JPH0459268B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は乾電池の合剤をプレス成形する型に関
するものである。

〔従来の技術〕

乾電池の炭素棒の周囲に成形される合剤は電池
の特性を支配する重要な要素であり、電池の使用
用途により種々配合される。一例として、二酸化
マンガン40〜60％、アセチレンブラツク５〜15
％、黒鉛０〜10％、塩化アンモニウム10〜20％、
塩化亜鉛１〜８％、水12〜20％の組成を有する合
剤が知られている。

これら合剤は以下のようにして混合成形され
る。すなわち、固体状粉末の二酸化マンガンとア
セチレンブラツク、または黒鉛および塩化アニモ
ニウムの一部粉末を乾燥混合した後、塩化アンモ
ニウムと塩化亜鉛との混合水溶液をスプレー状で
前記固体混合物を回転しながら加えて湿潤混合を
行ないしかる後プレス成形機により成形されるも
のである。

従来、成形機のモールド、プランジヤー等の型
にはステライト系合金、純TiまたはTi合金、超
硬合金などが使用されてきた。一方、最近になつ
てMo，TiCもしくはTiNとTiからなる焼結体の
型が特開昭61−173462号）に開示され、また本出
願人もZrO₂系セラミツクスからなる型（特願昭
61−262141号）を用いて耐食性、耐摩耗性を向上
させることを提案した。

〔発明が解決しようとする課題〕

乾電池の合剤は、上述のように例えば二酸化マ
ンガン等の粒子や塩化アンモニウム等の腐食性電
解質を含むため、成形用型には耐摩耗性および耐
食性が要求される。

ところが、従来から用いられているステライト
系合金、純TiまたはTi合金などは耐摩耗性が不
十分であつた。また超硬合金やMo，TiCもしく
はTiNとTiからなる焼結体は耐摩耗性は比較的
良好であるが、靱性が低く十分な寿命が得られな
い欠点があつた。さらに、ZrO₂系セラミツクス
からなる型は、本発明者の検討によると型自体の
耐食性、耐摩耗性は優れるものの成形後の成形体
表面が肌荒れを起す問題があつた。

本発明の課題は上記問題点を解決し、耐食性、
耐摩耗性および靱性に優れ、さらにプレス成形後
の成形仕上り肌の良好な乾電池の合剤成形用型を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はサイアロン系セラミツクスからなるこ
とを特徴とする乾電池の合剤成形用型である。

まず、サイアロン系セラミツクスを乾電池製造
用型に採用した理由を述べる。

第１図に、２種のセラミツクスおよびステライ
ト合金を用いて行なつた耐食性試験の結果を示
す。

耐食性は、40℃のH₂SO₄（96％）、HCl（35％）、
NaOH（50％）の各水溶液に浸漬し、滅失体積で
評価した。用いたセラミツクスは、Y₂O₃を3mol
％含有するZrO₂セラミツクス、サイアロン系セ
ラミツクス（βサイアロン）およびステライト合
金（No.４）である。

第２図に、前記ZrO₂セラミツクス、サイアロ
ン系セラミツクス（βサイアロン）およびステラ
イト合金（No.４）を用いて行なつたスラリー摩耗
試験の結果を示す。なお、試験はAlO粉末
（60mesh）スラリー中、周速７ｍ／ｓで1hr回転
後の摩耗体積を測定して評価した。

第１図、および第２図の結果では、耐食性、耐
摩耗性ともにZrO₂セラミツクスがサイアロン系
セラミツクスより優れている。

しかしながら実際に乾電池の合剤を成形してみ
ると、サイアロン系セラミツクスのほうがわずか
であるが型成形面の摩耗量が少なく、さらに最も
大きな差異は成形個数が増加するにつれてZrO₂
セラミツクス製の型で成形された合剤成形体の表
面に肌荒れが見られるようになるのに対して、サ
イアロン系セラミツクスの場合は成形体表面が滑
らかであることである。

肌荒れが生じた成形体の重量が所定の重量より
も少ないことが確認されたことから、合剤が成形
時に型の成形面に付着し、成形終了、離型時に一
部が成形体から遊離する結果生ずるものと考えら
れる。したがつて、合剤成形体に以上のような肌
荒れが生じないようにすることが必要である。

