KR100258014B1 - 건전지 외장용 감열라벨 및 라벨외장전지 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
건전지 외장용 감열라벨 및 라벨외장전지
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
감열성 접착제의 사용에 의하여 야기되는 상술한 문제가 발생되지 않으며 양호한 외관을 가지고 전지에 충분히 적용되며 경제적인 건전지 외장용 감열라벨 및 보관중에 있을 때에 금속광택을 가지고 양호한 외관을 유지하며, 품질의 변화가 없는 외관라벨을 가지는 전지를 제공함.
3. 발명의 해결방법의 요지
열수축필름으로 만들어진 기본재와, 그 기본재의 뒷면에 마련된 금속층과, 금속층상에 마련된 내열성 절연층 및 그 절연층상의 감열성 접착제로 구성된다. 기본재는 감열성 접착제의 부착성을 발휘하는 온도보다 적어도 15℃이상 높은 온도에서 열수축한다.
4. 발명의 중요한 용도
건전지의 외장용라벨이 양호한 외관을 유지할 수 있도록 하는데 사용함.
Description
제1도는 본 발명의 외장용 감열라벨의 구성의 단면도이다.
제2도는 본 발명의 다른 외장용 감열라벨의 구성의 단면도이다.
제3도는 본 발명의 또 다른 외장용 감열라벨의 구성의 단면도이다.
제4도는 전지에 외장용 감열라벨을 가하기 위한 장치의 모식도이다.
제5도는 외장라벨이 가해진 전지의 길이방향 단면도이다.
제6도는 동 전지의 단면도이다.
제7도는 열수축 외장용 감열라벨을 가지는 전지의 길이방향 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기본재 2,2b : 금속층(알루미늄 증착증)
3 : 감열성 접착제층 4 : 인쇄층
5 : 니스층 6 : 내열성 전기절연층
7 : 앵커코트(anchor coat) 10,10a,10b : 외장용 감열라벨
10t : 상부끝단 10u : 하부끝단
11 : 귄취필름 12 : 이송로울러
13 : 절단로울러 13a : 커터
12 : 회전드럼 15 : 가열장치
15a : 히터 16 : 건전지
16a,16c : 상부끝단 16b : 하부끝단
20 : 콘베이어 21,31 : 이송드럼
29 : 공급드럼 29a : 유지 유니트
30 : 가이드 32 : 로울러 벨트
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은, 건전지 외장용 감열라벨 및 그러한 외장 감열라벨을 가진 전지의 개선에 관한 것이다.
외부직경 및 길이와 같은 전지의 크기는 JIS(Japanese Industrial Standards : 일본공업규격) 및 IEC 에 표준화되어 있다. 따라서, 더 좋은 성능을 가지는 배터리의 개발은 외장의 체적에 있어서의 성공적인 감소에 달려있다.
외장의 체적을 감소하기 위하여, 그의 기본재로서 열수축 수지필름과, 그 기본재의 한면에 형성된 인쇄층 및 기본재의 다른 면상에 형성된 감압성 접착제층을 포함하여 구성되는 외장라벨로 종래의 금속외장이 대체되고 있다. 이 외장라벨은 안쪽의 접착제층과 함께 건전지의 외부둘레에 감음으로써 건전지에 가해되며, 기본재를 열수축함으로써 건전지에 장착된다. 외장라벨은 종래의 금속외장보다 얇기 때문에, 건전지는 더 많은 용량을 가질 수 있다.
그러나, 이러한 방식의 외장라벨은 이하의 결점을 가진다. 외장라벨이 건전지에 가해졌을 때, 기본재의 외부면상에 형성된 접착제층은 그의 표면상에 박리지를 가진다. 건전지에 필요없는 박리지는 건전지의 가격을 상승시킬뿐 아니라, 작동효율도 감소하게 된다.
박리지를 없애기 위하여, 외장라벨로서 열용융 접착제나 감열성 접착제를 사용하고 있다. 감열성 접착제는 특정 온도의 열이 가해지지 않으면 비접착성이므로, 박리지가 필요없다.
그러나, 이러한 감열성 외장라벨도 다음과 같은 다른 결점을 가지고 있다. 감열성 접착제가 지나치게 높은 온도로 활성화되면, 기본재로서 사용되는 열수축 수지필름이 수축한다. 이는 외장라벨이 건전지의 주위에 감겨져 있을 때 주름이 잡히거나 또는 변형을 일으키게 한다. 한편, 감열성 접착제가 지나치게 낮은 온도에서 활성화되면, 외장라벨은 감열성 접착제가 충분히 접착성을 발휘하기도 전에 가해지므로 접착불량을 일으킨다.
또한, 이러한 방식의 외장라벨은 외장라벨에 높은 금속광택을 부여하기 위하여 기본재의 뒷면에 알루미늄과 같은 금속증착필름이 마련되므로, 기본재면상의 인쇄상태를 제고하게 된다.
그러나, 만약 감열성 접착제가 알루미늄 증착필름을 포함하는 외장라벨내의 감압성 접착제의 대신에 사용되면, 전지가 보존중에 증착 알루미늄이 분해된다. 따라서 금속광택을 잃게되고 외장라벨의 외관이 손상된다.
