐火シート4はバッテリーセル25の周囲への熱伝達又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができる。
スマートフォン20の本体21にはカメラ26が内蔵されており、蓋22を本体21に装着した状態で撮影が行えるよう、蓋22におけるカメラ26に対応する部分にはカメラ26を挿通させる開口部27が設けられている。
図5は熱膨張性耐火シート4の別の配置を示す。この例では、バッテリーセル25の上面(スマートフォン20を静置したときに上側になる面)と下面に熱膨張性耐火シート4が設けられている。この場合でも、熱膨張性耐火シート4はバッテリーセル25の周囲への熱伝達又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができる。
図6は熱膨張性耐火シート4の別の配置を示す。この例では、バッテリー25の一つの側面のみに熱膨張性耐火シート4が設けられている。この場合でも、熱膨張性耐火シート4は、バッテリーセル25と、カメラ26及びそれ以外の本体21の内部の電子部品との間の障壁を形成し、バッテリーセル25の周囲への熱伝達又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができる。
図4~6以外にも、熱膨張性耐火シート4は接続端子の部分を除くバッテリーセル25の全面を覆ってもよいし、他の配置をとってもよい。
また、電子機器に収容されたバッテリーの耐火材の他にも、本発明の熱膨張性耐火シートは、各種バッテリーの耐火材として用いることができる。
4 to 6 are plan views of examples in which the thermally expandable fireproof sheet of the present invention is applied to a smartphone battery.
FIG. 4 shows a state in which the
A
FIG. 5 shows another arrangement of the thermally expandable
FIG. 6 shows another arrangement of the thermally expandable
4 to 6, the thermally expandable
In addition to fireproof materials for batteries housed in electronic equipment, the thermally expandable fireproof sheet of the present invention can be used as fireproof materials for various batteries.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples below, but the present invention is not limited to these.
(実施例1~6、比較例1~3)
表1に示したマトリックス樹脂、熱膨張性黒鉛、難燃剤及び可塑剤を含有する樹脂組成物を、一軸押出機に供給し、150℃で押出成形し、実施例1~6、比較例1~3の熱膨張性耐火シートを得た。各成分は以下のものを使用した。
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 3)
A resin composition containing the matrix resin, thermally expandable graphite, flame retardant and plasticizer shown in Table 1 was supplied to a single screw extruder and extruded at 150° C., Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 1. A heat-expandable fireproof sheet No. 3 was obtained. The following components were used for each component.
EVA樹脂 製品名 エバフレックスEV460、三井デュポンポリケミカル株式会社
ポリ塩化ビニル樹脂 製品名 TK-1000、信越化学工業株式会社
ブチルゴム 製品名 Butyl 065、JSR株式会社
熱膨張性黒鉛 製品名 EXP50T 日本黒鉛工業株式会社
熱膨張性黒鉛 製品名 GREP-EG 東ソー株式会社
熱膨張性黒鉛 GREP-EG(150メッシュ) 東ソー株式会社
難燃剤 AP422(ポリリン酸アンモニウム) クラリアント社
無機充填剤 炭酸カルシウム ホワイトンBF300 備北粉化株式会社
可塑剤 DIDP(ジイソデシルフタレート)ジェイ・プラス社
EVA resin Product name EVAFLEX EV460, Mitsui DuPont Polychemicals Co., Ltd. Polyvinyl chloride resin Product name TK-1000, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Butyl rubber Product name Butyl 065, JSR Corporation Thermally expandable graphite Product name EXP50T Nippon Graphite Industry Co., Ltd. Thermally expandable graphite Product name GREP-EG Tosoh Corporation Thermally expandable graphite GREP-EG (150 mesh) Tosoh Corporation Flame retardant AP422 (ammonium polyphosphate) Clariant Inorganic filler Calcium carbonate Whiten BF300 Bihoku Funka Co., Ltd. Plasticity Agent DIDP (diisodecyl phthalate) J-Plus
(T及びRの測定)
熱膨張性耐火シートの厚みをT(μm)、熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比をRとした。熱膨張性耐火シートの厚みは、シートの巾方向と流れ方向の各3点をノギスで測定した。また熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比は電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて測定した。
(Measurement of T and R)
Let T (μm) be the thickness of the thermally expandable fireproof sheet, and R be the average aspect ratio of the thermally expandable graphite. The thickness of the thermally expandable fireproof sheet was measured with a vernier caliper at three points each in the width direction and the machine direction of the sheet. Also, the average aspect ratio of the thermally expandable graphite was measured using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
(引張強度の測定)
JIS K6767の方法に従って測定した。
(Measurement of tensile strength)
It was measured according to the method of JIS K6767.
(破断点伸度)
JIS K6767の方法に従って測定した。
(elongation at break)
It was measured according to the method of JIS K6767.
