JP2020092094A - Battery packaging material, manufacturing method of the same, and battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池用包装材料、その製造方法、及び電池に関する。 The present invention relates to a battery packaging material, a method for manufacturing the same, and a battery.
従来、様々なタイプの電池が開発されているが、あらゆる電池において、電極や電解質などの電池素子を封止するために包装材料が不可欠な部材になっている。従来、電池用包装として金属製の包装材料が多用されていた。 Conventionally, various types of batteries have been developed, but in all batteries, a packaging material has become an indispensable member for sealing battery elements such as electrodes and electrolytes. Conventionally, metal packaging materials have been frequently used as battery packaging.
一方、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話などの高性能化に伴い、電池には、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の電池用包装材料では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。 On the other hand, in recent years, as electric vehicles, hybrid electric vehicles, personal computers, cameras, mobile phones, and the like have become higher in performance, batteries are required to have various shapes, and to be thin and lightweight. However, the metal battery packaging materials that have been widely used in the past have the drawbacks that it is difficult to follow the diversification of shapes and there is a limit to weight reduction.
そこで、近年、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る電池用包装材料として、基材層/バリア層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている。 Therefore, in recent years, as a battery packaging material that can be easily processed into various shapes and can be made thinner and lighter, a film-like laminate in which a base material layer/barrier layer/heat-fusible resin layer is sequentially laminated. The body is proposed.
このような電池用包装材料においては、一般的に、冷間成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液などの電池素子を配し、熱融着性樹脂層同士を熱溶着させることにより、電池用包装材料の内部に電池素子が収容された電池が得られる。しかしながら、このようなフィルム状の包装材料は、金属製の包装材料に比べて薄く、成形時にピンホールやクラックが生じ易いという欠点がある。電池用包装材料にピンホールやクラックが生じた場合には、電解液がバリア層にまで浸透して金属析出物を形成し、その結果、短絡を生じさせることになりかねないため、フィルム状の電池用包装材料には、成形時にピンホールなどが生じ難い特性、即ち優れた成形性を備えさせることが不可欠となっている。 In such a battery packaging material, generally, a recess is formed by cold molding, and a battery element such as an electrode or an electrolytic solution is arranged in the space formed by the recess, and the heat-fusible resin layers are bonded to each other. By heat-sealing, a battery in which a battery element is housed inside a battery packaging material can be obtained. However, such a film-shaped packaging material is thinner than a metallic packaging material and has a drawback that pinholes and cracks are likely to occur during molding. When pinholes or cracks occur in the battery packaging material, the electrolyte may penetrate into the barrier layer and form metal deposits, which may result in short circuits. It is indispensable for a battery packaging material to have a property that pinholes and the like are unlikely to occur during molding, that is, excellent moldability.
フィルム状の電池用包装材料の成形性を高めるために、金属層を接着させるための接着層に着目した検討が種々行われている。例えば、特許文献1には、樹脂フィルムからなる内層、第1接着剤層、金属層、第2接着剤層、及び樹脂フィルムからなる外層を備えた積層型包装材料において、前記第1接着剤層及び前記第2接着剤層の少なくとも一方を、側鎖に活性水素基を有する樹脂、多官能イソシアネート類、及び多官能アミン化合物を含む接着剤組成物で形成することにより、より深い成形に対して信頼性の高い包装材料が得られることが開示されている。
In order to improve the moldability of the film-shaped packaging material for a battery, various studies have been conducted focusing on an adhesive layer for adhering a metal layer. For example, in
特許文献1に代表されるように、従来、フィルム状の積層体からなる電池用包装材料において、金属層と他の層を接着させる接着層の配合成分に着目して、成形性を高める技術については多くの検討がなされている。
As represented by
本発明者らが検討したところ、特許文献1の第2接着剤層によって、外層と金属層との間の接着性は向上するものの、成形性の向上効果が不十分となる場合があることが明らかとなった。
As a result of studies by the present inventors, although the second adhesive layer of
また、自動車やモバイル機器などは、湿熱環境などの苛酷な環境で使用されることがあるため、このような環境で使用される電池についても、耐久性の向上が求められる。したがって、電池用包装材料においては、更に、成形後の電池用包装材料が湿熱環境に置かれた場合に、外層と金属層との間で剥離が生じにくいという湿熱環境での耐久性まで求められる傾向にある。 Further, since automobiles and mobile devices are sometimes used in a harsh environment such as a wet heat environment, it is required to improve the durability of batteries used in such an environment. Therefore, the battery packaging material is further required to have durability in a moist heat environment in which peeling does not easily occur between the outer layer and the metal layer when the molded battery packaging material is placed in a moist heat environment. There is a tendency.
このような状況下、本発明は、優れた成形性を備え、さらに、成形後の湿熱環境での耐久性にも優れた電池用包装材料を提供することを主な目的とする。 Under such circumstances, the main object of the present invention is to provide a battery packaging material having excellent moldability and also excellent durability in a moist heat environment after molding.
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、プローブの変位量を測定する熱機械分析において、前記積層体の断面の前記接着剤層表面に前記プローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、前記プローブの変位量が最大となる温度が、190℃以上320℃以下である電池用包装材料は、優れた成形性を備え、成形後の湿熱環境での耐久性にも優れることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成したものである。 The present inventors have earnestly studied to solve the above problems. As a result, at least a base material layer, an adhesive layer, a barrier layer, and a heat-fusible resin layer is composed of a laminate provided in this order, in the thermomechanical analysis to measure the amount of displacement of the probe, The probe is placed on the surface of the adhesive layer in the cross section of the laminate, the deflection of the probe at the start of measurement is set to -4 V, and the temperature rise rate is 5°C/min. To 350° C., the temperature at which the amount of displacement of the probe becomes maximum is 190° C. or higher and 320° C. or lower. The battery packaging material has excellent moldability and durability in a wet heat environment after molding. It was found that it is also excellent in sex. The present invention has been completed by further studies based on these findings.
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
プローブの変位量を測定する熱機械分析において、前記積層体の断面の前記接着剤層表面に前記プローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、前記プローブの変位量が最大となる温度が、190℃以上320℃以下である、電池用包装材料。
項2. 前記接着剤層は、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を35:65〜90:10の質量比で含む樹脂組成物の硬化物である、項1に記載の電池用包装材料。
項3. 前記接着剤層が、ポリオール成分を含有する主剤と、多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤とを含有するポリウレタン接着剤により形成されており、
前記ポリオール成分は、多塩基酸成分及び多価アルコール成分を含有し、
前記多塩基酸成分は、前記イソフタル酸及びその誘導体と前記テレフタル酸及びその誘導体とを35:65〜90:10の質量比で含有する、項2に記載の電池用包装材料。
項4. 前記接着剤層が、着色剤を含む、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料。項5. 前記バリア層の厚さが、10μm以上100μm以下である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
項6. 前記バリア層が、アルミニウム合金箔により構成されている、項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
項7. 前記基材層が、ポリエステル及びポリアミドの少なくとも一方を含む、項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
項8. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料により形成された包装体中に収容されている、電池。
項9. 少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
プローブの変位量を測定する熱機械分析において、前記積層体の断面の前記接着剤層表面に前記プローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、前記プローブの変位量が最大となる温度が、190℃以上320℃以下である、電池用包装材料の製造方法。
項10. 前記接着剤層は、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を35:65〜90:10の質量比で含む樹脂組成物を硬化させることにより形成する、項9に記載の電池用包装材料の製造方法。
That is, the present invention provides the inventions of the following modes.
In the thermomechanical analysis for measuring the displacement amount of the probe, the probe is installed on the surface of the adhesive layer in the cross section of the laminate, the deflection setting value of the probe at the start of the measurement is -4V, and the heating rate is 5 A battery packaging material in which the temperature at which the displacement of the probe is maximum when the probe is heated from 40°C to 350°C under the condition of °C/min is 190°C or more and 320°C or less.
The polyol component contains a polybasic acid component and a polyhydric alcohol component,
Item 7. Item 7. The battery packaging material according to any one of
Item 8. A battery in which a battery element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a package formed of the battery packaging material according to any one of
Item 9. At least, a substrate layer, an adhesive layer, a barrier layer, and a step of obtaining a laminate by laminating the heat-fusible resin layer in this order,
In the thermomechanical analysis for measuring the displacement amount of the probe, the probe is installed on the surface of the adhesive layer in the cross section of the laminate, the deflection setting value of the probe at the start of the measurement is -4V, and the heating rate is 5 A method for producing a battery packaging material, wherein the temperature at which the displacement amount of the probe is maximum when the probe is heated from 40° C. to 350° C. under the condition of° C./min is 190° C. or more and 320° C. or less.
本発明によれば、少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成された電池用包装材料において、優れた成形性を備え、成形後の湿熱環境での耐久性にも優れる電池用包装材料を提供することができる。また、本発明によれば、当該電池用包装材料の製造方法、及び当該電池用包装材料を用いた電池を提供することもできる。 According to the present invention, at least a base material layer, an adhesive layer, a barrier layer, a battery packaging material composed of a laminate provided with a heat-fusible resin layer in this order, excellent formability. It is possible to provide a battery packaging material that is excellent in durability in a moist heat environment after molding. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the said packaging material for batteries, and the battery using the said packaging material for batteries can also be provided.
本発明の電池用包装材料は、少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、プローブの変位量を測定する熱機械分析において、前記積層体の断面の前記接着剤層表面に前記プローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、前記プローブの変位量が最大となる温度が、190℃以上320℃以下であることを特徴とする。本発明の電池用包装材料においては、このような構成を備えていることにより、優れた成形性を備え、成形後の湿熱環境での耐久性にも優れる。このため、本発明の電池用包装材料は、特に、車両用電池やモバイル機器用電池に使用される包装材料として好適に使用することができる。以下、本発明の電池用包装材料について詳述する。 The battery packaging material of the present invention is composed of a laminate including at least a base material layer, an adhesive layer, a barrier layer, and a heat-fusible resin layer in this order, and measures the displacement of the probe. In the thermomechanical analysis, the probe is installed on the surface of the adhesive layer in the cross section of the laminate, and the deflection setting value of the probe at the start of measurement is -4 V and the temperature rising rate is 5°C/min. The temperature at which the displacement amount of the probe becomes maximum when the probe is heated from 40° C. to 350° C. is 190° C. or more and 320° C. or less. Since the battery packaging material of the present invention has such a configuration, it has excellent moldability and excellent durability in a wet heat environment after molding. Therefore, the battery packaging material of the present invention can be suitably used particularly as a packaging material used for a vehicle battery or a mobile device battery. Hereinafter, the battery packaging material of the present invention will be described in detail.
なお、本明細書において、「〜」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2〜15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。 In addition, in this specification, the numerical range shown by "-" means "more than" and "less than". For example, the notation of 2 to 15 mm means 2 mm or more and 15 mm or less.
