TW202012174A - 堆疊膜層 - Google Patents
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Abstract
一種堆疊膜層包括金屬層、第一樹脂層以及第二樹脂層。金屬層具有彼此相對的第一表面與第二表面。第一樹脂層配置於所述金屬層的所述第一表面上。第二樹脂層配置於所述金屬層的所述第二表面上，其中所述第二樹脂層具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率。
Description
本發明是有關於一種堆疊膜層，且特別是有關於一種可用作為包裝材的堆疊膜層。
鋰電池被用作筆記型個人電腦（personal computer）或行動電話等攜帶裝置、混合動力車或電動汽車等的蓄電池。隨著可重複充電放電兼具重量輕、高電壓值與高能量密度等特點的鋰電池的市場需求量與日遽增，對鋰電池諸如輕質耐用、高電壓、高能量密度與高安全性等性能的要求也越來越高。
目前來說，一般是採用具有堆疊結構之鋁塑膜作為鋰電池的外包裝材。然而，於鋰電池之外包裝材的加工過程中，當鋁塑膜經拉深成形用以包裝鋰電池時，會在鋁塑膜之外層的表面上產生白化，除了造成具有外觀缺陷的不良品外，此白化現象會導致成品有破損與漏液的疑慮，進而降低了成品的良率。
因此，如何改善鋁塑膜的外層之白化問題，以達到目前業界的要求，實為目前此領域技術人員亟欲解決的問題。
本發明提供一種堆疊膜層，其包括金屬層、第一樹脂層以及第二樹脂層。金屬層具有彼此相對的第一表面與第二表面。第一樹脂層配置於所述金屬層的所述第一表面上。第二樹脂層配置於所述金屬層的所述第二表面上，其中所述第二樹脂層具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率。
在本發明的一個實施例中，上述的金屬層包括鋁膜。
在本發明的一個實施例中，上述的金屬層的厚度為5微米至50微米。
在本發明的一個實施例中，上述的第一樹脂層包括未經拉伸的聚丙烯膜。
在本發明的一個實施例中，上述的第一樹脂層的厚度為20微米至80微米。
在本發明的一個實施例中，上述的第二樹脂層包括經拉伸的聚醯胺膜。
在本發明的一個實施例中，上述的第二樹脂層的厚度為12微米至50微米。
在本發明的一個實施例中，上述的堆疊膜層更包括位於所述金屬層與所述第一樹脂層之間的第一黏著層以及位於所述金屬層與所述第二樹脂層之間的第二黏著層，其中所述金屬層夾置於所述第一樹脂層與所述第二樹脂層之間。
在本發明的一個實施例中，上述的第一黏著層的厚度為3微米至5微米，且上述的第一黏著層包括酸改質聚烯烴系黏著層。
在本發明的一個實施例中，上述的第二黏著層的厚度為3微米至5微米，且上述的第二黏著層包括聚氨酯系黏著層。
基於上述，透過本發明的第二樹脂層具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率，本發明的堆疊膜層可有效抑制白化現象的產生。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
圖1是本發明之一些實施例的堆疊膜層的剖面示意圖。請參照圖1，在一些實施例中，本發明的堆疊膜層100包括第一樹脂層110、金屬層130以及第二樹脂層150。然，本發明不以此為限。在一些實施例中，本發明的堆疊膜層100更包括第一黏著層120以及第二黏著層140。
在本實施方式中，以堆疊膜層應用於電池用包裝材的鋁塑膜為例，將參照圖1對前述各膜層在下方進行詳細說明。
金屬層130具有彼此相對的第一表面S1與第二表面S2。在一些實施例中，金屬層130例如包括鋁膜(aluminium film)。於堆疊膜層中，金屬層130具有防止水汽並阻隔的作用。在一些實施例中，金屬層130的厚度例如是介於5微米至50微米之間，本發明不以此為限。
第一樹脂層110作為堆疊膜層100的內層，位於金屬層130的第一表面S1上。在一些實施例中，第一樹脂層110的材料例如包括聚丙烯（polypropylene，PP）、聚乙烯（polyethylene，PE）或其組合。在一些實施例中，第一樹脂層110的材料更可額外添加包括聚酯彈性體、烯烴系彈性體、聚醯胺系彈性體或其組合等添加物。第一樹脂層例如為未經拉伸所製成的薄膜。第一樹脂層110是做為堆疊膜層的隔離層，用於包覆電池內芯，將金屬層130與電池內芯隔離開來。在一些實施例中，第一樹脂層110的厚度例如是介於20微米至80微米之間，本發明不以此為限。
