JPH05208449A - 熱シール方法及び電気バッテリー - Google Patents

熱シール方法及び電気バッテリー

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JPH05208449A
JPH05208449A JP23574692A JP23574692A JPH05208449A JP H05208449 A JPH05208449 A JP H05208449A JP 23574692 A JP23574692 A JP 23574692A JP 23574692 A JP23574692 A JP 23574692A JP H05208449 A JPH05208449 A JP H05208449A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱可塑性容器とカバーとを熱シールするに際
し、両者の溶融部分上に固化スキンを一旦形成し、結合
時にスキンを破断して溶融部分を癒着させると共に、溶
融部分の一部を両者間に滲出させて一層強力なシールを
形成する方法を提供する。 【構成】 この方法は、壁（６、８）を有する熱可塑性
容器（２）に、壁のシールリップ部（１４）を受入れる
チャンネル（１８′）を有する熱可塑性カバー（１６）
を熱シールするものである。リップ部及びチャンネルの
床部（２６′）を溶融し次いで冷却して、溶融コア（５
４、５６）上に固化スキン（５０、５２）を有するビー
ド（４６、４８）を形成する。リップ部はチャンネルと
嵌合し、その溶融部分は床部の溶融部分と癒着する。癒
着溶融部分の一部（６０）はリップ部とチャンネルの側
面との間に滲出て固化し、付加的な接着部を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性の容器及びカバ
ーに関し、特に、少なくとも１つのキャビティを画定す
る一組の壁及び各壁の少なくとも１縁に沿って延びるシ
ールリップ部を有する熱可塑性の容器と、合せ表面を周
辺部の内側に備えた熱可塑性のカバーとの間に密封熱シ
ールを生じさせる方法であって、シールリップ部及び合
せ表面を加熱してその熱可塑性材料を溶融する工程と、
次いでシールリップ部及び合せ表面の溶融した領域を一
緒に押圧してシールリップ部と合せ表面との間に突合せ
溶接部を形成する工程とを有する熱シール方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】熱可塑性材料（例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン等）の容器及びカバーは
当業界で周知であり、バッテリー（電池）のセル素子を
収容するためにバッテリー産業界で長年に亙り使用され
てきた。カバーは、バッテリーからの電解液の漏洩を阻
止するために、また、時にはバッテリー容器内に周囲よ
り高い圧力を維持させバッテリー内への周囲空気の侵入
を阻止するために、種々の方法でバッテリー容器にシー
ルされてきた。熱可塑性カバーを熱可塑性容器にシール
する一般的な技術は、容器の壁の上縁部とカバーのこれ
に対応する合せ表面とを加熱アルミニウムプラテンに対
して同時に押圧してその部分の熱可塑性材料を溶融し、
次いで、加熱プラテンを除去した後にカバー及び容器の
溶融した領域を一緒に押圧してカバーと容器との間に突
合せ溶接部を形成することにより得られる突合せ型式の
熱シールである。米国特許第３，４４１，４４８号及び
同第３，７７８，３１４号各明細書はこの技術の変形例
を開示している。この技術は簡単で安価であるが、約２
０．６８ｋＰａ（３ｐｓｉｇ）より小さな内部圧力にの
み耐えられるシールしか提供できない。カバーを容器に
シールする別の技術はカバーの周辺部のまわりにチャン
ネルを形成し、このチャンネルを適当なシーラントまた
は接着剤（例えば、エポキシ樹脂）で満たし、容器の壁
の上縁部をシーラント内に埋設し、シーラントを硬化す
るものである。この技術は前述の熱シール技術よりも一
層複雑で一層高価である。上述のエポキシ樹脂を用いる
技術に類似した他の技術は、金属粒子を分散させた熱可
塑性材料のストリップを容器の壁の上縁部と一緒にカバ
