KR102181302B1 - 성형용 포장재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 우수한 성형성, 내약품성, 내용제성, 인자성을 겸비한 매트 코트층을 갖는 성형용 포장재를 제공한다.
성형용 포장재(1)는 내열성 수지를 포함하는 외측 기재층(13)과, 열가소성 수지를 포함하는 내측 실런트층(16)과, 상기 외측 기재층(13)과 상기 내측 실런트층(16) 사이에 배치된 금속박층(11)과, 상기 외측 기재층(13)의 금속박층(11)측과는 반대측에 형성된 매트 코트층(14)을 갖고, 상기 매트 코트층(14)이 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지와, 경화제와, 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
성형용 포장재(1)는 내열성 수지를 포함하는 외측 기재층(13)과, 열가소성 수지를 포함하는 내측 실런트층(16)과, 상기 외측 기재층(13)과 상기 내측 실런트층(16) 사이에 배치된 금속박층(11)과, 상기 외측 기재층(13)의 금속박층(11)측과는 반대측에 형성된 매트 코트층(14)을 갖고, 상기 매트 코트층(14)이 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지와, 경화제와, 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 예를 들어 노트북 컴퓨터용, 휴대 전화용, 차량 탑재용, 정치형 리튬 이온 2차 전지의 케이스로서 적절하게 사용되고, 또한 식품의 포장재, 의약품의 포장재로서 적절하게 사용되는 성형용 포장재 및 성형 케이스에 관한 것이다.
상기 성형용 포장재로서는, 내열성 수지를 포함하는 외층과 열가소성 수지를 포함하는 내층 사이에 배리어층으로서의 금속박층을 배치하고, 이들을 적층 일체화한 포장재가 알려져 있다(특허문헌 1 내지 3 참조). 또한, 특허문헌 2, 3의 포장재에서는 외층에 매트 처리를 실시하거나 또는 매트 코트층을 형성함으로써, 성형성 및 내구성의 향상을 도모하는 것이 기재되어 있다. 또한, 매트 코트층의 형성에 의하여, 포장재의 외관 품질이 향상되고, 포장재끼리의 밀착을 방지하여 취급을 용이하게 하는 것도 기재되어 있다.
상기 매트 코트층은 수지에 고체 미립자를 분산시킨 수지 조성물을 포함하며, 수지로서는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 알키드계 수지, 불소계 수지 등이 사용되고, 고체 미립자로서 실리카나 카올린 등이 사용되고 있다.
상기 매트 코트층에 사용되는 수지는 각각에 특징이 있다.
우레탄계 수지는 유연하여 양호한 성형성이 얻어지지만, 내약품성 및 내용제성에 난점이 있다. 2차 전지 케이스용 포장재에서는, 전지의 제조 공정에서 포장재의 외측층에도 전해액이 부착될 우려가 있으며, 전해액 부착에 의한 외관 품질의 악화를 방지하기 위하여 케이스의 최외층으로 되는 매트 코트층에도 내약품성 및 내용제성이 요구되고 있다.
또한, 불소계 수지는 내약품성 및 내용제성이 우수한 수지이지만, 인쇄 잉크의 밀착성에 난점이 있다. 이 때문에, 제품 표면에 인쇄하는 문자나 바코드에 번짐이 발생하는 경우가 있다.
본 발명은 상술한 기술 배경을 감안하여, 우수한 성형성, 내약품성, 내용제성, 인자성을 겸비한 매트 코트층을 갖는 성형용 포장재 및 그 관련 기술을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 하기 [1] 내지 [16]에 기재된 구성을 갖는다.
[1] 내열성 수지를 포함하는 외측 기재층과, 열가소성 수지를 포함하는 내측 실런트층과, 상기 외측 기재층과 상기 내측 실런트층 사이에 배치된 금속박층과, 상기 외측 기재층의 금속박층측과는 반대측에 형성된 매트 코트층을 갖고,
상기 매트 코트층이, 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지와, 경화제와, 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형용 포장재.
[2] 상기 주제 수지에 있어서의 페녹시 수지와 우레탄 수지의 질량비가 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지 0.6 내지 1.6인 전항 1에 기재된 성형용 포장재.
[3] 상기 페녹시 수지와 우레탄 수지의 질량비가 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지 0.8 내지 1.4인 전항 2에 기재된 성형용 포장재.
