(57)【要約】【課題】ゴム材料の弾力性などを阻害することなくガス不透過性などの特性を高めた複合ゴムシートを提供し、さらには、ゴム材料の弾力性を阻害することなくガス不透過性を高めた密閉型二次電池用の安全弁を提供する。【解決手段】複合ゴムシート１３は、ゴム材料からなる基材２１の表面に、金属薄膜２２を接合して形成されている。金属薄膜は、ガス不透過性、電磁波をシールドする機能、耐油性、耐薬品性、および装飾性のうちの少なくとも１つの特性を備えている。金属薄膜の表面には、当該金属薄膜を保護するための保護層２３がさらに備えられている。金属薄膜および保護層は、金属箔層３２と、樹脂フィルム層３３とを予め貼り合わせたラミネートフィルム３１から構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料からなる基材（２１）の表面に、金属薄膜（２２）を接合してなる複合ゴムシート。
【請求項２】
前記金属薄膜（２２）は、ガス不透過性、電磁波をシールドする機能、耐油性、耐薬品性、および装飾性のうちの少なくとも１つの特性を備えていることを特徴とする請求項１に記載の複合ゴムシート。
【請求項３】
前記金属薄膜（２２）の表面に、前記金属薄膜（２２）を保護するための保護層（２３）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の複合ゴムシート。
【請求項４】
前記金属薄膜（２２）および前記保護層（２３）は、金属箔層（３２）と、樹脂フィルム層（３３）とを予め貼り合わせたラミネートフィルム（３１）から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の複合ゴムシート。
【請求項５】
外装缶（５０）の開口部（５１）に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔（６１）が開口された封口板（６０）と、前記封口板（６０）に取り付けられるとともに通気孔（７１）が開口された端子キャップ（７０）と、前記封口板（６０）と前記端子キャップ（７０）との間に前記ガス抜き孔（６１）を覆うように弾性的に圧縮された状態で配置される弁体（８０）と、を有する密閉型二次電池用の安全弁において、
前記弁体（８０）は、ゴム材料からなる基材（２１）の表面にガス不透過性を備える金属薄膜（２２）を接合してなる複合ゴムシートからなり、前記金属薄膜（２２）が前記ガス抜き孔（６１）を覆うように配置されていることを特徴とする密閉型二次電池用の安全弁。
【請求項６】
前記金属薄膜（２２）の表面に、前記金属薄膜（２２）を保護するための保護層（２３）をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の密閉型二次電池用の安全弁。
【請求項７】
前記金属薄膜（２２）は、金属箔層（３２）と、樹脂フィルム層（３３）とを貼り合わせたラミネートフィルム（３１）から構成されていることを特徴とする請求項５に記載の密閉型二次電池用の安全弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合ゴムシート、および当該複合ゴムシートを弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム材料は、その弾力性を利用して、安全弁の弁体、ガスを充填するための充填用ガスバッグ、ガスにより膨張させて構造物などの開口部を一時的に封止する際に用いられるシール用ガスバッグなどに用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ゴム材料は、一般的に、ガス透過性を有している。このため、時間の経過とともにある程度のガス漏れが生じ、安全弁や種々のガスバッグの本来の機能が低下する虞がある。上記のガス透過性のほかにも、ゴム材料は、電磁波をシールドする機能、耐油性、耐薬品性の点で、金属材料に比べて劣っている。
【０００４】
本発明の目的は、ゴム材料の弾力性などを阻害することなくガス不透過性などの特性を高めた複合ゴムシートを提供し、さらには、ゴム材料の弾力性を阻害することなくガス不透過性を高めた密閉型二次電池用の安全弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、ゴム材料からなる基材の表面に、金属薄膜を接合してなる複合ゴムシートである。
【０００６】
