TW201806211A - 電池包裝用積層體 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種不僅可抑制拉伸成形時之針孔之產生,而且即便暴露於電解液中亦外觀或強度之降低少的電池包裝用積層體。
本發明之電池包裝用積層體之特徵在於:係至少將基材層、鋁箔及密封層依序積層而成,並且基材層為具有下述(a)至(d)之特徵,且厚度10μm至30μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜。
(a)含有60重量%至90重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)及10重量%至40重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)。
(b)膜之固有黏度為0.81dl/g以上。
(c)穿刺強度為0.5N/μm以上。
(d)膜之霧度為10%以下,至少單面之動摩擦係數為0.4以下。
Description
近年來,鋰電池之用途遍及多方面,被用作個人電腦、可攜式終端裝置(行動電話、PDA(Personal Digital Assistant;個人數位助理)等)、攝影機、電動汽車、儲能用蓄電池、機器人、衛星等之小型大容量電源。
作為鋰電池之外包裝體,一直使用將金屬進行壓製加工而形成圓筒狀或長方體狀之容器而成的金屬製罐、或者將由最外層/鋁/密封層所構成之多層膜製成袋狀而成的外包裝體。其中,就形狀之自由度或小型化、針對電池發熱之散熱性能之觀點而言,近年來尤其逐漸偏好由多層膜所構成之袋狀之外包裝體。
作為電池用外包裝材料所要求之特性、功能,高度之防濕性、耐酸性(對因電解質之劣化或水解而產生之氫氟酸的耐性)、冷成形性、密封性、耐穿刺性、耐針孔性、絕緣性、耐熱性、耐寒性等係必不可少,尤其防濕性、耐酸性、冷成形性成為重要之要素。
作為先前用作上述電池外包裝用者,例如專利文獻1
般可使用聚醯胺膜/聚酯膜之貼合等。然而此種構成之情形時,不僅因包括聚醯胺膜與聚酯膜之層壓步驟故而步驟變煩雜,而且於膜之輕量化之觀點而言存在極限。
另外,專利文獻2中提出有以下之膜,該膜係即便將由聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate;PET)、或PET與間苯二甲酸共聚合PET樹脂所構成之聚酯膜以單體之形式使用,亦成形性優異。然而,於作為電池外包裝用而要求進一步之深拉伸性之狀況下,期望進一步提高鋁追隨性、成型性。
作為兼具膜之耐穿刺性與耐化學品性之方法,可想到使用具有較PET樹脂更柔軟之分子骨架的聚對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate;PBT)樹脂。例如於專利文獻3中已知以下技術:藉由具有特定範圍之穿刺位移之未延伸PBT膜,而對鋰離子電池之外包裝用等進行拉伸成形之用途具有優異之加工適性。然而,該先前技術係未進行延伸,故PBT之配向弱,就力學特性或穿刺強度之觀點而言,無法充分發揮原本之PBT之特性,穿刺強度不充分,故作為鋰離子電池之外包裝材料而於提高成形性之方面不充分。
作為用以獲得耐穿刺性優異之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)膜之方法,可列舉將PBT延伸而提高面配向度之方
法。
例如於專利文獻4中已知以下技術:將延伸倍率設為3.5倍以下而於橫向(Transverse Direction;TD)延伸後,以100000%/min以上之變形速度於縱向(Machine Direction;MD)方向延伸而製造雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)膜,藉此製造經均一地延伸而無厚度不均之膜。然而,如亦根據實施例之結果所得知般,該先前技術存在以下問題點:因僅增大縱向(MD)之變形速度,故而伸長率低,並未形成於MD方向與TD方向取得了平衡之膜。
另外,於專利文獻5中已知以下技術:根據使用管式同時雙軸延伸法以四個方向之斷裂強度成為特定值以上之方式製膜而成的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)膜,異向性少,機械性質或尺寸穩定性優異。然而,該先前技術存在以下問題點:由該技術之製造方法導致厚度精度差,另外面配向係數並未提高,故穿刺強度低。
