JP6750237B2 - 電池用包装材料 - Google Patents
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Description
項1. 少なくとも、基材層、金属層、及び熱溶着性樹脂層が順次積層された積層フィルムからなり、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である、電池用包装材料。
項2. 前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されている、項1に記載の電池用包装材料。
項3. 前記基材層と前記接着層との間に装飾インキ層が積層されており、
前記装飾インキ層は、金属薄膜細片と結着樹脂を含む樹脂組成物により形成されている、項2に記載の電池用包装材料。
項4. 接着層が金属薄膜細片を含む、項2または3に記載の電池用包装材料。
項5. 前記金属層が、アルミニウム箔またはステンレス鋼箔により形成されている、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
項6. 前記基材層の厚みが、100μm以下である、項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
項7. 前記接着層の厚みが、20μm以下である、項2〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
項8. 前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が、前記積層フィルムの前記熱溶着性樹脂層側の表面の光沢度よりも高い、項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料。
項9. 前記基材層の前記金属層とは反対側に、屈折率が1.20以上1.45以下のコーティング層が積層されている、請求項1〜8のいずれかに記載の電池用包装材料。
項10. 前記基材層の屈折率が、1.49以上1.63以下である、請求項1〜9のいずれかに記載の電池用包装材料。
項11. 前記接着層の屈折率が、1.60以上1.72以下である、請求項2〜10のいずれかに記載の電池用包装材料。
項12. 前記金属層よりも外側に位置する全ての層からなる積層体の全光線透過率が92%以上、ヘーズが5.0%以下である、請求項1〜11のいずれかに記載の電池用包装材料。
項13. 前記電池用包装材料が、前記積層フィルムの巻取体である、項1〜12のいずれかに記載の電池用包装材料。
項14. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項1〜13のいずれかに記載の電池用包装材料内に収容されている、電池。
項15. 少なくとも、基材層と、金属層と、熱溶着性樹脂層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である積層フィルムを欠陥検査対象として、前記積層フィルムの表面を撮像し、前記積層フィルムの基材層の金属層とは反対側の表面から前記金属層の表面の間に存在する異物の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記異物の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
電池用包装材料は、図1に示すように、少なくとも、基材層1、金属層3、及び熱溶着性樹脂層4が順次積層された積層フィルムからなる。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、熱溶着性樹脂層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溶着性樹脂層4同士が熱溶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。
本発明においては、電池用包装材料を構成する積層フィルムの基材層1側の表面の光沢度が150以上であることを特徴とする。このように、本発明の電池用包装材料においては、従来の電池用包装材料よりも、基材層側の光沢度が高いため、例えば後述のように、基材層1側から積層フィルムをカメラなどで撮像するなどして、基材層1と金属層3との間に存在する異物7を高精度で検出することが可能となる。より具体的には、本発明の電池用包装材料においては、基材層1側表面の光沢度が高いため、基材層1側から電池用包装材料を観察した際に、基材層1の外側表面から金属層3の表面の間に異物7が存在した場合、異物7の存在する部分が、その周囲に比して暗く観察されるため、カメラなどで撮像することにより、異物7を高精度で検出することが可能となる。
JIS Z 8105に準じ、BYK−Gardnerマイクロトリグロスを用いて、積層フィルムの基材層1側の表面に対する光の入射角60°の条件とし、観測されたGu値を光沢度とする。
[基材層1]
電池用包装材料において、基材層1は、電池用包装材料の基材となる層である。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ない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
基材層1の金属層3とは反対側に、必要に応じて、屈折率が1.20以上1.45以下のコーティング層(図示しない)が積層されていてもよい。当該コーティング層は、電池用包装材料の最表面に位置するように設けられる。電池用包装材料の最表面にこのような屈折率を有するコーティン層を設けることにより、電池用包装材料と空気との界面部分(コーティング層と空気との界面)における屈折率差が小さくなる。また、電池用包装材料表面の鏡面光沢度も高められる。これらの効果により、異物の検出をより高精度に行うことが可能となる。
装飾インキ層6は、積層フィルムの基材層側の光沢度を調整することを目的として、必要に応じて設けられる層である。装飾インキ層6は、鏡面状金属光沢を有することが好ましい。
電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3との接着強度を高めることを目的として必要に応じて設けられる層である。なお、上述の通り、電池用包装材料が装飾インキ層6を備える場合は、基材層1、装飾インキ層6、接着層2、金属層3の順で積層されることが好ましい。