上記目的を達成するための請求項５に記載の発明は、外装缶の開口部に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔が開口された封口板と、前記封口板に取り付けられるとともに通気孔が開口された端子キャップと、前記封口板と前記端子キャップとの間に前記ガス抜き孔を覆うように弾性的に圧縮された状態で配置される弁体と、を有する密閉型二次電池用の安全弁において、
前記弁体は、ゴム材料からなる基材の表面にガス不透過性を備える金属薄膜を接合してなる複合ゴムシートからなり、前記金属薄膜が前記ガス抜き孔を覆うように配置されていることを特徴とする密閉型二次電池用の安全弁である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ゴム材料の弾力性などを阻害することなくガス不透過性などの特性を高めた複合ゴムシートを提供でき、さらには、ゴム材料の弾力性を阻害することなくガス不透過性を高めた密閉型二次電池用の安全弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る複合ゴムシート１１を示す断面図である。
【００１０】
図１を参照して、複合ゴムシート１１は、ゴム材料からなる基材２１の表面に、金属薄膜２２を接合して構成されている。
【００１１】
前記ゴム材料は、特に限定されないが、例えば、エチレンプロピレンジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、天然ゴムなどが挙げられる。
【００１２】
前記金属薄膜２２は、ガス不透過性、電磁波をシールドする機能、耐油性、耐薬品性、および装飾性のうちの少なくとも１つの特性を備えている。金属薄膜２２には、所望の特性を得る観点から適宜の材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、銅、ニッケルなどが挙げられる。
【００１３】
金属薄膜２２は、装飾性を得る場合を除いて、基材２１の内部に設けることもできるが、基材２１の表面に設けることによって、製造や加工を容易に行うことができる。
【００１４】
金属薄膜２２は、基材２１をなすゴム材料の弾力性を損なわない程度に薄く、かつ、ピンホールや加工中のキズや割れを起こさない程度の厚みを有していることが好ましい。具体的には、金属薄膜２２の厚さは、１μｍ〜２０μｍが好ましい。１μｍ未満では、ピンホールや加工中のキズや割れを起こす虞があり、２０μｍ以上では、基材２１をなすゴム材料の柔軟性を損なう虞があるからである。
【００１５】
基材２１と金属薄膜２２との接合には、ゴム接着剤「ケムロック」（商品名、ロード・ファー・イースト・インコーポレイテッド製）などの一般的なゴム接着剤を用いることができる。基材２１の接合面および金属薄膜２２の接合面のうちの少なくとも一方に接着剤を塗布し、ゴムの加硫温度（例えば、１５０℃〜２００℃）においてホットプレスすることによって、基材２１と金属薄膜２２とが接合される。
【００１６】
このようにして得られた複合ゴムシート１１は、基材２１をなすゴム材料が本来的に備えている弾力性、耐圧縮永久歪、耐熱老化性などを保持したまま、基材２１の表面に接合した金属薄膜２２によって、ガス不透過性、電磁波をシールドする機能、耐油性、耐薬品性、および装飾性のうちの少なくとも１つの特性を高めたゴムシートとなる。
【００１７】
なお、図示例では、基材２１の厚み方向の表面のうち一方の面にのみ金属薄膜２２を接合してあるが、基材２１の両面に金属薄膜２２を接合してもよい。ホットプレスによって生じ得る複合ゴムシート１１の反りを防止することができるからである。
【００１８】
本発明は、ゴム材料からなる基材２１の表面に金属薄膜２２を接合するに際して、金属蒸着や金属スパッタリングなどによって基材２１表面に金属膜を形成する手法を除外するものではない。しかしながら、金属膜が基材２１から剥離したり、割れたりし易いので、長期密着性および柔軟性の観点から、接着剤を介して基材２１と金属薄膜２２とを接合することが好ましいと言える。さらには、金属蒸着などを行うためには、高価な設備が必要であったり、適用するゴムの種類が制限されたり、加工コストが高くなったりするなどの問題も生じ得る。これらの制約を排除する観点からも、接着剤を介して基材２１と金属薄膜２２とを接合することが好ましい。
【００１９】
図２は、本発明の他の実施形態に係る複合ゴムシート１２を示す断面図である。
【００２０】
