JP5934646B2 - 端子接着用テープの製造方法、および端子接着用テープ - Google Patents
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Description
ラミネートフィルム32とリード端子33、34との間に端子接着用テープ31を用いる主たる目的は、ラミネートフィルム32とリード端子33、34との接着であるが、その他にも二つの目的がある。一つはリード端子導出部Xにおける密封性の向上である。端子接着用テープ31はラミネートフィルム32がヒートシールされる際に、適度に溶融し、リード端子33、34の側面に回りこみ、ラミネートフィルム32とリード端子33、34との間に生じる間隙を埋め、リード端子導出部Xにおける密封性を向上させる。
もう一つの目的は短絡防止である。ラミネートフィルム32を構成する層の1つであるバリア層は、通常アルミニウム箔等の金属箔からなる為、ラミネートフィルム32のバリア層とリード端子33、34とが近接すると短絡する恐れがある。しかしながら端子接着用テープ31を用いると、該端子接着用テープ31によってラミネートフィルム32のバリア層とリード端子33、34との間隔が維持されるので、近接に起因する短絡を防止できる。
第2の方法は一度の製膜と架橋で端子接着用テープを製造できるので、製造は簡単である。しかしながら酸変性ポリプロピレン層にも電子線が照射されているので、端子接着用テープとリード端子との接着性の低下、リード端子導出部における密封性の低下が懸念される。さらに端子接着用テープのポリプロピレン層にも電子線が照射されるため、ポリプロピレン層が分解し、ラミネートフィルムと端子接着用テープのシール強度が低下する恐れがある。
密度がほぼ同じ三種類の樹脂を用意し、Tダイ押出成形法にて各樹脂を厚さ70μmの単層のフィルムに製膜し、同一条件にて電子線架橋を行った。得られたフィルムを試験例1−1〜1−3とする。次いでこれら試験例1−1〜1−3のフィルムについて、電子線照射前と電子線照射後についてフィルムの「残存厚み」を測定し、「架橋による流動性の変化」を確認する。尚、「残存厚み」の測定は、未架橋樹脂の流れ難さが影響しないよう、例えMFRが十分に小さい樹脂であっても未架橋であれば流れ出してしまうような、高温・高圧の条件にて行った。具体的には、試験例1−1〜1−3のフィルムを非加熱のシール用マット状に配置し、上方から240℃に加熱された鉄製の巾10mmのシールバーを、面圧1MPaで10秒間押し当てた。製膜当初70μmであったフィルムの残存厚みを測定し、結果を表1に記す。
一般に、樹脂のMFRと分子量とは相関関係が有り、MFRの小さい樹脂は分子量が大きく、MFRの大きい樹脂は分子量が小さいことが知られており、たとえ密度が同じであってもMFRが小さい樹脂ほど一定量あたりの分子数は少ない。そのためMFRが異なる直鎖状低密度ポリエチレンに同じ条件で電子線を照射した場合、一定量あたりの架橋点の数が同じであっても、一分子あたりの架橋点の数は異なってくるのである。即ち、MFRが低く分子量の大きい樹脂は、分子数が少ない為一分子あたりの架橋点が多くなり、逆にMFRが高く分子量が小さい樹脂は、分子数が多い為一分子あたりの架橋点は少なくなる。そのためMFRが低い樹脂は一分子内に多くの架橋点を持ち、隣接する分子と多数の点で固定されるために、架橋により流動性が著しく低下するが、MFRが高い樹脂は一分子内に極わずかの架橋点しか持たず、隣接する分子にほとんど固定されないため、樹脂の流動性が維持されるのである。
即ち本発明は、ラミネートフィルムとリード端子とを接着するための端子接着用テープの製造方法であって、高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層、低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層、酸変性ポリエチレン層が順に積層された多層フィルムを製膜した後、高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層側から電子線を照射することを特徴とする端子接着用テープの製造方法を提供する。
