JP4627138B2 - 電池包装用アルミラミネート材料 - Google Patents
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Description
しかしながら、上記従来の技術においては、いずれも、成形性、バリヤー性、耐内容物性および白化性のすべてを満足するものではなかった。そして、内容物形状の多様化、および高品質化に対応可能な電池包装用アルミラミネート材料が求められていた。
内側表面から、厚さ10μm超え60μm以下の無延伸ポリプロピレン層、厚さ1〜5μmの酸変性ポリプロピレン層、皮膜付着量が5〜30mg/m2の第1化成皮膜層、および厚さ10〜100μmのアルミニウム箔層を順次積層してなる内側積層部と、
上記アルミニウム箔層の外側に配設された、合成樹脂よりなる最外層を含む複数の層を積層してなる外側積層部とよりなり、
上記無延伸ポリプロピレン層は、上記酸変性ポリプロピレン層上に押出ラミネート処理により押し出された押出層のみよりなり、
上記アルミニウム箔層の外側に配置された上記外側積層部は、皮膜付着量が5〜30mg/m 2 の第2化成皮膜層、厚さ1〜5μmの接着剤層、および厚さ10〜40μmの合成樹脂よりなる上記最外層を順次積層してなり、
総厚みが50〜200μmであり、
引張強度が120〜180N/15mm、伸びが40〜150%であり、
上記無延伸ポリプロピレン層は、静摩擦係数が0.35以下であり、かつ、上記最外層は、静摩擦係数が0.4以下であることを特徴とする電池包装用アルミラミネート材料にある(請求項1)。
すなわち、上記アルミニウム箔層、上記第1化成皮膜層、酸変性ポリプロピレン、及び無延伸ポリプロピレンの積層の組み合わせによって、非常に優れた成形性、耐内容物性、及び白化性を発揮しうるのである。
また、上記酸変性ポリプロピレン層における酸としては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸などを使用することができる。
上記外側積層部としては、様々な合成樹脂を用いた積層構造を適用することができるが、特に上記のように、アルミニウム箔層の外側面に上記第2化成皮膜層を設け、さらにその上に上記特定の厚さの接着剤層を設けてから、上記特定の厚さの最外層を設けることが好ましい。これにより、合成樹脂よりなる最外層とアルミニウム箔層との密着性を高めることができ、優れた成形性を確保することができる。
また、上記最外層の厚さは、成形性の観点から10〜40μmの範囲とすることが好ましい。この厚さが10μm未満の場合には亀裂が発生しやすいという問題があり、一方、40μmを超える場合には薄型化の要請に逆行するという問題がある。
引張強度が180N/15mmを超える場合、及び伸びが40%以下の場合には、成形性が低下して、成形時に亀裂が発生しやすくなるおそれがある。一方、上記引張強度が120N/15mm未満の場合、及び上記伸びが150%を超える場合には、成形後の剛性が不足するおそれがある。
Feが1.2重量%未満、Siが0.2重量%超え、あるいはMnが0.1重量%超えの場合には、機械的性質における引張強さ及び伸びが低下するおそれがある。一方、Feが1.7重量%を超える場合には、粗大な金属間化合物が発生し、割れやすくなるという問題が生じるおそれがある。
上記ドライラミネート処理は、基材の上に接着剤層を配設すると共にこれをある程度乾燥させ、その接着剤層の上にフィルム状の層を重ねて圧着する方法である。上記基材として、化成皮膜層を設けたアルミニウム箔層を用い、その上に接着剤層を配設して乾燥させ、その後、上記最外層を構成する合成樹脂よりなるフィルム状の層を重ね、ローラ等を用いた圧着を行うことにより電池包装用アルミラミネート材料の外側積層部を形成することができる。
本発明の実施例に係る電池包装用アルミラミネート材料につき、図1〜図3を用いて説明する。
本例では、本発明の実施例及び参考例として29種類のラミネート材料(参考例1〜11、13、15〜29及び実施例12、14)を作製し、また、比較例として16種類のラミネート材料(比較例1〜16)を作製し、その特性を評価する試験を複数行った。
参考例13,15,および比較例11は、上記無延伸ポリプロピレン層2を熱融着フィルム層22のみにより構成し、押出層を用いなかった点が参考例1と異なっている。
実施例12,14,および比較例12は、上記無延伸ポリプロピレン層2を押出層21のみにより構成し、熱融着フィルム層を用いなかった点が参考例1と異なっている。
比較例15は、酸変性ポリプロピレン層3を用いずに、その代わりにドライ接着剤層を用いた点が参考例1と異なっている。
簡単に補足説明すると、最外層6としては、Ny:ナイロン(R)フィルム,PE:ポリエチレンフィルム、PVC:ポリ塩化ビニルフィルム、PET:ポリエステルフィルムのいずれかを採用した。
接着剤層5(ドライ接着剤)としては、A系:ポリウレタン系接着剤、あるいはB系:エポキシ系接着剤を用いた。
第1化成皮膜層41および第2化成皮膜層42としては、PCr:リン酸クロメート処理、Zr:ジルコニウム処理、Ti:チタン処理、PZn:リン酸亜鉛処理により作製した化成被膜を用いた。
