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JP2024090197A - Aqueous surface treatment agent and surface-treated metal - Google Patents

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JP2024090197A
JP2024090197A JP2022205921A JP2022205921A JP2024090197A JP 2024090197 A JP2024090197 A JP 2024090197A JP 2022205921 A JP2022205921 A JP 2022205921A JP 2022205921 A JP2022205921 A JP 2022205921A JP 2024090197 A JP2024090197 A JP 2024090197A
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resins
metal
aqueous
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翔大 佐々木
Shota Sasaki
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Nippon Paint Surf Chemicals Co Ltd
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Abstract

To provide an aqueous surface treatment agent that can improve electrolyte resistance property of a surface-treated metal when it is used as a secondary battery tab lead or battery exterior material by being used for surface treatment of a metal.SOLUTION: An aqueous surface treatment agent used for surface treatment of a metal includes: (A) a cerium oxide sol; (B) an organic phosphorus compound including a phosphonic acid group and/or a phosphate group; and (C) an oxazoline group-containing resin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、水性表面処理剤及び表面処理金属に関する。 The present invention relates to an aqueous surface treatment agent and a surface-treated metal.

二次電池用タブリードに用いる金属板には、タブリードの絶縁シールが電解液で剥離しないようにするために、表面処理が行われる。また、二次電池用ラミネート型外装材においても、金属箔とラミネートフィルムが電解液で剥離しないようにするために、表面処理が行われる。このような金属の表面処理には、水性表面処理剤が用いられている。 Metal sheets used in tab leads for secondary batteries are surface-treated to prevent the insulating seal of the tab lead from peeling off in the electrolyte. Similarly, laminate-type exterior materials for secondary batteries are surface-treated to prevent the metal foil and laminate film from peeling off in the electrolyte. Aqueous surface treatment agents are used for the surface treatment of such metals.

例えば、特許文献1には、基材層の一方の面に、接着剤層、アルミニウム箔層、コーティング層、接着樹脂層、シーラント層が順次積層したリチウム電池用包材において、前記コーティング層が、希土類元素系酸化物100質量部に対してリン酸またはリン酸塩が1~100質量部配合された層(A)であることを特徴とするリチウム電池用包材が記載されている。
特許文献2には、基材層の一方の面に、接着剤層、アルミニウム箔層、コーティング層、接着樹脂層、シーラント層が順次積層されたリチウムイオン電池用外装材において、前記コーティング層が、アニオン性ポリマー(A)、該アニオン性ポリマー(A)を架橋する架橋剤(B)、リン化合物(C)及び希土類元素系酸化物(D)を含有し、かつ前記アニオン性ポリマー(A)及び架橋剤(B)を合計した含有量W(質量%)と、前記リン化合物(C)及び希土類元素系酸化物(D)を合計した含有量W(質量%)との比W/Wが1以下の層であることを特徴とするリチウムイオン電池用外装材が記載されている。
特許文献3には、基材層の一方の面に、接着剤層と、下記成分(A)と下記成分(B)と下記成分(C)とを含有するとともに前記成分(A)100質量部に対する前記成分(B)と前記成分(C)との合計量が200~12000質量部である下地処理層と、アルミニウム箔層と、腐食防止処理層と、接着性樹脂層と、シーラント層とが順次積層した積層体から構成されるリチウムイオン電池用外装材。(A)2以上の含窒素官能基を有する樹脂(A1)と、前記含窒素官能基と反応する反応性官能基を有する樹脂(A2)とから形成された架橋樹脂。(B)希土類元素酸化物。(C)リン酸またはリン酸塩が記載されている。
For example, Patent Document 1 describes a packing material for lithium batteries in which an adhesive layer, an aluminum foil layer, a coating layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer are laminated in this order on one side of a base layer, the packing material being characterized in that the coating layer is a layer (A) in which 1 to 100 parts by mass of phosphoric acid or a phosphate is blended with 100 parts by mass of a rare earth element-based oxide.
Patent Document 2 describes an exterior material for lithium ion batteries in which an adhesive layer, an aluminum foil layer, a coating layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer are laminated in this order on one side of a base layer, wherein the coating layer contains an anionic polymer (A), a crosslinking agent (B) that crosslinks the anionic polymer (A), a phosphorus compound (C) and a rare earth element-based oxide (D), and the ratio W1/W2 of the total content W1 (mass%) of the anionic polymer (A) and the crosslinking agent (B) to the total content W2 (mass%) of the phosphorus compound (C) and the rare earth element-based oxide (D) is 1 or less.
Patent Document 3 describes an exterior material for lithium ion batteries, which is composed of a laminate in which an adhesive layer, a base treatment layer containing the following components (A), (B), and (C) and in which the total amount of components (B) and (C) is 200 to 12,000 parts by mass relative to 100 parts by mass of component (A), an aluminum foil layer, a corrosion prevention treatment layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer are laminated in this order on one side of a base layer. The laminate includes: (A) a crosslinked resin formed from a resin (A1) having two or more nitrogen-containing functional groups and a resin (A2) having a reactive functional group that reacts with the nitrogen-containing functional groups; (B) a rare earth element oxide; and (C) phosphoric acid or a phosphate.

特開2008-210777号公報JP 2008-210777 A 特開2011-065834号公報JP 2011-065834 A 国際公開第2014/181862号International Publication No. 2014/181862

ここで、金属の表面処理においては、表面処理金属を二次電池用タブリードや電池用外装材に適用する場合には、電解液に接触する環境においても絶縁シールやラミネートフィルムとの優れた密着性を維持するために、耐電解液性を向上させる必要がある、という課題があった。 Here, when applying surface-treated metals to tab leads for secondary batteries or battery exterior materials, there is a problem in that it is necessary to improve electrolyte resistance in order to maintain excellent adhesion with insulating seals and laminate films even in environments where the metals come into contact with electrolyte.

そこで、本発明は、金属の表面処理に用いることによって、表面処理金属を二次電池用タブリードや電池用外装材として用いた場合の耐電解液性を向上させることができる、水性表面処理剤を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an aqueous surface treatment agent that can be used for the surface treatment of metals to improve electrolyte resistance when the surface-treated metal is used as a tab lead for a secondary battery or an exterior material for a battery.

本発明に係る水性表面処理剤は、
金属の表面処理に用いられる水性表面処理剤であって、
酸化セリウムゾル(A)と、
ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)と、
オキサゾリン基含有樹脂(C)と、
を含む、水性表面処理剤である。
The aqueous surface treatment agent according to the present invention comprises
An aqueous surface treatment agent for use in surface treatment of metals, comprising:
A cerium oxide sol (A),
an organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group;
an oxazoline group-containing resin (C);
The aqueous surface treatment agent comprises:

本発明に係る水性表面処理剤の一実施形態では、前記水性表面処理剤の樹脂成分の固形分質量のうち、50%以上が前記オキサゾリン基含有樹脂(C)であることが好ましい。 In one embodiment of the aqueous surface treatment agent according to the present invention, it is preferable that 50% or more of the solid content by mass of the resin component of the aqueous surface treatment agent is the oxazoline group-containing resin (C).

本発明に係る水性表面処理剤の一実施形態では、前記ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)は、1分子中にホスホン酸基および/またはリン酸基を合計2以上有することが好ましい。 In one embodiment of the aqueous surface treatment agent according to the present invention, the organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphate group preferably has a total of two or more phosphonic acid groups and/or phosphate groups in one molecule.

さらに、本発明に係る水性表面処理剤の一実施形態では、前記ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)は、フィチン酸又はその塩であることがより好ましい。 Furthermore, in one embodiment of the aqueous surface treatment agent according to the present invention, the organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphate group is preferably phytic acid or a salt thereof.

本発明に係る表面処理金属は、上述した水性表面処理剤で金属を表面処理することにより形成される皮膜を有する、表面処理金属である。 The surface-treated metal according to the present invention is a surface-treated metal having a coating formed by surface-treating the metal with the aqueous surface treatment agent described above.

本発明に係る表面処理金属の一実施形態では、前記金属は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、または、銅もしくは銅合金であることが好ましい。 In one embodiment of the surface-treated metal according to the present invention, the metal is preferably aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy.

本発明に係る表面処理金属の一実施形態では、前記金属は、めっき処理されていることが好ましい。 In one embodiment of the surface-treated metal according to the present invention, the metal is preferably plated.

