KR101453559B1

KR101453559B1 - 전지 케이스의 성형 방법 및 성형 장치

Info

Publication number: KR101453559B1
Application number: KR1020080020293A
Authority: KR
Inventors: 히로시 하따; 요시미찌 미야지마
Original assignee: 쇼와 덴코 패키징 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2014-10-21
Also published as: JP2008212995A; TW200848178A; CN101259498B; CN101259498A; KR20080081845A; TWI490055B; JP5101906B2

Abstract

본 발명의 전지 케이스의 성형 방법은, 외측층으로서의 수지 필름층과, 내측층으로서의 수지 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 성형용 필름재(S)를, 다이스(2), 펀치(1) 및 주름 억제 부재(5)로 이루어지는 프레스 성형 금형을 이용하여 소정의 형상으로 성형할 때에, 공기압에 의해 상기 주름 억제 부재(5)의 주름 억제 압력을 부여하는 것을 특징으로 한다. 이 성형 방법에 의하면, 특정한 적층 구성의 성형용 필름재를 성형 재료로 한 프레스 성형에 의한 딥 드로잉(deep drawing) 가공에 있어서, 성형 금형의 주름 억제 부재에 의한 주름 억제 압력을 성형 형상의 크기, 깊이 등에 따라 적정하게 조정 가능하게 하고, 따라서 깊은 가공도 용이하게 행할 수 있어 성형 형상의 적용 범위가 확대되는데다가, 주름을 발생시키지 않고 딥 드로잉 가공을 할 수 있다.

수지 필름층, 알루미늄박층, 주름 억제 부재, 펀치, 성형

Description

전지 케이스의 성형 방법 및 성형 장치{MOLDING METHOD OF BATTERY CASE AND MOLDING APPARATUS THEREFOR}

본 출원은, 2007년 3월 6일자로 출원된 일본 특허 출원 제2007-54996호의 우선권 주장을 수반하는 것이며, 그 개시 내용은, 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.

본 발명은, 예를 들어 노트북, 비디오 카메라, 휴대 전화 등의 휴대형 전자 기기의 전원으로서 사용되는 리튬 이온 이차 전지 등의 전지 케이스의 성형 방법 및 성형 장치에 관한 것이다．

또한，이 명세서 및 특허청구의 범위에 있어서, 「알루미늄」이라는 말은, 알루미늄 및 그 합금을 포함하는 의미로 이용한다. 또한, 「필름」이라는 말은, 시트도 포함하는 의미로 이용한다.

리튬 이온 이차 전지 등의 전지 케이스(패키지)는, 알루미늄박과 수지 필름의 라미네이트재로 이루어지는 성형용 필름재를, 프레스 성형에 의한 딥 드로잉 가공으로 소정의 각상자 형상으로 성형하여 제조되어 있다.

이러한 프레스 성형에 의한 딥 드로잉 가공에서는, 프레스 성형 금형의 암형 의 다이스와 주름 억제 부재 사이에서 성형용 필름재를 끼움 지지하는 동시에, 다이스의 다이스 구멍(오목꼴 캐비티)에 대하여, 수형인 펀치를 주름 억제 부재측으로부터 일정한 클리어런스를 유지하며 상대적으로 돌입시킴으로써, 끼움 지지 부분에서의 미끄럼에 의한 재료의 다이스 구멍으로의 인입을 수반하여 상기 성형용 필름재(성형 재료)를 입체적으로 성형하는 것이 일반적이다.

그리하여, 상기 주름 억제 부재는, 성형 시에 성형 재료에 가해지는 압축· 인장 응력에 의한 교축 외주부의 주름 등의 변형을 억제하기 위해, 다이스측에 대하여 성형 재료의 상기 미끄럼을 허용하는 정도의 면압(주름 억제 압력)을 가하지만, 그 압력 부여 수단으로서, 종래에는 주름 억제 부재의 복수 개소에 코일 스프링을 탄성 접합시키고 있었다(특허 문헌1, 2 참조).