1.電池用包装材料の積層構造
本発明の電池用包装材料は、例えば図1から図3に示すように、少なくとも、基材層1、接着剤層2、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に有する積層体から構成されている。本発明の電池用包装材料において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。即ち、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同士が熱融着して電池素子を密封することにより、電池素子が封止される。
1. Laminated Structure of Battery Packaging Material As shown in FIGS. 1 to 3, for example, the battery packaging material of the present invention has at least a
図2及び図3に示されるように、本発明の電池用包装材料においては、バリア層3と熱融着性樹脂層4との間に、これらの接着性を向上させることなどを目的として、必要に応じて、接着層5を設けてもよい。また、本発明の電池用包装材料は、図3に示すように、意匠性、耐電解液性、耐擦過性、成形性の向上などを目的として、必要に応じて、基材層1のバリア層3側とは反対側に、必要に応じて、表面被覆層6を備えていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the battery packaging material of the present invention, for the purpose of improving the adhesiveness between the
本発明の電池用包装材料10を構成する積層体の厚さとしては、特に制限されないが、電池用包装材料の厚さを薄くして電池のエネルギー密度を高めつつ、成形性、及び成形後の耐湿熱性に優れた電池用包装材料とする観点からは、例えば180μm以下、好ましくは150μm以下、より好ましくは60〜180μm程度、さらに好ましくは60〜150μm程度が挙げられる。
Although the thickness of the laminate constituting the
2.電池用包装材料を形成する各層
[基材層1]
本発明の電池用包装材料において、基材層1は最外層側に位置する層である。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。
2. Each layer forming the battery packaging material [base material layer 1]
In the battery packaging material of the present invention, the
基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート及びこれらの混合物や共重合物などの樹脂フィルムが挙げられる。これらの中でも、好ましくはポリエステル、ポリアミドが挙げられ、より好ましくは2軸延伸ポリエステル、2軸延伸ポリアミドが挙げられる。
Examples of the material for forming the
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル−ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリエステルは、耐電解液性に優れ、電解液の付着に対して白化等が発生し難いという利点があり、基材層1の形成素材として好適に使用される。
Specific examples of the polyester include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, copolymerized polyesters containing ethylene terephthalate as the main repeating unit, and butylene terephthalate as the main repeating unit. And the like. Further, the copolymerized polyester containing ethylene terephthalate as a main repeating unit includes, specifically, a copolymer polyester obtained by polymerizing ethylene terephthalate with ethylene isophthalate as a main repeating unit (hereinafter, polyethylene (terephthalate/isophthalate)). Abbreviated), polyethylene (terephthalate/isophthalate), polyethylene (terephthalate/adipate), polyethylene (terephthalate/sodium sulfoisophthalate), polyethylene (terephthalate/sodium isophthalate), polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate) , Polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate), and the like. The copolymerized polyester mainly containing butylene terephthalate as a repeating unit is specifically a copolymer polyester that is polymerized with butylene terephthalate as a main repeating unit (hereinafter referred to as polybutylene (terephthalate/isophthalate)). Abbreviated), polybutylene (terephthalate/adipate), polybutylene (terephthalate/sebacate), polybutylene (terephthalate/decanedicarboxylate), polybutylene naphthalate, and the like. These polyesters may be used alone or in combination of two or more. Polyester is excellent in electrolytic solution resistance and has the advantage that whitening or the like is less likely to occur due to adhesion of the electrolytic solution, and is preferably used as a material for forming the
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸−テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4'−ジフェニルメタン−ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。延伸ポリアミドフィルムは延伸性に優れており、成形時の基材層1の樹脂割れによる白化の発生を防ぐことができ、基材層1の形成素材として好適に使用される。
Specific examples of the polyamide include
基材層1は、1層の樹脂フィルムから形成されていてもよいが、耐ピンホール性や絶縁性を向上させるために、2層以上の樹脂フィルムで形成されていてもよい。具体的には、ポリエステルフィルムとポリアミドフィルムとを積層させた多層構造、ポリアミドフィルムを複数積層させた多層構造、ポリエステルフィルムを複数積層させた多層構造などが挙げられる。基材層1が多層構造である場合、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の積層体、2軸延伸ポリアミドフィルムを複数積層させた積層体、2軸延伸ポリエステルフィルムを複数積層させた積層体が好ましい。例えば、基材層1を2層の樹脂フィルムから形成する場合、ポリエステルフィルムとポリエステルフィルムを積層する構成、ポリアミドフィルムとポリアミドフィルムを積層する構成、又はポリエステルフィルムとポリアミドフィルムを積層する構成にすることが好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムを積層する構成、ナイロンフィルムとナイロンフィルムを積層する構成、又はポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムを積層する構成にすることがより好ましい。また、ポリエステルは、例えば電解液が表面に付着した際に変色し難いことなどから、当該積層構成においては、ポリエステルが最外層に位置するように基材層1を積層することが好ましい。基材層1を多層構造とする場合、各層の厚さとして、好ましくは2〜25μm程度が挙げられる。
The
基材層1を多層の樹脂フィルムで形成する場合、2以上の樹脂フィルムは、接着剤又は接着性樹脂などの接着成分を有する層を介して積層させればよく、使用される接着成分の種類や量などについては、後述する接着剤層2の場合と同様である。なお、2層以上の樹脂を積層させる方法としては、特に制限されず、公知方法が採用でき、例えばドライラミネート法、サンドイッチラミネート法、共押し出しラミネート法などが挙げられ、好ましくはドライラミネート法が挙げられる。ドライラミネート法により積層させる場合には、接着層としてウレタン系接着剤を用いることが好ましい。このとき、接着層の厚さとしては、例えば2〜5μm程度が挙げられる。
When the
基材層1は、ポリエステルフィルム層及びポリアミドフィルム層の少なくとも一方を備えていることが好ましい。
The
ポリエステルフィルム層は、2軸延伸ポリエステルフィルム、特に2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにより構成されていることが好ましい。 The polyester film layer is preferably composed of a biaxially stretched polyester film, particularly a biaxially stretched polyethylene terephthalate film.
ポリエステルフィルム層の厚みとしては、特に制限されないが、電池用包装材料を薄型化しつつ、ポリエステルフィルム層とバリア層3との間に高い絶縁性を付与する観点から、下限については、好ましくは約5μm以上、より好ましくは約10μm以上が挙げられ、上限については、好ましくは約50μm以下、より好ましくは約30μm以下が挙げられ、好ましい範囲については、5〜50μm程度、10〜30μm程度などが挙げられる。
The thickness of the polyester film layer is not particularly limited, but from the viewpoint of providing high insulation between the polyester film layer and the
ポリアミドフィルム層は、2軸延伸ポリアミドフィルム、特に2軸延伸ナイロンフィルムにより構成されていることが好ましい。 The polyamide film layer is preferably composed of a biaxially stretched polyamide film, particularly a biaxially stretched nylon film.
ポリアミドフィルム層の厚みとしては、特に制限されないが、電池用包装材料を薄型化しつつ、高い絶縁性を発揮する観点から、下限については、好ましくは約5μm以上、より好ましくは約10μm以上が挙げられ、上限については、好ましくは約50μm以下、より好ましくは約30μm以下が挙げられ、好ましい範囲については、5〜50μm程度、10〜30μm程度などが挙げられる。 The thickness of the polyamide film layer is not particularly limited, but the lower limit is preferably about 5 μm or more, and more preferably about 10 μm or more, from the viewpoint of exhibiting high insulation while reducing the thickness of the battery packaging material. The upper limit is preferably about 50 μm or less, more preferably about 30 μm or less, and the preferable range is about 5 to 50 μm or about 10 to 30 μm.
基材層1を多層構造とする場合、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層の積層順としては、特に制限されない。
When the
本発明において、電池用包装材料の成形性を高める観点からは、基材層1の表面には、滑剤が付着していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、後述の熱融着性樹脂層4で例示したものと同じものが挙げられる。
In the present invention, a lubricant is preferably attached to the surface of the
基材層1の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、好ましくは約3mg/m2以上、より好ましくは4〜15mg/m2程度、さらに好ましくは5〜14mg/m2程度が挙げられる。
If a lubricant on the surface of the
基材層1の中には、滑剤が含まれていてもよい。また、基材層1の表面に存在する滑剤は、基材層1を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、基材層1の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
The
基材層1の厚さ(合計)については、基材層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、3〜50μm程度、好ましくは10〜35μm程度が挙げられる。
The thickness (total) of the
[接着剤層2]
本発明の電池用包装材料において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3を強固に接着させつつ、電池用包装材料の成形性を向上し、さらに、電池用包装材料の成形後の湿熱環境での耐久性を向上させるために設けられる層である。
[Adhesive layer 2]
In the battery packaging material of the present invention, the
本発明の電池用包装材料では、プローブの変位量を測定する熱機械分析において、電池用包装材料を構成している積層体の断面の接着剤層2の表面にプローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、プローブの変位量が最大となる温度を、接着剤層2の軟化点とし、当該軟化点が、190〜320℃の範囲にある。
In the battery packaging material of the present invention, in thermomechanical analysis for measuring the displacement of the probe, the probe is placed on the surface of the
このような軟化点を備える接着剤層2を形成する観点から、接着剤層2は、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を35:65〜90:10の質量比で含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。より具体的には、接着剤層2は、ポリオール成分を含有する主剤と、多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤とを含有するポリウレタン接着剤により形成されており、ポリオール成分は、多塩基酸成分及び多価アルコール成分を含有し、多塩基酸成分は、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体とを35:65〜90:10の質量比で含むことが好ましい。
From the viewpoint of forming the
電池用包装材料の成形性を向上し、さらに、成形後の湿熱環境での耐久性を向上させる観点から、芳香族多塩基酸成分におけるイソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体の質量比は、好ましくは35:65〜90:10程度、より好ましくは40:60〜85:15程度が挙げられる。 From the viewpoint of improving the moldability of the battery packaging material and further improving the durability in a humid heat environment after molding, the mass ratio of isophthalic acid and its derivative to terephthalic acid and its derivative in the aromatic polybasic acid component is , Preferably about 35:65 to 90:10, more preferably about 40:60 to 85:15.
イソフタル酸の誘導体及びテレフタル酸の誘導体としては、それぞれ、例えばカルボン酸誘導体が挙げられる。カルボン酸誘導体としては、酸ハロゲン化物、酸無水物、エステルなどが挙げられる。また、イソフタル酸の誘導体及びテレフタル酸の誘導体としては、それぞれ、例えば、イソフタル酸及びテレフタル酸のベンゼン環に置換基を有するものが挙げられる。置換基としては、特に制限されないが、例えば、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基など)、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基などが挙げられる。イソフタル酸の誘導体及びテレフタル酸の誘導体は、それぞれ、カルボン酸誘導体であって、かつ、ベンゼン環に置換基を有するものであってもよい。 Examples of the isophthalic acid derivative and the terephthalic acid derivative include, for example, carboxylic acid derivatives. Examples of the carboxylic acid derivative include acid halides, acid anhydrides and esters. Examples of the isophthalic acid derivative and the terephthalic acid derivative include those having a substituent on the benzene ring of isophthalic acid and terephthalic acid, respectively. The substituent is not particularly limited, but examples thereof include an alkyl group (eg, methyl group, ethyl group, propyl group, etc.), halogen atom, hydroxyl group, amino group and the like. The isophthalic acid derivative and the terephthalic acid derivative may each be a carboxylic acid derivative and have a substituent on the benzene ring.
接着剤層2中のイソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体の質量比は、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、以下のようにすることができる。
The mass ratio of isophthalic acid and its derivative and terephthalic acid and its derivative in the
<イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体の質量比の測定>
まず、前処理としてメチル化剤を用いて接着剤層を構成している接着剤を誘導体化する。誘導体化の手順の例は以下の通りである。次に、ガスクロマトグラフ質量分析計(例えば、島津製作所製 ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS) QP2010)を用いて、イソフタル酸、テレフタル酸、及びこれらの誘導体の保持時間が分離できる測定条件にて分析を実施する。測定条件の例は以下の通りである。
[誘導体化の手順]
メチル化剤として、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の25%メタノール溶液を用意する。ガラス管にサンプル約5mgとメチル化剤約3μlを封入する。次に、ガラス管をガスバーナーで溶かして栓をする。次に、電気炉200〜300℃で15min程度加熱する。加熱の際に、誘導体化が進行する。次に、ガラス管を開封してサンプルを取り出す。
[測定条件]
カラム:UA−5 FRONTIER LAB製(固定相5%diphenyl−95%dimethylpolysiloxane,内径0.25mm,長さ30m,膜厚0.25μm)
オーブン温度:50℃で5min保持し、10℃/minで320℃まで昇温する
イオン化法:電子衝突イオン化法(EI法)
検出器:四重極型検出器
熱分解温度:320℃で1min
インジェクション温度:320℃
定量法:絶対検量線法又は内部標準法のいずれかを使用することができる。
なお、ベンゼンジカルボン酸の構造異性体は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸があるが、この測定条件における保持時間(リテンションタイム)は、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸の順となる。
<Measurement of mass ratio of isophthalic acid and its derivative and terephthalic acid and its derivative>
First, as a pretreatment, a methylating agent is used to derivatize the adhesive forming the adhesive layer. An example of the derivatization procedure is as follows. Next, using a gas chromatograph mass spectrometer (for example, Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS) QP2010 manufactured by Shimadzu Corporation) under measurement conditions that allow retention times of isophthalic acid, terephthalic acid, and their derivatives to be separated. Perform analysis. Examples of measurement conditions are as follows.
[Procedure for derivatization]
A 25% methanol solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is prepared as a methylating agent. Enclose approximately 5 mg of sample and approximately 3 μl of methylating agent in a glass tube. Next, the glass tube is melted with a gas burner and capped. Next, the electric furnace is heated at 200 to 300° C. for about 15 minutes. Derivatization proceeds during heating. Next, the glass tube is opened and the sample is taken out.
[Measurement condition]
Column: UA-5 FRONTIER LAB (
Oven temperature: held at 50°C for 5 minutes and heated to 320°C at 10°C/min Ionization method: electron impact ionization method (EI method)
Detector: Quadrupole detector Thermal decomposition temperature: 320°C for 1 min
Injection temperature: 320°C
Quantitative method: Either the absolute calibration curve method or the internal standard method can be used.
The structural isomers of benzenedicarboxylic acid include phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, and the retention time (retention time) under these measurement conditions is phthalic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid in this order.
また、同様の観点から、多塩基酸成分中の芳香族多塩基酸成分の割合としては、好ましくは40〜100質量%以上、より好ましくは45〜95質量%、さらに好ましくは50〜90質量%が挙げられる。 From the same viewpoint, the proportion of the aromatic polybasic acid component in the polybasic acid component is preferably 40 to 100% by mass or more, more preferably 45 to 95% by mass, and further preferably 50 to 90% by mass. Is mentioned.
