JP7664441B1 - ゴム組成物、及びバッテリー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によれば、マトリクスポリマー100質量部に対し、金属水酸化物50~2000質量部、を含み、前記マトリクスポリマーが液状ゴム及び固形エラストマーを含み、かつ、前記液状ゴムと前記固形エラストマーの質量比が95:5~50:50である、ゴム組成物が提供される。
【選択図】なし
Description
[1] マトリクスポリマー100質量部に対し、金属水酸化物50~2000質量部、を含み、
前記マトリクスポリマーが液状ゴム及び固形エラストマーを含み、かつ、前記液状ゴムと前記固形エラストマーの質量比が95:5~50:50である、ゴム組成物。
[2] 前記金属水酸化物が、水酸化アルミニウムを含む、[1]に記載のゴム組成物。
[3] パテ状である、[1]又は[2]に記載のゴム組成物。
[4] バッテリーに使用される[1]~[3]のいずれか1つに記載のゴム組成物。
[5] [1]~[4]のいずれか1つに記載のゴム組成物によって構成される部材を備える、バッテリー。
マトリクスポリマーは、液状ゴム及び固形エラストマーを含み、かつ液状ゴム及び固形エラストマーの質量比が95:5~50:50である。この質量比は、好ましくは93:7~60:40であり、さらに好ましくは90:10~70:30である。液状ゴムの割合が高すぎると、作業性が悪くなり、液状ゴムの割合が低すぎると、追従性が悪くなる。液状ゴム及び固形エラストマーの質量比の合計を100とすると、固形エラストマーの質量比は、例えば、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。液状ゴムの質量比は、100から固形エラストマーの質量比を引いた値となる。
本発明において液状ゴムとは、室温において流動性のあるゴムであれば何れのものでも良く、例えば、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリクロロプレン、液状ポリブテン、液状ブチルゴム、などが挙げられるが、必ずしも1種のものに限ることなく、2種以上を混合してもよい。
本発明において固形エラストマーとは、室温において固形のエラストマーであれば何れのものでも良く、例えば、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、塩素化ポリエチレンゴム、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)、エチレン・酢ビゴム、クロロプレンゴム、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、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、再生ゴムなどの架橋可能なゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、などが挙げられるが、必ずしも1種のものに限ることなく、2種以上を混合してもよい。
金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、などが挙げられるが、必ずしも1種のものに限ることなく、2種以上を混合してもよい。
本実施形態では、その効果を阻害しない範囲で、通常のゴム配合物に使用される金属水酸化物以外の無機化合物、繊維状有機化合物、可塑剤(軟化剤)、老化防止剤、加工助剤、滑剤、難燃剤、粘着付与剤等を併用してもよい。
金属水酸化物以外の無機化合物としては、例えば、アルミナ、アルミノシリケート、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、フェライト類等の金属酸化物;セピオライト、ベントナイト、モンモリロナイト、ヘクトライト等のスメクタイト系粘土、パリゴルスカイト等の繊維状粘土、絹雲母(セリサイト)、イライト、海緑石(グローコナイト)、緑泥石(クロライト)、滑石(タルク)、沸石(ゼオライト)、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、クリストパライト、スメクタイト、カオリン、ハイドロタルサイト等の粘土鉱物;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;ガラス繊維(Eガラス繊維、Cガラス繊維、Sガラス繊維、Dガラス繊維)、岩綿、セラミック繊維(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、カーボン繊維、バルクアルカリアースシリケート繊維、石膏繊維、炭素繊維、金属繊維、スラグ繊維、バサルト繊維等の繊維状無機化合物;硫酸カルシウム、けい酸カルシウム等のカルシウム塩、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化けい素、カーボンブラック、グラファイト、炭素バルン、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、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化けい素、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、フライアッシュ、無機中空フィラー、パーライト、黒曜岩、真珠岩、松脂岩、珪藻土、脱水汚泥、ホウ素、四ホウ酸ナトリウム水和物(ホウ砂)、シリカ、バーミキュライト、熱膨張性黒鉛、無機リン酸系化合物、等が挙げられる。これら無機化合物は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
本発明のゴム組成物は、熱膨張性黒鉛を含有してもよい。熱膨張性黒鉛を含有する場合、熱膨張性黒鉛は加熱されることで膨張して大容量の空隙を形成し、難燃剤として機能するため、延焼を抑制することができる。
無機リン酸系化合物とは、リン酸系化合物、亜リン酸系化合物、次亜リン酸系化合物、メタリン酸系化合物、ピロリン酸系化合物及びポリリン酸系化合物のうちの少なくとも1種を含む化合物を意味する。
