JP7809534B2 - alkaline batteries - Google Patents
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Description
本発明は、アルカリ電池に関する。 The present invention relates to alkaline batteries.
アルカリ電池では、正極材の活物質として二酸化マンガンが用いられ、負極材の活物質として亜鉛が用いられている。また、電解液として、水酸化カリウムを溶解させたアルカリ電解液が用いられている。さらに、アルカリ電池では、電池缶の開口部を封口するための樹脂製のガスケットが用いられている。 In alkaline batteries, manganese dioxide is used as the active material for the positive electrode, and zinc is used as the active material for the negative electrode. The electrolyte is an alkaline electrolyte in which potassium hydroxide is dissolved. Furthermore, alkaline batteries use a resin gasket to seal the opening of the battery can.
アルカリ電池のガスケットにおいて使用される樹脂は、PA(PolyAmide)66(6,6-ナイロン、ナイロン66などとも呼ばれる)やPA612(6,12-ナイロン、ナイロン612などとも呼ばれる)が主流となっている。 The resins most commonly used in alkaline battery gaskets are PA (PolyAmide) 66 (also known as 6,6-nylon, nylon 66, etc.) and PA 612 (also known as 6,12-nylon, nylon 612, etc.).
ところで、近年、地球温暖化対策として、各国で温暖化の原因となる二酸化炭素濃度の上昇を抑制する「カーボンニュートラル」などの取り組みが進んでおり、各種の製品開発の際にも、カーボンニュートラル化を進め、環境負荷を削減することが求められている。 In recent years, as a measure to combat global warming, countries around the world have been moving forward with "carbon neutral" initiatives to curb the rise in carbon dioxide concentrations, which are a cause of global warming. This has led to calls for carbon neutrality and reduced environmental impact in the development of various products.
なお、ポリアミド樹脂の流動性を改善するための流動性改善剤として、フルオレン系材料を用いることが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 It is known that fluorene-based materials can be used as flow improvers to improve the fluidity of polyamide resins (see, for example, Patent Document 1).
アルカリ電池のガスケットに現状使用されているPA66やPA612は、石油由来の樹脂であり、樹脂中(ポリマー構造中)の炭素のうち、再生可能資源由来の炭素の割合は0%である。このため、排出される二酸化炭素の量の削減(カーボンニュートラル化)が困難である。 The PA66 and PA612 resins currently used in alkaline battery gaskets are petroleum-derived resins, and 0% of the carbon in the resin (polymer structure) is derived from renewable resources. This makes it difficult to reduce the amount of carbon dioxide emitted (achieving carbon neutrality).
なお、再生可能資源由来の炭素を含む植物由来ポリアミド樹脂は、溶融プラスチックの状態における流動性が低く、この樹脂をそのまま用いた場合、複雑な形状をもつガスケットを成形することが困難であり、アルカリ電池の生産性が悪化する。 In addition, plant-derived polyamide resins containing carbon derived from renewable resources have low fluidity in the molten plastic state, and if this resin is used as is, it is difficult to mold gaskets with complex shapes, which reduces the productivity of alkaline batteries.
1つの側面では、本発明は、環境負荷を抑えつつ生産性の高いアルカリ電池を提供することを目的とする。 In one aspect, the present invention aims to provide an alkaline battery that is highly productive while minimizing environmental impact.
1つの実施態様では、樹脂製のガスケットを含むアルカリ電池であって、前記ガスケットが、植物由来ポリアミド樹脂と、フルオレン系の流動性改善剤と、を有するアルカリ電池が提供される。 In one embodiment, an alkaline battery is provided that includes a resin gasket, the gasket containing a plant-derived polyamide resin and a fluorene-based flow improver.
1つの側面では、本発明は、環境負荷を抑えつつアルカリ電池の生産性を向上できる。 In one aspect, the present invention can improve the productivity of alkaline batteries while reducing the environmental impact.
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施の形態のアルカリ電池の一例を示す断面図である。
図1の例では、アルカリ電池10として、円筒形のアルカリ乾電池が示されている。
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an alkaline battery according to the present embodiment.
In the example of FIG. 1, a cylindrical alkaline dry battery is shown as the alkaline battery 10.
