JP2016195113A - 電池用包装材料を成形するための金型 - Google Patents
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Abstract
Description
項1. 少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を成形するための金型であって、
前記金型は、JIS B 0659−1:2002の「附属書1(参考)比較用表面粗さ標準片の表2」に規定される最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が、0.1μm以上1.6μm以下の範囲にある、金型。
項2. 前記金型は、雄型及び雌型により構成されており、
前記雄型及び雌型の前記表面粗さ(Rzの呼び値)が、いずれも0.1μm以上1.6μm以下の範囲にある、項1に記載の金型。
項3. 前記金型による成形深さが、3μm以上である、項1または2に記載の金型。
項4. 前記金型の成形面の形状が、平面視矩形状であり、
前記平面視矩形状の縦方向の長さが20mm以上200mm以下の範囲にあり、横方向の長さが20mm以上200mm以下の範囲にある、項1〜3のいずれかに記載の金型。
項5. 前記ステンレス鋼箔の少なくとも前記熱融着性樹脂層側に、フッ化水素耐性の耐酸性皮膜層が形成されている前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜4のいずれかに記載の金型。
項6. 前記ステンレス鋼箔が、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されている前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜5のいずれかに記載の金型。
項7. 前記ステンレス鋼が、SUS304である、項6に記載の金型。
項8. 前記耐酸性皮膜層は、樹脂を用いたリン酸クロメート処理により形成されている、項5〜7のいずれかに記載の金型。
項9. 前記リン酸クロメート処理に用いられる前記樹脂が、フェノール樹脂である、項8に記載の金型。
項10. 前記ステンレス鋼箔の厚みが、40μm以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜9のいずれかに記載の金型。
項11. 前記積層フィルムの総厚みが、110μm以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜10のいずれかに記載の金型。
項12. 前記熱融着性樹脂層の230℃におけるメルトフローレート(MFR)が、15g/10分以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜11のいずれかに記載の金型。
項13. 前記積層フィルムの総厚みをT(μm)、前記ステンレス鋼箔の厚みをTS(μm)、JIS Z 1707 1997の規定に準拠した測定方法により測定される前記積層フィルムの突き刺し強度をF(N)とした場合に、F/Tが0.3(N/μm)以上、F/TSが0.7(N/μm)以上である前記電池用包装材料を成形するための金型である、項1〜12のいずれかに記載の金型。
項14. 項1〜13のいずれかに記載の金型を用いた、電池用包装材料の成形体の製造方法であって、
少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を用意する工程と、
前記金型を用いて、前記電池用包装材料を成形する成形工程と、
を備える、電池用包装材料の成形体の製造方法。
項15. 前記成形工程において、成形速度が0.5mm/秒以上1.0mm/秒以下の条件で、電池用包装材料を成形する、項14に記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
項16. 前記金型による成形深さが、3μm以上である、項14または15に記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
項17. 前記成形工程において、成形前のステンレス鋼箔の厚みに対する、成形後のステンレス鋼箔の厚みの比が80%以上となる条件で成形する、項14〜16のいずれかに記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
項18. 請求項14〜17のいずれかに記載の製造方法によって製造された電池用包装材料の成形体。
項19. 前記電池用包装材料の成形体の表面に形成された皺による凹凸形状の高さが3μm以下である、請求項18に記載の電池用包装材料の成形体。