本発明では以上の事実に基づきサイアロンセラ
ミツクスを採用したのである。

本発明のサイアロン系セラミツクスとは、周知
のようにSi₃N₄を主成分または基本組成とするも
ので、 Si₃N₄のSiの一部をAlで、Ｎの一部をＯでそれ
ぞれ置換して一般化学式Si_6-zAl_zO_zN_8-z（Ｚ＝０
〜4.2）で表わされるβ型サイアロン、またはMx
（Si，Al）₁₂（Ｏ，Ｎ）₁₆の一般式で示されるα型
サイアロン（０＜Ｘ＜２，ＭはLi，Mg，Ca，Ｙ
およびLa，Ceを除くランタノイド）の単独また
は複合からなるものを包含する。したがつて、型
の製作時にセラミツクスの配合成分を変えること
により、所望する特性を任意に選ぶことができ合
剤の種類によつて適宜対応することが可能であ
る。

またサイアロン系セラミツクスは他系のセラミ
ツクス、例えばSiC系やAl₂O₃系セラミツクスに
比較して靱性が優れているために乾電池の合剤成
形用型に使用した場合、大割れや微小欠けに対す
る抵抗が高く、かつ良好な鏡面仕上げ性を有する
利点がある。

本発明のサイアロン系セラミツクスからなる乾
電池の合剤成形用型は一体型で使用するのが望ま
しいが、金属材料のケースの全内面または一部に
サイアロン系セラミツクスの筒状型を嵌合させる
ことができる。金属材料のケースの全内面にサイ
アロン系型を嵌合してライナーとする場合はケー
スが直接合剤と接触しないので腐食や摩耗に配慮
する必要はなく金属材料の強度（特に靱性）が高
いものであれば比較的安価なものでも使用するこ
とが可能である。また従来から使用されているス
テライト系合金、純TiまたはTi合金など金属材
料の型のうち損傷の激しい部分、特に筒状型の内
壁面の両端部にサイアロン系セラミツクスの型を
嵌合して耐久性を高めることもできる。このよう
に金属材料のケースの全内面または一部にサイア
ロン系セラミツクスの型を嵌合させるには焼嵌め
方法が簡便で強度的にも有効である。

また、金属材料に比較してセラミツクスは熱膨
張係数が小さいのでケースを加熱するだけで抜型
できるのでサイアロン系セラミツクスの型の寿命
に際して取換えが容易である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

Si₃N₄，AlN，Al₂O₃，Y₂O₃粉末（いずれも粒
径は0.5〜1.5μｍ）を用いてα比率25％（α比率
とはα／α＋β比をいう）のα＋β型サイアロン
の型を作製した。焼結条件は１気圧N₂中で1750
℃×３時間で行なつた。また、上記粉末を用いて
Ｚ＝0.3のβサイアロンの型も作製した。なお、
Y₂O₃の添加量は6mol％で、焼結条件は１気圧N₂
中で1650℃×５時間で行なつた。

上記のセラミツクスを第１図のごとく仕上げ加
工し、テスト用型のライナーとした。なお、ケー
ス材にはSNCM439を使用し焼嵌めにより嵌合し
た。

比較材としてAl₂O₃を45wt％を含有し、共沈法
によつて作製されたZrO₂粉末（Y₂O₃はZrO₂に対
して3mol％含有）からなるZrO₂系セラミツクス
のライナーをSNCM439のケースに焼嵌めした
型、およびステライト（No.４）からなる一体型型
を用いた。

上記、２種のサイアロン系セラミツクス、
ZrO₂系セラミツクスおよびステライト合金の型
４ケずつを用いて実機テストを行なつた。同一の
作業条件で二酸化マンガン50％、アセチレンブラ
ツク10％、黒鉛５％、塩化アンモニウム15％、塩
化亜鉛６％、水14％の組成からなる合剤をそれぞ
れ５万個ずつ成形した後内径の摩耗量を測定した
結果、２種のサイアロン系セラミツクスはいずれ
も５〜7μｍ、ZrO₂系セラミツクス６〜8μｍ、ス
テライト合金22〜26μｍであつた。なお、比較材
のZrO₂系セラミツクス型の成形体の表面は合剤
との馴み性が原因と思われる肌荒れが見られるの
に対して本発明のサイアロン系型で加工した成形
体の表面肌は滑らかで良好であつた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来不十分であつた乾電池の
合剤成形型の耐摩耗性、耐食性が大幅に向上し、
耐久性に優れ、しかも被成形品の表面肌が良好な
型を提供するもので工業上有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は内面がサイアロン系セラミツクスライ
ナー、外筒が金属材料のケースからなる２種構造
の型を示す断面図、第２図はZrO₂系セラミツク
ス、サイアロンセラミツクス、およびステライト
合金を用いて耐食性試験を行なつた結果を示すグ
ラフ、第３図はZrO₂系セラミツクス、サイアロ
ンセラミツクス、およびステライト合金を用いて
スラリー摩耗試験を行なつた結果を示すグラフで
ある。 １……ライナー、２……ケース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サイアロン系セラミツクスからなることを特
   徴とする乾電池製造用型。