また、高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層のMFRが5g/10min以上30g/10min未満であり、低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層のMFRが0.7g/10min以上6g/10min未満であり、高流動性直鎖状低密度エチレン層と低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層とのMFRの差が1.0g/10min以上であることを特徴とする上記端子接着用テープの製造方法を提供する。
また、上記製造方法を用いて製造された端子接着用テープを提供する。
密度の異なる三種類の樹脂を用意し、Tダイ押出成形法にて各樹脂をそれぞれ厚さ70μmの単層のフィルムに製膜した。次いで各フィルムに同条件で電子線を照射した。得られたフィルムを試験例2−1〜試験例2−3とする。
次に試験例2−1〜2−3のフィルムに、巾10mmのシールバーを上下から当て、その後のフィルムの残存厚みを測定した。尚、シールバーは上方が240℃に加熱された鉄製のもの、下方が加熱されていないゴム製のものを用い、面圧1MPaでフィルムに10秒間押し当てた。結果を表2に記す。
直鎖状のポリエチレンは、エチレンに2〜10重量%程度のα−オレフィンを共重合させることによって得られるが、通常、α−オレフィンの配合割合が大きくなる程ポリエチレンの密度は小さくなる。よって直鎖状ポリエチレンは、密度が小さい程側鎖が多く、分子中の三級炭素の割合が増加する。ところでポリエチレン樹脂に電子線を照射すると、三級炭素に結合する水素原子が、他の水素原子よりも主鎖から引き抜かれ易いことが知られている。よって電子線照射量が同じであっても、直鎖状ポリエチレンの密度が小さくなる程、三級炭素の割合が増え、多くの水素原子が主鎖に炭素ラジカルを残して引き抜かれる為、該炭素ラジカルに起因する架橋が多く発生し、樹脂の架橋度が上がると推測される。
これらのことを考慮し、本願発明者らは端子接着用テープを三層構造とし、一方の表面層を密度の高い直鎖状ポリエチレン層、中間層を密度の低い直鎖状ポリエチレン層、他方の表面層を酸変性ポリエチレン層とし、これらの樹脂からなる三層のフィルムを製膜した後、密度の高い直鎖状ポリエチレン層側から電子線を照射することによって、表面層の架橋を抑えながら中間層の架橋度を高め、上記課題が解決できることを見出した。
また、前記密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン層と、前記密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層との密度差が、10kg/m3以上であることを特徴とする前記端子接着用テープの製造方法が提供される。
以下、本発明においては、「高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層」を「高流L−LDPE」と称し、「低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層」を「低流L−LDPE」と称し、「酸変性ポリエチレン」を「酸変性PE」と称す。
次に得られた三層フィルムに電子線を照射する。このとき電子線は多層フィルムの高流L−LDPE層側から照射する。また電子線照射条件は、フィルムの膜厚、高流L−LDPEや低流L−LDPEの密度等によって適宜決定するとよいが、低流L−LDPE層の架橋が十分に進むよう設定する。しかしながら、酸変性PE層に電子線が到達すると、酸変性PE層の架橋が進み、端子接着用テープとリード端子との接着性、端子導出部における密封性が低下する。そこで、低流L−LDPE層には電子線が十分に到達し、酸変性PE層には電子線があまり到達しない照射条件を選択することが望ましい。
最後に電子線が照射された多層フィルムを、一定巾にスリット加工し、さらに一定長にカットし、本発明の端子接着用テープは完成する。なお、一定長にカットする工程は、端子と端子接着用テープを貼合した後に行ってもよい。
<接着性試験>非水電解質電池の外包材であるラミネートフィルムと端子接着用テープとの接着性を測定した。尚、ラミネートフィルムは「二軸延伸ポリエチレンテレフタレート/二軸延伸ナイロン/アルミニウム箔/酸変性ポリエチレン/直鎖状低密度ポリエチレン」の5層フィルムを用い、該フィルムの直鎖状低密度ポリエチレン層と端子接着用テープの高流L−LDPE層(比較例2においては低流L−LDPE層)とが接するよう、ラミネートフィルムと端子接着用テープとを重ね合わせ、上方からシールバーを当て、ラミネートフィルムと端子接着用テープとをヒートシールした。尚、シール用マットの表面及びシールバーはともに150℃、あるいは170℃になるように加熱し、シール時間は1.0秒、シール圧力は1MPaにてシールを行った。