특허 문헌1 : 일본 특개평11-151531호 공보

특허 문헌2 : 일본 특허 공개 제2000-102824호 공보

그러나, 상기 종래 기술과 같이 주름 억제 부재의 압력 부여 수단으로서 코일 스프링을 이용한 경우, 교축 가공의 성형 깊이가 깊어질수록, 성형 시의 코일 스프링의 압축 정도가 커지기 때문에, 그만큼 주름 억제 압력이 증대하여, 다이스와의 사이에서 성형 재료가 강하게 협압되어 다이스 구멍으로 인입되기 어려워져, 재료의 인장을 수반하는 인장 성형(stretch forming)의 정도가 높아지게 된다.

따라서, 종래의 프레스 성형에 의한 딥 드로잉 가공에서는, 특히 상기 라미 네이트재로 이루어지는 성형용 필름재를 성형 대상으로 했을 때, 재료의 인장으로 알루미늄박의 단열을 생기기 쉽게 하기 때문에 깊은 성형이 곤란해지는 동시에, 프레스 성형 금형의 주름 억제 부재의 복수 개소에 코일 스프링이 탄성 접합되기 때문에, 주름 억제 압력이 불균등해져 주름의 발생을 초래할 우려가 있었다. 또한, 비용면에서 규격화된 코일 스프링을 사용하기 때문에, 성형 형상에 맞는 최적의 주름 억제 압력을 얻는 것이 곤란한 동시에, 성형 형상의 크기, 깊이 등에 따라 코일 스프링을 적당한 강도의 것과 교환할 필요가 있어, 그 교환 작업에 많은 수고와 시간을 써버린다는 문제가 있었다．

본 발명은, 이러한 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로서, 특정한 적층 구성의 성형용 필름재를 성형 재료로 한 프레스 성형에 의한 딥 드로잉 가공에 있어서, 프레스 성형 금형의 주름 억제 부재에 의한 주름 억제 압력을 성형 형상의 크기, 깊이 등에 따라 적정하게 조정 가능하게 하고, 따라서 깊은 가공도 용이하게 행할 수 있어 성형 형상의 적용 범위가 확대되는 데다가, 주름 억제 부재 전체에 균등한 압력을 부여할 수 있어, 주름을 발생시키지 않고 높은 치수 정밀도로 성형할 수 있는 전지 케이스의 성형 방법 및 성형 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 후술하는 실시 형태에 의해 명백해질 것이다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 프레스 성형 금형의 주름 억제 부재에 의한 주름 억제 압력에 공기압을 이용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 이루기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

[1] 외측층으로서의 수지 필름층과, 내측층으로서의 수지 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 성형용 필름재를, 다이스, 펀치 및 주름 억제 부재로 이루어지는 프레스 성형 금형을 이용하여 소정의 형상으로 성형할 때, 공기압에 의해 상기 주름 억제 부재의 주름 억제 압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 성형 방법.

[2] 상기 주름 억제 압력을 0.01 내지 1.0MPa의 범위로 설정하는 전항1에 기재된 전지 케이스의 성형 방법.

[3] 상기 주름 억제 압력을 0.2 내지 0.5MPa의 범위로 설정하는 전항1에 기재된 전지 케이스의 성형 방법.

[4] 상기 성형용 필름재가, 외측층으로서의 내열성 수지 연신 필름층과, 내측층으로서의 열가소성 수지 미연신 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 것인 전항1 내지 3 중 어느 1항에 기재된 전지 케이스의 성형 방법.

[5] 외측층으로서의 수지 필름층과, 내측층으로서의 수지 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 성형용 필름재를, 다이스, 펀치 및 주름 억제 부재로 이루어지는 프레스 성형 금형을 이용하여 소정의 형상으로 성형하기 위한 장치이며, 상기 주름 억제 부재의 주름 억제 압력 부여 수단으로서 공기압 실린더가 이용됨과 함께, 상기 주름 억제 부재는, 상기 공기압 실린더에 복수개의 지지 핀을 통하여 지지되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 성형 장치.

[6] 상기 주름 억제 부재의 누름 면적에 대하여, 공기압 실린더의 수압(受壓) 면적이 0.1 내지 2.0배인 전항5에 기재된 전지 케이스의 성형 장치.

[7] 상기 주름 억제 부재의 스트로크에 대하여, 공기압 실린더의 스트로크가2 내지 20배인 전항5 또는 6에 기재된 전지 케이스의 성형 장치.