(膨張倍率)
熱膨張性耐火シートを長さ100mm、幅100mmの寸法に切断した試験片を電気炉に供給し、600℃で30分間加熱した後、試験片の厚さを測定し、(加熱後の試験片の厚さ)/(加熱前の試験片の厚さ)を膨張倍率として算出した。
(expansion ratio)
A test piece obtained by cutting the thermally expandable refractory sheet into a length of 100 mm and a width of 100 mm is supplied to an electric furnace, heated at 600 ° C. for 30 minutes, and then the thickness of the test piece is measured. thickness)/(thickness of test piece before heating) was calculated as the expansion ratio.
(残渣硬さ)
膨張倍率を測定した加熱後の試験片を圧縮試験機(カトーテック社製、「フィンガーフイリングテスター」)に供給し、0.25cm2の圧子で0.1cm/秒の速度で圧縮し、破断点応力を測定した。
(residue hardness)
The heated test piece whose expansion ratio has been measured is supplied to a compression tester ("Finger Filling Tester" manufactured by Kato Tech Co., Ltd.), compressed at a rate of 0.1 cm/sec with an indenter of 0.25 cm 2 , and fractured. Point stress was measured.
(残渣硬さの形状保持性)
上記残渣硬さは膨張後の残渣の硬さの指標になるが、測定が残渣の表面部分に限られるため、残渣全体の硬さの指標にならないことがある。このため、残渣全体の硬さの指標として形状保持性を測定した。残渣の形状保持性は、膨張倍率を測定した試験片の両端部を手で持って持ち上げて、その際の残渣の崩れやすさを目視して測定した、試験片が崩れることなく持ち上げられた場合をPASSと評価し、試験片が崩壊して持ち上げられない場合をFAILと評価した。
(Shape retention of residue hardness)
The residue hardness is an index of the hardness of the residue after expansion, but since the measurement is limited to the surface portion of the residue, it may not be an index of the hardness of the entire residue. Therefore, shape retention was measured as an index of the hardness of the entire residue. The shape retention of the residue was measured by holding both ends of the test piece whose expansion ratio was measured and lifting it by hand, and visually measuring the ease of collapse of the residue at that time. When the test piece was lifted without crumbling was evaluated as PASS, and when the test piece collapsed and could not be lifted, it was evaluated as FAIL.
以上、本発明の実施形態及び実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible based on the technical idea of the present invention.
例えば、上述の実施形態及び実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料及び数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料及び数値などを用いてもよい。 For example, the configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, etc., given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, etc., may be used if necessary. may be used.
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料及び数値などは、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。 Also, the configurations, methods, steps, shapes, materials, numerical values, etc. of the above-described embodiments can be combined with each other without departing from the gist of the present invention.
4・・・熱膨張性耐火シート 4 Thermally expandable fireproof sheet
Claims (9)
基材(但し、フッ素系樹脂又は延伸ポリエステル樹脂からなるものを除く)とを積層したバッテリー用耐火多層シートであり、
前記熱膨張性黒鉛を5質量%以上含み、前記熱膨張性耐火シートの厚みが1200μm以下であり、かつ、前記熱膨張性耐火シートの厚みT(μm)と前記熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比Rが、T×R≧800の関係を満たすことを特徴とするバッテリー用耐火多層シート。 a thermally expandable fireproof sheet containing a matrix resin and thermally expandable graphite;
A fireproof multilayer sheet for batteries laminated with a base material (excluding those made of fluororesin or stretched polyester resin),
The heat-expandable refractory sheet contains 5% by mass or more of heat-expandable graphite, the thickness of the heat-expandable fire-resistant sheet is 1200 μm or less, and the average aspect ratio between the thickness T (μm) of the heat-expandable fire-resistant sheet and the heat-expandable graphite. A fire-resistant multilayer sheet for a battery, wherein R satisfies the relationship of T×R≧800.
マトリックス樹脂と、熱膨張性黒鉛とを含有する熱膨張性耐火シートであり、
前記熱膨張性耐火シートは、前記熱膨張性黒鉛を5質量%以上含み、前記熱膨張性耐火シートの厚みが1200μm以下であり、かつ、前記熱膨張性耐火シートの厚みT(μm)と前記熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比Rが、T×R≧800の関係を満たすことを特徴とする、バッテリー。 A battery comprising a housing, a plurality of battery cells housed in the housing, and a heat -expandable fire-resistant sheet provided on the surface of the battery cells, wherein the heat-expandable fire-resistant sheet is placed between adjacent battery modules. is placed and
A thermally expandable fireproof sheet containing a matrix resin and thermally expandable graphite,
The thermally expandable fireproof sheet contains 5% by mass or more of the thermally expandable graphite, has a thickness of 1200 μm or less, and has a thickness T (μm) of the thermally expandable fireproof sheet and the above A battery, wherein an average aspect ratio R of thermally expandable graphite satisfies a relationship of T×R≧800.
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