[4] 상기 고체 미립자의 평균 입자 직경이 1 내지 10㎛인 전항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[5] 상기 수지 조성물에 있어서의 고체 미립자의 함유율이 0.1 내지 60질량％인 전항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[6] 상기 고체 미립자가, 실리카, 알루미나, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 규산칼슘, 카본 블랙 중 1종 이상의 무기 미립자를 포함하는 전항 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[7] 상기 고체 미립자가, 아크릴산에스테르계 화합물, 폴리스티렌계 화합물, 에폭시계 수지, 폴리아미드계 화합물 및 이들의 가교물 중 1종 이상의 유기 미립자를 포함하는 전항 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[8] 상기 외측 기재층이 2축 연신 폴리아미드 필름으로 구성되어 있는 전항 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[9] 상기 외측 기재층이 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 구성되어 있는 전항 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[10] 상기 외측 기재층이 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 폴리아미드 필름이 적층된 복층 필름으로 구성되어 있는 전항 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[11] 상기 내측 실런트층이 열가소성 수지 미연신 필름으로 구성되어 있는 전항 1 내지 10 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[12] 상기 외측 기재층과 금속박층이, 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 함유하여 이루어지는 2액 경화형 우레탄계 접착제로 접합되어 있는 전항 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[13] 상기 금속박 중 적어도 한쪽 면에 화성 피막이 형성되어 있는 전항 1 내지 12 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[14] 상기 금속박층이 알루미늄박으로 구성되어 있는 전항 1 내지 13 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재.
[15] 전항 1 내지 14 중 어느 하나에 기재된 성형용 포장재를 딥 드로잉 성형 또는 인장 성형하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형 케이스.
[16] 전지 케이스로서 사용되는 전항 15에 기재된 성형 케이스.
[1]에 기재된 발명에 의하면, 매트 코트층을 형성하는 수지 조성물의 수지 성분의 주제 수지로서, 높은 안정성을 갖는 페녹시 수지와 높은 유연성을 갖는 우레탄 수지의 혼합 수지가 사용되고 있으므로, 성형성, 내약품성, 내용제성을 겸비한 성형용 포장재로 할 수 있다. 또한, 페녹시 수지 및 우레탄 수지는 모두 인자성이 좋은 수지이므로, 매트 코트층은 상기 특성 외에 양호한 인자성을 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 수지 조성물이 고체 미립자를 포함하고 있기 때문에, 매트 코트층의 미끄럼성이 향상되어 성형성이 향상된다. 고체 미립자의 첨가에 의하여, 포장재끼리가 달라붙기 어려워져 취급이 용이해지고, 수지의 광택을 억제하여 안정된 외관을 만들어 내는 효과도 얻어진다.
[2]에 기재된 발명에 의하면, 상기 주제 수지에 있어서의 페녹시 수지와 우레탄 수지의 혼합비에 따라, 성형성, 내약품성, 내용제성의 균형이 특히 양호한 매트 코트층으로 할 수 있다.
[3]에 기재된 발명에 의하면, 성형성, 내약품성, 내용제성의 균형이 한층 더 양호한 매트 코트층으로 할 수 있다.
[4]에 기재된 발명에 의하면, 수지 조성물에 포함되는 고체 미립자의 입자 직경이 소정 범위 내로 규정되어 있으므로, 특히 성형성이 좋은 매트 코트층으로 할 수 있다.
[5]에 기재된 발명에 의하면, 수지 조성물 중의 고체 미립자의 함유율이 소정 범위 내로 규정되어 있으므로, 특히 성형성이 좋고, 외관도 좋은 매트 코트층으로 할 수 있다.
[6], [7]에 기재된 각 발명에 의하면, 매트 코트층에 있어서 특정한 고체 미립자가 사용되고 있으므로, 상기 고체 미립자에 의한 효과가 양호하다.
[8], [9], [10]에 기재된 각 발명에 의하면, 외측 기재층으로서 특정한 필름이 사용되고 있으므로, 성형성 및 강도의 관점에서 특히 우수한 성형용 포장재로 할 수 있다.
[11]에 기재된 발명에 의하면, 내측 실런트층으로서 특정한 필름이 사용되고 있으므로, 내약품성 및 히트 시일성의 관점에서 특히 우수한 성형용 포장재로 할 수 있다.
[12]에 기재된 발명에 의하면, 수지층인 외측 기재층과 금속박층이 특정한 접착제로 접합되어 있으므로, 접착 강도가 우수한 성형용 포장재로 할 수 있다.
[13]에 기재된 발명에 의하면, 금속박의 표면에 화성 피막이 형성되어 있으므로, 내식성이 우수한 성형용 포장재로 할 수 있다.
[14]에 기재된 발명에 의하면, 알루미늄박을 배리어층으로 하는 성형용 포장재에 있어서 상기 효과가 얻어진다.
[15]에 기재된 발명에 의하면, 성형성, 내약품성, 내용제성을 겸비하고, 또한 인자성이 좋은 성형 케이스가 제공된다.
[16]에 기재된 발명에 의하면, 성형성, 내약품성, 내용제성을 겸비하고, 또한 인자성이 좋은 전지 케이스가 제공된다.
도 1은, 본 발명에 따른 성형용 포장재의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 성형용 포장재의 제조 방법을 도시하는 개요 설명도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 성형용 포장재의 제조 방법을 도시하는 개요 설명도이다.
[성형용 포장재]
도 1에, 본 발명에 따른 성형용 포장재(1)의 일 실시 형태를 도시한다. 이 성형용 포장재(1)는 리튬 이온 2차 전지 케이스용 포장재로서 사용되는 것이다. 즉, 상기 성형용 포장재(1)는 딥 드로잉 성형 등의 성형에 제공되어 2차 전지 케이스로서 사용되는 것이다.