アルカリ電池10において、有底筒状の金属製の正極缶11内に、正極材(正極合剤とも呼ばれる)12、セパレータ13、負極材(負極合剤とも呼ばれる)14が、アルカリ電解液と共に収容されている。正極缶11の開口部は、内側に棒状の集電子15が固設された負極端子板16と樹脂製のガスケット17を用いて封止されている。集電子15は、負極材14の中に挿入されている。 In an alkaline battery 10, a positive electrode material (also called a positive electrode mixture) 12, a separator 13, a negative electrode material (also called a negative electrode mixture) 14, and an alkaline electrolyte are housed in a cylindrical metal positive electrode can 11 with a bottom. The opening of the positive electrode can 11 is sealed using a negative electrode terminal plate 16 with a rod-shaped current collector 15 fixed to the inside and a resin gasket 17. The current collector 15 is inserted into the negative electrode material 14.
正極缶11は、たとえば、電池内側から鉄材、合金層、ニッケルメッキ層、導電膜の順に積層された積層構造を有する。ニッケルメッキ層と導電膜との間にレアメタルによるレアメタルコート層が設けられていてもよい。正極缶11は、正極集電体及び正極端子としての機能も有し、底部には凸状の正極端子部11aが形成されている。正極材12は、たとえば、二酸化マンガンや黒鉛などを混ぜ、リング状に成型したものである。セパレータ13には、たとえば、セルロース製品などが用いられる。 The positive electrode can 11 has a layered structure, for example, in which an iron material, an alloy layer, a nickel plating layer, and a conductive film are layered in this order from the inside of the battery. A rare metal coating layer made of a rare metal may be provided between the nickel plating layer and the conductive film. The positive electrode can 11 also functions as a positive electrode current collector and positive electrode terminal, and a convex positive electrode terminal portion 11a is formed on the bottom. The positive electrode material 12 is, for example, a mixture of manganese dioxide and graphite, molded into a ring shape. The separator 13 is, for example, made of a cellulose product.
負極材14は、活物質である亜鉛合金粉末と、電解液などを用いてゲル化した合剤である。
本実施の形態のアルカリ電池10において、ガスケット17は、植物由来ポリアミド樹脂と、フルオレン系の流動性改善剤とを有する。
The negative electrode material 14 is a mixture of zinc alloy powder, which is an active material, and an electrolyte solution or the like, which is gelled.
In alkaline battery 10 of the present embodiment, gasket 17 contains a plant-derived polyamide resin and a fluorene-based flowability improver.
植物由来ポリアミド樹脂は、カーボンニュートラルをより進め、環境負荷を抑えるために、含まれる炭素のうち、再生可能資源由来の炭素の割合(以下炭素比率という)が70%以上であるものを用いることが望ましい。再生可能資源由来の炭素比率が70%以上の植物由来ポリアミド樹脂として、PA410、PA1010などがある。PA410の再生可能資源由来の炭素比率は70%、PA1010の再生可能資源由来の炭素比率は100%である。PA410、PA1010は、ひまし油を原料としている。 To further advance carbon neutrality and reduce environmental impact, it is desirable to use plant-derived polyamide resins whose carbon content (hereafter referred to as "carbon ratio") is 70% or more derived from renewable resources. Examples of plant-derived polyamide resins with a carbon ratio of 70% or more derived from renewable resources include PA410 and PA1010. PA410's carbon ratio from renewable resources is 70%, while PA1010's is 100%. PA410 and PA1010 are made from castor oil.
前述のように、再生可能資源由来の炭素を含む植物由来ポリアミド樹脂は、溶融プラスチックの状態における流動性が低く、この樹脂をそのまま用いた場合、複雑な形状をもつガスケット17を成形することが困難である。流動性が低くなっている要因は、アミノ基の水素と酸素との間の水素結合にある。 As mentioned above, plant-derived polyamide resins containing carbon derived from renewable resources have low fluidity in the molten plastic state, and if this resin is used as is, it is difficult to mold gaskets 17 with complex shapes. The reason for this low fluidity is the hydrogen bonding between the hydrogen and oxygen in the amino groups.