本発明の金型は、少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を成形するための金型であって、前記金型は、JIS B 0659−1:2002の「附属書1(参考)比較用表面粗さ標準片の表2」に規定される最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が、0.1μm以上1.6μm以下の範囲にあることを特徴とする。以下、図1及び図2を参照しながら、本発明の金型について詳述する。
本発明の電池用包装材料の成形体の製造方法においては、少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を用意する工程と、前述した本発明の金型を用いて、前記電池用包装材料を成形する成形工程とを備えることを特徴としている。以下、本発明の電池用包装材料の成形体の製造方法について詳述する。
本発明の電池用包装材料の成形体は、前述した本発明の電池用包装材料の製造方法によって製造されたものである。すなわち、少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を、前述の成形工程に供することによって得られた電池用包装材料の成形体である。
本発明において、前述の「1.金型」、「2.電池用包装材料の成形体の製造方法」、及び「3.電池用包装材料の成形体」において、本発明の金型によって成形に供される電池用包装材料は、少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料であれば、特に制限されない。
成形に供される電池用包装材料として、好ましい第1の実施態様としては、少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料であって、前記ステンレス鋼箔の少なくとも前記熱融着性樹脂層側に、フッ化水素耐性の耐酸性皮膜層が形成されているものが挙げられる。
図3または図4に示すように、電池用包装材料10は、少なくとも、基材層1、ステンレス鋼箔3、耐酸性皮膜層3b、及び熱融着性樹脂層4をこの順に有する積層フィルムからなる。電池用包装材料が電池に使用される際には、基材層1が最外層になり、熱融着性樹脂層4が最内層(電池素子側)になる。電池の組み立て時に、電池素子の周縁に位置する熱融着性樹脂層4同士を接面させて熱溶着することにより電池素子が密封され、電池素子が封止される。図3に示すように、電池用包装材料10は、基材層1とステンレス鋼箔3との間に接着層2を有していてもよい。また、図2に示すように、本発明の電池用包装材料は、ステンレス鋼箔3と熱融着性樹脂層4との間に接着層5を有していてもよい。
[基材層1]
本発明の電池用包装材料において、基材層1は最外層を形成する層である。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されるものではない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、珪素樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
本発明の電池用包装材料において、接着層2は、基材層1とステンレス鋼箔3との接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。基材層1とステンレス鋼箔3とは直接積層されていてもよい。
(2)基材層1を黒色に着色する態様。当該態様においては、基材層を構成する樹脂に後述の黒色着色材を含ませて、基材層1を黒色に着色する。
(3)基材層1の内面(ステンレス鋼箔3の表面)に黒色の印刷層を設ける態様。当該態様においては、後述の黒色着色材を含むインキを用いて、基材層1の内面に黒色の印刷層を設ける。
(4)接着層2を黒色に着色する態様。当該態様においては、接着層2を構成する樹脂に後述の黒色着色材を含ませて、接着層2を黒色に着色する。
(5)接着層2とステンレス鋼箔との間に黒色の着色層を設ける態様。当該態様においては、後述の黒色着色材を含む樹脂を用いて、ステンレス鋼箔3の接着層2側の表面に黒色の着色層を設ける。
チタン系酸化物などの酸化物系黒色顔料、黒色染料などが挙げられる。さらに効果を高めるために、シリカ、アルミナ、バリウム等の微粒子や多孔質微粒子、アルミニウムや銅やニッケルなどの金属フィラーを添加する方法などもよい。また、着色した層を外面に形成する場合は、前述のような低摩擦化や、種々の機能を付与することができる。
本発明の電池用包装材料において、ステンレス鋼箔3は、電池用包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光等が侵入するのを防止するためのバリア層として機能する層である。
本発明の電池用包装材料においては、ステンレス鋼箔3の少なくとも熱融着性樹脂層4側に、フッ化水素耐性の耐酸性皮膜層が形成されている。これにより、突き刺し強さが高く、耐電解液性及び成形性にも優れた電池用包装材料となっている。
箔3の基材層1側の表面に耐酸性皮膜層3aが積層されており、ステンレス鋼箔3の熱融着性樹脂層4側の表面に耐酸性皮膜層3bが積層されている。