상기 성형용 포장재(1)는 금속박층(11)의 한쪽 면에 외측 접착제층(12)을 개재하여 외측 기재층(13)이 적층 일체화됨과 아울러, 상기 외측 기재층(13)의 외면, 즉 금속박층(11)의 반대측의 면에 매트 코트층(14)이 형성되어 있다. 또한, 상기 금속박(11)의 다른 한쪽 면에 내측 접착제층(15)을 개재하여 내측 실런트층(16)이 적층 일체화되어 있다.
이하에 각 층에 대하여 상세하게 설명한다.
(외측 기재층)
상기 외측 기재층(13)은 내열성 수지로 이루어지고, 수지의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리아미드 필름, 폴리에스테르 필름 등을 들 수 있으며, 이들의 연신 필름이 바람직하게 사용된다. 이들 중에서도 성형성 및 강도의 관점에서, 2축 연신 폴리아미드 필름, 2축 연신 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 또는 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 폴리아미드 필름으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 6나일론 필름, 6,6나일론 필름, MXD 나일론 필름 등을 들 수 있다. 또한, 상기 외측 기재층(13), 단층으로 형성되어 있어도 되고, 또는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리아미드 필름을 적층한 복층 필름으로 형성되어 있어도 된다.
상기 외측 기재층(13)의 두께는, 9㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 폴리에스테르 필름을 사용하는 경우에는 두께는 9㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하고, 폴리아미드 필름을 사용하는 경우에는 두께는 10㎛ 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 상기 적합 하한값 이상으로 설정함으로써 포장재로서 충분한 강도를 확보할 수 있음과 아울러, 상기 적합 상한값 이하로 설정함으로써 인장 성형 시나 딥 드로잉 성형 시의 응력을 작게 할 수 있어 성형성을 향상시킬 수 있다.
(내측 실런트층)
상기 내측 실런트층(16)은 열가소성 수지로 이루어지고, 리튬 이온 2차 전지 등에서 사용되는 부식성이 강한 전해액 등에 대하여도 우수한 내약품성을 구비함과 아울러, 포장재에 히트 시일성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다.
상기 내측 실런트층(16)을 구성하는 열가소성 수지는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열가소성 수지 미연신 필름인 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지 미연신 필름은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 의 관점에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀계 공중합체, 이들의 산 변성물 및 아이오노머로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 열가소성 수지를 포함하는 미연신 필름에 의해 구성되는 것이 바람직하다.
상기 내측 실런트층(16)의 두께는, 20㎛ 내지 80㎛로 설정되는 것이 바람직하다. 20㎛ 이상으로 함으로써 핀 홀의 발생을 충분히 방지할 수 있음과 아울러, 80㎛ 이하로 설정함으로써 수지 사용량을 저감시킬 수 있어 비용 저감을 도모할 수 있다. 그 중에서도, 내측 실런트층(16)의 두께는 30㎛ 내지 50㎛로 설정되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 내측 실런트층(16)은 단층이어도 되고, 복층이어도 된다. 복층 필름으로서, 블록 폴리프로필렌의 양면에 랜덤 폴리프로필렌을 적층한 3층 필름을 예시할 수 있다.
(금속박층)
상기 금속박층(11)은 성형용 포장재(1)에 산소나 수분의 침입을 저지하는 가스 배리어성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다.
상기 금속박층(11)으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 알루미늄박, 구리박, 스테인리스박 등을 들 수 있으며, 알루미늄박이 일반적으로 사용된다. 상기 금속박층(11)의 두께는, 20㎛ 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 20㎛ 이상인 것으로 금속박을 제조할 때의 압연 시의 핀 홀 발생을 방지할 수 있음과 아울러, 100㎛ 이하인 것으로 인장 성형 시나 딥 드로잉 성형 시의 응력을 작게 할 수 있어 성형성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 금속박층(11)은 표면에 화성 피막이 형성되어 있는 것도 바람직하다. 성형용 포장재(1)의 외측층 및 내측층은 수지층이며, 이들 수지층에는 극미량이기는 하지만, 케이스의 외부로부터는 광, 산소, 액체가 인입할 우려가 있고, 내부로부터는 내용물(전지의 전해액, 식품, 의약품 등이 배어들 우려가 있다. 이들 침입물이 금속박층(11)에 도달하면 금속박층(11)의 부식 원인으로 된다. 이러한 현상에 대하여 금속박층(11)의 표면에 내식성이 높은 화성 피막을 형성함으로써, 금속박층(11)의 내식성 향상을 도모할 수 있다.
화성 피막은 금속박 표면에 화성 처리를 실시함으로써 형성되는 피막이며, 예를 들어 금속박에 크로메이트 처리, 지르코늄 화합물을 사용한 논크롬형 화성 처리를 실시함으로써 형성할 수 있다. 예를 들어, 크로메이트 처리의 경우에는, 탈지 처리를 행한 금속박의 표면에 하기 1) 내지 3)중 어느 하나의 혼합물의 수용액을 도포 시공한 후 건조시킨다.