多塩基酸成分は、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を含んでいればよく、さらに、ナフタレンジカルボン酸、無水フタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、コハク酸、グルタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸およびそのエステル化合物などを単独または2種以上を含有することができる。多価アルコール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,9−ナノンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、ポリウレタンポリオールなどを挙げることができる。これらは単独で使用したり2種以上を併用したりできる。また、多官能イソシアネート成分としては、特に制限されないが、好ましくはペンタンジイソシアネート(PDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。 The polybasic acid component may include isophthalic acid and its derivative and terephthalic acid and its derivative, and further, naphthalene dicarboxylic acid, phthalic anhydride, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, succinic acid, glutaric acid, anhydrous. Tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic anhydride, maleic anhydride, itaconic anhydride and its ester compounds may be contained alone or in combination of two or more. Examples of the polyhydric alcohol component include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-butylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol. , Trimethylolpropane, glycerin, 1,9-nanondiol, 3-methyl-1,5-pentanediol, polyether polyol, polycarbonate polyol, polyolefin polyol, acrylic polyol, polyurethane polyol and the like. These can be used alone or in combination of two or more kinds. The polyfunctional isocyanate component is not particularly limited, but preferably pentane diisocyanate (PDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), these Examples thereof include polymerized and nurate-formed products, mixtures thereof, and copolymerized products with other polymers.
接着剤層2において、前記主剤と、前記硬化剤の含有割合としては、接着剤層2を形成する樹脂組成物が適切に硬化し、前記軟化点を備える接着剤層2が形成されれば特に制限されないが、電池用包装材料の成形性を向上し、さらに、成形後の湿熱環境での耐久性を向上させる観点から、例えば主剤100質量部に対して、硬化剤は、好ましくは1〜50質量部程度、より好ましくは5〜40質量部程度が挙げられる。また、主剤に含まれるポリオール成分が有しているヒドロキシル基とカルボキシル基の合計に対する、硬化剤に含まれるイソシアネート基の当量比[NCO]/([OH]+[COOH])としては、好ましくは1〜25程度、より好ましくは10〜20程度が挙げられる。
In the
前記のとおり、本発明の電池用包装材料では、プローブの変位量を測定する熱機械分析において、積層体の断面の接着剤層2の表面にプローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、プローブの変位量が最大となる温度を、接着剤層2の軟化点とし、当該軟化点が、190〜320℃の範囲にある。本発明の電池用包装材料の接着剤層2は、このような軟化点を有しており、かつ、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を35:65〜90:10の質量比で含む樹脂組成物の硬化物であることにより、電池用包装材料の成形性がより好適に向上し、さらに、電池用包装材料の成形後の湿熱環境での耐久性をより好適に向上させることができる。
As described above, in the battery packaging material of the present invention, in thermomechanical analysis for measuring the displacement of the probe, the probe is installed on the surface of the
接着剤層2の前記軟化点は、好ましくは190〜320℃、より好ましくは195〜315℃が挙げられる。
The softening point of the
本発明の電池用包装材料において、接着剤層2の軟化点の具体的な測定方法は、以下の通りである。
In the battery packaging material of the present invention, the specific method for measuring the softening point of the
<接着剤層の軟化点の測定>
各電池用包装材料の断面の接着剤層表面にプローブを設置(プローブの先端半径は30nm以下、プローブのディフレクション(Deflection)の設定値は−4V)し、プローブを40℃から350℃まで加熱(昇温速度5℃/分)して、プローブの変位量を測定する。測定条件の詳細の具体例は、以下の通りである。加熱機構付きのカンチレバーから構成されたナノサーマル顕微鏡を備える原子間力顕微鏡として、ANASYS INSTRUMENTS社製のafm plusシステムを用い、プローブとしてはANASYS INSTRUMENTS社製カンチレバーThermaLever AN2−200(ばね定数0.1〜0.5N/m)を用いる。測定位置を変更しN=3測定した平均値を用いる。その変位量が最大となる温度を接着剤層の軟化点とし、測定結果を表1に示す。キャリブレーションには、付属の試料3種(ポリカプロラクタム(融点55℃)、ポリエチレン(融点116℃)、ポリエチレンテレフタレート(融点235℃))を用い、印加電圧0.1〜10V、速度0.2V/秒、ディフレクション(Deflection)の設定値は−4Vとする。キャリブレーション用試料3種それぞれについて、測定位置を変更しN=3測定した平均値を用いる。
<Measurement of softening point of adhesive layer>
A probe was set on the surface of the adhesive layer of the cross section of each battery packaging material (the probe tip radius was 30 nm or less, the probe deflection setting value was -4 V), and the probe was heated from 40°C to 350°C. (The temperature rising rate is 5° C./min), and the displacement amount of the probe is measured. Specific examples of the details of the measurement conditions are as follows. As an atomic force microscope equipped with a nano-thermal microscope composed of a cantilever with a heating mechanism, an afm plus system manufactured by ANASYS INSTRUMENTS is used, and as a probe, a cantilever ThermoLever AN2-200 manufactured by ANASYS INSTRUMENTS (spring constant 0.1 to 200). 0.5 N/m) is used. An average value obtained by changing the measurement position and measuring N=3 is used. The measurement results are shown in Table 1, with the temperature at which the amount of displacement is maximum taken as the softening point of the adhesive layer. Three kinds of attached samples (polycaprolactam (melting point 55° C.), polyethylene (melting point 116° C.), polyethylene terephthalate (melting point 235° C.)) were used for calibration, applied voltage 0.1 to 10 V, speed 0.2 V/ The setting value of the second and the deflection is -4V. For each of the three calibration samples, the average value obtained by changing the measurement position and measuring N=3 is used.
また、接着剤層2は、着色剤を含んでいてもよい。接着剤層2が着色剤を含んでいることにより、電池用包装材料を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
In addition, the
例えば、無機系の顔料の具体例としては、好ましくはカーボンブラック、酸化チタンなどが挙げられる。また、有機系の顔料の具体例としては、好ましくはアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、縮合多環系顔料などが挙げられる。アゾ系顔料としては、ウォッチングレッド、カーミン6Cなどの溶性顔料;モノアゾイエロー、ジスアゾイエロー、ピラゾロンオレンジ、ピラゾロンレッド、パーマネントレッド等の不溶性アゾ顔料が挙げられ、フタロシアニン系顔料としては、銅フタロシアニン顔料、無金属フタロシアニン顔料としての青系顔料や緑系顔料が挙げられ、縮合多環系顔料としては、ジオキサジンバイオレット、キナクリドンバイオレットなどが挙げられる。また、顔料としては、パール顔料や、蛍光顔料なども使用できる。 For example, specific examples of the inorganic pigment preferably include carbon black and titanium oxide. Specific examples of organic pigments include azo pigments, phthalocyanine pigments and condensed polycyclic pigments. Examples of azo pigments include soluble pigments such as Watching Red and Carmine 6C; insoluble azo pigments such as Monoazo Yellow, Disazo Yellow, Pyrazolone Orange, Pyrazolone Red, and Permanent Red. Phthalocyanine pigments include copper phthalocyanine pigment and no pigment. Examples of the metal phthalocyanine pigment include blue pigments and green pigments, and examples of the condensed polycyclic pigments include dioxazine violet and quinacridone violet. Further, as the pigment, a pearl pigment, a fluorescent pigment or the like can be used.
着色剤の中でも、例えば電池用包装材料の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。 Among the colorants, for example, carbon black is preferable in order to make the appearance of the battery packaging material black.
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.05〜5μm程度、好ましくは0.08〜2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。 The average particle diameter of the pigment is not particularly limited and may be, for example, about 0.05 to 5 μm, preferably about 0.08 to 2 μm. The average particle size of the pigment is the median size measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device.
接着剤層2における顔料の含有量としては、電池用包装材料が着色されれば特に制限されず、例えば5〜60質量%程度が挙げられる。
The content of the pigment in the
接着剤層2の厚みについては、接着する層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、1〜10μm程度、好ましくは2〜5μm程度が挙げられる。
The thickness of the
接着剤層2の形成方法としては、当該所定の軟化点を有するように硬化させればよく、イソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体を35:65〜90:10の質量比で含む樹脂組成物の硬化物を用いるのが好ましい。例えば、接着剤層2を形成する樹脂組成物を硬化させる際の温度としては、好ましくは40〜100℃程度、より好ましくは45〜90℃程度が挙げられ、加熱時間としては、好ましくは24〜144時間程度、より好ましくは48〜120時間程度が挙げられる。
The
[着色層]
着色層は、基材層1と接着剤層2との間、または接着剤層2とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。着色層を設けることにより、電池用包装材料を着色することができる。
[Colored layer]
The colored layer is a layer provided between the
着色層は、例えば、着色剤を含むインキを接着剤層2の表面、基材層1の表面、またはバリア層3の表面に塗布することにより形成することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
The coloring layer can be formed, for example, by applying an ink containing a coloring agent to the surface of the
着色層に含まれる着色剤の具体例としては、[接着剤層2]の欄で例示したものと同じものが例示される。 Specific examples of the coloring agent contained in the coloring layer are the same as those exemplified in the section of [Adhesive layer 2].
接着剤層2の厚みについては、好ましくは1〜10μm程度、より好ましくは2〜5μm程度が挙げられる。
The thickness of the
[バリア層3]
電池用包装材料において、バリア層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、光などが侵入することを防止するためのバリア層として機能する層である。バリア層3は、金属箔、金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、これらの蒸着層を設けたフィルムなどにより形成することができ、金属で形成されている層であることが好ましい。バリア層3を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼などが挙げられ、好ましくはアルミニウム合金が挙げられる。バリア層3は、金属箔や金属蒸着などにより形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム合金箔又はステンレス鋼箔により形成することがさらに好ましい。電池用包装材料の製造時に、バリア層3にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H−O、JIS H4160:1994 A8079H−O、JIS H4000:2014 A8021P−O、JIS H4000:2014 A8079P−O)など軟質アルミニウム合金箔により形成することがより好ましい。
[Barrier layer 3]
In the battery packaging material, the
また、ステンレス鋼箔としては、オーステナイト系のステンレス鋼箔、フェライト系のステンレス鋼箔などが挙げられる。ステンレス鋼箔は、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ことが好ましい。 Examples of the stainless steel foil include austenitic stainless steel foil and ferritic stainless steel foil. The stainless steel foil is preferably made of austenitic stainless steel.
ステンレス鋼箔を構成するオーステナイト系のステンレス鋼の具体例としては、SUS304、SUS301、SUS316Lなどが挙げられ、これら中でも、SUS304が特に好ましい。 Specific examples of the austenitic stainless steel forming the stainless steel foil include SUS304, SUS301, and SUS316L, and among these, SUS304 is particularly preferable.
バリア層3の厚みは、水蒸気などのバリア層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、上限としては、好ましくは約100μm以下、より好ましくは約85μm以下、さらに好ましくは50μm以下が挙げられ、下限としては、好ましくは約10μm以上が挙げられ、当該厚みの範囲としては、例えば、10〜100μm程度、好ましくは10〜85μm程度、より好ましくは10〜50μm程度とすることができる。なお、特に、バリア層3がステンレス鋼箔により構成されている場合については、ステンレス鋼箔の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは約50μm以下、さらに好ましくは約40μm以下、さらに好ましくは約30μm以下、特に好ましくは約25μm以下が挙げられ、下限としては、約10μm以上が挙げられ、好ましい厚みの範囲としては、10〜85μm程度、10〜50μm程度、より好ましくは10〜40μm程度、より好ましくは10〜30μm程度、さらに好ましくは15〜25μm程度が挙げられる。
The thickness of the
また、バリア層3は、接着の安定化、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも一方の面、好ましくは両面が化成処理されていることが好ましい。ここで、化成処理とは、バリア層の表面に耐酸性皮膜を形成する処理をいう。本発明のバリア層3の表面に耐酸性皮膜が形成されている場合、バリア層3には耐酸性皮膜が含まれる。化成処理としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどのクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などのリン酸化合物を用いたリン酸クロメート処理;下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。
Further, the
一般式(1)〜(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシル基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基などのヒドロキシル基が1個置換された炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)〜(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシル基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500〜100万であることが好ましく、1000〜2万であることがより好ましい。 In formulas (1) to (4), X represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an allyl group or a benzyl group. R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydroxyl group, an alkyl group or a hydroxyalkyl group. In the general formulas (1) to (4), examples of the alkyl group represented by X, R 1 and R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, Examples thereof include linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as tert-butyl group. Examples of the hydroxyalkyl group represented by X, R 1 and R 2 include a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 1-hydroxypropyl group, a 2-hydroxypropyl group and a 3-hydroxypropyl group. A straight or branched chain having 1 to 4 carbon atoms in which one hydroxyl group such as hydroxypropyl group, 1-hydroxybutyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group is substituted. An alkyl group is mentioned. In the general formulas (1) to (4), the alkyl group and hydroxyalkyl group represented by X, R 1 and R 2 may be the same or different. In formulas (1) to (4), X is preferably a hydrogen atom, a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group. The number average molecular weight of the aminated phenol polymer having the repeating units represented by the general formulas (1) to (4) is, for example, preferably 500 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 20,000. ..
