KR101587326B1 - 간극 충진용 스웰링 테이프 - Google Patents

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Abstract

본 출원은, 스웰링 테이프 및 간극의 충진 방법에 관한 것이다. 상기 스웰링 테이프는, 예를 들면, 유체가 존재하는 간극의 사이에 적용되어, 입체 형상을 구현함으로써 상기 간극을 충진하고, 필요에 따라서 간극을 형성하고 있는 대상을 고정하는 용도로 사용될 수 있다.

Description

간극 충진용 스웰링 테이프{SWELLIN TAPE FOR FILLING A GAP}
본 출원은 간극 충진용 스웰링 테이프 및 그 용도에 관한 것이다.
이격되어 있는 두 개의 대상의 사이에 존재하는 간극(gap)은 많은 경우 충진될 필요가 있고, 간극을 형성한 상태에서 이격되어 있는 두 대상은 많은 경우 상기 간극의 충진에 의해 고정될 필요가 있다.
예를 들어, 전극 조립체를 원통형의 캔에 수납하여 전지를 제조할 때에는 통상적으로 상기 전극 조립체가 원통형 캔에 비하여 작은 사이즈를 가지기 때문에 전극 조립체와 캔의 내벽 사이에는 간극이 형성된다. 이러한 경우, 캔에 수납되어 있는 전극 조립체는 외부의 진동이나 충격에 의해 캔 내부에서 유동하게 되는데, 이러한 전극 조립체의 유동은 전지의 내부 저항의 증가나 전극 탭의 손상 등을 유발하여 전지의 성능을 크게 저하시킬 수 있어서 상기 간극의 충진 및 전극 조립체의 고정이 필요하다.
본 출원은 간극 충진용 스웰링 테이프 및 그 용도를 제공한다.
본 출원은 간극 충진용 스웰링 테이프에 대한 것이다. 예시적인 상기 테이프는 기재층, 상기 기재층의 일면에 형성되어 있는 점착층을 포함할 수 있다.
상기에서 기재층은, 예를 들면, 액체와 같은 유체와 접촉하면 길이 방향으로 변형하는 특성을 가지는 기재층일 수 있다. 하나의 예시에서 상기 기재층은, 예를 들면, 액체와 같은 유체와 접촉하면 길이 방향으로 팽창하는 특성을 가지는 기재층일 수 있다.
본 명세서에서 용어 「길이 방향」은, 상기 기재층을 평평하게 유지시켰을 때에 상기 기재층의 두께 방향(예를 들면, 도 1의 화살표 방향)과 수직인 방향을 의미할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 용어 「수직」 또는 「수평」은, 목적하는 효과를 손상시키지 않는 범위에서의 실질적인 수직 또는 수평을 의미하고, 예를 들면, ±10도 이내, ±5도 이내 또는 ±3도 이내 정도의 오차를 포함할 수 있다.
상기 기재층은, 길이 방향으로 변형, 예를 들면, 팽창하는 특성을 가지는 한, 기재층의 평면에서 가로 또는 세로, 또는 대각선 방향을 포함하는 임의의 방향으로 변형, 예를 들면, 팽창할 수 있는 것을 사용할 수 있다.
하나의 예시에서 상기 기재층은 하기 수식 2에 따른 길이 방향으로의 변형률이 10% 이상일 수 있다.
[수식 2]
기재층의 길이 방향으로의 변형률 = (L2 - L1)/L1 × 100
수식 2에서 L1은, 상기 기재층이 유체와 접촉하기 전의 초기 길이이고, L2는 상온 또는 60℃에서 상기 기재층을 유체와 24시간 동안 접촉시킨 후에 측정한 상기 기재층의 길이이다.
수식 2를 계산함에 있어서, 기재층이 접촉하는 유체의 구체적인 종류는, 충진하고자 하는 간극의 구체적인 상태에 따라서 선택되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예시에서 상기 충진하고자 하는 간극이 전극 조립체와 전극 조립체를 수납하는 캔에 의해 형성되는 간극인 경우, 상기 유체는 상기 캔의 내부로 주입되는 액체 상태의 전해질일 수 있다. 상기 용어 「전해질」은, 예를 들면, 전지 등에서 사용되는 이온 전도의 매체를 의미할 수 있다. 또한, 용어 「상온」은 가열되거나 냉각되지 않은 자연 그대로의 온도로서, 예를 들면, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 20℃ 내지 약 30℃ 또는 약 25℃의 온도를 의미할 수 있다.
기재층은 상기 길이 방향의 변형률은, 구현하고자 하는 입체 형상의 크기에 따라서 변형될 수 있으며, 예를 들면, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상일 수 있다. 상기 기재층의 길이 방향의 변형률의 상한은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 변형률은 그 수치가 클수록 보다 큰 크기의 입체 형상이 구현될 수 있으므로, 예를 들면, 목적하는 입체 형상의 크기에 따라서 상기 변형률을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층의 변형률의 상한은 500% 정도일 수 있다.
수식 2에서 L1 및 L2는 유체와 접촉되기 전후의 기재층의 길이이다. 상기 길이는 기재층에 대하여 소정의 방향으로 측정되고, L1 및 L2의 측정 시에 상기 방향을 동일하게 적용하는 한, 상기 길이를 측정하는 구체적인 방향은 특별하게 제한되지 않는다.
예를 들어, 상기 기재층이 직사각형의 시트 형상인 경우, 상기 기재층의 길이는 상기 시트의 가로, 세로, 대각선의 길이이거나 또는 평면상의 임의의 방향으로의 길이일 수 있다. 단, L1 및 L2의 측정 시에 상기 길이를 측정하는 방향을 동일하게 적용되므로, 예를 들어, L1으로서 기재층의 가로 길이가 채용되는 경우, L2로서도 기재층의 가로 길이를 채용한다.
기재층의 형상은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 필름 또는 시트 형상일 수 있다. 또한, 상기 필름 또는 시트 형상의 기재층은 사각형, 원형, 삼각형 또는 무정형 등의 형상을 가질 수 있다.
기재층은, ASTM D2240에 따른 쇼어 A 경도가 70A 이상일 수 있다. 기재층은, JIS K-7311에 따른 쇼어 D 경도가 40D 이상일 수 있다. 기재층의 경도를 상기와 같이 유지하여, 간극을 충진하기 위하여 3차원 형상을 구현하였을 경우에 우수한 지지력 및 저항력을 나타낼 수 있고, 테이프의 풀림 시에 필름이 신장되고 변형되는 것을 방지할 수 있다. 상기 기재층의 경도의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 상기 쇼어 A 경도의 상한은 100A 또는 95A일 수 있고, 상기 쇼어 D 경도의 상한은 예를 들면, 100D 또는 85D일 수 있다.