ーのチャンネル内に配置し、次いで、シール領域にマイ
クロ波を照射して金属粒子を加熱し、その近傍のプラス
チックマトリックスを溶かし、カバーと容器とを結合す
るものである。このような技術は、米国特許第４，４６
０，６６３号明細書及び１９８８年９月／１０月に行わ
れたプラスチックデザイン討論会における「Welding Pr
ocess Seals Dea in Battery Manufacture」なる名称の
資料の第３６ー３７頁に開示されている。このような技
術は、上述のエポキシ樹脂を用いる技術と同様に、簡単
な熱シール技術に比べて一層複雑で一層高価である。
【０００３】酸素循環により作動するいわゆる「ガス再
結合」型のバッテリーはバッテリー自体の内部に発生し
たガスを大気中へ放出せずにこれを消費する。この型式
のバッテリーはシールされ、容器内の圧力が所定値を越
えたときにのみガスを大気中へ放出するための圧力逃し
弁を有する。一般的には、内部圧力が高いほどガス再結
合が一層有効に行われる。少なくとも約３４．４７ｋＰ
ａ（５ｐｓｉｇ）の内部圧力が望ましい。従来、バッテ
リーの作動圧力は、このような高い内部圧力に耐えるよ
うなカバーシールの能力によりある程度制限されてい
た。それ故、簡単かつ安価に形成でき、突合せ式の熱シ
ールのみの耐圧よりも一層高い圧力に耐えることのでき
る容器／カバー間の熱シールを提供するのが望ましい。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、改善し容易に形成でき
る熱可塑性の容器とカバーとの間の熱シール及びその形
成方法を提供することである。この熱シールは、容器と
カバーとの間の結合部に付加的なシーラント又はフィラ
ー材料を使用することなく、約３４．４７ｋＰａ（５ｐ
ｓｉｇ）以上の容器内圧力に耐えることができる。
【０００５】
【発明の構成並びに作用効果】本発明の熱可塑性容器に
熱可塑性カバーを熱シールする方法の特徴とするところ
は、カバーが実質上連続的なチャンネルを画定する一対
の平行なリブを有し、リブのベース部におけるチャンネ
ル床部が合せ表面を形成し；シールリップ部及びチャン
ネルが突起／溝型式の結合にて相互に嵌合するようにな
っており、熱シール方法が、リブのベース部においてチ
ャンネル内に第１溶融ビードを提供すると共にシールリ
ップ部に沿って第２溶融ビードを提供するように、チャ
ンネル床部及びシールリップ部を実質上同時に加熱する
工程と；各ビードの最外側表面のみを固化するに十分な
程度に各ビードを冷却してビードの溶融コア上に熱可塑
性材料のスキンを形成する工程と；チャンネル内で第１
ビード及び第２ビードを一緒に押圧して、スキンを破断
し溶融コアを一緒に癒着させると共に、これをリブとシ
ールリップ部との間へ滲出させる工程と；癒着したコア
を冷却してカバーを容器に溶着する工程と；を有するこ
とである。
【０００６】
【実施例】本発明は熱可塑性容器に熱可塑性カバーを熱
シールする方法、及びこの方法により得られたシール済
み容器に関する。本発明は、サイクリング期間中にかな
り高い内部圧力を発生させ、内部ガス及び電解液の漏洩
を阻止すると共に周囲空気の侵入をも阻止するために密
封シール状態を維持せねばならない型式の単セル及び複
セル型の電気バッテリー（蓄電池）の製造に特に応用で
きる。従って、以下、バッテリー容器に関連して本発明
を説明するが、本発明はそれのみに限定されるものでは
ない。同様に、単セル型のバッテリーに関連して本発明
を説明するが、セル間仕切り壁により容器内部を複数の
セルコンマートメントに分割した複セル型のバッテリー
にも本発明を応用できる。これらのセル間仕切り壁は、
容器の外周壁をカバーにシールするのと同じ方法でバッ
テリーカバーにシールされる。本発明に従えば、熱可塑
性材料（例えば、ポリプロピレン）の容器はバッテリー
の電気化学的に活性な素子（即ち、微孔性ポリエチレン
シート又は繊維性ガラスマットの如き多孔性セパレータ
により互いに離間せしめられて交互に位置した複数個の
陽極及び陰極板）を収納するための少なくとも１つのキ
ャビティを画定する一組の壁を有する。各壁は少なくと
もその一縁部（例えば上縁部）に沿って延びるシールリ
