JP6813336B2 - ラミネート材の加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイスの外装体、食品や医薬品の包装材に用いられるラミネート材の加工方法に関する。
携帯通信端末機器用蓄電池、車載用蓄電池、回生エネルギー回収用蓄電池、キャパシタ、全固体電池等の電池は小型化、軽量化に伴い、従来使用されていた金属製の外装体に代えて、金属箔の両面に樹脂フィルムを接着剤で貼り合わせたラミネート材製の外装体が用いられることが多くなっている(特許文献1参照)。
特許文献1に記載されたキャパシタ用ラミネートケースは、ケース内側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極接続部を形成し、ケース外側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極端子を形成したものである。このタイプのラミネートケースはタブリードを必要としないので、キャパシタの小型軽量化を図ることができる。
また、ラミネート材における金属箔の露出方法として、出願人は金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において露出予定部に接着剤を塗布しない部分を形成し、貼り合わせ後に接着剤未塗布部上の樹脂フィルムを切除する方法を提案した(特許文献2参照)。この方法によれば、露出予定部は金属箔と樹脂フィルムとが接着されていないので容易に樹脂フィルムを切除でき、かつ金属箔表面が接着剤で汚損されることもない。
また、金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において、金属箔の露出予定部に易剥離シートを貼り付けた上で樹脂フィルムを貼り合わせ、その後樹脂フィルムを切除する際に易剥離シートを樹脂フィルムに接着させて除去する方法もある。
特開2013−161674号公報 特開2015−205504号公報
金属箔を露出するには切断した樹脂層片を金属箔から剥離しなければならない。樹脂層片は周囲から切り離されているので、樹脂層片を摘まむ、樹脂層片に粘着テープを貼って引っ張る等の方法で剥離することができる。剥離することに困難性はないが、包装材の量産に際しては効率良く、より連続加工に適した樹脂層片を剥離する方法が望まれている。
本発明は、上述した背景技術に鑑み、ラミネート材の樹脂層片を効率良く剥離して金属露出部を形成する方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明は下記[1]〜[8]に記載の構成を有する。
[1]金属箔と樹脂層が貼り合わされ、前記樹脂層に、金属箔に対する接合力が周囲よりも弱い易剥離部が形成されたラミネート材に対し、
前記易剥離部の周縁を切断する切断工程と、切断した易剥離部を吸引により剥離して金属箔が露出する金属露出部を形成する剥離工程とを行うことを特徴とするラミネート材の加工方法。
[2]前記切断工程と剥離工程の間に、易剥離部の剥離のきっかけとなって剥離を促す剥離促進部を形成する剥離準備工程を行う前項1に記載のラミネート材の加工方法。
[3]前記ラミネート材は長手方向に複数の易剥離部を有し、
前記剥離工程において、ラミネート材を長手方向に移動させながら複数の易剥離部を連続して剥離する前項1または2に記載のラミネート材の加工方法。
[4]前記剥離工程において、ラミネート材の両面を、2つのプーリーに有孔の無端ベルトが架け渡され、該無端ベルトの裏側から吸引する吸引式ベルトコンベアで挟み、プーリーの回転によりラミネート材を移動させながら吸引して複数の易剥離部を剥離する前項3に記載のラミネート材の加工方法。
[5]前記剥離工程までの各工程をフラットシートのラミネート材に対して行う前項1〜4のうちのいずれか1項に記載のラミネート材の加工方法。
[6]前記金属箔と樹脂層が接着剤層によって貼り合わされ、前記接着剤層は部分的に接着剤が塗布されていない接着剤未塗布部を有し、前記易剥離部が接着剤未塗布部に重なる部分に形成されている前項1〜5のうちのいずれか1項に記載のラミネート材の加工方法。
上記[1]に記載のラミネート材の加工方法によれば、切断した樹脂層の易剥離部を吸引によって効率良く剥離して金属露出部を形成できる。また、従来の粘着テープによる剥離と比べると、粘着テープのような消耗品を使用しないことでランニングコストを抑制でき、使用済み粘着テープの廃棄物も発生しない。また、易剥離部の回収も行いやすく、粘着テープのようにテープの交換も必要無いため、連続加工に効果がある。
