密封部件的制作方法

密封部件的制作方法
【专利摘要】提供密封部件，即使在长时间使用的情况下也能够得到良好的密封效果。一种环状的密封部件，其在从内侧的贯通部分的贯通方向的一侧和另一侧被按压的状态下被使用，在被按压的状态下，具有外侧比内侧在被按压的方向上的压缩比例大的部分。
【专利说明】
密封部件
技术领域
[0001] 本发明涉及密封部件。
【背景技术】
[0002] 以往，有一种密封部件，其用于将相互连接的部件彼此间的间隙堵塞并抑制流体 从内部漏出、或异物从外部进入。
[0003] 例如，提出有如专利文献1(日本特开2013-157155号公报)所述的垫圈那样用于将 锂电池的电极周边密封。该垫圈是树脂制，其构成为具有向上下贯通的孔周围扩展的部分。

【发明内容】

[0004] 发明要解决的课题
[0005] 但是，上述那样的专利文献1中所示的垫圈只是构成为整体上厚度一样，关于能够 更有效地抑制液体漏出或异物从外部进入的垫圈等密封部件的形状未记载。特别是，关于 即使在密封部件被使用而被按压的状态下经过长时间的情况下也能够维持良好的密封状 态的形状，未作任何研究。
[0006] 本发明正是鉴于上述问题而完成的，本发明的课题在于，提供即使在长时间使用 的情况下也能够得到良好的密封效果的密封部件。
[0007] 用于解决课题的手段
[0008] 第一方面的密封部件是环状的密封部件，其在从内侧的贯通部分的贯通方向的一 侧和另一侧被按压的状态下被使用。在被按压的状态下，该密封部件具有在被按压的状态 下在被按压的方向上的压缩比例外侧大于内侧的部分。
[0009] 第二方面的密封部件是第一方面的密封部件，其构成为，被按压的方向上的厚度 随着从内侧朝向外侧而增加。
[0010] 第三方面的密封部件是第一方面或第二方面的密封部件，并且拉伸弹性模量为 0.8GPa以下。
[0011]第四方面的密封部件是第一方面至第三方面中的任一方面的密封部件，并且所述 密封部件是包含全氟聚合物而构成的。
[0012]第五方面的密封部件是第四方面的密封部件，并且PFA的含有量是50wt%以上 100wt% 以下。
[0013] 第六方面的密封部件是第一方面至第五方面中的任一方面的密封部件，并且所述 密封部件用于电池用垫圈。
[0014] 发明效果
[0015] 本发明的密封部件具有与内侧相比外侧的压缩比例大的部分，从而在从贯通方向 被按压来被使用的情况下，能够提高密封效果。
【附图说明】
[0016] 图1是作为模拟对象的密封部件10的顶视图。
[0017] 图2是作为一个示例的密封部件110的顶视图。
[0018] 图3是作为一个示例的密封部件210的顶视图。
[0019] 图4是作为模拟对象的密封部件10的侧面观察剖视图。
[0020] 图5是作为模拟对象的密封部件10X的侧面观察剖视图。
[0021 ]图6是作为一个示例的密封部件310的侧面观察剖视图。
[0022]图7是作为一个示例的密封部件410的侧面观察剖视图。
[0023]图8是作为一个示例的密封部件510的侧面观察剖视图。
[0024]图9是作为一个示例的密封部件610的侧面观察剖视图。
[0025]图10是作为一个示例的密封部件710的侧面观察剖视图。
[0026] 图11是作为模拟的比较对象的密封部件10Y的侧面观察剖视图。
[0027] 图12是作为模拟的比较对象的密封部件10Z的侧面观察剖视图。
[0028]图13是示出公称应力与公称应变之间的关系的线图。
[0029]图14是示出真实应力与真实应变之间的关系的线图。
[0030]图15是示出与密封部件的使倾斜角度α、β变化的情况下的20万小时后的反弹力大 小相关的模拟结果的图表。
[0031]图16是示出密封部件的与从开始使用起的经过时间相应的反弹力的变化的模拟 结果的图表。
[0032]图17是示出反弹力成倍的原材料的情况下的随时间变化的模拟结果的图表。
[0033]图18是示出20万小时后的反弹力与摩擦系数的关系相关的模拟结果的图表。
[0034]图19是示出与径向的位置相应的反弹力的最初的状态的图。
[0035]图20是示出与径向的位置相应的反弹力的经过1万小时的状态的图。
[0036]图21是示出与径向的位置相应的反弹力的经过10万小时的状态的图。
[0037]图22是示出与径向的位置相应的反弹力的经过20万小时的状态的图。
[0038]图23是示出用于电池的电极周边的垫圈的按压前的状态的侧视图。
