JP4737655B2

JP4737655B2 - 金属接着用介在フィルム

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Publication number: JP4737655B2
Application number: JP2002150018A
Authority: JP
Inventors: 洋一望月; 力也山下; 正隆奥下
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: JP2003340960A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属からなる成形体や金属板同士を熱接着するフィルムであって、特に電池の外装体となる金属間を強固に安定して接着できる性能を有するとともに、優れた水蒸気バリアー性を有し、さらには抜き適性や寸法安定性といった加工適性に優れた金属接着用介在フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記電池としては、リチウムイオン一次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー電池等が挙げられる。これらの電池の外装体としては、一般的に２０〜１００μｍの銅、アルミニウム、ニッケル、ＳＵＳ、銅のニッケルメッキ等が用いられる。
例えば、図３（ａ）に示すように、集電体となる金属からなる下側の外装体１０の上に打ち抜きされた金属接着用介在フィルムＨＦをヒートシールし、打ち抜きされた部分Ｐに電解液及びセパレーター（以下、電解液等）を収納し、上側の外装体１０を蓋体としてヒートシールすることにより図３（ｃ）にその断面が示されるような電池が形成される。金属接着用介在フィルムは、図４（ａ）に示すように、一般的には、耐熱性を有する樹脂層を芯層１とし、その両面に金属接着樹脂層３を形成した３層の層構成となっている。
また、別の方法は、図４（ｂ）に示すように、２枚の外装体１０の一面に打ち抜きした金属接着用介在フィルムＨＦをヒートシールしておき、空隙部に電解液等を収納してそれぞれの仮着された金属接着用介在フィルムＨＦ同士を対面させて圧締状態として超音波シールすることによっても電池Ｂを形成することができる。
得られる電池Ｂの断面は、図４（ｃ）に示すように、金属接着用介在フィルムＨＦは、片面は外装体１０と、他の面は金属接着用介在フィルムＨＦ同士の接着となる。
金属接着用介在フィルムＨＦの基本性能として、金属接着用介在フィルムＨＦそのものの水分バリア性、外装体を構成する金属に対する接着性はもちろん、金属接着用介在フィルムＨＦが積層体の場合には、積層体の各層間の接着強度の耐熱安定性、耐溶剤性などが求められる。
さらに、金属接着用介在フィルムＨＦは、電解液２０、セパレーター３０等の収納部の形成と、電池外形を形成するために、ドーナツ形、または四角形などの多角形あるいは変形の枠として打ち抜かれる為、抜き加工性がよく、打抜き後の寸法安定性が良い一定の剛性を有する金属接着用介在フィルムＨＦが望まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、金属接着用介在フィルムＨＦとして、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリエチレン（以下、ＰＥａ）、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリプロピレン（以下、ＰＰａ）などの単体フィルムを用いることがあったが、これらの単体フィルムでは、フィルムとしての剛性が低いために、加工適性、打ち抜き適性や寸法安定性が悪かった。また、ＥＭＡＡ単体では、防湿性もやや劣るという問題もあった。
その剛性を補う対策として、２軸延伸ポリエステルフィルム（以下、ＰＥＴ）の両面にＥＭＡＡ等からなる層を設けた積層フィルムが用いられる場合がある。
このタイプの積層セパレーターは、加工適性は優れているが、水蒸気バリアー性に劣るという問題があった。
本発明の目的は、金属に対して強固に接着することができ、各層間の接着強度が安定しており、優れた水蒸気バリアー性を有し、さらには加工適性に優れた金属接着用介在フィルムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、以下の発明により解決することができる。すなわち、請求項１に記載した発明は、金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、
厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなるプロピレンとエチレンとの共重合体からなる延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルムからなる。請求項２に記載した発明は、金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくともエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルムからなる。請求項３に記載した発明は、金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくとも片面にエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した層を有する延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルムからなる。請求項４に記載した発明は、金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくとも片面にポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層を有する延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルムからなる。請求項５に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の金属接着樹脂層が、エチレン−メタクリル酸共重合体であることを特徴とするものである。