1) 인산과, 크롬산과, 불화물의 금속염 및 불화물의 비금속염 중 적어도 하나의 혼합물
2) 인산과, 아크릴계 수지, 키토산 유도체 수지 및 페놀계 수지 중 어느 하나와, 크롬산 및 크롬(III)염 중 적어도 하나의 혼합물
3) 인산과, 아크릴계 수지, 키토산 유도체 수지, 페놀계 수지 중 어느 하나와, 크롬산 및 크롬(III)염 중 적어도 하나와, 불화물의 금속염 및 불화물의 비금속염 중 적어도 하나의 혼합물
상기 화성 피막은 크롬 부착량으로서 0.1 내지 50㎎/㎡인 것이 바람직하고, 특히 2 내지 20㎎/㎡가 바람직하다. 상기 크롬 부착량의 화성 피막에 의하여 고내식성 성형용 포장재로 할 수 있다.
상기 화성 피막은 금속박의 어느 한쪽 면에만 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다. 화성 피막을 형성함으로써 금속박의 그 면에 있어서의 내식성을 향상시킬 수 있다.
(외측 접착제층)
상기 외측 접착제층(12)은 금속박층(11)과 외측 기재층(13)의 접합을 담당하는 층이다.
상기 외측 접착제층(12)을 구성하는 접착제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수지층인 외측 기재층(13)과 금속박층(11)이라는 이종 재료 간의 접착 강도가 우수한 점에서, 예를 들어 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 함유하여 이루어지는 2액 경화형 우레탄계 접착제 등을 들 수 있다. 이 2액 경화형의 우레탄계 접착제는, 특히 드라이 라미네이트법으로 접착할 때 적절하게 사용된다. 상기 폴리올 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리올 등을 들 수 있다. 상기 이소시아네이트 성분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 TDI(톨릴렌디이소시아네이트), HDI(헥사메틸렌디이소시아네이트), MDI(메틸렌비스(4,1-페닐렌)디이소시아네이트) 등의 디이소시아네이트류 등을 들 수 있다. 상기 외측 접착제층(12)의 두께는, 2㎛ 내지 5㎛로 설정되는 것이 바람직하고, 그 중에서도 3㎛ 내지 4㎛로 설정되는 것이 특히 바람직하다.
또한, 외측 접착제층(12)에는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위이면, 무기계나 유기계의 안티 블로킹제, 아미드계의 슬립제가 상기 구성 수지에 첨가되어 있어도 된다.
(내측 접착제층)
상기 내측 접착제층(15)은 금속박층(11)과 내측 실런트층(16)의 접합을 담당하는 층이다.
상기 내측 접착제층(15)으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 폴리올레핀계 접착제, 엘라스토머계 접착제, 불소계 접착제, 산 변성 폴리프로필렌 접착제 등에 의하여 형성된 접착제층을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴계 접착제, 폴리올레핀계 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우에는, 포장재(1)의 내전해액성 및 수증기 배리어성을 향상시킬 수 있다.
(매트 코트층)
상기 매트 코트층(14)은 외측 기재층(13)의 외면에 형성되어, 성형용 포장재(1)의 표면에 양호한 미끄럼성을 부여하여 성형성을 향상시킴과 함께, 우수한 내약품성, 내용제성, 인자성을 부여하는 층이다. 상기 매트 코트층(14)은 수지 성분과 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함한다.
상기 수지 조성물의 수지 성분으로서 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지 및 경화제를 사용한다.
주제 수지에 있어서, 우레탄 수지는 유연성이 있어 우수한 성형성을 갖지만, 그 반면 내약품성, 내용제성이 충분하지 않다. 한편, 페녹시 수지는 비스페놀류와에피클로로히드린으로부터 합성되는 선형 고분자이며, 강인하고 안정성이 있어, 광범위한 가공 온도에 있어서도 우수한 열 안정성을 갖고 있다. 또한, 구조 내에 OH기를 포함하고 있으므로, 가교함으로써 우수한 밀착성 및 내약품성을 구비한 수지로 된다. 이러한 특성을 구비한 페녹시 수지는 우수한 내약품성 및 내용제성을 갖지만, 우레탄 수지보다도 유연성이 떨어진다. 본 발명에 있어서는, 주제 수지로서, 상반되는 특성을 갖는 2종류의 수지, 즉 높은 유연성을 갖는 우레탄 수지와 높은 내약품성 및 내용제성을 갖는 페녹시 수지를 혼합하여 사용함으로써, 성형성과 내약품성 및 내용제성을 겸비한 수지 조성물로 할 수 있다. 또한, 상기 페녹시 수지는 비스페놀 A형 페녹시 수지 및 비스페놀 F형 페녹시 수지 중 어느 쪽이어도 사용할 수 있으며, 이들을 병용할 수도 있지만, 내용제성이 우수한 점에서 비스페놀 A형 페녹시 수지를 권장할 수 있다.
또한, 우레탄 수지는 인자성이 지극히 양호하고, 페녹시 수지도 인자성이 양호하므로, 이들의 혼합 수지도 인자성은 양호하다.