알루미늄의 분해는 감열성 접착제가 열용융되고 금속케이스상에 외장라벨을 붙이기 위하여 냉각할 때, 감열성 접착제층상의 작은 핀구멍의 생성으로 야기된다. 감열성 접착제층이 그러한 핀구멍을 가질 때, 공기중의 수분이 증착 알루미늄과 알카라인 건전지의 경우에 철이나 니켈도금강으로 만들어지는 전지케이스의 표면의 사이에 국부전지를 형성한다. 결과적으로, 알루미늄이 분해된다. 이러한 분해는 높은 온도 및 높은 습도조건하에서 특히 잘 발생한다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명의 주된 목적은 감열성 접착제의 사용에 의하여 야기되는 상술한 문제가 발생되지 않으며 양호한 외관을 가지고 전지에 충분히 적용되며 경제적인 건전지 외장용 감열라벨을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전지가 보관중에 있을 때에 금속광택을 가지고 양호한 외관을 유지하며, 품질의 변화가 없는 외관라벨을 가지는 전지를 제공함에 있다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 그의 기본재로서 열수축 합성수지필름과 그 기본재의 한쪽 표면에 마련되는 감열성 접착제층을 포함하여 구성되며, 기본재에 대한 열수축온도가 감열성 접착제층이 접착성을 발생시키는 온도보다 적어도 15℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 전지 외장용 감열라벨을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 전지 외장용 감열라벨은 기본재의 한쪽면상에 마련된 금속 증착층과, 금속증착층상에 마련된 내열성 전기절연층을 더욱 포함하여 구성되며, 상기 감열성 접착제층은 내열성 전기절연층상에 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 전지 외장용 감열라벨은 은, 주석 또는 니켈로 만들어진 금속 증착층을 더욱 포함하여 구성되며, 상기 감열성 접착제층이 그 금속증착층상에 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 상술한 외장용 감열라벨을 가지는 전지를 제공한다.
본 발명의 신규한 특징은 첨부된 특허청구의 범위내에 특정하게 기재되는 반면, 본 발명은 그의 구성 및 내용의 면에서 첨부된 도면과 관련한 이하의 상세한 설명으로부터 기타의 목적과 특징과 함께 보다 잘 이해가 가능하다.
본 발명은 그의 기본재로서 열수축 합성수지필름과 그 기본재를 전지에 고정하는 감열성 접착제층을 포함하는 전지용 감열라벨 및, 외장용 감열라벨을 가지는 전지를 도출하는 것이다.
본 발명에 있어서, 기본재 및 감열성 접착제층에 대한 재료는, 기본재의 열수축을 야기하기 위한 온도가 감열성 접착제층의 접착을 발생시키는 온도보다 적어도 15℃ 이상 높게 되도록 선택된다.
기본재의 열수축을 유발하는 온도는 기본재가 적어도 1% 이상 수축되는 온도를 말한다.
기본재의 열수축을 유발하는 온도는 감열성 접착제층의 접착을 발생시키는 온도보다 적어도 20℃ 이상 높은 것이 바람직하다.
감열성 접착제층이 접착을 발생시키는, 즉 활성화되는 온도는 60℃ 이상인 것이 바람직하다.
기본재의 열수축을 유발하는 온도가 감열성 접착제층의 접착을 발생시키는 온도보다 적어도 15℃ 이상 높은 한, 감열성 접착제층이 접착을 발생시키도록 충분한 온도로 가열되어도, 기본재가 열수축될 우려는 없다. 따라서, 외장라벨은 기본재의 열수축없이 전지에 고착될 수 있다. 외장라벨은 기본재가 열수축되기에 충분히 높게 가열될 때 전지에 고착된다. 그 후에, 외장용 감열라벨은 인쇄영역상의 어떠한 주름이나 변형없이 양호한 외관으로 전지에 부착된다.
본 발명의 외장용 감열라벨을 가지는 건전지에 있어서는, 기본재의 뒷면에 높은 금속광택을 부여하도록 금속층이 마련된다. 금속층은 감열 접착제층과 금속층 사이의 내열성 전기절연층을 마련함으로써 분해로부터 방지된다. 분해방지의 다른 방법으로서, 금속층은 은, 주석 또는 니켈로 만들어질 수 있으며, 이들은 건전지케이스용 재료보다 희귀금속이다.
외장용 감열라벨은 건전지, 알카라인 건전지, 및 리튬 건전지와 같은 1차전지와, 니켈-수산화금속 축전지 및 리튬이온전지와 같은 2차전지에도 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 외장용 감열라벨 및 그를 가지는 건전지를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
[실시예]
제1도는 본 발명의 외장용 감열라벨의 구성을 나타낸다. 외장용 감열라벨(10)은 기본재(1)와, 금속층(2), 감열성 접착제층(3)과, 인쇄층(4) 및 니스층(5)을 포함하여 구성된다. 기본재(1)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 열수축 수지필름으로 만들어진다. 금속층(2)은 증착알루미늄 또는 기타 금속에 의하여 기본재(1)의 뒷면에 형성된다. 감열성 접착제층(3)은 금속층(2)의 아래에 마련된다. 인쇄층(4)은 기본재(1)의 앞면상에 형성된다. 니스층(5)은 인쇄층(4)의 외부면상에 니스를 도포함으로써 형성된다.
