(57)【要約】【課題】現状の製造工程上でついてしまう傷を抑制させることができる電槽を提供する。【解決手段】電槽の外壁に、保護層として耐摩耗性及び耐擦傷性の機能を有するコーティング剤やフィルムを密着させることにより、電槽表面への傷を抑制させることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が不透明色であり、前記外周面に保護コーティング剤又は保護フィルムを備える表面保護材付き電槽。
【請求項２】
前記外周面は、透過率が０％である請求項１に記載の表面保護材付き電槽。
【請求項３】
前記保護コーティング剤又は前記保護フィルムは、厚さが１００〜４００μｍである請求項１又は２に記載の表面保護材付き電槽。
【請求項４】
前記保護コーティング剤が、熱硬化型ハードコート剤、紫外線硬化型ハードコート剤、ガラスコーティング剤及び有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽。
【請求項５】
前記保護フィルムが、前記電槽に当接する面と反対側の面にハードコート層を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽を備える鉛蓄電池。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽の製造方法であって、前記外周面に保護コーティング剤を塗布する工程、又は保護フィルムを巻き付ける工程若しくは貼り付ける工程を有する電槽の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池等の電池に使用される電槽の耐摩耗性や耐擦傷性を向上させるために、その外周部に保護剤コーティング剤や保護フィルムを配置した電槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池に使用される電槽は、主にポリプロピレン（以下ＰＰと言う）、ＡＢＳ樹脂、変性ＰＰＥ等を成型して使用される。これらの合成樹脂製電槽は、電解液（希硫酸）に対して十分な耐性を有し、水分透過率が少なく耐衝撃性も高いことから長らく使用されており、他の材質のものはあまり見受けられない。
【０００３】
従来技術として、特許文献１には紫外線吸収機能を有するフィルムを鉛蓄電池電槽の外周面に密着して配置する鉛蓄電池が提案されている。前記特許文献１に記載の発明は、太陽光、蛍光灯等に含まれる紫外線に、直接鉛蓄電池電槽が曝されることがなくなり、紫外線による電槽樹脂の劣化が抑制され、脆化、強度低下等を抑制することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０９０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉛蓄電池に使用される電槽の材料は、主にＰＰが使用されている。
基本的にＰＰは無着色の場合乳白色となるが電装として使用する場合、乳白色の電装のほかに、黒色や青色といった着色された物も使用される。特に色つきの電装を用いた場合、製造工程で傷などがついた場合、傷が無着色のものと比較して目立つ為に、外観不良となりやすいことが解った。この傷の発生は、前記特許文献１に記載の鉛蓄電池電槽が有する構成及び構造を採用しても完全に防止することが困難であり、電槽の耐摩耗性及び耐擦傷性の一層の向上が求められている。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとしたものであり、色つきの電槽を用いた場合においても、製造工程で起こりやすい傷を気にすることなく出荷することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のものに関する。   
（１）外周面が不透明色であり、前記外周面に保護コーティング剤又は保護フィルムを備える表面保護材付き電槽。
（２）前記外周面は、透過率が０％である前記項（１）に記載の表面保護材付き電槽。
（３）前記保護コーティング剤又は前記保護フィルムは、厚さが１００〜４００μｍである前記項（１）又は（２）に記載の表面保護材付き電槽。
（４）前記保護コーティング剤が、熱硬化型ハードコート剤、紫外線硬化型ハードコート剤、ガラスコーティング剤及び有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤から選ばれる少なくとも１種である前記項（１）〜（３）のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽。
（５）前記保護フィルムが、前記電槽に当接する面と反対側の面にハードコート層を有する前記項（１）〜（３）のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽。
（６）前記項（１）〜（５）のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽を備える鉛蓄電池。