於專利文獻6中已知以下技術:除了聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)以外,將聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene naphthalate;PEN)等兩種樹脂交替積層,藉此為高剛性且高溫下之尺寸穩定性或成形性優異。然而,該先前技術存在以下問題點:因除了聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)以外將由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或
聚萘二甲酸乙二酯(PEN)之樹脂所構成之層積層,故而對於延伸溫度而言,變得於玻璃轉移溫度(Tg)高於聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)的PET或PEN之延伸溫度下進行延伸,故而變得將聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)於高溫下延伸,並非發揮原本的PBT膜之特徵,而且由於膜中之樹脂組成係兩種,故難以將製膜時之修邊(trimming)屑等再次添加至原料中再利用,於經濟性之方面而言不利。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開平9-115428號公報。
專利文獻2:日本專利特開2004-362953號公報。
專利文獻3:日本專利特開2012-77292號公報。
專利文獻4:日本專利特開昭51-146572號公報。
專利文獻5:日本專利特開2012-146636號公報。
專利文獻6:WO2004/108408號公報。
本發明是以上述先前技術之課題作為背景而成。即,本發明之目的在於提供一種不僅可抑制拉伸成形時之針孔之產生,而且即便暴露於電解液中亦外觀或強度之降低少的電池包裝用積層體。
本發明者為了達成上述目的而進行了努力研究,結果完成了本發明。即,本發明係一種電池包裝用外包裝體,其特徵在於:係至少將基材層、鋁箔及密封層依序積層而成,並且基材層為具有下述(a)至(d)之特徵,且厚度10μm至30μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜。
(a)含有60重量%至90重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)及10重量%至40重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)。
(b)膜之固有黏度為0.81dl/g以上。
(c)穿刺強度為0.5N/μm以上。
(d)膜之霧度為10%以下,至少單面之動摩擦係數為0.4以下。
於該情形時,前述聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)合適的是選自以下樹脂中之至少一種聚酯樹脂:(1)聚對苯二甲酸乙二酯(PET);(2)聚萘二甲酸乙二酯(PEN);(3)聚萘二甲酸丁二酯(PBN);(4)聚對苯二甲酸丙二酯(PPT);(5)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂;(6)共聚合有選自由乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳
酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂;(7)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂;(8)共聚合有選自由1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂。
根據本發明,對於雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜及使用該雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之拉伸成形包裝用外包裝體而言,可獲得優異之穿刺強度或耐電解液性、厚度精度優異之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜,故可獲得不僅可抑制拉伸成形時之針孔之產生,而且即便暴露於電解液中亦外觀或強度之降低少的電池包裝用外包裝材料。
以下,對本發明加以詳細說明。
用於本發明之基材層的聚酯熱塑性樹脂組成物係以
聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)作為主要構成成分,聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)之含有率較佳為60質量%以上,更佳為75質量%以上,進而佳為85質量%以上。若小於60質量%則衝擊強度或耐穿刺性降低,膜特性變得不充分。
用作主要構成成分之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂中,作為二羧酸成分,較佳為對苯二甲酸為90莫耳%以上,更佳為95莫耳%以上,進而佳為98莫耳%以上,最佳為100莫耳%。作為二醇成分,較佳為1,4-丁二醇為90莫耳%以上,更佳為95莫耳%以上,進而佳為97莫耳%以上,最佳為除了於聚合時因1,4-丁二醇之醚鍵結而生成的副產物以外,不含其他二醇成分。
用於本發明之基材層的聚酯熱塑性樹脂組成物可為了調整進行雙軸延伸時之製膜性或所得之膜之力學特性而含有PBT樹脂以外之聚酯樹脂。
作為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B),可列舉選自以下樹脂中之至少一種聚酯樹脂:(1)聚對苯二甲酸乙二酯(PET);(2)聚萘二甲酸乙二酯(PEN);(3)聚萘二甲酸丁二酯(PBN);(4)聚對苯二甲酸丙二酯(PPT);(5)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂;(6)共聚合有選自由乙二醇、1,3-
丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂;(7)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂;(8)共聚合有1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂。
用於本發明之基材層的聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)之固有黏度之下限較佳為0.8dl/g,更佳為0.95dl/g,進而佳為1.0dl/g。
於聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)之固有黏度小於0.9dl/g之情形時,有時製膜所得之膜之固有黏度降低,衝擊強度或耐穿刺性等降低。
聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)之固有黏度之上限較佳為1.3dl/g。若超過上述上限則有時延伸時之應力變得過高,製膜性劣化。
該些聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)之添加量之上限較佳為40質量%以下,更佳為以
35質量%以下為宜,尤佳為15質量%以下。若聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)之添加量超過40質量%,則有時雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之力學特性受損,衝擊強度或耐穿刺性變得不充分,此外引起透明性或阻障性降低等。
聚酯系熱塑性樹脂組成物之熔融溫度之下限較佳為200℃,若小於200℃則有時噴出變得不穩定。樹脂熔融溫度之上限較佳為300℃,若超過300℃則有時引起PBT樹脂之劣化。
前述聚酯系熱塑性樹脂組成物視需要亦可含有先前公知之添加劑,例如潤滑劑、穩定劑、著色劑、抗氧化劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑等。
本發明中,作為用以提高拉伸成形時之成形性之方法,除了使用聚對苯二甲酸丁二酯以外,有效的是調整膜之至少單面之潤滑性。
雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之至少單面之動摩擦係數之上限較佳為0.4以下,更佳為0.39以下,最佳為0.38以下。
作為用以調整雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之動摩擦係數的潤滑劑種類,除了二氧化矽、碳酸鈣、氧化鋁
等無機系潤滑材料以外,較佳為有機系潤滑劑,更佳為二氧化矽、碳酸鈣,其中亦就降低霧度之方面而言尤佳為二氧化矽。藉此可表現出透明性與潤滑性。