ップ部を有する。カバーはその周辺部の内側に連続的な
チャンネルを画定する一対の平行なリブを有する。チャ
ンネル床部はリブのベース部即ち根元部に位置する。容
器のシールリップ部は突起／溝型式の結合にてカバーの
チャンネルに嵌合し、後述する方法にてチャンネル内で
カバーに接着される。
【０００７】容器壁のシールリップ部をカバーのチャン
ネルに合せる直前に、チャンネル床部及びシールリップ
部を熱源で加熱して溶融し、チャンネル床部に沿った１
つの溶融ビードと、シールリップ部に沿った別の溶融ビ
ードとを提供する。それぞれの溶融ビードを形成するに
十分な程度にチャンネル床部及びシールリップ部を加熱
した後、熱源（例えばアルミニウム板）を除去し、ビー
ドを十分に冷却して、まだ溶けているビードのコアの表
面上に固化した溶融物のスキンを形成する。その後、突
起／溝型式の結合にて容器とカバーとを迅速に嵌合さ
せ、これらを一緒に押圧することによりビード上のスキ
ンを破断し、ビードコアが固化する前に溶融ビードコア
を相互に癒着させる。カバーのチャンネル内へシールリ
ップ部を更に押圧し続けることにより、癒着した溶融物
をシールリップ部とチャンネルを画定するリブとの間で
シールリップ部のいずれかの側へ滲出させ、そこで溶融
物を固化し、シールリップ部の溶融ビードとチャンネル
の溶融ビードとで形成される付加的な接着部（ボンド）
を提供する。次いで、この組立体を冷却してビードコア
溶融物が癒着した領域に実質上均一な溶接部（溶接ビー
ド）を提供すると共に、癒着コアからシールリップ部と
リブとの間へ滲出た溶融物を介してシールリップ部とチ
ャンネルとの間に良好な接着ジョイントを提供する。
【０００８】本発明の好ましい実施例によれば、容器及
びカバーはチャンネル内に嵌入してチャンネル床部を局
部的に加熱する細長い隆起状の突起を備えた加熱（アル
ミニウム）板により加熱される。好ましくは、加熱は、
嵌合のために容器とカバーとを整合させた状態でこれら
の間に加熱板を配置し、加熱板に接触した領域及びその
近傍の熱可塑性材料を溶融するに十分な時間だけ容器及
びカバーを加熱板に対して押圧することにより、達成さ
れる。加熱期間中、隆起状突起はチャンネル床部内に埋
設され、加熱された隆起状突起の側面に沿って床部から
流下する熱可塑性材料の流れを生じさせる。
【０００９】図１は端壁４と、側壁６と、バッテリーの
電気化学的に活性な素子１２（二点鎖線で示す）を収納
するための複数個のキャビティ１０を画定するセル間仕
切り壁８とを有するバッテリー容器２を示す。壁４、
６、８の上縁部のシールリップ部１４はカバー１６に形
成したチャンネルに合せ、カバーに結合接着される。詳
細には、カバー１６はその周辺縁部２０の内側に隣接し
てカバー周辺部のまわりで延びる連続的なチャンネル１
８を有する。チャンネル１８はカバーの主面から垂下し
た平行なリブ２２、２４と、チャンネル１８のベース部
（即ち、リブ２２、２４の根元部）でのチャンネル床部
２６とにより画定される。床部２６でのカバー１６の厚
さＡはチャンネル１８の外側のカバー１６の厚さＢより
大きく、容器壁４、６、８のリップ部１４のまわりへ滲
出るための付加的な熱可塑性材料を提供する。平行なリ
ブ２２′、２４′及びチャンネル床部２６′により画定
された同様のチャンネル１８′はシールすべき容器のセ
ル間仕切り壁８の数により決定される数だけカバー１６
の横断方向に設けられている。一連の翼形のガイド２８
が各チャンネル１８′の長さに沿って周期的に設けてあ
り、最終組立て期間中セル間仕切り壁８をチャンネル１
８′内の適所へ案内する。同様に、一連の単一形のガイ
ド２９がカバーの両端において連続チャンネル１８の長
さに沿って設けてあり、容器の端壁４をチャンネル１８
内へ案内する。後述するが、ガイド２８、２９は更に、
加熱工具を適所に案内する役目も果たす。
【００１０】好ましくは、容器の壁４、６、８上のリッ
プ部１４及びチャンネル１８、１８′の床部２６、２
６′は、これらの間に位置した加熱板３２（例えば、３
７１℃±２８℃（７００°Ｆ±５０°Ｆ）に加熱されて
いる）にこれらを押圧することにより、実質上同時に加
熱される。加熱板はリップ部１４の頂部に係合するため