기본재(1)를 포함하여 구성되는 열수축 수지필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 염화 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 또는 폴리아미드와 같은 폴리에스터로 만들어진다. 필름의 바람직한 두께는 10 내지 200㎛이며, 보다 바람직하게는 30 내지 60㎛이다. 이들 재료중에서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스터는 우수한 강도 및 인성을 가지며 탈때 독성기체를 발생하지 않기 때문에 가장 바람직하다. 열수축필름은 일축연신 또는 2축연신으로 형성되며, 따라서 필름이 둘레에 감겨졌을 때 전지의 둘레방향에서 크게 수축이 가능하다.
금속층(2)은 약 0.01 내지 0.1㎛의 두께로 알루미늄을 진공증착함으로써 형성된다. 감열 접착제층(3)은 하나이상의 열용융 수지 및 다양한 첨가제의 혼합물이 될 수 있다. 열용융 수지는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합물, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 아이오노머 및 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 첨가제는 테르펜 수지 및 석유수지와 같은 점착성 부여제, 가소제, 안정제 및 윤활제를 포함한다.
기본재(1)와 알루미늄 증착층(2)의 사이 및 알루미늄 증착층(2)과 감열 접착제층(3) 사이의 접착을 개선하기 위하여 기본재(1)와 알루미늄 증착층(2)상에 각각 앵커 코트층을 마련하도록 할 수도 있다.
인쇄층(4)은 릴리프 로우터리인쇄나, 실크 스크린 인쇄, 그라비아인쇄 또는 기타 공지의 인쇄방법에 의하여 형성된 상표 또는 도안과 같은 디자인을 가진다. 상술한 것과 동일한 이유로, 인쇄층(4)과 기본재(1)의 사이에 다른 앵커 코트층이 마련될 수 있다.
인쇄층(4)용으로 사용되는 인쇄잉크는 어떠한 종류도 가능하다. 우수한 내열성을 가지는 자외선경화형 잉크가 사용되면, 감열성 접착제층(3)이 활성화되거나 기본재(1)가 열수축할 때 열에 의하여 인쇄층(4)이 거의 손상되지 않는다.
니스층(5)은 인쇄층(4)을 보호하고 고광택을 부여하는 투명니스로 구성된다. 투명니스는 범용적으로 사용되는 합성수지와같은 어떠한 종류도 될 수 있다. 자외선경화성 니스와 같은 내열성 니스가 사용되면, 인쇄층(4)은 자외선 경화성 잉크와 같이 열에 의하여 손상받는 일은 없다.
이하의 내용은 상술한 구성을 가지는 외장용 감열라벨의 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 약 50㎛의 두께를 가지는 열수축 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 만들어진 기본재(1)의 표면에 약 0.05㎛의 두께로 알루미늄을 진공증착함으로써 알루미늄 증착층(2)이 형성된다. 기본재(1)용 필름은 길이방향으로의 열수축이 가능하도록 적절한 비율로 연신 또는 인장공정에 처해진다.
그리고, 알루미늄이 증착된 표면상에 앵커코트제를 도포한다. 감열성 접착제층(3)은 20㎛의 두께로 열용융 수지를 용융압출코팅함으로써 앵커코트의 표면에 형성한다. 열용융수지는 에틸렌-초산비닐 공중합체를 주체로 하여 구성된다. 그리고, 릴리프로우터리 인쇄기를 사용하여 다양한 표시디자인을 인쇄함으로써 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 다른 표면상에 인쇄층(4)이 형성된다. 니스층(5)은 인쇄층(4)의 표면상에 투명니스를 도포함으로써 형성된다.
이러한 방식으로, 다수의 외장용 감열라벨이 감겨진 필름상에 형성되며, 이 필름은 소정의 위치에서 절단되어 외장용 감열라벨(10)을 얻는다. 이 필름은 외장용 감열라벨(10)의 외주에 대응하는 필름의 길이방향으로 절단된다.
이하의 내용은 제2도에서 나타낸 본 발명의 다른 외장용 감염레벨(10a)의 기술에 관한 것이다.
외장용 감열라벨(10)과 (10a)의 기본적인 차이는 후자에 있어서, 감열성 접착제층(3)과 증착알루미늄을 가지는 금속층(2)의 사이에 내열성 전기절연층(6)이 마련되는 점이다. 비록 니스층(5)이 제2도에 도시되지는 않았으나, 필요하다면 추가될 수 있다.