請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の金属接着樹脂層が、エチレン−アクリル酸共重合体であることを特徴とするものである。請求項７に記載した発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の中間接着樹脂層が、密度０．８７〜０．９３、Ｔｍ９０〜１２５℃の範囲のエチレン−α・オレフィン共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とするものである。請求項８に記載した発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の中間接着樹脂層が、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層であることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、リチウム電池等の金属で構成される外装体同士の間に介在させる金属接着用介在フィルムを、ポリプロピレン層を芯層として、その芯層の少なくともその片面に金属接着層もしくは中間接着層と金属接着層とを設けるものであって、水蒸気バリア性、耐熱性、加工適性のよいものとしたものである。
【０００６】
図１は、本発明の金属用熱接着フィルムの実施例を示す積層体の断面図である。
図２は、芯層が３層構成の場合の実施例を示す断面図である。図３は、電池の構造例を説明する概念図である。図４は、電池の別の構造例を説明する概念図である。図５は、電池の、さらに、別の構造例を説明する概念図である。
【０００７】
本発明者らは、本発明の課題について、鋭意研究の結果、金属からなる２枚の外装体の間に介在させる金属接着用介在フィルムとして、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、図１（ａ）に示すように、ポリプロピレン層を芯層１とし、その両面に金属接着樹脂層３を有する積層フィルム、または、図１（ｂ）に示すように、芯層１と前記金属接着樹脂層３との間に、少なくとも中間接着樹脂層２を、それぞれ後述する樹脂材質およびラミネート方法を用いた積層フィルムとすることによって、課題を解決し得ることを見出し本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおいて芯層１とするポリプロピレン層は単層であってもよいし、多層からなる構成でもよい。また、芯層１としてのポリプロピレン総の厚さは１０μｍないし８０μｍの範囲が適当で、その厚さが１０μｍ未満では、製膜性が不安定で、ラミネート加工適性等に問題があり、また、その厚さが８０μｍを超えても、防湿性は低下し、むしろ、金属接着用介在フィルムＨＦとしての総厚みが増し電池等の薄型化に不利となる。
【０００９】
前記芯層１を単層として形成するポリプロピレン樹脂としては、ホモタイプポリプロピレン、プロピレンとエチレンとの共重合体あるいは少なくともエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した樹脂等を用いることができる。芯層１として、ホモタイプのポリプロピレンを表面処理して、金属接着樹脂層３、あるいは中間接着樹脂層２押出ラミネートしてもよいが、芯層１と金属接着樹脂層３あるいは中間接着樹脂層２との間におけるラミネート強度がやや劣る傾向が認められた。実験の結果、芯層１をプロピレンとエチレンとの共重合体あるいは少なくともエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加したホモタイプポリプロピレンとすることにより前記ラミネート強度が安定することを確認した。
【００１０】
本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおいては、芯層１と金属接着樹脂層３あるいは中間接着樹脂層２とのラミネート強度を安定化させるために、前記ポリプロピレン層を多層構成の芯層１としてもよい。
前記多層の芯層１としては、図１（ｂ）に示すように、前記の各タイプの樹脂からなるポリプロピレン層（主層Ｃ₀）の片面または両面にエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した層、あるいは、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層（両面の場合、副層Ｃ₁，Ｃ₂）を設けてもよい。多層の芯層１としては、図２に示すように、主層Ｃ₀の両面に副層Ｃ₁，Ｃ₂を形成した３層構成（Ｃ₁／Ｃ₀／Ｃ₂）とすることが望ましい。副層のＣ₁およびＣ₂は、同一の樹脂そして同じ層厚みとすることによりフィルムが反り難く、寸法安定性が良好となるので好ましい。
前記副層としてエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した層、あるいは、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層を設けることによって、芯層１に金属接着樹脂層３または中間接着樹脂層２を押出ラミネートする際のラミネート強度が安定する。
【００１１】
芯層１を３層とする場合の層厚比は、
Ｃ₁／Ｃ₀／Ｃ₂を、１：２：１から１：８：１の範囲とすることが好ましい。
芯層１の総厚さは、単層、多層いずれの構成であつても１０〜８０μｍの範囲、さらにより好ましくは３０〜５０μｍの範囲である。
【００１２】
本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおける芯層１は、Ｔダイ法、インフレーション法等の製膜法により得られる未延伸フィルムであってもよいが、前記製膜と同時二軸延伸するか、製膜後に別工程において延伸した延伸フィルムとすることが望ましい。延伸された芯層１を用いた金属接着用介在フィルムＨＦは、水蒸気バリア性が向上し、中間接着樹脂層２あるいは金属接着樹脂層３をラミネートする工程でのラミネート加工適性、積層された金属接着用介在フィルムＨＦの抜き加工適性がよく寸法安定性も良好である。
【００１３】