電池用包装材料において、金属層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。金属層3を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス鋼、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウム及びステンレス鋼が挙げられる。金属層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、アルミニウム箔また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、金属層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(JIS A8021P−O、JIS A8079P−O)など軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
電池用包装材料においては、金属層3と熱溶着性樹脂層4を強固に接着させることなどを目的として、必要に応じて、金属層3と熱溶着性樹脂層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。
電池用包装材料において、熱溶着性樹脂層4は、電池を組み立てた時に、電池用包装材料の最内層を構成する層である。電池の組み立て時に、熱溶着性樹脂層4の表面同士を互いに接触させ、接触した部分を熱溶着して電池素子を密封することができる。
本発明の電池用包装材料においては、基材層1の外側表面と金属層3表面の間に異物7が存在する場合にも、異物7の検出を高精度で行うことができる。前述の通り、電池用包装材料は、生産ラインにおいては、一般に、帯状の積層フィルムとして製造され、これをロール状に巻き取った巻取体として保管、輸送などがされる。電池用包装材料の製造工程においては、積層フィルムの各層を積層している際に、装置などに付着した異物や、空中に飛散している異物が積層工程で層上に落下し、そのまま隣接する層と積層されることにより、積層フィルムに含まれる層の界面部分に異物が含まれる場合がある。また、積層フィルムの各層を構成する樹脂フィルムや金属箔などにも異物が付着していることがある。積層フィルムの層の界面部分にこのような異物が存在した電池用包装材料を成形すると、異物の存在する部分とその他の部分との伸びの違いなどにより、異物の存在する部分にはピンホールが発生しやすくなる。
本発明の電池用包装材料の製造方法については、所定の組成の各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法が例示される。
本発明の電池用包装材料の欠陥検査方法(以下、単に「欠陥検査方法」ということがある)は、少なくとも、基材層1と、金属層3と、熱溶着性樹脂層4とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、積層フィルムの基材層1側の表面の光沢度が150以上である積層フィルムを欠陥検査対象として、積層フィルムの表面(基材層1側の表面)を撮像し、積層フィルムの基材層1の金属層3とは反対側の表面から金属層3の基材層1側の表面の間に存在する異物7の位置情報を記録する工程と、当該位置情報に従い、異物7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程とを備えることを特徴とする。
本発明の電池用包装材料は、正極、負極、電解質等の電池素子を密封して収容するための包装材料として使用される。
なお、各層の屈折率の測定方法、金属層よりも外側に位置する積層体の全光線透過率及びヘーズの測定方法は、それぞれ以下の通りである。
屈折率の測定には、アッベ屈折計(アタゴ製NAR-1T SOLIDならびにNAR-1T・LO)を使用した。基材層、接着層(硬化後)、及び金属層の屈折率は、それぞれ、単体で測定した。また、コーティング層は、厚みが極めて薄いため、ガラス板の表面にコーティング層を形成してから測定した。
全光線透過率及びヘーズの測定には、紫外可視近赤外分光光度計(日本分光製V−670)を使用した。基材層及び接着層(硬化後)の全光線透過率及びヘーズは、それぞれ、単体で測定した。また、金属層よりも外側に位置する積層体(コーティング層、基材層、接着層)については、当該積層体を形成してから測定した。コーティング層は、厚みが極めて薄いため、ガラス板の表面にコーティング層を形成してから測定した。
<実施例1〜11及び比較例1〜6>
表1及び表2に示した樹脂からなる基材層1(厚さ25μm、PET層/ナイロン層については、順に12μm/15μm)の上に、両面に化成処理を施した金属層(厚さ40μm)からなる金属層3をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、それぞれ表1及び表2に示す光沢度を有する金属層の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層3上に接着層2(厚さ4μm)を形成した。次いで、金属層3上の接着層2と基材層1を貼合した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層1/接着層2/金属層3の積層体を調製した。なお、金属層3として使用した金属層の化成処理は、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布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法により金属層の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
アルミニウム蒸着箔細片(平均厚さ0.06μm、平均長径12.2μm、アスペクト比203)全固形分中濃度30質量%
アルミニウム蒸着箔細片(平均厚さ0.06μm、平均長径12.2μm、アスペクト比203)全固形分中濃度40質量%
アルミニウム蒸着箔細片(平均厚さ0.06μm、平均長径12.2μm、アスペクト比203)全固形分中濃度10質量%
各実施例及び比較例で得られた電池用包装材料の積層フィルム表面の光沢度、及び当該積層フィルムの製造に使用した金属層表面の光沢度は、それぞれ、以下のように測定した。JIS Z 8105に準じ、BYK−Gardnerマイクロトリグロスを用いて、積層フィルムまたは金属層の基材層1側の表面に対する光の入射角60°の条件とし、観測されたGu値を光沢度とした。金属層表面の光沢度は、化成処理を行った後、基材層、熱溶着性樹脂層、接着層などの他の層を積層する前に測定した。各実施例及び比較例で使用した積層フィルム及び金属層の基材層1側表面の光沢度は、それぞれ、表1及び表2の通りである。なお、積層フィルムの基材層側の光沢度は、金属層の光沢度だけでなく、基材層、装飾インキ層、接着層などの組成、厚みなどの影響を受けている。