[1]의 발명에 따른 전지 케이스의 성형 방법에서는，프레스 성형 금형의 주름 억제 부재의 주름 억제 압력으로 공기압을 이용하기 때문에, 상기 주름 억제 압력을 성형 형상에 맞는 최적값으로 용이하게 조정할 수 있으며, 이에 의해 성형 형상의 크기나 깊이의 적용 범위가 넓어져, 특히 깊은 성형이 가능하게 되는 동시에, 코일 스프링과 같이 스프링압을 바꾸기 위한 교환이 불필요해져, 그만큼 작업성이 향상되고, 게다가 교축부의 외주측 전체에 균등한 주름 억제 압력을 가할 수 있기 때문에, 주름을 발생시키지 않고 높은 치수 정밀도로 샤프한 성형이 가능하게 된다. 또한, 주름을 생기게 하지 않기 때문에, 재료 수율이 향상되는 것 외에 권회한 가로로 긴 성형용 필름재를 이용하여 연속 성형할 경우에는, 성형 피치의 단축에 의한 재료 절약 효과도 기대할 수 있다.

[2]의 발명에서는, 주름 억제 부재의 주름 억제 압력을 적합한 특정 범위로 설정하기 때문에, 주름이나 파단을 생기게 하지 않고 깊은 성형을 행할 수 있다．

[3]의 발명에서는, 주름 억제 압력을 보다 최적의 특정 범위로 설정하기 때 문에, 더 확실하게 주름이 없는 깊은 성형을 행할 수 있다．

[4]의 발명에서는, 성형용 필름재의 외측층이 내열성 수지 연신 필름층, 내측층이 열가소성 수지 미연신 필름층이기 때문에, 외측층 표면에 미끄러짐성 성분을 코팅하거나 외측층을 특별히 두껍게 하거나 하지 않아도 우수한 딥 드로잉 성형성을 얻을 수 있다.

[5]의 발명에 따른 전지 케이스의 성형 장치에서는, 공기압 실린더에 의해 프레스 성형 금형의 주름 억제 부재의 주름 억제 압력을 부여하기 때문에, 상기 주름 억제 압력을 성형 형상에 맞는 최적값으로 용이하게 조정 가능하고, 또한 상기 공기압 실린더에 주름 억제 부재가 복수개의 지지 핀을 개재하여 지지되고 있기 때문에, 공기압 실린더의 공기압을 주름 억제 부재의 복수 개소에 균등하게 전달할 수 있는 동시에, 주름 억제 부재의 유지 자세가 안정되어, 양호한 성형성이 얻어진다.

[6]의 발명에서는, 주름 억제 부재의 누름 면적과, 공기압 실린더의 수압 면적의 비율이 특정 범위에 있기 때문에, 성형 시에 상기 공기압 실린더가 주름 억제 부재의 압력 부여 수단으로서의 가동 능력을 확실하게 발휘한다.

[7]의 발명에서는, 주름 억제 부재의 스트로크와 공기압 실린더의 스트로크의 비율이 특정 범위에 있기 때문에, 안정된 성형성이 얻어진다.

도1 및 도2에 본 발명에 따른 전지 케이스의 성형 장치(M)의 개략 구성예를 도시한다. 도1은 성형 개시 전의 종단 정면도, 도2는 성형 종료 시의 종단 정면도 이다. 또한, 도3에, 성형 재료인 필름재(전지 케이스용 포재)(S)의 단면도를 도시한다.

이 성형 장치(M)에서는, 가대(10) 상에 재치 고정된 고정 금형(11)에, 직방체 형상의 펀치(1)가 상향으로 돌출 설치되는 동시에, 이 고정 금형(11)의 바로 위로 승강 가능하게 배치된 가동 금형(12)에, 사각형의 다이스 구멍(2a)을 갖는 후판 형상의 다이스(2)가 유지되는 한편, 가대(10) 아래에서 고정 금형(11)의 바로 아래 위치에, 피스톤 로드(30)를 위로 향해 수직하게 돌출시킨 공기압 실린더(3)가 설치되어 있다. 상기 공기압 실린더(3)의 피스톤 로드(30)의 상단에, 사각형 지지판(4)이 수평 자세로 고착되어 있고, 이 사각형 지지판(4)의 네 구석부에 동일 높이로 수직하게 세워 설치된 지지 핀(4a, …)이 가대(10) 및 고정 금형(11)을 관통하고, 이들 지지 핀(4a, …)의 정상 단에, 고정 금형(11)과 가동 금형(12) 사이에 배치한 후판 형상의 주름 억제 부재(5)가 수평 자세로 지지되어 있다.