上記[2]に記載のラミネート材の加工方法によれば、剥離準備工程で形成した剥離促進部が易剥離部の剥離のきっかけとなり、より容易に易剥離部を剥離できる。
上記[3]に記載のラミネート材の加工方法によれば、複数の易剥離部を効率良く剥離できる。
上記[4]に記載のラミネート材の加工方法によれば、両面に易剥離部を有するラミネート材の剥離を効率良く行える。
上記[5]に記載のラミネート材の加工方法によれば、各工程をフラットシートの状態で行うことによって効率良く行うことができる。特に、剥離工程においては、フラットシートを吸引することによって吸引力を一定に保ち、かつ吸引ロスを少なくすることができる。
上記[6]に記載のラミネート加工方法によれば、易剥離部が接着剤未塗布部によって形成されているラミネート材における連続生産工程において上記の効果がより高く得られる。
本発明の加工方法を適用するラミネート材の斜視図である。 図1Aの1B−1B線断面図である。 図1Bのラミネート材の切断工程を示す断面図である。 剥離準備工程の一例を示す図である。 剥離促進部の一例を示す断面図である。 剥離準備工程の他の例を示す図である。 剥離準備工程のさらに他の例を示す図である。 剥離工程の一例を示す図である。 図1Bのラミネート材の剥離工程後の断面図である。
図1A〜1Bに本発明の加工方法を適用するラミネート材1を示し、図2〜図8にこのラミネート材1の加工方法を模式的に示す。前記ラミネート材1は電池ケースの材料として用いられる。
以下の説明において、同一符号を付した部材は同一物または同等物を表しており、重複する説明を省略する。
[ラミネート材]
図1Aおよび図1Bのラミネート材1は、金属箔11の一方の面に第1接着剤層12を介してケースの外側層となる耐熱性樹脂層13が積層されるとともに、前記金属箔層11の他方の面に第2接着剤層14を介してケースの内側層となる熱融着性樹脂層15が積層され、金属箔11の両面に樹脂層が積層されている。前記第2接着剤層14には、接着剤が塗布されていない接着剤未塗布部14a形成されている。前記接着剤未塗布部14aでは金属箔11と熱融着性樹脂層15とが接着されずに離れているので、接着剤が塗布されている部分よりも接合力が弱い。従って、前記ラミネート材1において、熱融着性樹脂層15の易剥離部20は接着剤未塗布部14aに重なる部分に形成されている。
前記接着剤未塗布部14aを有するラミネート材1の製造方法は限定されず、例えば以下の方法で作製することができる。
金属箔11に、表面に凹凸を有するグラビアロールを用いて接着剤が塗布されない接着剤未塗布部14aを形成しながら接着剤を塗布した後、金属箔11と熱融着性樹脂層15を貼り合わせてエージング処理する。接着剤の塗布方法はロール塗布のほか、インクジェット方式で未塗布部を形成しつつ接着剤を吹き付け塗布する方法がある。易剥離部の無い耐熱性樹脂層13は、金属箔11と耐熱性樹脂層13の合わせ面の全体に接着剤を塗布して第1接着剤層12を形成し、これらを貼り合わせる。
本件では金属露出部を生成するために接着剤未塗工部を作成したが、接着剤塗工前に第2接着剤層14と比較して金属箔11の方が結合力が弱く、かつ接着剤を浸透させないシート(例えば熱融着性樹脂層15と同じ材質のフィルム等)を予め金属箔11に貼りつけて(固定させて)おくことで、シート部分が接着剤の未塗工部を作成した時と同様に易剥離部を作成することができる。
前記ラミネート材1は金属箔11の両面に樹脂層が形成されているが、金属箔11の一方の面にのみ樹脂層が形成されているラミネート材にも本発明の加工方法を適用できる。また、前記ラミネート材1は熱融着性樹脂層15のみに易剥離部20が形成されているが、耐熱性樹脂層13のみに易剥離部を設けることも、両面に易剥離部を設けることも自由に設定できる。耐熱性樹脂層13に易剥離部を設ける方法は、上述した熱融着性樹脂層15の易剥離部20の形成方法と同じである。また、易剥離部の形状および数も何ら制限されない。易剥離部は図示例の四角形の他、多角形、円形、楕円形、不定形等、任意形状に形成することができる。易剥離部は金属露出部の前段階の状態であるから、金属露出部の形状および数が何ら制限されないように、ラミネート材の用途に応じて易剥離部の形状および数を自由に設定できる。
(ラミネート材の材料)