の下方の平坦な表面３４と、床部２６、２６′を溶融す
るためにチャンネル１８、１８′内へそれぞれ延びる隆
起状突起３６、３８とを有する。図２に明示するよう
に、隆起状突起３８の上縁４０はチャンネル１８′の床
部２６′の熱可塑性材料が溶融するときにこの床部２
６′内へ押し込まれ、その熱可塑性材料を４２にて示す
ように上縁４０のまわりで下方に滲出させる。同時に、
壁４、６、８の頂部リップ部１４の加熱板３２に接触し
ている部分も溶融され、図２に４４にて示すようにきの
こ形になる。
【００１１】床部２６、２６′及びリップ部１４が溶融
した後、加熱板３２を除去し（図３）、チャンネル１
８、１８′内及びリップ部１４上にそれぞれ形成された
溶融ビード４６、４８が十分冷却されて、カバー側のビ
ード４６上に固化した熱可塑性材料の第１スキン５０を
形成し、リップ部側のビード４８上に固化した熱可塑性
材料の第２スキン５２を形成する。ただし、ビード４
６、４８の内部のコア５４、５６は溶融状態のままであ
る。コア５４、５６が溶融状態にある間に、図４（１つ
の結合部のみを示す）に明示するように、容器とカバー
とを一緒に押圧し、リップ部１４を対応するチャンネル
１８、１８′（図４にはチャンネル１８′のみを示す）
内に合せる。その結果、溶融ビード４６、４８が一緒に
押圧され、それぞれのスキン５０、５２を破断し、それ
ぞれの溶融コア５４、５６を癒着させて一体の溶接ビー
ド５８を形成すると共に、リップ部１４とリブ２２′、
２４′との間に溶融点コアを滲出させて（６０にて示
す）、リップ部１４の側面及びリップ部１４の両側のリ
ブ２２′、２４′の側面に対する接着部を形成する。
本発明により熱シールされたポリプロピレンでできた６
セル（１２ボルト）式の始動、照明灯、点火用の鉛酸バ
ッテリーの容器は４８．２６ｋＰａ（７ポンド／平方イ
ンチ）までの内部圧力に耐えうる能力を有することが判
明し、最も有効な作動にとってかなり周囲の圧力より高
い内部圧力を必要とするガス再結合型バッテリー又は他
のシールされたバッテリーに使用するのに適している。
【００１２】以上、特定の実施例につき本発明を説明し
たが、本発明はその実施例のみに限定されないことは言
うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱工程前の、本発明の方法により一緒に熱シ
ールされるべき多セル型バッテリーの熱可塑性容器及び
カバーの部分側断面図である。
【図２】加熱工程期間中の図１の容器及びカバーの一部
の拡大側断面図である。
【図３】図２と同様の拡大側断面図であるであるが、加
熱工具を除去した後の状態を示す図である。
【図４】図２、３と同様の拡大側断面図であるである
が、本発明の方法により容器とカバーとを一緒に押圧し
た後の状態を示す図である。
【符号の説明】
２ 容器 ４、６、８ 容器の壁 １０ キャビティ １４ シールリップ部 １６ カバー １８、１８′ チャンネル ２２、２４、２２′、２４′ リブ ２６、２６′ 合せ表面（チャンネル床部） ３２ 加熱工具（加熱板） ４６、４８ 溶融ビード ５０、５２ スキン ５４、５６ 溶融コア ５８ 溶接ビード ６０ 滲出し部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つのキャビティ（１０）を
    画定する一組の壁（４、６、８）と当該各壁の少なくと
    も１縁に沿って延びるシールリップ部（１４）とを有す
    る熱可塑性の容器（２）に、合せ表面（２６、２６′）
    を周辺部の内側に備えた熱可塑性のカバー（１６）を熱
    シールする方法であって、前記シールリップ部及び前記
    合せ表面を加熱してその熱可塑性材料を溶融する工程
    と、次いで当該シールリップ部及び当該合せ表面の溶融
    した領域を一緒に押圧して同シールリップ部と同合せ表
    面との間に突合せ溶接部を形成する工程とを有する熱シ
    ール方法において、 前記カバー（１６）が実質上連続的なチャンネル（１
    ８、１８′）を画定する一対の平行なリブ（２２、２
    ４；２２′、２４′）を有し、当該リブのベース部にお
    けるチャンネル床部（２６、２６′）が前記合せ表面を