다이스(2)의 다이스 구멍(2a)은, 성형 시에 내측에 끼워 넣은 펀치(1)와의 사이에서 전체 둘레에 걸쳐 교축 성형에 필요한 소정의 클리어런스가 생기도록, 상기 펀치(1)보다도 한층 큰 사이즈로 설정되어 있다. 또한, 주름 억제 부재(5)는 펀치 및 다이스(2)와 함께 프레스 성형 금형을 구성하고 있으며, 그 중앙에 펀치(1)를 삽입 관통시키는 사각형 구멍(5a)이 형성되어 있다. 그리하여, 다이스(2)의 하면과 주름 억제 부재(5)의 상면은, 모두 수평 방향을 따르는 원활한 평탄면을 이루고 있다.

공기압 실린더(3)는, 상하부에 급배기구(31, 32)를 갖고 있으며, 하부 급배 기구(32)로부터 실린더 하실(3b)측으로의 공기 공급과, 실린더 상실(3a)측으로부터의 상부 급배기구(31)를 통한 공기 배출에 의해, 내부의 피스톤(33)이 상승하고, 이에 수반하여 주름 억제 부재(5)도 일체로 상승한다. 또한, 양 급배기구(31, 32)의 공기 유통을 차단함으로써, 피스톤 로드(3O)에 가해지는 하향의 부하에 대하여, 피스톤(33)의 수압 면적과 실린더 하실(3b)측의 내압에 기초하는 에어 쿠션 작용이 발휘된다.

리튬 이온 이차 전지 등의 전지 케이스의 성형 시에는, 우선 도1에 도시한 바와 같이 다이스(2)가 상승 위치에 있는 상태에서, 상기 주름 억제 부재(5) 상에 성형용 필름재(전지 케이스용 포재)(S)를 얹는다. 이 때, 성형용 필름재(S)의 내측층으로서의 수지 필름층(7)이, 주름 억제 부재(5)의 상면에 당접하도록 얹는다. 즉, 성형용 필름재(S)의 내측층으로서의 수지 필름층(7)이, 펀치(1)의 정상 면에 마주 향하도록 얹는다(도1, 도3 참조).

다음에 공기압 실린더(3)의 가동에 의해 주름 억제 부재(5)가 가압된 상태에 있어서, 가동 금형(12)을 하강시킴으로써, 공기압 실린더(3)의 압력에 대항하면서 다이스(2)와 주름 억제 부재(5) 사이에서 성형용 필름재(S)를 끼움 지지한다.

이 때, 성형용 필름재(S)가 다이스(2)의 하면에 당접 후, 또한 공기압 실린더(3)의 하부 급배기구(32)로부터 소정량의 공기 공급을 행하여 실린더 하실(3b)측의 내압을 높임으로써, 그 내압에 대응한 주름 억제 압력이 주름 억제 부재(5)를 통하여 성형용 필름재(S)에 가해지기 때문에, 상기 내압의 조정에 의해 주름 억제 압력을 임의로 설정할 수 있다.

다음에 공기압 실린더(3)의 양 급배기구(31, 32)의 공기 유통을 차단한 상태에서, 가동 금형(12)을 소정 위치까지 하강시킴으로써, 도2에 도시한 바와 같이 고정 금형(11)의 펀치(1)가 정상 면에 접한 성형용 필름재(S)를 인입하면서 다이스(2)의 다이스 구멍(2a)에 끼워 넣고, 따라서 성형용 필름재(S)에 사각형의 전지 수용부(D)가 교축 성형된다. 그리고, 이 성형 후에 가동 금형(12)을 상승 위치로 복귀시킴으로써, 전지 케이스로서의 입체 형상의 성형물을 취출할 수 있다.