전기절연층(6)은 5 내지 30㎛의 두께로 수지를 용융압출함으로써 형성된다. 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-초산비닐 공중합체로 될 수 있다. 전기절연층(6)을 형성하는 다른 방법으로서, 드라이 라미네이트에 의하여 적층될 수 있는 이들 수지중의 하나로 열수축 필름이 만들어질 수 있다. 다른 방법으로서, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌 초산비닐 공중합체 또는 폴리에스터 우레탄수지의 용액으로 도포하는 것도 가능하다. 전기절연층(6)으로서 사용되는 이들 수지들은 점착성부여제와 같은 첨가제가 실질적으로 포함되어 있지는 않으며, 접착제층(3)으로 사용되는 수지보다는 높은 연화점을 가진다. 외장용 감열라벨(10a)이 열수축되도록 가해지는 열 및 고온 조건에서의 배터리의 사용과 보존에 견딜 수 있도록 하기 위하여, 연화점은 80℃ 이상인 것이 바람직하다.
상술한 구성은 전지가 고온 및 다습한 조건에서도 보존되더라도 금속층(2)의 분해를 효과적으로 방지할 수 있으며, 외장용 감열라벨(10a)의 금속광택의 상실을 방지할 수 있다.
이하의 내용은 금속층(2)이 분해되는 것과 상술한 구성이 어떻게 분해를 방지할 수 있는가에 관한 것이다.
열수축가능한 외장 라벨(10a)은 기본재의 뒷면에 형성된 가열성 접착층(3)이 열에 의하여 용융될 때 전지의 둘레에 감겨진다. 접착제는 냉각에 의하여 경화되고, 결과적으로 전지의 둘레에 감겨진 외장 라벨(10a)이 전지에 장착된다. 접착제는 냉각에 의하여 경화되는 반면, 감열성 접착제층(3)은 핀홀이나 갈라짐이 생긴다. 결과적으로, 니켈도금강등으로 만들어지고 양극 단자로서 기능하는 전지케이스와 금속층(2)이 접촉된다. 그리고, 고온 및 다습조건하에서, 공기중의 습기를 통하여 금속층(2)과 전지케이스의 사이에 국부전지가 발생한다. 결과적으로, 알루미늄이 분해되고, 외장라벨(10a)은 금속광택을 부분적으로 상실하게 된다.
알루미늄의 분해는 전지의 상부끝단과 하부끝단을 지나서 돌출하는 외장 라벨(10a)의 양 끝단을 덮는 상부 및 하부 모서리에서 특히 발생하기가 쉽다. 상부 및 하부모서리는 높은 열수축도를 가지며 열수축의 압력에 영향을 많이 받는다. 그의 원인은, 상부 및 하부 모서리에서 감열성 접착제층(3)이 용융될 때 열수축되기 때문에 밀려나는 것으로 추정된다. 따라서 금속층(2) 및 전지의 케이스가 상호간에 직접 접촉되며, 결과적으로 국부전지가 이들 사이에서 용이하게 생성된다.
그러나, 국부전지의 생성 및 금속층(2)의 결과적인 분해는 금속층(2)과 감열성 접착제층(3) 사이에, 특히 전지의 상부 및 하부 모서리에 내열성 전기절연층(6)을 제공함으로써 방지될 수 있음이 고려된다.
제3도는 본 발명의 다른 외장용 감열라벨(10b)의 구성을 나타낸다. 이 외장용 감열라벨(10b)은 내열성 전기절연층(6)을 제공하는 대신에, 알루미늄 이외의 금속을 채택함으로써 알루미늄의 분해 및 금속광택의 손실을 극복할 수 있다. 은, 주석, 또는 니켈로 구성되는 금속층(2b)이 금속층(2)의 대신에 사용된다. 금속층(2b)은 은, 주석 또는 니켈을 이들 금속의 분말을 포함하는 페인트를 도포함으로써 또는 증착함으로써 형성될 수 있다. 외장라벨(10b)은 금속층(2b)상에 마련된 앵커코트층(7)을 더욱 포함한다.
이하의 내용은 건전지에 외장용 감열라벨(10)을 적용하는 방법에 대한 것이다.
제4도에 나타낸 바와 같이, 이송로울러(10)는 기본재(1), 알루미늄 증착층(2), 감열성 접착제로 만들어진 권취필름(11)을 커터(13a)로 이송한다. 절단로울러(13)에 마련된 커터(13a)는 소정의 크기로 외장 감열라벨(10)을 형성하도록 필름(11)을 절단한다.
그 후, 외장 감열라벨(10)은 회전드럼(14)의 외부면에 걸친 흡입에 의하여 감열성 접착제층(3)이 바깥쪽으로 향하도록 걸린다. 회전드럼(14)은 A 방향으로 회전한다. 회전드럼(14)이 회전하여 외장용 감열라벨(10)을 가열장치(15)로 이송할 때, 가열장치(15)의 히터(15a)는 소정의 온도로 감열성 접착제층(3)을 가열한다. 결과적으로, 감열성 접착제층(3)에 포함된 감열성 접착제 성분이 활성화되고 접착성이 부여된다. 비록 기본재(1)도 이 때 마찬가지로 가열되지만, 기본재(1)에는 변화가 일어나지 않는다. 이는, 기본재(1)가 감열성 접착제층(3)이 활성화되는 온도보다 적어도 15℃ 이상의 온도까지 가열되지 않는 한 열수축되지 않거나, 혹은 아주 근소하게 수축되기 때문이다(열수축율은 단 1% 이하이다).