そこで、本実施の形態のアルカリ電池10では、上記のようにフルオレン系の流動性改善剤を用いて、ガスケット17を作製する際の、溶融プラスチックの状態における流動性を改善している。流動性改善剤を植物由来ポリアミド樹脂に混ぜることで、上記の水素結合を弱める形で流動性改善剤が水素結合間に入り込み、流動性の高い溶融プラスチックが得られる。 In the alkaline battery 10 of this embodiment, a fluorene-based flow improver is used as described above to improve the fluidity of the molten plastic when producing the gasket 17. By mixing the flow improver with the plant-derived polyamide resin, the flow improver penetrates between the hydrogen bonds, weakening the hydrogen bonds, resulting in a highly fluid molten plastic.
この効果は、溶融プラスチックの流動性が特に低い、再生可能資源由来の炭素比率が70%以上の植物由来ポリアミド樹脂を用いた場合に、特に有効である。
フルオレン系の流動性改善剤として、たとえば、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-フェニルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)フルオレン、などを用いることができる。
This effect is particularly effective when using a plant-derived polyamide resin with a renewable resource-derived carbon ratio of 70% or more, which has particularly low fluidity as a molten plastic.
Examples of fluorene-based flow improvers that can be used include 9,9-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-phenylphenyl)fluorene, and 9,9-bis(2,4-dihydroxyphenyl)fluorene.
なお、ポリアミド樹脂は水分を透過するため、ポリアミド樹脂をガスケットに用いたアルカリ電池内部に水分が入り込み、長期保管中に漏液が発生する現象が確認されている。そのため、植物由来ポリアミド樹脂を用いる場合も、安全性の観点から、吸水率(≒水分透過性)ができるだけ低い材料(たとえば、吸水率が2.0%以下の材料)を用いることが望ましい。たとえば、PA410、PA1010などは、吸水率が2.0%以下の植物由来ポリアミド樹脂である。 Incidentally, because polyamide resin is permeable to moisture, it has been confirmed that moisture can penetrate into alkaline batteries that use polyamide resin gaskets, resulting in leakage during long-term storage. Therefore, even when using plant-derived polyamide resin, from a safety perspective, it is desirable to use a material with as low a water absorption rate (≒ moisture permeability) as possible (for example, a material with a water absorption rate of 2.0% or less). For example, PA410 and PA1010 are plant-derived polyamide resins with a water absorption rate of 2.0% or less.
以下、図1に示したアルカリ電池10を製造する際の製造方法の一例を説明する。
まず、電界二酸化マンガン、黒鉛、バインダ、水酸化カリウム溶液が混ぜ合わされ、正極材12が作製される。
An example of a method for manufacturing the alkaline battery 10 shown in FIG. 1 will now be described.
First, electrolytic manganese dioxide, graphite, a binder, and a potassium hydroxide solution are mixed together to prepare the cathode material 12 .
そして、亜鉛合金粉末、電解液などを用いてゲル状の負極材14が作製される。なお、各亜鉛合金粉末の亜鉛には、ビスマスに加え、アルミニウムやインジウムが合金化されていてもよい。亜鉛合金粉末は、たとえば、遠心噴霧法やガスアトマイズ法などにより造紛される。 Then, a gel-like negative electrode material 14 is produced using zinc alloy powder, electrolyte, etc. The zinc in each zinc alloy powder may be alloyed with aluminum or indium in addition to bismuth. The zinc alloy powder is powdered using, for example, centrifugal atomization or gas atomization.
次に、外装体となる正極缶11に、正極材12をリング状に成型したものが嵌合される。そして、正極缶11の胴部上端にビーディングが施され、集電子15と正極缶11の接触面にシール剤が塗布される。 Next, a ring-shaped piece of cathode material 12 is fitted into the cathode can 11, which serves as the outer casing. Then, beading is applied to the top end of the body of the cathode can 11, and a sealant is applied to the contact surface between the current collector 15 and the cathode can 11.
その後、正極缶11に嵌合したリング状の正極材12の内側に、セパレータ13が挿入され、水酸化カリウム電解液をセパレータ13に染み込ませる工程が行われる。そして、セパレータ13の内側に負極材14が充填される。正極缶11の開口部は、集電子15が固設された負極端子板16と、ガスケット17によって封止される。 Then, a separator 13 is inserted inside the ring-shaped positive electrode material 12 fitted into the positive electrode can 11, and a process is carried out in which potassium hydroxide electrolyte is impregnated into the separator 13. Then, the inside of the separator 13 is filled with negative electrode material 14. The opening of the positive electrode can 11 is sealed by a negative electrode terminal plate 16 to which a current collector 15 is fixed, and a gasket 17.