本発明の電池用包装材料において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、電池の組み立て時に熱融着性樹脂層4同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。熱融着性樹脂層4は、複数の層により形成されていてもよい。
本発明の電池用包装材料においては、ステンレス鋼箔3と熱融着性樹脂層4とを強固に接着させることなどを目的として、図2に示されるように、ステンレス鋼箔3と熱融着性樹脂層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。接着層5は、1層により形成されていてもよいし、複数層により形成されていてもよい。
で表される繰り返し単位を有するポリカルボジイミド化合物、
下記一般式(6):
で表される繰り返し単位を有するポリカルボジイミド化合物、
及び下記一般式(7):
で表されるポリカルボジイミド化合物が挙げられる。一般式(4)から(7)において、nは、通常30以下の整数であり、好ましくは3から20の整数である。
本発明の電池用包装材料の製造方法については、所定の組成の各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法が例示される。
一方の電池用包装材料:基材層1(ナイロン層)/接着層2(2液硬化型ポリエステル樹脂層)/ステンレス鋼箔3/接着層5(酸変性ポリプロピレン層)/熱融着性樹脂層4(ポリプロピレン層)他方の電池用包装材料:基材層1(アクリル−ウレタンコート層)/ステンレス鋼箔3/接着層5(フッ素系樹脂層)/熱融着性樹脂層4(ポリプロピレン)
本発明の電池用包装材料は、正極、負極、電解質等の電池素子を密封して収容するための包装材料として使用される。
(第2の実施態様)
本発明の第2の実施態様では、上記の第1の実施態様において、さらに、ステンレス鋼箔3の表面上に形成された耐酸性皮膜層が、樹脂を用いたリン酸クロメート処理により形成されていることを特徴としている。以下、第2の実施態様について、詳述する。なお、第2の実施態様において、以下に詳述しないその他の構成については、第1の実施態様と同じである。
本発明の第3の実施態様では、上記の第1の実施態様において、さらに、ステンレス鋼箔3の基材層1側に位置する層のうち、少なくとも一層が黒色であることを特徴とする。第3の実施態様は、このような構成を備えていることにより、ステンレス鋼箔3の放熱性が向上し、ヒートシール時に加熱されたステンレス鋼箔3が長期間に亘って高温に維持されることが抑制され、ヒートシール後において、ヒートシール面が動いて位置ズレが生じることを効果的に抑制することができる。
(2)基材層1を黒色に着色する態様。当該態様においては、基材層を構成する樹脂に後述の黒色着色材を含ませて、基材層1を黒色に着色する。
(3)基材層1の内面(ステンレス鋼箔3の表面)に黒色の印刷層を設ける態様。当該態様においては、後述の黒色着色材を含むインキを用いて、基材層1の内面に黒色の印刷層を設ける。
(4)接着層2を黒色に着色する態様。当該態様においては、接着層2を構成する樹脂に後述の黒色着色材を含ませて、接着層2を黒色に着色する。
(5)接着層2とステンレス鋼箔との間に黒色の着色層を設ける態様。当該態様においては、後述の黒色着色材を含む樹脂を用いて、ステンレス鋼箔3の接着層2側の表面に黒色の着色層を設ける。
本発明の第4の実施態様では、上記の第1の実施態様において、さらに、熱融着性樹脂層4の230℃におけるメルトフローレート(MFR)が、15g/10分以下であることを特徴としている。第4の実施態様は、このような構成を備えていることにより、熱融着性樹脂層4の流動性が低く、ヒートシール時に加熱されたステンレス鋼箔が長期間に亘って高温に維持された場合にも、熱融着性樹脂層4のヒートシール面が動いて位置ズレが生じることが効果的に抑制されている。
以下の製造例1〜15において、それぞれ、電池用包装材料を製造した。各層の厚み、材料、物性(融点、MFR)等は、表1に記載の通りである。なお、以下の製造例で行った耐酸性皮膜層の形成の詳細は、以下の通りである。
フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりステンレス鋼箔またはアルミニウム箔の表面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
クロム酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるようにロールコート法によりステンレス鋼箔またはアルミニウム箔の表面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
フェノール樹脂、アルミナ及びリン酸からなる処理液を塗布量が1μ(乾燥厚み)となるように、ロールコート法によりステンレス鋼箔またはアルミニウム箔の表面に塗布し、皮膜温度が200℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