이러한 성형 장치(M)를 이용한 전지 케이스의 성형 방법에 의하면, 프레스 성형 금형의 주름 억제 부재(5)에 의한 주름 억제 압력을 성형 형상에 맞는 최적값으로 용이하게 조정할 수 있기 때문에, 전지 수용부(D)로 하는 성형 형상의 크기나 깊이의 적용 범위가 넓어져, 특히 깊은 성형이 가능하게 된다. 게다가, 단일의 공기압 실린더(3)에 의한 공기압을 주름 억제 압력으로서, 4개의 지지 핀(4a, …)과 주름 억제 부재(5)를 통하여, 성형용 필름재(S)에 있어서의 교축부의 외주측 전체에 균등하게 가할 수 있기 때문에, 주름을 발생시키지 않고 높은 치수 정밀도로 샤프한 성형이 가능하게 된다. 또한, 이 성형 장치(M)에서는, 주름 억제 압력의 부여 수단으로서 코일 스프링을 이용한 종래 구성과 같은 압력을 바꾸기 위한 부재 교환이 불필요하여, 그만큼 작업성이 향상되어, 고능률의 성형 가공이 가능하게 된다．

또한 이 성형 방법에서는, 적절한 주름 억제 압력에 의해, 성형물의 주름을 확실하게 방지할 수 있기 때문에, 재료 수율이 향상된다. 또한, 성형용 필름재(S)로서 권회한 가로로 긴 것을 이용하여, 간헐 이송에 의해 연속 성형할 경우, 성형 피치의 단축에 의한 재료 절약 효과도 기대할 수 있다.

여기서, 주름 억제 부재(5)에 의한 주름 억제 압력은, 0.01 내지 1.0MPa의 범위로 설정하는 것이 좋다. 이 주름 억제 압력이 0.01MPa 미만에서는, 성형용 필름재(S)가 누르는 힘이 약한 상태에서 펀치(1)에 의해 다이스 구멍(2a) 내로 좁혀져 들어가기 때문에, 상기 성형용 필름재(S)가 파단되거나, 성형품의 코너 부분에 주름을 생기게 할 우려가 있다. 또한, 주름 억제 압력이 1.0MPa를 초과하면, 성형용 필름재(S)에서의 교축부의 외주측이 다이스(2)와 주름 억제 부재(5) 사이에서 대략 고정된 상태로 되고, 성형이 재료의 인장에 의한 인장 성형의 형태가 되어 재료의 파단을 생기게 하기 쉽기 때문에, 보다 깊은 성형을 행하는 것이 곤란해진다. 그렇게 하여, 가장 바람직한 주름 억제 압력은 0.2 내지 0.5MPa이며, 이 압력 범위에서는 교축 성형과 인장 성형의 양방의 작용이 적절하게 작용하기 때문에, 보다 깊은 성형을 행하는 경우에도 주름이 없는 성형이 가능하게 된다．

한편, 공기압 실린더(3)에 충분한 가동 능력을 구비시키는 데 있어서, 그 수압 면적을 주름 억제 부재(5)의 누름 면적에 대하여 0.1 내지 2.0배로 설정하는 것이 바람직하다. 이 수압 면적이 상기 누름 면적에 대하여 0.1배보다 작으면, 가동 능력이 약하기 때문에, 주름 억제 부재(5)의 가압력이 불충분해져서 성형품에 주름을 생기게 할 우려가 있다. 또한, 상기 수압 면적이 상기 누름 면적에 대하여 2.0배를 초과하면, 성형상에는 문제는 없지만, 상기 공기압 실린더(3)가 대형화되어 경제적이지 않다. 또한, 최적의 수압 면적은, 주름 억제 부재(5)의 누름 면적과 동일한 정도이다.

공기압 실린더(3)의 스트로크는, 주름 억제 부재(5)의 스트로크, 즉 성형의 교축 깊이에 대하여 2 내지 20배인 것이 바람직하다. 2배 미만에서는 안정된 성형성이 얻어지지 않고, 반대로 20배를 초과하면 효과는 동일하나 넓은 설치 공간을 필요로 하게 되어 경제적이지 않다. 또한, 공기압 실린더(3)의 최적의 스트로크는, 주름 억제 부재(5)의 스트로크에 대하여 10 내지 15배이다.

또한, 전지 케이스의 성형 깊이로서는, 4 내지 10㎜가 일반적이다.

도시한 성형 장치(M)는 펀치(1)측을 고정으로 하고 다이스(2)측을 가동으로 한 구성이지만, 반대로 펀치(1)측을 가동으로 하고 다이스(2)측을 고정으로 한 구성이어도 된다.