また、バリア層3に耐食性を付与する化成処理方法として、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、バリア層3の表面に耐酸性皮膜を形成する方法が挙げられる。また、耐酸性皮膜の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層をさらに形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノールなどが挙げられる。これらのカチオン性ポリマーとしては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。これらの架橋剤としては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
As a chemical conversion treatment method for imparting corrosion resistance to the
また、耐酸性皮膜を具体的に設ける方法としては、たとえば、一つの例として、少なくともアルミニウム合金箔(バリア層)の内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後脱脂処理面にリン酸Cr(クロム)塩、リン酸Ti(チタン)塩、リン酸Zr(ジルコニウム)塩、リン酸Zn(亜鉛)塩などのリン酸金属塩およびこれらの金属塩の混合体を主成分とする処理液(水溶液)、あるいは、リン酸非金属塩およびこれらの非金属塩の混合体を主成分とする処理液(水溶液)、あるいは、これらとアクリル系樹脂ないしフェノール系樹脂ないしウレタン系樹脂等の水系合成樹脂との混合物からなる処理液(水溶液)をロールコート法、グラビア印刷法、浸漬法等の周知の塗工法で塗工することにより、耐酸性皮膜を形成することができる。たとえば、リン酸Cr(クロム)塩系処理液で処理した場合は、CrPO4(リン酸クロム)、AlPO4(リン酸アルミニウム)、Al2O3(酸化アルミニウム)、Al(OH)x(水酸化アルミニウム)、AlFx(フッ化アルミニウム)などからなる耐酸性皮膜となり、リン酸Zn(亜鉛)塩系処理液で処理した場合は、Zn2PO4・4H2O(リン酸亜鉛水和物)、AlPO4(リン酸アルミニウム)、Al2O3(酸化アルミニウム)、Al(OH)x(水酸化アルミニウム)、AlFx(フッ化アルミニウム)などからなる耐酸性皮膜となる。 As a specific method for providing the acid-resistant coating, for example, as one example, at least the surface of the aluminum alloy foil (barrier layer) on the inner layer side is first subjected to an alkali dipping method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, A degreasing treatment is performed by a well-known treatment method such as an electrolytic acid cleaning method and an acid activation method, and then Cr (chromium) phosphate, Ti (titanium) phosphate, Zr (zirconium) phosphate, A treatment solution (aqueous solution) containing a metal phosphate such as Zn (zinc) phosphate and a mixture of these metal salts as a main component, or a nonmetal phosphate and a mixture of these nonmetal salts. A treatment solution (aqueous solution) as a component or a treatment solution (aqueous solution) containing a mixture of these with an aqueous synthetic resin such as an acrylic resin, a phenolic resin or a urethane resin is used for roll coating, gravure printing and dipping. An acid-resistant film can be formed by applying a known coating method such as. For example, when treated with a Cr (chromium) phosphate salt-based treatment liquid, CrPO 4 (chromium phosphate), AlPO 4 (aluminum phosphate), Al 2 O 3 (aluminum oxide), Al(OH) x (water) Aluminum oxide), AlF x (aluminum fluoride) and other acid resistant coatings, and when treated with a Zn (zinc) phosphate salt treatment solution, Zn 2 PO 4 .4H 2 O (zinc phosphate hydrate) ), AlPO 4 (aluminum phosphate), Al 2 O 3 (aluminum oxide), Al(OH) x (aluminum hydroxide), AlF x (aluminum fluoride) and the like.
また、耐酸性皮膜を設ける具体的方法の他の例としては、たとえば、少なくともアルミニウム合金箔の内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後脱脂処理面に周知の陽極酸化処理を施すことにより、耐酸性皮膜を形成することができる。 Further, as another example of the specific method of providing the acid resistant coating, for example, at least the surface of the aluminum alloy foil on the inner layer side is first subjected to an alkali dipping method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, an electrolytic acid cleaning method, an acid. By performing a degreasing treatment by a well-known treatment method such as an activation method and then performing a well-known anodic oxidation treatment on the degreased surface, an acid resistant film can be formed.
また、耐酸性皮膜の他の一例としては、リン化合物(例えば、リン酸塩系)、クロム化合物(例えば、クロム酸系)の皮膜が挙げられる。リン酸塩系としては、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸カルシウム、リン酸クロムなどが挙げられ、クロム酸系としては、クロム酸クロムなどが挙げられる。 Further, as another example of the acid resistant film, a film of a phosphorus compound (for example, a phosphate type) or a chromium compound (for example, a chromic acid type) may be mentioned. Examples of the phosphate type include zinc phosphate, iron phosphate, manganese phosphate, calcium phosphate, and chromium phosphate, and examples of the chromic acid type include chromium chromate.
また、耐酸性皮膜の他の一例としては、リン化合物(リン酸塩など)、クロム化合物(クロム酸塩など)、フッ化物、トリアジンチオール化合物等の耐酸性皮膜を形成することによって、エンボス成形時のアルミニウムと基材層との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、アルミニウム表面の溶解、腐食、特にアルミニウムの表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、アルミニウム表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層とアルミニウムとのデラミネーション防止、エンボスタイプにおいてはプレス成形時の基材層とアルミニウムとのデラミネーション防止の効果を示す。耐酸性皮膜を形成する物質のなかでも、フェノール系樹脂、フッ化クロム(3)化合物、リン酸の3成分から構成された水溶液をアルミニウム表面に塗布し、乾燥焼付けの処理が良好である。 In addition, as another example of the acid resistant film, during embossing by forming an acid resistant film of a phosphorus compound (phosphate etc.), a chromium compound (chromate etc.), a fluoride, a triazine thiol compound, etc. Of delamination between the aluminum and the base material layer, and hydrogen fluoride generated by the reaction between the electrolyte and water, the aluminum surface is dissolved and corroded, especially the aluminum oxide present on the aluminum surface is dissolved and corroded. And improve the adhesion (wettability) of the aluminum surface, prevent delamination between the base material layer and aluminum during heat sealing, and in the embossed type, delaminate between the base material layer and aluminum during press molding. Shows the effect of lamination prevention. Among the substances that form an acid resistant film, an aqueous solution composed of three components of a phenolic resin, a chromium (3) fluoride compound, and phosphoric acid is applied to the aluminum surface, and dry baking is preferable.
また、耐酸性皮膜は、酸化セリウムと、リン酸またはリン酸塩と、アニオン性ポリマーと、該アニオン性ポリマーを架橋させる架橋剤とを有する層を含み、前記リン酸またはリン酸塩が、前記酸化セリウム100質量部に対して、1〜100質量部配合されていてもよい。耐酸性皮膜が、カチオン性ポリマーおよび該カチオン性ポリマーを架橋させる架橋剤を有する層をさらに含む多層構造であることが好ましい。 In addition, the acid resistant coating includes a layer having cerium oxide, phosphoric acid or a phosphate, an anionic polymer, and a cross-linking agent that cross-links the anionic polymer, and the phosphoric acid or the phosphate is 1 to 100 parts by mass may be mixed with 100 parts by mass of cerium oxide. The acid resistant coating is preferably a multi-layer structure further including a layer having a cationic polymer and a crosslinking agent that crosslinks the cationic polymer.
さらに、前記アニオン性ポリマーが、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、あるいは(メタ)アクリル酸またはその塩を主成分とする共重合体であることが好ましい。また、前記架橋剤が、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、オキサゾリン基のいずれかの官能基を有する化合物とシランカップリング剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 Further, it is preferable that the anionic polymer is poly(meth)acrylic acid or a salt thereof, or a copolymer having (meth)acrylic acid or a salt thereof as a main component. Further, the cross-linking agent is preferably at least one selected from the group consisting of a compound having a functional group of any one of an isocyanate group, a glycidyl group, a carboxyl group and an oxazoline group, and a silane coupling agent.
また、前記リン酸またはリン酸塩が、縮合リン酸または縮合リン酸塩であることが好ましい。 Further, the phosphoric acid or phosphate is preferably condensed phosphoric acid or condensed phosphate.
化成処理は、1種類の化成処理のみを行ってもよいし、2種類以上の化成処理を組み合わせて行ってもよい。さらに、これらの化成処理は、1種の化合物を単独で使用して行ってもよく、また2種以上の化合物を組み合わせて使用して行ってもよい。化成処理の中でも、クロム酸クロメート処理や、クロム酸化合物、リン酸化合物、及びアミノ化フェノール重合体を組み合わせたクロメート処理などが好ましい。 As the chemical conversion treatment, only one type of chemical conversion treatment may be performed, or two or more types of chemical conversion treatment may be performed in combination. Furthermore, these chemical conversion treatments may be performed using one type of compound alone, or may be performed using two or more types of compounds in combination. Among the chemical conversion treatments, chromate chromate treatment and chromate treatment in which a chromate compound, a phosphoric acid compound, and an aminated phenol polymer are combined are preferable.
耐酸性皮膜の具体例としては、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、及びトリアジンチオールのうち少なくとも1種を含むものが挙げられる。また、セリウム化合物を含む耐酸性皮膜も好ましい。セリウム化合物としては、酸化セリウムが好ましい。 Specific examples of the acid resistant coating include those containing at least one of phosphate, chromate, fluoride, and triazine thiol. An acid resistant film containing a cerium compound is also preferable. As the cerium compound, cerium oxide is preferable.
また、耐酸性皮膜の具体例としては、リン酸塩系皮膜、クロム酸塩系皮膜、フッ化物系皮膜、トリアジンチオール化合物皮膜なども挙げられる。耐酸性皮膜としては、これらのうち1種類であってもよいし、複数種類の組み合わせであってもよい。さらに、耐酸性皮膜としては、バリア層の化成処理面を脱脂処理した後に、リン酸金属塩と水系合成樹脂との混合物からなる処理液、またはリン酸非金属塩と水系合成樹脂との混合物からなる処理液で形成されたものであってもよい。 Further, specific examples of the acid resistant coating include a phosphate coating, a chromate coating, a fluoride coating, a triazine thiol compound coating, and the like. As the acid resistant film, one kind of these may be used, or a combination of a plurality of kinds may be used. Furthermore, as the acid-resistant coating, after degreasing the chemical conversion treatment surface of the barrier layer, a treatment liquid consisting of a mixture of a metal phosphate and an aqueous synthetic resin, or a mixture of a nonmetal phosphate and an aqueous synthetic resin is used. It may be formed of the following treatment liquid.
なお、耐酸性皮膜の組成の分析は、例えば、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行うことができる。飛行時間型2次イオン質量分析法を用いた耐酸性皮膜の組成の分析により、例えば、CeとPとOからなる2次イオン(例えば、Ce2PO4 +、CePO4 -などの少なくとも1種)や、例えば、CrとPとOからなる2次イオン(例えば、CrPO2 +、CrPO4 -などの少なくとも1種)に由来するピークが検出される。 The composition of the acid resistant coating can be analyzed by, for example, time-of-flight secondary ion mass spectrometry. By analysis of the composition of the acid-resistant coating using time-of-flight secondary ion mass spectrometry, for example, at least one secondary ion composed of Ce, P, and O (eg, Ce 2 PO 4 + , CePO 4 −, etc.) ) Or a peak derived from, for example, a secondary ion composed of Cr, P and O (for example, at least one of CrPO 2 + and CrPO 4 − ).
化成処理においてバリア層3の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、上記のクロメート処理を行う場合であれば、バリア層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で0.5〜50mg程度、好ましくは1.0〜40mg程度、リン化合物がリン換算で0.5〜50mg程度、好ましくは1.0〜40mg程度、及びアミノ化フェノール重合体が1.0〜200mg程度、好ましくは5.0〜150mg程度の割合で含有されていることが望ましい。
The amount of the acid resistant film formed on the surface of the
耐酸性皮膜の厚みとしては、特に制限されないが、皮膜の凝集力や、バリア層や熱融着性樹脂層との密着力の観点から、好ましくは1nm〜20μm程度、より好ましくは1〜100nm程度、さらに好ましくは1〜50nm程度が挙げられる。なお、耐酸性皮膜の厚みは、透過電子顕微鏡による観察、または、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。 The thickness of the acid resistant coating is not particularly limited, but from the viewpoint of the cohesive strength of the coating and the adhesion with the barrier layer or the heat-fusible resin layer, it is preferably about 1 nm to 20 μm, more preferably about 1 to 100 nm. And more preferably about 1 to 50 nm. The thickness of the acid resistant film can be measured by observation with a transmission electron microscope or a combination of observation with a transmission electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy or electron beam energy loss spectroscopy.