本発明に係る表面処理金属の一実施形態では、前記皮膜を有する金属の皮膜上にポリオレフィン系樹脂フィルム層を有することが好ましい。 In one embodiment of the surface-treated metal according to the present invention, it is preferable that the metal having the coating has a polyolefin-based resin film layer on the coating.

一実施形態では、本発明に係る表面処理金属は、二次電池用タブリードであってもよい。 In one embodiment, the surface-treated metal of the present invention may be a tab lead for a secondary battery.

本発明に係る表面処理金属の一実施形態では、前記皮膜を有する金属が、ラミネート加工されていることが好ましい。 In one embodiment of the surface-treated metal according to the present invention, it is preferable that the metal having the coating is laminated.

一実施形態では、本発明に係る表面処理金属は、電池用外装材であってもよい。 In one embodiment, the surface-treated metal of the present invention may be an exterior material for a battery.

本発明によれば、金属の表面処理に用いることによって、表面処理金属を二次電池用タブリードや電池用外装材として用いた場合の耐電解液性を向上させることができる、水性表面処理剤を提供することができる。 The present invention provides an aqueous surface treatment agent that, when used for surface treatment of metals, can improve electrolyte resistance when the surface-treated metal is used as a tab lead for a secondary battery or an exterior material for a battery.

以下、本発明の実施形態について説明する。これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。 The following describes embodiments of the present invention. These descriptions are intended to be illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention in any way.

本発明において、2以上の実施形態を任意に組み合わせることができる。 In the present invention, two or more embodiments may be combined in any manner.

本発明において、皮膜と塗膜は相互互換的に用いることができる。 In the present invention, the terms film and coating can be used interchangeably.

本発明において、用語「固形分」は、固形分、不揮発分および有効成分を包括する概念である。 In the present invention, the term "solid content" is a concept that encompasses solid content, non-volatile content, and active ingredients.

本明細書において、数値範囲は、別段の記載がない限り、その範囲の上限値および下限値を含むことを意図している。例えば、0.01~3質量%は、0.01質量%以上3質量%以下の範囲を意味する。 In this specification, unless otherwise specified, numerical ranges are intended to include the upper and lower limits of the range. For example, 0.01 to 3% by mass means a range of 0.01% by mass or more and 3% by mass or less.

(水性表面処理剤)
本発明に係る水性表面処理剤は、
金属の表面処理に用いられる水性表面処理剤であって、
酸化セリウムゾル(A)と、
ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)と、
オキサゾリン基含有樹脂(C)と、
を含む、水性表面処理剤である。また、本発明に係る水性表面処理剤は、その他の樹脂(D)をさらに含んでいてもよい。また、本発明に係る水性表面処理剤は、通常、水を含んでいてもよい。また、本発明に係る水性表面処理剤は、架橋剤、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、酸化防止剤、抗菌剤、着色剤等の公知の添加剤をさらに含んでいてもよい。また、本発明に係る水性表面処理剤は、pHを調整するための酸または塩基をさらに含んでいてもよい。
(Aqueous surface treatment agent)
The aqueous surface treatment agent according to the present invention comprises
An aqueous surface treatment agent for use in surface treatment of metals, comprising:
A cerium oxide sol (A),
an organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group;
an oxazoline group-containing resin (C);
The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain another resin (D). The aqueous surface treatment agent according to the present invention may generally contain water. The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain known additives such as a crosslinking agent, a surface conditioner, a defoamer, a plasticizer, an antioxidant, an antibacterial agent, a colorant, etc. The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain an acid or a base for adjusting the pH.

以下、本発明に係る水性表面処理剤の各成分について説明する。 Below, we will explain each component of the aqueous surface treatment agent according to the present invention.

・酸化セリウムゾル(A)
酸化セリウムゾル(A)は、酸化セリウム(CeO)が常温常圧で液体の分散媒(「溶媒」ということもある。)中に分散したゾル(コロイド)である。
酸化セリウムの平均粒子径は、好ましくは1nm以上、より好ましくは3nm以上、好ましくは500nm以下、より好ましくは50nm以下であってもよい。
酸化セリウムの分散剤としては、例えば、水、有機酸、リン酸系分散剤等が挙げられる。
酸化セリウムゾル(A)のpHは、2~10であることが好ましい。
酸化セリウムゾル(A)の酸化セリウム含有量(濃度)は、1wt%~50wt%であることが好ましい。
酸化セリウムゾル(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸化セリウムゾル(A)の市販品としては、例えば、「ニードラールB-10」(多木化学社製)、「ニードラールP-10」(多木化学社製)、及び「ニードラールU-15」(多木化学社製)、「CESL-15N」(第一希元素化学工業社製)、「CESL-30N」(第一希元素化学工業社製)等が挙げられる。
Cerium oxide sol (A)
The cerium oxide sol (A) is a sol (colloid) in which cerium oxide (CeO 2 ) is dispersed in a liquid dispersion medium (sometimes called a "solvent") at room temperature and normal pressure.
The average particle size of the cerium oxide may be preferably 1 nm or more, more preferably 3 nm or more, and preferably 500 nm or less, more preferably 50 nm or less.
Examples of dispersants for cerium oxide include water, organic acids, and phosphoric acid-based dispersants.
The pH of the cerium oxide sol (A) is preferably 2-10.
The cerium oxide content (concentration) of the cerium oxide sol (A) is preferably 1 wt % to 50 wt %.
The cerium oxide sol (A) may be used alone or in combination of two or more kinds.
Commercially available products of the cerium oxide sol (A) include, for example, "Needral B-10" (manufactured by Taki Chemical Industry Co., Ltd.), "Needral P-10" (manufactured by Taki Chemical Industry Co., Ltd.), "Needral U-15" (manufactured by Taki Chemical Industry Co., Ltd.), "CESL-15N" (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.), and "CESL-30N" (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co., Ltd.).

本発明に係る酸化セリウムゾル(A)の平均粒子径は、動的光散乱法等の従来公知の測定方法を用いて測定したメジアン径(D50)である。具体的には、大塚電子株式会社製のダイナミック光散乱光度計(DLS-8000シリーズ)等を用いて測定することができる。 The average particle size of the cerium oxide sol (A) according to the present invention is a median size (D 50 ) measured by a conventionally known measuring method such as a dynamic light scattering method. Specifically, it can be measured by using a dynamic light scattering photometer (DLS-8000 series) manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.

本発明に係る水性表面処理剤が酸化セリウムゾル(A)を含むことによって、酸化セリウムゾル(A)が電解液に溶出しないため、耐電解液性を向上させることができる。一方、水溶性のセリウム化合物は電解液に溶出しやすく、望まれる耐電解液性を満たすことができない。 By containing cerium oxide sol (A) in the aqueous surface treatment agent according to the present invention, the cerium oxide sol (A) does not dissolve in the electrolyte, and therefore the electrolyte resistance can be improved. On the other hand, water-soluble cerium compounds tend to dissolve in the electrolyte, and the desired electrolyte resistance cannot be achieved.

ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)としては、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP)、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(NTMP)、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸(PBTC)、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸(EDTMP)、フェニルホスホン酸、オクチルホスホン酸などのホスホン酸基を有する有機リン化合物、フィチン酸、O-ホスホリルエタノールアミン、ホスホセリン、グリセロリン酸などのリン酸基を有する有機リン化合物及びこれらの塩が挙げられる。これら有機リン化合物を組み合わせて用いることも可能である。ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)は、耐電解液性を向上させるためには、1分子中にホスホン酸基および/またはリン酸基を合計2以上有する有機リン化合物が好ましく、フィチン酸又はその塩がより好ましい。 Examples of the organic phosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group include organic phosphorus compounds having a phosphonic acid group such as hydroxyethylidene diphosphonic acid (HEDP), nitrilotris(methylene phosphonic acid) (NTMP), 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC), ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid (EDTMP), phenylphosphonic acid, and octylphosphonic acid, and organic phosphorus compounds having a phosphoric acid group such as phytic acid, O-phosphorylethanolamine, phosphoserine, and glycerophosphoric acid, and salts thereof. It is also possible to use these organic phosphorus compounds in combination. In order to improve electrolyte resistance, the organic phosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group is preferably an organic phosphorus compound having a total of two or more phosphonic acid groups and/or phosphoric acid groups in one molecule, and more preferably phytic acid or a salt thereof.