ガスケット17は、たとえば、押出成形により作製される。押出成形では、前述の植物由来ポリアミド樹脂とフルオレン系の流動性改善剤とが混錬され、加熱されることで得られた溶融プラスチックが、金型に押し出され、金型においてガスケット17の形状に成形され、その後、金型から冷却層に押し出されて冷却される。 The gasket 17 is produced, for example, by extrusion molding. In extrusion molding, the plant-derived polyamide resin and the fluorene-based flow improver are mixed and heated to produce a molten plastic, which is then extruded into a mold, where it is molded into the shape of the gasket 17, and then extruded from the mold into a cooling layer where it is cooled.
以上のような手法により、アルカリ電池10が作製される。
このようなアルカリ電池10によれば、ガスケット17が植物由来ポリアミド樹脂を含むため、カーボンニュートラル化が促進され、環境負荷を抑えることができる。また、ガスケット17は、フルオレン系の流動性改善剤を含むため、ガスケット17の作製時の溶融プラスチックの流動性が改善され、ガスケット17の成形性が向上し、その結果アルカリ電池10の生産性を向上させることができる。
The alkaline battery 10 is fabricated by the above-described method.
In this alkaline battery 10, the gasket 17 contains a plant-derived polyamide resin, which promotes carbon neutrality and reduces environmental impact. Furthermore, the gasket 17 contains a fluorene-based flow improver, which improves the flow of molten plastic during the production of the gasket 17 and enhances the formability of the gasket 17, thereby improving the productivity of the alkaline battery 10.
(評価結果)
次に、ガスケット17により好適な植物由来ポリアミド樹脂と、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率の望ましい範囲とを検討するために、各種の評価を行った結果を示す。なお、フルオレン系の流動性改善剤として、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンを用いた。また、比較のため、植物由来ポリアミド樹脂とは異なる樹脂(PA612やPA66)を用いた場合についても評価を行った。
(Evaluation results)
Next, we will show the results of various evaluations conducted to determine the desirable range of blend ratios of plant-derived polyamide resin and fluorene-based flow improver suitable for gasket 17. 9,9-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]fluorene was used as the fluorene-based flow improver. For comparison, evaluations were also conducted using resins other than plant-derived polyamide resin (PA612 and PA66).
評価内容は、MFR(Melt Flow Rate)測定結果、吸水率測定結果、高温多湿条件下保存試験結果、バリの発生の有無である。
MFR測定は、JIS K 7210-1に準じて行われた。試験温度は230℃、加重は2.16kgである。試料は、流動性改善剤の混合比率が0wt%でないものについては樹脂と流動性改善剤を混錬したものである。
The evaluation included the results of MFR (Melt Flow Rate) measurement, the results of water absorption rate measurement, the results of a storage test under high temperature and humidity conditions, and the presence or absence of burrs.
The MFR measurement was carried out in accordance with JIS K 7210-1. The test temperature was 230°C and the load was 2.16 kg. For samples in which the mixing ratio of the flowability improver was not 0 wt%, the resin and the flowability improver were kneaded together.
吸水率測定は、JIS K 7209に準じて行われた。吸水率は、試料を50℃で十分乾燥させた際の重量と、23℃の水に24時間浸漬させた時の重量とから算出した。
高温多湿条件下保存試験は、使用する樹脂と、流動性改善剤の混合比率とを変えて作製したガスケットを用いて組み立てた、それぞれ100個のアルカリ電池に対して行われた。より具体的には、それらのアルカリ電池を、温度60℃、湿度90%の雰囲気下で100日間保存した後に漏液の有無を確認することで行われた。
The water absorption rate was measured in accordance with JIS K 7209. The water absorption rate was calculated from the weight of the sample when it was thoroughly dried at 50°C and the weight when it was immersed in water at 23°C for 24 hours.
