JP2015205504A - ラミネート外装材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ラミネート外装材用積層体の接着剤未塗布部に対応する樹脂層を除去して金属箔層を露出させる樹脂層除去工程を行うことを特徴とするラミネート外装材の製造方法。
図1Aおよび図1Bに本発明の一実施形態にかかるラミネート外装材(1)を示す。このラミネート外装材(1)は、リチウムイオン二次電池等の電池ケース、食品や医薬品の包装材として用いられるものである。
前記ラミネート外装材(1)は、金属箔層(4)の両面に耐熱性樹脂層(2)と熱融着性樹脂層(3)とを貼り合わせた後に耐熱性樹脂層(2)の一部を除去して金属箔層(4)を露出させることによって作製する。これらの工程において、金属箔層(4)の第1の面側における耐熱性樹脂層(2)との貼り合わせ手法として本発明が定める未塗布部形成貼り合わせ工程を適用し、金属箔層(4)の第2の面側における熱融着性樹脂層(3)との貼り合わせ手法として周知の貼り合わせ工程を適用することによって図2に示すラミネート外装材用積層体(10)を作製し、このラミネート外装材用積層体(10)に対して樹脂層除去工程を実施する。以下に、各工程について詳述する。
金属箔層(4)の第1の面に耐熱性樹脂層(2)を貼り合わせる。この時、金属露出部(7)に対応する部分を除く領域に第1接着剤層(5)を構成する接着剤を塗布し、金属露出部(7)に対応する領域には接着剤を塗布しない。即ち、接着剤が塗布されない接着剤未塗布部(8)を形成した状態で金属箔層(4)と耐熱性樹脂層(2)とを貼り合わせる。接着剤は金属箔層(4)および耐熱性樹脂層(2)の合わせ面のうちのどちらに塗布しても良い。
前記金属箔層(4)の第2の面に熱融着性樹脂層(3)を貼り合わせる。熱融着性樹脂層(3)側の面には金属露出部(7)を形成しないので、金属箔層(4)と熱融着性樹脂層(3)の合わせ面のうちの少なくとも一方の全領域に接着剤を塗布して貼り合わせる。貼り合わせ方法は限定されず、第2接着剤層(6)を構成する接着剤組成物を塗布して乾燥させた後に貼り合わせるドライラミネート法等の周知の手法を適宜用いる。
前記ラミネート外装材用積層体(10)に対し、接着剤未塗布部(8)にある耐熱性樹脂層を除去する。除去方法は限定されないが、耐熱性樹脂層(2)にレーザーを照射して耐熱性樹脂層(2)を切断して除去する方法を推奨できる。前記接着剤未塗布部(8)は耐熱性樹脂層(2)と金属箔層(4)とが接合されておらず第1接着剤層(5)が無いので、図4に示すように、接着剤未塗布部(8)の周縁にレーザー(L)を照射して耐熱性樹脂層(2)を切断すれば、接着剤未塗布部(8)にある耐熱性樹脂層(2a)を除去することができる。レーザー切断のメリットは適正な出力にすることで、狙った層だけを切断出来、バリを抑制することが出来ることである。そして、耐熱性樹脂層(2a)を除去することによって金属箔層(4)が露出して金属露出部(7)が形成され、図1Aおよび図1Bに示した構造のラミネート外装材(1)となる。接着剤未塗布部(8)では耐熱性樹脂層(2)が金属箔層(4)に接合されていないので耐熱性樹脂層(2)の部分切除が容易であり、耐熱性樹脂層(2)を接着剤未塗布部(8)の周縁で切断するという簡単な作業で面状の金属露出部(7)を形成できる。接着剤未塗布部(8)には接着剤が付着していないので耐熱性樹脂層(2)を除去すると金属箔層(4)の表面には何も残らず、確実に金属箔層(4)を露出させることができる。
(a)被包装物を装填可能な形態のケースに加工する前
(b)ケースに被包装物を装填する前
(c)ケースに被包装物を装填してヒートシールする前
(d)被包装物を装填したケースをヒートシールした後
被包装物を装填可能な形態のケースへの加工とは、張り出し加工または絞り加工等によるプレス成形によりフラットシートを立体形状に塑性変形させる加工や、フラットシートの一部をヒートシールする等して袋状に加工する製袋加工である。従って、上記(a)において樹脂層除去工程を行うラミネート外装材用積層体はフラットシートであり、上記(b)〜(d)において樹脂層除去工程を行うミネート外装材用積層体はケースである。上記(b)〜(d)は、樹脂層除去工程を行う前にフラットシートのラミネート外装材用積層体(10)に塑性変形加工や製袋加工を行う。
本発明のラミネート外装材は金属箔層の少なくとも一方の面側に金属露出部を有することが条件である。従って、上記の耐熱性樹脂層(2)の面側のみに金属露出部(7)を有するラミネート外装材(1)の他、熱融着性樹脂層のみに金属露出部を有するラミネート外装材、および両面に金属露出部を有するラミネート外装材も本発明に含まれる。本発明のラミネート外装材の製造方法は、金属露出部を形成する面側の金属箔層と樹脂層の貼り合わせに、上述の接着剤未塗布部形成貼り合わせ工程を適用してラミネート外装材用積層体を作製し、その後に接着剤未塗布部に対応する樹脂層を除去する樹脂層除去工程を行うことによって行う。即ち、両面に金属露出部を有するラミネート外装材は、金属箔の両面に接着剤未塗布部形成貼り合わせ工程を適用してラミネート外装材用積層体を作製する。片面にのみ金属露出部を有するラミネート外装材は、その面に接着剤未塗布部形成貼り合わせ工程を適用し、他方の面に周知の貼り合わせ工程を適用してラミネート外装材用積層体を作製する。そして、作製したラミネート外装材用積層体に対して樹脂層除去工程を行う。