성형용 필름재(S)는, 도3에 도시한 바와 같이 외측층으로서의 수지 필름층(6)과, 내측층으로서의 수지 필름층(7)과, 이들 양 필름층(6, 7) 사이에 배치된 알루미늄박층(8)과, 이들 필름층간에 개재하는 접착제층(9a, 9b)에 의해 구성되어 있다.

그리하여, 외측층의 수지 필름층(6)은, 양호한 성형성을 확보하는 역할, 즉 성형 시의 알루미늄박층(8)의 네킹에 의한 파단을 방지하는 역할을 담당하는 것이며, 12 내지 50㎛의 두께가 바람직하며, 또한 특히 내열성 수지 연신 필름을 이용하는 것이 추천된다.

상기 내열성 수지 연신 필름의 적합한 구체예로서, 2축 연신 폴리아미드 필름, 2축 연신 폴리에틸렌나프타레이트(PEN) 필름, 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 2축 연신 필름을 사용하면, 성형 성이 더욱 향상되어, 보다 샤프하고 깊은 형상의 성형이 가능하게 된다．

내측층의 수지 필름층(7)은, 리튬 이온 이차 전지 등에서 이용되는 부식성이 강한 전해액 등에 대한 우수한 내약품성과 히트 시일성을 부여하는 역할을 담당하는 것이며, 특히 열가소성 수지 미연신 필름을 이용하는 것이 추천된다.

그리하여, 이 수지 필름층(7)에 이용하는 상기의 열가소성 수지 미연신 필름으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀계 공중합체, 이들의 산변성물 및 아이오노마로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 열가소성 수지로 이루어지는 미연신 필름이 바람직하다.

또한, 이러한 내측층의 수지 필름층(7)의 두께는, 20 내지 80㎛의 범위가 적합하다. 20㎛ 이상으로 함으로써 핀홀의 발생을 충분히 방지할 수 있는 동시에, 80㎛ 이하로 설정함으로써 수지 사용량을 저감할 수 있어 비용 저감을 도모할 수 있다. 그 중에서도, 상기 내측층의 수지 필름층(7)의 두께는 30 내지 50㎛로 설정되는 것이 특히 바람직하다.

또한, 외측층으로서의 수지 필름층(6), 및 내측층으로서의 수지 필름층(7)은, 모두 단층이어도 되고, 복층이어도 된다.

전기의 알루미늄박층(8)은, 전지 케이스에 산소나 수분의 침입을 방지하는 가스 배리어성을 부여하는 역할을 담당하는 것이며, 순 Al 또는 Al-Fe계 합금으로 이루어지는 두께 5 내지 50㎛의 박이 적합하게 이용된다.

외측층의 수지 필름층(6)과 알루미늄박층(8) 사이에 개재하는 접착제층(9a)으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 우레탄계 접착제층이나 아크릴계 접 착제층이 적합하며, 특히 샤프한 성형을 행하는 데 있어서 우레탄계 2액 반응형 접착제층이 추천된다.

내측층의 수지 필름층(7)과 알루미늄박층(8) 사이에 개재하는 접착제층(9b)으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 무수말레산 변성 폴리에틸렌, 무수 말레산 변성 폴리프로필렌과 같은 산변성 폴리올레핀 외에, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 열가소성 엘라스토머 함유 수지 등으로 형성된 접착제층을 들 수 있다. 이러한 접착제층(9b)은, 예를 들어 외측층의 수지 필름층(6)의 편면에 접착 수지 필름(예를 들어 열변성 폴리올레핀 필름 등)이 라미네이트되어 형성된다.

또한, 본 발명에서 성형 재료로서 이용하는 성형용 필름재(S)로서는, 접착제층(9a, 9b)은 필수는 아니며, 내외의 수지 필름층(6, 7)과 중간의 알루미늄박층(8)에 의해서만 구성되는 것도 사용 가능하다.

다음에 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예의 것에 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 등에서 이용한 성형용 필름재(S) 및 프레스 성형 금형의 구성은 다음과 같다.