The high-temperature, high-humidity storage test was conducted on 100 alkaline batteries assembled using gaskets prepared with different blend ratios of resin and flow improver. More specifically, the alkaline batteries were stored for 100 days in an atmosphere at a temperature of 60°C and a humidity of 90%, and then the presence or absence of leakage was confirmed.
バリの発生の有無については、上記のように作製された100個のガスケットについて目視による確認が行われた。
図2は、評価結果を示す図である。
The 100 gaskets produced as described above were visually inspected for the presence or absence of burrs.
FIG. 2 is a diagram showing the evaluation results.
比較例1は、PA612を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を0wt%(つまり流動性改善剤を含まない)とした場合を表す。
図2に示されているように、比較例1では、MFR測定結果が50g/10minであり、十分な流動性を示し、吸水率も1.3%であり低く、漏液発生率が0%であり、良好な結果となった。また、バリの発生も見られなかった。
Comparative Example 1 represents a case where PA612 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was 0 wt % (that is, no flowability improver was included).
As shown in Figure 2, in Comparative Example 1, the MFR measurement result was 50 g/10 min, indicating sufficient fluidity, the water absorption rate was low at 1.3%, and the leakage rate was 0%, which were good results. In addition, no burrs were observed.
しかし、PA612は、石油由来材料であり、再生可能資源由来の炭素の比率が0%である。このため排出される二酸化炭素の量を削減する効果は得られない。
比較例2は、PA66を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を0wt%(つまり流動性改善剤を含まない)とした場合を表す。
However, PA612 is a petroleum-derived material and contains 0% carbon derived from renewable resources, meaning it does not contribute to reducing carbon dioxide emissions.
Comparative Example 2 represents a case where PA66 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was 0 wt % (that is, no flowability improver was included).
図2に示されているように、比較例2では、MFR測定結果が、30g/10minであり、比較的良好な流動性を示す。また、バリの発生も見られなかった。
しかし、比較例2では、吸水率が2.5%であり高かった。その結果、アルカリ電池として長期保管中に電池内部に水分が入り込んでしまい、図2に示されているように、漏液発生率が50%となり高かった。さらに、PA612と同様PA66も、石油由来材料であり、再生可能資源由来の炭素の比率が0%である。このため排出される二酸化炭素の量を削減する効果は得られない。
2, in Comparative Example 2, the MFR measurement result was 30 g/10 min, indicating relatively good fluidity. In addition, no burrs were observed.
However, in Comparative Example 2, the water absorption rate was high at 2.5%. As a result, moisture penetrated into the battery during long-term storage as an alkaline battery, resulting in a high leakage rate of 50%, as shown in Figure 2. Furthermore, like PA612, PA66 is also a petroleum-derived material, with 0% of its carbon content derived from renewable resources. Therefore, it is not effective in reducing carbon dioxide emissions.
比較例3は、PA610を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を0wt%(つまり流動性改善剤を含まない)とした場合を表す。
PA610は、再生可能資源由来の炭素を含むものの、その炭素比率は50%にとどまっている。また、比較例3では、MFR測定結果が、10g/10minであり、流動性が悪い。
Comparative Example 3 represents a case where PA610 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was 0 wt % (that is, no flowability improver was included).
Although PA610 contains carbon derived from renewable resources, the carbon ratio is only 50%. In addition, in Comparative Example 3, the MFR measurement result was 10 g/10 min, indicating poor fluidity.
なお、比較例3では、吸水率が1.5%であり漏液発生率は0%であった。また、バリの発生も見られなかった。
比較例4は、PA410を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を0wt%(つまり流動性改善剤を含まない)とした場合を表す。
In Comparative Example 3, the water absorption rate was 1.5% and the leakage rate was 0%. No burrs were observed.
Comparative Example 4 represents a case where PA410 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was 0 wt % (that is, no flowability improver was included).
PA410は、再生可能資源由来の炭素比率が70%であり、排出される二酸化炭素の量を削減可能である。その一方、比較例4では、MFR測定結果が、10g/10minであり、流動性が悪い。 PA410 has a carbon content of 70% derived from renewable resources, which can reduce the amount of carbon dioxide emitted. On the other hand, in Comparative Example 4, the MFR measurement result was 10 g/10 min, indicating poor fluidity.