聚酯系熱塑性樹脂組成物中之潤滑劑濃度之下限較佳為100ppm,若小於100ppm則有時潤滑性降低。潤滑劑濃度之上限較佳為20000ppm,若超過20000ppm則有時透明性降低。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之固有黏度之下限較佳為0.80dl/g,更佳為0.85dl/g,進而佳為0.90dl/g,尤佳為0.95dl/g。若為上述下限以上則衝擊強度或耐穿刺性等得到改善。另外,彎曲後的阻障性亦良好。
雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之固有黏度之上限較佳為1.2dl/g,進而佳為1.1dl/g。若超過上述上限則延伸時之應力變得過高,製膜性變良好。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之固有黏度之下限較佳為0.8,更佳為0.85,進而佳為0.9。若小於上述下限則有時衝擊強度或耐穿刺性等降低。膜之固有黏度之上限較佳為1.2。若超過上述上限則有時延伸時之應力變得過高,製膜性劣化。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜較佳為遍及整張膜而為同一組成之樹脂。
另外,亦可對用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜積層其他原材料之層,作為積層方法,可於製作用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜後貼合,或於製膜過程中貼合。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之穿刺強度(N/μm)之下限較佳為0.5,更佳為0.7,進而佳為0.8。若小於上述下限,則有時於用作鋰離子電池用之外包裝材料袋時強度不足。
用於基材層之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜穿刺強度(J/μm)之上限較佳為1.5。若超過上述上限,則有時改善之功效達到飽和。
用於基材層之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜穿刺強度可藉由MD倍率、熱固定溫度、多層化而控制。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之衝擊強度(J/μm)之下限較佳為0.055,更佳為0.060,進而佳為0.065。若小於上述下限則有時於用作袋時強度不足。
用於基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之衝
擊強度(J/μm)之上限較佳為0.2。若超過上述上限則有時改善之功效達到飽和。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之單位厚度之霧度(%/μm)之上限較佳為0.35%,更佳為0.33%,進而佳為0.31%。
若超過上述上限,則有可能於對雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜實施印刷時,所印刷之文字或圖像之品質受損。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之長度方向及膜之寬度方向上的熱收縮率(%)之下限較佳為0。若小於上述下限則除了改善之功效達到飽和以外,有時於力學上變脆。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之長度方向及膜之寬度方向上的熱收縮率(%)之上限較佳為4.0,更佳為3.5,進而佳為3.0。若超過上述上限則有時因印刷等加工時之尺寸變化而引起間距不一致等。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之厚度之下限較佳為3μm,更佳為5μm,進而佳為8μm。若小於3μm則有時作為膜之強度不足。
用於基材層的膜之厚度之上限較佳為100μm,更佳為
75μm,進而佳為50μm。若超過100μm則變得過厚,有時本發明之目標加工變困難。
(用於基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之製造方法)