기재층으로는, 예를 들면 열가소성 폴리우레탄 필름(TPU 필름; thermoplastic polyurethane)을 포함하는 층을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기재층은, 열가소성 폴리우레탄 필름의 단일층이거나 혹은 적어도 폴리우레탄 필름을 포함하는 다층일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 폴리우레탄 필름으로는 일축 또는 이축 연신된 필름이거나, 혹은 무연신된 필름을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 폴리우레탄 필름으로는, 폴리에스테르 TPU 필름, 폴리에테르 TPU 필름 또는 폴리카프로락톤 TPU 필름 등이 알려져 있고, 이러한 필름 중에서 적절한 종류가 선택될 수 있으나, 폴리에스테르 TPU 필름의 사용이 적절할 수 있다. 또한, 열가소성 폴리우레탄 필름으로는 방향족(aromatic) 계열 또는 지방족(aliphatic) 계열의 열가소성 폴리우레탄 필름을 사용할 수 있다. 상기 열가소성 폴리우레탄 필름을 사용할 경우 접착력 조절을 통한 후술할 박리력 확보를 위하여 이형층을 추가로 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
열가소성 폴리우레탄 필름으로는 폴리올 화합물, 예를 들면, 폴리에스테르 폴리올 화합물, 사슬 연장제(chain extender) 및 이소시아네이트 화합물, 예를 들면, 방향족 또는 지방족 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 혼합물의 반응물을 사용할 수 있고, 상기에서 소프트 체인을 형성하는 폴리올 화합물과 하드 체인을 형성하는 사슬 연장제 및 이소시아네이트 화합물의 비율이나 종류 등을 조절하여 목적하는 물성의 열가소성 폴리우레탄 필름을 제공할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 기재층은 폴리에스테르계 열가소성 폴리우레탄 필름을 포함할 수 있고, 필요한 경우에 상기 폴리우레탄에서 폴리에스테르 폴리올로부터 유래하는 단위 및 이소시아네이트 화합물 및/또는 사슬 연장제로부터 유래하는 단위의 중량 비율이 적정 범위로 조절된 필름을 사용할 수 있다.
기재층은 상기 열가소성 폴리우레탄 필름의 단층 구조이거나, 적어도 상기 열가소성 폴리우레탄 필름을 포함하는 다층 구조, 예를 들면, 이층 구조일 수 있다.
기재층이 열가소성 폴리우레탄 필름 외에 다른 필름을 포함할 경우에는, 상기 다른 필름은, 고분자 필름 또는 시트로서, 제조 과정에서의 연신 또는 수축 처리 조건에 의하여 유체와 접촉하면 상기와 같은 변형, 예를 들면, 팽창 특성을 나타내도록 제조된 필름 또는 시트일 수 있다.
하나의 예시에서 상기 다른 필름은, 에스테르 결합 또는 에테르 결합을 포함하거나, 또는 셀룰로오스 에스테르 화합물을 포함하는 필름일 수 있다. 예를 들면, 아크릴레이트계 필름, 에폭시계 필름 또는 셀룰로오스계 필름 등이 예시될 수 있다.
기재층의 일면에는 점착층이 형성되어 있을 수 있다. 상기 점착층은, 예를 들면, 전술한 기재층의 길이 방향과 수평한 방향으로 기재층의 적어도 일면에 형성되어 있을 수 있다. 도 1은 예시적인 상기 테이프의 단면도이고, 기재층(201)의 일면에 상기 기재층(201)의 길이 방향과 수평한 방향으로 형성된 점착층(202)을 포함하는 테이프(2)를 나타낸다.
상기 테이프는, 상기와 같이 기재층의 길이 방향과 수평한 방향으로 형성되어 있는 상기 점착층에 의해 테이프가 고정된 상태로 상기 테이프가 유체와 접촉하여 팽창함으로써, 상기 기재층의 길이 방향과 수직한 방향으로 돌출하는 입체 형상을 구현할 수 있다.
입체 형상의 구현을 위하여 상기 점착층은, 유리에 대하여 적절한 박리력을 가지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 목적하는 입체 형상을 구현하기 위한 범위에서 박리력이 미달하면 상기 점착층이 기재층의 변형, 예를 들면, 팽창에 의한 응력을 적절하게 지지하지 못하여 테이프가 박리하거나 입체 형상의 구현이 어려울 수 있고, 상기 박리력의 범위를 상회하면 점착층이 기재층의 변형을 지나치게 억제하여 역시 입체 형상의 구현이 어려워질 수 있다. 상기 박리력은, 예를 들면, 100gf/25mm 이상, 150gf/25mm 이상, 200gf/25mm 이상, 300gf/25mm 이상, 400gf/25mm 이상, 500gf/25mm 이상, 600gf/25mm 이상, 700gf/25mm 이상, 800gf/25mm 이상, 900gf/25mm 이상, 1,000gf/25mm 이상, 1,100gf/25mm 이상, 1,200gf/25mm 이상, 1,300gf/25mm 이상, 1,400gf/25mm 이상, 1,500gf/25mm 이상, 1,600gf/25mm 이상, 1,700gf/25mm 이상 또는 1,800gf/25mm 이상일 수 있다. 그렇지만, 상기 박리력은, 예를 들면, 구현하고자 하는 입체 형상의 크기나 충진하고자 하는 간극에 따라서 변경될 수 있는 것으로 특별하게 제한되는 것은 아니다. 상기 박리력은, 상온에서 측정된 박리력이고, 5mm/sec의 박리 속도와 180°의 박리 각도로 측정한 박리력일 수 있다.
이상 기술한 박리력은, 예를 들면, 구현하고자 하는 입체 형상의 크기나 충진하고자 하는 간극에 따라서 변경될 수 있는 것으로 특별하게 제한되는 것은 아니다. 상기 점착층의 박리력은 목적하는 입체 형상의 구현능 등을 고려하여 조절될 수 있는 것으로 그 상한은 특별히 제한되는 것은 아니다.
점착층으로는 상기 박리력을 나타낼 수 있는 것이라면, 다양한 종류의 점착층이 사용될 수 있다. 예를 들면, 점착층으로는, 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 에폭시 점착제, 실리콘 점착제 또는 고무계 점착제 등이 사용될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 점착층은, 아크릴 점착층이고, 예를 들면, 다관능성 가교제에 의해 가교된 아크릴 중합체를 포함할 수 있다.