繊維状有機化合物の形状は繊維状であればよく、繊維の断面形状として例えば円形、楕円形、多角形などが挙げられる。繊維状有機化合物の平均繊維長をLとし、平均直径をDとすると、L/Dは、例えば10超であり、50以上が好ましく、100以上がさらに好ましい。上限は、特に規定されないが、例えば10000である。繊維状有機化合物の平均直径は、例えば1~100μmであり、2~50μmが好ましく、5~20μmがさらに好ましい。繊維状有機化合物の平均繊維長は、例えば、0.5~10mmが好ましい。この値は、例えば、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、9.5、10.0mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
また、本発明の別の実施形態に係るバッテリーは、上記ゴム組成物によって構成される部材を備える。バッテリーは、通常、少なくとも1つのバッテリーセル3を有し、そのバッテリーにパテ状の上記ゴム組成物(パテ状組成物)が保護材・耐火材等の部材1として取り付けられる(図1)。ゴム組成物は、通常、バッテリーセルの表面に取り付けられる。バッテリーは、バッテリーセルを1つ有してもよいし、2つ以上有してもよい。
なお、上記のように本発明のゴム組成物が熱膨張性黒鉛を含有してもよいが、本発明の一実施形態においては、熱膨張性黒鉛を含有した耐火シート等の層を積層させた積層体として提供されてもよい。
表1~表3の配合に示した成分を、容量3リットルのニーダーミキサーを用いて80℃で10分間混練して、実施例・比較例のゴム組成物を得て、試験片とした。
(1)マトリクスポリマー
<液状ゴム>
・液状ポリイソプレン:株式会社クラレ製「LIR-30」、分子量28000、Tg:-63℃、粘度70Pa・s(38℃)
・液状ポリブタジエン:株式会社クラレ製「LBR-302」、分子量5500、Tg:-85℃、粘度0.6Pa・s(38℃)
・液状ポリブテン:JXエネルギー株式会社製、「HV-100」、分子量980、動粘度9,500mm2/s(40℃)
・ブチルゴム:JSR株式会社製「ブチル268」、ゴム状、軟度(21℃)25[1/10mm]
・EPDM:JSR株式会社製「EP51」、ゴム状、軟度(21℃)17[1/10mm]
・NBR:日本ゼオン株式会社製「Nipol DN401」、ゴム状、軟度(21℃)13[1/10mm]
・水酸化アルミニウム(水酸化Al):住友化学株式会社製「C-301N」
・水酸化カルシウム(水酸化Ca):マルアイ石灰工業株式会社製「消石灰」
・水酸化マグネシウム(水酸化Mg):協和化学子業株式会社性「KISMA5A」
<その他樹脂>
・EVA:三井デュポンポリケミカル株式会社製「エバフレックスEV460」、樹脂状、軟度(21℃)7
[1/10mm]
<金属水酸化物以外の無機化合物>
・炭酸カルシウム(炭酸Ca):秩父石灰工業株式会社製「TA-044」
各実施例、比較例のゴム組成物について、以下の測定及び評価を行った。結果を表1~表3に示す。同表に示すように、全ての実施例は、追従性、粘着性、作業性(非付着性)、及び消化性の全てが良好であった。一方、全ての比較例は、これらの評価項目のうちの少なくとも1つが良好でなかった。
試験片をJIS A5752に準拠し荷重150g、温度21℃において軟度の測定を行った。規定の円錐を試験片に垂直に貫入させ、その貫入深さを0.1mm単位で測定した。そして、貫入深さに基づいて、加工性を以下の基準で判定した。
◎:60[1/10mm]以上
○:50[1/10mm]以上60[1/10mm]未満
△:40[1/10mm]以上50[1/10mm]未満
×:40[1/10mm]未満
図2に示すように、3gの球状の試験片5をJIS H4000(A1050)で定めるアルミニウム板7を2枚用いて、挟み5mm厚まで圧縮し、1分後に剥離速度300mm/分で垂直剥離し、剥離した際のピーク強度で粘着性を測定した。そして、粘着性を以下の基準で判定した。
◎:3[N]以上
○:2[N]以上3[N]未満
△:1[N]以上2[N]未満
×:1[N]未満
ラテックスゴム手袋の質量を測定した後に、このラテックスゴム手袋を装着し、100gの球状の試験片(パテ)を10回握った後の手袋の付着物の重量を測定し、以下の式に基づいて付着物重量を算出した。そして、付着物重量に基づいて、非付着性を以下の評価基準で判定した。
付着物重量[g]=(パテを10回握った後の手袋の重量)-(元の手袋の重量)
〔評価基準〕
◎:付着物重量が0.5[g]未満である。
○:付着物重量が0.5[g]以上、1.0[g]未満である。
△:付着物重量が1.0[g]以上、1.5[g]未満である。
×:付着物重量が1.5[g]以上である。
スマートフォンに使用されるラミネート型のリチウムイオン電池の周囲に、試験片を全体を覆うようにして配置した試験体を作製した。そして、300℃に設定したホット、プレート上に試験体を載せて火の放出から火が消されるまでの時間を評価した。なお、消火時間が短い方が消火性能に優れていることを示す。
◎:消火時間が3秒未満
〇:消火時間が3秒以上5秒未満
△:消火時間が5秒以上10秒未満
×:消火時間が10秒以上
Claims (5)
- マトリクスポリマー100質量部に対し、金属水酸化物50~2000質量部、を含み、
前記マトリクスポリマーが液状ゴム及び固形エラストマーを含み、かつ、前記液状ゴムと前記固形エラストマーの質量比が95:5~50:50であり、
前記金属水酸化物以外の無機化合物の含有量は、前記マトリクスポリマー100質量部に対し、50質量部以下であり、
前記固形エラストマーはゴム状であり、
JIS A5752に準拠して測定した、温度21℃における軟度が、40[1/10mm]以上95[1/10mm]以下である、ゴム組成物。 - 前記金属水酸化物が、水酸化アルミニウムを含む、請求項1に記載のゴム組成物。
- マトリクスポリマー100質量部に対し、金属水酸化物50~2000質量部、を含み、
前記マトリクスポリマーが液状ゴム及び固形エラストマーを含み、かつ、前記液状ゴムと前記固形エラストマーの質量比が95:5~50:50であり、
前記金属水酸化物以外の無機化合物の含有量は、前記マトリクスポリマー100質量部に対し、50質量部以下であり、
前記固形エラストマーはゴム状であり、
パテ状である、ゴム組成物。 - バッテリーに使用される請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のゴム組成物。
- 請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のゴム組成物によって構成される部材を備える、バッテリー。
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