KR20230129921A - 전지용 포장재 - Google Patents

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KR20230129921A
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케이타로 카와키타
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가부시키가이샤 레조낙·패키징
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Abstract

성형성 향상을 위해 기재 보호층이 형성된 전지용 포장재에 있어서, 기재 보호층에 보호 테이프가 본의 아니게 벗겨지지 않고, 또한 점착제를 남기지 않고 박리할 수 있다 라는 상반되는 특성을 부여한다.
기재층(13)과, 열융착성 수지층(15)과, 이들 양층 사이에 배설된 배리어층(11)과, 상기 기재층(13)의 외측에 최외층으로서 기재 보호층(20)을 갖는 전지용 포장재(1)로서, 상기 기재 보호층(20)은 바인더 수지(21)와, 고체 미립자(22)로서 왁스, 수지 비즈 및 무기 미립자를 포함하고, 상기 기재 보호층(20)의 표면의 그로스 값이 1%∼5%이다.

Description

전지용 포장재{PACKAGING MATERIAL FOR BATTERY}
본 발명은 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 등의 휴대 기기에 사용되는 전지나 콘덴서, 전기 자동차, 풍력 발전, 태양광 발전, 야간 전기의 축전용으로 사용되는 전지나 콘덴서 등의 축전 디바이스용의 포장재에 관한 것이다.
라미네이트 전지에서는 체적 에너지 밀도 향상을 위해 샤프하며 깊은 성형 형상의 케이스가 요구되고 있고, 각종의 성형성 개선책이 검토되어 있다. 그 하나로서, 전지용 외장재의 외면이 되는 기재 보호층에 무기 및/또는 유기의 고체 미립자를 분산 함유시켜 당해 기재 보호층의 표면 그로스 값을 1∼15%로 설정함으로써, 표면 요철 효과에 의한 활성을 부여하여 양호한 성형성을 확보하고 있다(특허 문헌 1 참조).
또한, 전지의 제조 공정에서 케이스 재료인 포장재의 표면에 흠집이 생기면 제품의 외관을 손상시킨다. 이와 같은 제조 과정에서의 외관 불량의 발생을 방지하기 위해 포장재에 보호 테이프를 부착하여 두고, 제조 공정 완료 후에 보호 테이프를 벗긴다 라는 방책이 취해져 있다. 상기 보호 테이프는 제조 공정 중에 벗겨지지 않을 밀착성이 요구되지만 강하게 접착되어 있으면 박리 후에 보호 테이프의 점착제가 포장재에 남는 일이 있다. 또한, 표면에 카본블랙을 함유하는 착색층이 적층된 포장재에서는 보호 테이프와 함께 착색층도 박리하는 일이 있다.
이와 같은 보호 테이프에 관한 문제점에 대해 종래에는 보호 테이프의 박리 후의 잔여 풀에 대해서는 보호 테이프의 점착력으로 대응하고 있다(특허 문헌 2 참조). 또한, 착색층의 박리에 대해서는 착색층을 강화하는 기술이 제안되어 있다(특허 문헌 3 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 6077394호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개 2020-155364호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개 2006-206805호 공보
그렇지만 특허 문헌 2의 기술은 포장재에서의 잔여 풀의 방지 대책이 아니다. 또한, 특허 문헌 3의 기술은 최외층이 카본블랙 함유의 착색층이 아닌 포장재에 관해서는 잔여 풀에 대한 문제의 해결로는 되지 않는다.
상술한 배경 기술을 감안하여 본 발명은 성형성 향상을 위해 기재 보호층이 형성된 전지용 포장재에 있어서, 기재 보호층의 표면에 부착한 보호 테이프가 본의 아니게 벗겨지지 않고, 또한 테이프의 점착제를 남기지 않고 박리할 수 있다 라는 상반되는 특성을 부여하는 것과, 테이프의 잔여 점착제에 의한 볼품이 나빠지는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 하기 [1]∼[10]에 기재된 구성을 갖는다.
[1] 기재층과, 열융착성 수지층과, 이들 양층 사이에 배설된 배리어층과, 상기 기재층의 외측에 최외층으로서 기재 보호층을 갖는 전지용 포장재로서,
상기 기재 보호층은 바인더 수지와, 고체 미립자로서 왁스, 수지 비즈 및 무기 미립자를 포함하고,
상기 기재 보호층의 표면의 그로스 값이 1%∼5%인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
[2] 상기 왁스의 평균입경이 5㎛∼20㎛이고, 상기 수지 비즈의 평균입경이 1㎛∼10㎛이고, 상기 무기 미립자의 평균입경이 1㎛∼10㎛이고,
상기 기재 보호층 중의 왁스, 수지 비즈 및 무기 미립자의 합계 함유율이 30질량%∼50질량%인 전항 1에 기재된 전지용 포장재.
[3] 상기 왁스가 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 중에서 선택된 적어도 1종의 왁스인 전항 1 또는 2에 기재된 전지용 포장재.
[4] 수지 비즈가 아크릴 수지 비즈, 우레탄 수지 비즈, 폴리에틸렌 수지 비즈, 폴리스티렌 수지 비즈, 실리콘 수지 비즈, 불소 수지 비즈 중에서 선택된 적어도 1종인 전항 1∼3의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[5] 상기 무기 미립자가 실리카, 알루미나, 카올린, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산칼슘 중에서 선택된 적어도 1종인 전항 1∼4의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[6] 상기 바인더 수지가 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리올레핀계 수지, 페녹시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 테트라플루오로올레핀계 수지로부터 선택된 적어도 1종의 수지인 전항 1∼5의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[7] 상기 기재 보호층 및/또는 기재층에 착색제가 포함되어 있는 전항 1∼6의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[8] 상기 배리어층과 기재층이 접착제층을 통하여 적층되고, 상기 기재 보호층, 기재층, 접착제층 중의 적어도 하나의 층에 착색제가 포함되어 있는 전항 1∼6의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[9] 상기 기재 보호층과 기재층의 사이 및/또는 상기 기재층과 배리어층의 사이에 착색층을 갖는 전항 1∼6의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
[10] 상기 배리어층과 기재층이 접착제층을 통하여 적층되고, 상기 기재 보호층과 기재층의 사이, 상기 기재층과 접착제층의 사이, 상기 접착제층과 배리어층의 사이 중의 적어도 하나의 층 사이에 착색층을 갖는 전항 1∼6의 어느 하나에 기재된 전지용 포장재.