아크릴 중합체로는, 예를 들면, 중량평균분자량(Mw: Weight Average Molecular Weight)이 40만 이상인 것을 사용할 수 있다. 상기 중량평균분자량은, GPC(Gel Permeation Chromatograph)에 의해 측정되는 표준 폴리스티렌에 대한 환산 수치이다. 본 명세서에서 특별하게 달리 규정하지 않는 한, 용어 「분자량」은 중량평균분자량을 의미한다. 아크릴 중합체의 분자량의 상한은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 250만 이하의 범위에서 제어될 수 있다.
상기 아크릴 중합체는, 예를 들면, (메타)아크릴산 에스테르 단량체 및 가교성 관능기를 가지는 공중합성 단량체를 중합된 형태로 포함하는 것일 수 있다. 상기에서 각 단량체의 중량 비율은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 목적하는 박리력을 고려하여 설계될 수 있다.
중합체에 포함되는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체로는, 예를 들면, 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있고, 점착제의 응집력이나, 유리전이온도 또는 점착성 등을 고려하여, 탄소수가 1 내지 14인 알킬기를 가지는 알킬 (메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다. 이러한 단량체로는, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트 등의 1종 또는 2종 이상이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
가교성 관능기를 가지는 공중합성 단량체는, 상기 (메타)아크릴산 에스테르 단량체 또는 중합체에 포함되는 다른 단량체와 공중합될 수 있고, 공중합된 후에 중합체의 주쇄에 다관능성 가교제와 반응할 수 있는 가교점을 제공할 수 있는 단량체이다. 상기에서 가교성 관능기는 히드록시기, 카복실기, 이소시아네이트기, 글리시딜기 또는 아미드기 등일 수 있으며, 경우에 따라서는 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기 등과 같은 광가교성 관능기일 수 있다. 광가교성 관능기의 경우, 상기 공중합성 단량체에 의해 제공된 가교성 관능기에 광가교성 관능기를 가지는 화합물을 반응시켜 도입할 수 있다. 점착제의 제조 분야에서는 목적하는 관능기에 따라서 사용할 수 있는 다양한 공중합성 단량체가 공지되어 있다. 이러한 단량체의 예로는, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴레이트, 6-히드록시헥실 (메타)아크릴레이트, 8-히드록시옥틸 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸렌글리콜 (메타)아크릴레이트 또는 2-히드록시프로필렌글리콜 (메타)아크릴레이트 등과 같은 히드록시기를 가지는 단량체; (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴로일옥시 아세트산, 3-(메타)아크릴로일옥시 프로필산, 4-(메타)아크릴로일옥시 부틸산, 아크릴산 이중체, 이타콘산, 말레산 및 말레산 무수물 등과 같은 카복실기를 가지는 단량체; 글리시딜 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 또는 N-비닐 카프로락탐 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 단량체는 1종 또는 2종 이상이 중합체에 포함되어 있을 수 있다.
상기 아크릴 중합체는 필요에 따라서 다른 기능성 공단량체를 중합된 형태로 추가로 포함할 수 있는데, 그 예로는, 하기 화학식 1로 표시되는 단량체를 들 수 있다.
[화학식 1]
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상기 식에서, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬을 나타내고, R4는 시아노; 알킬로 치환 또는 비치환된 페닐; 아세틸옥시; 또는 COR5를 나타내며, 이 때 R5는 알킬 또는 알콕시알킬로 치환 또는 비치환된 아미노 또는 글리시딜옥시를 나타낸다.
상기 식의 R1 내지 R5의 정의에서 알킬 또는 알콕시는 탄소수 1 내지 8의 알킬 또는 알콕시를 의미하며, 바람직하게는 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시이다.
상기 화학식 1의 단량체의 구체적인 예로는 (메타)아크릴로니트릴, N-메틸 (메타)아크릴아미드, N-부톡시 메틸 (메타)아크릴아미드, 스티렌, 메틸 스티렌, 또는 비닐 아세테이트 등의 카복실산의 비닐 에스테르 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아크릴 중합체는, 예를 들면 용액 중합(solution polymerization), 광중합(photo polymerization), 괴상 중합(bulk polymerization), 현탁 중합(suspension polymerization) 또는 유화 중합(emulsion polymerization) 등을 통하여 제조할 수 있다.
점착층에서 상기 아크릴 중합체를 가교시키고 있는 다관능성 가교제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 이소시아네이트 가교제, 에폭시 가교제, 아지리딘 가교제, 금속 킬레이트 가교제 또는 광가교제 등의 공지의 가교제 중에서 중합체에 존재하는 가교성 관능기의 종류에 따라 적절한 가교제가 선택될 수 있다. 상기에서 이소시아네이트 가교제의 예로는 톨리렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 또는 나프탈렌 디이소시아네이트 등과 같은 디이소시아네이트나, 상기 디이소시아네이트와 폴리올과의 반응물 등을 들 수 있고, 상기에서 폴리올로는 트리메틸롤 프로판 등이 사용될 수 있다. 에폭시 가교제로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, N,N,N',N'-테트라글리시딜 에틸렌디아민 또는 글리세린 디글리시딜에테르 등을 사용할 수 있고, 아지리딘 가교제로는, N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사미드), N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사미드), 트리에틸렌 멜라민, 비스이소프로탈로일-1-(2-메틸아지리딘) 또는 트리-1-아지리디닐포스핀옥시드 등을 들 수 있으며, 금속 킬레이트 가교제로는, 아세틸 아세톤 또는 아세토아세트산 에틸 등의 화합물에 다가 금속이 배위된 화합물을 들 수 있고, 상기에서 다가 금속으로는 알루미늄, 철, 아연, 주석, 티탄, 안티몬, 마그네슘 또는 바나듐 등을 들 수 있으며, 광가교제로는 다관능성 아크릴레이트 등을 사용할 수 있다. 상기에서 중합체에 포함되어 있는 가교성 관능기의 종류를 고려하여, 1종 또는 2종 이상의 가교제가 사용될 수 있다.
점착층에서 상기 다관능성 가교제의 중량 비율은, 예를 들면, 목적하는 박리력을 고려하여 조절할 수 있다.
상기와 같은 점착층은, 예를 들면, 상기 아크릴 중합체와 다관능성 가교제를 배합한 코팅액을 코팅하고, 적정한 조건에서 상기 중합체와 다관능성 가교제의 가교 반응을 유도하여 형성할 수 있다.
상기 점착층에는, 목적하는 효과에 영향을 미치지 않는 범위에서, 커플링제, 점착성 부여제, 에폭시 수지, 자외선 안정제, 산화 방지제, 조색제, 보강제, 충진제, 소포제, 계면 활성제 및 가소제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제가 추가로 포함되어 있을 수 있다.