第一黏著層120設置在金屬層130的第一表面S1上，且位於第一樹脂層110與金屬層130之間。在一些實施例中，透過第一黏著層120，將第一樹脂層110與金屬層130相貼合。在一些實施例中，第一黏著層120的材料例如包括酸改質聚烯烴（acid-modified polyolefin，mPO）、改質聚丙烯（modified polypropylene，mPP）、改質苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚合物（modified styrene-ethylene/butylene block copolymer，mSEBS）、改質聚氨酯（modified polyurethane，mPU）或馬來酸酐接枝聚丙烯（maleic anhydride grafting on polypropylene，MA-g-PP）。在一些實施例中，第一黏著層120的材料更可額外添加包括聚酯彈性體、烯烴系彈性體、聚醯胺系彈性體或其組合等添加物。在一些實施例中，第一黏著層120的厚度例如是介於3微米至5微米之間，本發明不以此為限。
第二樹脂層150作為堆疊膜層100的外層，位於金屬層130的第二表面S2上且具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率。在一些實施例中，第二樹脂層150的材料例如包括耐熱性樹脂。舉例來說，第二樹脂層150的材料例如為聚醯胺（polyamide，PA；又稱尼龍（nylon）），且其例如是透過同步或二步雙向拉伸所製成的薄膜。第二樹脂層150是做為堆疊膜層的保護膜，用以保持鋁塑膜的高耐穿刺性及電池的成型性。在一些實施例中，第二樹脂層150的厚度例如是介於12微米至50微米之間，本發明不以此為限。
第二黏著層140配置於金屬層130的第二表面S2上，且位於金屬膜130與第二樹脂層150之間。在一些實施例中，透過第二黏著層140，將金屬膜130與第二樹脂層150相貼合。在一些實施例中，第二黏著層140的材料例如包括酸改質聚烯烴（acid-modified polyolefin，mPO）、改質聚丙烯（modified polypropylene，mPP）、改質苯乙烯-乙烯/丁烯嵌段共聚合物（modified styrene-ethylene/butylene block copolymer，mSEBS）、改質聚氨酯（modified polyurethane，mPU）或馬來酸酐接枝聚丙烯（maleic anhydride grafting on polypropylene，MA-g-PP）。在一些實施例中，第二黏著層140的材料更可額外添加包括聚酯彈性體、烯烴系彈性體、聚醯胺系彈性體或其組合等添加物。在一些實施例中，第二黏著層140的厚度例如是介於3微米至5微米之間，本發明不以此為限。
以下，將對堆疊膜層100的製作方法進行詳細說明。圖2A至圖2C是本發明一些實施例的堆疊膜層的製作方法流程的剖面示意圖。其中，相似或相同的構件以相似或相同的元件符號表示，且相關說明（例如材料、膜厚範圍）不再贅述。
首先，請參照圖2A，提供金屬層130，且金屬層130具有彼此相對的第一表面S1與第二表面S2。舉例來說，金屬層130例如是厚度為40微米的鋁膜。