本発明に係る水性表面処理剤がホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)を含むことによって、基材の金属と酸化セリウムゾル(A)や、酸化セリウムゾル(A)同士が架橋することができ、それによって、耐電解液性を向上させることができる。一方、無機リン酸化合物は加水分解しやすく、電解液中で架橋が切断されてしまうため、望まれる耐電解液性を満たすことができない。 The aqueous surface treatment agent according to the present invention contains an organic phosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group, which allows cross-linking between the metal of the substrate and the cerium oxide sol (A) and between the cerium oxide sols (A), thereby improving electrolyte resistance. On the other hand, inorganic phosphoric acid compounds are easily hydrolyzed, and the cross-linking is broken in the electrolyte, so that the desired electrolyte resistance cannot be achieved.

水性表面処理剤中の酸化セリウムゾル(A)のホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)に対する固形分質量比((A)/(B))は、耐電解液性を向上させる観点から、好ましくは1以上、より好ましくは2.5以上、好ましくは50以下、より好ましくは40以下であってもよい。 From the viewpoint of improving electrolyte resistance, the solid content mass ratio ((A)/(B)) of the cerium oxide sol (A) to the organic phosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group in the aqueous surface treatment agent may be preferably 1 or more, more preferably 2.5 or more, and preferably 50 or less, more preferably 40 or less.

・オキサゾリン基含有樹脂(C)
オキサゾリン基含有樹脂(C)としては、オキサゾリン基を有する樹脂であれば、特に限定されない。オキサゾリン基含有樹脂(C)は、任意の骨格構造を有する主鎖に、側鎖としてオキサゾリン基を有する樹脂であればよく、例えば、主鎖がアクリル骨格のオキサゾリン基含有樹脂、主鎖がスチレン/アクリル骨格のオキサゾリン基含有樹脂、主鎖がスチレン骨格のオキサゾリン基含有樹脂、及び主鎖がアクリロニトリル/スチレン骨格のオキサゾリン基含有樹脂等が挙げられる。中でも、水溶媒中での安定性に優れ、塗装後の外観が無色透明である観点から、主鎖がアクリル骨格のオキサゾリン基含有樹脂が好ましい。例えば、主鎖がアクリル骨格のオキサゾリン基含有樹脂として、「エポクロスWSシリーズ」(商品名、日本触媒製)が挙げられる。オキサゾリン基含有樹脂のオキサゾリン価は120~240g(固形分)/当量が好ましい。オキサゾリン基含有樹脂の数平均分子量は10000~50000が好ましい。数平均分子量は、ポリスチレンを標準とするGPC法により決定される。
Oxazoline group-containing resin (C)
The oxazoline group-containing resin (C) is not particularly limited as long as it is a resin having an oxazoline group. The oxazoline group-containing resin (C) may be a resin having an oxazoline group as a side chain in a main chain having an arbitrary skeleton structure, and examples thereof include oxazoline group-containing resins having an acrylic main chain, oxazoline group-containing resins having a styrene/acrylic main chain, oxazoline group-containing resins having a styrene main chain, and oxazoline group-containing resins having an acrylonitrile/styrene main chain. Among them, oxazoline group-containing resins having an acrylic main chain are preferred from the viewpoint of excellent stability in aqueous solvents and colorless and transparent appearance after coating. For example, "Epocross WS series" (trade name, manufactured by Nippon Shokubai) is an example of an oxazoline group-containing resin having an acrylic main chain. The oxazoline value of the oxazoline group-containing resin is preferably 120 to 240 g (solid content)/equivalent. The number average molecular weight of the oxazoline group-containing resin is preferably 10,000 to 50,000. The number average molecular weight is determined by GPC using polystyrene as a standard.

本発明に係る水性表面処理剤がオキサゾリン基含有樹脂(C)を含むことによって、オキサゾリン基含有樹脂が、絶縁シール、ラミネートフィルム、または接着層に含まれるカルボン酸基、カルボン酸無水物、芳香族チオール基、フェノール基等と反応して結合を形成し、それによって、耐電解液性を向上させることができる。 By including the oxazoline group-containing resin (C) in the aqueous surface treatment agent according to the present invention, the oxazoline group-containing resin reacts with the carboxylic acid group, carboxylic anhydride, aromatic thiol group, phenol group, etc. contained in the insulating seal, laminate film, or adhesive layer to form a bond, thereby improving electrolyte resistance.

水性表面処理剤中の酸化セリウムゾル(A)のオキサゾリン基含有樹脂(C)に対する固形分質量比((A)/(C))は、耐電解液性を向上させる観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは1以上、好ましくは50以下、より好ましくは40以下であってもよい。 From the viewpoint of improving electrolyte resistance, the solid content mass ratio ((A)/(C)) of the cerium oxide sol (A) to the oxazoline group-containing resin (C) in the aqueous surface treatment agent may be preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and preferably 50 or less, more preferably 40 or less.

・その他の樹脂(D)
本発明に係る水性表面処理剤は、その他の樹脂(D)(即ち、オキサゾリン基含有樹脂(C)以外の樹脂)をさらに含んでいてもよい。その他の樹脂(D)としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。その他の樹脂(D)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Other resins (D)
The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain other resins (D) (i.e., resins other than the oxazoline group-containing resin (C)). Examples of the other resins (D) include acrylic resins, polyester resins, alkyd resins, epoxy resins, urethane resins, phenolic resins, and melamine resins. The other resins (D) may be used alone or in combination of two or more.

水性表面処理剤の樹脂成分の固形分質量のうち、オキサゾリン基含有樹脂(C)の質量が占める比率は、耐電解液性を向上させるためには、50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。 The ratio of the mass of the oxazoline group-containing resin (C) to the mass of the solid content of the resin components of the aqueous surface treatment agent is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 90% or more, in order to improve electrolyte resistance.

・その他の成分、水性表面処理剤の諸特性
本発明に係る水性表面処理剤は、通常、水を含んでいてもよい。水性表面処理剤中の水の含有量は、特に限定されないが、例えば、50質量%以上99.9質量%以下である。
Other Components and Characteristics of the Aqueous Surface Treatment Agent The aqueous surface treatment agent according to the present invention may generally contain water. The content of water in the aqueous surface treatment agent is not particularly limited, but is, for example, 50% by mass or more and 99.9% by mass or less.

本発明に係る水性表面処理剤は、架橋剤、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、酸化防止剤、抗菌剤、着色剤等の公知の添加剤をさらに含んでいてもよい。 The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain known additives such as crosslinking agents, surface conditioners, defoamers, plasticizers, antioxidants, antibacterial agents, and colorants.

本発明に係る水性表面処理剤のpHは、2以上12以下であることが好ましく、3以上10以下であることがさらに好ましい。本発明に係る水性表面処理剤のpHが2以上12以下であると、水性表面処理剤の貯蔵安定性が向上する。 The pH of the aqueous surface treatment agent according to the present invention is preferably from 2 to 12, and more preferably from 3 to 10. When the pH of the aqueous surface treatment agent according to the present invention is from 2 to 12, the storage stability of the aqueous surface treatment agent is improved.

本実施形態の水性表面処理剤は、pHを調整するために、必要に応じて、酸または塩基をさらに含んでいてもよい。酸としては、特に限定されないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ピロリン酸、メタリン酸、フッ化水素酸等の無機酸;酢酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸等の有機酸等が挙げられる。塩基としては、特に限定されないが、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基;トリメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の有機塩基等が挙げられる。 The aqueous surface treatment agent of the present embodiment may further contain an acid or a base as necessary to adjust the pH. The acid is not particularly limited, but examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, and hydrofluoric acid; and organic acids such as acetic acid, trifluoroacetic acid, and benzoic acid. The base is not particularly limited, but examples thereof include inorganic bases such as ammonia, sodium hydroxide, calcium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, and sodium hydrogen carbonate; and organic bases such as trimethylamine, diethylamine, and triethylamine.

本発明に係る水性表面処理剤は、固形分濃度や乾燥速度を調整するために、必要に応じて、水と混和する有機溶媒をさらに含んでいてもよい。水と混和する有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;N,N’-ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-メトキシ-2-プロパノール等のアルコール系溶媒;エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノへキシルエーテル等のエーテル系溶媒;1-メチル-2-ピロリドン、1-エチル-2-ピロリドン等のピロリドン系溶媒等が挙げられる。 The aqueous surface treatment agent according to the present invention may further contain an organic solvent miscible with water, if necessary, in order to adjust the solid content concentration and drying speed. Examples of organic solvents miscible with water include, but are not limited to, ketone-based solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; amide-based solvents such as N,N'-dimethylformamide and dimethylacetamide; alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and 1-methoxy-2-propanol; ether-based solvents such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monohexyl ether; and pyrrolidone-based solvents such as 1-methyl-2-pyrrolidone and 1-ethyl-2-pyrrolidone.