이러한 가열작용은 회전드럼(14)을 가열함으로써 수행될 수도 있으며, 따라서 외장용 감열라벨(10)은 가열된 회전드럼(14)상에서 가열된다.
한편, 콘베이어(20)는 외장용 감열라벨(10)이 가해지게 되는 건전지(16)를, 유지 유니트를 가지는 이송드럼(21)으로 이송한다. 이송드럼(21)은 건전지(16)를 공급드럼(29)에 밀착되게 이송한다. 공급드럼(29)이 그의 표면상에서 건전지(16)를 수납할 때, 공급드럼(29)의 표면에 마련된 유지 유니트(29a)는 한 쌍의 가이드(30)를 통하여 회전드럼(14)에 밀착되도록 건전지(16)를 이송한다.
감열성 접착제층(3)이 활성화된 외장용 감열라벨(10)이 회전드럼(14)으로 이송될 때, 공급드럼(29)의 유지 유니트(29a)에 유지된 건전지(16)가 공급드럼(29)의 회전에 따라서 회전드럼(14)의 표면과 접촉하게 된다. 그리고, 회전드럼(14)의 회전은 건전지(16)가 B 방향으로 회전하도록 한다. 결과적으로, 제6도에서 나타낸 바와 같이 회전드럼(14)의 표면상에 있던 외장용 감열라벨(10)이 건전지(16)의 외부면상에 감겨진다.
그리고, 공급드럼(29)은 외장용 감열라벨(10)이 장착된 건전지를 이송드럼(31)으로 이송하고, 이송드럼(31)은 건전지(16)를 로울러벨트(32)상으로 이송한다. 이 때, 외장용 감열라벨(10)의 양끝단은 제5도에서 나타낸 바와 같이 건전지(16)의 상부끝단(16a) 및 하부끝단(16b)를 지나서 약간 돌출되게 된다.
이 공정이 지난 후에, 외장용 감열라벨(10)이 붙여진 건전지(16)는 약 130℃까지 가열하는 가열장치(33)으로 반송되어 가열된다. 이 가열작용의 결과로, 건전지(16)의 상부 및 하부끝단(16a) 및 (16b)을 지나서 돌출한 외장용 감열라벨의 양끝단은 둘레방향으로 열수축하고, 건전지(16)의 상부 및 하부 모서리에 달라붙는다. 따라서, 전체 외장용 감열라벨(10)은 제7도에 나타낸 바와 같이 건전지(16)에 밀착되어 고정된다.
상술한 바와 같이, 변형적인 부착이 없이 건전지(16)에 가해진 외장용 감열라벨(10)은, 감열성 접착제층(3)이 접착성을 발휘하기에 충분히 높은 온도로 활성화되더라도 기본재에 주름이나 왜곡이 일어나지 않는다. 이는, 감열성 접착제층이 활성화되는 온도와 기본재가 열수축되는 온도와의 사이에 15℃ 이상의 온도차가 있기 때문이다.
[실시예 1]
제1도에 나타낸 구성을 공통적으로 가지는 30개의 상이한 외장용 감열라벨이, 기본재로서 5개의 상이한 열수축 필름 A-E 과 6개의 상이한 감열성 접착제 “a”-“f”를 조합함으로써 제조되었다. 열수축필름 A, B, C, D 및 E 는 70℃, 75℃, 80℃, 85℃ 및 90℃에서 각각 열수축된다. 감열성 접착제 “a”,“b”,“c”,“d”,“e” 및 “f”는 각각 55℃, 60℃, 70℃, 75℃ 및 80℃에서 활성화된다. 이들 30개의 외장용 감열라벨은 적용조건을 점검하도록 알카라인 건전지의 몸체에 적용되었다. 결과를 표 1에 나타낸다. 여기에서 기호 O는 적용조건이 만족스러운 것을 나타내며, 기호△는 라벨의 약간의 수축은 있었지만 적용조건은 허용할만한 상태를 나타내며, 기호 ×는 적용전의 라벨의 열수축에 의하여 적용이 비성공적이었음을 나타낸다.
[표 1]
표 1에서 나타낸 바와 같이, 60℃의 활성화 온도를 가지는 감열성 접착제 “b”가 각각 80℃, 85℃ 및 90℃에서 열수축하는 열수축필름 C, D 및 E에 적용되었을 때, 그 외장용 감열라벨을 건전지에 적용한 조건은 만족할만한 것이었다.
이러한 결과는, 60℃에서 활성화되는 감열성 접착제가 사용될 때, 만족할만한 외장 감열라벨을 얻기 위하여는 적어도 20℃이상 활성화 온도보다 높은 온도에서 열수축 필름이 열수축되어야 함을 나타내는 것이다. 55℃에서 활성화되는 감열성 접착제 “a”가 활성화온도보다 15℃ 더 높은 온도에서 열수축되는 열수축 필름에 적용되었을 때, 외장용 감열라벨이 건전지에 적용될 수는 있지만, 적용전의 약간의 블록킹 때문에 적용조건이 만족스러운 것은 아니었다.