[성형용 필름재]

두께 3㎛의 무수말레산 변성 폴리프로필렌층과 두께 12㎛의 미변성 폴리프로필렌층을 공압출하는 한편，이 공압출물(9b)을 중앙으로 하고, 그 한 쪽의 면측으로부터 두께 40㎛의 알루미늄박층(AA8079-O재)(8)을 공급하는 동시에, 다른 쪽의 면측으로부터 두께 30㎛의 폴리프로필렌 미연신 필름(7)을 공급하여, 이들을 한 쌍의 가열 가압 롤 사이에 끼워 히트 라미네이트하여 적층 필름을 얻었다. 다음에 얻어진 적층 필름의 알루미늄박층(8)의 표면에 우레탄계 수지 접착제(9a)를 그라비아 롤로 도포하고, 가열에 의해 어느 정도 건조시킨 후, 그 접착제면에 나일론으로 이루어지는 두께 25㎛의 2축 연신 필름(6)을 라미네이트하여, 도3에 도시하는 구성의 성형용 필름재(전지 케이스용 포재)(S)를 얻었다.

[프레스 성형 금형]

[펀치(1)]…긴 변 60mm, 짧은 변 45mm, 코너 R : 1.5mm, 펀치 어깨R : 1.5mm, 표면 조도 : 경면 처리(Ra=0.3㎛ 이하)

[다이스(2)]…다이스 구멍(2a)의 긴 변 60.5mm, 짧은 변 45.5mm, 다이스 어깨R : 0.5mm, 표면 조도 : 경면 처리(Ra=0.3㎛ 이하)

(주름 억제 부재5)…세로 200mm, 가로 150mm, 두께 20mm, 사각형 구멍 5a : 다이스 구멍(2a)과 동일 치수, 표면 조도 : 경면 처리(Ra=0.3㎛ 이하).

<실시예 1>

상기 구성으로 이루어지는 프레스 성형 금형(성형 높이 프리)을 구비한 도1, 도2에 도시하는 성형 장치(M)에 있어서, 표1에 기재된 장치 사양 및 성형 조건에 의해, 110×180mm의 블랭크 형상으로 한 성형용 필름재(S)를 성형 재료로 하여, 성형 높이 5mm의 딥 드로잉 1단 성형 및 성형 높이 6mm의 딥 드로잉 1단 성형을 각각 행함으로써 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 2>

주름 억제 압력을 0.5MPa로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 3>

주름 억제 압력을 0.1MPa로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 4>

주름 억제 압력을 1.0MPa로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작하였다.

<실시예 5>

주름 억제 부재의 누름 면적에 대한 공기압 실린더의 수압 면적의 비율을0.08로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 6>

주름 억제 부재의 누름 면적에 대한 공기압 실린더의 수압 면적의 비율을 2.5로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 7>

주름 억제 부재의 스트로크에 대한 공기압 실린더의 스트로크의 비율을 1.5로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 8>

주름 억제 부재의 스트로크에 대한 공기압 실린더의 스트로크의 비율을 22로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

<실시예 9>

주름 억제 압력을 1.5MPa로 설정한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전 지 케이스를 제작했다.

<비교예 1>

주름 억제 부재에의 압력 부여 수단으로서, 공기압 실린더 대신에 종래의 코일 스프링을 이용한 이외에는, 실시예1과 마찬가지로 하여 전지 케이스를 제작했다.

상기한 바와 같이 하여 얻어진 성형품(전지 케이스)의 성형성 및 주름의 유무를 하기의 평가법에 기초하여 평가했다.

<성형성 평가법>

각 성형 높이(5mm, 6mm)마다, 딥 드로잉 성형에 있어서의 성형성에 대해서, 하기 기준에 기초하여 4단계로 평가했다. 즉, 미소한 균열도 포함시켜 성형품에 균열이 전혀 발생하지 않은 것을 「◎」, 미소한 균열이 드물게 생기는 경우가 있지만 성형품에 균열이 실질적으로 없는 것을 「○」, 미소한 균열이 극히 일부에 발생하지만 실용상 문제가 없을 정도인 것을 「△」, 균열이 거의 전체면에 발생한 것을 「×」로 했다. 평가 결과를 표 1에 기재한다.