・水性表面処理剤の製造方法
本発明に係る水性表面処理剤の製造方法としては、特に限定されず、上記(A)~(C)成分及び必要に応じてその他の成分を溶媒としての水に混合し撹拌する等の公知の方法により製造することができる。
- Manufacturing method of the aqueous surface treatment agent [0113] The manufacturing method of the aqueous surface treatment agent according to the present invention is not particularly limited, and the aqueous surface treatment agent can be manufactured by a known method, for example, by mixing the above-mentioned components (A) to (C) and, if necessary, other components in water as a solvent and stirring the mixture.

・表面処理金属
本発明に係る水性表面処理剤は、表面処理金属を形成するために用いることができる。本発明に係る表面処理金属は、上述した水性表面処理剤で金属を表面処理することにより形成される皮膜を有する。
Surface-treated metal The aqueous surface treatment agent according to the present invention can be used to form a surface-treated metal. The surface-treated metal according to the present invention has a coating formed by surface-treating a metal with the aqueous surface treatment agent described above.

・金属
金属としては、特に限定されないが、例えば、鉄、亜鉛、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられ、二種以上を併用してもよい。すなわち、金属は、合金であってもよい。合金成分としては、例えば、炭素、窒素、酸素、リン、硫黄、ケイ素、マンガン、クロム、チタン、モリブデン等を含んでいてもよい。これらの中でも、導電性、加工性および密着性の観点から、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、鉄もしくは鉄合金、または、銅もしくは銅合金が好ましく、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、または、銅もしくは銅合金がより好ましく、アルミニウムまたはアルミニウム合金がさらに好ましい。アルミニウム合金としては、例えば、Al-Cu系合金、Al-Mn系合金、Al-Si系合金、Al-Mg系合金、Al-Mg-Si系合金、Al-Zn-Mg系合金、アルミダイカスト(ADC材)等が挙げられる。本発明に係る表面処理金属を二次電池(特に、ラミネート型リチウムイオン二次電池等のラミネート型電池)用電池外装材、または正極タブリードとして用いる場合、アルミニウム合金としては、A1050材、A1N30材、A8021材、A8079材等を用いることが好ましい。鉄合金としては、例えば、SPCC、SPCD、SPCE等の冷間圧延鋼板、ステンレス鋼(SUS)等が挙げられる。SUSとしては、例えば、SUS304、SUS301、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼、SUS430等のフェライト系ステンレス鋼、SUS410等のマルテンサイト系ステンレス鋼等が挙げられる。亜鉛合金としては、例えば、Zn-Al系合金等が挙げられる。銅合金としては、例えば、黄銅等が挙げられる。ニッケル合金としては、例えば、Ni-P合金等が挙げられる。
Metals The metals are not particularly limited, but include, for example, iron, zinc, aluminum, copper, nickel, etc., and two or more of them may be used in combination. That is, the metal may be an alloy. The alloy components may include, for example, carbon, nitrogen, oxygen, phosphorus, sulfur, silicon, manganese, chromium, titanium, molybdenum, etc. Among these, from the viewpoints of electrical conductivity, processability, and adhesion, aluminum or aluminum alloys, iron or iron alloys, or copper or copper alloys are preferred, aluminum or aluminum alloys, or copper or copper alloys are more preferred, and aluminum or aluminum alloys are even more preferred. Examples of aluminum alloys include Al-Cu alloys, Al-Mn alloys, Al-Si alloys, Al-Mg alloys, Al-Mg-Si alloys, Al-Zn-Mg alloys, aluminum die-cast (ADC material), etc. When the surface-treated metal according to the present invention is used as a battery exterior material for a secondary battery (particularly, a laminated battery such as a laminated lithium-ion secondary battery) or a positive electrode tab lead, it is preferable to use an A1050 material, an A1N30 material, an A8021 material, an A8079 material, or the like as the aluminum alloy. Examples of the iron alloy include cold-rolled steel plates such as SPCC, SPCD, and SPCE, and stainless steel (SUS). Examples of the SUS include austenitic stainless steels such as SUS304, SUS301, and SUS316, ferritic stainless steels such as SUS430, and martensitic stainless steels such as SUS410. Examples of the zinc alloy include Zn-Al alloys. Examples of the copper alloy include brass. Examples of the nickel alloy include Ni-P alloys.

金属の形状としては、特に限定されないが、例えば、箔状もしくは板状等が挙げられる。箔状もしくは板状の金属を用いる場合は、片面だけを水性表面処理剤で表面処理してもよいし、両面を水性表面処理剤で表面処理してもよい。また、両面を表面処理する場合は、単一の水性表面処理剤で両面を表面処理してもよいし、片面毎に別の組成の水性表面処理剤で表面処理してもよい。 The shape of the metal is not particularly limited, but examples include foil or plate shapes. When using a foil or plate-shaped metal, only one side may be surface-treated with an aqueous surface treatment agent, or both sides may be surface-treated with an aqueous surface treatment agent. When both sides are surface-treated, both sides may be surface-treated with a single aqueous surface treatment agent, or each side may be surface-treated with an aqueous surface treatment agent of a different composition.

金属は、めっき処理されていてもよい。めっき種としては、例えば、ニッケル、亜鉛、クロム、鉄、スズ、銅、銀、白金、金等の金属が挙げられ、二種以上の金属を併用してもよい。めっき方法としては、例えば、電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等が挙げられる。本発明に係る表面処理金属を負極タブリードとして用いる場合、めっき処理された金属としては、ニッケルめっき銅等を用いることが望ましい。 The metal may be plated. Examples of the metal to be plated include nickel, zinc, chromium, iron, tin, copper, silver, platinum, and gold, and two or more metals may be used in combination. Examples of the plating method include electroplating, electroless plating, hot-dip plating, vacuum deposition, sputtering, and ion plating. When the surface-treated metal according to the present invention is used as a negative electrode tab lead, it is desirable to use nickel-plated copper or the like as the plated metal.

本発明に係る表面処理金属は、皮膜を有する金属がラミネート加工されていてもよい。すなわち、皮膜を有する金属にラミネートフィルムが接着していてもよい。皮膜を有する箔状もしくは板状の金属を用いる場合は、片面だけにラミネートフィルムが接着していてもよいし、両面にラミネートフィルムが接着していてもよい。また、両面にラミネートフィルムが接着している場合は、同種のラミネートフィルムが両面に接着していてもよいし、片面毎に別の種類のラミネートフィルムが接着していてもよい。 The surface-treated metal according to the present invention may be a metal having a coating that has been laminated. That is, a laminate film may be adhered to the metal having a coating. When a foil-like or plate-like metal having a coating is used, the laminate film may be adhered to only one side, or may be adhered to both sides. When a laminate film is adhered to both sides, the same type of laminate film may be adhered to both sides, or a different type of laminate film may be adhered to each side.

ラミネートフィルムおよび絶縁シールを構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンイソフタレート系樹脂、共重合ポリエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ナイロン系樹脂、フェノール系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリメタキシリレンアジバミド系樹脂等が挙げられる。これらの材料は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Materials constituting the laminate film and the insulating seal are not particularly limited, but examples thereof include polyethylene resins, polypropylene resins, polycarbonate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl acetal resins, polyvinylidene chloride resins, polyvinyl acetate resins, polyethylene terephthalate resins, polyethylene naphthalate resins, polybutylene terephthalate resins, polyethylene isophthalate resins, copolymer polyester resins, polyester resins, polyamide resins, polyimide resins, polyetherimide resins, polyphenylene sulfide resins, fluorine resins, silicone resins, nylon resins, phenol resins, (meth)acrylic resins, epoxy resins, polymetaxylylene azibamide resins, etc. These materials may be used alone or in combination of two or more.

ラミネートフィルムおよび絶縁シールは、1軸延伸されていてもよいし、2軸延伸されていてもよい。 The laminate film and insulating seal may be uniaxially or biaxially stretched.