상기 점착층의 두께는 적용되는 용도, 예를 들면, 목적하는 박리력이나 입체 형상 구현능 또는 충진하고자 하는 간극의 크기 등에 따라서 적절하게 선택될 수 있는 것으로, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 테이프는, 상기 테이프의 사용 전까지 점착층을 보호하기 위하여 상기 점착층에 부착되어 있는 이형 시트를 추가로 포함할 수 있다.
기재층의 일면, 예를 들면, 상기 점착층이 형성되는 면과는 반대측 면에는 점착력의 조절을 위해 적절한 배면 코팅층을 포함할 수 있다. 배면 코팅층은, 예를 들면, 불소계 이형제, 실리콘계 이형제, 비닐기 또는 아크릴기를 가지면서 실리콘을 함유하는 이형제 또는 지방족(aliphatic) 또는 아미드(amide) 계열의 이형제 등을 포함할 수 있다. 상기 배면 코팅층은 상기 이형제를 사용한 이형 처리를 통해 형성할 수 있다. 이 때 구체적인 이형 처리 방식이나 배면 코팅층의 두께는 특별한 한정이 없으며, 목적하는 박리력이 확보될 수 있도록 수행되면 된다.
상기 스웰링 테이프는, 상기 기재층의 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력(이하, 「배면 박리력」이라 한다)이 400gf/25mm 이하, 350gf/25mm 이하, 300gf/25mm 이하, 250gf/25mm 이하, 200gf/25mm 이하, 150gf/25mm 이하, 100gf/25mm 이하 또는 50gf/25mm 이하일 수 있다. 상기 배면 박리력을 전술한 범위 내에서 조절하여 풀림성이 우수한 롤 형상의 테이프를 제공할 수 있다. 상기에서 용어 「배면 박리력」은 상기 점착층의 상기 기재층의 타면, 즉 상기 기재층에서 상기 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대한 박리력을 의미할 수 있다. 상기 스웰링 테이프는 상기 점착층이 상기 기재층의 타면, 즉 상기 기재층에서 상기 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 상기 점착층이 부착된 상태로 권취되어 있을 수 있다.
도 2는, 롤(roll) 형상 등으로 권취되어 있는 상기 테이프의 일 예시를 나타내는 도면이다. 하나의 예시에서, 상기 테이프는, 예를 들면, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 점착층(10)이 상기 기재층(20)의 타면에 부착되어 있는 상태로 권취되어 있을 수 있다. 기재층(20)의 타면이란, 상기 기술한 바와 같이, 기재층(20)에서 점착층(10)이 형성되어 있는 면의 반대측 면을 의미할 수 있다. 상기 스웰링 테이프는, 권취된 상태에서의 풀림성이 우수하다. 이에 따라, 예를 들면, 고속 재단, 고속 라미네이션 및 칼선 작업 시에 소음을 발생시키지 않으며, 스틱 앤 슬림 현상이나, 풀림 과정에서 늘어나서 점착력의 변화가 발생하는 현상이 일어나지 않는다. 이에 따라, 상기 스웰링 테이프는, 권취 상태에서 공정에 적용되는 경우에도 작업 환경을 우수하게 유지하고, 또한 제품이나 부품의 생산성을 향상시킬 수 있다. 상기 배면 박리력의 하한은 낮을수록 좋으며, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 약 15gf/25mm 정도, 10gf/25mm 정도 또는 5gf/25mm 정도일 수 있다.
본 출원에 따른 상기 스웰링 테이프는 다양한 용도로 사용 가능하며, 예를 들어, 간극 충진용 스웰링 테이프에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 용어 「간극 충진용 스웰링 테이프」는, 서로 이격되어 있는 두 개의 대상의 사이의 간극에서 상기 간극을 메우고, 필요에 따라서는 상기 두 개의 대상을 서로 고정할 수 있는 역할을 하는 테이프를 의미할 수 있다. 하나의 예시에서 상기 스웰링 테이프는, 상기 간극을 형성하고 있는 두 개의 대상 중 어느 하나의 대상에 상기 점착층을 매개로 부착되어 있는 상태에서, 예를 들면, 액체와 같은 유체와 접촉하면, 기재층이 팽창함에 따라 발생하는 힘과 점착층의 고정력의 상호 균형에 의해 상기 간극을 메울 수 있는 입체 형상을 구현할 수 있는 테이프일 수 있다. 하나의 예시에서 상기 간극을 형성하면서 이격되어 있는 두 개의 대상은 각각 전지의 전극 조립체와 상기 조립체를 수납하는 캔일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 경우, 상기 테이프는, 예를 들면, 전극 조립체용 실 테이프로서, 전극 조립체의 풀림을 방지하고, 또한 전극 조립체를 전지의 캔 내부에 고정하는 용도로 사용될 수 있다.
도 3은, 상기 스웰링 테이프가 간극의 사이에서 입체 형상을 구현하여 상기 간극을 메우는 과정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3과 같이 상기 테이프(101)는, 간극을 형성하고 있는 두 개의 대상(103, 104) 중에서 어느 하나의 대상(104)에 상기 점착층을 매개로 부착된다. 상기와 같이 부착된 상태에서 상기 간극의 사이에 유체가 도입되어 상기 스웰링 테이프(101)의 기재층과 접촉하면 상기 기재층은 길이 방향으로 팽창한다. 상기에서 테이프(101)는 대상(104)에 점착층에 의해 고정된 상태에서 기재층이 팽창하게 되므로 상기 스웰링 테이프(102)는 입체 형상을 구현하게 되며, 이러한 입체 형상에 의해 간극은 메워지고, 필요에 따라서 상기 간극을 형성하고 있는 두 개의 대상(103, 104)은 서로 고정될 수 있다.
스웰링 테이프에 의해서 구현되는 입체 형상의 크기, 즉 상기 간극의 폭은, 예를 들면, 0.001mm 내지 2.0mm, 0.001mm 내지 1.0mm 또는 0.01mm 내지 0.5mm 정도일 수 있다. 그렇지만, 상기 입체 형상의 크기는 상기 스웰링 테이프가 적용되는 간극의 구체적인 종류에 따라서 변경될 수 있는 것으로 특별히 한정되는 것은 아니다. 스웰링 테이프가 적용되는 간극의 크기에 따른 상기 입체 형상의 크기는, 예를 들면, 전술한 기재층의 변형률 또는 점착층의 박리력을 조절하여 제어할 수 있다.
본 출원에 따른 간극 충진용 스웰링 테이프는 하기 수식 1을 만족할 수 있다.
[수식 1]
1.5 ≤ X2/X1 ≤ 150
수식 1에서, X1은 상기 기재층의 상기 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이고, X2는 유리에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 박리력이다.