図２を参照して、複合ゴムシート１２は、金属薄膜２２の表面に、当該金属薄膜２２を保護するための保護層２３をさらに備えることが好ましい。金属薄膜２２にキズがつくことを保護層２３によって防止し、ガス不透過性などの金属薄膜２２によって高められた特性を長期にわたって維持できるからである。
【００２１】
保護層２３は、金属薄膜２２の表面に積層したプラスチックフィルムから形成することができる。保護層２３に用いるプラスチックは、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが挙げられる。保護層２３をなすプラスチックフィルムは、ホットプレスによって金属薄膜２２を基材２１に接合した後に金属薄膜２２の表面に設けてもよいし、金属薄膜２２を基材２１に接合するホットプレスと同時に金属薄膜２２の表面に設けるようにしてもよい。後者の場合には、保護層２３に用いるプラスチックは、その融点、軟化点がゴムの加硫温度よりも高いものが好ましく、例えば、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＢＴなどを好適に用いることができる。保護層２３の厚さは、適宜の寸法を採用できるが、例えば、１５μｍ程度である。
【００２２】
図３は、本発明のさらに他の実施形態に係る複合ゴムシート１３を示す断面図である。
【００２３】
図３を参照して、複合ゴムシート１３の金属薄膜２２および保護層２３は、金属箔層３２と、樹脂フィルム層３３とを予め貼り合わせたラミネートフィルム３１から構成してもよい。
【００２４】
金属箔層３２は例えばアルミ箔からなり、樹脂フィルム層３３はポリエステルやナイロンなどのプラスチックフィルムからなる。アルミ箔の厚さは、１μｍ〜２０μｍが好ましい。上述したように、１μｍ未満では、ピンホールや加工中のキズや割れを起こす虞があり、２０μｍ以上では、基材２１をなすゴム材料の柔軟性を損なう虞があるからである。樹脂フィルム層３３の厚さは、適宜の寸法を採用できるが、例えば、１５μｍ程度である。
【００２５】
基材２１とラミネートフィルム３１とは、一般的なゴム接着剤をラミネートフィルム３１に塗布し、ゴムの加硫温度（例えば、１５０℃〜２００℃）においてホットプレスすることによって接合される。
【００２６】
金属箔層３２および樹脂フィルム層３３が予め貼り合わされたラミネートフィルム３１を用いることにより、金属薄膜２２および保護層２３の取り扱いが簡単なものとなり、複合ゴムシート１３の製造が容易となる。また、高価な設備を必要とせず、適用するゴムの種類が制限されず、加工コストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
なお、ラミネートフィルム３１は、金属箔層３２の片面に樹脂フィルム層３３を貼り合わせた図示した２層タイプのラミネートフィルムの他、金属箔層３２をその両面から樹脂フィルム層３３によって挟み込んだ３層タイプのラミネートフィルムを使用することもできる。
【００２８】
次に、本発明に係る複合ゴムシートの適用例について説明する。
【００２９】
図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る複合ゴムシート１４を弁体８０に用いた密閉型二次電池用の安全弁４０を示す断面図、図５は、図４に示される安全弁４０を密閉型二次電池の外装缶５０に組み付けた状態を示す断面図である。
【００３０】
繰り返し使用可能な電池として、リチウム−水素二次電池などの密閉型二次電池が広く使用されている。この密閉型二次電池は、誤使用による異常電流充電や逆充電、あるいは、使用後の電池の火中への廃棄などによって高温状態にさらされた場合において、外装缶内部の電解液が化学反応によって異常にガス（例えば、水素ガス）を発生することがある。異常なガス発生に伴い、外装缶内部の圧力が上昇する。この圧力上昇に伴う外装缶の破損を防止するために、密閉型二次電池には、外装缶内部の圧力上昇に応じて、外装缶内のガスを外部に放出する復帰型の安全弁が設けられている。
【００３１】
密閉型二次電池用の安全弁４０は、図４および図５に示すように、外装缶５０の開口部５１に気密に取り付けられるとともにガス抜き孔６１が開口された封口板６０と、封口板６０に取り付けられるとともに通気孔７１が開口された端子キャップ７０と、封口板６０と端子キャップ７０との間にガス抜き孔６１を覆うように弾性的に圧縮された状態で配置される弁体８０と、を有している。封口板６０は、外周縁が内方に折り曲げられ、端子キャップ７０にかしめ止めされている。安全弁４０は、絶縁ガスケット５２を介して、外装缶５０の開口部５１に取り付けられている（図５参照）。