상기 [1]에 기재된 전지용 포장재는 기재 보호층에 3종류의 다른 고체 미립자가 포함됨에 의해 표면에 요철이 형성되고, 또한 표면의 그로스 값이 1%∼5%로 규정되어 있다. 규정된 그로스 값에 의해 성형시에 양호한 활성을 얻을 수 있고, 보호 테이프를 붙인 때에는 점착제의 접촉량이 많은 부분과 적은 부분이 미세하게 혼재함으로써, 필요시에 접착력을 유지하면서 사용이 끝난 후는 용이하게 박리할 수 있고, 박리 후의 잔여 풀이 발생하기 어렵게 된다.
상기 [2]에 기재된 전지용 포장재에 의하면, 고체 미립자로서의 왁스, 수지 비즈, 무기 미립자의 각각의 각 평균입경 및 3종류의 고체 미립자의 합계 함유율을 규정함으로서 기대하는 그로스 값을 얻어 성형시에 양호한 활성을 얻을 수 있고, 보호 테이프를 박리한 후의 잔여 풀이 억제된다.
상기 [3]에 기재된 전지용 포장재에 의하면, 선택된 왁스에 의해 규정된 그로스 값을 얻어 성형시에 양호한 활성을 얻을 수 있고, 보호 테이프를 박리한 후의 잔여 풀이 억제된다.
상기 [4]에 기재된 전지용 포장재에 의하면, 선택된 수지 비즈에 의해 규정된 그로스 값을 얻어 성형시에 양호한 활성을 얻을 수 있고, 보호 테이프를 박리한 후의 잔여 풀이 억제된다.
상기 [5]에 기재된 전지용 포장재에 의하면, 선택된 무기 미립자에 의해 규정된 그로스 값을 얻어 성형시에 양호한 활성을 얻을 수 있고, 보호 테이프를 박리한 후의 잔여 풀이 억제된다.
상기 [6]에 기재된 전지용 포장재에 의하면, 선택된 바인더 수지와 보호 테이프의 점착제의 접착 적성이 양호함으로써, 돌출부와 돌출부 이외의 부분에서 접착력에 차(差)를 둘 수 있다.
상기 [7], [8], [9], [10]에 기재된 전지용 포장재는 착색제에 의해 착색함으로써, 보호 테이프의 잔여 풀 부분의 시인성이 향상되어 잔여 풀의 판정을 하기 쉬워진다. 또한, 의장성도 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지용 포장재의 한 예를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 전지용 포장재의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 1에 본 발명의 전지용 포장재의 한 실시 형태를 도시한다.
이하의 설명에서 동일 부호를 붙인 층은 동일 물 또는 동등 물을 나타내고 있고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1의 전지용 포장재(1)는 배리어층(11)의 일방의 면에 제1 접착제층(12)을 통하여 기재층(13)이 첩합되고, 타방의 면에 제2 접착제층(14)을 통하여 열융착성 수지층(15)이 첩합되고, 또한 상기 기재층(13)에 기재 보호층(20)이 적층되어 있다.
상기 전지용 포장재(1)는 열융착성 수지층(15)끼리를 마주 대하도록 배치하여 그 전지용 포장재(1)의 주위를 히트 실 함으로서 전지 케이스가 제작되고, 전지 케이스 내에 베어 셀이 봉입된다. 전지 케이스에서 상기 기재 보호층(20)이 외측이 되고, 상기 열융착성 수지층(15)이 내측이 된다. 본 명세서에서 전지용 포장재를 구성하는 각 층의 위치를 방향으로 설명하는 경우에 케이스의 내외 방향에 맞추어서 기재 보호층의 방향을 외측, 열융착성 수지층의 방향을 내측이라고 칭한다.
전지용 포장재(1)의 외측 표면은 우수한 성형성에 더하여 부착한 보호 테이프가 본의 아니게 벗기지는 일 없이 단단히 붙어 있을 필요가 있지만 보호 테이프가 불필요해지면 테이프의 점착제를 남기지 않고, 또한 부착한 면을 손상시키는 일 없이 깨끗하게 벗길 수 있다 라는 상반되는 특성이 요구된다.
[기재 보호층]
기재 보호층(20)은 전지용 포장재의 표면에 양호한 활성을 부여하여 성형성을 향상시킴과 함께, 우수한 내약품성, 내용제성, 내마모성을 부여하는 층이다.
상기 기재 보호층(20)은 바인더 수지(21)와 후술하는 복수종의 고체 미립자(22)를 포함하는 수지 조성물의 경화막이다. 경화막 내의 고체 미립자(22)의 일부는 바인더 수지(21) 중에 묻혀 있는데, 일부는 표면으로부터 외방으로 돌출하여 돌출부(30)를 형성하고 있다. 따라서, 기재 보호층(20)의 표면은 바인더 수지(21)에 의한 극미세한 요철뿐만 아니라, 돌출부(30)에 의한 큰 요철이 형성되어 있다. 즉, 기재 보호층(20)의 표면은 바인더 수지(21)가 존재하고 있는 부분과 고체 미립자(22)가 존재하고 있는 부분(돌출부(30))이 있고, 표면에 요철이 형성되어 있다.
상기 기재 보호층(20) 표면의 요철은 표면 광택에 영향을 주는 것이고, 요철이 작고 평활하게 될수록 광택이 늘어나고, 요철이 커질수록 조면으로 되어 광택이 줄어든다. 상기 기재 보호층(20) 표면의 요철은 성형시의 활성과 보호 테이프의 이(쉬운) 박리성의 양쪽에 영향을 미치는 것이다. 본 발명에서는 기재 보호층(20)의 재료로서 특성이 다른 복수종의 고체 미립자(22)를 이용함과 함께, 기재 보호층(20) 표면의 요철을 그로스 값으로 규정함으로서 양호한 성형성 및 보호 테이프의 이박리성을 얻고 있다.
이하에 기재 보호층(20)에서의 보호 테이프의 이박리성, 기재 보호층(20)을 구성하는 수지 조성물, 기재 보호층(20)의 표면의 그로스 값에 관해 상세히 기술한다.
(보호 테이프의 이박리성)
상기 기재 보호층(20)의 표면에서 돌출부(30)는 높게 돌출하고 있기 때문에 보호 테이프의 점착제는 돌출부(30)의 정상 부분에 접촉하지만 그 주위의 경사 부분에는 접촉하기 어렵다. 한편, 돌출부(30)를 제외한 부분은 돌출부(30)보다도 평활하기 때문에 점착제가 접촉하기 쉽다. 점착제가 접촉하기 어려운 부분은 점착제의 접촉량이 적어서 접착력이 약해지고, 접촉하기 쉬운 부분은 점착제의 접촉량이 많아져서 접착력이 강해진다. 이와 같이 기재 보호층(20)의 표면에서 점착제의 접촉량이 많은 부분과 적은 부분이 미세하게 혼재하는 상태가 생김으로서 필요시에 접착력을 유지하면서 사용이 끝난 후는 용이하게 박리할 수 있고, 박리 후의 잔여 풀이 발생하기 어렵게 된다.