（７）前記項（１）〜（５）のいずれか一項に記載の表面保護材付き電槽の製造方法であって、前記外周面に保護コーティング剤を塗布する工程、又は保護フィルムを巻き付ける工程若しくは貼り付ける工程を有する電槽の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、保護コーティング剤、もしくは保護フィルムを有する電槽を用いることにより、電槽が製造装置などのガイドに当たった際も電槽自体には傷がつくことがなくなる。その結果、製造工程で起こりやすい傷を気にすることなく出荷することができる。また、電解液を充填している電槽には、従来通りＰＰ、ＡＢＳ等を使用することができるので、鉛蓄電池の電槽用材料としての優れた特性を低下させることがない。
【０００９】
保護層としてコーティング剤を用いた場合、電槽自体に光沢が生まれるため、高級感を出すことが可能となる。さらに電槽自体の強度が増すため、従来品と比較して電槽の外壁の厚さを薄くすることができるため、電池重量の軽減を行うことが可能となる。
【００１０】
保護フィルムは、厚さを１００〜４００μｍに設定することにより、製造工程で電槽外周面の傷の発生を防止できるだけでなく、電槽コスト及び電槽重量の低減を同時に図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜電槽＞
本発明で述べる電槽は、その内部にセパレータを介して積層される正極板と負極板を有する電極群と、この電極群を浸漬させる電解液とを収容し易くするように、上面が開放された電槽本体と、この開放された上面を覆う蓋体とを備えたものが好ましい。
【００１２】
（電槽本体）   
電槽本体は、上面が開放されていれば、特にその形状を限定されるものではなく、立方体、直方体、多角柱等とすることができるが、成形性及び搬送時の無効空間を減らせることから、立方体又は直方体形状とすることが好ましい。   
電槽本体の材質は、鉛蓄電池の特性を低下させない限り特に制限されるものではない。具体的には、ＰＰ、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ等を用いることができ、中でも、ＰＰを用いることが電解液に対する耐性、水分透過率の低さ、耐衝撃性の高さ、さらには後述する蓋体との熱溶着の容易性から好ましい。
【００１３】
（蓋体）   
蓋体は、先に述べた電槽本体の開放された上面を覆うものであれば、特に制限されるものではなく、材質についても電槽本体と同じでも、異なるものでも使用できる。但し、熱膨張による変形で蓋体の脱落が発生しないように、熱膨張係数が同程度の材質を用いることが好ましく、熱溶着性の面からも電槽本体と同じ材質を用いることが好ましい。
【００１４】
＜表面保護コーティング剤＞
表面保護コーティング剤としては、耐摩耗性及び耐擦傷性に優れる熱硬化型ハードコート剤、紫外線硬化型ハードコート剤、ガラスコーティング剤及び有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤から選ばれる少なくとも１種を使用することが好ましい。
【００１５】
本発明で使用する保護コーティング剤は、厚さを１００〜４００μｍの範囲内で用いるのが好ましい。保護コーティング剤の厚さをこの範囲にすることによって、製造工程で傷の発生を防止できるだけでなく、電槽コスト及び電槽重量の低減を同時に図ることができる。厚さを１００μｍ未満とした場合、製造工程上の傷を防ぐことができないため、それ以上であることが求められる。また、厚さが４００μｍを超えると、電槽コストの上昇及び電槽重量の増加を招くだけでなく、保護コーティング剤を形成するために多くの工程と時間を要するだけでなく、均一な膜厚で形成することが難しくなる。
【００１６】
表面保護コーティング剤として使用するハードコート剤は、電槽本体のプラスチック（ＰＰ、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ等）外周面に、前記ハードコート剤を必要に応じて溶剤に溶解した溶液又は水に分散した溶液を塗布し乾燥した後、硬化させることにより形成することができる。ハードコート剤を溶剤に溶解する場合、使用する溶剤としては電槽本体のプラスチックに対してソルベントクラック等の悪影響を与えないような溶剤を選択することが好ましい。例えば、水又はアルコール系を主成分とし、それに溶剤を混合したものであってもよい。
【００１７】
本発明で使用するハードコート剤としては、例えば、シリコーン系、アクリル系、不飽和ポリエステル樹脂系、メラミン系等の熱硬化型ハードコート剤を使用することができる。これらの中でも、シリコーン系ハードコート剤は、高い硬度が得られる点で優れている。熱硬化型ハードコート剤は、電槽本体のプラスチックを変形させないように２００℃以下、好ましくは１５０℃以下で硬化するものを使用することが好ましい。
【００１８】