なお、比較例4では、吸水率が2.0%となり、比較例3と比べて上昇しているものの、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
比較例5は、PA410を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を4wt%とした場合を表す。
In Comparative Example 4, the water absorption rate was 2.0%, which was higher than that of Comparative Example 3, but the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed. In addition, no burrs were observed.
Comparative Example 5 shows the case where PA410 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 4 wt %.
比較例5では、フルオレン系の流動性改善剤が用いられるが、MFR測定結果が、20g/10minであり、比較例4と比べると流動性は改善しているものの、比較例1,2の場合よりも劣り、十分ではない。 In Comparative Example 5, a fluorene-based flow improver was used, but the MFR measurement result was 20 g/10 min. Although the flowability was improved compared to Comparative Example 4, it was still inferior to Comparative Examples 1 and 2 and was not sufficient.
なお、比較例5では比較例4と同様、吸水率が2.0%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
実施例1は、PA410を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を5wt%とした場合を表す。
In Comparative Example 5, the water absorption rate was 2.0%, and the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed, as in Comparative Example 4. Furthermore, no burrs were observed.
Example 1 shows the case where PA410 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 5 wt %.
実施例1では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、35g/10minであり、比較例1には劣るものの比較例2よりも改善されている。
なお、実施例1では比較例4,5と同様、吸水率が2.0%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
In Example 1, due to the effect of the fluorene-based flow improver, the MFR measurement result was 35 g/10 min, which was inferior to Comparative Example 1 but improved over Comparative Example 2.
In Example 1, the water absorption rate was 2.0%, and the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed, as in Comparative Examples 4 and 5. In addition, no burrs were observed.
実施例2は、PA410を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を10wt%とした場合を表す。
実施例2では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、50g/10minであり、比較例1と同等の良好な流動性が得られている。
Example 2 shows the case where PA410 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 10 wt %.
In Example 2, due to the effect of the fluorene-based flowability improver, the MFR measurement result was 50 g/10 min, and good flowability equivalent to that of Comparative Example 1 was obtained.
なお、実施例2では比較例4,5、実施例1と同様、吸水率が2.0%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
比較例6は、PA410を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を11wt%とした場合を表す。
In Example 2, the water absorption rate was 2.0%, and the leakage rate was 0%, similar to Comparative Examples 4 and 5 and Example 1, meaning no leakage was observed. Also, no burrs were observed.
Comparative Example 6 represents a case where PA410 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 11 wt %.
比較例6では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、60g/10minであり、比較例1よりも高い流動性が得られている。しかしながら、バリ発生率が55%となり、金型の型割部分に溶融プラスチックが入り込むことに起因したバリが発生していることが確認された。このため、比較例6では、流動性が高すぎるといえる。 In Comparative Example 6, due to the effect of the fluorene-based flow improver, the MFR measurement result was 60 g/10 min, achieving higher flowability than Comparative Example 1. However, the flash occurrence rate was 55%, confirming that flash occurred due to molten plastic seeping into the parting portions of the mold. For this reason, it can be said that the flowability of Comparative Example 6 is too high.
なお、比較例6では比較例4,5、実施例1,2と同様、吸水率が2.0%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。
比較例7は、PA1010を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を0wt%(つまり流動性改善剤を含まない)とした場合を表す。
In Comparative Example 6, similar to Comparative Examples 4 and 5 and Examples 1 and 2, the water absorption rate was 2.0%, the leakage occurrence rate was 0%, and no leakage was observed.
Comparative Example 7 represents a case where PA1010 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was 0 wt % (that is, no flowability improver was included).
PA1010は、再生可能資源由来の炭素比率が100%であり、排出される二酸化炭素の量を十分削減可能である。その一方、比較例7では、MFR測定結果が、15g/10minであり、流動性が悪い。 PA1010 has a 100% carbon content derived from renewable resources, making it possible to significantly reduce the amount of carbon dioxide emitted. On the other hand, Comparative Example 7 had a measured MFR of 15 g/10 min, indicating poor fluidity.
なお、比較例7では、吸水率が1.5%であり、漏液発生率は0%であり、漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
比較例8は、PA1010を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を4wt%とした場合を表す。
In Comparative Example 7, the water absorption rate was 1.5%, the leakage rate was 0%, and no leakage was observed. Also, no burrs were observed.