作為用以獲得用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之合適方法,可列舉於澆鑄時將同一組成之原料多層化並進行澆鑄。
PBT樹脂由於結晶化速度快,故於澆鑄時亦進行結晶化。此時,於未多層化而以單層之形式澆鑄之情形時,因不存在可抑制結晶成長般之障壁,故該些結晶成長為尺寸大之球晶。結果,不僅所得之未延伸片材之降伏應力變高,於雙軸延伸時容易斷裂,而且所得之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之柔軟性受損,成為衝擊強度或耐穿刺性不充分之膜。
另一方面,本發明者等人發現:藉由將同一樹脂積層多層,可降低未延伸片材之延伸應力,可實現穩定之雙軸延伸。
用於本發明之基材層的雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之製造方法具體而言至少包括:步驟(1),將含有60重量%以上之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂之熱塑性樹脂組成熔融而形成熔融流體;步驟(2),形成由步驟(1)中形成之熔融流體所構成的積層數60以上之積層流體;步驟
(3),自模頭將步驟(2)中形成之積層流體噴出,使該積層流體與冷卻輥接觸並固化,形成積層體;以及步驟(4),將前述積層體加以雙軸延伸。
於步驟(1)與步驟(2)、步驟(2)與步驟(3)之間,亦可插入其他步驟。例如,於步驟(1)與步驟(2)之間可插入過濾步驟、溫度變更步驟等。另外,於步驟(2)與步驟(3)之間可插入溫度變更步驟、電荷附加步驟等。然而,於步驟(2)與步驟(3)之間,不可存在將步驟(2)中形成之積層結構破壞之步驟。
於步驟(1)中將熱塑性樹脂熔融而形成熔融流體之方法並無特別限定,作為合適方法,可列舉使用單軸擠出機或雙軸擠出機進行加熱熔融之方法。
步驟(2)中之形成積層流體之方法並無特別限定,就設備之簡便性或保養性之方面而言,更佳為靜態混合機及/或多層給料塊。另外,就片材寬度方向之均一性之方面而言,更佳為具有矩形之熔融管線(melt line)。進而佳為使用具有矩形之熔融管線之靜態混合機或多層給料塊。再者,亦可使藉由使多種樹脂組成物合流而形成的由多層所構成之樹脂組成物通過靜態混合機、多層給料塊及多層歧管之任一種或兩種以上。
步驟(2)中的理論積層數必須為60以上。理論積層數
之下限較佳為200,更佳為500。若理論積層數過少,或許有層界面間距離變得過長而結晶尺寸變得過大,無法獲得本發明功效之傾向。另外,有時片材兩端附近之結晶度增大,製膜變得不穩定,此外成型後之透明性降低。步驟(2)中之理論積層數之上限並無特別限定,較佳為100000,更佳為10000,進而佳為7000。即便使理論積層數極度增大,有時該功效亦飽和。
於利用靜態混合機進行步驟(2)中之積層之情形時,藉由選擇靜態混合機之單元數,可調整理論積層數。靜態混合機通常係作為並無驅動部之靜止型混合器(管線混合機)而為人所知,進入混合機內之流體係藉由單元而被依序攪拌混合。然而,若使高黏度流體通過靜態混合機,則產生高黏度流體之分割與積層,形成積層流體。每當通過靜態混合機之一單元時,高黏度流體被一分為二,然後合流而積層。因此,若使高黏度流體通過單元數n之靜態混合機,則形成理論積層數N=2n之積層流體。
典型之靜態混合機單元具有將長方形之板扭轉180度而成之結構,視扭轉方向而有右單元與左單元,各單元之尺寸係相對於直徑而基本上設為1.5倍之長度。本發明中可使用之靜態混合機不限定於此種靜態混合機。
於利用多層給料塊進行步驟(2)中之積層之情形時,
藉由選擇多層給料塊之分割、積層次數,可調整理論積層數。多層給料塊可多個串聯設置。另外,亦可將供給於多層給料塊之高黏度流體自身設為積層流體。例如於供給於多層給料塊之高黏度流體之積層數為p,多層給料塊之分割、積層數為q,多層給料塊之設置數為r之情形時,積層流體之積層數N成為N=p×qr。
於步驟(3)中,自模頭噴出積層流體,使該積層流體與冷卻輥接觸並固化。
模頭溫度之下限較佳為200℃,若小於上述下限則有時噴出不穩定,厚度變得不均一。模頭溫度之上限較佳為320℃,更佳為300℃以下,進而佳為280℃以下。若超過上述上限則有時厚度變得不均一,此外引起樹脂之劣化,因模唇污染等而導致外觀不良。
冷卻輥溫度之下限較佳為0℃,若小於上述下限則有時抑制結晶化之功效達到飽和。冷卻輥溫度之上限較佳為25℃,更佳為20℃以下。若超過上述上限則有時結晶度變得過高而延伸變困難。另外,於將冷卻輥之溫度設為上述範圍之情形時,較佳為以防止結露為目的而預先降低冷卻輥附近之環境之濕度。