また、上記熱硬化型ハードコート剤の他にもエポキシ系、ビニルエーテル系等のカチオン重合性ハードコート剤やアクリル系、光反応性基含有シロキサン化合物を有するシリコーン系等のラジカル重合性ハードコート剤等の紫外線硬化型ハードコート剤を用いることができる。紫外線硬化型ハードコート剤は、反応硬化性に優れるため製造が容易となるため好ましい。紫外線硬化型ハードコート剤としてラジカル重合性ハードコート剤を使用する場合、例えば、アクリル系モノマー、高分子及び紫外線硬化剤等を溶剤に溶解した溶液をフィルム基材に所望の厚さで塗布し、予備乾燥によってＢステージ状態にした後、離形フィルムを貼り合せた感光性樹脂フィルムとして使用してもよい。この感光性樹脂フィルムは、離形フィルムを剥離しながら電槽本体のプラスチックの外周面に圧着させた後、紫外線照射によって硬化させ、次いで、前記フィルム基材を剥離除去することによりコーティング剤による表面保護層を前記電槽本体のプラスチックの外周面に形成することができる。このとき、前記フィルム基材を剥離除去する必要は必ずしもなく、表面保護層の一部として使用してもよい。
【００１９】
上記ガラスコーティング剤としては、例えば、主成分がアルカリ珪酸塩と超微粒子状シリカとを加熱溶解して形成した生成物を使用することができる。この種のガラスコーティング剤は、ナトリウム珪酸塩、カリウム珪酸塩等のアルカリ珪酸塩と、平均粒径が４０μｍ以下程度の超微粒子状シリカとを、５０〜１００℃の温度で加熱溶解し、１〜５時間撹拌し、超微粒子状シリカをアルカリ珪酸塩に溶解（分散）させることにより得ることができる。ガラスコーティング剤は、電槽本体のプラスチックの外周面に所定の厚さで塗布した後、１８０℃以下で３０分以下の短時間加熱により、電槽本体に大きなダメージを与えないで表面保護層を形成することができる。
【００２０】
上記有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤としては、例えば、樹脂（又は有機高分子）と加水分解性アルコキシシランと硬化触媒とを有する有機無機ハイブリッド用組成物を用いて、ゾルーゲル法によりシリカをハイブリッド化した有機無機ハイブリッド樹脂を使用することができる。前記樹脂（有機高分子）としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、、ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド）、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの樹脂（有機高分子）は、シリカゲルとの均一な有機無機ハイブリッドが得られる。また、硬化触媒としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機酸触媒；ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫等の錫系触媒；ホウ酸、リン酸等の無機酸触媒；アルカリ触媒が挙げられる。特に、錫系触媒は、加水分解性アルコキシシランの反応を促進する効果が高いことから好適である。
【００２１】
上記の保護コーティング剤の中でも、ガラスコーティング系のコーティング剤を用いることが好ましい。ガラスコーティング系のものは電解液である硫酸などが付着した場合においても効果を持続させることが可能であるためである。
【００２２】
上記各種ハードコート剤の塗布は、電槽本体プラスチックをハードコート剤溶液に浸漬し、引き揚げた後、加熱及び／又は気流中で予備乾燥を行うことによってコーティング層を形成するという浸漬方法で行うのが実用的である。また、公知のロールコーターやスリットダイコーター等の方法によって塗布を行ってもよい。その場合、電槽本体の曲線部分や四隅部分の塗布は、手動又は半自動で行う方法と併用してもよい。ここで、前記ハードコート剤の粘度は、形成後のハードコート剤層の厚さに応じて所定の値に調整する。その後、熱硬化型ハードコート剤は、２００℃以下の加熱によって所望の厚さのハードコート層を形成する。電槽本体のプラスチックへのダメージを最小限にしたい場合には、室温硬化型ハードコート剤を用いて長時間放置することにより室温硬化を行ってもよい。紫外線硬化型ハードコート剤の場合には、キセノンランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク灯、タングステンランプ等のランプを用いて紫外線照射を行い、硬化させる。
【００２３】
本発明においては上記ハードコート剤の１種を用いて１層又は２層以上のコーティング層を形成するのが製造工程の簡略化の点で実用的であるが、密着性及び応力緩和の点から２種以上を用いて２層以上の保護コーティング剤としてもよい。例えば、ガラスコーティング剤又は有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤を使用する場合、その層よりも柔らかいコーティング剤を下地の応力緩和層として設けることができる。
【００２４】
＜表面保護フィルム＞
保護フィルムは、上記保護コーティング剤と同様に、厚さを１００〜４００μｍの範囲内で用いるのが好ましい。保護フィルムの厚さをこの範囲にすることによって、製造工程で傷の発生を防止できるだけでなく、電槽コスト及び電槽重量の低減を同時に図ることができる。厚さを１００μｍ未満とした場合、製造工程上の傷を防ぐことができないため、それ以上であることが求められる。