ラミネートフィルムおよび絶縁シールは、単層フィルムであってもよく、複数(種)のフィルムが積層された多層フィルムであってもよい。複数のフィルムを積層する場合、各フィルムを、接着剤を介して積層してもよいし、接着剤を介さずに直接積層してもよい。接着剤は、1液硬化型接着剤であってもよく、2液硬化型接着剤であってもよい。接着剤を構成する樹脂成分としては、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アミノ系樹脂、ゴム、シリコーン系樹脂が挙げられる。接着剤を介さずに、複数のフィルムを直接積層する方法としては、例えば、共押出法、サンドラミ法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態で接着させる方法が挙げられる。 The laminate film and insulating seal may be a single layer film or a multilayer film in which multiple (types) of films are laminated. When multiple films are laminated, each film may be laminated via an adhesive, or directly without an adhesive. The adhesive may be a one-component curing adhesive or a two-component curing adhesive. Examples of the resin components constituting the adhesive include polyester resins, polyether resins, polyurethane resins, epoxy resins, phenolic resins, polyamide resins, polyolefin resins, polyvinyl acetate resins, cellulose resins, (meth)acrylic resins, polyimide resins, amino resins, rubber, and silicone resins. Examples of methods for directly laminating multiple films without an adhesive include methods of bonding in a hot-melt state, such as co-extrusion, sand lamination, and thermal lamination.

本発明に係る表面処理金属は、ラミネートフィルム、または絶縁シールが熱圧着されていてもよい。表面処理金属にラミネートフィルム、または絶縁シールを熱圧着する場合、ラミネートフィルム、または絶縁シールの表面処理金属に接触する面の材料としては、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度、中密度、高密度のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン樹脂、これらのポリオレフィン樹脂を無水マレイン酸などによりグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリオレフィン樹脂に無水マレイン酸などをグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン樹脂が好ましい。 The surface-treated metal according to the present invention may have a laminate film or an insulating seal bonded thereto by heat compression. When a laminate film or an insulating seal is bonded to the surface-treated metal by heat compression, a polyolefin resin is preferable as the material of the surface of the laminate film or insulating seal that comes into contact with the surface-treated metal. Examples of polyolefin resins include polyolefin resins such as low-density, medium-density, and high-density polyethylene, polypropylene, and polybutene, and acid-modified polyolefin resins obtained by graft-modifying these polyolefin resins with maleic anhydride or the like. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more types. Among these, acid-modified polyolefin resins obtained by graft-modifying polyolefin resins with maleic anhydride or the like are preferable.

ラミネートフィルムおよび絶縁シールは、酸変性ポリオレフィン樹脂等のポリオレフィン系樹脂からなる単層のフィルムでもよいし、酸変性ポリオレフィン樹脂等のポリオレフィン系樹脂にポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等の耐熱樹脂を積層したものでもよい。 The laminate film and insulating seal may be a single layer film made of a polyolefin resin such as an acid-modified polyolefin resin, or may be a polyolefin resin such as an acid-modified polyolefin resin laminated with a heat-resistant resin such as polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate.

本発明に係る表面処理金属は、皮膜、ラミネートフィルム、および絶縁シール以外の層(他の層)を有していてもよい。他の層は皮膜とラミネートフィルム、または皮膜と絶縁シールの間に設置してもよいし、ラミネートフィルム、または絶縁シールの上に設置してもよい。また、ラミネートフィルム、または絶縁シールを使用せず、皮膜の上に他の層を設置してもよい。 The surface-treated metal according to the present invention may have layers (other layers) other than the coating, the laminate film, and the insulating seal. The other layers may be placed between the coating and the laminate film, or between the coating and the insulating seal, or may be placed on the laminate film or the insulating seal. Also, the other layers may be placed on the coating without using the laminate film or the insulating seal.

他の層としては、特に限定されないが、例えば、接着層、塗膜、ハードコート層、防汚層、防眩層、意匠層、印刷層、偏光板、着色層、液晶層、導光板、透明導電膜、スペーサー等の公知の層が挙げられる。他の層は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The other layers are not particularly limited, but examples include known layers such as an adhesive layer, a coating film, a hard coat layer, an antifouling layer, an antiglare layer, a design layer, a printing layer, a polarizing plate, a colored layer, a liquid crystal layer, a light guide plate, a transparent conductive film, and a spacer. The other layers may be used alone or in combination of two or more.

接着層は、1液系の接着剤により形成されていてもよいし、2液系の接着剤により形成されていてもよい。 The adhesive layer may be formed from a one-component adhesive or a two-component adhesive.

接着層の形成に使用できる接着剤を構成する樹脂成分としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アミノ系樹脂、クロロプレンゴム系樹脂、ニトリルゴム系樹脂、スチレン-ブタジエンゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ化エチレン-プロピレン共重合体系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂成分は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上の接着剤の組み合わせとしては、例えば、ポリウレタン系樹脂と変性ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂と酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂と金属変性ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂と酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂と金属変性ポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。 Examples of resin components constituting the adhesive that can be used to form the adhesive layer include polyolefin resins, polyester resins, polyether resins, polyurethane resins, polycarbonate resins, epoxy resins, phenol resins, polyamide resins, polyvinyl acetate resins, cellulose resins, (meth)acrylic resins, polyimide resins, amino resins, chloroprene rubber resins, nitrile rubber resins, styrene-butadiene rubber resins, silicone resins, and fluorinated ethylene-propylene copolymer resins. These resin components may be used alone or in combination of two or more. Examples of combinations of two or more adhesives include polyurethane resins and modified polyolefin resins, polyamide resins and acid-modified polyolefin resins, polyamide resins and metal-modified polyolefin resins, polyamide resins and polyester resins, polyester resins and acid-modified polyolefin resins, and polyester resins and metal-modified polyolefin resins.

接着層の形成に使用できる接着剤を構成する樹脂成分として用いられるポリオレフィン系樹脂は、酸変性ポリオレフィン系樹脂および金属変性ポリオレフィン系樹脂を含む。酸変性ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、無水マレイン酸変性ポリプロピレン等の不飽和カルボン酸やその無水物で酸変性したポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。酸変性ポリプロピレン系樹脂の市販品としては、三井化学製のアドマー(NB508、NF518、LB548、QB510、QB550、LB458、NF528、LF128、LF308、NF308、NF548、NF558、SF600、SF700、SF731、SF715、SE800、NE060、NE065、NE090、XE070、HE040、QE060、QF500、QF551、QF570、NR106、NS101等)、三井化学製のユニストール(R-200X、R-303XE、E-200EM、A-200PM、A-201PM、H-100、H-200、XP01A、XP01B/11B、XP03F、XP04A等)、三菱化学製のモディック(P502、P512VB、P553A、P674V、P565、P555、P908H511、H503、H514、L502、L504、M142、M512、M522、M545、A543、F502、F573、F534A等)、ユニチカ製のアローベース(SB-1200、SE-1200、SD-1200、DA1010、DC-1010、YA-6010等)等が挙げられる。 Polyolefin resins used as resin components constituting the adhesive that can be used to form the adhesive layer include acid-modified polyolefin resins and metal-modified polyolefin resins. Examples of acid-modified polyolefin resins include polyolefin resins that are acid-modified with unsaturated carboxylic acids such as maleic anhydride-modified polypropylene or their anhydrides. Commercially available acid-modified polypropylene resins include Admer (NB508, NF518, LB548, QB510, QB550, LB458, NF528, LF128, LF308, NF308, NF548, NF558, SF600, SF700, SF731, SF715, SE800, NE060, NE065, NE090, XE070, HE040, QE060, QF500, QF551, QF570, NR106, NS101, etc.) manufactured by Mitsui Chemicals, and Unistall (R-200X, R-303XE, E-200EM, A-2 00PM, A-201PM, H-100, H-200, XP01A, XP01B/11B, XP03F, XP04A, etc.), Mitsubishi Chemical's Modic (P502, P512VB, P553A, P674V, P565, P555, P908H511, H503, H514, L502, L504, M142, M512, M522, M545, A543, F502, F573, F534A, etc.), Unitika's Arrowbase (SB-1200, SE-1200, SD-1200, DA1010, DC-1010, YA-6010, etc.), etc.

接着層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、押出成形法、ディスパージョン法等が挙げられる。 The method for forming the adhesive layer is not particularly limited, but examples include the extrusion molding method and the dispersion method.