化成処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、バリア層の表面に塗布した後に、バリア層の温度が70〜200℃になるように加熱することにより行われる。また、バリア層に化成処理を施す前に、予めバリア層を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、バリア層の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。 The chemical conversion treatment is carried out by applying a solution containing a compound used for forming an acid resistant film to the surface of the barrier layer by a bar coating method, a roll coating method, a gravure coating method, a dipping method or the like, and then the temperature of the barrier layer is 70 It is carried out by heating so as to reach 200°C. In addition, the barrier layer may be subjected to a degreasing treatment by an alkali dipping method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, an electrolytic acid cleaning method, or the like before the barrier layer is subjected to the conversion treatment. By performing the degreasing treatment in this way, the chemical conversion treatment of the surface of the barrier layer can be performed more efficiently.
[接着層5]
本発明の電池用包装材料において、接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
[Adhesive layer 5]
In the battery packaging material of the present invention, the
接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを接着可能である樹脂によって形成される。接着層5の形成に使用される樹脂としては、その接着機構、接着成分の種類等は、接着剤層2で例示した接着剤と同様のものが使用できる。また、接着層5の形成に使用される樹脂としては、後述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂も使用できる。すなわち、接着層5を構成している樹脂は、ポリオレフィン骨格を含んでいても含んでいなくてもよく、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましい。接着層5を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
The
バリア層3(又は耐酸性皮膜)と熱融着性樹脂層4との密着性を向上させる観点から、接着層5は、酸変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィンをカルボン酸などの酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などのカルボン酸又はその無水物が挙げられる。また、変性されるポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)などのポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマーなどが挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。
From the viewpoint of improving the adhesion between the barrier layer 3 (or the acid resistant film) and the heat-
接着層5において、酸変性ポリオレフィンの中でも、特に無水マレイン酸変性ポリオレフィン、さらには無水マレイン酸変性ポリプロピレンが好ましい。
Among the acid-modified polyolefins, maleic anhydride-modified polyolefin, and maleic anhydride-modified polypropylene are particularly preferable for the
さらに、電池用包装材料の厚みを薄くしつつ、成形後の形状安定性に優れた電池用包装材料とする観点からは、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。酸変性ポリオレフィンとしては、好ましくは、前記のものが例示できる。
Further, from the viewpoint of a battery packaging material having excellent shape stability after molding while reducing the thickness of the battery packaging material, the
また、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましく、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが特に好ましい。また、接着層5は、ウレタン樹脂、エステル樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ウレタン樹脂及びエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。エステル樹脂としては、例えばアミドエステル樹脂が好ましい。アミドエステル樹脂は、一般的にカルボキシル基とオキサゾリン基の反応で生成する。接着層5は、これらの樹脂のうち少なくとも1種と前記酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。なお、接着層5に、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、エポキシ樹脂などの硬化剤の未反応物が残存している場合、未反応物の存在は、例えば、赤外分光法、ラマン分光法、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)などから選択される方法で確認することが可能である。
The
また、バリア層3(又は耐酸性皮膜)と熱融着性樹脂層4と接着層5との密着性をより高める観点から、接着層5は、酸素原子、複素環、C=N結合、及びC−O−C結合からなる群より選択される少なくとも1種を有する硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。複素環を有する硬化剤としては、例えば、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C=N結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C−O−C結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤、ウレタン樹脂などが挙げられる。接着層5がこれらの硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることは、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析(GCMS)、赤外分光法(IR)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF−SIMS)、X線光電子分光法(XPS)などの方法で確認することができる。
Further, from the viewpoint of further enhancing the adhesion between the barrier layer 3 (or the acid resistant coating), the heat-
イソシアネート基を有する化合物としては、特に制限されないが、耐酸性皮膜と接着層5との密着性を効果的に高める観点からは、好ましくは多官能イソシアネート化合物が挙げられる。多官能イソシアネート化合物は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート系硬化剤の具体例としては、ペンタンジイソシアネート(PDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。
The compound having an isocyanate group is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively enhancing the adhesiveness between the acid resistant coating and the
接着層5における、イソシアネート基を有する化合物の含有量としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1〜50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜40質量%の範囲にあることがより好ましい。
The content of the compound having an isocyanate group in the
オキサゾリン基を有する化合物は、オキサゾリン骨格を備える化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン基を有する化合物の具体例としては、ポリスチレン主鎖を有するもの、アクリル主鎖を有するものなどが挙げられる。また、市販品としては、例えば、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。 The compound having an oxazoline group is not particularly limited as long as it is a compound having an oxazoline skeleton. Specific examples of the compound having an oxazoline group include those having a polystyrene main chain and those having an acrylic main chain. Examples of commercially available products include Epocros series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
接着層5における、オキサゾリン基を有する化合物の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1〜50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3(又は耐酸性皮膜)と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
The proportion of the compound having an oxazoline group in the
エポキシ樹脂としては、分子内に存在するエポキシ基によって架橋構造を形成することが可能な樹脂であれば、特に制限されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは50〜2000程度、より好ましくは100〜1000程度、さらに好ましくは200〜800程度が挙げられる。なお、本発明において、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定された値である。 The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a resin that can form a crosslinked structure by an epoxy group existing in the molecule, and a known epoxy resin can be used. The weight average molecular weight of the epoxy resin is preferably about 50 to 2000, more preferably about 100 to 1000, and further preferably about 200 to 800. In the present invention, the weight average molecular weight of the epoxy resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC), which is measured under the condition that polystyrene is used as a standard sample.
エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル誘導体、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。エポキシ樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of the epoxy resin include glycidyl ether derivatives of trimethylolpropane, bisphenol A diglycidyl ether, modified bisphenol A diglycidyl ether, novolac glycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, and polyglycerin polyglycidyl ether. The epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
接着層5における、エポキシ樹脂の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1〜50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3(又は耐酸性皮膜)と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
The ratio of the epoxy resin in the
なお、本発明において、接着層5が、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種と、前記酸変性ポリオレフィンとを含む樹脂組成物の硬化物である場合、酸変性ポリオレフィンが主剤として機能し、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ樹脂は、それぞれ、硬化剤として機能する。
In the present invention, the
カルボジイミド系硬化剤は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を少なくとも1つ有する化合物であれば、特に限定されない。カルボジイミド系硬化剤としては、カルボジイミド基を少なくとも2つ以上有するポリカルボジイミド化合物が好ましい。 The carbodiimide curing agent is not particularly limited as long as it is a compound having at least one carbodiimide group (-N=C=N-). The carbodiimide-based curing agent is preferably a polycarbodiimide compound having at least two carbodiimide groups.
接着層5によるバリア層3と熱融着性樹脂層4との密着性を高めるなどの観点から、硬化剤は、2種類以上の化合物により構成されていてもよい。
From the viewpoint of improving the adhesion between the
接着層5を形成する樹脂組成物における硬化剤の含有量は、0.1〜50質量%程度の範囲にあることが好ましく、0.1〜30質量%程度の範囲にあることがより好ましく、0.1〜10質量%程度の範囲にあることがさらに好ましい。
The content of the curing agent in the resin composition forming the
さらに、接着層5は、例えば、接着剤を用いて好適に形成することもできる。接着剤としては、例えば、カルボキシル基を有する非結晶性ポリオレフィン樹脂(A)と、多官能イソシアネート化合物(B)と、多官能イソシアネート化合物(B)と反応する官能基を有さない3級アミン(C)を含有し、カルボキシル基の合計1モルに対して、イソシアネート基の量が0.3〜10モルとなる範囲で多官能イソシアネート化合物(B)を含有し、カルボキシル基の合計1モルに対して、3級アミン(C)を1〜10モルとなる範囲で含有する、接着剤組成物から形成されたものが挙げられる。また、接着剤としては、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)と、粘着付与剤(B)と、ポリイソシアネート(C)と、を含有し、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)と、粘着付与剤(B)との合計100質量%中に、前記スチレン系熱可塑性エラストマー(A)を20〜90質量%、前記粘着付与剤(B)を10〜80質量%含み、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)は、0.003〜0.04mmol/gのアミノ基または水酸基に由来する活性水素を有し、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)由来の前記活性水素1モルに対して、前記粘着付与剤(B)の官能基由来の活性水素が0〜15モルであり、ポリイソシアネート(C)は、前記スチレン系熱可塑性エラストマー(A)由来の活性水素と、粘着付与剤(B)由来の活性水素との合計1モルに対して、イソシアネート基が3〜150モルとなる範囲で含まれているものからなる接着剤組成物により形成されたものなども挙げられる。
Furthermore, the
接着層5の厚みについては、接着層としての機能を発揮すれば特に制限されず、好ましくは0.1〜50μm程度、より好ましくは0.5〜40μm程度が挙げられる。また、接着剤層2で例示した接着剤を用いる場合であれば、好ましくは2〜10μm程度、より好ましくは2〜5μm程度が挙げられる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合であれば、好ましくは2〜50μm程度、より好ましくは10〜40μm程度が挙げられる。また、酸変性ポリオレフィンと硬化剤との硬化物である場合であれば、好ましくは約30μm以下、より好ましくは0.1〜20μm程度、さらに好ましくは0.5〜5μm程度が挙げられる。前述の接着剤組成物により形成された接着剤層であれば、乾燥硬化後の厚みとして1〜30g/m2程度が挙げられる。なお、接着層5が酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物である場合、当該樹脂組成物を塗布し、加熱等により硬化させることにより、接着層5を形成することができる。
The thickness of the
[熱融着性樹脂層4]
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同士が熱融着して電池素子を密封する層である。
[The heat-fusible resin layer 4]
In the battery packaging material of the present invention, the heat-
熱融着性樹脂層4に使用される樹脂成分については、熱融着可能であることを限度として特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンが挙げられる。すなわち、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂は、ポリオレフィン骨格を含んでいても含んでいなくてもよく、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましい。熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
The resin component used in the heat-
前記ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。 Specific examples of the polyolefin include polyethylene such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; homopolypropylene, polypropylene block copolymer (for example, propylene-ethylene block copolymer), polypropylene. Polypropylene such as a random copolymer (for example, a random copolymer of propylene and ethylene); an ethylene-butene-propylene terpolymer, and the like. Among these polyolefins, polyethylene and polypropylene are preferable.
前記環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン、等が挙げられる。また、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;具体的には、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくは環状アルケン、更に好ましくはノルボルネンが挙げられる。 The cyclic polyolefin is a copolymer of an olefin and a cyclic monomer, and examples of the olefin that is a constituent monomer of the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, isoprene, and the like. Is mentioned. Examples of the cyclic monomer which is a constituent monomer of the cyclic polyolefin include cyclic alkenes such as norbornene; specifically, cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene and norbornadiene. Among these polyolefins, cyclic alkenes are preferable, and norbornene is more preferable.
前記カルボン酸変性ポリオレフィンとは、前記ポリオレフィンをカルボン酸でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。変性に使用されるカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。 The carboxylic acid-modified polyolefin is a polymer modified by subjecting the polyolefin to block polymerization or graft polymerization with a carboxylic acid. Examples of the carboxylic acid used for modification include maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride.
前記カルボン酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、α,β−不飽和カルボン酸又はその無水物に代えて共重合することにより、或いは環状ポリオレフィンに対してα,β−不飽和カルボン酸又はその無水物をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。カルボン酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、変性に使用されるカルボン酸としては、前記酸変性シクロオレフィンコポリマーの変性に使用されるものと同様である。 The carboxylic acid-modified cyclic polyolefin is obtained by copolymerizing a part of monomers constituting the cyclic polyolefin in place of an α,β-unsaturated carboxylic acid or an anhydride thereof, or α,β with respect to the cyclic polyolefin. A polymer obtained by block-polymerizing or graft-polymerizing an unsaturated carboxylic acid or its anhydride. The cyclic polyolefin modified with carboxylic acid is the same as described above. The carboxylic acid used for modification is the same as that used for modifying the acid-modified cycloolefin copolymer.
これらの樹脂成分の中でも、好ましくはカルボン酸変性ポリオレフィン;更に好ましくはカルボン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。 Among these resin components, carboxylic acid-modified polyolefin is preferable; and carboxylic acid-modified polypropylene is more preferable.
熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂成分単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂成分を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。更に、熱融着性樹脂層4は、1層のみで成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂成分によって2層以上で形成されていてもよい。
The heat-
また、熱融着性樹脂層4の表面には、電池用包装材料の成形性を向上させる観点から、必要に応じて滑剤を存在させてもよい。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができ、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。滑剤の具体例としては、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N−オレイルパルミチン酸アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド、N−ステアリルオレイン酸アミド、N−オレイルステアリン酸アミド、N−ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N'−ジステアリルアジピン酸アミド、N,N'−ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N'−ジオレイルアジピン酸アミド、N,N'−ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族系ビスアミドの具体例としては、m−キシリレンビスステアリン酸アミド、m−キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N'−ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
In addition, a lubricant may be present on the surface of the heat-
熱融着性樹脂層4の表面における滑剤の存在量としては、特に制限されず、電池用包装材料の成形性を高める観点からは、温度24℃、湿度60%環境において、好ましくは10〜50mg/m2程度、さらに好ましくは15〜40mg/m2程度が挙げられる。
The amount of the lubricant present on the surface of the heat-
熱融着性樹脂層4には、滑剤が含まれていてもよい。また、熱融着性樹脂層4の表面に存在する滑剤は、熱融着性樹脂層4を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
The heat-
また、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15〜85μm程度が挙げられる。なお、例えば、前述の接着層5の厚みが10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15〜45μm程度が挙げられ、例えば前述の接着層5の厚みが約10μm未満である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35〜85μm程度が挙げられる。
The thickness of the heat-
[表面被覆層6]
本発明の電池用包装材料においては、意匠性、耐電解液性、耐擦過性、成形性の向上などを目的として、必要に応じて、基材層1の外側(基材層1のバリア層3とは反対側)に、必要に応じて、表面被覆層6を設けてもよい。表面被覆層6を設ける場合、表面被覆層6は、電池用包装材料の最外層となる。
[Surface coating layer 6]
In the battery packaging material of the present invention, if necessary, the outside of the base material layer 1 (barrier layer of the base material layer 1) is used for the purpose of improving designability, electrolytic solution resistance, scratch resistance, moldability, and the like. A
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などにより形成することができる。表面被覆層6は、これらの中でも、2液硬化型樹脂により形成することが好ましい。表面被覆層6を形成する2液硬化型樹脂としては、例えば、2液硬化型ウレタン樹脂、2液硬化型ポリエステル、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、表面被覆層には、添加剤を配合してもよい。
The
添加剤としては、例えば、粒径が0.5nm〜5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の材質については、特に制限されないが、例えば、金属、金属酸化物、無機物、有機物などが挙げられる。また、添加剤の形状についても、特に制限されないが、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、バルーン状などが挙げられる。添加剤として、具体的には、タルク、シリカ、グラファイト、カオリン、モンモリロイド、モンモリロナイト、合成マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ類、高融点ナイロン、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケルなどが挙げられる。これらの添加剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコストなどの観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理などの各種表面処理を施しておいてもよい。 Examples of the additive include fine particles having a particle size of about 0.5 nm to 5 μm. The material of the additive is not particularly limited, and examples thereof include metals, metal oxides, inorganic substances, and organic substances. Also, the shape of the additive is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a fibrous shape, a plate shape, an amorphous shape, and a balloon shape. As the additive, specifically, talc, silica, graphite, kaolin, montmorillonite, montmorillonite, synthetic mica, hydrotalcite, silica gel, zeolite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, Neodymium oxide, antimony oxide, titanium oxide, cerium oxide, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium silicate, lithium carbonate, calcium benzoate, calcium oxalate, magnesium stearate, alumina, carbon black, carbon nanotubes, high Examples include melting point nylon, crosslinked acryl, crosslinked styrene, crosslinked polyethylene, benzoguanamine, gold, aluminum, copper and nickel. These additives may be used alone or in combination of two or more. Among these additives, silica, barium sulfate, and titanium oxide are preferable from the viewpoint of dispersion stability and cost. Further, the surface of the additive may be subjected to various surface treatments such as insulation treatment and high dispersibility treatment.
表面被覆層6中の添加剤の含有量としては、特に制限されないが、好ましくは0.05〜1.0質量%程度、より好ましくは0.1〜0.5質量%程度が挙げられる。
The content of the additive in the
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、表面被覆層を形成する2液硬化型樹脂を基材層1の外側の表面に塗布する方法が挙げられる。添加剤を配合する場合には、2液硬化型樹脂に添加剤を添加して混合した後、塗布すればよい。
The method of forming the
表面被覆層6の厚さとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、0.5〜10μm程度、好ましくは1〜5μm程度が挙げられる。
The thickness of the
3.電池用包装材料の製造方法
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、特に制限されず、少なくとも、基材層と、接着剤層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、プローブの変位量を測定する熱機械分析において、前記積層体の断面の前記接着剤層表面に前記プローブを設置し、測定開始時の前記プローブのディフレクションの設定値は−4V、昇温速度5℃/分の条件で、前記プローブを40℃から350℃まで加熱した際に、前記プローブの変位量が最大となる温度が、190℃以上320℃以下である、電池用包装材料の製造方法が挙げられる。本発明の電池用包装材料の製造方法において、基材層1、接着剤層2、バリア層3、熱融着性樹脂層4の詳細については、前述の通りである。また、必要に応じて、前述の接着層5、表面被覆層6を設けてもよい。
3. Method for producing battery packaging material The method for producing the battery packaging material of the present invention is not particularly limited as long as a laminate obtained by laminating each layer having a predetermined composition is obtained, and at least a base material layer and an adhesive. A layer, a barrier layer, and a heat-fusible resin layer are laminated in this order to obtain a laminate, and in thermomechanical analysis for measuring the displacement of the probe, the laminate The probe is installed on the surface of the adhesive layer of the cross section, the deflection of the probe at the start of measurement is set to -4V, and the temperature is raised from 5°C/min to 40°C to 350°C. A method for producing a battery packaging material is one in which the temperature at which the amount of displacement of the probe becomes maximum when heated is 190° C. or higher and 320° C. or lower. In the method for manufacturing a battery packaging material of the present invention, the details of the
本発明の電池用包装材料の製造方法の一例としては、以下の通りである。まず、基材層1、接着剤層2、バリア層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材層1またはバリア層3に、接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法などの塗布方法で塗布・乾燥した後に、当該バリア層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。このとき、バリア層3を積層する際に、バリア層3の少なくとも一方の表面には、予め前述の耐酸性皮膜が形成されたものを用いてもよい。
An example of the method for producing the battery packaging material of the present invention is as follows. First, a laminated body (hereinafter, also referred to as “laminated body A”) in which the
次いで、積層体Aのバリア層3上に、接着層5と熱融着性樹脂層4を積層させる。バリア層3上に接着層5を設ける方法としては、例えば、積層体Aのバリア層3上に、接着層5を構成する樹脂成分をグラビアコート法、ロールコート法、押出しラミネート法などの方法により塗布すればよい。また、バリア層3と熱融着性樹脂層4の間に接着層5を設ける方法としては、例えば、(1)積層体Aのバリア層3上に、接着層5及び熱融着性樹脂層4を共押出しすることにより積層する方法(共押出しラミネート法)、(2)別途、接着層5と熱融着性樹脂層4が積層した積層体を形成し、これを積層体Aのバリア層3上にサーマルラミネート法により積層する方法、(3)積層体Aのバリア層3上に、接着層5を形成させるための接着剤を押出し法や溶液コーティングし、高温で乾燥さらには焼き付ける方法などにより積層させ、この接着層5上に予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4をサーマルラミネート法により積層する方法、(4)積層体Aのバリア層3と、予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4との間に、溶融させた接着層5を流し込みながら、接着層5を介して積層体Aと熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法(サンドイッチラミネート法)などが挙げられる。
Next, the
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1のバリア層3とは反対側の表面に、表面被覆層を積層する。表面被覆層は、例えば表面被覆層6を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することにより形成することができる。なお、基材層1の表面にバリア層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層6を形成した後、基材層1の表面被覆層とは反対側の表面にバリア層3を形成してもよい。
When the
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/接着剤層2/必要に応じて少なくとも一方の表面に耐酸性皮膜を備えるバリア層3/必要に応じて設けられる接着層5/熱融着性樹脂層4からなる積層体が形成されるが、接着剤層2及び必要に応じて設けられる接着層5の接着性を強固にするために、更に、熱ロール接触式、熱風式、近又は遠赤外線式などの加熱処理に供してもよい。
As described above, the
本発明の電池用包装材料において、積層体を構成する各層は、必要に応じて、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性などを向上又は安定化するために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理などの表面活性化処理を施していてもよい。 In the battery packaging material of the present invention, each layer constituting the laminate improves or stabilizes film forming properties, lamination processing, suitability for final product secondary processing (pouching, embossing), etc., if necessary. Therefore, surface activation treatment such as corona treatment, blast treatment, oxidation treatment and ozone treatment may be performed.
4.電池用包装材料の用途
本発明の電池用包装材料は、正極、負極、電解質などの電池素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本発明の電池用包装材料によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を収容して、電池とすることができる。
4. Application of Battery Packaging Material The battery packaging material of the present invention is used as a package for hermetically containing battery elements such as a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte. That is, a battery can be obtained by accommodating a battery element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte in a package formed of the battery packaging material of the present invention.
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を、本発明の電池用包装材料で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子が外側に突出させた状態で、電池素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、電池用包装材料を使用した電池が提供される。なお、本発明の電池用包装材料により形成された包装体中に電池素子を収容する場合、本発明の電池用包装材料の熱融着性樹脂部分が内側(電池素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。 Specifically, a battery element having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, in the battery packaging material of the present invention, in a state where the metal terminals connected to each of the positive electrode and the negative electrode are projected outward, By covering the periphery of the element so that a flange portion (a region where the heat-fusible resin layers contact each other) can be formed, and heat-sealing the heat-fusible resin layers of the flange portion to seal the battery, Provided is a battery using the packaging material. When the battery element is housed in a package formed of the battery packaging material of the present invention, the heat-fusible resin portion of the battery packaging material of the present invention is placed inside (the surface that contacts the battery element). Then, the package is formed.
本発明の電池用包装材料は、一次電池、二次電池のいずれに使用してもよいが、好ましくは二次電池である。本発明の電池用包装材料が適用される二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシターなどが挙げられる。これらの二次電池の中でも、本発明の電池用包装材料の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。 The battery packaging material of the present invention may be used in either a primary battery or a secondary battery, but is preferably a secondary battery. The type of the secondary battery to which the battery packaging material of the present invention is applied is not particularly limited, and examples thereof include a lithium-ion battery, a lithium-ion polymer battery, a lead storage battery, a nickel-hydrogen storage battery, a nickel-cadmium storage battery, and a nickel-cadmium storage battery. Iron storage batteries, nickel/zinc storage batteries, silver oxide/zinc storage batteries, metal-air batteries, polyvalent cation batteries, capacitors, capacitors and the like can be mentioned. Among these secondary batteries, lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries are mentioned as suitable targets for application of the battery packaging material of the present invention.
自動車やモバイル機器などは、湿熱環境などの苛酷な環境で使用されることがあるため、このような環境で使用される電池についても、耐久性の向上が求められる。本発明の電池用包装材料において、基材層1とバリア層3との間に位置している接着剤層2は、電池用包装材料の湿熱環境での耐久性を向上させることができる。このため、本発明の電池用包装材料は、例えば車両用電池やモバイル機器用電池に使用される包装材料として、特に有用である。
Since automobiles, mobile devices, and the like are sometimes used in harsh environments such as moist heat environments, the batteries used in such environments are also required to have improved durability. In the battery packaging material of the present invention, the
以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the examples.
<電池用包装材料の製造>
表1に記載の積層構成となるように、電池用包装材料を製造した。表1において、ONは2軸延伸ナイロンフィルムであり、PETは2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムであり、DLは多塩基酸成分と多価アルコール成分とから構成されるポリエステルポリオールを含有する主剤と多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤の2液型ウレタン接着剤を硬化させたものであり、ALMはアルミニウム合金箔であり、PPaは酸変性ポリプロピレン樹脂(不飽和カルボン酸でグラフト変性した不飽和カルボン酸グラフト変性ランダムポリプロピレン)であり、PPはポリプロピレン(ランダムコポリマー)である。また、表1において、各層に記載された数値は、層の厚さ(μm)を意味しており、例えば「ON25」との記載は、「厚さ25μmの2軸延伸ナイロンフィルム」を意味する。
<Manufacturing of packaging materials for batteries>
A packaging material for a battery was manufactured so as to have the laminated structure shown in Table 1. In Table 1, ON is a biaxially stretched nylon film, PET is a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, and DL is a base compound containing a polyester polyol composed of a polybasic acid component and a polyhydric alcohol component and a polyfunctional compound. A two-component urethane adhesive that is a curing agent containing an isocyanate component is cured, ALM is an aluminum alloy foil, and PPa is an acid-modified polypropylene resin (an unsaturated carboxylic acid graft-modified with an unsaturated carboxylic acid. Modified random polypropylene) and PP is polypropylene (random copolymer). Further, in Table 1, the numerical value described in each layer means the thickness (μm) of the layer, and for example, “ON25” means “a biaxially stretched nylon film having a thickness of 25 μm”. ..