상기 기재층의 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대한 상기 점착층의 박리력(X1)에 대한 상기 유리에 대한 점착층의 박리력(X2)의 비율(X2/X1)을 상기 범위 내에서 적절하게 조절할 경우, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 2.5 내지 140, 5 내지 130, 7.5 내지 120, 10 내지 110, 12.5 내지 100, 15 내지 90, 17.5 내지 80, 20 내지 70 또는 22.5 내지 60 내의 범위에서 조절될 수 있다. 전술한 범위 내에서 기재층의 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대한 상기 점착층의 박리력(X1)에 대한 상기 유리에 대한 점착층의 박리력(X2)의 비율(X2/X1)을 조절하여 보다 효율적으로 입체 형상을 구현함으로써 상기 간극을 충진하고, 필요에 따라서 간극을 형성하고 있는 대상을 고정하는 용도에 적합하게 사용될 수 있다.
본 출원은 또한 간극의 충진 방법에 대한 것이다. 하나의 예시적인 간극의 충진 방법은, 제 1 기판 및 상기 제 1 기판과 이격되어 있는 제 2 기판에 의해 형성된 간극을 충진하는 방법일 수 있다. 상기 방법은, 예를 들면, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판에 상기 스웰링 테이프의 점착층을 부착시키고, 상기 스웰링 테이프의 기재층을 유체와 접촉시켜서 상기 기재층을 길이 방향으로 변형, 예를 들면, 팽창시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 방법에서 간극을 형성하고 있는 제 1 기판 및 제 2 기판의 구체적인 종류 및 그 형상은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 범위에는 충진이 필요한 간극을 형성하고 있고, 상기 간극에 유체가 도입될 수 있는 모든 종류의 기판이 포함될 수 있다.
또한, 상기 기판의 형상 역시 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 평평한 형상은 물론 굴곡지거나 불규칙한 형상의 기판도 모두 포함될 수 있다. 상기 방법은 도 3에 나타난 바와 같이, 간극을 형성하고 있는 제 1 및 제 2 기판(103, 104) 중 어느 하나의 기판에 상기 테이프(101)를 점착층을 매개로 부착시킨 상태에서 상기 기재층을 유체와 접촉시켜서 팽창시킴으로써 입체적 형상을 가지는 테이프(102)를 형성함으로써 수행될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 방법에 사용되는 제 1 및 제 2 기판 중의 어느 하나는 전지용 전극 조립체이고, 다른 하나는 상기 조립체를 수납하는 캔이며, 상기 테이프와 접촉하는 유체는 상기 전지에 포함되는 전해질일 수 있다.
상기와 같은 경우, 예를 들어 상기 방법은, 전극 조립체에 상기 테이프를 부착한 후에 캔 내부에 수납하고, 상기 캔 내부에 전해질을 주입하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 전극 조립체의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 사용되는 일반적인 조립체가 모두 포함될 수 있다. 하나의 예시에서 상기 전극 조립체는 이차 전지, 예를 들면 리튬 이차 전지용 전극 조립체일 수 있다.
상기 전극 조립체는 양극판; 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 것이고, 상기 방법에서 상기 스웰링 테이프는 상기 점착층을 매개로 상기 전극 조립체에 외주면에 부착될 수 있다. 상기 전극 조립체는, 경우에 따라서는, 젤리롤 형상으로 권취되어 있을 수 있다.
상기 양극판은 도전성이 우수한 금속 박판 등으로 구성되는 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체의 표면에 코팅되어 있는 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 양극판의 양 말단에는 상기 양극활물질이 코팅되지 않은 영역이 형성되어 있고, 그 영역에는 전극 조립체의 상부 또는 하부로 소정의 길이로 돌출되어 있는 양극 탭이 부착되어 있을 수 있다. 상기 양극 탭은 상기 전극 조립체와 전지의 다른 부분을 전기적으로 연결하는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 음극판은, 전도성 금속 박판 등으로 구성되는 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체의 표면에 코팅되어 있는 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 또한, 양극판과 유사하게 음극판의 양 말단에는 음극 활물질층이 코팅되지 않은 영역이 형성되어 있고, 상기 영역에는 전극 조립체의 상부 또는 하부로 소정의 길이로 돌출되어 있으며, 상기 전극 조립체와 전지의 다른 부분을 전기적으로 연결할 수 있는 음극 탭이 부착되어 있을 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 캡조립체 또는 원통형 캔과의 접촉을 방지하기 위한 것으로서, 상부 및/또는 하부에 형성되어 있는 절연 플레이트를 추가로 포함할 수 있다.
상기 스웰링 테이프는 상기 전극 조립체의 외주면의 상기 세퍼레이터의 최외측 단부가 위치하는 마감부를 포함하여 상기 외주면을 둘러싸도록 부착될 수 있다. 또한, 상기 스웰링 테이프는 상기 전극 조립체의 외주면 전체 면적의 적어도 30% 이상을 덮도록 부착될 수 있으며, 상기 전극 조립체의 외주면에서 상단부 및 하단부는 상기 조립체가 그대로 노출되도록 부착되어 있을 수 있다.