酸化セリウム、リン酸、アクリル系樹脂を主体とした処理液を塗布量が1μ(乾燥厚み)となるように、ロールコート法によりステンレス鋼箔またはアルミニウム箔の表面に塗布し、皮膜温度が200℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤がポリエステル樹脂、硬化剤がTDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、酸変性したプロピレンとエチレン共重合体と低密度ポリエチレンがブレンドされた接着層(酸変性PP)とランダムポリプロピレンを共押出し法にて積層した。さらに接着力を上げるために、酸変性PPの軟化点以上の180℃で30秒加熱した。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤がポリエステル樹脂、硬化剤がTDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、片面をクロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)のクロメート処理を行っていない面と貼り合わせた後、60℃で5日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、酸変性したプロピレンとエチレン共重合体と低密度ポリエチレンがブレンドされた接着層(酸変性PP)とランダムポリプロピレンを共押出し法にて積層した。さらに接着力を上げるために、酸変性PPの軟化点以上の180℃で30秒加熱した。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤がポリエーテル樹脂、硬化剤がMDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面をアルミナ処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)と貼り合わせた後、40℃で7日間エージング処理した。その後、もう片面に、フッ素系樹脂とIPDI系イソシアネートからなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ブロックPP/ランダムP
PからなるシーラントフィルムをブロックPP面と貼り合わせたのち、50℃で5日間エージング処理を施した。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤がポリステル-ポリエーテル樹脂、硬化剤がHDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、片面をセリウム処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS316)と貼り合わせた後、40℃で7日間エージング処理を行った。その後、酸変性ポリプロピレン(酸変性PP)とランダムポリプロピレン(ランダムPP)からなる多層フィルムを酸変性PPがステンレス鋼箔側になるようにサーマルラミネーション法で積層した。
基材層としてのポリブチレンテレフタレート(PBT)に、主剤がポリステル樹脂、硬化剤がTDIのアダクト系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)と貼り合わせた後、60℃で7日間エージング処理を行った。その後、酸変性PPとランダムPPからなる多層フィルムを酸変性PPがステンレス鋼箔側になるようにサーマルラミネーション法で積層した。
基材層としてのポリエチレンナフタレート(PEN)に、主剤がポリステル樹脂、硬化剤がTDIのアダクト系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、片面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)の耐酸性皮膜層を形成していない面と貼り合わせた後、60℃で7日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、共押出し法にて酸変性PPとブロックPPを積層した。
基材層としてのナイロンに、主剤がポリステル樹脂、硬化剤がTDIのアダクト系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)と貼り合わせた後、60℃で7日間エージング処理を行った。その後、もう片面に酸変性PPとオキサゾリンからなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ランダムPPからなるシーラントフィルムを貼り合わせたのち、60℃で5日間エージング処理を施した。