その後、オートグラフにてT型剥離試験を行い、密着強度を測定した。尚、チャック間距離は40mm、クロスヘッドスピードは300mm/minでおこなった。
尚、ヒートシール条件は高温・高圧の条件(シールバー(鉄製):240℃、シール用マット(ゴム製):非加熱、面圧1MPa、シール時間10秒)で行った。
得られた端子接着用テープについて、接着性試験、絶縁性試験を行った。結果を表3に記す。
(比較例1−2)高流L−LDPEに代えて低流L−LDPEを用いたこと以外は、実施例1と同様にして端子接着用テープを得た。比較例1−2の端子接着用テープについても接着性試験、絶縁性試験を行った。結果を表3に記す。
また比較例1−2の端子接着用テープは表面層、中間層共に低流L−LDPEからなるため絶縁性試験における残存厚みが非常に大きかったが、接着性試験が不良であった。これは電子線照射により、端子接着用テープの流動性が中間層のみならず表面層(低流L−LDPE層)まで低下したためである。
以下、「密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン」を「L−LDPE」と称し、「密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層」を「VLDPE」と称し、「酸変性ポリエチレン」を「酸変性PE」と称す。また本発明の端子接着用テープ20は、本発明の効果を損なわない範囲内で、L−LDPE層21とVLDPE層22との間や、VLDPE層22と酸変性ポリエチレン層23との間に、他の層を有していても良い。
VLDPE層22には、エチレンとαオレフィンとを共重合することによって得られる直鎖状のポリエチレン系樹脂のうち、密度が865〜917kg/m3のものを用いることができるが、電子線によって良好に架橋を行うためには、密度が865〜905kg/m3のものを用いることが特に望ましい。尚、本発明ではVLDPE層22の密度の下限を865kg/m3としたが、密度が865kg/m3下回るものは現在入手しがたい。
酸変性PE層23には、不飽和カルボン酸やアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等の酸で変性したポリエチレン系樹脂を用いる。ポリエチレン系樹脂は極性基を有していないので金属との接着性が乏しいが、酸で変性することによって樹脂中に極性基を導入することができ、アルミや銅、ニッケル等からなるリード端子との接着性を向上させることができる。尚、リード端子との接着性、経済性を考慮すると、酸変性PE層23として無水マレイン酸で変性されたポリエチレン系樹脂を用いることが望ましい。
本発明によると、まず初めにL−LDPE層、VLDPE層、酸変性PE層からなる多層フィルムを製膜する。製膜方法は特に限定されず、例えばL−LDPE、酸変性PEをそれぞれ別々にフィルム状に製膜した後、L−LDPEフィルムと酸変性PEフィルムとの間に熱溶融したVLDPEを押出す、所謂押出ラミネート法によって製膜することができる。
またL−LDPE、VLDPE、酸変性PEをそれぞれ別の押出機に供給し、各押出機から樹脂を一つのダイスに供給する、所謂共押出法を用いても良い。Tダイ共押出法やインフレーション共押出法に代表される共押出法を用いると、一度の製膜工程で多層フィルムを製造することができるので、製造工程数を削減することができる。
最後に電子線が照射された多層フィルムを一定巾にスリット加工したり、一定長にカットしたりし、端子接着用テープ20は完成する。
<接着性試験>非水電解質電池のラミネートフィルムと端子接着用テープとの接着性を測定した。尚、ラミネートフィルムは「二軸延伸PET/二軸延伸NY/アルミニウム箔/酸変性PE/L−LDPE」の5層フィルムを用い、該フィルムのL−LDPE層と端子接着用テープのL−LDPE層或いはVLDPE層とが接するよう、ラミネートフィルムと端子接着用テープとを重ね合わせ、上下からシールバーを当て、ラミネートフィルムと端子接着用テープとを熱融着した。尚、シールバーは上下ともに150℃、あるいは170℃に加熱し、シール時間は1.0秒、シール圧力は1MPaにてシールを行った。
その後、オートグラフにてT型剥離試験を行い、密着強度を測定した。尚、チャック間距離は40mm、引張り速度は300mm/minでおこなった。
尚、シールバーは上方が240℃に加熱された鉄製のもの、下方が加熱されていないゴム製のものを用い、面圧1MPaでフィルムに10秒間押し当てた。