ラミネート外装材(1)を構成する各層の材料は限定されず、用途に応じて適宜使用できる。電池ケース、電子部品、食品、医薬品等の包装材として好ましい材料は以下のとおりである。
外側層である耐熱性樹脂層(2)を構成する耐熱性樹脂としては、外装材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂層(3)を構成する熱融着性樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱融着性樹脂の融点より20℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。耐熱性樹脂層(2)としては、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、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、ラミネート外装材(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、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいはこれのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等が挙げられる。金属箔層(4)は金属露出部(7)において露出する層であり、露出させる目的に応じて適宜選択する。また、アルミニウム箔については、張り出し成形または絞り成形によって凹部(21)を形成する場合(図5参照)は、成形性の良いJIS A8079またはJIS A8021のアルミニウム合金箔を用いることが好ましい。また、成形性を考慮する必要がない場合は、上記アルミニウム合金箔の他、純アルミニウム系のアルミニウム箔も好適に使用することができる。
ラミネート外装材(1)の外側層および内側層は樹脂からなる層であり、これらの樹脂層には極微量ではあるが、ケースの外部からは光、酸素、液体が入り込むおそれがあり、内部からは内容物(電池の電解液、食品、医薬品等がしみ込むおそれがある。これらの侵入物が金属箔層に到達すると金属箔層の腐食原因となる。本発明のラミネート外装材(1)においては、金属箔層(4)の表面に耐食性の高い化成皮膜を形成することにより、金属箔層(4)の耐食性向上を図ることができる。
1)リン酸と、クロム酸と、フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩のうちの少なくとも一方と、の混合物
2)リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂およびフェノール系樹脂のうちのいずれかと、クロム酸およびクロム(III)塩のうちの少なくとも一方と、の混合物
3)リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂、フェノール系樹脂のうちのいずれかと、クロム酸およびクロム(III)塩のうちの少なくとも一方と、フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩のうちの少なくとも一方と、の混合物
前記化成皮膜はクロム付着量として0.1〜50mg/m2が好ましく、特に2〜20mg/m2が好ましい。かかる厚さまたはクロム付着量の化成皮膜によって高耐食性の成形用包装材となし得る。
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−ウレタン系樹脂、あるいはポリエーテル−ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。
前記第2接着剤層(6)は、金属箔層(4)と内側層である熱融着性樹脂層(3)との接合を担う層であり、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。また、ラミネート外装材を電池ケースとして使用する場合は、酸変成したポリプロピレンやポリエチレン等の接着剤を使用することが好ましい。
ラミネート外装材(1)を構成する各層の材料は以下のとおりである。
耐熱性樹脂層(2):厚さ25μmの延伸ナイロンフィルム
熱融着性樹脂層(3):厚さ30μmの未延伸ポリプロピレンフィルム
第1接着剤層(5):二液硬化型ポリエステル-ウレタン系接着剤
第2接着剤層(6):二液硬化型酸変性ポリプロピレン系接着剤
〈金属箔層と耐熱性樹脂層の貼り合わせ(未塗布部形成貼り合わせ工程)〉
図3に参照されるドライラミネート法により耐熱性樹脂層(2)と金属箔層(4)を貼り合わせた。接着剤塗布用のロールとして、天面寸法が50mm×50mmの凸部(31a)を有するグラビアロール(31)を用いた。
養生後の中間積層体(41)の金属箔層(4)の他方の面に、図3に参照されるドライラミネート法により、溶剤で濃度調節した接着剤組成物を塗布し、乾燥させて第2接着剤層(6)を形成し、熱融着性樹脂層(3)を貼り合わせた。さらに、40℃のエージング炉で3日間養生して第2接着剤層(6)を硬化させた。硬化後の第2接着剤層(5)の厚さは2μmであった。