[0039]图24是示出用于电池的电极周边的垫圈被按压的使用状态的侧视图。
【具体实施方式】
[0040] 下面，对本发明的实施方式的的密封部件进行说明。
[0041] (1)密封部件的用途
[0042] 密封部件的用途不特别地限定，可列举例如垫圈、衬垫等。
[0043] 其中特别优选用于电池用垫圈的密封部件。
[0044]作为这样的电池，可列举例如锂电池。作为该锂电池的电解液，优选的是，在未达 到60°C以上时不容易发生劣化的电解液。
[0045]在作为电池用垫圈使用的情况下，优选的是，使电池的电极(例如正极或负极)位 于密封部件的内侧的贯通部分来使用密封部件。
[0046] (2)密封部件的形状
[0047]密封部件的形状是环状，在从内侧的贯通部分的贯通方向的一侧和另一侧被按压 的状态下使用，在被按压的状态下，只要具有外侧的在上述被按压的方向上的压缩比例大 于内侧的在上述被按压的方向上的压缩比例的部分，则不特别限定。
[0048] 虽不特别限定，但例如在上下具有倾斜面的情况下，该倾斜面相对于以贯通方向 为法线的平面既可以倾斜10度以上、80度以下，也可以倾斜20度以上、70度以下。
[0049] 另外，下面，关于环状的密封部件的形状，假定内侧的贯通部分沿上下方向贯通， 对上表面、下表面等进行说明。
[0050] 这里，在称为"环状"的情况下，既包括如图1的顶视图所示的密封部件10那样挖出 内侧的圆筒部分11并且外周12为圆形的圆柱形状，也包括如图2的顶视图中的密封部件110 所示那样挖出内侧的方形部分111并且外周112是方形的四方筒，还包括如图3的顶视图所 示的密封部件210那样相对于内侧的被挖空的部分211的中心和相对于外周212的中心偏心 的形状。此外，密封部件的俯视观察时的内侧的被挖空的部分的形状也不特别限定，既可以 是挖出圆柱形状的形状，也可以是挖出四方柱、五棱柱等多边形柱的形状。同样，密封部件 的俯视观察时的外缘的形状也不特别限定，既可以是圆弧形状，也可以是多边形形状。
[0051] 环状的密封部件也可以构成为，在使用状态下将被按压的被按压部分的被按压的 方向上的厚度随着在未被按压的状态下从内侧朝向外侧而增加。具体而言，既可以是如图4 所示的密封部件10那样上表面13越向外侧越位于上方、下表面14越向外侧越位于下方的那 样的形状，其中，图4是包括密封部件的内侧的贯通部分的中心在内包括沿贯通方向延伸的 线的剖视图，也可以是如图5所示的密封部件10X那样上表面13x越向外侧越位于上方、下表 面14x扩展到相同高度位置的形状。这里，从密封部件的从贯通方向上的一侧和另一侧被按 压时容易良好地保持力的平衡以得到密封效果的角度而言，更优选的是，从与贯通方向垂 直的方向观察的上方侧和下方侧的形状对称。
[0052] 此外，密封部件的上方和下方无需构成平面，例如，既可以是如图6所示的密封部 件310那样上方部分313朝向上方鼓出、下方部分314朝向下方鼓出的形状，其中，图6是包括 密封部件的内侧的贯通部分的中心在内包括沿贯通方向延伸的线的剖视图，也可以是如图 7所示的密封部件410那样上方部分413朝向下方凹陷、下方部分414朝向上方凹陷的形状。 此外，也可以是如图8所示的密封部件510那样上方部分513和下方部分514两方均倾斜、并 且各倾斜角度不同的形状。并且，也可以是如图9所示的密封部件610那样上方部分613及下 方部分614伴随凹凸形状的同时整体倾斜的形状。此外，也可以是如下的形状：如图10所示 的密封部件710那样，具有上方倾斜部分713a和下方倾斜部分714a，所述上方倾斜部分713a 和下方倾斜部分714a位于内侧的贯通部分的周围、并且相对于贯通方向倾斜成越向内侧贯 通方向上的长度越短，并且具有在上方倾斜部分713a的外侧未倾斜的上方平面部分713b和 在下方倾斜部分714a的外侧未倾斜的下方平面部分714b。
[0053] 密封部件在被按压的状态下具有外侧比内侧在被按压的方向上的压缩比例大的 部分即可。这里，关于密封部件中被按压的使用状态下的被按压部分，也可以构成为不产生 内侧比外侧压缩比例大的部分。
[0054] 此外，关于密封部件的压缩比例，在包括密封部件的内侧的贯通部分的中心在内 包括沿贯通方向延伸的线的剖面中以内外方向上的厚度的中心为基准将密封部件分成内 侦_外侧的情况下，优选的是，内侧的压缩比例小于外侧的压缩比例，外侧的压缩比例减去 内侧的压缩比例而得到的值优选的是2%以上、60%以下，更优选的是3%以上、50%以下， 进一步优选的是10%以上、30%以下。