【００３２】
そして、本発明に係る複合ゴムシートを、弁体８０に用いてある。すなわち、弁体８０は、ゴム材料からなる基材２１の表面にガス不透過性を備える金属薄膜２２を接合してなる複合ゴムシート１４からなり、金属薄膜２２がガス抜き孔６１を覆うように配置されている。弁体８０は、例えば、寸法が２ｍｍ〜６ｍｍ程度の直方体をなしている。
【００３３】
基材２１のゴム材料は、弾性を有する限りにおいて特に限定されないが、例えば、ＥＰＤＭを主成分とするゴム材料を例示できる。複合ゴムシート１４の厚さ寸法は、特に限定されないが、上記の安全弁４０の弁体８０に用いる場合には、厚さ寸法は、例えば、２ｍｍ〜６ｍｍ程度である。
【００３４】
安全弁４０は、金属薄膜２２の表面に、当該金属薄膜２２を保護するための保護層２３をさらに備えている。
【００３５】
金属薄膜２２および保護層２３は、金属箔層３２と、樹脂フィルム層３３とを予め貼り合わせたラミネートフィルム３１から構成されている。金属箔層３２は、水素ガスに対するガス不透過性が高い、例えばアルミ箔からなる。樹脂フィルム層３３は、電解液によって加水分解することがないナイロンなどのプラスチックフィルムからなる。アルミ箔の厚さは、１μｍ〜２０μｍが好ましい。１μｍ未満では、ピンホールや加工中のキズや割れを起こす虞があり、２０μｍ以上では、基材２１をなすゴム材料の柔軟性を損なう虞があるからである。樹脂フィルム層３３の厚さは、適宜の寸法を採用できるが、例えば、１５μｍ程度である。
【００３６】
複合ゴムシート１４は、直方体をなす複数個の弾性片に切断加工され、これら個々の弾性片が弁体８０として用いられる。複合ゴムシート１４は、基材２１の厚み方向の両面にラミネートフィルム３１を接合することが好ましい。ホットプレスによって生じ得る複合ゴムシート１４の反りを防止することができるからである。さらには、切断加工後の弾性片における対向する２面のそれぞれに、金属薄膜２２が接合された形態となる。このため、金属薄膜２２がガス抜き孔６１を覆うように弁体８０を配置するに際して、２面のうちの一方をガス抜き孔６１に臨ませればよく、１面にのみ金属薄膜２２を設ける場合に比較して、弁体８０の姿勢を合わせる作業が簡単なものとなる。
【００３７】
弁体８０を得るに際しては、ゴム材料単独で弁体を形成する場合に比べると、ラミネートフィルム３１に接着剤を塗布乾燥する工程、ラミネートフィルム３１を裁断する工程がさらに必要となるが、複合ゴムシート１４を作成する工程（混合、シーティング、裁断、加硫）や、複合ゴムシート１４を切断加工する工程は、ゴム材料単独で弁体を形成する場合の工程や設備をそのまま適用することができる。
【００３８】
上記のように構成した安全弁４０は、図４（Ｂ）に示すように、外装缶５０内部の圧力が上昇してある値以上になると、ガス圧は、ガス抜き孔６１を通して弁体８０を端子キャップ７０側に押し上げて圧縮し、ガス抜き孔６１を開く。ガス抜き孔６１が開くと、外装缶５０内部のガスは、１点鎖線で示すように、封口板６０と端子キャップ７０とにより囲繞された空間に流出し、さらに、端子キャップ７０の通気孔７１を通って外部に放出される。その結果、圧力上昇に伴う外装缶５０の破損が防止される。ガス放出に伴って外装缶５０内部の圧力がある値以下になると、弁体８０は自身が備える弾性力によって再び膨張し、ガス抜き孔６１を閉じる状態に自動的に復帰する。上記構成の安全弁４０は、例えば、２．９４〜３．９２ＭＰａ（３０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力範囲で作動するように設計されている。
【００３９】
弁体８０は、金属薄膜２２がガス抜き孔６１を覆っているため、ゴム材料のみからなる弁体によってガス抜き孔６１を覆う形態に比べて、ガス不透過性が高い。したがって、ゴム材料の弾力性を阻害することなくガス不透過性を高めた密閉型二次電池用の安全弁４０を提供することができる。例えば、リチウム−水素二次電池にあっては、安全弁４０が閉じている状態における水素ガスの透過が確実に防止され、ゴム材料単独で弁体を形成する場合に比べて、長寿命、高性能のリチウム−水素二次電池を提供することができる。
【００４０】
なお、ラミネートフィルム３１は、図示した２層タイプのラミネートフィルムの他、金属箔層３２をその両面から樹脂フィルム層３３によって挟み込んだ３層タイプのラミネートフィルムを使用することもできる。
【００４１】
図６（Ａ）は、本発明に係る複合ゴムシート１５を用いた充填用ガスバッグ９１を示す断面図、図６（Ｂ）は、本発明に係る複合ゴムシート１５を用いたシール用ガスバッグ９２を示す断面図である。