결론적으로, 가장 만족할만한 외장용 감열라벨은 감열성 접착체층이 활성화되는 온도가 60℃ 이상이고, 기본재가 열수축되는 온도는 활성화온도보다 적어도 20℃ 이상 높은 온도였다.
[실시예 2]
본 발명의 샘플 -1 내지 2-5의 건전지와 비교예 2-1 내지 2-3의 건전지를, 전기절연층(6)의 마련을 특징으로 하는 제2도에 나타낸 외장용 감열라벨(10a)에 근거하여 후술하는 바와 같이 제조하였다.
[샘플 2-1]
이 샘플의 건전지는 다음과 같이 제조되었다.
제2도에 나타낸 기본재(1)는 0.05㎜의 두께를 가지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 만들어진 일축연신 필름이다. 이 기본재(1)는 85℃의 온도로 노출되면 열수축한다. 기본재(1)는 120℃에서 30%가량 열수축한다. 금속층(2)은 알루미늄을 진공증착함으로써 기본재(1)의 한쪽면에 형성된다. 전기절연층(6)은 0.01㎜의 두께로 저밀도 폴리에틸렌을 용융압출함으로써 금속층(2)의 한쪽면상에 형성되었다. 주성분으로서 에틸렌수지를 포함하는 접착제층(3)이 내열성 전기절연층(6)의 면상에 형성되었다. 인쇄층(4)은 릴리프 로우터리 인쇄에 의하여 자외선경화성 잉크를 사용하여 기본재(1)의 다른면 상에 형성되었다. 그리고 외장용 감열라벨이 완성되었다.
그리고, 접착제층(3)이 가열되고, 니켈도금강으로 된 케이스를 가지는 알카라인 건전지 LR6 의 몸체 둘레에 외장용 감열라벨(10a)이 감겨졌다. 알카라인 건전지 LR6 의 상부 및 하부끝단을 지나서 돌출하는 외장용 감열라벨의 양끝단은 열기를 가함으로써 수축되었다.
[샘플 2-2]
이 샘플의 건전지는 샘플 2-1과 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 일축연신된 0.03㎜ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름을 드라이 라미네이트에 의하여 형성되었다.
[샘플 2-3]
이 샘플의 건전지는 샘플 2-1과 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 에틸렌-메타크릴산 공중합체 수지용액을 0.006㎜ 두께로 도포함으로써 형성되었다.
[샘플 2-4]
이 샘플의 건전지는 샘플 2-3과 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 금속층(2)의 표면상에 제5도에서 나타낸 상부 및 하부끝단(10t) 및 (10u)에만 형성되었다. 상부 및 하부끝단(10t) 및 (10u)은 제7도에서 나타낸 건전지의 상부 및 하부끝단(16c) 및 (16d)에 대응한다.
[샘플 2-5]
이 샘플의 건전지는 샘플 2-4와 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 상부 및 하부끝단 (10t) 및 (10u)을 제외한 금속층(2)의 표면에 형성되었다.
[비교예 2-1]
이 비교예의 건전지는 샘플 2-1과 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 마련되지 않았으며, 따라서 감열성 접착제로 구성되는 접착제층(3)이 금속층(2)과 직접 접촉되었다.
[비교예 2-2]
이 비교예의 건전지는 샘플 2-1과 동일한 방식으로 제조되었으나, 감압성인 아크릴산-에틸렌 공중합체로 만들어졌으며, 내열성 전기절연층(6)이 폴리에틸렌 수지로 만들어졌으며, 내열성 전기절연층(6)은 금속층(2)의 전체표면상에 형성되었다.
[비교예 2-3]
이 비교예의 건전지는 샘플 2-1과 동일한 방식으로 제조되었으나, 내열성 전기절연층(6)이 마련되지 않았으며, 따라서 아크릴산-에틸렌 공중합체로 만들어진 감열 접착제로 구성된 접착제층(3)이 금속층(2)과 직접 접촉되었다.
각 샘플 2-1 내지 2-5 및 비교예 2-1 내지 2-3 각각의 100개의 건전지가 60℃의 온도 및 90%의 습도조건하에서 1주일동안 보존되었다. 그리고, 금속광택을 잃거나 이들의 외장라벨의 외관에 다른 손상이 있는 건전지의 수효가 점검되었다. 결과를 이하의 표 2에 나타내었다.
[표 2]
표 2에서 나타낸 바와 같이, 나타낸 감열 접착제를 사용한 샘플 2-1 내지 2-5의 건전지는 비교예 2-1의 건전지보다 손상된 라벨발생빈도가 훨씬 낮았다. 또한, 건전지의 상부 및 하부모서리에 대응하는 금속층(2)의 표면 양끝단상에 내열성 전기절연층을 마련하는 것이 효과적임이 입증되었다.
감압성 접착제를 사용한 비교예 2-2 및 2-3의 건전지에 있어서는, 내열성 전기절연층의 존재여부에 관계없이 어떠한 손상도 일어나지 않았다. 이러한 결과는 절연층이 외장라벨에 감열성 접착제를 채택한 건전지에 대해서만 유효한 것임을 나타내는 것이다.