[0055] 优选的是，密封部件的整体的压缩比例而非分割成内侧和外侧的压缩比例在10 % 以上，以减少尺寸公差的影响。并且，为了长期维持高反弹力，优选的是20%以上。
[0056] 这里，压缩比例是指，在包括包含密封部件的内侧的贯通部分的中心而沿贯通方 向延伸的线的剖面中，密封部件从贯通方向的一侧和另一侧被按压而密封的状态(使用状 态)的密封部件(或者密封部件的特定的部位)的截面积的减少部分相对于未对密封部件作 用任何力的状态下的密封部件(或者密封部件的特定的部位)的截面积的比例（1-按压状态 的密封部件的截面积/未作用任何力的状态下的密封部件的截面积）。该压缩比例是在密封 部件从贯通方向的一侧和另一侧被按压而密封的状态(使用状态）下假设密封部件简单地 按压方向的尺寸变短、内外方向上尺寸不变化而得到的值。
[0057] 此外，在包括密封部件的内侧的贯通部分的中心在内包括沿贯通方向延伸的线的 剖面中，在由上方部分倾斜的面构成的情况下，优选的是，该面的倾斜角度相对于水平面倾 斜5度以上，更优选的是倾斜10度以上，进一步优选的是倾斜20度以上。
[0058] (3)密封部件的原材料
[0059] 作为密封部件的原材料，不特别限定，为了更长时间得到密封部件的密封效果，优 选的是，密封部件的拉伸弹性模量的上限是〇.8GPa，更优选的是0.7GPa。此外，优选的是，密 封部件的拉伸弹性模量的下限是〇.3GPa。该拉伸弹性模量的优选范围的依据将后述。
[0060] 此外，作为密封部件的原材料，不特别限定，可以采用橡胶状物质、氟树脂以外的 树脂、氟树脂和它们的混合物等。优选的是，包含这些原材料作为密封部件的主要成分。
[0061] 作为橡胶状物质，可以采用选自由例如丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟 橡胶(FKM)、全氟橡胶(FFKM)、硅橡胶(VMQ)、三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丙烯酸类 橡胶(ACM)、异丁基橡胶（IIR)、氨基甲酸酯橡胶（U)、天然橡胶(NR)、氯磺化聚乙烯橡胶 (CSM)和表氯醇橡胶(CO，ECO)构成的组中的至少一种。
[0062]作为氟树脂以外的树脂，可以采用选自由例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯 (PC)、甲基丙烯酸类树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚甲基戊烯树脂(PMP)、聚苯 乙烯(PA)、聚对苯二甲酸乙酯(PET)、三聚氰胺树脂、酚树脂和不饱和聚酯树脂构成的组中 的至少一种。在例如是PP的情况下，氟树脂以外的树脂的熔体流动速率是根据ASTM D 1238 并作为温度230°C、负荷2.16kg而测定出的值，优选的是5以上、60以下。
[0063]作为氟树脂，可以采用从由例如聚四氟乙烯（PTFE)、四氟乙烯（TFE)/六氟丙烯 (HFP)共聚物(FEP)、TFE/全氟(烷基乙烯基醚）（PAVE)共聚物(PFA)、聚苯硫醚(PPS)、乙烯 (Et)/四氟乙烯（TFE)共聚物、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、三氟氯乙烯（CTFE)/TFE共聚物、Et/ CTFE共聚物、聚偏氟乙稀(PVdF)、TFE/偏氟乙烯(VdF)共聚物、VdF/HFP共聚物和聚氟乙烯 (P VF)构成的组中选择的至少一种。
[0064]这里，在记载为例如"TFE/HFP共聚物"的情况下，表示是包括基于TFE的聚合单元 (TFE单元)和基于HFP的聚合单元(HFP单元)的共聚物。