得られた端子接着用テープについて、接着性試験、絶縁性試験を行った。結果を表4に併せて記す。
(比較例2−2)L−LDPEに代えてVLDPEを用いたこと以外は、実施例2と同様にして端子接着用テープを得た。比較例2−2の端子接着用テープについても接着性試験、絶縁性試験を行った。結果を表4に記す。
また比較例2−2の端子接着用テープは表層、中間層共に密度の低いVLDPEからなるので絶縁性試験における残存厚みが非常に大きかったが、接着性試験が不良であった。これは電子線照射により、端子接着用テープの中間層のみならず表面層まで架橋が進んだためと推察される。
尚、本発明による端子接着用テープはポリエチレン系樹脂からなる為、シーラント層がPE系のラミネートフィルムを用いた電池の製造に特に好適に用いられる。
11 高流動性直鎖状ポリエチレン層(高流L−LDPE)
12 低流動性直鎖状ポリエチレン層(低流L−LDPE)
13 酸変性ポリエチレン層(酸変性PE)
20 端子接着用テープ
21 密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン層
22 密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層
23 酸変性ポリエチレン層
30 非水電解質電池
31 端子接着用テープ
32 ラミネートフィルム
33 正極リード端子
34 負極リード端子
35 正極
36 負極
37 セパレータ
Claims (4)
- ラミネートフィルムとリード端子とを接着するための端子接着用テープの製造方法において、
第1の直鎖状ポリエチレン層と、第2の直鎖状ポリエチレン層と、酸変性ポリエチレン層と、が順に積層された多層フィルムを製膜した後、
前記第1の直鎖状ポリエチレン層側から前記多層フィルムに電子線を照射することを特徴とする端子接着用テープの製造方法であって、
前記第1の直鎖状ポリエチレン層は密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン層であり、前記第2の直鎖状ポリエチレン層は密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層であるか、又は、
前記第1の直鎖状ポリエチレン層はMFRが5g/10min以上30g/10min未満の高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層であり、前記第2の直鎖状ポリエチレン層はMFRが0.7g/10min以上6g/10min未満の低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層であり、前記高流動性直鎖状低密度エチレン層と前記低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層とのMFRの差が1.0g/10min以上であることを特徴とする端子接着用テープの製造方法。 - 前記第1の直鎖状ポリエチレン層は密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン層であり、前記第2の直鎖状ポリエチレン層は密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層であることを特徴とする請求項1記載の端子接着用テープの製造方法。
- 前記密度918〜940kg/m3の直鎖状ポリエチレン層と、前記密度865〜917kg/m3の直鎖状ポリエチレン層との密度差が、10kg/m3以上であることを特徴とする請求項2記載の端子接着用テープの製造方法。
- 前記第1の直鎖状ポリエチレン層はMFRが5g/10min以上30g/10min未満の前記高流動性直鎖状低密度ポリエチレン層であり、前記第2の直鎖状ポリエチレン層はMFRが0.7g/10min以上6g/10min未満の前記低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層であり、前記高流動性直鎖状低密度エチレン層と前記低流動性直鎖状低密度ポリエチレン層とのMFRの差が1.0g/10min以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の端子接着用テープの製造方法。
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