(기재 보호층을 구성하는 수지 조성물)
상기 기재 보호층(20)을 구성하는 수지 조성물은 바인더 수지(21)와, 고체 미립자(22)로서 왁스, 수지 비즈, 무기 미립자의 3종류를 포함하고 있다.
상기 바인더 수지(21)로서는 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리올레핀계 수지, 페녹시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 테트라플루오로올레핀계 수지로부터 선택된 적어도 1종의 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이들의 수지는 도공(塗工) 후의 도막 표면의 젖음성이 양호하고, 보호 테이프의 점착제와의 접착 적성이 양호하여서 돌출부(30)와 돌출부(30) 이외의 부분에서 접착력에 차를 둘 수 있다. 또한, 이들의 수지는 높은 내약품성, 내용제성을 갖고 있기 때문에 수지의 열화 등에 의한 고체 미립자의 탈락이 일어나기 어려워진다. 이들의 수지 중, 전지의 제조 라인에서 전해액이 부착할 가능성이 있는 경우는 내전해액성이 양호한 테트라플루오로올레핀계 수지를 추천할 수 있다. 그 밖의 특히 바람직한 수지로서 우레탄계 수지, 폴리에스테르우레탄계 수지, 우레탄페녹시계 수지를 열거 할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 상술한 적어도 1종의 수지를 포함하는 주제수지와 이 주제수지를 경화시키는 경화제라도 좋다.
상기 주제수지로서는 아크릴 폴리올 수지, 우레탄 폴리올 수지, 폴리올레핀 폴리올 수지, 폴리에스테르 폴리올 수지, 페녹시계 수지, 테트라플루오로올레핀과 카르본산비닐에스테르의 공중합체, 테트라플루오로올레핀과 알킬비닐에테르의 공중합체를 열거 할 수 있다.
상기 경화제는 특히 한정되는 것이 아니고, 주제수지에 응하여 적절히 선택하면 좋다. 경화제로서, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 트릴렌디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI) 등의 이소시아네이트 화합물 또는 이들 이소시아네이트 화합물의 변성체를 열거 할 수 있다.
상기 경화제는 상기 주제수지 100질량부에 대해 5질량부∼30질량부를 배합하는 것이 바람직하다. 5질량부 미만에서는 기재층(13)에의 밀착성 및 내용제성이 저하될 우려가 있다. 또한, 30질량부를 초과하면, 기재 보호층(20)이 딱딱해져서 성형성이 저하될 우려가 있다.
상기 고체 미립자(22)로서, 왁스, 수지 비즈, 무기 미립자의 3종의 미립자를 이용한다. 이들은 경도가 다르고, 경화한 바인더 수지(21)와도 경도가 다르다. 기재 보호층(20)의 표면에는 고체 미립자(22)에 의한 돌출부(30)가 형성되어 있어서, 기재 보호층(20)의 표면에는 수지 바인더(21)와 3종류의 고체 미립자(22)라는 경도가 다른 부분이 존재한다. 보호 테이프의 점착제의 떨어지기 쉬움은 부착면의 경도에 의해서도 다르고, 상술한 표면을 갖는 기재 보호층(20)으로부터 보호 테이프를 벗기면, 경도가 다른 부분에서 점착제가 벗겨지는 타이밍이 어긋나서 점착제에 걸리는 힘이 분산되기 때문에 점착제의 응집 파괴가 일어나기 어렵고, 잔여 풀이 발생하기 어렵다고 생각된다.
상기 왁스의 평균입경은 5㎛∼20㎛가 바람직하고, 수지 비즈의 평균입경은 1㎛∼10㎛가 바람직하고, 무기 미립자의 평균입경은 1㎛∼10㎛가 바람직하다. 특히 바람직한 평균입경은 왁스가 10㎛∼18㎛, 수지 비즈가 2㎛∼8㎛, 무기 입자가 1㎛∼5㎛이다.
3종류의 고체 미립자는 왁스의 입경을 수지 비즈 및 무기 미립자보다도 크게 하여 왁스에 의한 돌출부(30)를 보다 많이 형성하는 것이 바람직하다. 왁스는 수지 비즈 및 무기 미립자보다도 점착제와의 접착력이 약하기 때문에 왁스에 의한 돌출부(30)를 늘림으로써 접착력이 강한 부분과 약한 부분이 형성되기 쉬워지고, 그 결과, 잔여 풀 억제 효과가 커진다.
구체적으로는 왁스의 평균입경은 수지 비즈의 평균입경의 2배∼3.5배로 하고, 무기 미립자의 평균입경은 수지 비즈의 평균입경보다 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 기재 보호층(20)에서 3종류의 고체 미립자의 합계 함유율은 30질량%∼50질량%인 것이 바람직하고, 보호 테이프의 필요시의 접착력과 사용이 끝난 후의 이박리성이 밸런스를 맞출 수 있다. 특히 바람직한 함유율은 35질량%∼50질량%이다.
또한, 3종류의 고체 미립자의 각 함유율은 한정되지 않지만 바람직한 함유율은 이하와 같다.
왁스의 함유율은 1질량%∼10질량%가 바람직하다. 왁스의 함유율이 1질량%∼10질량% 라면 왁스에 의한 돌출부와 보호 테이프와의 접촉점을 확보하여 바인더 수지와 보호 테이프와의 접촉을 적당하게 억제할 수 있어서, 밀착성과 잔여 풀의 양자의 밸런스가 취하기 쉽다. 또한, 왁스의 함유율이 10질량%를 초과하면, 왁스가 탈락하기 쉬워진다. 왁스의 함유율은 특히 3질량%∼8질량%가 바람직하고, 보다 상기한 효과를 발휘할 수 있다.
수지 비즈의 함유율은 1질량%∼20질량%가 바람직하다. 수지 비즈의 함유율이 1질량%∼20질량%면, 바인더 수지 표면에 미세한 요철을 형성할 수 있어서, 보호 테이프와의 접촉면적을 조정하고, 보호 테이프와의 밀착성과 잔여 풀을 미조정할 수 있다. 수지 비즈의 함유율이 20질량%를 초과하면, 보호 테이프와의 밀착성을 저해한다.
수지 비즈의 함유율은 특히 4질량%∼12질량%가 바람직하며, 보다 상기한 효과를 발휘할 수 있다.