[실시예 3]
본 발명의 샘플 3-1 내지 3-2 과 비교예 3-1 내지 3-2의 건전지가, 금속층이 은, 주석 또는 니켈로 만들어진 것을 특징으로 하는 제3도에 나타낸 외장용 감열라벨을 기초로 하여 하기와 같이 제조되었다.
[샘플 3-1]
이 샘플의 건전지는 다음과 같이 제조되었다.
기본재(1)는 50㎛의 두께를 가지는 일축연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름으로 만들어졌다. 가열되면, 이 수지는 연신방향으로 30% 수축한다. 그리고, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스터 수지 등을 증착함으로써 기본재(1)의 한쪽면상에 증착 앵커코트(7)가 형성되었다. 금속층(2)은 0.05㎛의 두께로 은, 주석 또는 니켈을 진공증착함으로써 증착 앵커코트(7)상에 형성되었다. 감열성 접착제층(3)은 주로 폴리에틸렌으로 구성된 30g/㎡을 균일하게 도포함으로써 금속층(2b)상에 형성되었다. 기본재(1)의 다른 표면상에, 디자인 인쇄(4)가 자외선 경화잉크로 형성되었다. 따라서 외장용 감열라벨이 완료되었다.
이와 같이 제조된 외장용 라벨이 소정의 크기로 절단되고, 니켈강 케이스의 알칼라인 망간 건전지의 몸체 둘레에 감겨지고, 열수축되었다.
[샘플 3-2]
이 샘플의 건전지는 다음과 같이 제조되었다. 먼저, 금속광택의 페인트가 다음과 같이 제조되었다. 은, 주석 또는 니켈중의 하나가 평균입자지름 10㎛을 가지는 분말로 분쇄되고, 이 분말의 30 중량%가 결합제로서 니트로셀룰로오스 폴리아미드수지, 아크릴 수지 또는 폴리우레탄 수지를 포함하는 투명페인트와 혼합되었다. 그리고, 페인트의 5g/㎡ 이 샘플 3-1내에 사용된 것과 동일한 열수축 수지필름으로 만들어진 기본재(1)의 표면상에 균일하고 얇게 도포되었다. 또한, 주성분으로서 폴리에틸렌을 포함하는 30g/㎡ 열용융 접착제가 샘플 3-1에서와 동일한 방식으로 페인트의 표면에 얇고 균일하게 도포되었다. 기본재(1)의 다른 면상에 자외선 경화성 잉크로 디자인 인쇄가 형성되었다.
[비교예 3-1]
이 비교예의 건전지는 다음과 같이 제조되었다. 샘플 3-1에서와 동일한 열수축 수지필름으로 만들어진 기본재(1)상에 앵커코트가 가해졌고, 알루미늄이 그 앵커코트상에 증착되었다. 그리고 감압성 접착제가 증착알루미늄상에 도포되었다.
[비교예 3-2]
이 비교예의 건전지는 다음과 같이 제조되었다. 샘플 3-1에서 사용된 것과 동일한 감열성 접착제가 비교예 3-1에서 사용된 감압성 접착제의 대신에 사용되었다. 금속층은 알루미늄을 증착함으로써 만들어졌다.
샘플 3-1 및 3-2와 비교예 3-1A 및 3-2C의 각각에 대한 100개의 건전지가 45℃의 온도 및 90%의 습도조건하에서 3일동안 탱크에 보관되었다. 그리고, 금속광택을 잃거나 그들의 외장라벨의 외관상 다른 손상이 있는 건전지의 수가 점검되었다. 결과를 표 3에 나타내었다. 표 3에 있어서, 샘플 3-1은 금속층으로서 각각 은, 주석 및 니켈을 채용한 샘플 3-1A, 샘플 3-1B, 및 샘플 3-1C로 나누어졌다. 또한, 샘플 3-2는 금속층으로서 각각 은, 주석 및 니켈을 채용한 샘플 3-2A, 샘플 3-2B, 및 샘플 3-2C로 나누어졌다.
[표 3]
표 3으로부터 명백한 바와 같이, 기본재에 대하여 은, 주석 또는 니켈을 증착함으로써 제조된 외장라벨은 고온 및 다습한 조건하에서도 손상되지 않았다. 증착외에도, 금속광택을 부여하기 위하여 분말의 형태로 그러한 금속이 가해진 투명페인트를 도포함으로써 외장라벨이 제조될 수 있음이 판명되었다.
비록 본 발명은 현재의 바람직한 실시예의 관점에서 기술되었으나, 그러한 개시내용이 한정적인 것으로 해석되어서는 아니 될 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 상기 기술을 일독한 후에는 다양한 변형 및 변경이 가능함은 명백하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 요지 및 범위에 속하는 모든 변경 및 변형사항을 포함하는 것으로서 해석됨을 의도한 것이다.