상기 전극 조립체가 수납되는 캔의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 이 분야의 공지의 종류로서 원통형의 캔 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기에서 테이프를 변형, 예를 들면, 팽창시키는 유체인 전해액의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 전지의 종류에 따라서 이 분야의 공지의 전해액이 사용된다. 예를 들어, 상기 전지가 리튬 이차 전지인 경우, 상기 전해질은 예를 들면, 비수성 유기 용매 및 리튬염을 포함할 수 있다. 상기에서 리튬염은 유기 용매에 용해되어, 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하고, 양극과 음극 사이의 리튬 이온의 이동을 촉진시킬 수 있다. 리튬염의 예로는, LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수), LiCl, LiI, 및 리튬 비스옥살레이트 보레이트(lithium bisoxalate borate) 등의 일종 또는 이종 이상을 지지(supporting) 전해염으로 포함하는 것을 들 수 있다. 전해질에서 리튬염의 농도는, 용도에 따라 변화될 수 있는 것으로, 통상적으로는 0.1M 내지 2.0M 범위 내에서 사용한다. 또한, 상기 유기 용매는 전지의 전기 화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질의 역할을 하는 것으로서, 그 예로는, 벤젠, 톨루엔, 플루오로벤젠, 1,2-디플루오로벤젠, 1,3-디플루오로벤젠, 1,4-디플루오로벤젠, 1,2,3-트리플루오로벤젠, 1,2,4-트리플루오로벤젠, 클로로벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2,3-트리클로로벤젠, 1,2,4-트리클로로벤젠, 아이오도벤젠(iodobenzene), 1,2-디이오도벤젠, 1,3-디이오도벤젠, 1,4-디이오도벤젠, 1,2,3-트리이오도벤젠, 1,2,4-트리이오도벤젠, 플루오로톨루엔, 1,2-디플루오로톨루엔, 1,3-디플루오로톨루엔, 1,4-디플루오로톨루엔, 1,2,3-트리플루오로톨루엔, 1,2,4-트리플루오로톨루엔, 클로로톨루엔, 1,2-디클로로톨루엔, 1,3-디클로로톨루엔, 1,4-디클로로톨루엔, 1,2,3-트리클로로톨루엔, 1,2,4-트리클로로톨루엔, 아이오도톨루엔, 1,2-디이오도톨루엔, 1,3-디이오도톨루엔, 1,4-디이오도톨루엔, 1,2,3-트리이오도톨루엔, 1,2,4-트리이오도톨루엔, R-CN(여기에서, R은 탄소수 2 내지 50의 직쇄상, 분지상 또는 고리상 구조의 탄화 수소기로서, 상기 탄화수소기는 이중결합, 방향족 고리 또는 에테르 결합 등을 포함할 수 있다), 디메틸포름아마이드, 디메틸아세테이트, 크실렌, 사이클로헥산, 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 사이클로헥사논, 에탄올, 이소프로필 알콜, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 디메톡시에탄, 1,3-디옥솔란, 디글라임, 테트라글라임, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 감마 부티로락톤, 설포란(sulfolane), 발레로락톤, 데카놀라이드 또는 메발로락톤의 일종 또는 이종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 스웰링 테이프에는, 전술한 바와 같은 변형, 예를 들면, 팽창 특성을 가지는 기재층에 소정의 박리력을 가지는 점착층이 형성되어 있다. 이에 따라 상기 테이프는, 상기 방법에 적용된 후에, 예를 들면, 전극 조립체에 부착된 상태로 상기 입체 형상을 구현할 수 있다. 그 결과, 상기 테이프는, 전극 조립체와 캔의 내벽 간격을 효과적으로 충진하고, 전극 조립체를 고정하여 유동이나 흔들림 등을 방지할 수 있다.
즉, 상기에서 스웰링 테이프의 「입체 형상」은 전해질과 접촉한 스웰링 테이프의 기재층의 변형력과 점착층의 박리력의 작용을 통하여 형성되는 것으로서, 전극 조립체를 캔 내부에 공고히 고정할 수 있는 모든 구조를 포함하는 개념일 수 있다.
도 4는, 상기 방법에 의해 제조된 예시적인 전지를 보여주는 것으로 스웰링 테이프(51a, 51b)가 전해질에 의해 입체 형상을 형성하여, 전극 조립체(53)를 캔(52)에 고정하고 있는 상태를 보여준다.
예를 들어, 도 4의 좌측 도면에 예시적으로 나타낸 바와 같이, 스웰링 테이프(51a)는 조립체(53)에 부착된 후에 캔(52)에 삽입된 단계에서는 평평한 형상으로 유지하고 있을 수 있다. 그러나, 캔(52) 내에 주입된 전해질과 접촉한 후에 소정의 시간이 경과한 후에는, 도 4의 우측 도면에서 예시적으로 나타낸 바와 같이, 스웰링 테이프(53b)가 입체 형상을 형성하고, 이에 따라 전극 조립체(53)와 캔(52)의 사이의 간격을 충진 및 고정할 수 있다.
본 출원에 따른 스웰링 테이프는, 예를 들면, 유체가 존재하는 간극의 사이에 적용되어, 입체 형상을 구현함으로써 상기 간극을 충진하고, 필요에 따라서 간극을 형성하고 있는 대상을 고정하는 용도로 사용될 수 있다.
도 1은, 상기 스웰링 테이프의 예시적인 단면도이다.
도 2는, 상기 스웰링 테이프의 권취된 상태를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은, 상기 스웰링 테이프가 입체 형상을 형성하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는, 전지의 제조 과정에서 상기 스웰링 테이프가 입체 형상을 형성하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 상기 스웰링 테이프를 상세히 설명하지만, 상기 스웰링 테이프의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에서의 물성은 하기의 방식으로 평가하였다.
1. 기재층의 길이 방향의 변형률의 측정
기재층을 가로의 길이가 10mm이고, 세로의 길이가 50mm가 되도록 재단하여 시편을 제조한다. 시편을 카보네이트계 전해질에 함침시키고, 밀봉한 상태로 상온에서 1일 동안 방치한 후에 전해질로부터 꺼내어 상기 시편의 세로 방향의 길이를 측정한 후에 하기 수식 A에 의해서 기재층의 길이 방향의 변형률을 측정한다.
[수식 A]
길이 방향의 변형률 = (L2 - L1)/L1 × 100
수식 A에서, L1은 전해질에 함침시키기 전의 기재층의 세로 방향의 초기 길이, 즉 50mm이고, L2는 전해질에 함침시킨 후에 측정한 상기 기재층의 세로 방향의 길이이다.
2. 스웰링 테이프의 박리력 측정
스웰링 테이프를 가로의 길이가 25mm이고, 세로의 길이가 200mm가 되도록 재단하여 시편을 제조한다. 시편을 점착층을 매개로 유리판에 2kg의 고무 롤러를 사용하여 부착하고, 상온에서 인장 시험기를 사용하여 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 스웰링 테이프를 박리하면서 박리력을 측정한다.
3. 스웰링 테이프의 입체 형상 구현능 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 전지를 상온에서 1일 동안 보관한 후에 전지를 분해하여 전극 조립체를 꺼내고, 전극 조립체에 부착되어 있던 스웰링 테이프의 상태를 평가하여 하기 기준에 따라서 입체 형상 구현능을 평가한다.
<입체 형상 구현능 평가 기준>
○ : 스웰링 테이프의 입체 형상이 관찰됨
△ : 스웰링 테이프의 입체 형상이 관찰되지 않음
× : 스웰링 테이프의 입체 형상이 관찰되지 않고, 테이프가 전극 조립체로부터 박리됨
4. 스웰링 테이프의 간극 충진능 (전극 조립체의 유동 방지능 ) 평가
스웰링 테이프의 간극 충진능은 전극 조립체의 유동 방지 특성을 평가하는 방법으로 평가할 수 있다. 상기 방식에는, 예를 들면, 잔진동 평가 방식과 잔충격 평가 방식이 존재한다. 잔진동 평가 방식에서는, UN38.3 규격의 진동 실험 방법을 따라서 수행되며, 평가 후에 전지가 전원 무감이 되면 유동에 의한 단자의 절단으로 판단한다. 잔충격 평가 방식은, 8각 원기둥 내에 전지를 넣고, 회전시켜서 소정 시간 지난 후 전지가 전원 무감이 되면 유동에 의한 단자의 절단으로 판단한다. 상기 방식에 따라서 평가한 스웰링 테이프의 간극 충진능은 하기의 기준에 따라 평가한다.