於澆鑄中,高溫之樹脂與表面接觸,故冷卻輥表面之
溫度上升。通常冷卻輥係於內部插通配管並流動冷卻水而進行冷卻,但必須確保充分之冷卻水量,設法配置配管,以沉渣(sludge)不附著於配管之方式進行維護等,並減小冷卻輥表面之寬度方向之溫度差。尤其於不使用多層化等方法而於低溫下進行冷卻之情形時必須注意。
此時,未延伸片材之厚度合適的是15μm至2500μm之範圍。更佳為500μm以下,進而佳為300μm以下。
上述多層結構時之澆鑄係以至少60層以上、較佳為250層以上、進而佳為1000層以上進行。若層數少,則不僅未延伸片材之球晶尺寸變大,延伸性之改善功效小,而且失去降低所得之雙軸延伸膜之降伏應力的功效。
繼而對延伸方法加以說明。延伸方法可為同時雙軸延伸亦可為依序雙軸延伸,為了提高穿刺強度,必須提高面配向係數,於此方面而言較佳為依序雙軸延伸。
縱向(以下稱為MD)延伸溫度之下限較佳為55℃,更佳為60℃。若小於55℃則不僅有時容易引起斷裂,而且有時由低溫下之延伸所致的縱向之配向增強,故而熱固定處理時之收縮應力變大,由此寬度方向之分子配向之應變增大,結果力學強度於寬度方向變得不均一。MD延伸溫度之上限較佳為100℃,更佳為95℃。若超過100℃則有時未形成配向,故力學特性降低。於使用PET樹脂作為
PBT樹脂以外之樹脂時,較佳為相較於聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)樹脂單獨之情形更提高溫度。
MD延伸倍率之下限較佳為2.6倍,尤佳為2.8倍,進而佳為3.0倍。若小於上述下限則有時未形成配向,故而力學特性或厚度不均變差。MD延伸倍率之上限較佳為4.3倍,更佳為4.0倍,尤佳為3.8倍。若超過上述上限則不僅有時力學強度或厚度不均改善之功效飽和,而且有時縱向之配向增強,故而熱固定處理時之收縮應力變大,由此寬度方向之分子配向之應變增大,結果力學強度於寬度方向變得不均一。
橫向(以下稱為TD)延伸溫度之下限較佳為60℃,更佳為70℃,進而佳為80℃。若小於上述下限則有時容易引起斷裂。TD延伸溫度之上限較佳為100℃,若超過上述上限則有時未形成配向,故而力學特性降低。於使用PET樹脂作為PBT樹脂以外之樹脂時,較佳為較PBT樹脂單獨之情形更提高TD延伸溫度。
TD延伸倍率之下限較佳為3.5倍,更佳為3.6倍,進而佳為3.7倍,尤佳為4.0倍。若小於上述下限則有時未形成配向,故而力學特性或厚度不均變差。TD延伸倍率之上限較佳為5倍,更佳為4.5倍,尤佳為4.0倍。若超過上述上限則有時力學強度或厚度不均改善的功效飽
和。
熱固定溫度之下限較佳為200℃,更佳為205℃。若小於上述下限則有時熱收縮率變大,引起加工時之偏移或收縮。熱固定溫度之上限較佳為250℃,更佳為230℃。若超過上述上限則有時膜熔解,此外即便於未熔解之情形時亦變脆。
TD鬆弛率之下限較佳為0.5%,更佳為2%,進而佳為3%。若小於上述下限則有時於熱固定時引起斷裂。TD鬆弛率之上限較佳為6%,更佳為5%。若超過上述上限則不僅有時產生翹曲等而產生厚度不均,而且有時熱固定時的長度方向上之收縮變大,結果端部之分子配向之應變增大,力學強度於寬度方向變得不均一。
(電池包裝用積層體)
以下,對本發明之電池包裝用積層體進行說明。
較佳實施形態之電池用包裝用積層體係於基材層之一個面側依序積層有金屬箔層、密封層之積層體。積層體係以基材層為電池之外部側、以密封層為電池之內部側而使用。
[金屬箔層]
作為金屬箔層,可使用鋁、不銹鋼等之各種金屬箔,
就防濕性、延展性等加工性、成本之方面而言,較佳為鋁箔。鋁箔可使用通常之軟質鋁箔。其中,就耐針孔性及成型時之延展性優異之方面而言,較佳為含有鐵之鋁箔。
含有鐵之鋁箔(100質量%)中的鐵之含量較佳為0.1質量%至9.0質量%,更佳為0.5質量%至2.0質量%。若鐵之含量為下限值以上,則積層體之耐針孔性、延展性優異。若鐵之含量為9.0質量%以下,則積層體之柔軟性優異。
就阻障性、耐針孔性、加工性之方面而言,金屬箔層之厚度較佳為9μm至200μm,更佳為15μm至100μm。
[密封層]
密封層係於外包裝材料中賦予由熱密封所得之密封性的層。作為密封層,可列舉由聚烯烴系樹脂、或使馬來酸酐等酸於聚烯烴系樹脂上進行接枝改質而成的酸改質聚烯烴系樹脂所構成之樹脂膜。
作為前述聚烯烴系樹脂,例如可列舉:低密度、中密度、高密度之聚乙烯;乙烯-α烯烴共聚物;均聚丙烯、嵌段聚丙烯或無規聚丙烯;丙烯-α烯烴共聚物等。該些聚烯烴系樹脂可單獨使用一種,亦可並用兩種以上。