・表面処理
表面処理方法は、本発明に係る水性表面処理剤で金属を表面処理することにより皮膜を形成する皮膜形成工程を含む。
Surface Treatment The surface treatment method includes a film formation step of forming a film by treating the surface of a metal with the aqueous surface treatment agent according to the present invention.

皮膜形成工程は、例えば、本発明に係る水性表面処理剤を金属の表面に塗布した後、乾燥させる。 The film formation process involves, for example, applying the aqueous surface treatment agent of the present invention to the metal surface and then drying it.

本発明に係る水性表面処理剤を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、ロールコーター塗装、グラビアコーター塗装、リバースコーター塗装、スロットダイコーター塗装、リップコーター塗装、ナイフコーター塗装、ブレードコーター塗装、チャンバードクターコーター塗装、エアナイフコーター塗装、カーテンコート塗装、スピンコート塗装、刷毛塗り塗装、ローラー塗装、バーコーター塗装、ディップ塗装、アプリケーター塗装、スプレー塗装、流し塗り塗装、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。 Methods for applying the aqueous surface treatment agent according to the present invention are not particularly limited, but examples include roll coater coating, gravure coater coating, reverse coater coating, slot die coater coating, lip coater coating, knife coater coating, blade coater coating, chamber doctor coater coating, air knife coater coating, curtain coat coating, spin coat coating, brush coating, roller coating, bar coater coating, dip coating, applicator coating, spray coating, flow coating, and combinations thereof.

乾燥方法としては、特に限定されないが、公知の方法を用いることができ、例えば、オーブンを用いて乾燥させる方法、熱空気の強制的循環により乾燥させる方法、IHヒーター等を用いた電磁誘導加熱炉により乾燥させる方法等の加熱乾燥方法が挙げられる。加熱乾燥方法の条件は、例えば、40℃以上230℃以下の温度で2秒以上180秒以下とすることができる。ここで、加熱乾燥時に設定する風量、風速等の条件は、任意に設定できる。 The drying method is not particularly limited, but any known method can be used, such as a heating and drying method using an oven, a drying method using forced circulation of hot air, or a drying method using an electromagnetic induction heating furnace using an IH heater or the like. The heating and drying method can be performed under conditions of, for example, a temperature of 40°C or higher and 230°C or lower for 2 seconds or longer and 180 seconds or shorter. The conditions such as the air volume and air speed set during heating and drying can be set as desired.

皮膜形成工程は、本発明に係る水性表面処理剤を金属の表面に塗布しながら、乾燥させてもよい。例えば、本発明に係る水性表面処理剤を、予熱しておいた金属の表面に塗布し、乾燥させてもよい。 In the film formation process, the aqueous surface treatment agent according to the present invention may be applied to the metal surface while drying. For example, the aqueous surface treatment agent according to the present invention may be applied to a preheated metal surface and then dried.

皮膜形成工程における乾燥後の皮膜の形成量は、0.1mg/m以上5000mg/m以下であることが好ましく、10mg/m以上1000mg/m以下であることがさらに好ましい。 The amount of the coating formed after drying in the coating formation step is preferably 0.1 mg/m 2 or more and 5000 mg/m 2 or less, and more preferably 10 mg/m 2 or more and 1000 mg/m 2 or less.

表面処理方法は、皮膜を有する金属をラミネート加工するラミネート加工工程をさらに含んでいてもよい。 The surface treatment method may further include a lamination process in which the metal having the coating is laminated.

皮膜を有する金属をラミネート加工する方法としては、特に限定されないが、例えば、ドライラミネート法、ウェットラミネート法、ヒートラミネート法、押出ラミネート法等の公知の方法を用いることができる。 The method for laminating the metal having the coating is not particularly limited, but known methods such as dry lamination, wet lamination, heat lamination, and extrusion lamination can be used.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the present invention in any way.

実施例で使用した水性表面処理剤の材料は以下のとおりである。 The materials of the aqueous surface treatment agent used in the examples are as follows:

・成分A:セリウム化合物材料
成分A1:酸化セリウムゾル(多木化学製、商品名「ニードラールB-10」、CeO含有量10%、粒子径D50 8nm、分散剤:有機酸、pH8)
成分A2:酸化セリウムゾル(多木化学製、商品名「ニードラールP-10」、CeO含有量10%、粒子径D50 8nm、分散剤:リン酸系、pH7)
成分A3:酸化セリウムゾル(第一希元素化学製、商品名「CESL-30N」、濃度30.0~31.0wt%、比重1.35~1.45、粒子径D50 5~15nm、溶媒:水、pH2.0~3.0)
成分A4:塩化セリウム(III)
成分A5:硝酸アンモニウムセリウム(IV)
成分A1~A3は、酸化セリウムゾル(A)に該当する。
Component A: Cerium compound material Component A1: Cerium oxide sol (manufactured by Taki Chemical Industry, product name "Needral B-10", CeO2 content 10%, particle size D 50 8 nm, dispersant: organic acid, pH 8)
Component A2: Cerium oxide sol (manufactured by Taki Chemical Industry, product name "Needral P-10", CeO2 content 10%, particle size D 50 8 nm, dispersant: phosphoric acid-based, pH 7)
Component A3: Cerium oxide sol (manufactured by Daiichi Kigenso Kagaku, product name "CESL-30N", concentration 30.0 to 31.0 wt%, specific gravity 1.35 to 1.45, particle size D 50 5 to 15 nm, solvent: water, pH 2.0 to 3.0)
Component A4: Cerium(III) chloride
Component A5: Ammonium cerium nitrate (IV)
Components A1 to A3 correspond to the cerium oxide sol (A).

・成分B:リン化合物
成分B1:ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP、キレスト製、ホスホン酸基/リン酸基の数:2)
成分B2:2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸(PBTC、キレスト製、ホスホン酸基/リン酸基の数:1)
成分B3:ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)(NTMP、キレスト製、ホスホン酸基/リン酸基の数:3)
成分B4:エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸(EDTMP、キレスト製、ホスホン酸基/リン酸基の数:4)
成分B5:フィチン酸(ホスホン酸基/リン酸基の数:6)
成分B6:リン酸
成分B7:トリポリリン酸ナトリウム
成分B8:トリポリリン酸カリウム
成分B1~B5は、ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)に該当する。
Component B: Phosphorus compound Component B1: Hydroxyethylidene diphosphonic acid (HEDP, manufactured by Chelest, number of phosphonic acid groups/phosphate groups: 2)
Component B2: 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid (PBTC, manufactured by Chelest, number of phosphonic acid groups/phosphate groups: 1)
Component B3: Nitrilotris(methylenephosphonic acid) (NTMP, manufactured by Chelest, number of phosphonic acid groups/phosphate groups: 3)
Component B4: Ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid (EDTMP, manufactured by Chelest, number of phosphonic acid groups/phosphate groups: 4)
Component B5: Phytic acid (number of phosphonic acid groups/phosphate groups: 6)
Component B6: phosphoric acid Component B7: sodium tripolyphosphate Component B8: potassium tripolyphosphate Components B1 to B5 correspond to the organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphate group.