<간극 충진능 평가 기준>
○ : 잔진동 평가 및 잔충격 평가 후 전지의 전원이 측정됨
△ : 잔진동 평가 또는 잔충격 평가 후 전지의 전원이 측정되나, 저항이 10% 이상 증가함
× : 잔진동 평가 또는 잔충격 평가 후 전지의 전원이 측정되지 않음
5. 배면 박리력 측정
알루미늄 플레이트에 제조된 스웰링 테이프의 점착층을 부착하였다. 이 과정에서 테이프는 가로의 길이가 70mm이고, 세로의 길이가 150mm가 되도록 재단하여 사용하였다. 그 후 상기 부착된 테이프의 상부에 다시 동일한 스웰링 테이프를 부착하였다. 이 과정에서 테이프는 가로의 길이가 25mm이고, 세로의 길이가 130mm이 되도록 재단하여 사용하였다. 상기 두 번째 테이프의 부착 후에 상온에서 알루미늄 플레이트를 고정하고, 두번째 테이프는 180°로 꺽어서 별도의 PET 필름에 고정한 후에 5mm/sec의 박리 속도로 박리하면서 배면 박리력을 평가하였다.
재현성을 위하여 동일 시편에 대하여 5회 내지 10회 박리력을 평가하고 그 결과의 평균치를 하기에 기재하였다.
실시예 1.
스웰링 테이프의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU)로 제조된 두께가 약 40㎛인 무연신 필름을 기재층으로 사용하였다. 상기 기재층의 일면에 약 0.2 중량부의 이소시아네이트 가교제로 가교된 100 중량부의 아크릴 점착 수지를 포함하는 아크릴계 점착층으로서 SUS판에 대한 박리력이 600gf/25mm 정도이며, 두께가 15㎛ 정도인 점착층을 형성하였다. 그 후 점착층이 형성된 면과 반대측의 기재층의 면에 목적하는 배면 박리력(20gf/25mm)을 고려하여 불소계 이형제로 배면 코팅층을 형성하여 스웰링 테이프를 제조하였다.
전극 조립체 및 전지의 제조
음극, 양극 및 세퍼레이터를 포함하는 젤리롤 형상의 전극 조립체(단면 지름: 17.2mm)의 외주의 약 50%의 면적을 덮도록 스웰링 테이프를 부착하고, 상기 조립체를 원통형의 캔(단면 지름: 17.5mm)에 삽입하였다. 이어서 상기 캔의 내부에 카보네이트계 전해질을 주입하고, 밀봉하여 전지를 완성하였다.
실시예 2.
스웰링 테이프의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU)로 제조된 두께가 약 40㎛인 무연신 필름을 기재층으로 사용하였다. 상기 기재층의 일면에 약 0.2 중량부의 이소시아네이트 가교제로 가교된 100 중량부의 아크릴 점착 수지를 포함하는 아크릴계 점착층으로서 SUS판에 대한 박리력이 595gf/25mm 정도이며, 두께가 15㎛ 정도인 점착층을 형성하였다. 그 후 점착층이 형성된 면과 반대측의 기재층의 면에 목적하는 배면 박리력(20gf/25mm)을 고려하여 실리콘계 이형제로 배면 코팅층을 형성하여 스웰링 테이프를 제조하였다.
전극 조립체 및 전지의 제조
음극, 양극 및 세퍼레이터를 포함하는 젤리롤 형상의 전극 조립체(단면 지름: 17.2mm)의 외주의 약 50%의 면적을 덮도록 스웰링 테이프를 부착하고, 상기 조립체를 원통형의 캔(단면 지름: 17.5mm)에 삽입하였다. 이어서 상기 캔의 내부에 카보네이트계 전해질을 주입하고, 밀봉하여 전지를 완성하였다.
실시예 3.
스웰링 테이프의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU)로 제조된 두께가 약 40㎛인 무연신 필름을 기재층으로 사용하였다. 상기 기재층의 일면에 약 0.2 중량부의 이소시아네이트 가교제로 가교된 100 중량부의 아크릴 점착 수지를 포함하는 아크릴계 점착층으로서 SUS판에 대한 박리력이 600gf/25mm 정도이며, 두께가 15㎛ 정도인 점착층을 형성하였다. 그 후 점착층이 형성된 면과 반대측의 기재층의 면에 목적하는 배면 박리력(10gf/25mm)을 고려하여 지방족계 이형제로 배면 코팅층을 형성하여 스웰링 테이프를 제조하였다.
전극 조립체 및 전지의 제조
음극, 양극 및 세퍼레이터를 포함하는 젤리롤 형상의 전극 조립체(단면 지름: 17.2mm)의 외주의 약 50%의 면적을 덮도록 스웰링 테이프를 부착하고, 상기 조립체를 원통형의 캔(단면 지름: 17.5mm)에 삽입하였다. 이어서 상기 캔의 내부에 카보네이트계 전해질을 주입하고, 밀봉하여 전지를 완성하였다.
비교예 1.
스웰링 테이프의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU)로 제조된 두께가 약 40㎛인 무연신 필름을 기재층으로 사용하였다. 상기 기재층의 일면에 약 0.2 중량부의 이소시아네이트 가교제로 가교된 100 중량부의 아크릴 점착 수지를 포함하는 아크릴계 점착층으로서 SUS판에 대한 박리력이 605gf/25mm 정도이며, 두께가 15 ㎛ 정도인 점착층을 형성하여 스웰링 테이프를 제조하였다. 기재층에 별도의 이형 처리를 하디 않고, 측정된 배면 박리력은 500gf/25mm이었다.
전극 조립체 및 전지의 제조
음극, 양극 및 세퍼레이터를 포함하는 젤리롤 형상의 전극 조립체(단면 지름: 17.2mm)의 외주의 약 50%의 면적을 덮도록 스웰링 테이프를 부착하고, 상기 조립체를 원통형의 캔(단면 지름: 17.5mm)에 삽입하였다. 이어서 상기 캔의 내부에 카보네이트계 전해질을 주입하고, 밀봉하여 전지를 완성하였다.
비교예 2.