[0065]这里，在被压缩的密封部件的一部分是面、并且相对于压缩的一侧的部件的面倾 斜的情况下，压缩前接触的面非平行。因此，作为密封部件，优选的是，变形成与柔软地变形 而压缩的一侧的部件的面平行。从这样的角度而言，作为密封部件的原材料，优选的是作为 比较柔软的树脂的全氟聚合物，其中特别优选的是PTFE、PFA、FEP。作为PFA中的PAVE，优选 的是，具有碳数1~6的烷基，更优选的是，全氟甲基乙烯基醚(PMVE)、全氟（乙基乙烯基醚） (PEVE)或者全氟丙基乙烯基醚(PPVE)。上述PFA优选的是PAVE单元超过2质量％、8质量％以 下，更优选的是2.5~6质量％。这些聚合物的各单量体单元的含有量可通过根据单量体的 种类适当地组合NMR、FT-IR、元素分析、荧光X线分析来计算出（下面同样）。若上述PFA具有 上述的组成，则也可以进一步地聚合其它单量体。作为其它单量体，可以列举例如HFP。含有 量优选的是1重量％以下。上述其它单量体可以采用1种或2种以上。此外，在PFA中，由于耐 蠕改性优异，因此特别优选TFE/PPVE共聚物。作为PPVE的共聚组成，优选2.0重量％到5.0重 量％。这里，还可以添加可熔融流动的PTFE，表观上降低PPVE的含有量，提高耐蠕改性，降低 压缩永久应变。在该情况下，优选的是，合计的PPVE含有量是1.0重量％到4.0重量％。当合 计的PPVE含有量低于1重量％时，容易发生破裂，当超过4重量％时，添加 PTFE的效果变差。 [0066]此外，在将密封部件用作锂电池用垫圈的情况下，优选的是，含有不易溶胀于极性 强的溶剂中、不易发生接触导致的劣化的原材料。具体而言，作为极性强的溶剂，可以列举 例如下述非水类电解液等:该非水类电解液是将LiCF 3S03、LiCl〇4、LiBF4和/或LiPF6溶解于 适当地混合有碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、1，2_二甲氧基乙烷、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的非 水溶剂中而得到的。因此，作为这些不易溶胀于极性强的溶剂中、不易发生接触导致的劣化 的原材料，优选的是ETFE或全氟聚合物，在全氟聚合物中尤其优选PTFE、PFA、FEP。在这些当 中，特别优选PFA，这是出于这样的考虑：由于水蒸汽透过性低，因而能够抑制LiPF 6等电解 质的水分导致的分解，并且具有足够的硬度，溶剂溶胀性小于橡胶，对于广泛化学物质具有 耐化学药品性，不易氧化劣化，能够长期使用。另外，在密封部件含有PFA的情况下，优选的 是，PFA的含有量在50wt %以上、100wt %以下，更优选的是，其下限在70wt %以上。
[0067] 上述的PTFE既可以是TFE均聚物，也可以是改性PTFE。这里，"改性PTFE"是指，将对 所得到的共聚物不赋予熔融加工性的程度的少量（1重量％以下）的共聚单体（改性剂）与 TFE聚合而成的PTFE。作为改性剂，可以列举例如HFP等全氟烯烃、CTFE等氯氟烯烃、三氟乙 稀、全氣烷基乙烯基酿等。
[0068] 作为上述的TFE/VdF共聚物，优选的是，TFE单元：VdF单元的摩尔比是45-8_5 / 55-15,更优选的足50-80 / 50-20,
[0069] 作为上述的VdF/HFP共聚物，优选的是，VdF单元与HFP单元的摩尔比是45 一85 / 55-15,更优选的是50-80 / 50-20,进一步优选的是60-80 / 40-2(kVdF/HFP共 聚物是包括基于VdF的聚合单元和基于HFP的聚合单元的共聚物，也可以具有基于其它含氟 单体的聚合单元。例如，是VdF/HFP/TFE共聚物也是优选的形态之一。作为VdF/HFP/TFE共聚 物，优选的是，VdF/HFP/TFE的摩尔比是40-80/ 10~35 / 10~25。
[0070] 在密封部件包含全氟共聚物的情况下，出于不易流动且容易确保反弹力的考虑， 优选的是，其熔体流动速率(MFR)在40g/10分钟以下，更优选的是10g/10分钟以下，进一步 优选的是3g/10分钟以下。这里，MFR称为聚合物在372°C时的熔体流动速率，根据ASTM D 1238-98,使用熔体指标测试仪(东洋精机制作所制），将约6g的树脂放入到保持为372°C的 圆筒中，在放置5分钟而温度达到平衡状态后，在5kg的活塞负荷下通过直径为2.1mm、长度 为8_的小孔将树脂挤出，针对同一样品各测定3次单位时间(通常是10~60秒)采集的树脂 的质量(g)，将其平均值换算成每10分钟的挤出量而得到的值(单位:g/l〇分钟）即为MFR。
[0071] 另外，在上述的氟树脂中，从熔融加工性优异的角度而言，优选的是，从由FEP、 PFA、Et/TFE 共聚物、PCTFE、CTFE/TFE 共聚物、Et/CTFE 共聚物、PVdF、TFE/VdF 共聚物、VdF/ HFP共聚物和PVF构成的组中选择的至少一种。通过采用这样的熔融加工性氟树脂，能够容 易地进行成形。