基材層としてのPET/ナイロンの共押出しフィルムに、主剤がポリステル樹脂、硬化剤がMDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、片面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)の耐酸性皮膜層を形成していない面と貼り合わせた後、60℃で7日間エージング処理を行った。その後、もう片面に酸変性PPとエポキシ樹脂と酸触媒からなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ランダム/ブロック/ランダムからなるシーラントフィルムを貼り合わせたのち、80℃で5日間エージング処理を施した。
基材層としてポリエステル−ポリウレタンとアクリルからなる主剤樹脂とMDI系硬化剤を、両面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)に溶液コーティングで積層し、乾燥後、80℃で5日間エージングして、基材層/耐酸性皮膜層/ステンレス鋼箔/耐酸性皮膜層の積層体を形成した。その後、耐酸性皮膜層の表面に酸変性PPとエポキシ樹脂と酸触媒からなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ランダムPP/ブロックPP/ランダムPPからなるシーラントフィルムを貼り合わせたのち、80℃で5日間エージング処理を施した。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤がポリエステル樹脂、硬化剤がTDI系イソシアネートからなる接着剤に黒カーボンを10%添加してコーティングし、乾燥後、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、共押出し法にて酸変性したプロピレンとエチレン共重合体と低密度ポリエチレンがブレンドされた接着層(酸変性PP)とランダムポリプロピレン(ランダムPP)を積層した。さらに接着力を上げるために、酸変性PPの軟化点以上の180℃で30秒加熱した。
基材層としてのカーボンを5%練り込んだポリカーボネート(PC)に、主剤がポリエステル樹脂、硬化剤がTDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、酸変性したプロピレン-エチレン共重合体と低密度ポリエチレンに層状モンモリロナイトを5%添加がブレン
ドされた接着層(酸変性PP+フィラー)が熱融着性樹脂層のランダムポリプロピレンフィルムでサンドイッチされるようして、ステンレス鋼箔の表面に酸変性PP+フィラーを押出し積層した。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)に、主剤としてのポリエステル樹脂とアクリル樹脂、硬化剤としてのMDI系イソシアネート、黒カーボン(10%)を添加した組成物をコーティングし、印刷層を形成して乾燥後、40℃で3日間エージングを行った。さらにその印刷層に、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、ステンレス鋼箔の他の片面に酸変性PPとランダムPPからなる多層フィルムの酸変性PP面がステンレス側となるようにサーマルラミネーションで積層した。さらに、ポリウレタン樹脂とアクリル樹脂からなる主剤にMDI系イソシアの硬化剤及び5%のシリカと2000ppmのエルカ酸アマイドを添加した外層コーティング剤を基材層のPETの外面にコーティングして3μmのマット層を形成し、45℃で5日間エージングした。
基材層としてのナイロンに、主剤としてのポリエステル樹脂、硬化剤としてのTDI系イソシアネートからなる接着剤に黒カーボンを10%添加した組成物をコーティングして、乾燥後、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、ステンレス鋼箔の他の片面に酸変性PPとエポキシ樹脂と酸触媒からなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ランダムPP/ブロックPP/ランダムPPからなるシーラントフィルムを貼り合わせたのち、80℃で5日間エージング処理を施した。さらに、ポリウレタン樹脂からなる主剤にHDI系イソシアネートの硬化剤及び5%のシリカと2000ppmのエルカ酸アマイドを添加した外層コーティング剤をナイロンの外面にコーティングし、3μmのマット層を形成して、45℃で5日間エージングした。
基材層としてのポリエチレンテレフタレート(PET)の片面に、予め、ポリウレタンとアクリル樹脂からなる主剤にMDI系イソシアの硬化剤及び黒カーボン12%とシリカ3%とエルカ酸アマイド1000ppmを添加した外層コーティング剤で5μmの外層を形成した。次に、基材の外層とは反対側の表面に、主剤がポリエステル樹脂、硬化剤がTDI系イソシアネートからなる接着剤をコーティングし、乾燥後、両面リン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS301)を積層し、80℃で3日間エージング処理を行った。その後、もう片面に、酸変性したプロピレン-エチレン共重合体と