【００４２】
複合ゴムシートは、ゴム材料の弾力性などを阻害することなくガス不透過性を高めることができる。この特性により、複合ゴムシート１５を、ガス（例えば、都市ガス）などを充填するための充填用ガスバッグ９１（図６（Ａ））や、ガス（例えば、空気）により膨張させて構造物などの開口部９３を一時的に封止する際に用いられるシール用ガスバッグ９２（図６（Ｂ））に適用できる。これらのバッグ９１、９２を複合ゴムシート１５から形成したり、バッグ内面に複合ゴムシート１５を貼り付けたりすることができる。例えば、天然ゴムに上述したラミネートフィルム３１を接合した複合ゴムシートによれば、酸素の透過を遮断でき、耐老化性を大幅に高めることができる。
【００４３】
複合ゴムシートのガス不透過性の特性を利用する適用例として、上記のほか、燃料電池に用いられるパッキン、水素エンジン用のパッキン、あるいは、船の舷および岸壁を保護するために使用される空気式の防舷材などを挙げることができる。空気式防舷材は、内圧を維持するための定期的なメンテナンス（ガスの補充填など）をしなければならないが、この空気式防舷材の内面に複合ゴムシートを貼り付けることによって、メンテナンスフリーの空気式防舷材を提供することができる。
【００４４】
ガス不透過性の特性を利用する場合においては、複合ゴムシートをガスバッグ９１、９２や空気式防舷材の少なくとも一部に適用してもよい。複合ゴムシートをまったく使用しない場合に比較して、ガスの透過量を相対的に減じることができるからである。
【００４５】
複合ゴムシートの電磁波をシールドする機能を利用する適用例として、電磁波シールド環境室を作るためのライニング材、電子機器のカバー用のライニング材などを挙げることができる。
【００４６】
複合ゴムシートの耐油性や耐薬品性の特性を利用する適用例として、油や薬品が流れる配管系や機器に用いるパッキンなどを挙げることができる。
【００４７】
複合ゴムシートの装飾性を利用する適用例として、壁面に飾りとして取り付けられるパネル材、上述した弁体８０のように切断加工され飾りとして用いられる小片などを挙げることができる。金属薄膜としてアルミを用いる場合には、カラーアルマイト処理を施すことにより種々の色の表面を有する複合ゴムシートを提供することができる。
【００４８】
なお、複合ゴムシートは、基材の弾力性よって、複雑な形状を有する面にも簡単に貼り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る複合ゴムシートを示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る複合ゴムシートを示す断面図である。
【図３】本発明のさらに他の実施形態に係る複合ゴムシートを示す断面図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、本発明に係る複合ゴムシートを弁体に用いた密閉型二次電池用の安全弁を示す断面図である。
【図５】図４に示される安全弁を密閉型二次電池の外装缶に組み付けた状態を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は、本発明に係る複合ゴムシートを用いた充填用ガスバッグを示す断面図、図６（Ｂ）は、本発明に係る複合ゴムシートを用いたシール用ガスバッグを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１、１２、１３、１４、１５    複合ゴムシート、
２１    ゴム材料からなる基材、
２２    金属薄膜、
２３    保護層、
３１    ラミネートフィルム、
３２    金属箔層、
３３    樹脂フィルム層、
４０    密閉型二次電池用の安全弁、
５０    外装缶、
５１    開口部、
６０    封口板、
６１    ガス抜き孔、
７０    端子キャップ、
７１    通気孔、
８０    弁体、
９１    充填用ガスバッグ、
９２    シール用ガスバッグ。
【図１】
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【図２】
2007175871.tif 000004
【図３】
2007175871.tif 000005
【図４】
2007175871.tif 000006
【図５】
2007175871.tif 000007
【図６】
2007175871.tif 000008