[0072] (4)模拟
[0073] 由于本发明的密封部件具有外侧的在被按压的方向上的压缩比例大于内侧的在 被按压的方向上的压缩比例的部分，因此，即使在密封部件被使用的状态下经过长时间（例 如20万小时)后，也容易残留有密封部件的反弹力，能够良好地维持密封效果。
[0074] 这里，作为本发明的密封部件的示例，列举上述的图4所示的密封部件10和图5所 示的密封部件10X为例，进行了确认形状的优势性的模拟。
[0075]图4所示的密封部件10是如下的示例：是越朝向外侧贯通方向的宽度越增大的形 状，上表面13侧和下表面14侧均相对于水平面按倾斜角度α倾斜。
[0076] 此外，图5所示的密封部件10Χ是如下的示例：是越朝向外侧贯通方向的宽度越增 大的形状，上表面13χ相对于水平面按倾斜角度α倾斜，下表面14χ在水平面上扩展。
[0077] 此外，在模拟中，作为非本发明的密封部件的比较对象，采用了图11所示的密封部 件10Υ和图12所示的密封部件10Ζ。图11所示的密封部件10Υ是以上表面13y越向外侧越位于 下方、下表面14y越向外侧越位于上方的方式越朝向外侧贯通方向的宽度越缩小的形状，上 表面13y和下表面14y均相对于水平面按倾斜角度β倾斜。图12所示的密封部件10Z是如下的 形状:下表面14ζ在水平面上扩展，上表面13ζ越朝向外侧越位于下方，从而越朝向外侧贯通 方向的宽度越缩小的形状;上表面13ζ相对于水平面按倾斜角度β倾斜。
[0078]此外，用于模拟的密封部件10、1(^、10￥、102均是环状，采用了内侧的贯通部分是 圆筒形状且内径Α均为6mm、外周面也是圆筒形状且外径Β均为18mm的密封部件。此外，这些 密封部件1〇、1(^、1(^、1〇2在水平方向的宽度的中心位置(径向上的内周与外周的中间位 置)处的贯通方向的宽度C均为5_这点上相同。
[0079] 另外，在60°C的环境下，密封部件被具有沿水平方向扩展的面的刚体从贯通方向 的一侧和另一侧这两侧按压并这样保持，以此为条件，采用ANSYS V14.5进行了模拟。另外， 进行按压直至密封部件的水平方向的宽度的中心位置(径向上的内周与外周的中间位置） 处的贯通方向的宽度C成为3mm并维持该3mm。
[0080] 这里，用于模拟的密封部件10、10X、10Y、10Z的原材料均为"四氟乙烯与全氟烷基 乙烯基醚的共聚物"，具体而言，采用了氺才7口^(注册商标)PFA ΑΡ-230的物性值。这里， 作为PFA ΑΡ-230的材质的物性值，基于ASTM D 3307标准的MFR是2.0g/10分钟，基于ASTM D 4591标准的融点是306°(：，基于43了]\10 3307标准的比重是2.14，基于43了]\10 3307标准的拉 伸强度是34.OMPa，基于ASTM D 3307标准的伸长率是320%。拉伸弹性模量是430MPa。用于 模拟的60°C时的物性值是仅将ASTM D 3307的测定空气温度变更成60 °C而测定的值，拉伸 强度是23.5Mpa，伸展是330 %，拉伸弹性模量是186. IMPa，屈服应力是3.42MPa。泊松比是 0.46〇
[0081 ]这里，采用作为使用的原材料的PFA AP-230的蠕变特性来确定所使用的原材料的 随时间变化的条件。另外，蠕变特性如下面的算式所示，假定为通过校正时间固化型的蠕变 模型来表现。从将AP230的lL3mm fxML的试验样品压缩成型而成的块通过切削而制成，在 60 °C下实际测量了 6.9Mpa、14MPa、20MPa、30MPa、40MPa的负荷时的蠕变特性。采用该实际测 量值，将实际测量数据拟合下面的算式1，从而求出&χ 2χ3χ4。
[0082] [算式 1]
[0083] C^σc?0"1e''C4 ?Γ/(C3 -1)
[0084] 此外，密封部件与刚体之间的摩擦系数是0.1，该刚体是用于从贯通方向的一侧和 另一侧的按压的刚体。
[0085] 另外，通过对所采用的原材料进行拉伸试验，从而得到将图13所示的公称应力与 公称应变的关系示出的线图。此外，通过根据图13的线图进行计算，从而得到将图14所示的 真实应力与真实应变的关系示出的线图。并且，从这些线图得到时效行为(経年挙動)分析 的模拟条件。
[0086] 另外，在模拟中，对以下的示例进行了研究:将约束条件确定成即使是在密封部件 10、1(^、10￥、102的各外周的外侧配备假定为图1所示的刚体的约束部件20以从贯通方向被 按压的情况下外周也未向外侧扩展的示例；以及在不采用这样的约束部件20的情况下使外 周的扩展不受约束的示例。
