JP2015142995A - 成形用包装材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外側から、耐熱性樹脂層(2)、第1接着剤層(5)、金属箔層(4)、第2接着剤層、熱融着性樹脂層がこの順に積層された成形用包装材を製造する工程において、
前記耐熱性樹脂層(2)に第1接着剤層(5)を構成する接着剤組成物(5a)を塗布し、該接着剤組成物(5a)を乾燥させた後に金属箔層(4)と貼り合わせる工程を含む。
【選択図】 図3
Description
前記耐熱性樹脂層に第1接着剤層を構成する接着剤組成物を塗布し、該接着剤組成物を乾燥させた後に金属箔層と貼り合わせる工程を含むことを特徴とする成形用包装材の製造方法。
図1に、本発明の一実施形態である成形用包装材(1)を示す。この成形用包装材(1)は、リチウムイオン2次電池ケース用包材として用いられるものである。即ち、前記成形用包装材(1)は、深絞り成形または張り出し成形等の成形に供されて図2Aの電池ケース(20)として用いられるものである。
深絞り成形等の成形により電池ケース(20)に成形された成形用包装材(1)は、外側層である耐熱性樹脂層(2)が内側層である熱融着性樹脂層(3)よりも伸ばされているため、耐熱性樹脂層(2)に熱融着性樹脂層(3)よりも強い収縮しようとする力が働いている。ヒートシール時に耐熱性樹脂層(2)と金属箔層(4)との間で発生する剥離は、耐熱性樹脂層(2)に強い収縮力が働いているためであると考えられる。また、成形前の包装材のラミネート強度が同程度であってもヒートシールの層間剥離にばらつきが生じることから、数値に表れにくい極僅かなラミネート強度差が層間剥離の発生に影響を及ぼしていると考えられる。
以下に成形用包装材を構成する各層の材料について詳述する。
外側層である耐熱性樹脂層(2)としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、前記耐熱性樹脂層(2)としては、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが張り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。前記ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、6ナイロンフィルム、6,6ナイロンフィルム、MXDナイロンフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が挙げられる。
内側層である熱融着性樹脂層(3)は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させるとともに、包材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
前記金属箔層(4)は、成形用包装材(1)に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記金属箔層(4)としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、銅箔等が挙げられ、アルミニウム箔が一般的に用いられる。前記金属箔層(4)の厚さは、20μm〜100μmであるのが好ましい。20μm以上であることで金属箔を製造する際の圧延時のピンホール発生を防止できるとともに、100μm以下であることで張り出し成形時や絞り成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
1)リン酸、クロム酸およびフッ化物の金属塩の混合物からなる水溶液
2)リン酸、クロム酸、フッ化物金属塩および非金属塩の混合物からなる水溶液
3)アクリル系樹脂または/およびフェノール系樹脂と、リン酸と、クロム酸と、フッ化物金属塩との混合物からなる水溶液
前記第1接着剤層(5)は、金属箔層(4)と外側層である耐熱性樹脂層(2)との接合を担う層であり、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステルウレタン樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。前記二液硬化型ポリエステルウレタン樹脂接着剤として、水を添加した水添加接着剤を用いることが好ましい。
主剤としてのポリエステル樹脂と、硬化剤としての多官能イソシアネート化合物と、溶剤と、を含む二液硬化型ポリエステルウレタン樹脂接着剤として、水を添加した水添加接着剤を調製する。この時、水添加接着剤における水の含有率が2500ppm〜15000ppmの範囲になるように水を添加する。
1)溶剤と水とを混合して撹拌することによって混合液を得た後に、該混合液に、ポリエステル樹脂(主剤)と多官能イソシアネート化合物(硬化剤)を同時に添加して撹拌することにより、水添加接着剤を得る。
2)溶剤と水とを混合して撹拌することによって第1混合液を得た後に、該第1混合液と、ポリエステル樹脂(主剤)とを混合して撹拌することによって第2混合液を得、次いで前記第2混合液と、多官能イソシアネート化合物(硬化剤)とを混合して撹拌することにより、水添加接着剤を得る。
3)溶剤と水とを混合して撹拌することによって第1混合液を得た後に、該第1混合液と、多官能イソシアネート化合物(硬化剤)とを混合して撹拌することによって第2混合液を得、次いで前記第2混合液と、ポリエステル樹脂(主剤)とを混合して撹拌することにより、水添加接着剤を得る。