<외관 평가법(주름의 유무의 평가)>

각 성형 높이(5mm, 6mm)마다, 성형품에 있어서의 주름 발생의 유무에 관한 외관 평가를 하기의 기준에 기초하여 4단계로 평가하였다. 즉, 주름의 발생이 전혀 인지되지 않은 것을 「◎」, 목시로 확인하기 어려운 극소한 주름이 약간 있었지만 실질적으로 없다고 판단되는 것을 「○」, 육안으로 확인할 수 있는 주름이 극히 일부에 인지되었지만 실용상 문제가 없을 정도인 것을 「△」, 주름이 다수 발생한 것을 「×」로 했다. 평가 결과를 표1에 기재한다.

*1) 주름 억제 부재의 누름 면적에 대한 공기압 실린더의 수압 면적의 비율

*2) 주름 억제 부재의 스트로크에 대한 공기압 실린더의 스트로크의 비율

표1로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 9의 성형 방법 및 성형 장치에 의하면, 깊은 성형에 있어서도 양호한 성형성이 얻어지는 동시에, 얻어진 성형품은 실용상 문제가 없는 양호한 외관을 갖고 있었다.

이에 대하여 주름 억제 압력에 코일 스프링의 스프링압을 이용한 비교예1의 성형 방법 및 성형 장치에서는, 균열이 거의 전체면에 발생하고 있어 양호한 성형성은 얻어지지 않았다.

여기에서 이용된 용어 및 설명은, 본 발명에 따른 실시 형태를 설명하기 위하여 이용된 것으로, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 청구범위 내이면, 그 정신을 일탈하는 것이 아니면 어떠한 설계적 변경도 허용되는 것이다.

본 발명의 상기의 목적 및 다른 목적, 및 특징점 및 이점은, 첨부된 도면과 함께 후술하는 발명의 바람직한 실시 형태의 설명을 참작함으로써, 보다 한층 분명해질 것이다.

도1은, 이 발명에 따른 전지 케이스의 성형 장치의 일 실시 형태에서의 성형 개시전의 종단 정면도.

도2는 동일한 성형 장치의 성형 종료시의 종단 정면도.

도3은 성형용 필름재의 일 실시 형태를 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

M : 성형 장치

3 : 공기압 실린더

4 : 사각형 지지판

10 : 가대

11 : 고정 금형

12 : 가동 금형

30 : 피스톤 로드

Claims

외측층으로서의 수지 필름층과, 내측층으로서의 수지 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 성형용 필름재를, 다이스, 펀치 및 주름 억제 부재로 이루어지는 프레스 성형 금형을 이용하여 소정의 형상으로 성형하는 전지 케이스의 성형 방법에 있어서,

상기 주름 억제 부재의 주름 억제 압력을 공기압 실린더에 의한 공기압에 의해 0.01 내지 1.0MPa의 범위로 설정하고, 공기압 실린더의 급배기구의 공기 유통을 차단한 상태에서 성형하는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 성형 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 주름 억제 압력을 0.2 내지 0.5MPa의 범위로 설정하는 전지 케이스의 성형 방법.
제1항에 있어서, 상기 성형용 필름재가, 외측층으로서의 내열성 수지 연신 필름층과, 내측층으로서의 열가소성 수지 미연신 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 것인 전지 케이스의 성형 방법.
외측층으로서의 수지 필름층과, 내측층으로서의 수지 필름층과, 이들 양 필름층간에 배치된 알루미늄박층을 포함하는 성형용 필름재를, 다이스, 펀치 및 주름 억제 부재로 이루어지는 프레스 성형 금형을 이용하여 소정의 형상으로 성형하기 위한 장치이며, 상기 주름 억제 부재의 주름 억제 압력 부여 수단으로서 공기압 실린더가 이용됨과 함께, 상기 주름 억제 부재는, 상기 공기압 실린더에 복수개의 지지 핀을 통하여 지지되어 이루어지고, 상기 주름 억제 부재의 누름 면적에 대하여, 공기압 실린더의 수압 면적이 0.1 내지 2.0배이며, 상기 공기압 실린더의 급배기구의 공기 유통을 차단한 상태에서 성형하는 것으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전지 케이스의 성형 장치.
삭제
제5항에 있어서, 상기 주름 억제 부재의 스트로크에 대하여, 공기압 실린더의 스트로크가 2 내지 20배인 전지 케이스의 성형 장치.
제5항에 있어서, 상기 주름 억제 부재의 스트로크에 대하여, 공기압 실린더의 스트로크가 10 내지 15배인 전지 케이스의 성형 장치.
삭제