アルミニウム箔層10としては、Fe:1.0重量%、Si:0.1重量%、Mn:0.05重量%を含有するA材、あるいはFe:1.5重量%、Si:0.1重量%、Mn:0.05重量%を含有するB材のいずれかを用いた。
酸変性ポリプロピレン層3としては、いずれもマレイン酸を用いた。
押出層および熱融着層は、いずれも無延伸ポリプロピレンでありPPと表した。
ドライラミネート処理は、上記第2化成皮膜層42の上に接着剤を塗布する接着剤塗工工程と、上記接着剤を乾燥させて接着剤層5を形成する乾燥工程と、接着剤層5上に最外層6を圧着するドライラミネート工程とを施すことにより行われる。
<機械的性質>
上記各参考例、実施例および比較例のラミネート材料から引張試験用サンプルを切り出し、引張試験を行って引張強さおよび伸びを測定した。引張試験用サンプルは幅15mm、長さ150mmというサイズにした。測定結果は表3、表4に示す。
摩擦係数を測定するに当たっては、3点ボール式スリップテスター摩擦試験にて、荷重200gを負荷した状態で直径φ12mm鋼球を摺動させる方法によりにより行った。測定結果は表3、表4に示す。
上記各実施例および比較例のラミネート材料から、100mm×150mmの矩形状シートを切り出し、成形高さフリーの角頭の金型を用いて張り出し加工を行った。成形後における成形深さにより成形性の良否を判断した。判断基準としては、成形深さ4mm以上の場合を良好として○印で、成形深さ4mm未満の場合を不良として×印で表3および表4に示した。
上記各実施例および比較例のラミネート材料を用いて三方をシールした袋を作製し、その中に炭酸エチル、炭酸ジエチル、炭酸メチレンを同一体積ずつ混合した溶液を3mg注入し、60℃×90%の雰囲気中で1週間保管し、保管前後の溶液中の水分量をカールフィッシャー法で測定した。そして、その水分量の増加量が50ppm以下の場合を良好として○印で、50ppm以上の場合を不良として×印で表3および表4に示した。
上記各実施例および比較例のラミネート材料を、60℃の電解液(1モルの6フッ化リンリチウム溶液)に浸漬し、アルミニウム箔層10と無延伸ポリプロピレン層2との間の接着強度を時系列的に評価した。評価基準としては、アルミニウム箔層10と無延伸ポリプロピレン層2間で剥離していないものを良好として○印で、剥離しているものを不良として×印で表3および表4に示した。
白化性については、上記成形性評価の際の張出し加工後の試料を用い、その最内層である無延伸ポリプロピレン層2を拡大観察し、アルミニウム箔層10にまで至る亀裂が発生していないものを良好として○印で、亀裂が発生しているものを不良として×印で表3および表4に示した。
一方、表3から知られるように、比較例1〜16は、少なくとも1つの評価項目において基準値を下回り、電池包装用アルミラミネート材料としては不十分な性能しか有していないことがわかった。
図2には、上記電池包装用アルミラミネート材料1を用いて構成した電池8外観を3方向からみて示してある。電池8の外周面は、電池包装用アルミラミネート材料1により覆われ、2つの電極81が一つの端部から飛び出している。
10 アルミニウム箔層
11 内側積層部
12 外側積層部
2 無延伸ポリプロピレン層
21 押出層
22 熱融着フィルム層
3 酸変性ポリプロピレン層
41 第1化成皮膜層
42 第2化成皮膜層
5 接着剤層
6 最外層
Claims (4)
- 電池の包装に用いられる電池包装用アルミラミネート材料であって、
内側表面から、厚さ10μm超え60μm以下の無延伸ポリプロピレン層、厚さ1〜5μmの酸変性ポリプロピレン層、皮膜付着量が5〜30mg/m2の第1化成皮膜層、および厚さ10〜100μmのアルミニウム箔層を順次積層してなる内側積層部と、
上記アルミニウム箔層の外側に配設された、合成樹脂よりなる最外層を含む複数の層を積層してなる外側積層部とよりなり、
上記無延伸ポリプロピレン層は、上記酸変性ポリプロピレン層上に押出ラミネート処理により押し出された押出層のみよりなり、
上記アルミニウム箔層の外側に配置された上記外側積層部は、皮膜付着量が5〜30mg/m 2 の第2化成皮膜層、厚さ1〜5μmの接着剤層、および厚さ10〜40μmの合成樹脂よりなる上記最外層を順次積層してなり、
総厚みが50〜200μmであり、
引張強度が120〜180N/15mm、伸びが40〜150%であり、
上記無延伸ポリプロピレン層は、静摩擦係数が0.35以下であり、かつ、上記最外層は、静摩擦係数が0.4以下であることを特徴とする電池包装用アルミラミネート材料。 - 請求項1において、上記アルミニウム箔層は、Feが1.2〜1.7重量%、Siが0.2重量%以下、Mnが0.1重量%以下、および残部が不可避的不純物およびAlからなるアルミニウム合金よりなることを特徴とする電池包装用アルミラミネート材料。
- 請求項1又は2において、上記最外層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ナイロン(R)のいずれかよりなることを特徴とする電池包装用アルミラミネート材料。
- 請求項1〜3のいずれか1項において、上記最外層は、ドライラミネート処理により配設されていることを特徴とする電池包装用アルミラミネート材料。
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