本発明はラミネート材を構成する各層の材料を限定するものではなく、ラミネート材の用途に応じて適宜選択する。以下は、電池ケースの好ましい材料の例である。
金属箔11として、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔、銅箔、チタン箔、これらの金属のクラッド箔を例示でき、さらにはこれらの金属箔にめっきを施しためっき箔を例示できる。また、これらの金属箔に化成皮膜を形成することも好ましい。金属箔11の厚さは7μm〜150μmが好ましい。
耐熱性樹脂層13を構成する耐熱性樹脂としては、ラミネート材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂層15を構成する熱可塑性樹脂の融点より10℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より20℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが特に好ましい。例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。前記ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、6−ポリアミドフィルム、6,6−ポリアミドフィルム、MXDポリアミドフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム等が挙げられる。また、耐熱性樹脂層13は、単層で形成されていても良いし、あるいは、例えばPETフィルム/ポリアミドフィルムからなる複層で形成されていても良い。また、厚さは9μm〜50μmの範囲が好ましい。
熱融着性樹脂層15を構成する熱可塑性樹脂としては、耐薬品性および熱封止性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、EVA(エチレン・酢酸ビニル共重合体)、EAA(エチレン・アクリル酸共重合体)、EMAA(エチレン・メタアクリル酸共重合体)を例示できる。また、ポリアミドフィルム(例えば12ナイロン)やポリイミドフィルムも使用できる。また、厚さは20μm〜80μmの範囲が好ましい。
耐熱性樹脂層13側の第1接着剤12としては、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステル−ウレタン系樹脂、あるいはポリエーテル−ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。一方、熱融着性樹脂層15側の第2接着剤14としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤が挙げられる。
[ラミネート材の加工]
前記ラミネート材1に対し、切断工程および剥離工程を実施して金属露出部を形成する。以下に、切断工程、剥離準備工程、剥離工程を順次行う加工例を示す。
ラミネート材1は長手方向に複数の易剥離部20を有しロールに巻かれた長尺のシートとし、巻出ロール40から巻出されたラミネート1を巻取りロール41に巻き取るまでのパスライン中に上記の工程を行うものとする。このように、ロールに巻いた長尺のラミネート材1は一つのパスラインで複数の易剥離部を連続処理できるので、枚葉のラミネート材をバッチ式で処理するよりもリードタイムを短縮できる。また、切断工程から剥離工程までの複数の工程は、一つのパスラインで連続して行うことも、工程毎に一つのパスラインで行うこともできる。
また、前記ラミネート材1は熱融着性樹脂層15のみに易剥離部20を有しているが、耐熱性樹脂層13のみに易剥離部を有するラミネート材および両面に易剥離部を有するラミネート材も同じ手法で易剥離部を剥離し、かつ除去することができる。
(切断工程)
図2に示すように、前記ラミネート材1の熱融着性樹脂層15側の面において、レーザー切断装置30を配置し、易剥離部20の周縁に沿ってレーザーLを照射し、熱融着性樹脂層15を溶断する。前記易剥離部20の全周にレーザーLを照射すると、樹脂層片となった易剥離部20がラミネート材1から切り離される。23は切断線を示している。なお、前記易剥離部20を確実に切り離すには、易剥離部20の周縁よりも内側を狙ってレーザーLを照射し、照射位置が第2接着剤層14に重ならないようにすることが好ましい。