무기 미립자의 함유율은 20질량%∼40질량%가 바람직하다. 무기 미립자의 함유율이 20질량%∼40질량%면, 바인더 수지에 왁스, 수지 비즈를 첨가한 후에 소정의 그로스 값(1∼5%)으로 조정하기 쉽다. 무기 미립자의 함유율이 40질량%를 초과하면 도막이 취약하게 되고, 20질량% 미만이면 소정의 그로스 값을 얻을 수 없다. 무기 미립자의 함유율은 특히 25질량%∼35질량%가 바람직하며, 보다 상기한 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 고체 미립자의 함유율은 바인더 수지와 고체 미립자의 합계에 대한 비율이고, 도공시의 점도 조정에 이용하는 용제는 포함하지 않는다.
상기 고체 미립자는 왁스, 수지 비즈, 무기 미립자의 각 카테고리로부터 적어도 1종을 함유하고 있는 것이 요건이고, 하나의 카테고리로부터 2종 이상을 함유해도 좋다. 또한, 각 카테고리에 속하는 미립자로서 하기한 것을 열거 할 수 있다.
상기 왁스로서, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스를 예시할 수 있다.
특히, 상기 왁스로서는 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 폴리에틸렌 왁스가 바람직하다.
폴리테트라플루오로에틸렌 왁스(PTFE 왁스)는 비교적 융점이 높기 때문에 히트 실 할 때에 기재 보호층 표면의 볼록부가 찌부러지기 어려운(볼록부를 유지하기 쉬운) 특징이 있고, 또 내전해액성 등의 내약품성에 우수한다.
폴리에틸렌 왁스(PE 왁스)는 평균입경의 종류가 많기 때문에 선택지가 많고, 또한 첨가량의 가감에 의해 미세한 볼록부를 조정하기 쉬운 특징이 있다.
상기 수지 비즈로서, 아크릴 수지 비즈, 우레탄 수지 비즈, 폴리에틸렌 수지 비즈, 폴리스티렌 수지 비즈, 실리콘 수지 비즈, 불소 수지 비즈를 예시할 수 있다.
특히, 상기 수지 비즈로서는 아크릴 수지 비즈, 폴리에틸렌 수지 비즈가 바람직하다.
아크릴 수지 비즈(AC 수지 비즈)는 융점이 높기 때문에 히트 실 할 때에 기재 보호층 표면의 미세한 볼록부를 유지하기 쉬운 특징이 있다.
폴리에틸렌 수지 비즈(PE 수지 비즈)는 평균입경의 종류가 많기 때문에 선택지가 많고, 또한 첨가량의 가감에 의해 미세한 볼록부를 조정하기 쉬운 특징이 있다.
상기 무기 미립자로서, 실리카, 알루미나, 카올린, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산칼슘을 예시할 수 있다.
특히, 상기 무기 미립자로서는 실리카, 알루미나, 황산바륨이 바람직하다.
실리카, 알루미나는 모두 구상(球狀)이고, 평균입경의 종류가 많기 때문에 선택지가 많고, 또한 첨가량의 가감에 의해 그로스 값을 미조정할 수 있다. 또한, 내마모성도 양호하고, 매트층의 내찰상성(耐擦傷性)을 향상시킬 수 있다.
황산바륨은 판상(板狀)이고, 실리카나 알루미나와 비교하고 광확산성이 높고, 그로스 값의 조정이 하기 쉬운 특징이 있다.
또한 무기 미립자는 성질이 다른 복수종류의 무기 미립자를 조합시켜서 사용하면, 각각의 장점과 단점을 서로 보충할 수 있기 때문에 바람직하다.
예를 들면, 황산바륨과 실리카 또는 알루미나를 조합시켜서 사용하면, 우선 황산바륨의 첨가에 의해 개략 목표의 그로스 값으로 해 두고, 실리카 또는 알루미나의 첨가량을 조정함으로써 소정의 그로스 값으로 미조정하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명에서 상기 왁스는 주로 도막에 큰 요철을 형성함으로써 도막 표면에 미끄럼 효과를 부여하기 위해 첨가되고, 수지 비즈는 주로 도막에 미세한 요철을 형성함으로써 도막 표면에 광확산 효과(무광 효과)를 부여하기 위해 첨가된다. 예를 들면, 상기 폴리에틸렌 왁스는 조면화제로서 첨가되고, 변형하기 쉽고 활제로서 기능하고, 폴리에틸렌 수지 비즈는 무광택제로서 첨가된다. 또한, 왁스와 수지 비즈는 그들의 효과의 상위에 의해 상술한 바와 같이 왁스의 평균입경이 수지 비즈의 평균입경보다도 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 기재 보호층(20)에는 바인더 수지(21) 및 고체 미립자(22) 외에 활제 및/또는 계면활성제가 첨가되어 있어도 좋다. 활제 및 계면활성제는 보호 테이프의 점착제의 점착력을 저하시키는 효과가 있고, 이들이 기재 보호층(20)의 표면에 석출함으로서 보호 테이프의 벗겨짐성이 좋아지고 잔여 풀을 발생하기 어렵게 한다.
상기 활제로서, 이하의 각종 아미드를 열거 할 수 있다.
포화지방산아미드로서, 라우린산아미드, 팔미틴산아미드, 스테아린산아미드, 베헨산아미드, 히드록시스테아린산아미드를 열거 할 수 있다.
불포화지방산아미드로서, 올레인산아미드, 에루카산아미드를 열거 할 수 있다.
치환 아미드로서, N-올레일팔미틴산아미드, N-스테아릴스테아린산아미드, N-스테아릴올레인산아미드, N-올레일스테아린산아미드, N-스테아릴에루카산아미드를 열거 할 수 있다.
메틸올아미드로서, 메틸올스테아린산아미드를 열거 할 수 있다.
포화지방산비스아미드로서, 메틸렌비스스테아린산아미드, 에틸렌비스카프린산아미드, 에틸렌비스라우린산아미드, 에틸렌비스스테아린산아미드, 에틸렌비스히드록시스테아린산아미드, 에틸렌비스베헨산아미드, 헥사메틸렌비스스테아린산아미드, 헥사메틸렌비스베헨산아미드, 헥사메틸렌히드록시스테아린산아미드, N,N'-디스테아릴아디핀산아미드, N,N'-디스테아릴세바신산아미드를 열거 할 수 있다.
불포화지방산비스아미드로서, 에틸렌비스올레인산아미드, 에틸렌비스에루카산아미드, 헥사메틸렌비스올레인산아미드, N,N'-디올레일아디핀산아미드, N,N'-디올레일세바신산아미드를 열거 할 수 있다.
지방산에스테르아미드로서, 스테아로아미드에틸스테아레이트를 열거 할 수 있다.
방향족계 비스아미드로서, m-크실렌비스스테아린산아미드, m-크실렌비스히드록시스테아린산아미드, N,N'-디스테아릴이소프탈산아미드를 열거 할 수 있다.