低密度ポリエチレンがブレンドされた接着層(酸変性PP)が熱融着性樹脂層のランダムポリプロピレン(ランダムPP)フィルムでサンドイッチされるようステンレス鋼箔面に酸変性PPを押出し積層した。
基材層として、ポリエステル−ポリウレタンとアクリルからなる主剤樹脂とMDI系硬化剤、黒カーボン20%とシリカ5%とステアリン酸アマイド2000ppmを含む溶液を、両面をリン酸クロメート処理したオーステナイト系ステンレス鋼箔(SUS304)に溶液コーティングで積層し、乾燥後、80℃で5日間エージングして、基材層/耐酸性皮膜層/ステンレス鋼箔/耐酸性皮膜層の積層体を形成した。その後、耐酸性皮膜層の表面に酸変性PPとエポキシ樹脂と酸触媒からなる接着層を溶液コーティングで塗工後、乾燥し、ランダムPP/ブロックPP/ランダムPPからなるシーラントフィルムを貼り合わせた後、80℃で5日間エージング処理を施した。
実施例1〜15及び比較例1〜13において、上記の製造例で得られた各電池用包装材料を裁断し、120mm×80mmの短冊片を作製して、これを試験サンプルとした。30×50mmの成形金型を用い、表2に記載の押え圧で0.1mm単位の成形深さで冷間成形した。金型として用いた各種の雄型及び雌型それぞれについて、表面(電池用包装材料と接する部分)の表面粗さ(最大高さ粗さ(Rzの呼び値))を、JIS B 0659−1:2002の「附属書1(参考)比較用表面粗さ標準片」の規定に準拠して測定した結果を表2に示す(なお、表2におけるリテーナー表面とは、それぞれ、雄型の凸部の周囲及び雌型の凹部の周囲に位置し、成形時に電池用包装材料を押さえる面である。)。また、成形速度(mm/秒)、雄型及び雌型のクリアランス(mm)、成形前後におけるステンレス鋼箔の厚み比(最大値と最小値の差)、成形深さ/ステンレス鋼箔(成形前)の厚み比、成形後の外観についても、表2に示す。なお、表2において、成形後の外観の「良好」とは、凹凸形状の高さが3μmを超える皺が存在しなかった場合であり、「シワあり」とは、凹凸形状の高さが3μmを超える皺が存在した場合である。
実施例1〜15及び比較例1〜13において、上記の製造例で得られた各電池用包装材料を裁断し、120mm×80mmの短冊片を作製して、これを試験サンプルとした。突き刺し試験機(イマダ社製のMX2-500N)を用い、JIS Z 1707 1997に準拠した方法により、各試験サンプルの突き刺し強さを測定した。結果を表2に示す。
実施例1〜15及び比較例1〜13において、上記の製造例で得られた各電池用包装材料を80mm×150mmに裁断した後、35mm×50mmの口径の成形金型(雌型)とこれに対応した成形金型(雄型)にて、0.4MPaで1.0mmの深さに冷間成形し、その中心部分に凹部を形成した。雄型及び雌型の表面粗さ(最大高さ粗さ(Rzの呼び値))、成形速度については、表2の通りである。この凹部に上記の電解液(1M LiPF6 となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート(1:1:1)) 1gを充填し、もう1枚の電池用包装材料を熱融着性樹脂層同士が対向するよう
に凹部の上から重ね、周縁部をヒートシールした。ヒートシールの条件は、190℃、面圧1.0MPaで3秒間とした。これを、85℃で1日間保存した後、開封して、バリア層(ステンレス鋼箔またはアルミニウム箔)と熱融着性樹脂層の間のおけるデラミネーションの有無を目視で確認した。結果を表2に示す。
実施例1〜15及び比較例1〜13において、上記の製造例で得られた各電池用包装材料を裁断し、幅25mm長さ60の短冊片を作製して、これを試験サンプルとした。前記短冊片のシーラント面側に、中心に直径25μmのステンレス製ワイヤーを配置した幅40μm厚み100μmのアルミ板を配置した。このとき、短冊片のセンターとアルミのセンターが一致するようにした。さらに、ワイヤーの先端をマイナス、短冊片のステンレス箔をプラスにクランプしテスターにセットした。テスターは印加電圧500V、抵抗200Mオーム以下となったとき導通(短絡)信号は発するよう準備した。190℃、1MPaで上記、短冊片/ワイヤー/アルミ板をヒートシールし、短絡信号が発するまでの時間を計測した。結果を表2に示す。
実施例1〜15及び比較例1〜13において、上記の製造例で得られた各電池用包装材料を80mm×150mmに裁断した後、35mm×50mmの口径の成形金型(雌型)とこれに対応した成形金型(雄型)にて、0.4MPaで1.0mmの深さに冷間成形し、その中心部分に凹部を形成した。雄型及び雌型の表面粗さ(最大高さ粗さ(Rzの呼び値))、成形速度については、表2の通りである。この凹部に上記の電解液(1M LiPF6 となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート(1:1:1) 1gを充填し、もう1枚の80mm×150mmに断裁した電池用包装材料を熱融着性樹脂層同士が対向するように凹部の上から重ね、周縁部をヒートシールした。シートシール条件は、(条件1)170℃、0.5MPa、2.0秒、及び(条件2)190℃、1.0MPa、3.0秒の2種類とした。その後、電解液を抜き、ヒートシール部分が露出するように破壊し、ヒートシール部分の所謂「ポリ溜まり」部分を目視で観察した。結果を表2に示す。