易剥離部20の切断に使用するレーザーLは、樹脂層の吸収波長に合わせたレーザー種を用い、出力を調節することで金属箔に影響を与えずに樹脂層のみを切断することができる。例えば、ポリオレフィンフィルムに対してはCOレーザーが適している。また、樹脂層の切断手段はレーザーに限定されず、トムソン刃やピナクル刃等の工具、ホットナイフ等によっても樹脂層を切断できる。
(剥離準備工程)
図2に示すように、切断工程後のラミネート材1は切断された易剥離部20が金属箔11上に残っており、前記易剥離部20が静電気によって金属箔11に引き寄せられていることもある。従って、剥離準備工程では、吸引による剥離のきっかけとなって剥離を促進する剥離促進部を形成し、次工程の剥離工程において確実に剥離できるようにする。
以下に、図3〜図6を参照しつつ、剥離促進部の形成手段の例と、形成される剥離促進部の形態例について説明する。
図3はしごきロール50による剥離促進部の形成を示している。前記ラミネート材1、2の熱融着性樹脂層15を外側にしてしごきロール50に掛けて屈曲させて、易剥離部20を有する熱融着性樹脂層15が引っ張り勝手となるように移動させる。このようにしてラミネート材1を移動させると、切断線23の隙間が拡大し、あるいは、図4に示すように易剥離部20の端部20aが浮き上がり、隙間や浮き上がった端部20aが剥離促進部となる。前記しごきロール50による剥離促進部の形成においては、図示例のように、複数個のしごきロール50を配置してラミネート材1を複数回屈曲させ、あるいは屈曲角度を小さくしてしごきロール50に接触している部分の外法寸法と内法寸法との差を拡大すると、剥離促進部が形成されやすい。
図5および図6はブラッシングによる剥離促進部の形成を示している。図5はラミネート材1を支持するアイドルロール52に対向する位置に平型ブラシ53を熱融着性樹脂層に接触させて配置し、ブラッシングによって切断線23の隙間が拡大させ、あるいは図4に示すように易剥離部20の端部20aを浮き上らせることによって剥離促進部を形成する。図6はアイドルロール52に対向する位置にロール型ブラシ54を熱融着性樹脂層に接触させて配置して回転させ、ブラッシングによって剥離促進部を形成する。ロール型ブラシ54による剥離促進部の形成では、ロール型ブラシ54をラミネート材1の移動方向に対して逆回転させることによって剥離促進部が形成されやすくなる。
その他の剥離促進部の形成方法として以下の方法がある。静電気を除去して易剥離部20を金属箔11から離れやすくする。金属箔11と易剥離部20との間の静電気が除去された部分が剥離促進部である。また、易剥離部20の切断線23に向かってエアブローを行い、切断線23の隙間を拡大し、あるいは易剥離部20の端を浮かせ(図4参照)、あるいは易剥離部20を金属箔11から浮かせる。切断線23の拡大した隙間、および易剥離部20の浮き上がった部分が剥離促進部である。また、サクションロールを用いて熱融着性樹脂層15を吸引して易剥離部20を浮かせる。易剥離部20の浮き上がった部分が剥離促進部である。
また、両面に易剥離部を有するラミネート材に対しても1つのパスラインで剥離促進部を形成することができる。例えば、図5および図6のブラッシングによる剥離促進部の形成においては、両面に平型ブラシ53またはロール型ブラシ54を配置すれば1つのパスラインで両面の処理を行える。
本工程において、一部の易剥離部20が完全に剥離してラミネート材1、2から離れてしまっても何ら支障はない。一部の易剥離部20が剥離していても、そのまま次工程の剥離工程を実施する。
(剥離工程)
図7に、吸引ベルトコンベア60を用いて易剥離部20を剥離する工程を示す。
前記吸引ベルトコンベア60は、2つのプーリー61に多数の孔を有する無端ベルト62が架け渡され、無端ベルト62の裏面に吸引装置63を備えている。前記吸引装置63を稼働して無端ベルト62の孔から裏面側にエアを吸引することにより、無端ベルト62の外面に接触している物を引き寄せる。前記ラミネート材1の両面に無端ベルト62が接触するように2台の吸引ベルトコンベア60を配置し、プーリー61の回転によりラミネート材1を移動させながら両面を吸引する。吸引装置63によって易剥離部20が引き寄せられて剥離し、吸引ベルトコンベア60を通り過ぎると剥離した易剥離部20が落下する。しかも、前工程でラミネート材1に剥離のきっかけとなる剥離促進部が形成されているので易剥離部20が容易に剥離する。また、小さい吸引力でも確実に剥離することができる。そして、図8に示すように、易剥離部20が除去されることによって金属箔11が露出して金属露出部22が形成される。