密封層可為單層膜,亦可為多層膜,只要根據所需要之功能而選擇即可。例如就賦予防濕性之方面而言,可使用插入有乙烯-環狀烯烴共聚物或聚甲基戊烯等樹脂之多
層膜。
另外,密封層16亦可調配有阻燃劑、潤滑劑、抗結塊劑、抗氧化劑、光穩定劑、增黏劑等各種添加劑。
密封層16之厚度較佳為10μm至100μm,更佳為20μm至60μm。
[實施例]
繼而,藉由實施例對本發明加以更詳細說明,但本發明不限定於以下之例。再者,膜之評價係藉由以下之測定法進行。
[膜厚度]
利用依據JIS(Japanese Industrial Standards;日本工業標準)-Z-1702之方法進行測定。
[膜之固有黏度]
依據JIS K 7367-5,使用苯酚(60質量%)與1,1,2,2-四氯乙烷(40質量%)之混合溶劑作為溶劑,於30℃下進行測定。
[穿刺強度]
依據食品衛生法之『食品、添加物等之規格基準 第三:器具及容器包裝』(1982年厚生省告示第20號)之『2.強度等試驗法』進行測定。
使頂端部直徑0.7mm之針以50mm/分鐘之穿刺速度穿刺膜,對針貫穿膜時之強度進行測定,作為穿刺強度。測定係於常溫(23℃)下進行,單位為[N/μm]。
[動摩擦係數]
依據JIS K-7125,使用拉伸試驗機(ORIENTEC公司製造之Tensilon),於23℃、65%RH環境下求出使膜之表面與背面接合之情形的動摩擦係數μd。再者,上側之捲繞有膜的滑塊(錘)之重量為1.5kg,滑塊之底面積之大小為縱63mm×橫63mm。另外,測定摩擦時之拉伸速度為200mm/min.。
[霧度]
利用依據JIS-K-7105之方法,對試樣使用霧度計(日本電色製造之NDH2000)測定不同之3處,將測定值之平均值作為霧度。
單位為[%]。
[拉伸成形性]
使用胺基甲酸酯系接著劑(將東洋莫頓公司製造之TM-509、東洋莫頓公司製造之CAT10L、乙酸乙酯分別以33.6:4.0:62.4(質量比)之比例混合而成的接著劑),將所得之膜卷與鋁箔(8079材,厚度40μm)進行乾式層壓,製作膜/鋁箔積層體。將所得之積層體設置於成套模具(凸
部形狀90mm×50mm)中,藉由壓製機於23℃下加壓,進行拉伸成形。以0.2mm之單位逐漸加深成形時之拉伸深度,將上述積層體未破損之最大深度作為拉伸深度。
判定
○:成形深度8mm以上。
△:4mm至小於8mm。
×:小於4mm。
[耐電解液性]
將所得之膜切割成100mm×100mm之大小,於使LiPF6以1mol/L溶解於碳酸伸丙酯/碳酸二甲酯=1/1(vl%)之溶劑中而成的溶液中浸漬24小時。目測觀察浸漬24小時後之膜外觀,按以下基準進行判定。
判定
○:無變色。
△:稍有變色。
×:變色或溶解。
[原料樹脂]
聚對苯二甲酸丁二酯(PBT);實施例1至實施例6、比較例1至比較例4。
於後述實施例1至實施例6、比較例1至比較例3之膜製作中,作為主原料之PBT樹脂係使用1100-211XG(CHANG CHUN PLASTICS CO.,LTD.,固有黏
度1.28dl/g)。
PET-1;實施例1、實施例2、比較例1、比較例2。
於後述實施例1、實施例2、比較例1、比較例2之膜製作中,使用在由對苯二甲酸//乙二醇=100//100(莫耳%)所構成的固有黏度0.62dl/g之聚對苯二甲酸乙二酯樹脂中含有0.3%之平均粒徑1.5μm之非晶形二氧化矽的樹脂。
PET-2;實施例3。
於後述實施例3之膜製作中,使用由對苯二甲酸/間苯二甲酸//乙二醇=80/20//100(莫耳%)所構成的固有黏度0.72dl/g之間苯二甲酸共聚合聚對苯二甲酸乙二酯樹脂。
PET-3;實施例4。
於後述實施例4之膜製作中,使用由對苯二甲酸//乙二醇/新戊二醇=100//70/30(莫耳%)所構成的固有黏度0.75dl/g之新戊二醇共聚合聚對苯二甲酸乙二酯樹脂。
PET-4;實施例5、比較例3。
於後述實施例5、比較例2之膜製作中,使用由對苯二甲酸//乙二醇/CHDM(Cyclohexanedimethanol;環己烷二甲醇)=100//70/30(莫耳%)所構成的固有黏度0.75dl/g之CHDM共聚合聚對苯二甲酸乙二酯樹脂。
TPE-2;實施例6
於後述實施例6之膜製作中,係使用由對苯二甲酸//丁二醇/PTMG(Polytetramethyleneglycol;聚四亞甲基二醇)=100//85/15(莫耳%)所構成的PTMG共聚合聚對苯二甲酸丁二酯樹脂。
[實施例1]