스웰링 테이프의 제조
열가소성 폴리우레탄(TPU)로 제조된 두께가 약 40㎛인 무연신 필름을 기재층으로 사용하였다. 상기 기재층의 일면에 약 2 중량부의 이소시아네이트 가교제로 가교된 100 중량부의 아크릴 점착 수지를 포함하는 아크릴계 점착층으로서 SUS판에 대한 박리력이 100gf/25mm 정도이며, 두께가 15㎛ 정도인 점착층을 형성하여 스웰링 테이프를 제조하였다. 기재층에 별도의 이형 처리를 하지 않고, 측정된 배면 박리력은 70gf/25mm이었다.
전극 조립체 및 전지의 제조
음극, 양극 및 세퍼레이터를 포함하는 젤리롤 형상의 전극 조립체(단면 지름: 17.2mm)의 외주의 약 50%의 면적을 덮도록 스웰링 테이프를 부착하고, 상기 조립체를 원통형의 캔(단면 지름: 17.5mm)에 삽입하였다. 이어서 상기 캔의 내부에 카보네이트계 전해질을 주입하고, 밀봉하여 전지를 완성하였다.
상기 실시예 및 비교예에 대하여 측정한 물성을 하기 표 1에 정리하여 기재하였다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2
기재 변형률(%) 16 16 16 16 16
유리에 대한 박리력
(gf/25mm)		 570 550 580 550 50
배면 박리력
(gf/25mm)		 20 20 10 500 70
풀림 특성 풀림 원활 풀림 원활 풀림 원활 failed 풀림
원활
입체 형상 구현능 ○ ○ ○ ○ ×
간극충진능
(유동 방지능)		 ○ ○ ○ ○ ×
10개 샘플에 대해 수행된
유동 방지 테스트		 0개
failed		 0개
failed		 0개 failed 0개
failed		 3개
failed
풀림 특성에서의 failed: 풀림 특성 평가 시에 필름에 골 주름이 발생함
10: 점착층
20: 기재층
103, 104: 간극을 형성하고 있는 대상
101: 입체 형상을 구현하기 전의 스웰링 테이프
102: 입체 형상을 구현한 스웰링 테이프
2: 스웰링 테이프
201: 기재층
202: 점착층
51a, 51b: 스웰링 테이프
52: 캔
53: 전극 조립체

Claims (19)

  1. 유체와 접촉하면 길이 방향으로 변형하는 기재층;
    상기 기재층의 일면에 상기 기재층의 길이 방향과 평행한 방향으로 형성되어 있으며, 하기 수식 1을 만족하는 점착층; 및
    상기 기재층의 상기 점착층이 형성된 면과는 반대측의 면에 존재하는 배면 코팅층을 포함하고,
    상기 기재층의 상기 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이 100gf/25mm 이하이며,
    유리에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이 300gf/25mm 이상인 간극 충진용 스웰링 테이프:
    [수식 1]
    1.5 ≤ X2/X1 ≤ 150
    수식 1에서 X1은 상기 기재층의 상기 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이고, X2는 유리에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 유체와 접촉 시 기재층의 길이 방향과 수직하는 방향으로 높이가 0.001mm 내지 2.00mm인 입체 구조를 형성하는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  3. 제 1 항에 있어서, 기재층은 하기 수식 2에 따른 길이 방향으로의 변형률이 10% 이상인 간극 충진용 스웰링 테이프:
    [수식 2]
    길이 방향으로의 변형률 = (L2 - L1)/L1 × 100
    수식 2에서 L1은, 상기 기재층이 유체와 접촉하기 전의 초기 길이이고, L2는 상온 또는 60℃에서 상기 기재층을 유체와 24시간 동안 접촉시킨 후에 측정한 상기 기재층의 길이이다.
  4. 제 1 항에 있어서, 기재층은, ASTM D2240에 따른 쇼어 A 경도가 70A 이상인 간극 충진용 스웰링 테이프.
  5. 제 1 항에 있어서, 기재층은 JIS K-7311에 따른 쇼어 D 경도가 40D 이상인 간극 충진용 스웰링 테이프.
  6. 제 1 항에 있어서, 기재층은 열가소성 폴리우레탄을 포함하는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  7. 제 1 항에 있어서, 기재층의 점착층이 형성되어 있는 면과는 반대측 면에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이 50gf/25mm 이하인 간극 충진용 스웰링 테이프.
  8. 제 1 항에 있어서, 유리에 대하여 상온에서 5mm/sec의 박리 속도 및 180°의 박리 각도로 측정한 상기 점착층의 박리력이 400gf/25mm 이상인 간극 충진용 스웰링 테이프.
  9. 제 1 항에 있어서, 점착층은 아크릴 점착제, 우레탄 점착제, 에폭시 점착제, 실리콘 점착제 또는 고무 점착제를 포함하는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  10. 제 1 항에 있어서, 점착층은 다관능성 가교제로 가교된 아크릴 중합체를 포함하는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  11. 제 1 항에 있어서, 기재층의 점착층이 형성된 면과는 반대측 면에 상기 점착층이 부착되어 있는 상태로 권취되어 있는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  12. 제 1 항에 있어서, 수식 1의 X2/X1이 5 내지 130인 간극 충진용 스웰링 테이프.
  13. 제 1 항에 있어서, 배면 코팅층은 불소계 이형제; 실리콘계 이형제; 비닐기 또는 아크릴기를 가지면서 실리콘을 함유하는 이형제; 및 지방족 또는 아미드 계열의 이형제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 간극 충진용 스웰링 테이프.
  14. 제 1 기판 및 상기 제 1 기판과 이격되어 있는 제 2 기판의 사이에 형성된 간극을 충진하는 방법으로서,
    제 1 기판 또는 제 2 기판에 제 1 항의 스웰링 테이프의 점착층을 부착시키고, 상기 스웰링 테이프의 기재층을 유체와 접촉시키는 것을 포함하는 간극 충진 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 제 1 및 제 2 기판 중의 어느 하나는 전극 조립체이고, 다른 하나는 상기 조립체를 수납하는 캔인 간극 충진 방법.
  16. 제 1 항의 테이프가 외주면에 부착되어 있는 전극 조립체.
  17. 제 16 항의 전극 조립체; 상기 조립체가 수납되어 있는 캔; 및
    상기 캔 내부에서 상기 조립체와 접촉하고 있는 전해질을 포함하는 전지.
  18. 제 17 항에 있어서, 전극 조립체의 점착 테이프는 전해질에 의해 구현된 입체 형상에 의해 상기 조립체를 캔의 내부에 고정하고 있는 전지.
  19. 제 18 항에 있어서, 전해질은 카보네이트계 전해액인 전지.

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