吸引による剥離は、摘まむ、粘着テープを貼って引っ張るといった従来の方法よりも短時間で易剥離部20を剥離できるので、効率良く金属露出部22を形成できる。また、粘着テープを使用しないので、使用済み粘着テープの廃棄物が発生しない。吸引装置を準備することでイニシャルコストはかかるが、粘着テープのような消耗品を使用しないことで、量産時のランニングコストを抑制できる。さらに、吸引ベルトコンベア60を用いてラミネート材1を移動させながら剥離することにより、複数の易剥離部を連続して剥離できるので、長手方向に複数の易剥離部を有する長尺のラミネート材に対して効率良く剥離できる。
図7はラミネート材1の上下に吸引ベルトコンベア60を配置しているが、ラミネート材1、2は熱融着性樹脂層15にのみ易剥離部20を有しているので、熱融着性樹脂層15側にのみ吸引ベルトコンベア60を配置すれば足りる。しかし、熱融着性樹脂層15と耐熱性樹脂層13の両方に易剥離部を有するラミネート材の剥離工程においては、図示例のように両面に吸引ベルトコンベア60を配置することによって両面の剥離工程を同時に行えるのでリードタイムを短縮できる。
また、吸引手段は吸引ベルトコンベアに限定されない。他の吸引手段として、サクションロールや吸引ノズル等を用いることができる。
前記金属露出部22は、例えば電池ケースにおける導電部となる部分である。従って、本露出部をキズなどから保護するため、ロール状にする際などフィルムや紙のシートを間に挟んでおいてもよい。
本工程は剥離工程のパスラインで剥離工程に連続して行うことができる。剥離工程と同じパスラインで連続して行うことによってリードタイムの増加を最小限にとどめることができる。
前記ラミネート材で電池や食品のケースを作製するには、フラットシートに作製されたラミネート材を張り出し加工や製袋加工によって立体形状に成形する。本発明の加工方法における各工程は立体成形後でも可能であり、切断工程の前や工程間に立体成形加工を挿入することができる、しかし、各工程を効率良く行うには、フラットシートの状態で行うことが好ましい。特に、吸引による剥離工程はフラットシートのラミネート材に対して行うことが好ましい。立体成形したラミネート材に対して吸引による剥離工程を行うと、フラットシートに対するよりも吸引力を一定に保つことが難しく、かつ吸引ロスが多くなるためである。以上より、剥離工程までの各工程をフラットシートのラミネート材に対して行うことが好ましい。
本発明は、電池やコンデンサのケース等用いられるラミネート材の加工に利用できる。
1…ラミネート材
11…金属箔
12…第1接着剤層
13…耐熱性樹脂層
14…第2接着剤層
14a…接着剤未塗布部
15…熱融着性樹脂層
20…易剥離部
20a…剥離促進部
22…金属露出部
23…切断線
30…レーザー切断装置
50…しごきロール
53…平型ブラシ
54…ロール型ブラシ
60…吸引ベルトコンベア
61…プーリー
62…無端ベルト
63…吸引装置
L…レーザー

Claims (4)

  1. 金属箔と樹脂層が貼り合わされ、前記樹脂層に、金属箔に対する接合力が周囲よりも弱い易剥離部が長手方向に複数形成されたラミネート材に対し、
    前記易剥離部の周縁を切断する切断工程と、切断した複数の易剥離部を吸引により剥離して金属箔が露出する金属露出部を形成する剥離工程とを行い、
    前記剥離工程において、前記ラミネート材を長手方向に移動させながら、ラミネート材の両面を、2つのプーリーに有孔の無端ベルトが架け渡され、該無端ベルトの裏側から吸引する吸引式ベルトコンベアで挟み、プーリーの回転により吸引して複数の易剥離部を剥離することを特徴とするラミネート材の加工方法。
  2. 前記切断工程と剥離工程の間に、易剥離部の剥離のきっかけとなって剥離を促す剥離促進部を形成する剥離準備工程を行う請求項1に記載のラミネート材の加工方法。
  3. 前記剥離工程までの各工程をフラットシートのラミネート材に対して行う請求項1または2に記載のラミネート材の加工方法。
  4. 前記金属箔と樹脂層が接着剤層によって貼り合わされ、前記接着剤層は部分的に接着剤が塗布されていない接着剤未塗布部を有し、前記易剥離部が接着剤未塗布部に重なる部分に形成されている請求項1〜のうちのいずれか1項に記載のラミネート材の加工方法。
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