接著，提供第一樹脂層110，再形成第一黏著層120於第一樹脂層110以及金屬層130之間，使第一樹脂層110貼合於金屬層130的第一表面S1上，如圖2B所示。舉例來說，第一黏著層120例如是厚度為4微米的酸改質聚烯烴層，且第一樹脂層110例如是厚度為40微米的未經拉伸的聚丙烯膜。舉例來說，在一些實施例中，藉由一道塗佈製程，於金屬層130的第一表面S1上形成第一黏著層120，並將第一黏著層120相對於金屬層130的表面直接放置於第一樹脂層110上，使第一樹脂層110貼合於金屬層130。在另一些實施例中，藉由一道塗佈製程，於第一樹脂層110上形成第一黏著層120，並將第一黏著層120相對於第一樹脂層110的表面直接放置於金屬層130的第一表面S1上，使第一樹脂層110貼合於金屬層130。在一些實施例中，藉由一道淋膜製程，於金屬層130的第一表面S1上形成第一黏著層120，再將第一黏著層120相對於金屬層130的表面直接放置於第一樹脂層110上，進行升溫與升壓，以熱壓合製程，使第一樹脂層110貼合於金屬層130。所述的塗佈製程包括滾筒式塗佈（roll coating）、刮刀式塗佈（blade coating）、斜板式塗佈（slide coating）、擠壓式塗佈法(slot-die)或線棒式塗佈。
最後，提供第二樹脂層150，再形成第二黏著層140於第二樹脂層150以及金屬層130之間，使第二樹脂層150貼合至金屬層130的第二表面S2，如圖2C所示。舉例來說，第二黏著層140例如是厚度為4微米的改質聚氨酯層，且第二樹脂層150例如是厚度為25微米的經雙向拉伸的聚醯胺膜且具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率。舉例來說，在一些實施例中，藉由一道塗佈製程，於金屬層130的第二表面S2上形成第二黏著層140，並將第二黏著層140相對於金屬層130的表面直接放置於第二樹脂層150上，使第二樹脂層150貼合於金屬層130。在另一些實施例中，藉由一道塗佈製程，於第二樹脂層150上形成第二黏著層140，並將第二黏著層140相對於第二樹脂層150的表面直接放置於金屬層130的第二表面S2上，使第二樹脂層150貼合於金屬層130。至此，本發明的堆疊膜層100已完成。
此外，上述的製作方法是在金屬層130上先形成第一樹脂層110後，再形成第二樹脂層150為例。但本發明不以此為限，在其它實施方式中，亦可在選擇在金屬層130上，先形成第二樹脂層150後，再形成第一樹脂層110。
以下說明包含本發明之實驗組的實驗例1至實驗例4以及作為本發明之對照組的比較例1至比較例3，其中實驗例1至實驗例4及比較例1至比較例3的各別堆疊膜層之材料與厚度請參照下方表1。＜ 實施組 ＞
請參照前文關於堆疊膜層100的結構與製造方法。下文將參照實驗例1至實驗例4，更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實驗例1至實驗例4，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述的實驗例對本發明作出限制性地解釋。實驗例 1
在室溫下，將酸改質聚烯烴塗佈至具有膜厚約40微米的鋁膜的第一表面上形成酸改質聚烯烴層（即：第一黏著膜）後，將鋁膜塗佈有酸改質聚烯烴層的表面放置在作為內層的未經拉伸的聚丙烯膜上，進行加壓貼合。透過酸改質聚烯烴層，未經拉伸的聚丙烯膜貼合至鋁膜的第一表面。其中，酸改質聚烯烴層具有約為3微米至5微米的膜厚，且未經拉伸的聚丙烯膜具有約40微米的膜厚。
接著，塗佈改質聚氨酯至作為外層的經雙向拉伸的聚醯胺膜的表面上形成改質聚氨酯層（即：第二黏著層）後，再把經雙向拉伸的聚醯胺膜塗佈有改質聚氨酯層的表面放置在鋁膜的第二表面後，進行加壓貼合。透過改質聚氨酯層，經雙向拉伸的聚醯胺膜貼合至鋁膜的第二表面。其中，改質聚氨酯層具有約為3微米至5微米的膜厚，且經雙向拉伸的聚醯胺膜具有約25微米的膜厚。
經由上述步驟完成本發明的堆疊膜層。其中，堆疊膜層由內層（靠近電池內芯）至外層依序為第一樹脂層（即：未經拉伸的聚丙烯膜）、第一黏著層（即：酸改質聚烯烴層）、金屬層（即：鋁膜）、第二黏著層（即：改質聚氨酯層）以及第二樹脂層（即：經雙向拉伸的聚醯胺膜）。＜ 實驗例 2~ 實驗例 4＞
實驗例2至實驗例4的堆疊膜層是以與實驗例1相同的步驟來製備(各層材料如表1所示)。惟，相異之處在於：改變第二樹脂層的收縮率(如表2所示)。
接著，分別對實驗施例1至實驗例4之堆疊膜層分別進行沖深後，再目測觀察其外層之外觀是否有白化現象。結果示於表2中。具體來說，上述沖深方式是將實驗例1至實驗例4及比較例1至比較例3的堆疊膜層分別製作成長寬尺寸為8 cm×10 cm的測試樣品後，再對各個測試樣品以0.3MPa的壓力進行冷沖殼測試，使該些測試樣品沖深至沖深深度大於4 mm。＜ 對照組 ＞