Comparative Example 8 shows the case where PA1010 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 4 wt %.
比較例8では、フルオレン系の流動性改善剤が用いられるが、MFR測定結果が、25g/10minであり、比較例7と比べると流動性は改善しているが、比較例1,2の場合よりも劣り、十分ではない。 In Comparative Example 8, a fluorene-based flow improver was used, but the MFR measurement result was 25 g/10 min. While the flowability is improved compared to Comparative Example 7, it is still inferior to Comparative Examples 1 and 2 and is not sufficient.
なお、比較例8では比較例7と同様、吸水率が1.5%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
実施例3は、PA1010を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を5wt%とした場合を表す。
In Comparative Example 8, the water absorption rate was 1.5%, and the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed, as in Comparative Example 7. Furthermore, no burrs were observed.
Example 3 shows the case where PA1010 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 5 wt %.
実施例3では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、35g/10minであり、比較例1には劣るものの比較例2よりも改善されている。
なお、実施例3では比較例7,8と同様、吸水率が1.5%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
In Example 3, due to the effect of the fluorene-based flowability improver, the MFR measurement result was 35 g/10 min, which was inferior to Comparative Example 1 but improved over Comparative Example 2.
In Example 3, the water absorption rate was 1.5%, and the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed, as in Comparative Examples 7 and 8. Furthermore, no burrs were observed.
実施例4は、PA1010を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を10wt%とした場合を表す。
実施例4では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、55g/10minであり、比較例1よりもさらに良い流動性が得られている。
Example 4 shows the case where PA1010 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 10 wt %.
In Example 4, due to the effect of the fluorene-based flowability improver, the measured MFR result was 55 g/10 min, and even better flowability than in Comparative Example 1 was obtained.
なお、実施例4では比較例7,8、実施例3と同様、吸水率が1.5%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。また、バリの発生も見られなかった。
比較例9は、PA1010を用い、フルオレン系の流動性改善剤の混合比率を11wt%とした場合を表す。
In Example 4, the water absorption rate was 1.5%, and the leakage rate was 0%, meaning no leakage was observed, similar to Comparative Examples 7 and 8 and Example 3. Furthermore, no burrs were observed.
Comparative Example 9 shows the case where PA1010 was used and the mixing ratio of the fluorene-based flowability improver was set to 11 wt %.
比較例9では、フルオレン系の流動性改善剤の効果により、MFR測定結果が、65g/10minであり、比較例1よりも高い流動性が得られている。しかしながら、バリ発生率が60%となり、金型の型割部分に溶融プラスチックが入り込むことに起因したバリが発生していることが確認された。このため、比較例9では、流動性が高すぎるといえる。 In Comparative Example 9, due to the effect of the fluorene-based flow improver, the MFR measurement result was 65 g/10 min, achieving higher flowability than Comparative Example 1. However, the flash occurrence rate was 60%, confirming that flash occurred due to molten plastic seeping into the parting portions of the mold. For this reason, it can be said that the flowability of Comparative Example 9 is too high.
なお、比較例9では比較例7,8、実施例3,4と同様、吸水率が1.5%となり、漏液発生率は0%であり漏液は見られなかった。
以上の結果から、次のことがいえる。
In Comparative Example 9, similar to Comparative Examples 7 and 8 and Examples 3 and 4, the water absorption rate was 1.5%, the leakage occurrence rate was 0%, and no leakage was observed.
From the above results, the following can be said:
図1に示したような複雑な形状をもつガスケット17の成形のためには、少なくとも、ガスケット用の樹脂として用いられることがあるPA66の適用時と同等以上の流動性が得られることが望ましい。比較例2のように、PA66の適用時のMFR測定結果は、30g/10minであるので、これ以上の高い流動性が得られるのは、実施例1~4、比較例6,9である。ただ、比較例6,9では、前述のようにバリが発生する。このようなバリは、複雑な構造をもつアルカリ電池10の組み立て時などに悪影響を及ぼす可能性がある。 To mold a gasket 17 with a complex shape such as that shown in Figure 1, it is desirable to achieve fluidity at least equal to or greater than that achieved when using PA66, which is sometimes used as a gasket resin. As in Comparative Example 2, the measured MFR when using PA66 was 30 g/10 min, and only Examples 1 to 4 and Comparative Examples 6 and 9 achieved a fluidity higher than this. However, as mentioned above, burrs were generated in Comparative Examples 6 and 9. Such burrs could have adverse effects when assembling alkaline batteries 10, which have complex structures.