【００２５】
保護フィルムは、電槽の外周部のみに巻き付けたり、又は貼り付けることが好ましい。尚、本明細書にて述べる外周面は、電槽の上面、側面及び底面を意味するが、必ずしもその全てに対して配置される必要はなく、外周面の一部のみに配置することもできる。例えば、電槽の底面や上面は製造工程上傷がつきにくい、もしくは外観上問題ないとされる箇所である為、それ以外の部位にのみフィルムを貼ればよい。
【００２６】
保護フィルムとしては、耐摩耗性又は耐擦傷性フィルム材として公知のプラスチックフィルムを使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、テトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂系フィルム等が挙げられる。
【００２７】
本発明で使用する保護フィルムは、耐摩耗性及び耐擦傷性をさらに向上させるため、電槽と当接する面と反対側の面にハードコート層を設けることが好ましい。ハードコート層は、上記の熱硬化型ハードコート剤、紫外線硬化型ハードコート剤、ガラスコーティング剤及び有機無機ハイブリッドを含有するコーティング剤から選ばれるいずれか１種を用いて、厚さ０．５〜２０μｍ、好ましくは厚さ２〜５μｍで形成する。本発明においてはハードコート層を有する保護フィルムの総厚さを１００〜４００μｍに設定することにより、ハードコート層として厚さ２０μｍを超えて形成する必要がなくなり、耐摩耗性及び耐擦傷性を大幅に向上することができる。また、このハードコート層は、保護フィルムの総厚さが１００μｍ未満であっても、傷の発生防止に対してある程度の効果を有する。その場合は保護フィルムを薄くすることが可能であるため、電槽コスト及び電槽重量の低減を図ることができるという利点を有する。
【００２８】
本発明で使用する保護フィルムは、電槽との貼り付けを容易にするため、電槽に当接する片面に粘着剤層又は接着剤層を設けてもよい。粘着剤層又は接着剤層の厚さは、十分な粘着力又は接着力を得るため、１〜５０μｍで設けるのが好ましく、さらに３〜３０μｍがより好ましい。粘着剤層又は接着剤層が厚い場合は、これらの層が耐摩耗性及び耐擦傷性の機能を有するようになるため、保護フィルムそのものの厚さを薄くすることができる。
【００２９】
本発明で使用する保護フィルムの片面に設ける粘着剤層としては、例えば、ポリウレタン系粘着剤、アクリル系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤を使用することができる。また、接着剤としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、ポリエステル系接着剤、エポキシ系粘着剤、シリコーン系接着剤を使用することができる。これらの粘着剤又は接着剤には、粘着力及び接着力の向上を図るため、架橋剤を添加してもよい。
【００３０】
以上のように、本発明で使用する保護フィルムは、保護フィルム単独、保護フィルム＋ハードコート層、保護フィルム＋粘着剤層又は接着剤層、ハードコート層＋保護フィルム＋粘着剤層又は接着剤層の形態を含むものである。そして、各形態の保護フィルムにおいてその総厚を１００〜４００μｍに設定することにより、耐摩耗性及び耐擦傷性の大幅な向上を図ることができる。各形態の総厚が１００μｍ未満の場合は、電槽の大きさ及び形状によって傷の発生の有無が影響を受けることがあるため、本発明においては１００μｍ以上が好ましい。また、総厚が４００μｍを超える場合は、耐摩耗性及び耐擦傷性に対する効果が飽和するだけで、逆に、電槽コストの上昇及び電槽重量の増加を招く。さらに、４００μｍを超える保護フィルムを形成する場合は多くの工程と時間を要するだけでなく、均一な膜厚で形成することが難しくなる。
【実施例】
【００３１】
以下に本発明の実施例を記載する。
【００３２】
＜実施例１＞        
横：１３０ｍｍ縦：２００ｍｍ高さ：２００ｍｍのＰＰ製の黒色電槽を使用し、その電槽本体周囲面に厚さ５０μｍの保護ポリイミドフィルムを引っ張りながら１重に巻き付けて密着させた表面保護層付き電槽を使用して鉛蓄電池Ａを製造した。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体周囲面に厚さ１００μｍの保護ポリイミドフィルムを引っ張りながら１重に巻き付けて密着させた表面保護層付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｂを製造した。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体外周面にエポキシ系の紫外線硬化型ハードコート剤を塗布し、高圧水銀灯を用いて紫外線照射による硬化を行うことにより、厚さ５０μｍの保護コーティング剤を密着させた表面保護層付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｃを製造した。