상기 주제 수지는 우레탄 수지의 함유율이 높아질수록 유연성이 증가하여 성형성이 향상되지만, 상대적으로 페녹시 수지의 함유율이 낮아지므로 내약품성 및 내용제성은 저하된다. 반대로, 페녹시 수지의 함유율이 높아질수록 내약품성 및 내용제성은 향상되지만, 상대적으로 우레탄 수지의 함유율이 낮아져 성형성의 향상의 정도가 작아진다. 본 발명은 주제 수지에 있어서의 혼합비를 한정하는 것은 아니지만, 성형성과 내약품성 및 내용제성의 균형이 좋은 혼합비로서, 질량비로 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지가 0.6 내지 1.6인 범위를 권장할 수 있다. 특히 바람직한 질량비는 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지가 0.8 내지 1.4인 범위이다.
또한, 경화제는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이소시아네이트 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트 성분으로서는, 예를 들어 TDI(톨릴렌디이소시아네이트), HDI(헥사메틸렌디이소시아네이트), MDI(메틸렌비스(4,1-페닐렌)디이소시아네이트) 등의 디이소시아네이트류 등을 들 수 있으며, 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 경화제는 상기 주제 수지 100질량부에 대하여 5 내지 30질량부를 배합하는 것이 바람직하다. 5질량부 미만으로는 외측 기재층(13)에의 밀착성 및 내용제성이 저하될 우려가 있다. 또한 30질량부를 초과하면, 매트 코트층(14)이 단단해져, 인자성 및 성형성이 저하될 우려가 있다. 특히 바람직한 경화제의 배합량은 상기 주제 수지 100질량부에 대하여 10 내지 20질량부이다.
또한, 상기 주제 수지와 경화제를 포함하는 수지 성분의 물성으로서, 20℃에서 고형분 농도 25질량％ 액을 잔컵 #4로 측정한 점도가 10 내지 30초의 범위인 것이 바람직하고, 특히 15 내지 25초의 범위인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 페녹시 수지 및 우레탄 수지 이외의 수지나 첨가제를 배제하는 것은 아니며, 성형성, 내약품성 및 내용제성을 손상시키지 않는 한 다른 성분의 첨가가 허용된다.
수지 조성물에 있어서 고체 미립자는, 매트 코트층(14)에 미끄럼성을 부여하여 성형성을 향상시키기 위하여 첨가되는 성분이다. 또한, 고체 미립자의 첨가에 의하여, 포장재끼리가 달라붙기 어려워져서 취급이 용이해지고, 수지의 광택을 억제하여 안정된 외관을 만들어 내는 효과도 얻어진다.
이러한 효과를 발휘하는 고체 미립자로서는, 무기 미립자, 유기 미립자 중 어느 것도 사용할 수 있으며, 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것도, 무기 미립자와 유기 미립자를 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 이때, 상기 효과를 양호하게 발휘하는 무기 미립자로서는, 실리카, 알루미나, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 규산칼슘, 카본 블랙을 예시할 수 있으며, 이들 무기 미립자 중에서도 실리카의 사용이 적합하다. 또한, 상기 효과를 양호하게 발휘하는 유기 미립자로서는, 아크릴산에스테르계 화합물, 폴리스티렌계 화합물, 에폭시계 수지, 폴리아미드계 화합물 및 이들의 가교물을 예시할 수 있다.
이들 미립자는, 양호한 미끄럼성이 얻어지는 입자 직경으로서 평균 입자 직경이 1㎛ 내지 10㎛인 것이 적절하게 사용되며, 그 중에서도 2㎛ 내지 5㎛가 바람직하다. 1㎛ 미만의 입자 직경의 지나치게 작은 미립자를 사용할 때는, 도포액 중 매립되어 원하는 특성을 실현하는 데 다량의 미립자의 첨가를 필요로 하며, 충분한 미끄럼성이 얻어지기 어렵다. 한편, 10㎛를 초과하는 입자 직경이 큰 미립자를 사용할 때는, 입자 직경이 도포 두께를 초과하여 탈락되기 쉬워진다.
또한, 수지 조성물에 있어서의 고체 미립자의 함유율은, 포장재에 요구하는 미끄럼성의 정도, 첨가하는 미립자의 입자 직경, 종류 등에 따라, 0.1 내지 60질량％의 범위에서 적절하게 결정된다. 함유율이 0.1질량％ 미만으로는 미끄럼성의 향상 효과가 작고, 나아가서는 성형성의 향상 효과를 충분히 얻지 못할 우려가 있다. 반대로 60질량％를 초과하여 과다하게 함유할 때는, 외관을 손상시키는 것이 우려된다. 미립자의 함유량의 바람직한 범위는 5 내지 55질량％의 범위이며, 특히 바람직하게는 20 내지 50질량％의 범위이다. 무기 미립자로서, 예를 들어 실리카를 사용하는 경우, 그 입자 직경, 함유량이 상기 상하한 범위에 있는 것에 의하여, 최적의 미끄럼성을 부여할 수 있다.