・成分C:オキサゾリン基含有樹脂(C)
成分C1:オキサゾリン基含有水溶性ポリマー(日本触媒製、商品名「エポクロスWS-300」、ポリマー主鎖:アクリル、オキサゾリン当量(WPO)130g固体/当量(理論値)、オキサゾリン基量7.7mmol/g固体(理論値)、ガラス転移温度Tg:90℃(計算値)、数平均分子量Mn:4×10、重量平均分子量Mw:12×10、不揮発分含有量10wt%、溶媒:水、pH7~10)
成分C2:オキサゾリン基含有水溶性ポリマー(日本触媒製、商品名「エポクロスWS-500」、ポリマー主鎖:アクリル、オキサゾリン当量(WPO)220g固体/当量(理論値)、オキサゾリン基量4.5mmol/g固体(理論値)、ガラス転移温度Tg:50℃(実測値)、数平均分子量Mn:2×10、重量平均分子量Mw:7×10、不揮発分含有量39wt%、溶媒:水/1-メトキシ-2-プロパノール、pH8~10)
成分C3:オキサゾリン基含有水溶性ポリマー(日本触媒製、商品名「エポクロスWS-700」、ポリマー主鎖:アクリル、オキサゾリン当量(WPO)220g固体/当量(理論値)、オキサゾリン基量4.5mmol/g固体(理論値)、ガラス転移温度Tg:50℃(実測値)、数平均分子量Mn:2×10、重量平均分子量Mw:4×10、不揮発分含有量25wt%、溶媒:水、pH7~10)
Component C: Oxazoline group-containing resin (C)
Component C1: oxazoline group-containing water-soluble polymer (manufactured by Nippon Shokubai, product name "Epocross WS-300", polymer main chain: acrylic, oxazoline equivalent (WPO) 130 g solid/equivalent (theoretical value), oxazoline group amount 7.7 mmol/g solid (theoretical value), glass transition temperature Tg: 90°C (calculated value), number average molecular weight Mn: 4 x 10 4 , weight average molecular weight Mw: 12 x 10 4 , non-volatile content 10 wt%, solvent: water, pH 7 to 10)
Component C2: oxazoline group-containing water-soluble polymer (manufactured by Nippon Shokubai, product name "Epocross WS-500", polymer main chain: acrylic, oxazoline equivalent (WPO) 220 g solid/equivalent (theoretical value), oxazoline group amount 4.5 mmol/g solid (theoretical value), glass transition temperature Tg: 50°C (actual value), number average molecular weight Mn: 2 x 10 4 , weight average molecular weight Mw: 7 x 10 4 , non-volatile content 39 wt%, solvent: water/1-methoxy-2-propanol, pH 8 to 10)
Component C3: oxazoline group-containing water-soluble polymer (manufactured by Nippon Shokubai, product name "Epocross WS-700", polymer main chain: acrylic, oxazoline equivalent (WPO) 220 g solid/equivalent (theoretical value), oxazoline group amount 4.5 mmol/g solid (theoretical value), glass transition temperature Tg: 50°C (actual value), number average molecular weight Mn: 2 x 10 4 , weight average molecular weight Mw: 4 x 10 4 , non-volatile content 25 wt%, solvent: water, pH 7 to 10)

・成分D:その他の樹脂(D)
成分D1:ポリアクリル酸アンモニウム(東亜合成製、商品名「アロンA-30SL」)
成分D2:アミノ化フェノール樹脂(丸善石油化学製、商品名「マルカリンカーMAM」)
成分D3:カルボニル基含有ポリビニルアルコール(酢ビ・ポバール製、商品名「DF-17」)
成分D4:ポリアリルアミン(ニットーボーメディカル株式会社製、商品名「PAA-15C」)
Component D: Other resins (D)
Component D1: Ammonium polyacrylate (manufactured by Toa Gosei, product name "Aron A-30SL")
Component D2: Aminated phenolic resin (manufactured by Maruzen Petrochemicals, product name "Marukalinker MAM")
Component D3: Carbonyl group-containing polyvinyl alcohol (manufactured by Vinyl Acetate-Poval, product name "DF-17")
Component D4: Polyallylamine (manufactured by Nittobo Medical Co., Ltd., product name "PAA-15C")

・実施例1~27および比較例1~11
・水性表面処理剤の調製
表1に示す配合で各成分と水を混合して水性表面処理剤を調製した。
Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 to 11
Preparation of Aqueous Surface Treatment Agent Each component was mixed with water in the proportions shown in Table 1 to prepare an aqueous surface treatment agent.

Figure 2024090197000001
Figure 2024090197000001

・評価サンプルの作成及び評価
・一次防錆処理(皮膜の形成)
<正極タブリードおよび負極タブリード>
上記で調製した水性表面処理剤で、金属板を表面処理することにより皮膜を形成した。表面処理の具体的手順として、金属板(金属端子)を、まず、サーフクリーナーEC374(日本ペイント・サーフケミカルズ製)の1質量%希釈液を用いて、65℃で3秒間脱脂した。次に、上記で調製した水性表面処理剤をグラビアコーティング法にて塗布し、200℃で30秒乾燥することにより、表面処理皮膜を形成した。金属端子としては、正極タブリードとして、幅20mm、長さ50mm、厚み0.4mmのアルミニウム板(A1050材)を用い、負極タブリードとして、幅20mm、長さ50mm、厚み0.4mmのNiめっきCu板を用いた。次に、表面処理皮膜を形成した金属端子を、一対の樹脂フィルムの間に挟持した。これをヒートシールバー間に配置して、表面処理皮膜を形成した金属端子と樹脂フィルムとの加圧熱溶着を行い、電極端子を作製した。樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン樹脂に無水マレイン酸をグラフト変性させた無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂の単層フィルム(幅10mm、長さ40mm、厚み80μm)を用いた。加圧熱溶着条件は、ヒートシールバー間のギャップを210μmとし、温度を200℃、ヒートシールバーの推力を400Nとした。
・Creating and evaluating evaluation samples ・Primary rust prevention treatment (film formation)
<Positive electrode tab lead and negative electrode tab lead>
The metal plate was surface-treated with the aqueous surface treatment agent prepared above to form a film. As a specific procedure for the surface treatment, the metal plate (metal terminal) was first degreased at 65°C for 3 seconds using a 1% by mass diluted solution of Surf Cleaner EC374 (manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals). Next, the aqueous surface treatment agent prepared above was applied by gravure coating and dried at 200°C for 30 seconds to form a surface treatment film. As the metal terminal, an aluminum plate (A1050 material) having a width of 20 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.4 mm was used as the positive electrode tab lead, and a Ni-plated Cu plate having a width of 20 mm, a length of 50 mm, and a thickness of 0.4 mm was used as the negative electrode tab lead. Next, the metal terminal on which the surface treatment film was formed was sandwiched between a pair of resin films. This was placed between heat seal bars, and the metal terminal on which the surface treatment film was formed and the resin film were pressurized and heat-welded to produce an electrode terminal. The resin film used was a single-layer film (width 10 mm, length 40 mm, thickness 80 μm) of maleic anhydride-modified polyolefin resin obtained by graft-modifying maleic anhydride to polyolefin resin. The conditions for pressurized heat welding were a gap between the heat seal bars of 210 μm, a temperature of 200° C., and a thrust of the heat seal bars of 400 N.

<ラミネート材>
サーフクリーナーEC374(日本ペイント・サーフケミカルズ製)の1質量%希釈液を用いて、65℃で3秒間、板厚40μmのAl箔(A8021材)を脱脂した。次に、バーコーター(#6)を用いて、上記で調整した水性表面処理剤を塗布した後、熱風式オーブンを用いて、素材温度190℃以上で2分間乾燥することにより、表面処理皮膜を形成した。
続いて、皮膜が形成された金属板をラミネート加工した。具体的には、接着剤としての、無水マレイン酸変性ポリプロピレンディスパージョンを、乾燥時の塗布量が3g/mとなるように、金属板の表面に形成された皮膜上に塗布した後、乾燥させ、接着層を形成した。次に、190℃、0.38MPaの条件で、接着層が形成された金属板にポリプロピレンフィルムを加熱圧着させた。ラミネート加工されたAl箔は、150mm×15mmのサイズに切断した。
<Laminate material>
A 40 μm thick Al foil (A8021 material) was degreased with a 1% by mass diluted solution of Surf Cleaner EC374 (manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals) at 65° C. for 3 seconds. Next, the aqueous surface treatment agent prepared above was applied using a bar coater (#6), and then the foil was dried in a hot air oven at a material temperature of 190° C. or higher for 2 minutes to form a surface treatment film.
Subsequently, the metal plate on which the film was formed was laminated. Specifically, a maleic anhydride-modified polypropylene dispersion as an adhesive was applied to the film formed on the surface of the metal plate so that the amount of application when dried was 3 g/ m2 , and then dried to form an adhesive layer. Next, a polypropylene film was heated and pressed onto the metal plate on which the adhesive layer was formed under conditions of 190°C and 0.38 MPa. The laminated Al foil was cut into a size of 150 mm x 15 mm.

・初期密着性
卓上形精密万能試験機オートグラフAGS-5KNX(島津製作所製)を用いて、ラミネート加工されたAl箔の試験片のAl箔からポリプロピレンフィルムを剥離速度50mm/分、180度の角度で剥離する際の剥離強度を測定し、この値を「初期の剥離強度」とする。また、正極タブリードまたは負極タブリードの場合は、同様の方法で金属端子から無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂フィルムを剥離する際の剥離強度を測定し、この値を「初期の剥離強度」とする。
Initial Adhesion Using a bench-top precision universal testing machine Autograph AGS-5KNX (manufactured by Shimadzu Corporation), the peel strength was measured when peeling the polypropylene film from the Al foil of a laminated Al foil test piece at a peel speed of 50 mm/min and an angle of 180 degrees, and this value was taken as the "initial peel strength." In addition, in the case of a positive electrode tab lead or a negative electrode tab lead, the peel strength was measured when peeling the maleic anhydride-modified polyolefin resin film from the metal terminal in a similar manner, and this value was taken as the "initial peel strength."