表1に、接着剤層の形成に用いた多塩基酸成分中に含まれる、芳香族多塩基酸成分の位置異性体含有比率(イソフタル酸:テレフタル酸)を示す。各電池用包装材料の具体的な製造方法は、以下の通りである。 Table 1 shows the positional isomer content ratio (isophthalic acid:terephthalic acid) of the aromatic polybasic acid component contained in the polybasic acid component used for forming the adhesive layer. The specific manufacturing method of each battery packaging material is as follows.
<実施例1〜6及び比較例1〜2>
実施例1〜6及び比較例1〜2においては、基材層を構成する樹脂フィルムとして、2軸延伸ナイロンフィルムを用いた。2軸延伸ナイロンフィルムの片面には、コロナ処理が施されている。実施例1〜6及び比較例1、2において、2軸延伸ナイロンフィルムのコロナ処理が施されていない面に、滑剤としてエルカ酸アミドを塗布した(塗布量は10mg/m2)。一方、2軸延伸ナイロンフィルムのコロナ処理が施されている面に、表1に記載の位置異性体含有比率で構成された多塩基酸成分(60質量部)と多価アルコール成分(40質量部)とからなるポリエステルポリオールを含有する主剤(100質量部)と多官能イソシアネート成分(15質量部)を含有する硬化剤の2液型ウレタン接着剤からなる接着剤層を硬化後の厚みが3μmとなるように塗布した。次に、アルミニウム合金箔を、基材層の接着剤層側とアルミニウム合金箔の化成処理面とを積層して、加圧加熱貼合した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/アルミニウム合金箔が順に積層された積層体を作製した。なお、アルミニウム合金箔の化成処理はフェノール樹脂、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工量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けることによって行った。
<Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 2>
In Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, a biaxially stretched nylon film was used as the resin film forming the base material layer. One side of the biaxially stretched nylon film is corona treated. In Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, erucic acid amide was applied as a lubricant to the surface of the biaxially stretched nylon film that was not subjected to corona treatment (the amount applied was 10 mg/m 2 ). On the other hand, a polybasic acid component (60 parts by mass) and a polyhydric alcohol component (40 parts by mass) having the positional isomer content ratios shown in Table 1 are formed on the surface of the biaxially stretched nylon film subjected to corona treatment. And a thickness of 3 μm after curing an adhesive layer made of a two-component urethane adhesive of a main agent (100 parts by mass) containing a polyester polyol and a curing agent containing a polyfunctional isocyanate component (15 parts by mass). It was applied so that Next, the aluminum alloy foil is laminated on the adhesive layer side of the base material layer and the chemical conversion treatment surface of the aluminum alloy foil, and after pressure heating and bonding, aging treatment is carried out to obtain the base material layer/ A laminate was produced in which the adhesive layer/aluminum alloy foil was laminated in order. The chemical conversion treatment of the aluminum alloy foil was performed by a roll coating method such that a coating liquid of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid was applied so that the coating amount of chromium was 10 mg/m 2 (dry mass). It was done by applying to both sides of the foil and baking.
<実施例7〜12及び比較例3〜4>
実施例7〜12及び比較例3〜4においては、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムと2軸延伸ナイロンフィルムとが表1に記載の位置異性体含有比率で構成された多塩基酸成分(60質量部)と多価アルコール成分(40質量部)とからなるポリエステルポリオールを含有する主剤(100質量部)と多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤(15質量部)の2液型ウレタン接着剤で接着された積層フィルムを基材層として用いた。2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面及び2軸延伸ナイロンフィルムの両面には、コロナ処理が施されており、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのコロナ処理面と2軸延伸ナイロンフィルムを貼り合せた。実施例7〜12及び比較例3、4において、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのコロナ処理が施されていない面には滑剤としてエルカ酸アミドを塗布した(塗布量は10mg/m2)。基材層の2軸延伸ナイロンフィルム側に、表1に記載の位置異性体含有比率で構成された多塩基酸成分(60質量部)と多価アルコール成分(40質量部)とからなるポリエステルポリオールを含有する主剤(100質量部)と多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤(15質量部)の2液型ウレタン接着剤からなる接着剤層を硬化後の厚みが3μmとなるように塗布した。次に、アルミニウム合金箔を、基材層の接着剤層側とアルミニウム合金箔の化成処理面とを積層して、加圧加熱貼合した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/アルミニウム合金箔が順に積層された積層体を作製した。なお、アルミニウム合金箔の化成処理はフェノール樹脂、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工量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けることによって行った。
<Examples 7 to 12 and Comparative Examples 3 to 4>
In Examples 7 to 12 and Comparative Examples 3 to 4, the polybasic acid component (60 parts by mass) in which the biaxially stretched polyethylene terephthalate film and the biaxially stretched nylon film were composed of the positional isomer content ratios shown in Table 1 was used. ) And a polyhydric alcohol component (40 parts by mass) and a main component (100 parts by mass) containing a polyester polyol and a curing agent (15 parts by mass) containing a polyfunctional isocyanate component. The laminated film was used as the base material layer. One side of the biaxially stretched polyethylene terephthalate film and both sides of the biaxially stretched nylon film were corona treated, and the corona treated surface of the biaxially stretched polyethylene terephthalate film and the biaxially stretched nylon film were bonded together. In Examples 7 to 12 and Comparative Examples 3 and 4, erucic acid amide was applied as a lubricant to the surface of the biaxially stretched polyethylene terephthalate film that had not been subjected to the corona treatment (the application amount was 10 mg/m 2 ). Polyester polyol composed of a polybasic acid component (60 parts by mass) and a polyhydric alcohol component (40 parts by mass) having the positional isomer content ratios shown in Table 1 on the biaxially stretched nylon film side of the base material layer. An adhesive layer composed of a two-component urethane adhesive consisting of a main agent containing 100 parts by mass of (1) and a curing agent containing a polyfunctional isocyanate component (15 parts by mass) was applied so that the thickness after curing was 3 μm. Next, the aluminum alloy foil is laminated on the adhesive layer side of the base material layer and the chemical conversion treatment surface of the aluminum alloy foil, and after pressure heating and bonding, aging treatment is carried out to obtain the base material layer/ A laminate was produced in which the adhesive layer/aluminum alloy foil was laminated in order. The chemical conversion treatment of the aluminum alloy foil was performed by a roll coating method such that a coating liquid of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid was applied so that the coating amount of chromium was 10 mg/m 2 (dry mass). It was done by applying to both sides of the foil and baking.
<実施例13〜18及び比較例5〜6>
実施例13〜18及び比較例5〜6については、基材層を構成する樹脂フィルムとして、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)を用いた。PETフィルムの片面には、コロナ処理が施されている。PETフィルムのコロナ処理面に、表1に記載の位置異性体含有比率で構成された多塩基酸成分(60質量部)と多価アルコール成分(40質量部)とからなるポリエステルポリオールを含有する主剤(100質量部)と多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤(15質量部)の2液型ウレタン接着剤からなる接着剤層を硬化後の厚みが3μmとなるように塗布した。実施例13〜18及び比較例5、6において、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムのコロナ処理が施されていない面には滑剤としてエルカ酸アミドを塗布した(塗布量は10mg/m2)。次に、アルミニウム合金箔を用意し、基材層の接着剤層側とアルミニウム合金箔の化成処理面とを積層して、加圧加熱貼合した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/アルミニウム合金箔が順に積層された積層体を作製した。なお、アルミニウム合金箔の化成処理はフェノール樹脂、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工量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けることによって行った。
<Examples 13 to 18 and Comparative Examples 5 to 6>
In Examples 13 to 18 and Comparative Examples 5 to 6, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film (PET film) was used as the resin film forming the base material layer. One side of the PET film is corona treated. On the corona-treated surface of the PET film, a main agent containing a polyester polyol composed of a polybasic acid component (60 parts by mass) and a polyhydric alcohol component (40 parts by mass) having the positional isomer content ratios shown in Table 1. (100 parts by mass) and a curing agent (15 parts by mass) containing a polyfunctional isocyanate component were applied as an adhesive layer composed of a two-component urethane adhesive so that the thickness after curing would be 3 μm. In Examples 13 to 18 and Comparative Examples 5 and 6, erucamide was applied as a lubricant on the surface of the biaxially stretched polyethylene terephthalate film that had not been subjected to the corona treatment (the amount applied was 10 mg/m 2 ). Next, an aluminum alloy foil is prepared, the adhesive layer side of the base material layer and the chemical conversion treatment surface of the aluminum alloy foil are laminated, and after pressure heating and bonding, aging treatment is carried out to obtain a base material. A laminate was prepared in which layers/adhesive layer/aluminum alloy foil were laminated in order. The chemical conversion treatment of the aluminum alloy foil was performed by a roll coating method such that a coating liquid of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid was applied so that the coating amount of chromium was 10 mg/m 2 (dry mass). It was done by applying to both sides of the foil and baking.
次に、実施例1〜18及び比較例1〜6において、別途、接着層を構成する酸変性ポリプロピレン樹脂(不飽和カルボン酸でグラフト変性した不飽和カルボン酸グラフト変性ランダムポリプロピレン)と熱融着性樹脂層を構成するポリプロピレン(ランダムコポリマー)とを共押出しすることにより、厚さ22μmの接着層と、厚さ22μmの熱融着性樹脂層からなる2層共押出フィルムを作製した。次に、上記の基材層/接着剤層/アルミニウム合金箔からなる積層体のアルミニウム合金箔側に、前記で作製した2層共押出フィルムの接着層が接するように重ね合わせ、アルミニウム合金箔を加熱することにより、基材層/接着剤層/アルミニウム合金箔/接着層/熱融着性樹脂層が順に積層された積層体を得た。得られた積層体を一旦冷却した後に、熱処理を施すことにより、各電池用包装材料を得た。熱融着性樹脂層表面に滑剤としてエルカ酸アミドを塗布した(塗布量は10mg/m2)。 Next, in Examples 1 to 18 and Comparative Examples 1 to 6, an acid-modified polypropylene resin (unsaturated carboxylic acid graft-modified random polypropylene graft-modified with unsaturated carboxylic acid) and an adhesive layer are separately heat-bonded. By co-extruding polypropylene (random copolymer) constituting the resin layer, a two-layer co-extruded film composed of an adhesive layer having a thickness of 22 μm and a heat-fusible resin layer having a thickness of 22 μm was produced. Next, the laminate comprising the above-mentioned base material layer/adhesive layer/aluminum alloy foil was laminated on the aluminum alloy foil side so that the adhesive layer of the two-layer coextruded film prepared above was in contact with the aluminum alloy foil. By heating, a laminate was obtained in which the base material layer/adhesive layer/aluminum alloy foil/adhesive layer/heat-fusible resin layer were laminated in order. The obtained laminated body was once cooled and then subjected to heat treatment to obtain each battery packaging material. The surface of the heat-fusible resin layer was coated with erucic acid amide as a lubricant (coating amount was 10 mg/m 2 ).
<イソフタル酸とテレフタル酸の質量比の測定>
接着剤層中のイソフタル酸及びその誘導体とテレフタル酸及びその誘導体の質量比は、ガスクロマトグラフ質量分析計を用い、以下の測定方法によって測定した。まず、前処理としてメチル化剤を用いて接着剤層を構成している接着剤を誘導体化した。誘導体化の手順の例は以下の通りである。次に、ガスクロマトグラフ質量分析計(島津製作所製 ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS) QP2010)を用いて、イソフタル酸及びテレフタル酸の保持時間が分離できる測定条件にて分析を実施した。
[誘導体化の手順]
メチル化剤として、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)の25%メタノール溶液を用意した。ガラス管にサンプル約5mgとメチル化剤約3μlを封入した。次に、ガラス管をガスバーナーで溶かして栓をした。次に、電気炉200〜300℃で15min程度加熱した。加熱の際に、誘導体化が進行する。次に、ガラス管を開封してサンプルを取り出した。
[測定条件]
カラム:UA−5 FRONTIER LAB製(固定相5%diphenyl−95%dimethylpolysiloxane,内径0.25mm,長さ30m,膜厚0.25μm)
オーブン温度:50℃で5min保持し、10℃/minで320℃まで昇温する
イオン化法:電子衝突イオン化法(EI法)
検出器:四重極型検出器
熱分解温度:320℃で1min
インジェクション温度:320℃
定量法:絶対検量線法
なお、ベンゼンジカルボン酸の構造異性体は、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸があるが、この測定条件における保持時間(リテンションタイム)は、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸の順となる。
<Measurement of mass ratio of isophthalic acid and terephthalic acid>
The mass ratio of isophthalic acid and its derivative and terephthalic acid and its derivative in the adhesive layer was measured by the following measuring method using a gas chromatograph mass spectrometer. First, as a pretreatment, a methylating agent was used to derivatize the adhesive constituting the adhesive layer. An example of the derivatization procedure is as follows. Next, using a gas chromatograph mass spectrometer (Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GC/MS) QP2010 manufactured by Shimadzu Corp.), analysis was carried out under measurement conditions capable of separating retention times of isophthalic acid and terephthalic acid.