2 接着層
3 ステンレス鋼箔
3a,3b 耐酸性皮膜層
5 接着層
4 熱融着性樹脂層
10 電池用包装材料
11 金型
12 雄型
12a 成形面
13 雌型
13b 成形面
Claims (19)
- 少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を成形するための金型であって、
前記金型は、JIS B 0659−1:2002の「附属書1(参考)比較用表面粗さ標準片の表2」に規定される最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が、0.1μm以上1.6μm以下の範囲にある、金型。 - 前記金型は、雄型及び雌型により構成されており、
前記雄型及び雌型の前記表面粗さ(Rzの呼び値)が、いずれも0.1μm以上1.6μm以下の範囲にある、請求項1に記載の金型。 - 前記金型による成形深さが、3μm以上である、請求項1または2に記載の金型。
- 前記金型の成形面の形状が、平面視矩形状であり、
前記平面視矩形状の縦方向の長さが20mm以上200mm以下の範囲にあり、横方向の長さが20mm以上200mm以下の範囲にある、請求項1〜3のいずれかに記載の金型。 - 前記ステンレス鋼箔の少なくとも前記熱融着性樹脂層側に、フッ化水素耐性の耐酸性皮膜層が形成されている前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜4のいずれかに記載の金型。
- 前記ステンレス鋼箔が、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されている前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜5のいずれかに記載の金型。
- 前記ステンレス鋼が、SUS304である、請求項6に記載の金型。
- 前記耐酸性皮膜層は、樹脂を用いたリン酸クロメート処理により形成されている、請求項5〜7のいずれかに記載の金型。
- 前記リン酸クロメート処理に用いられる前記樹脂が、フェノール樹脂である、請求項8に記載の金型。
- 前記ステンレス鋼箔の厚みが、40μm以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜9のいずれかに記載の金型。
- 前記積層フィルムの総厚みが、110μm以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜10のいずれかに記載の金型。
- 前記熱融着性樹脂層の230℃におけるメルトフローレート(MFR)が、15g/10分以下である前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜11のいずれかに記載の金型。
- 前記積層フィルムの総厚みをT(μm)、前記ステンレス鋼箔の厚みをTS(μm)、JIS Z 1707 1997の規定に準拠した測定方法により測定される前記積層フィルムの突き刺し強度をF(N)とした場合に、F/Tが0.3(N/μm)以上、F/TSが0.7(N/μm)以上である前記電池用包装材料を成形するための金型である、請求項1〜12のいずれかに記載の金型。
- 請求項1〜13のいずれかに記載の金型を用いた、電池用包装材料の成形体の製造方法であって、
少なくとも、基材層、ステンレス鋼箔、及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムからなる電池用包装材料を用意する工程と、
前記金型を用いて、前記電池用包装材料を成形する成形工程と、
を備える、電池用包装材料の成形体の製造方法。 - 前記成形工程において、成形速度が0.5mm/秒以上1.0mm/秒以下の条件で、電池用包装材料を成形する、請求項14に記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
- 前記金型による成形深さが、3μm以上である、請求項14または15に記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
- 前記成形工程において、成形前のステンレス鋼箔の厚みに対する、成形後のステンレス鋼箔の厚みの比が80%以上となる条件で成形する、請求項14〜16のいずれかに記載の電池用包装材料の成形体の製造方法。
- 請求項14〜17のいずれかに記載の製造方法によって製造された電池用包装材料の成形体。
- 前記電池用包装材料の成形体の表面に形成された皺による凹凸形状の高さが3μm以下である、請求項18に記載の電池用包装材料の成形体。
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