使用單軸擠出機,將作為聚對苯二甲酸丁二酯樹脂之PBT、作為聚酯樹脂之PET-1及作為非活性粒子之平均粒徑2.4μm之二氧化矽粒子以二氧化矽粒子成為1500ppm之方式調配,使調配物於295℃下熔融後,將熔融管線導入至12單元之靜態混合機中。藉此,進行PBT熔融體之分割、積層,獲得由同一原料所構成之多層熔融體。自270℃之T型模頭進行澆鑄,藉由靜電密接法密接於25℃之冷卻輥而獲得未延伸片材。繼而,於70℃下於縱向進行3.3倍之輥延伸,繼而通過拉幅機而於90℃下於橫向延伸4.2倍,於210℃下實施3秒鐘之繃緊熱固定處理及1秒鐘之5%鬆弛處理後,將兩端之握持部各切斷去除10%,獲得厚度為12μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜之輥筒(mill roll)。將所得之膜之製膜條件、物性及評價結果示於表1中。
[實施例2至實施例6]
於實施例1中,將原料組成、製膜條件變更為表1所記載之雙軸延伸膜,除此以外與實施例1同樣地進行操作。將所得之膜之製膜條件、物性及評價結果示於表1中。
[比較例1至比較例4]
於實施例1中,將原料組成、製膜條件變更為表2所記載之雙軸延伸膜,除此以外,與實施例1同樣地進行操作。將所得之膜之製膜條件、物性及評價結果示於表2中。
如表1所示,藉由本發明所得之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜及積層體(實施例1至實施例6)具有優異之穿刺強度,且具有優異之成形性及耐電解液性。
另一方面,如表2所示,另外於比較例1中,因潤滑劑比率少故動摩擦係數大,成形性不充分。
另外於比較例2中,因聚對苯二甲酸丁二酯(PET)樹脂之含量多,故為雖然耐電解液性優異,但穿刺強度或成形性低之結果。
進而於比較例3中,作為聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)以外之聚酯樹脂而添加的共聚合聚對苯二甲酸乙二酯樹脂之含量多,故初期之穿刺強度低,耐電解液性亦降低。進而於比較例4中,膜延伸時之延伸倍率低,故穿刺強度
或成形性不充分。
[參考例1、參考例2]
使用市售之聚對苯二甲酸乙二酯膜(東洋紡(股)製造之E5100)及聚醯胺膜(東洋紡(股)製造之N1100),將該等膜的物性及評價結果示於表1中。
[產業可利用性]
根據本發明,可獲得穿刺強度或耐電解液性優異且厚度精度優異之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜,故可獲得不僅可抑制拉伸成形時之針孔之產生,而且即便暴露於電解液中亦外觀或強度之降低少的電池包裝用外包裝材料,而期待對產業界作出大的貢獻。
Claims (2)
- 一種電池包裝用積層體,係至少含有基材層及密封層,並且基材層為具有下述(a)至(d)之特徵,且厚度10μm至30μm之雙軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯膜;(a)含有60重量%至90重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)及10重量%至40重量%之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B);(b)膜之固有黏度為0.81以上;(c)穿刺強度為0.5N/μm以上;(d)膜之霧度為10%以下,至少單面之動摩擦係數為0.4以下。
- 如請求項1所記載之電池包裝用積層體,其中聚對苯二甲酸丁二酯樹脂(A)以外之聚酯樹脂(B)係選自以下樹脂中之至少一種聚酯樹脂:(1)聚對苯二甲酸乙二酯;(2)聚萘二甲酸乙二酯;(3)聚萘二甲酸丁二酯;(4)聚對苯二甲酸丙二酯;(5)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂;(6)共聚合有乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環 己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸丁二酯樹脂;(7)共聚合有選自由間苯二甲酸、鄰苯二甲酸、萘二甲酸、聯苯二甲酸、環己烷二甲酸、己二酸、壬二酸及癸二酸所構成之群中的至少一種二羧酸之聚對苯二甲酸乙二酯樹脂;(8)共聚合有選自由1,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、環己二醇、聚乙二醇、聚四亞甲基二醇及聚碳酸酯所構成之群中的至少一種二醇成分之聚對苯二甲酸乙二酯樹脂。
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