또한, 상기 계면활성제로서, 아니온계 계면활성제, 카티온계 계면활성제, 비이온계 계면활성제를 열거 할 수 있다.
(기재 보호층의 표면의 그로스 값)
본 발명에서는 기재 보호층(20)의 표면 광택을 JIS Z8741: 1997 「경면 광택도-측정 방법」에 준거하여 입사각 60°로 측정한 그로스 값으로 평가하고, 상기 그로스 값을 1%∼5%로 규정한다.
상기 그로스 값은 수치가 작아질수록 표면 요철이 커져서 광택이 줄어들고, 수치가 커질수록 표면 요철이 작고 평활하게 되어 광택이 늘어난다. 상술한 바와 같이 보호 테이프의 점착제는 돌출부(30)에 접촉하기 어렵고 돌출부(30)를 제외한 부분에 접촉하기 쉽기 때문에 그로스 값이 작아질수록 요철이 커지고, 점착제의 접촉량이 적어져서 접착력이 약해지지만 박리시의 잔여 풀은 적어진다. 역으로, 그로스 값이 커질수록 요철이 작아지고, 점착제의 접촉량이 많아져서 접착력이 강해지지만 박리시의 잔여 풀은 많아진다. 상기 그로스 값이 1% 미만에서는 보호 테이프 박리시의 잔여 풀은 적지만 필요시의 접착력(밀착력)이 부족하다. 또한, 1% 미만에서는 요철이 너무 커져서 외관상으로도 바람직하지 않다. 한편, 5%를 초과하면, 접착력은 충분하지만 박리시에 잔여 풀이 생길 우려가 있다. 또한, 그로스 값이 5%를 초과해도 성형성은 양호하지만 보호 테이프의 이박리성과의 관계에 의해 그로스 값의 상한을 5%로 한다. 특히 바람직한 그로스 값은 1.5%∼4.5%이다.
본 발명에서 상기 기재 보호층(20)의 바람직한 두께는 1㎛∼10㎛이고, 특히 바람직한 두께는 2㎛∼5㎛이다.
왁스의 평균입경은 기재 보호층(20)의 두께보다도 크게 하면, 왁스를 기재 보호층(20)으로부터 돌출시켜 테이프의 잔여 풀의 억제 효과를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 수지 비즈의 평균입경을 기재 보호층(20)의 두께와 동등하게 하면, 수지 비즈의 기재 보호층(20)으로부터의 돌출 높이를 억제하고, 무기 미립자와의 뒤얽힘에 의해 기재 보호층(20)의 표면에 미세한 요철을 형성할 수 있고, 이에 의해 그로스 값 1∼5%를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 전지용 포장재(1)에서 기재 보호층(20) 이외의 층의 바람직한 재료는 이하와 같다.
[배리어층]
상기 배리어층(11)은 전지용 포장재(1)에 산소나 수분의 침입을 저지하는 가스 배리어성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다. 상기 배리어층(11)으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 알루미늄박, SUS박(스테인리스박), 구리박, 니켈박, 티탄박, 클래드박 등의 금속박을 열거 할 수 있다.
배리어층(11)으로서는 알루미늄박을 알맞게 이용할 수 있다. 특히 0.7질량%∼1.7질량%의 Fe를 함유하는 Al-Fe계 합금박은 우수한 강도와 전연성을 가지고, 양호한 성형성을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
상기 배리어층(11)의 두께는 20㎛∼100㎛인 것이 바람직하다. 20㎛ 이상임으로써 금속박을 제조할 때의 압연시의 핀 홀 발생을 방지할 수 있음과 함께, 100㎛ 이하임으로써 장출 성형, 드로잉 성형 등의 성형시의 응력을 작게 할 수 있고 성형성을 향상시킬 수 있다. 상기 배리어층(11)의 특히 바람직한 두께는 30㎛∼80㎛이다.
또한, 상기 배리어층(11)은 상기 금속박의 적어도 열융착성 수지층(15)측의 면에 화성 처리 등의 하지 처리가 시행되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 화성 처리가 시행됨에 의해 내용물(전지의 전해질 등)에 의한 금속박 표면의 부식을 충분히 방지할 수 있다.
<기재층>
상기 기재층(13)으로는 전지용 포장재(1)를 히트 실 할때의 히트 실 온도로 용융하지 않는 내열성 수지 필름을 이용한다. 상기 내열성 수지로서는 열융착성 수지층(15)을 구성하는 수지의 융점보다 10℃ 이상, 바람직하게는 20℃ 이상 높은 융점을 갖는 내열성 수지를 이용한다. 이 조건을 충족시키는 수지로서, 예를 들면, 나일론 필름 등의 폴리아미드 필름, 폴리에스테르 필름 등을 열거 할 수 있고, 이들의 연신 필름이 바람직하게 이용된다. 그 중에서도, 상기 기재층(13)으로서는 2축 연신 나일론 필름 등의 2축 연신 폴리아미드 필름, 2축 연신 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 또는 2축 연신 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 나일론 필름으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 6나일론 필름, 6,6나일론 필름, MXD나일론 필름 등을 열거 할 수 있다. 또한, 상기 기재층(13)은 단층으로 형성되어 있어도 좋고, 또는 예를 들면 폴리에스테르 필름/폴리아미드 필름으로 이루어지는 복층(PET 필름/나일론 필름으로 이루어지는 복층 등)으로 형성되어 있어도 좋다.
상기 기재층(13)의 두께는 9㎛∼50㎛인 것이 바람직하고, 포장재로서 충분한 강도를 확보할 수 있고, 또한 장출 성형, 드로잉 성형 등의 성형시의 응력을 작게 할 수 있어 성형성을 향상시킬 수 있다. 상기 기재층(13)의 더욱 바람직한 두께는 12㎛∼30㎛이다.
<열융착성 수지층>
열융착성 수지층(15)은 부식성이 강한 전해질 등에 대해서도 우수한 내약품성을 구비시킴과 함께, 전지용 포장재(1)에 히트 실 성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다.
열융착성 수지층(15)을 구성하는 수지는 프로필렌계 수지 등의 폴리올레핀계 수지의 단층 또는 다층 필름이 바람직하고, 무연신 필름이 바람직하다. 상기 프로필렌계 수지로서, 공중합 성분으로서 에틸렌 및 프로필렌을 함유하는 에틸렌-프로필렌 공중합체를 예시할 수 있다. 상기 에틸렌-프로필렌 공중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체의 어느 것이라도 좋다. 다층의 에틸렌-프로필렌 공중합체 필름으로서, 랜덤 공중합체-블록 공중합체-랜덤 공중합체의 3층 필름을 추천할 수 있다. 상기 다층 필름은 공압출 등으로 제작할 수 있다.