・耐電解液性評価
1MのLiPFがエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート/ジエチルカーボネート混合溶媒(体積比1/1/1)に溶解している電解液LBG-00015(キシダ化学製)にイオン交換水を1000ppm添加し、試験用電解液を得た。
Evaluation of electrolyte resistance 1000 ppm of ion-exchanged water was added to an electrolyte LBG-00015 (Kishida Chemical Co., Ltd.) in which 1M LiPF6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate/dimethyl carbonate/diethyl carbonate (volume ratio 1/1/1) to obtain a test electrolyte.

試験片を85℃の試験用電解液中に14日間浸漬した後、上記と同様にして、剥離強度を測定し、耐電解液性を評価した。この値を「電解液浸漬後の剥離強度」とする。 After immersing the test piece in the test electrolyte at 85°C for 14 days, the peel strength was measured and electrolyte resistance was evaluated in the same manner as above. This value was taken as the "peel strength after immersion in electrolyte."

「初期の剥離強度」に対する「電解液浸漬後の剥離強度」の比率を剥離強度維持率とし、耐電解液性の指標とした。剥離強度維持率の値が高いほど、耐電解液性が高い(良好である)と評価することができる。正極タブリード、負極タブリード、ラミネート加工されたAl箔について、耐電解液性を以下の評価基準で評価した。
5:剥離強度維持率が80%以上
4:剥離強度維持率が60%以上80%未満
3:剥離強度維持率が40%以上60%未満
2:剥離強度維持率が20%以上40%未満
1:剥離強度維持率が20%未満または剥離
The ratio of the "peel strength after immersion in electrolyte" to the "initial peel strength" was taken as the peel strength retention rate, which was used as an index of electrolyte resistance. The higher the peel strength retention rate, the higher (better) the electrolyte resistance can be evaluated. The electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, the negative electrode tab lead, and the laminated Al foil was evaluated according to the following evaluation criteria.
5: Peel strength maintenance rate is 80% or more 4: Peel strength maintenance rate is 60% or more and less than 80% 3: Peel strength maintenance rate is 40% or more and less than 60% 2: Peel strength maintenance rate is 20% or more and less than 40% 1: Peel strength maintenance rate is less than 20% or peeling

評価結果を表2に示す。 The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2024090197000002
Figure 2024090197000002

表2から、実施例1~27の水性表面処理剤で金属板を表面処理すると、正極タブリード、負極タブリード、およびラミネート材の耐電解液性が高いことがわかる。 From Table 2, it can be seen that when the metal plate is surface-treated with the aqueous surface treatment agents of Examples 1 to 27, the electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, negative electrode tab lead, and laminate material is high.

これに対して、比較例1~3の水性表面処理剤は、それぞれオキサゾリン基含有樹脂(C)、ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)、酸化セリウムゾル(A)が含まれていないため、正極タブリード、負極タブリード、およびラミネート材の耐電解液性が低い。比較例4と5の水性表面処理剤は、セリウム化合物材料として水溶性セリウム化合物が用いられているため、正極タブリード、負極タブリード、およびラミネート材の耐電解液性が低い。比較例6~9の水性表面処理剤は、リン化合物として無機リン化合物またはその塩が用いられているため、正極タブリード、負極タブリード、およびラミネート材の耐電解液性が低い。比較例10の水性表面処理剤は、樹脂成分としてポリアクリル酸アンモニウムを用いているが、オキサゾリン基含有樹脂(C)が含まれていないため、正極タブリード、負極タブリード、およびラミネート材の耐電解液性が低い。比較例11の水性表面処理剤は、酸化セリウムゾルとポリアリルアミンを混合すると、直ちに沈殿を生ずるため、水性表面処理剤として金属表面を処理することができない。 In contrast, the aqueous surface treatment agents of Comparative Examples 1 to 3 do not contain an oxazoline group-containing resin (C), an organic phosphorus compound having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group (B), or cerium oxide sol (A), and therefore the electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, negative electrode tab lead, and laminate material is low. The aqueous surface treatment agents of Comparative Examples 4 and 5 use a water-soluble cerium compound as the cerium compound material, and therefore the electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, negative electrode tab lead, and laminate material is low. The aqueous surface treatment agents of Comparative Examples 6 to 9 use an inorganic phosphorus compound or its salt as the phosphorus compound, and therefore the electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, negative electrode tab lead, and laminate material is low. The aqueous surface treatment agent of Comparative Example 10 uses ammonium polyacrylate as the resin component, but does not contain an oxazoline group-containing resin (C), and therefore the electrolyte resistance of the positive electrode tab lead, negative electrode tab lead, and laminate material is low. The aqueous surface treatment agent of Comparative Example 11 cannot be used to treat metal surfaces because a precipitate immediately occurs when cerium oxide sol and polyallylamine are mixed.

本発明によれば、金属の表面処理に用いることによって、ラミネート加工後の金属とラミネートフィルムとの密着性及び金属を二次電池用タブリードとして用いた場合の耐電解液性を向上させることができる、水性表面処理剤を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an aqueous surface treatment agent which, when used in the surface treatment of a metal, can improve the adhesion between the metal and the laminate film after lamination processing and the electrolyte resistance when the metal is used as a tab lead for a secondary battery.

Claims (11)

金属の表面処理に用いられる水性表面処理剤であって、
酸化セリウムゾル(A)と、
ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)と、
オキサゾリン基含有樹脂(C)と、
を含む、水性表面処理剤。
An aqueous surface treatment agent for use in surface treatment of metals, comprising:
A cerium oxide sol (A),
an organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphoric acid group;
an oxazoline group-containing resin (C);
An aqueous surface treatment agent comprising:
前記水性表面処理剤の樹脂成分の固形分質量のうち、50%以上が前記オキサゾリン基含有樹脂(C)である、請求項1に記載の水性表面処理剤。 The aqueous surface treatment agent according to claim 1, wherein 50% or more of the solid mass of the resin component of the aqueous surface treatment agent is the oxazoline group-containing resin (C). 前記ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)は、1分子中にホスホン酸基および/またはリン酸基を合計2以上有する、請求項1に記載の水性表面処理剤。 The aqueous surface treatment agent according to claim 1, wherein the organophosphoric compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphate group has a total of two or more phosphonic acid groups and/or phosphate groups in one molecule. 前記ホスホン酸基および/またはリン酸基を有する有機リン化合物(B)は、フィチン酸又はその塩である、請求項3に記載の水性表面処理剤。 The aqueous surface treatment agent according to claim 3, wherein the organophosphorus compound (B) having a phosphonic acid group and/or a phosphate group is phytic acid or a salt thereof. 請求項1~4のいずれか一項に記載の水性表面処理剤で金属を表面処理することにより形成される皮膜を有する、表面処理金属。 A surface-treated metal having a coating formed by surface-treating the metal with the aqueous surface treatment agent according to any one of claims 1 to 4. 前記金属は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、または、銅もしくは銅合金である、請求項5に記載の表面処理金属。 The surface-treated metal according to claim 5, wherein the metal is aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy. 前記金属は、めっき処理されている、請求項5に記載の表面処理金属。 The surface-treated metal according to claim 5, wherein the metal is plated. 前記皮膜を有する金属の皮膜上にポリオレフィン系樹脂フィルム層を有する、請求項5に記載の表面処理金属。 The surface-treated metal according to claim 5, which has a polyolefin-based resin film layer on the coating of the metal having the coating. 二次電池用タブリードである、請求項8に記載の表面処理金属。 The surface-treated metal according to claim 8, which is a tab lead for a secondary battery. 前記皮膜を有する金属が、ラミネート加工されている、請求項5に記載の表面処理金属。 The surface-treated metal according to claim 5, wherein the metal having the coating is laminated. 電池用外装材である、請求項10に記載の表面処理金属。
The surface-treated metal according to claim 10, which is an exterior material for a battery.
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