図4に参照されるように、前記ラミネート外装材用積層体(10)に対し、耐熱性樹脂層(2)の接着剤未塗布部(8)の周縁にYAGレーザー(L)を照射して耐熱性樹脂層(2)を切断し、接着剤未塗布部(8)にある耐熱性樹脂層(2a)を除去した。これにより、金属箔層(4)が露出し、金属露出部(7)を有するラミネート外装材(1)を得た。
フラットシートの前記ラミネート外装材(1)を図5に示す立体形状のケース(20)に加工した。加工は、縦100mm×横100mm、コーナーR:2mmのポリテトラフルオロエチレン製パンチと、縦100.5mm×横100.5mm、コーナR:2.25mmのダイス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)が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4mmの凹部(21)を形成した。この成形において、前記パンチの中心が金属露出部(7)の中心に一致するようにラミネート外装材(1)の位置取りを行い、凹部(21)の底壁(21c)の外面中央に金属露出部(7)が形成されるようにした。張り出し成形後のラミネート外装材(1)は、凹部(21)の開口縁に幅10mmのフランジ(22)を残して切断した。
金属箔層(4)として、厚さ40μmの軟質アルミニウム箔(JIS H4160 A8079H)の片面に厚さ1μmのニッケルめっき皮膜を形成したものを使用したことを以外は、実施例1と同様にしてラミネート外装材(1)を作製し、さらにケース(20)に加工した。
金属箔層(4)として、厚さ20μmの軟質ステンレス箔(SUS304)を使用したことを以外は、実施例1と同様にしてラミネート外装材(1)を作製し、さらにケース(20)に加工した。
金属箔層(4)として、厚さ40μmの軟質アルミニウム箔(JIS H4160 A8079H)をめっきすることなく使用したことを以外は、実施例1と同様にしてラミネート外装材(1)を作製し、さらにケース(20)に加工した。
2…耐熱性樹脂層
3…熱融着性樹脂層
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
7…金属露出部
8…接着剤未塗布部
10、11…ラミネート外装材用積層体
20…ケース
L…レーザー
Claims (10)
- 金属箔層の第1の面に耐熱性樹脂層を貼り合わせ、第2の面に熱融着性樹脂層を貼り合わせて、金属箔層の両面に樹脂層を積層するに際し、前記金属箔層の第1の面および第2の面のうちの少なくとも一方の面側の貼り合わせ手法として、金属箔層と樹脂層の合わせ面の一部を除く領域に接着剤を塗布し、接着剤が塗布されない接着剤未塗布部を形成した状態で金属箔層と樹脂層とを貼り合わせる未塗布部形成貼り合わせ工程を適用することにより、前記金属箔層の第1の面および第2の面のうちの少なくとも一方の面側に接着剤未塗布部を有するラミネート外装材用積層体を作製し、
前記ラミネート外装材用積層体の接着剤未塗布部に対応する樹脂層を除去して金属箔層を露出させる樹脂層除去工程を行うことを特徴とするラミネート外装材の製造方法。 - 前記未塗布部形成貼り合わせ工程において、周面に凹凸部を有するロールを用いて接着剤を塗布し、凸部形状に対応する接着剤未塗布部分を形成する請求項1に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記樹脂層除去工程を、ケースに加工する前のフラットシートの外装材用積層体に対して行う請求項1または2に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記樹脂層除去工程を、フラットシートのラミネート外装材用積層体をケースに加工した後に行う請求項1または2に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記ケースへの加工がフラットシートから凹部を形成する塑性変形加工である請求項3または4に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記ケースへの加工がフラットシートを袋状に成形する製袋加工である請求項3または4に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記樹脂層除去工程において、レーザーを照射して樹脂層を切除する請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 前記金属箔層の少なくとも金属露出部に導電性めっき皮膜が形成されている請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載のラミネート外装材の製造方法。
- 請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載の方法により製造されたことを特徴とするラミネートシート外装材。
- 金属箔層の第1の面に貼り合わされている耐熱性樹脂層および第2の面に貼り合わされている熱融着性樹脂層のうちの少なくとも一方が、接着剤未塗布部を含む接着剤層によって貼り合わされていることを特徴とするラミネート外装材用積層体。
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