このため、フルオレン系の流動性改善剤として9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレンを用いたとき、実施例1~4のように、流動性改善剤の混合比率を、5wt%以上、10wt%以下とすることが望ましい。 For this reason, when 9,9-bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]fluorene is used as a fluorene-based flow improver, it is desirable to set the mixing ratio of the flow improver to 5 wt% or more and 10 wt% or less, as in Examples 1 to 4.
なお、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(4-ヒドロキシ-3-フェニルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)フルオレンなどの他のフルオレン系の流動性改善剤を用いた場合も、望ましい混合比率は、上記と同様の範囲になることが考えられる。 In addition, when using other fluorene-based flow improvers such as 9,9-bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis(4-hydroxy-3-phenylphenyl)fluorene, and 9,9-bis(2,4-dihydroxyphenyl)fluorene, the desirable mixing ratio is likely to be in the same range as above.
バリが発生しなければ、流動性が高いほど、ガスケット17の成形性を向上できる。図2の例では、実施例2,4の場合、MFR測定結果が50g/10min以上であり、しかもバリが発生しない。つまり、実施例2,4のように、流動性改善剤の混合比率を10wt%とすると、ガスケット17の成形性をより向上できる。 As long as no flash occurs, the higher the fluidity, the better the moldability of the gasket 17. In the example of Figure 2, in Examples 2 and 4, the MFR measurement results were 50 g/10 min or higher, and no flash occurred. In other words, if the mixture ratio of the flow improver is 10 wt%, as in Examples 2 and 4, the moldability of the gasket 17 can be further improved.
また、吸水率は2.0%以下であれば、漏液が発生せず望ましい。図2の結果から、吸水率は、樹脂の種類に依存していることがわかる。実施例1~4のようにPA410、PA1010を用いた場合、吸水率が2.0%以下となるので、植物由来ポリアミド樹脂としてこのような樹脂を用いることが好ましい。 Furthermore, a water absorption rate of 2.0% or less is desirable as this prevents leakage. The results in Figure 2 show that water absorption rate depends on the type of resin. When PA410 or PA1010 is used as in Examples 1 to 4, the water absorption rate is 2.0% or less, so it is preferable to use such resins as plant-derived polyamide resins.
さらに、PA1010は、再生可能資源由来の炭素比率が100%であるため、PA1010を用いた場合、PA410を用いた場合よりも、カーボンニュートラルをより進められ、環境負荷をより抑えることができる。 Furthermore, because PA1010 contains 100% carbon derived from renewable resources, using PA1010 can further advance carbon neutrality and reduce environmental impact compared to using PA410.
以上、実施の形態に基づき、本発明のアルカリ電池の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
たとえば、上記に示した具体的な材料名などはあくまで一例であり、他の材料を用いてもよい。
While one aspect of the alkaline battery of the present invention has been described above based on the embodiment, this is merely an example and the present invention is not limited to the above description.
For example, the specific material names given above are merely examples, and other materials may be used.
10 アルカリ電池
11 正極缶
11a 正極端子部
12 正極材(正極合剤)
13 セパレータ
14 負極材(負極合剤)
15 集電子
16 負極端子板
17 ガスケット
10 alkaline battery 11 positive electrode can 11a positive electrode terminal portion 12 positive electrode material (positive electrode mixture)
13 Separator 14 Negative electrode material (negative electrode mixture)
15 Current collector 16 Negative electrode terminal plate 17 Gasket
Claims (4)
前記ガスケットが、
植物由来ポリアミド樹脂と、
フルオレン系の流動性改善剤と、
を有し、
前記ガスケットにおける前記流動性改善剤の混合比率は、5wt%以上、10wt%以下である、
アルカリ電池。 An alkaline battery including a resin gasket,
The gasket is
Plant-derived polyamide resin,
a fluorene-based flow improver;
and
The mixing ratio of the flow improver in the gasket is 5 wt% or more and 10 wt% or less.
Alkaline batteries.
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