[0087] 图15中示出了密封部件的使倾斜角度α、β变化的情况下的20万小时后的与反弹力 的大小相关的模拟结果。
[0088]如图15所示，关于任一密封部件10、10Χ、10Υ、10Ζ均可知，采用了约束部件20的情 况下即使在20万小时后也残余有较多的反弹力，密封效果良好。此外，关于越朝向外侧贯通 方向的厚度越缩小的密封部件1〇Υ、1〇Ζ，即使倾斜角度β增大，20万小时后剩余的反弹力也 不佳。关于仅上表面侧倾斜的密封部件10Χ，反弹力随着倾斜角度α增大而稍微变好，倾斜角 度在15度以上、22度以下的范围内反弹力极大。关于越朝向外侧贯通方向的厚度越增大的 形状的密封部件10,可以确认，倾斜角度α越增大20万小时后剩余的反弹力也越良好，与密 封部件10Χ比较，效果显著。即使在没有约束部件20的情况下，由于α增大，因而反弹力也良 好。
[0089] 由此，作为密封部件可知，优选的是，如密封部件10那样越朝向外侧贯通方向的厚 度越增大，在存在约束部件20的状态下使用上表面13和下表面14两方倾斜的形状。
[0090] 此外，图16示出了密封部件的与从开始使用起的经过时间相应的反弹力的变化的 模拟结果。另外，这里，还使用了平板形状的无倾斜的形态（"无倾斜"的示例）用于比较。
[0091] 根据该图16的结果，关于任一密封部件10、1(^、10￥、102均可知，依然是使用了约 束部件20的情况下随着时间经过的反弹力的降低稳定，存在约束部件20的一方密封效果更 良好。
[0092] 此外，作为密封部件的原材料，对上述原材料的物性中拉伸试验时的应力和蠕变 的反弹力成倍的原材料也进行了模拟。这里，模拟作为施加实际测量的成倍的负荷时的蠕 变量与实际测量的蠕变量相同的原材料而进行了处理。此外，以相对于某变形量产生实际 测量的成倍的应力而制成了模拟用数据。
[0093]图17对用于密封部件的原材料的拉伸试验时的应力和蠕变的反弹力为1倍和2倍 的原材料示出了反弹力的随时间变化的模拟结果。
[0094]根据该图17的结果，优选的是最初反弹力是2倍的模型，但可知，于1个小时左右反 弹力是1倍的模型与2倍的模型的差消失，然后，反而1倍的情况的一方反弹力维持较大。在 密封部件的原材料的物性值中，作为对反弹力依存性高的物性值，有拉伸弹性模量。关于室 温下的拉伸弹性模量，由于反弹力是2倍的模型是0.86GPa，因此，具有0.86GPa的拉伸弹性 模量的情况下反弹力过大，不优选。因此，优选的是，原材料的拉伸弹性模量小于ο. 8GPa，更 优选的是在〇.7GPa以下。
[0095]此外，进行了对密封部件10(倾斜角度α = 10度）、10X(倾斜角度α = 20度）、10Y(倾 斜角度β= 10度）、1〇Ζ(倾斜角度β=20度)分别求出将密封部件与接触的按压的部分之间的 摩擦系数改变的情况下的20万小时后的反弹力的模拟。这里，关于各密封部件的条件，除了 与按压的部件的摩擦系数相关的条件以外如上所述。图18示出了该模拟结果。可知如该结 果所示密封部件与接触的按压的部件之间的摩擦系数影响来自密封部件的反弹力的大小。 根据该结果可知，上述摩擦系数越大，得到的反弹力越大。该效果不限于密封部件的形状， 任一密封部件1〇、1(^、1(^、1〇2均相同。此外，由摩擦系数的增加导致的反弹力的增大比率 与经过时间的长短无关，大致为相同比率。例如，当使摩擦系数从1.0变化到2.0后，反弹力 增大约25 %。
[0096] 此外，在将上述密封部件中上表面和下表面无倾斜的圆筒形状的密封部件从贯通 方向的一侧和另一侧按压以将5mm的厚度维持为3mm的情况下，在没有内侧和外侧的约束这 样的条件下，进行了求出与径向的位置相应的反弹力的随时间变化的模拟。
[0097] 关于刚按压后的状态，在图19中示出了该模拟的结果，关于在按压的状态下经过1 万小时的状态，在图20中示出了该模拟的结果，关于在按压的状态下经过10万小时的状态， 在图21中示出了该模拟的结果，关于在按压的状态下经过20万小时的状态，在图22中示出 了该模拟的结果。另外，在图19至图22中示出了密封部件的侧截面的一部分，图的左侧是径 向内侧，图的右侧示出了径向外侧。此外，在图19至图22中，利用不同的影线示出了不同的 反弹力的区域。