상기 매트 코트층(14)의 경화 후의 두께는 1 내지 10㎛가 바람직하다. 상기 하한값보다도 얇은 층에서는 미끄럼성 향상 효과가 적고, 상한값보다도 두꺼운 층에서는 비용 상승으로 된다. 특히 바람직한 두께는 2 내지 5㎛의 범위이다.
(성형용 포장재의 제작)
상술한 각 층을 갖는 성형용 포장재(1)는 금속박층(11)의 한쪽 면에 외측 접착제층(12)을 개재하여 외측 기재층(13)을 접합하고, 다른 한쪽 면에 내측 접착제층(15)을 개재하여 내측 실런트층(16)을 접합하여 5층의 적층체(10)를 제작하고, 이 적층체(10)의 외측 기재층(13)의 표면에 매트 코트층(14)용 페이스트 상태의 수지 조성물을 도포하고 건조시킴으로써 제작할 수 있다.
상기 적층체(10)의 제작에 있어서 각 층의 접합 방법은 한정되지 않지만, 드라이 라미네이트라고 불리는 방법을 예시할 수 있다. 구체적으로는, 금속박층(11)의 한쪽 면(도면 상의 상면) 또는 외측 기재층(13)의 금속박층(11)측의 면(도면 상의 하면), 또는 이들 양쪽 면에 외측 접착제층(12)의 접착제를 도포하고, 용매를 증발시켜 건조 피막으로 한 후에 금속박층(11)과 외측 기재층(13)을 접합한다. 금속박층(11)과 내측 실런트층(16)의 접합도 마찬가지이며, 금속박층(11)의 다른 한쪽 면(도면 상의 하면) 또는 내측 실런트층(16)의 금속박층(11)측의 면(도면 상의 상면), 또는 이들 양쪽 면에 내측 접착제층(15)의 접착제를 도포하고, 용매를 증발시켜 건조 피막으로 한 후에 금속박층(11)과 내측 실런트층(16)을 접합한다. 그리고 또한, 접착제의 경화 조건에 따라 경화시킴으로써, 5층의 적층체(10)가 제작된다. 또한, T다이법에 의하여, 외측 기재층(13)과 외층 접착제층(12), 내측 실런트층(16)과 내측 접착제층(15)을 적층 필름으로서 압출하고, 이들 적층 필름을 금속박층(11)에 열 압착함으로써 적층체(10)를 제작할 수도 있다. 또한, 금속박층(11)의 양쪽 면에 있어서 상이한 방법으로 접합할 수도 있다.
한편 매트 코트층(14)용 재료로서, 페녹시 수지와 우레탄 수지를 혼합한 혼합 수지를 제조하고, 이 혼합 수지에 고체 미립자를 균일하게 분산시킨 페이스트 상태의 수지 조성물을 제조하여 둔다.
그리고, 상기 적층체(10)의 외측 기재층(13)의 표면에 상기 수지 조성물을 도포하고, 건조시킨다. 수지 조성물의 도포 방법은 한정되지 않지만, 예를 들어 그라비아 롤법을 들 수 있다. 수지 조성물의 건조에 의하여, 매트 코트층(14)이 형성됨과 아울러 매트 코트층(15)이 외측 기재층(13)에 접합되어 소기의 성형용 포장재(1)가 제작된다.
도포한 수지 조성물의 건조 방법으로서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 수지 조성물을 도포한 적층체(10)를 롤 간을 통과시키면서 열 롤(20)로 가열하는 방법을 예시할 수 있다. 이 방법에 있어서 수지 조성물에 접하는 롤을 열 롤(20)로 하고, 롤 온도를 예를 들어 130 내지 220℃로 가열한다.
또한, 본 발명의 성형용 포장재는 각 층의 접합 방법이나 매트 코트층의 형성 방법을 상기 방법 및 공정에 한정하는 것은 아니며, 다른 방법이나 공정에 의하여 제작했을 경우도 본 발명에 포함된다.
[성형 케이스]
본 발명의 성형용 포장재(1)를 성형(딥 드로잉 성형, 인장 성형 등)함으로써, 성형 케이스(전지 케이스 등)를 얻을 수 있다.
[실시예]
이어서, 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예의 것에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시한 적층 구조의 성형용 포장재(1)를 제작하였다. 실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2의 성형용 포장재(1)는 매트 코트층(14)을 구성하는 수지 조성물만이 상이하고, 매트 코트층(14)을 제외한 적층체(10)의 재료 및 제작 공정은 각 예에서 공통이다. 적층체(10)의 재료 및 제작은 이하와 같다.
<적층체>
금속박층(11)은 두께 35㎛의 알루미늄박이며, 이 알루미늄박의 양면에, 폴리아크릴산, 3가 크롬 화합물, 물, 알코올을 포함하는 화성 처리액을 도포하고, 180℃에서 건조를 행하여 화성 피막을 형성하였다. 이 화성 피막에 의한 크롬 부착량은 10㎎/㎡이다.