4)溶剤と水とを混合して撹拌することによって第1混合液を得る一方、ポリエステル樹脂(主剤)と多官能イソシアネート化合物(硬化剤)とを混合して撹拌することによって第2混合液を得、該第1混合液と前記第2混合液とを混合して撹拌することにより、水添加接着剤を得る。
耐熱性樹脂層(2)の表面に、前記水添加工程で得られた水添加接着剤(ポリエステル樹脂と、多官能イソシアネート化合物と、溶剤と、水とを含む二液硬化型ポリエステルウレタン樹脂接着剤)を塗布する。塗布手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、グラビアコート法、リバースロールコート法、リップロールコート法等が挙げられる。
次に、前記接着剤塗布工程で塗布した水添加接着剤を乾燥させる。この乾燥工程において、塗布された接着剤中の溶剤を蒸発(揮発)させる。乾燥手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、熱風加熱による乾燥、遠赤外線ヒーター加熱による乾燥等が挙げられる。
前記乾燥工程の後に、前記耐熱性樹脂層(2)と前記金属箔(10)とを前記水添加接着剤を介して貼り合わせることによって、積層体を得る。
図4は、水添加接着剤(ポリエステル樹脂と、多官能イソシアネート化合物と、溶剤と、水とを含む二液硬化型ポリエステルウレタン樹脂接着剤)の架橋反応(硬化反応)を模式的に示したものである。
前記第2接着剤層(6)としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤層が挙げられる。中でも、アクリル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤を用いるのが好ましく、この場合には、包装材1の耐電解液性および水蒸気バリア性を向上させることができる。
耐熱性樹脂層(2)として、ポリアミドに平均粒径2μmのシリカを500ppm含有させた樹脂組成物を厚さ25μmに形成した二軸延伸ポリアミドフィルムを使用した。
耐熱性樹脂層(2)として、二軸延伸ポリエステルフィルムと延伸ポリアミドフィルムとを実施例1で使用した第1接着剤層と同じ二液硬化型ポリエステルウレタン接着剤で貼り合わせた厚さ31μmの複層フィルム(ポリエステルフィルム/ポリアミドフィルムの厚さが12μm/25μm)を用い、ポリアミドフィルム側の面を金属箔層(4)との貼り合わせ面とした。
熱融着性樹脂層(3)として、エチレン含量が4%のランダムポリプロピレンからなる、厚さ40μmのポリプロピレン系樹脂フィルムを用いた。その他の材料は実施例1と同じである。
実施例1と同じ材料を用い、第1接着剤層(5)用の樹脂組成物を金属箔層(4)に塗布して金属箔層(4)と第1接着剤層(5)を積層させた後に耐熱性樹脂層(2)を貼り合わせたことを以外は実施例1と同じ工程で成形用包装材(1)を作製した。
JIS K7125に準じた方法により、耐熱性樹脂層(2)の表面および熱融着性樹脂層(3)の表面の動摩擦係数を測定した。
作製した成形用包装材(1)を120mm×80mmに切断して成形用素材とした。ダイス肩R:1mmのダイスと、長辺53mm×短辺33mm、コーナーR:2mm、肩R:1.5mmのポンチとからなる成形高さフリーのストレート金型を用い、内側の熱融着性樹脂層(3)パンチと接触させる態様で張り出し一段成形を行い、側壁(21a)の高さ(成形深さ)が5mmの電池ケース(20)を作製した(図2A参照)。また、同じ成形用包装材を電池ケース(20)と同寸の長方形に切断して蓋体(25)とした。
2…耐熱性樹脂層
3…融着性樹脂層
4…金属箔層
5…第1接着剤層
5a…接着剤組成物
6…第2接着剤層
11a、11b…化成皮膜
20…電池ケース(成形ケース)
Claims (9)
- 外側から、耐熱性樹脂層、第1接着剤層、金属箔層、第2接着剤層、熱融着性樹脂層がこの順に積層された成形用包装材を製造する工程において、
前記耐熱性樹脂層に第1接着剤層を構成する接着剤組成物を塗布し、該接着剤組成物を乾燥させた後に金属箔層と貼り合わせる工程を含むことを特徴とする成形用包装材の製造方法。 - 前記金属箔層は少なくとも一方の面に化成皮膜を有する請求項1に記載の成形用包装材の製造方法。
- 前記熱融着性樹脂層がポリプロピレン系樹脂からなる請求項1または2に記載の成形用包装材の製造方法。
- 前記耐熱性樹脂層が2軸延伸ポリアミドフィルムまたは2軸延伸ポリエステルフィルムを含む請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の成形用包装材の製造方法。
- 前記耐熱性樹脂層が2軸延伸ポリアミドフィルムと2軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされたフィルムからなる請求項4に記載の成形用包装材の製造方法。
- 前記金属箔層はアルミニウム箔からなる請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載の成形用包装材の製造方法。
- 請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の方法で製造されたことを特徴とする成形用包装材。
- 請求項7に記載の成形用包装材を絞り成形または張り出し成形してなることを特徴とする成形ケース。
- 電池ケースとして用いられる請求項8に記載の成形ケース。
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