Claims (10)
- 열수축합성수지필름으로 만들어진 기본재(1)와 상기 기본재의 한쪽면상에 마련되는 감열성 접착제층(3)과 상기 기본재(1)와 상기 감열성 접착제층(3) 사이에 배치되는 금속층(2,2b) 및 내열성 전기절연층(6)을 포함하여 구성되며, 그의 감열성접착제를 활성화하기 위해 가열할 수 있고, 그의 바깥면과 접하여 건전지몸체(16) 주위에 감겨질 수 있고, 그 다음 열수축할 수 있는 외장용감열라벨(10,10a,10b)로서, 상기 금속층(2,2b)은 상기 기본재(1)의 한쪽면상에 배치되며, 상기 내열성 전기절연층(6)은 상기 금속층(2,2b)상에 배치되고, 상기 금속층(2,2b)은 은, 주석, 또는 니켈을 포함하여 구성되며, 기본재(1)의 열수축을 유발하는 온도가 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키기 위한 온도보다 적어도 15℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 외장용 감열라벨(10,10a,10b).
- 제1항에 있어서, 상기 기본재(1)의 열수축을 유발하는 온도가 상기 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키는 온도보다 적어도 20℃ 이상 높은 것을 특징으로 하는 외장용 감열라벨(10,10a,10b).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키는 온도가 60℃ 이상인 것을 특징으로 하는 외장용 감열라벨(10,10a,10b).
- 제3항에 있어서, 상기 내열성 전기절연층(6)은 그의 연화온도가 상기 감열성 접착제층(3)의 연화온도보다 높은 합성수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 외장용 감열라벨(10,10a,10b).
- 열수축 수지필름으로 만들어진 기본재(1)와, 금속층(2,2b) 및 기본재(1)의 뒷면상에 배치되는 접착제층을 포함하여 구성되며, 그의 감열성 접착제를 활성화하기 위하여 가열되고, 그의 바깥면과 접하여 전지몸체(16) 주위에 감겨지고 그 다음에 열수축되는 외장용 라벨(10,10a,10b)을 가지는 전지로서, 상기 접착제층(3)은 감열성접착제로 구성되며, 상기 기본재(1)는 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키기 위한 온도보다 적어도 15℃이상 높은 온도에서 열수축하는 수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 외장용 라벨(10,10a,10b)을 가지는 전지.
- 제5항에 있어서, 상기 금속층(2)과 상기 접착제층(3) 사이에 내열성 전기절연층(6)을 더욱 포함하여 구성되는 외장용 라벨(10,10a,10b)을 가지는 전지.
- 제5항에 있어서, 상기 금속층(2b)은 은, 주석 또는 니켈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 외장용 라벨(10,10a,10b)을 가지는 전지.
- 원통형 전지몸체(16)와, 열수축수지필름, 상기 기본재의 뒷면상에 마련되는 금속층(2), 상기 금속층상에 마련되는 내열성 전기 절연층(6) 및 상기 내열성 전기절연층상에 마련되는 감열성 접착제층(3)을 포함하여 구성되는 외장용 라벨(10a)을 포함하여 구성되는 전지로서, 상기 외장용 라벨(10a)은 그의 감열성 접착제를 활성화하기 위해 가열되고, 상기 외장용 라벨의 상부 및 하부끝단(10t,10u)이 상기 원통형 전지몸체의 상부 및 하부끝단(16a,16b)을 넘어서 돌출하도록 그의 바깥면과 접촉하는 상기 원통형 전지몸체(16) 주위에 감겨지고, 그 다음 상기 외장용 라벨의 상부 및 하부끝단(10t,10u)이 상기 원통형 전지몸체의 상부 및 하부끝단(16a,16b)에서 상부 및 하부 모서리에 달라붙도록 열수축되는 것을 특징으로 하며, 상기 기본재(1)가 상기 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키기 위한 온도보다 적어도 15℃ 이상 높은 온도에서 열수축하는 것을 특징으로 하는 전지.
- 제7항에 있어서, 상기 내열성 전기절연층(6)은 연화온도가 감열성 접착제층(3)의 연화온도보다 높은 합성수지로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전지.
- 원통형 전지몸체(16)와, 열수축수지필름, 상기 기본재의 뒷면에 마련되는 금속층(2), 상기 금속층상에 마련되는 감열성 접착제층(3) 및 상기 기본재와 상기 감열성 접착제층 사이에 마련되는 내열성 전기절연층(6)을 포함하여 구성되는 외장용 라벨(10a)을 포함하여 구성하는 전지로서, 상기 외장용 라벨(10a)은 그의 감열성 접착제를 활성화하기 위해 가열되고, 상기 외장용 라벨의 상부 및 하부끝단(10t,10u)이 상기 원통형 전지몸체의 상부 및 하부끝단(16a,16b)을 넘어서 돌출하도록 그의 바깥면과 접하여 상기 원통형 전지몸체(16) 주위에 감겨지고, 그 다음 상기 외장용 라벨의 상부 및 하부끝단(10t,10u)에서 상부 및 하부 모서리에 달라붙도록 열수축되고 상기 내열성 전기절연층(6)은 상기 원통형 전지몸체의 적어도 상부 및 하부 모서리를 덮는 것을 특징으로 하며, 상기 기본재(1)가 상기 감열성 접착제층(3)의 접착을 발생시키기 위한 온도보다 적어도 15℃ 이상 높은 온도에서 열수축하는 것을 특징으로 하는 전지.
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Legal Events
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GRNT | Written decision to grant | ||
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