【００３５】
＜実施例４＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体外周面にエポキシ系の紫外線硬化型ハードコート剤を塗布し、高圧水銀灯を用いて紫外線照射による硬化を行うことにより、厚さ１００μｍの保護コーティング剤を密着させた表面保護層付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｄを製造した。
【００３６】
＜実施例５＞
横：１３０ｍｍ縦：２００ｍｍ高さ：２００ｍｍのＰＰ製の青色電槽を使用し、その電槽本体周囲面にシリコーン系の熱硬化型ハードコート剤を塗布し、７０℃で加熱硬化することにより、厚さ１００μｍの保護コーテイング剤を密着させた表面保護付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｅを製造した。
【００３７】
＜実施例６＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体周囲面に厚さ１００μｍの保護ポリアリレートフィルムを引っ張りながら１重に巻き付けて密着させた表面保護材付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｆを製造した。
【００３８】
＜実施例７＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体周囲面に厚さ３５０μｍの保護ポリアリレートフィルムを引っ張りながら１重に巻き付けて密着させた表面保護材付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｇを製造した。
【００３９】
＜実施例８＞
厚さ１００μｍのポリアリレートフィルムの片面にワイヤーバー法により光硬化型シリコーン系ハードコート剤を塗布した後、高圧水銀灯にて紫外線を照射し、厚さ３μｍのハードコート層を形成した保護ポリアリレートフィルムを作製した。このようにして得られた保護ポリアリレートフィルム（厚さ１０３μｍ）を用いて、実施例１で使用した電槽と同じ電槽の本体周囲面に引っ張りながら１重に巻き付け、前記電槽に当接する面と反対側の面にハードコート層が配置されるように密着させた表面保護材付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｈを製造した。
【００４０】
＜実施例９＞
厚さ１００μｍのポリアリレートフィルムの片面にワイヤーバー法によりシリコーン系粘着剤を塗布し、１３０℃で２分間加熱し、厚さ３０μｍの粘着層を形成した保護ポリアリレートフィルムを作製した。このようにして得られた保護ポリアリレートフィルム（厚さ１３０μｍ）を用いて、実施例１で使用した電槽と同じ電槽の本体周囲面に前記粘着層を介して貼付けることにより前記保護ポリアリレートフィル密着させた表面保護材付き電槽を使用して鉛蓄電池Ｈを製造した。
【００４１】
＜比較例１＞
実施例１で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体周辺面には保護層を形成しないで鉛蓄電池Ｋを製造した。
【００４２】
＜比較例２＞
実施例５で使用した電槽と同じ電槽を使用し、その電槽本体周辺面には保護層を形成しないで鉛蓄電池Ｌを製造した。
【００４３】
＜評価＞
製造した鉛蓄電池の電槽外観面についた傷の数を比較した。評価結果を下記の表１に示す。表１に示す評価基準は、電槽外観面についた傷の数に基づいて定めたものであり、次の通りである。
評価基準 ◎：傷数 １以下、○：傷数 ２〜３、△：傷数 ４以上
【００４４】
【表１】
2018129162.tif 000002
【００４５】
上記表１より明らかなように、比較例１、２では明らかな傷が電槽表面についていたのに対して、実施例１〜９では半分以下の傷数になっていた。また、保護層の厚みを１００μｍ以上と厚くすることによって強度が増すためより、電槽の表面の傷を抑える効果が見られた。
【００４６】
表１に示す実施例２と実施例６を対比すると、表面の傷の発生数はフォルム材質によってやや影響を受けることが分かる。実施例１で使用したポリイミドフィルムは、実施例６で使用したポリアリレートフィルムより耐擦傷性に優れるため、傷の発生がみられなかったものと考えられる。また、実施例８の評価結果に示すように、厚さ１００μｍのポリアリレートフィルムでみられた傷は、ポリアリレートフィルムの片面に薄いハードコート剤を設けることにより発生数を低減できる効果が得られた。
【００４７】
以上のように、本発明によれば、保護コーティング剤、もしくは保護フィルムを有する電槽を用いることにより、電槽が製造装置などのガイドに当たった際も電槽自体には傷がつくことがなくなるため、製造工程で起こりやすい傷を気にすることなく出荷することができる。それにより、電槽外周面に傷の発生に起因する外観不良が低減するため、電池製造の歩留り向上を図ることができる。