상기 열융착성 수지층(15)의 두께는 20㎛∼100㎛가 바람직하고, 30㎛∼80㎛라면 더한층 바람직하다. 또한, 상술한 랜덤 공중합체-블록 공중합체-랜덤 공중합체의 3층 필름의 각 층의 두께의 비율은 1∼3 : 4∼8 : 1∼3이 바람직하다.
상기 열융착성 수지층(15)에는 활제를 함유시킬 수 있다. 활제의 종류는 상술한 기재 보호층(20)에 첨가하는 것에 준하고, 특히 지방산아미드가 바람직하다. 또한, 열융착성 수지층(15) 중의 활제 농도는 500ppm∼3000ppm이 바람직하다. 일반적으로, 전지용 포장재(1)의 제조 공정에서는 모든 층을 적층한 후에 롤에 권취하여 에이징이 이루어진다. 열융착성 수지층(15) 중의 활제는 에이징에 의해 표면에 석출하여 기재 보호층(20)에 전사되어 보호 테이프의 잔여 풀의 발생 억제에 기여한다.
<제1 접착제층>
상기 제1 접착제층(12)으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 2액 경화형 접착제에 의해 형성된 접착제층 등을 열거 할 수 있다. 상기 2액 경화형 접착제로서는 예를 들면, 폴리우레탄계 폴리올, 폴리에스테르계 폴리올, 폴리 에테르계 폴리올 및 폴리에스테르우레탄계 폴리올로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제1 액(주제)과, 이소시아네이트로 이루어지는 제 2액(경화제)으로 구성되는 2액 경화형 접착제 등을 열거 할 수 있다. 그 중에서도, 폴리에스테르계 폴리올 및 폴리에스테르우레탄계 폴리올로 이루어지는 군에서 선택되는 폴리올의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 제1 액과, 이소시아네이트로 이루어지는 2액(경화제)으로 구성되는 2액 경화형 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 제1 접착제층(12)의 바람직한 두께는 2㎛∼5㎛이다.
<제2 접착제층>
상기 제2 접착제층(14)으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만 예를 들면, 폴리우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리올레핀계 수지, 일래스토머계 수지, 불소계 수지, 산변성 폴리프로필렌 수지 중의 1종 이상을 포함하는 접착제를 추천할 수 있다. 그 중에서도, 산변성 폴리올레핀을 주제로 하는 폴리우레탄 복합 수지로 이루어지는 접착제가 바람직하다. 상기 제2 접착제층(14)의 바람직한 두께는 2㎛∼5㎛이다.
상기 제1 접착제층(12) 및 제2 접착제층(14)은 필수의 층이 아니고, 기재층(13)이 직접 배리어층(11)에 첩합되어 있어도 좋고, 또한 열융착성 수지층(15)이 직접 배리어층(11)에 첩합되어 있어도 좋다.
[착색제]
전지용 포장재는 상술한 기존의 층에 착색제를 첨가하든지, 또는 새롭게 착색층을 마련함으로서 배리어층의 금속색을 은폐하여 소망하는 색으로 착색하여 포장재에 의장성을 부여할 수 있고, 보호 테이프의 잔여 점착제를 발견하기 쉽게 할 수 있다.
기존의 층을 착색하는 경우는 기재 보호층, 기재층, 제1 접착제층 중의 적어도 하나의 층에 착색제를 첨가한다. 또한, 제1 접착제층을 갖지 않는 전지용 포장재에서는 기재 보호층 및/또는 기재층에 착색제를 첨가한다. 착색제는 안료, 염료의 어느 것이라도 좋고, 1종류라도 좋고 2종류 이상의 착색제를 병용할 수도 있다. 구체적인 착색제로서, 카본블랙, 탄산칼슘, 산화티탄, 산화아연, 산화철, 알루미늄분(粉), 아조계 안료, 프탈로시아닌계 안료 등을 예시할 수 있다. 각 층에서의 착색제 농도는 0.5질량% 이상 5질량% 미만의 범위가 바람직하다.
새롭게 착색층을 마련하는 경우는 기재 보호층과 기재층의 사이, 기재층과 제1 접착제층의 사이, 제1 접착제층과 배리어층 사이의 적어도 하나의 층 사이에 착색층을 마련한다. 또한, 제1 접착제층을 갖지 않는 전지용 포장재에서는 기재 보호층과 기재층의 사이 및/또는 기재층과 배리어층의 사이에 착색층을 마련한다. 상기 착색층의 두께는 1㎛∼10㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 착색층은 디아민, 폴리올 등의 주제 및 경화제로 이루어지는 베이스 수지에 상기한 착색제를 첨가한 착색 수지 조성물로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 착색 수지 조성물에서의 착색제 농도는 5질량% 이상 50질량% 이하의 범위가 바람직하다.
도 2의 전지용 포장재(2)는 기재층(13)과 제1 접착제층(12)의 사이에 착색층(16)을 마련한 것이다.
[실시례]
실시례 및 비교례로서, 도 2에 도시하는 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 각 예에 공통의 재료는 하기와 같다.
(공통 재료)
배리어층(11)으로서, 두께 40㎛의 A8021-O로 이루어지는 알루미늄박의 양면에 인산, 폴리아크릴산(아크릴계 수지), 크롬(Ⅲ)염 화합물, 물, 알코올로 이루어지는 화성 처리액을 도포한 후, 180℃로 건조를 행하여 화성 피막을 형성한 것을 사용했다. 이 화성 피막의 크롬 부착량은 편면당 10㎎/㎡이다.
기재층(13)으로서 두께 15㎛의 2축 연신 6나일론 필름을 이용했다.
착색층(16)으로서, 상기 기재층(13)의 편면에 카본블랙, 디아민, 폴리에스테르계 폴리올 및 경화제를 포함하는 착색 수지 조성물을 도포하고, 40℃ 환경하에서 1일간 방치함으로서 건조와 함께 가교 반응을 진행시켜 두께 3㎛의 흑색 착색층을 마련했다. 즉, 착색층(16)과 기재층(13)을 일체로 하여 2층 필름으로 하여 이것을 다른 층과 첩합했다.
열융착성 수지층(15)으로서, 활제로서 에루카산아미드를 3000ppm을 함유하는 두께 30㎛의 무연신 폴리프로필렌 필름을 이용했다.
제1 접착제층(12)으로서 2액 경화형 우레탄계 접착제를 이용했다.
제2 접착제층(14)으로서, 2액 경화형 말레인산 변성 프로필렌 접착제를 이용했다.