[Procedure for derivatization]
A 25% methanol solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was prepared as a methylating agent. A glass tube was charged with about 5 mg of a sample and about 3 μl of a methylating agent. Next, the glass tube was melted with a gas burner and capped. Next, the electric furnace was heated at 200 to 300° C. for about 15 minutes. Derivatization proceeds during heating. Next, the glass tube was opened and the sample was taken out.
[Measurement condition]
Column: UA-5 FRONTIER LAB (
Oven temperature: held at 50°C for 5 minutes and heated to 320°C at 10°C/min Ionization method: electron impact ionization method (EI method)
Detector: Quadrupole detector Thermal decomposition temperature: 320°C for 1 min
Injection temperature: 320°C
Quantitative method: Absolute calibration curve method Structural isomers of benzenedicarboxylic acid include phthalic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid, but the retention time under these measurement conditions is phthalic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid. Will be in order.
<接着剤層の軟化点の測定>
各電池用包装材料の断面の接着層表面にプローブを設置(プローブの先端半径は30nm以下、プローブのディフレクション(Deflection)の設定値は−4V)し、プローブを40℃から350℃まで加熱(昇温速度5℃/分)して、プローブの変位量を測定した。測定条件の詳細は以下の通りである。加熱機構付きのカンチレバーから構成されたナノサーマル顕微鏡を備える原子間力顕微鏡として、ANASYS INSTRUMENTS社製のafm plusシステムを用い、プローブとしてはANASYS INSTRUMENTS社製カンチレバーThermaLever AN2−200(ばね定数0.1〜0.5N/m)を用いた。測定位置を変更しN=3測定した平均値を用いた。その変位量が最大となる温度を接着剤層の軟化点とし、測定結果を表1に示す。キャリブレーションには、付属の試料3種(ポリカプロラクタム(融点55℃)、ポリエチレン(融点116℃)、ポリエチレンテレフタレート(融点235℃))を用い、印加電圧0.1〜10V、速度0.2V/秒、ディフレクション(Deflection)の設定値は−4Vとした。キャリブレーション用試料3種それぞれについて、測定位置を変更しN=3測定した平均値を用いた。
<Measurement of softening point of adhesive layer>
A probe was installed on the surface of the adhesive layer of the cross section of each battery packaging material (the tip radius of the probe was 30 nm or less, the deflection setting value of the probe was -4 V), and the probe was heated from 40°C to 350°C ( The temperature rise rate was 5° C./min), and the displacement amount of the probe was measured. The details of the measurement conditions are as follows. As an atomic force microscope equipped with a nano-thermal microscope composed of a cantilever with a heating mechanism, an afm plus system manufactured by ANASYS INSTRUMENTS is used, and as a probe, a cantilever ThermoLever AN2-200 manufactured by ANASYS INSTRUMENTS (spring constant 0.1 to 200). 0.5 N/m) was used. The average value obtained by changing the measurement position and measuring N=3 was used. The measurement results are shown in Table 1, with the temperature at which the amount of displacement is maximum taken as the softening point of the adhesive layer. Three kinds of attached samples (polycaprolactam (melting point 55° C.), polyethylene (melting point 116° C.), polyethylene terephthalate (melting point 235° C.)) were used for calibration, applied voltage 0.1 to 10 V, speed 0.2 V/ The setting value of the second and the deflection was -4V. For each of the three calibration samples, the measurement position was changed, and the average value of N=3 measurements was used.
<限界成形深さの測定>
上記で得られた各電池用包装材料を裁断して、150mm(TD:Transverse Direction)×90mm(MD:Machine Direction)の短冊片を作製し、これを試験サンプルとした。なお、電池用包装材料のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD:Rolling Direction)に対応し、電池用包装材料のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。また、MD及びRDに同一平面垂直方向が、TDとなる。アルミニウム合金箔の圧延方向は、アルミニウム合金箔の圧延痕によって確認することができる。このサンプルを25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の矩形状の口径を有する平面視矩形状の成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659−1:2002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3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した平面視矩形状の成形金型(雄型、表面は、JIS B 0659−1:2002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1.6μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、押さえ圧(面圧)0.25MPaで0.5mmの成形深さから0.5mm単位で成形深さを変えて、それぞれ10個のサンプルについて冷間成形(引き込み1段成形)した。このとき、雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。また、雄型及び雌型のクリアランスは、0.3mmとした。冷間成形後のサンプルについて、暗室の中にてペンライトで光を当てて、光の透過によって、アルミニウム合金箔にピンホールやクラックが生じているか否かを確認した。アルミニウム合金箔にピンホール、クラックが10個のサンプル全てにおいて発生しない最も深い成形深さをAmm、アルミニウム合金箔にピンホールなどが発生した最も浅い成形深さにおいてピンホールなどが発生したサンプルの数をB個とし、以下の式により算出される値を電池用包装材料の限界成形深さとした。結果を表1に示す。
限界成形深さ=Amm+(0.5mm/10個)×(10個−B個)
<Measurement of critical forming depth>
Each of the battery packaging materials obtained above was cut into 150 mm (TD: Transverse Direction)×90 mm (MD: Machine Direction) strips, which were used as test samples. The MD of the battery packaging material corresponds to the rolling direction (RD: Rolling Direction) of the aluminum alloy foil, and the TD of the battery packaging material corresponds to the TD of the aluminum alloy foil. Further, the TD is the direction perpendicular to the same plane as MD and RD. The rolling direction of the aluminum alloy foil can be confirmed by the rolling mark of the aluminum alloy foil. In a 25° C. environment, this sample was molded in a rectangular shape in plan view (female mold, with a surface of JIS B 0659-) having a rectangular diameter of 31.6 mm (MD)×54.5 mm (TD). 1: 2002 Annex 1 (reference) The maximum height roughness (nominal value of Rz) specified in Table 2 of the surface roughness standard piece for comparison is 3.2 μm, corner R2.0 mm, ridge R1.0 mm. ) And a molding die having a rectangular shape in plan view corresponding to this (male, surface is defined in Table 2 of JIS B 0659-1:2002 Annex 1 (reference) comparative surface roughness standard piece, The maximum height roughness (nominal value of Rz) is 1.6 μm, using a corner R2.0 mm and a ridgeline R1.0 mm, a pressing pressure (contact pressure) of 0.25 MPa and a forming depth of 0.5 mm to 0. The forming depth was changed in increments of 0.5 mm, and cold forming (1 step drawing-in) was performed on 10 samples each. At this time, the test sample was placed on the female mold and molding was performed so that the heat-fusible resin layer side was located on the male mold side. The clearance between the male and female molds was 0.3 mm. The cold-formed sample was exposed to light with a penlight in a dark room, and it was confirmed whether the aluminum alloy foil had pinholes or cracks due to the light transmission. Amm is the deepest molding depth where pinholes and cracks do not occur in all 10 samples in the aluminum alloy foil, and the number of samples where pinholes occur in the shallowest molding depth where pinholes occur in the aluminum alloy foil Was defined as B and the value calculated by the following formula was defined as the limit forming depth of the battery packaging material. The results are shown in Table 1.
Limit forming depth = Amm + (0.5mm/10 pieces) x (10 pieces-B pieces)
<成形後の湿熱環境での耐久性評価>
上記で得られた各電池用包装材料を裁断して、150mm(TD)×100mm(MD)の短冊片を作製し、これを試験サンプルとした。なお、試験サンプルは、それぞれについて10枚ずつ作製した。前述の通り、電池用包装材料のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD)に対応し、電池用包装材料のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。また、MD及びRDに同一平面垂直方向が、TDとなる。アルミニウム合金箔の圧延方向は、アルミニウム合金箔の圧延痕によって確認することができる。金型は、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の平面視矩形状の雄型(表面は、JIS B 0659−1:2002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1.6μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、この雄型とのクリアランスが0.5mmの雌型(表面は、JIS B 0659−1:2002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3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)からなる金型を用いた。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するように、雌型上に上記試験サンプルを載置した。それぞれ、表1に記載の成形深さとなるようにして、当該試験サンプルを0.25MPaの面圧で押えて、冷間成形(引き込み1段成形)した。次に、冷間成形後のサンプルを温度65℃、相対湿度90%RH雰囲気下の恒温恒湿槽に入れ、72時間静置した。恒温恒湿槽から成形サンプルを取り出し、基材層とアルミニウム合金箔間で浮き(基材層の剥離)が発生していないかを目視確認し、それぞれ10枚の試験サンプル中の浮きの発生していたサンプルの割合を表1に示す。
<Durability evaluation in moist heat environment after molding>
Each battery packaging material obtained above was cut into 150 mm (TD)×100 mm (MD) strips, which were used as test samples. 10 test samples were prepared for each. As described above, the MD of the battery packaging material corresponds to the rolling direction (RD) of the aluminum alloy foil, and the TD of the battery packaging material corresponds to the TD of the aluminum alloy foil. Further, the TD is the direction perpendicular to the same plane as MD and RD. The rolling direction of the aluminum alloy foil can be confirmed by the rolling mark of the aluminum alloy foil. The mold is a male mold of 31.6 mm (MD) x 54.5 mm (TD) with a rectangular shape in a plan view (the surface is JIS B 0659-1:2002 Annex 1 (reference) of a surface roughness standard piece for comparison. The maximum height roughness (nominal value of Rz) specified in Table 2 is 1.6 μm, the corner R2.0 mm, the ridgeline R1.0 mm, and the female mold having a clearance of 0.5 mm between the male mold ( The surface has a maximum height roughness (nominal value of Rz) of 3.2 μm, which is specified in Table 2 of JIS B 0659-1:2002 Annex 1 (reference) Comparative surface roughness standard piece. A mold composed of 0.0 mm and a ridgeline R of 1.0 mm was used. The test sample was placed on the female mold so that the heat-fusible resin layer side was located on the male mold side. Each of the test samples was pressed at a surface pressure of 0.25 MPa so as to have the forming depth shown in Table 1, and cold-formed (pull-in one-stage forming). Next, the sample after cold forming was placed in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 65° C. and a relative humidity of 90% RH, and allowed to stand for 72 hours. The molded sample was taken out from the constant temperature and humidity chamber, and visually checked for floating (peeling of the base layer) between the base material layer and the aluminum alloy foil. Table 1 shows the proportion of the samples that had been removed.
1…基材層
2…接着剤層
3…バリア層
4…熱融着性樹脂層
5…接着層
6…表面被覆層
10…電池用包装材料
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記接着剤層が、ポリオール成分を含有する主剤と、多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤とを含有するポリウレタン接着剤により形成されており、
前記ポリオール成分は、多塩基酸成分及び多価アルコール成分を含有し、
前記多塩基酸成分は、前記イソフタル酸及びその誘導体と前記テレフタル酸及びその誘導体とを35:65〜90:10の質量比で含有する、電池用包装材料。 At least a base material layer, an adhesive layer, a barrier layer, and a heat-fusible resin layer is composed of a laminate provided in this order,
The adhesive layer is formed of a polyurethane adhesive containing a main component containing a polyol component and a curing agent containing a polyfunctional isocyanate component,
The polyol component contains a polybasic acid component and a polyhydric alcohol component,
The polybasic acid component is a battery packaging material containing the isophthalic acid and its derivative and the terephthalic acid and its derivative in a mass ratio of 35:65 to 90:10.
前記接着剤層が、ポリオール成分を含有する主剤と、多官能イソシアネート成分を含有する硬化剤とを含有するポリウレタン接着剤により形成されており、
前記ポリオール成分は、多塩基酸成分及び多価アルコール成分を含有し、
前記多塩基酸成分は、前記イソフタル酸及びその誘導体と前記テレフタル酸及びその誘導体とを35:65〜90:10の質量比で含有している、
電池用包装材料の製造方法。 At least, a substrate layer, an adhesive layer, a barrier layer, and a step of obtaining a laminate by laminating the heat-fusible resin layer in this order,
The adhesive layer is formed of a polyurethane adhesive containing a main component containing a polyol component and a curing agent containing a polyfunctional isocyanate component,
The polyol component contains a polybasic acid component and a polyhydric alcohol component,
The polybasic acid component contains the isophthalic acid and its derivative and the terephthalic acid and its derivative in a mass ratio of 35:65 to 90:10,
Manufacturing method of battery packaging material.
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