[0098] 这里，在刚按压的状态下，反弹力最大的部分的面压的值是37.7MPa，在按压的状 态下经过1万小时的状态下反弹力最大的部分的面压的值是16.4MPa，在按压的状态下经过 10万小时的状态下反弹力最大的部分的面压的值是15.OMPa，在按压的状态下经过20万小 时的状态下反弹力最大的部分的面压的值是14.7MPa。
[0099] 由此可知，如图19至图22所示，在维持从上下方向按压在上表面及下表面未设置 倾斜的密封部件(用单点划线表示)而使之变形的状态(用双点划线表示)的情况下，经过20 万小时时的密封部件的外侧的反弹力降低。另外，可以认为，并非越朝向外侧贯通方向的厚 度越增大的形状，而是未设置倾斜的形状在贯通方向上的反弹力容易减弱，这是由于未设 置倾斜的形状由于在被按压的状态下向外侧扩展，从而发生变形，径向外侧周边的部分的 外径进一步变长(长外径化）。相对于此，在以径向外侧被约束的方式使用密封部件的情况 下，可以认为，由于不易发生这样的按压时的长外径化的变形，因此能够抑制反弹力的减 少。
[0100] (5)使用例
[0101] 关于垫圈51作为电池的电极周边的密封部件而被使用的情况，图23中示出了被按 压前的状态的示例，图24中示出了被按压的使用状态的示例。
[0102] 在该电池的上盖63和覆盖上盖63的一部分的绝缘盖62设置有沿上下方向贯通的 贯通部分。在该贯通部分，通过铆接设置有被用作电极等的铆接销61。该铆接销61由金属构 成，具有彼此连接而一体化的销上部6 la和销下部6 lb。
[0103] 铆接销61的销上部61a在被铆接前的状态下如图23所示具有如下形状:外径小于 上述贯通部分的内径的圆柱形状从比上盖63靠下方的高度经上述贯通部分的内侧而沿上 下方向到达延伸到比上盖63靠上方的高度。
[0104]铆接销61的销下部61b在被铆接前的状态下如图23所示具有如下形状:外径大于 上述贯通部分的内径的圆柱形状在上盖63的下方从销上部61a的下端进一步朝向下方延 伸。该铆接销61的销下部61b被由刚性高的部件构成的约束部件64从径向周围覆盖。另外， 通过利用未图示的其它部件使该约束部件64被固定成不会相对于例如上盖63相对地移动， 从而该约束部件64被定位。
[0105]垫圈51被设置成介于上盖63、绝缘盖62和约束部件64与铆接销61之间，具有上方 圆筒部分51a、圆板部分51b和下方圆筒部分51c。
[0106] 上方圆筒部分51a具有稍小于上盖63和绝缘盖62的内侧的贯通部分的内径的外径 和稍大于铆接销61的销上部61a的外径的内径，并具有从比上盖63靠下方的高度经上述贯 通部分的内侧沿上下方向到达延伸到比上盖63靠上方的高度的形状。上方圆筒部分51a介 于上盖63和绝缘盖62与铆接销61的销上部61a之间，从而将两者绝缘。
[0107] 下方圆筒部分51c具有稍大于铆接销61的销下部61b的外径的内径和稍小于约束 部件64的内径的外径，并具有从铆接销61的销下部61b的外周和约束部件64的内周对置的 高度位置起朝向上盖63的下表面向上方延伸的形状。下方圆筒部分51c介于铆接销61的销 下部61b与约束部件64之间，从而将两者绝缘。
[0108] 圆板部分51b是扩展成将上方圆筒部分51a的下端外周部分和下方圆筒部分51c的 上端内周部分在径向上连接起来的部件，构成例如上述的密封部件10那样的形状。圆板部 分51b的径向外侧端部具有:外侧上平面部分，其与上盖63的下表面面接触;和外侧下平面 部分，其与铆接销61的销下部61b的上表面部分面接触。圆板部分51b中比外侧上平面部分 和外侧下平面部分靠径向内侧的部分成为上表面和下表面倾斜成随着朝向径向内侧而上 下方向的厚度变薄的结构。另外，虽然不特别限定，但在该使用例中，构成为这样:从径向外 侧直至到达上方圆筒部分51a的下端外周，随着朝向径向内侧而上下方向的厚度连续地变 薄，但也可以例如在即将到达上方圆筒部分51a的下端外周的部分设置上下方向的厚度固 定的部分。此外，在圆板部分51b的径向上，设置有外侧上平面部分和外侧下平面部分的部 分与比该部分靠内侧的部分的径向的长度的比例不特别限定，但例如在如图23所示被铆接 前的状态下，优选的是1:9~5:5的范围。