기재 보호층(20)의 수지 조성물에 가하는 용제로서, 메틸에틸케톤 50질량부와 톨루엔 50질량부의 혼합물을 이용했다.
(실시례 1)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
폴리에스테르 폴리올 수지를 주제수지로 하고, 트리메틸올프로판과 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI)와의 어덕트체(표 1에서 「A」로 기재한다)를 경화제로 하고, 주제수지 49질량부에 대해 경화제 11질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 12㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 평균입경 4㎛의 폴리에틸렌 수지 비즈, 평균입경 1㎛의 실리카, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 35질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
그리고, 상기 배리어층(11)의 일방의 면에 두께 3㎛의 제1 접착제층(12)을 형성하고, 이 제1 접착제층(12)을 통하여 착색층(16) 붙음 기재층(13)(2층 필름)의 착색층(16)의 면을 겹쳐서 드라이 라미네이트했다. 다음에 상기 배리어층(11)의 타방의 면에 두께 3㎛의 제2 접착제층(14)을 형성하고, 이 제2 접착제층(14)을 통하여 열융착성 수지층(15)을 맞겹쳐서, 고무 닙 롤과, 100℃로 가열된 라미네이트 롤과의 사이에 끼워 넣어 압착함으로서 드라이 라미네이트했다. 이에 의해 외측부터 내측으로 차례로, 기재층(13), 착색층(16), 제1 접착제층(12), 배리어층(11), 제2 접착제층(14), 열융착성 수지층(15)이 적층된 6층 필름이 됐다.
다음에 상기 6층의 적층 필름의 기재층(13)의 표면에 기재 보호층(20)용의 도공용 조성물을 도포하고 건조시켜 롤에 권취하고, 40℃에서 10시간 에이징했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 2.5㎛이고, 이에 의해 7층 구조의 전지용 포장재(2)가 됐다.
(실시례 2)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
실시례 1과 같은 주제수지와 경화제를 이용하여 주제수지 48질량부에 대해 경화제 10질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 12㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 평균입경 4㎛의 폴리에틸렌 수지 비즈, 평균입경 1㎛의 실리카, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 35질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 2.5㎛이다.
(실시례 3)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
아크릴 폴리올 수지를 주제수지로 하고, 실시례 1과 같은 경화제를 이용하여 주제수지 46질량부에 대해 경화제 9질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 14㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 평균입경 5㎛의 아크릴 수지 비즈, 평균입경 3㎛의 알루미나, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 32질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 2㎛이다.
(실시례 4)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
테트라플루오로올레핀과 카르본산비닐에스테르와의 공중합체를 주제로 하고, 실시례 1과 같은 경화제를 이용하여 주제수지 43질량부에 대해 경화제 8질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 18㎛의 폴리에틸렌 왁스, 평균입경 6㎛의 아크릴 수지 비즈, 평균입경 1㎛의 실리카, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 28질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 1.5㎛이다.
(실시례 5)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
실시례 1과 같은 주제수지와 경화제를 이용하여 주제수지 53질량부에 대해 경화제 12질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 10㎛의 폴리에틸렌 왁스, 평균입경 3㎛의 폴리에틸렌 수지 비즈, 평균입경 2㎛의 알루미나, 평균입경 1㎛의 탄산칼슘 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 40질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 3㎛이다.
(실시례 6)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
폴리우레탄 폴리올 수지를 주제수지로 하고, 트리메틸올프로판과 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI)와의 어덕트체와, 트리메틸올프로판과 톨루엔디이소시아네이트(TDI)의 어덕트체의 등량 혼합물(표 1에서 「B」로 기재한다)을 경화제로 하고, 주제수지 46질량부에 대해 경화제 10질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 18㎛의 폴리에틸렌 왁스, 평균입경 8㎛의 폴리에틸렌 수지 비즈, 평균입경 1㎛의 실리카, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 32질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 2㎛이다.
(비교례 1)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
실시례 1과 같은 주제수지와 경화제를 이용하여 주제수지 60질량부에 대해 경화제 12질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 8㎛의 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스, 평균입경 5㎛의 아크릴 수지 비즈, 평균입경 1㎛의 실리카, 평균입경 1㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 40질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 3㎛이다.
(비교례 2)
기재 보호층(20) 형성용의 수지 조성물 및 도공용 조성물을 이하의 방법으로 조제했다.
실시례 3과 같은 주제수지와 경화제를 이용하여 주제수지 37질량부에 대해 경화제 8질량부를 배합한 것을 바인더 수지로 했다.
고체 미립자로서, 평균입경 20㎛의 폴리에틸렌 왁스, 평균입경 10㎛의 폴리에틸렌 수지 비즈, 평균입경 3㎛의 알루미나, 평균입경 2㎛의 황산바륨의 4종류를 이용했다.
상기 바인더 수지에 4종류의 고체 미립자를 표 1에 표시하는 함유율로 배합하여 수지 조성물로 하고, 또한 상기 수지 조성물 40질량부와 용제 100질량부를 혼합하여 도공용 조성물을 조제했다. 상기 수지 조성물에서의 고체 미립자의 합계 함유율은 표 1에 표시하는 바와 같다.
상기 기재 보호층(20)용의 수지 조성물 및 도공용 조성물 이외는 실시례 1과 같은 수법으로 7층 구조의 전지용 포장재(2)를 제작했다. 에이징 후의 기재 보호층(20)의 두께는 3㎛이다.
제작한 전지용 포장재(2)에 관해 하기한 항목에 관해 측정하고 평가했다. 결과를 표 1에 표시한다.
(기재 보호층의 그로스 값)
제작한 전지용 포장재(2)의 기재 보호층(20)의 그로스 값을, 측정 기기로서 BYK사제, 「micro-TRI-gloss-s」를 이용하여 JIS Z8741: 1997 「경면 광택도-측정 방법」에 준거하여 입사각 60°로 측정했다.
(성형품 코너부의 변색)
제작한 전지용 포장재(2)에 대해 주식회사 아마다제의 성형기(품번: TP-25C-XZ)를 이용하여 세로 55㎜ × 가로 35㎜ × 깊이 4.5㎜의 직방체 형상의 딥드로잉 성형을 행했다.
실시례 1∼6과 비교례 1∼2의 전지용 포장재(2)를 이용한 4.5㎜ 성형품은 핀 홀 및 균열의 발생이 없고, 성형성은 양호했다.
상기한 4.5㎜ 성형품에 관해 성형품의 천면(天面) 코너부에서의 기재 보호층의 변색의 유무를 육안으로 관찰하고, 이하의 기준으로 평가했다.