比較例1至比較例3的堆疊膜層的結構如表1所示；差異之處在於，比較例1至比較例3的堆疊膜層中的第二樹脂層具有大於或等於2.0%的收縮率。比較例 1 至比較例 3
比較例1至比較例3的堆疊膜層是以與實驗例1相同的步驟來製備(各層材料如表1所示)。惟，相異之處在於：改變第二樹脂層的收縮率(如表2所示)。
接著，分別對比較例1至比較例3之堆疊膜層進行沖深後，再目測觀察其外層之外觀是否有白化現象。結果示於表2中。
＜ 表 1＞ 
CPP：流延聚丙烯(polypropylene); BOPA:雙軸延伸尼龍
＜ 表 2＞ 
1
：收縮率(%) =﹙於160度C中進行5分鐘加熱前之沿拉伸方向的所得到的測試樣品尺寸-於160度C中進行5分鐘加熱後之沿拉伸方向的所得到的測試樣品尺寸﹚/﹙於160度C中進行5分鐘加熱前之沿拉伸方向的所得到的測試樣品尺寸﹚*100%。2
：MD：機械方向，“machine direction”。3
：TD：橫向方向，“Transverse direction”。4
：若外層無白化，則表2中記載“○”，若外層有白化，則表2中記載“×”。
由表1可知，第二樹脂層的收縮率大於或等於2.0%的比較例在經沖深後，會在第二樹脂層產生白化。反之，實驗例的堆疊膜層經沖深後，其第二樹脂層並無白化問題。綜上所述，透過本發明的第二樹脂層具有介於大於或等於0.2%以及小於2.0%的收縮率，本發明的堆疊膜層可有效抑制白化現象的產生。因此，本發明的堆疊膜層作為鋰電池之外包裝材時，可避免後續成品有破損與漏液的疑慮，進而提高良率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:堆疊膜層110:第一樹脂層120:第一黏著層130:金屬層140:第二黏著層150:第二樹脂層S1:第一表面S2:第二表面
圖1是本發明之一些實施例的堆疊膜層的剖面示意圖。 圖2A至圖2C是本發明一些實施例的堆疊膜層的製作方法流程的剖面示意圖。
100:堆疊膜層
110:第一樹脂層
120:第一黏著層
130:金屬層
140:第二黏著層
150:第二樹脂層
S1:第一表面
S2:第二表面
Claims (10)
- 一種堆疊膜層，包括： 金屬層，具有彼此相對的第一表面與第二表面； 第一樹脂層，配置於所述金屬層的所述第一表面上；以及 第二樹脂層，配置於所述金屬層的所述第二表面上，其中所述第二樹脂層具有介於大於或等於0.2以及小於2.0的收縮率。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述金屬層包括鋁膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述金屬層的厚度為5微米至50微米。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述第一樹脂層包括未經拉伸的聚丙烯膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述第一樹脂層的厚度為20微米至80微米。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述第二樹脂層包括經拉伸的聚醯胺膜。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，其中所述第二樹脂層的厚度為12微米至50微米。
- 如申請專利範圍第1項所述的堆疊膜層，更包括： 第一黏著層，位於所述金屬層與所述第一樹脂層之間；以及 第二黏著層，位於所述金屬層與所述第二樹脂層之間，其中所述金屬層夾置於所述第一樹脂層與所述第二樹脂層之間。
- 如申請專利範圍第8項所述的堆疊膜層，其中所述第一黏著層的厚度為3微米至5微米，且所述第一黏著層包括酸改質聚烯烴系黏著層。
- 如申請專利範圍第8項所述的堆疊膜層，其中所述第二黏著層的厚度為3微米至5微米，且所述第二黏著層包括聚氨酯系黏著層。
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