同一日に連続生産された実施例1〜11及び比較例1〜6で得られた電池用包装材料の基材層側を、キーエンス社製のラインスキャンカメラXG−HL04Mにて、40MT/minで搬送しながら異物欠点を測定した。異物認識性は、それぞれ電池用包装材料の表面100m2に認識される欠点数を比較することで評価した。欠点が60個以上認識された場合を◎◎、欠点が50個から59個以上認識された場合を◎、49個から20個認識された場合を〇、19個から5個認識された場合を△、4個以下認識された場合を×と判定した。結果を表1及び表2に示す。なお、実施例6,7において、光沢度が350と高いにもかかわらず、異物認識性評価が「◎」ではなく「○」である理由は、装飾インキ層を設ける場合には、基材層内、基材層と装飾インキ層との界面部分に存在する異物のみが検出され、接着層などに存在する異物が検出対象外となり、検出対象となる異物の総数が少ないためと考えられる。
表3に示した樹脂からなる基材層1(厚さ25μm)の上に、両面に化成処理を施した金属層(厚さ40μm)からなるアルミニウム箔(金属層3)をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、表3に示す屈折率を有するアルミニウム箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層3上に接着層2(厚さ3μm)を形成した。次いで、金属層3上の接着層2と基材層1を貼合した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層1/接着層2/金属層3の積層体を調製した。なお、金属層の化成処理は、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布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法により金属層の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
2 接着層
3 金属層
4 熱溶着性樹脂層
5 接着層
6 装飾インキ層
7 異物
Claims (16)
- 少なくとも、基材層、金属層、及び熱溶着性樹脂層が順次積層された積層フィルムからなり、
前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されており、
前記基材層と前記接着層との間に装飾インキ層が積層されており、
前記装飾インキ層は、金属薄膜細片と結着樹脂を含む樹脂組成物により形成されており、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である、電池用包装材料。 - 少なくとも、基材層、金属層、及び熱溶着性樹脂層が順次積層された積層フィルムからなり、
前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されており、
接着層が金属薄膜細片を含み、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である、電池用包装材料。 - 前記基材層と前記接着層との間に装飾インキ層が積層されており、
前記装飾インキ層は、金属薄膜細片と結着樹脂を含む樹脂組成物により形成されている、請求項2に記載の電池用包装材料。 - 接着層が金属薄膜細片を含む、請求項1に記載の電池用包装材料。
- 前記金属層が、アルミニウム箔またはステンレス鋼箔により形成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層の厚みが、100μm以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記接着層の厚みが、20μm以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が、前記積層フィルムの前記熱溶着性樹脂層側の表面の光沢度よりも高い、請求項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層の前記金属層とは反対側に、屈折率が1.20以上1.45以下のコーティング層が積層されている、請求項1〜8のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層の屈折率が、1.49以上1.63以下である、請求項1〜9のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記接着層の屈折率が、1.60以上1.72以下である、請求項1〜10のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記金属層よりも外側に位置する全ての層からなる積層体の全光線透過率が92%以上、ヘーズが5.0%以下である、請求項1〜11のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記電池用包装材料が、前記積層フィルムの巻取体である、請求項1〜12のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、請求項1〜13のいずれかに記載の電池用包装材料内に収容されている、電池。
- 少なくとも、基材層と、金属層と、熱溶着性樹脂層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されており、
前記基材層と前記接着層との間に装飾インキ層が積層されており、
前記装飾インキ層は、金属薄膜細片と結着樹脂を含む樹脂組成物により形成されており、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である積層フィルムを欠陥検査対象として、前記積層フィルムの表面を撮像し、前記積層フィルムの基材層の金属層とは反対側の表面から前記金属層の表面の間に存在する異物の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記異物の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。 - 少なくとも、基材層と、金属層と、熱溶着性樹脂層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されており、
接着層が金属薄膜細片を含み、
前記積層フィルムの前記基材層側の表面の光沢度が150以上である積層フィルムを欠陥検査対象として、前記積層フィルムの表面を撮像し、前記積層フィルムの基材層の金属層とは反対側の表面から前記金属層の表面の間に存在する異物の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記異物の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
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