◎: 성형품 코너부의 기재 보호층에 변색은 없었다
○: 성형품 코너부의 기재 보호층에 극히 근소한 변색이 보여진 것이 1∼2개소였다
△: 성형품 코너부의 기재 보호층에 극히 근소한 변색이 보여진 것이 3∼4개소였다
×: 성형품 코너부의 기재 보호층의 명확한 변색이 인정됐다
또한, ◎ ○ △의 평가를 얻은 것은 전지 포장재로서 사용할 수 있는 품질이다.
(테이프 밀착성)
전지용 포장재(2)로부터 폭 15㎜ × 길이 150㎜의 시험편을 절출(切出)했다. 이 시험편의 기재 보호층(20)에 시험편의 길이 방향에 따라, 폭 5㎜ × 길이 80㎜로 점착력이 13N/㎝의 점착 테이프(tesa 70415)를 부착했다. 그리고, 이 점착 테이프상에 무게 2㎏f의 핸드 롤을 5왕복 주행시키고, 그 후 상온에서 1시간 정치했다.
이어서, 인장 시험기로서 시마즈제작소제 스트로그라프(AGS-5kNX)를 이용하여 그 한 쪽의 척으로 시험편의 단부를 협착 고정함과 함께, 다른 쪽의 척으로 점착 테이프의 단부를 잡았다. 그리고, JIS K6854-3(1999)에 준거하여 300㎜/min의 박리 속도로 180° 박리시킨 때의 박리 강도를 측정하고, 이 측정치가 안정된 점의 값을 시험편과 점착 테이프와의 밀착력(단위: N/5㎜)으로 했다.
그리고, 시험편과 점착 테이프와의 밀착력에 관해 하기한 기준으로 평가했다.
◎: 7N/5㎜ 이상이고, 밀착성이 매우 높다
○: 5N/5㎜ 이상 7N/5㎜ 미만이고, 밀착성이 높다
×: 5N/5㎜ 미만이고, 밀착성이 낮다
또한, ◎ ○를 합격으로 했다.
(잔여 풀)
전지용 포장재(2)로부터 폭 50㎜ × 길이 100㎜의 시험편을 절출했다. 이 시험편의 기재 보호층(20)에 시험편의 길이 방향에 따라, 폭 40㎜ × 길이 60㎜로 점착력이 0.1N/㎝의 점착 테이프(닛토전공 V420)를 부착했다. 그리고, 이 점착 테이프상에 무게 2㎏f의 핸드 롤을 5왕복 주행시켰다.
뒤이어 상기한 점착 테이프를 부착한 시험편에 80℃로 0.5㎫의 조건으로 3h 히트 프레스했다.
그리고, 일련의 처리가 끝난 시험편으로부터 점착 테이프를 손으로 재빠르게 벗기고, 벗긴 표면을 관찰하고, 하기한 기준으로 평가했다.
◎: 표면 상태가 실 부착 전에 비하여 전혀 변화 없음
○: 가볍게 닦으면 떨어질 정도의 작은 단편의 점착제가 남아 있다
△: 닦으면 떨어지지만 ○보다도 큰 단편의 점착제가 남아 있다
×: 닦아도 떨어지지 않을 정도의 점착제가 단단히 남아 있다
또한, ◎ ○ △를 합격으로 했다.
[표 1]
표 1로부터, 기재 보호층의 고체 미립자 및 표면의 그로스 값을 규정함으로서 보호 테이프의 밀착성이 좋고, 또한 박리시의 잔여 풀을 억제할 수 있음을 확인했다. 또한 성형성도 양호했다
본원은 2022년 3월 2일에 출원된 일본 특허출원의 특원 2022-31498호, 및 2023년 1월 31일에 출원된 일본 특허출원의 특원 2023-13088호의 우선권 주장을 수반하는 것이고, 그 개시 내용은 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
여기에 이용되는 용어 및 표현은 설명을 위해 이용되는 것으로서 한정적으로 해석하기 위해 이용되는 것이 아니고, 여기에 나타나며 진술된 특징 사항의 어떤 균등물도 배제하는 것이 아니고, 이 발명의 클레임된 범위 내에서의 각종 변형도 허용하는 것이라고 인식되어야 할 것이다.
본 발명의 전지용 포장재는 스마트폰, 태블릿 등의 휴대 기기에 사용되는 전지나 콘덴서, 전기 자동차, 풍력 발전, 태양광 발전, 야간 전기의 축전용으로 사용되는 전지나 콘덴서 등의 축전 디바이스용의 포장재로서 알맞게 이용할 수 있다.
1, 2: 전지용 포장재 11: 배리어층
12: 제1 접착제층 13: 기재층
14: 제2 접착제층 15: 열융착성 수지층
16: 착색층 20: 기재 보호층
21: 바인더 수지 22: 고체 미립자
30: 돌출부

Claims (10)

  1. 기재층과, 열융착성 수지층과, 이들 양층 사이에 배설된 배리어층과, 상기 기재층의 외측에 최외층으로서 기재 보호층을 갖는 전지용 포장재로서,
    상기 기재 보호층은 바인더 수지와, 고체 미립자로서 왁스, 수지 비즈 및 무기 미립자를 포함하고,
    상기 기재 보호층의 표면의 그로스 값이 1%∼5%인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왁스의 평균입경이 5㎛∼20㎛이고, 상기 수지 비즈의 평균입경이 1㎛∼10㎛이고, 상기 무기 미립자의 평균입경이 1㎛∼10㎛이고,
    상기 기재 보호층 중의 왁스, 수지 비즈 및 무기 미립자의 합계 함유율이 30질량%∼50질량%인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 왁스가 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 중에서 선택된 적어도 1종의 왁스인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수지 비즈가 아크릴 수지 비즈, 우레탄 수지 비즈, 폴리에틸렌 수지 비즈, 폴리스티렌 수지 비즈, 실리콘 수지 비즈, 불소 수지 비즈 중에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 무기 미립자가 실리카, 알루미나, 카올린, 산화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 규산칼슘 중에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바인더 수지가 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 폴리올레핀계 수지, 페녹시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 테트라플루오로올레핀계 수지로부터 선택된 적어도 1종의 수지인 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기재 보호층 및/또는 기재층에 착색제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배리어층과 기재층이 접착제층을 통하여 적층되고, 상기 기재 보호층, 기재층, 접착제층 중의 적어도 하나의 층에 착색제가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기재 보호층과 기재층의 사이 및/또는 상기 기재층과 배리어층의 사이에 착색층을 갖는 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배리어층과 기재층이 접착제층을 통하여 적층되고, 상기 기재 보호층과 기재층의 사이, 상기 기재층과 접착제층의 사이, 상기 접착제층과 배리어층의 사이 중 적어도 하나의 층 사이에 착색층을 갖는 것을 특징으로 하는 전지용 포장재.
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