    形成し；前記シールリップ部及び前記チャンネルが突起
    ／溝型式の結合にて相互に嵌合するようになっており、 熱シール方法が、前記リブのベース部において前記チャ
    ンネル内に第１溶融ビード（４６）を形成すると共に前
    記シールリップ部に沿って第２溶融ビード（４８）を形
    成するように、前記チャンネル床部及び当該シールリッ
    プ部を実質上同時に加熱する工程と；前記各ビード（４
    ６、４８）の最外側表面のみを固化するに十分な程度に
    当該各ビードを冷却して該ビードの溶融コア（５４、５
    ６）上に前記熱可塑性材料のスキン（５０、５２）を形
    成する工程と；前記チャンネル内で前記第１ビード及び
    前記第２ビードを一緒に押圧して、前記スキンを破断し
    前記溶融コア（５４、５６）を一緒に癒着させると共
    に、これを前記リブと前記シールリップ部との間へ滲出
    させる工程と；癒着した前記コアを冷却して前記カバー
    を前記容器に溶着する工程と；を有することを特徴とす
    る熱シール方法。
  2. 【請求項２】 前記シールリップ部（１４）及び前記チ
    ャンネル床部（２６、２６′）が、前記チャンネル（１
    ８、１８′）内に前記第１溶融ビード（４６）を形成す
    ると共に当該シールリップ部に沿って前記第２溶融ビー
    ド（４８）を形成するように、実質上同時に加熱工具
    （３２）に接触し；次いで、前記各ビードを冷却する前
    に前記加熱工具を除去して前記シールリップ部及び前記
    チャンネル床部との接触を断つことを特徴とする請求項
    １の熱シール方法。
  3. 【請求項３】 前記チャンネル床部（２６、２６′）を
    部分的に溶融し前記チャンネル（１８、１８′）内に前
    記第１溶融ビード（４６）を形成するのに十分な時間だ
    け、加熱工具（３２）を当該チャンネルの長さに沿って
    当該チャンネル床部に埋設し；前記シールリップ部（１
    ４）に沿って前記第２溶融ビード（４８）を形成するよ
    うに当該シールリップ部を前記加熱工具に接触させ；次
    いで、前記各ビードを冷却する前に前記加熱工具を除去
    して前記シールリップ部及び前記チャンネル床部との接
    触を断つことを特徴とする請求項１の熱シール方法。
  4. 【請求項４】 前記チャンネル床部（２６、２６′）の
    熱可塑性材料の厚さが前記キャビティ（１０）を覆う前
    記カバー（１６）の残りの部分の熱可塑性材料の厚さよ
    り大きいことを特徴とする請求項３の熱シール方法。
  5. 【請求項５】 電気バッテリーの電気化学的に活性な素
    子を収納するキャビティ（１０）を画定し、それぞれが
    その縁部にシールリップ部（１４）を有する複数個の壁
    （４、６、８）を有する熱可塑性の容器（２）と、この
    容器に熱シールされた熱可塑性のバッテリー用カバー
    （１６）とを備えた電気バッテリーにおいて、 前記カバー（１６）が、突起／溝型式の結合にて前記シ
    ールリップ部（１４）に係合する実質上連続的なチャン
    ネル（１８、１８′）を当該カバーの周辺部の内側に画
    定する一対の平行なリブ（２２、２４；２２′、２
    ４′）を有し；前記チャンネル内で前記シールリップ部
    と前記カバーとの間に接着部が形成され、この接着部
    が、前記リブのベース部において癒着した当該シールリ
    ップ部及び当該カバーからの熱可塑性材料（５４、５
    ６）の複合体でできた熱可塑性材料の溶接ビード（５
    ８）と、前記チャンネル内で固化する当該溶接ビード
    の、前記リブと該シールリップ部との間へ滲出した滲出
    し部（６０）とで形成されていることを特徴とする電気
    バッテリー。
JP23574692A 1991-09-03 1992-09-03 熱シール方法及び電気バッテリー Expired - Lifetime JPH0655440B2 (ja)

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