화성 피막을 형성한 금속박층(11)의 한쪽 면에, 외측 기재층(13)으로서 두께 15㎛의 2축 연신 6나일론 필름을, 외측 접착제층(13)으로서 2액 경화형 우레탄계 접착제를 사용하여 드라이 라미네이트하였다.
또한, 내측 접착제층(15)의 접착제로서 금속박층(11)과 폴리프로필렌 양쪽에 접착성을 갖는 말레산 변성 폴리프로필렌 수지와, 내측 실런트층(16)으로서 융점이 140℃, MFR가 7g/10min인 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체 수지를 T다이법에 의하여, 말레산 변성 폴리프로필렌 수지층이 7㎛, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체층이 28㎛인 적층 필름으로서 압출하여 준비하였다. 즉, 이 적층 필름은 내측 실런트층(16)과 내측 접착제층(15)이 적층된 필름이다.
계속해서, 상기 금속박층(11)의 다른 한쪽 면에, 상기 적층 필름의 내측 접착제층(15)을 중첩시키고, 150℃로 가열된 열 롤을 통과시켜 적층체(10)를 얻었다.
제작한 상기 적층체(10)를 공통으로 사용하여 각 예의 성형용 포장재를 제작하였다.
<실시예 1 내지 6>
페녹시 수지 및 우레탄 수지를 표 1에 나타내는 질량비로 혼합하여 주제 수지로 하고, 톨릴렌디이소시아네이트(TDI)와 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)를 질량비로 1:1로 혼합한 것을 경화제로 하여, 주제 수지 100질량부에 대하여 경화제 15질량부를 배합한 것을 수지 성분으로 하였다. 그리고, 매트 코트층(14)용 수지 조성물은, 상기 수지 성분에 평균 입자 직경 2㎛의 실리카를 표 1에 나타내는 함유율로 함유시키고, 균일하게 분산시킴으로써 제조하였다.
상기 적층체(10)의 외측 기재층(13)의 표면에, 제조한 수지 조성물을 그라비아 롤로 도포하고, 건조시켜 매트 코트층(14)을 형성하였다. 매트 코트층(14)의 건조 후의 두께는 3㎛이다. 이것에 의하여 성형용 포장재(1)를 얻었다.
<비교예 1>
매트 코트층(14)용 수지 조성물로서, 실시예 1 내지 6의 주제 수지 대신 우레탄 수지를 메틸에틸케톤에 용해한 것을 사용하여, 경화제의 배합량을 10질량부로 한 것을 제외하고, 실시예 1 내지 6과 동일하도록 하여 성형용 포장재(1)를 얻었다.
<비교예 2>
매트 코트층(14)용 수지 조성물로서, 실시예 1 내지 6의 주제 수지 대신 테트라플루오로올레핀과 카르복실산비닐에스테르의 공중합체를 사용하여, 경화제의 배합량을 10질량부로 한 것을 제외하고, 실시예 1 내지 6과 동일하도록 하여 성형용 포장재(1)를 얻었다.
각 예의 매트 코트층(14)용 수지 조성물의 수지 성분에 대하여, 20℃에서 고형분 농도 25질량％ 액을 잔컵 #4로 점도를 측정하였다. 측정값을 표 1에 나타내었다.
또한, 상기와 같이 하여 얻어진 각 성형용 포장재에 대하여 하기 평가법에 기초하여 성능 평가를 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
<성형성 평가법>
가부시키가이샤 아마다 제조의 인장 성형기(제품 번호: TP-25C-X2)를 사용하여 성형용 포장재에 대하여 세로 55㎜×가로 35㎜×깊이 8㎜의 직육면체 형상으로 인장 성형을 행하고, 성형품의 코너 R부에 있어서의 핀 홀 및 깨짐을 관찰하여, 하기 판정 기준에 기초하여 성형성을 평가하였다.
(판정 기준)
「◎」… 핀 홀이 전혀 없으며, 깨짐도 전혀 발생하지 않았다.
「○」… 핀 홀은 전혀 없지만, 매트 코트층이 약간 희게 탁해졌다.
「△」… 핀 홀이 지극히 일부에서 약간 발생했지만 실질적으로 거의 없었다.
「×」… 핀 홀과 깨짐이 코너 R부에 발생하였다.
<내용제성 평가법>
성형용 포장재를 10㎝×10㎝로 커트하여 시험편으로 하였다. 이 시험편의 매트 코트층(14)에 에탄올 1㎖를 적하한 후, 선단부의 직경 1㎝, 무게 1㎏의 분동에 면을 감은 미끄럼 이동 부재로 액적 부착 부분을 최대 10왕복 마찰하고, 외관의 육안 관찰에 의하여 내용제성을 평가하였다.
(판정 기준)
「◎」… 10왕복시켜도 외관에 변화가 없었다.
「○」… 8왕복으로 외관에 변화가 있었다.
「△」… 5왕복으로 외관에 변화가 있었다.
「×」… 1왕복으로 외관에 변화가 있었다.