[0109] 如上所述，针对图23所示的被铆接前的状态的铆接销61，在垫圈51被约束部件64 约束向径向移动的状态下，将铆接销61的销上部61a的上端朝向下方压扁，从而铆接销61的 销上部61a被压扁，并如图24所示的变形销上部61a'那样变形成从上方覆盖垫圈51的上方 圆筒部分51a的上端。此外，此时，垫圈51的圆板部分51b被上盖63的下表面部分和铆接销61 的销下部61b的上表面部分从上下方向按压，并以上下方向的厚度变小的方式变形。这样， 垫圈51在径向上被约束并在从上下方向被按压的状态下被固定并成为使用状态。另外，这 里，关于垫圈51的上方圆筒部分51a，也以上下方向的长度变短的方式变形。
[0110] 另外，在如图24所示被铆接后的状态下，设置有垫圈51的圆板部分51 b的径向上的 外侧上平面部分和外侧下平面部分的部分与比该部分靠内侧的部分的径向的长度的比例 不特别限定，但优选的是例如7:3~9.5:1。
[0111] 产业上可利用性
[0112] 由于本发明的密封部件即使在长时间使用的情况下也能够得到良好的密封效果， 因此在例如用作垫圈等的情况下特别有用。
[0113] 标号说明
[0114] 10、10X、110、210、310、410、510、610、710:密封部件
[0115] 11:圆筒部分
[0116] 111:方形部分
[0117] 211:被穿过的部分
[0118] 12、112、212:外周
[0119] 13、13叉、13丫、132:上表面
[0120] 313、413、513、613:上方部分
[0121] 713a:上方倾斜部分
[0122] 713b:上方平面部分
[0123] 14、14x、14y、14z:下表面
[0124] 714a:下方倾斜部分
[0125] 714b:下方平面部分
[0126] 314、414、514、614:下方部分
[0127] 20:约束部件
[0128] 51:垫圈
[0129] 51a:上方圆筒部分
[0130] 51b:圆板部分
[0131] 51c:下方圆筒部分
[0132] 61:铆接销
[0133] 61a:销上部
[0134] 61a'：变形销上部
[0135] 61b:销下部
[0136] 62:绝缘盖
[0137] 63:上盖
[0138] 64:约束部件
[0139] 现有技术文献
[0140] 专利文献
[0141] 专利文献1:日本特开2013-157155号公报
【主权项】
1. 一种密封部件，其是环状的密封部件，该密封部件的特征在于， 该密封部件在从贯通方向的一侧和另一侧被按压的状态下被使用，该贯通方向是在内 侧的贯通部分中的贯通方向， 在上述被按压的状态下，所述密封部件具有外侧的在上述被按压的方向上的压缩比例 大于内侧的在上述被按压的方向上的压缩比例的部分。2. 根据权利要求1所述的密封部件，其中， 所述密封部件构成为，上述被按压方向上的厚度随着从内侧朝向外侧而增加。3. 根据权利要求1或2所述的密封部件，其中， 拉伸弹性模量为0.8GPa以下。4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的密封部件，其中， 所述密封部件是包含全氟聚合物而构成的。5. 根据权利要求4所述的密封部件，其中， PFA的含有量是50wt%以上lOOwt%以下。6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的密封部件，其中， 所述密封部件用于电池用垫圈。
【文档编号】F16J15/10GK106068413SQ201580010017
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年2月27日 公开号201580010017.8, CN 106068413 A, CN 106068413A, CN 201580010017, CN-A-106068413, CN106068413 A, CN106068413A, CN201580010017, CN201580010017.8, PCT/2015/55888, PCT/JP/15/055888, PCT/JP/15/55888, PCT/JP/2015/055888, PCT/JP/2015/55888, PCT/JP15/055888, PCT/JP15/55888, PCT/JP15055888, PCT/JP1555888, PCT/JP2015/055888, PCT/JP2015/55888, PCT/JP2015055888, PCT/JP201555888
【发明人】青山高久, 河野英树, 刘继红
【申请人】大金工业株式会社