<인자성 평가법>
매트 코트층(14)의 면에 잉크젯 프린터를 사용하여 백색 잉크로 바코드를 인쇄하였다. 인쇄한 잉크젯의 도트 크기는 직경 0.428㎜이며, 바코드 치수는 4.5㎜×3.5㎜이다. 이 바코드를 바코드 리더로 판독 가능한지 여부, 또한 육안에 의하여 도트 및 선의 번짐의 유무를 조사하여 평가하였다.
(판정 기준)
「◎」… 판독 가능. 번짐 없음.
「○」… 판독 가능. 약간 번짐 있음.
「△」… 판독 가능. 번짐 있음.
「×」… 판독 불가능. 번짐 있음.
표 1의 성능 평가의 결과로부터 밝혀진 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 6의 성형용 포장재는, 양호한 성형성, 내용제성, 인자성을 겸비한 것이었다. 이에 비하여, 매트 코트층의 수지 성분이 본 발명의 기술적 범위를 벗어나는 비교예 1, 2는 성형성, 내용제성, 인자성 중 어느 하나가 떨어지는 것이었다.
본원은, 2013년 5월 8일에 출원된 일본 특허 출원인 일본 특허 출원 제2013-98136호 및 2014년 3월 11일에 출원된 일본 특허 출원인 일본 특허 출원 제2014-47426호의 우선권 주장을 수반하는 것이며, 그 개시 내용은 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
여기에 사용된 용어 및 표현은, 설명을 위하여 사용된 것으로서 한정적으로 해석하기 위하여 사용된 것은 아니고, 여기에 나타나고 또한 설명된 특징 사항이 어떠한 균등물도 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 클레임된 범위 내에 있어서의 각종 변형도 허용하는 것이라고 인식되어야 한다.
본 발명의 성형용 포장재는 리튬 이온 2차 전지 등의 전지의 케이스, 식품의 포장재, 의약품의 포장재로서 적절하게 사용된다.
1: 성형용 포장재
11: 금속박층
12: 외측 접착제층
13: 외측 기재층
14: 매트 코트층
15: 내측 접착제층
16: 내측 실런트층
11: 금속박층
12: 외측 접착제층
13: 외측 기재층
14: 매트 코트층
15: 내측 접착제층
16: 내측 실런트층
Claims (16)
- 내열성 수지를 포함하는 외측 기재층과, 열가소성 수지를 포함하는 내측 실런트층과, 상기 외측 기재층과 상기 내측 실런트층 사이에 배치된 금속박층과, 상기 외측 기재층의 금속박층측과는 반대측에 형성된 매트 코트층을 갖고,
상기 매트 코트층이, 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지와, 경화제와, 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함하고,
상기 주제 수지에 있어서의 페녹시 수지와 우레탄 수지의 질량비가 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지 0.6 내지 1.6인 것을 특징으로 하는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 페녹시 수지와 우레탄 수지의 질량비가 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지 0.8 내지 1.4인 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 고체 미립자의 평균 입자 직경이 1 내지 10㎛인 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 수지 조성물에 있어서의 고체 미립자의 함유율이 0.1 내지 60질량％인 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 고체 미립자가, 실리카, 알루미나, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 규산칼슘, 카본 블랙 중 1종 이상의 무기 미립자를 포함하는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 고체 미립자가, 아크릴산에스테르계 화합물, 폴리스티렌계 화합물, 에폭시계 수지, 폴리아미드계 화합물 및 이들의 가교물 중 1종 이상의 유기 미립자를 포함하는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 외측 기재층이 2축 연신 폴리아미드 필름으로 구성되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 외측 기재층이 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 구성되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 외측 기재층이 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 폴리아미드 필름이 적층된 복층 필름으로 구성되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 내측 실런트층이 열가소성 수지 미연신 필름으로 구성되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 외측 기재층과 금속박층이, 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 함유하여 이루어지는 2액 경화형 우레탄계 접착제로 접합되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 금속박 중 적어도 한쪽 면에 화성 피막이 형성되어 있는 성형용 포장재. - 제1항에 있어서,
상기 금속박층이 알루미늄박으로 구성되어 있는 성형용 포장재. - 성형용 포장재가,
내열성 수지를 포함하는 외측 기재층과, 열가소성 수지를 포함하는 내측 실런트층과, 상기 외측 기재층과 상기 내측 실런트층 사이에 배치된 금속박층과, 상기 외측 기재층의 금속박층측과는 반대측에 형성된 매트 코트층을 갖고,
상기 매트 코트층이, 페녹시 수지 및 우레탄 수지를 포함하는 주제 수지와, 경화제와, 고체 미립자를 포함하는 수지 조성물을 포함하며,
상기 성형용 포장재를 딥 드로잉 성형 또는 인장 성형하여 이루어지며,
상기 주제 수지에 있어서의 페녹시 수지와 우레탄 수지의 질량비가 페녹시 수지 1에 대하여 우레탄 수지 0.6 내지 1.6인 것을 특징으로 하는 성형 케이스. - 제14항에 있어서,
전지 케이스로서 사용되는 성형 케이스. - 삭제
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