本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおける金属接着樹脂層３としては、金属に対して電池等が必要とする強度での熱接着可能な樹脂であって、また、電池の使用時での条件、例えば、耐薬品性、耐温度性（耐熱、耐寒）等を満たす接着強度を維持するものが要求されるが、種々の条件による実験の結果、金属接着樹脂層３としては、エチレン−メタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）樹脂やエチレン−アクリル酸共重合体（以下、ＥＡＡ）が好適に用いられる。その厚さは、中間接着樹脂層２を導入しない場合は２０〜８０μｍ、好ましくは３０〜６０μｍ、中間接着樹脂層２を導入する場合は１０〜５０μｍ、より好ましくは１５〜３０μｍである。
【００１４】
また、本発明の金属接着用介在フィルムＨＦは、図１（ｂ）に示すように、芯層１とその両面に中間接着層２を設け、それぞれの中間接着樹脂層２の外側に、さらに金属接着樹脂層３を設けた構成であってもよい。中間接着樹脂層２は、芯層１と金属接着樹脂層３との接着強度をさらに安定化させるもので、中間接着樹脂層２として用いる樹脂として具体的には、密度０．８７〜０．９３、Ｔｍ９０〜１２５℃の範囲のエチレン−α・オレフィン共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレン、あるいは、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂とすることにより安定した接着強度を得ることができる。
前記エチレンーα・オレフィン共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンにおいて、エチレンと共重合されるα・オレフィンとしては、ヘキセン、プロピレン、ブテン、オクテン等があり、また、エチレンとプロピレンとブテンとの３成分共重合体であってもよい。前記のエチレンーα・オレフィン共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンとしては、オクテンをコモノマーとするＣ２−Ｃ８の直鎖状低密度ポリエチレンを用いた場合が、最も良好な接着強度が得られる。
中間接着樹脂層２の厚さは、１０〜８０μｍの範囲、さらに好ましくは１５〜３０μｍである。中間接着樹脂層２の厚さが１０μｍ未満では、芯層とのラミネート強度が不安定となり、また、その厚さが８０μｍを超えると電池としての水蒸気バリア性は低下し、薄型化にも反する。
【００１５】
また、本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおける中間接着樹脂層２は、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層であってもよい。このブレンド樹脂におけるブレンド比（重量部）は、
ポリエチレン：ポリプロピレン＝１：９〜９：１
好ましくは
ポリエチレン：ポリプロピレン＝３：７〜７：３
の範囲とすることが望ましい。
【００１６】
本発明の金属接着用介在フィルムＨＦを製造する際の、芯層１と金属接着樹脂層３、あるいは芯層１と中間接着樹脂層２、中間接着樹脂層２と金属接着樹脂層３とのラミネート方法としては、ドライラミネート、押出ラミネート、サンドイッチラミネート等方法を用いることができる。
特に芯層１に接着促進剤４をコーティングして金属接着樹脂３あるいは中間接着樹脂２等を溶融押出ラミネートすることによって、安定したラミネート強度を得ることができる。
本発明者らは、より安定した接着強度を得るために、ポリエチレンイミン系、イソシアネート系、ポリエステル系、ポリウレタン系等の接着促進剤を使用して実験の結果、中でもポリエチレンイミン系の接着促進剤を用いた場合が最も強い接着強度が得らた。
また、ヒートシール工程にて加熱・加圧されることにより、前記ラミネート強度は大幅に向上されることが確認され、なかでもポリエチレンイミン系の接着促進剤を用いた場合に最も大きな向上が確認された。
【００１７】
本発明の金属接着用介在フィルムとなる積層体のラミネート方法は、芯層１の片面にポリエチレンイミン系の接着促進剤４をコートして中間接着樹脂層２となる接着樹脂と金属接着樹脂層３となる樹脂とを共押出ラミネートにより積層し、次に芯層１の他の面にも同様に、接着促進剤４をコートをして、接着樹脂と金属接着樹脂とを共押出ラミネートすることによって金属接着用介在フィルムＨＦとすることができる。
また、中間接着樹脂層２となる接着樹脂と金属接着樹脂層３となる樹脂とをインラインでそれぞれの押出機から押出ラミネートするタンデム方式を用いてもよい。
また、別の方法として、金属接着樹脂層となる樹脂を予め製膜しておき、芯層１の片面に接着促進剤４をコートをして中間接着樹脂層２となる接着樹脂を溶融押出して、前記製膜した金属接着樹脂層３をサンドイッチラミネートし、次に芯層１の他の面にも同様に接着促進剤４をコートをして、接着樹脂を溶融押出して、製膜された金属接着樹脂層３をサンドイッチラミネートして金属接着用介在フィルムＨＦとしてもよい。
安定したラミネート強度を得る為に、前記中間接着樹脂層あるいは金属接着層を押出しラミネートする際に、押出し樹脂の表面酸化を促進する処理を行ってもよい。酸化促進処理としては、オゾン処理が最も有効な手段であるが、オゾン吹き付け流量が多すぎると押出樹脂を冷却してしまい、却ってラミネート強度が低下する場合があるので、押出樹脂の種類、押出し温度、ライン速度、被着体等による違いを確認する必要がある。
【００１８】
以上説明したようにして構成された金属接着用介在フィルムＨＦとしての総厚さは、８０〜２００μｍの範囲が望ましい。金属接着用介在フィルムＨＦの総厚さが８０μｍ未満の場合、必要な接着強度を得られないおそれがあり、また、その総厚さが２００μｍを超えると、端面からの水蒸気透過が大きくなるとともに、電池としての厚さが増して薄型化に反する。
【００１９】
本発明の金属接着用介在フィルムを金属からなる２枚の外装体の間に介在させて、外装体を熱接着する場合、前述のように、ドーナツ形あるいは、四角またはその他の形状の枠抜きをダイセット抜きするが、前述したように、本発明の金属接着用介在フィルムＨＦの芯層１を延伸することによってフィルムとしての剛性および水蒸気バリア性が改善され、また、芯層１の両面に同一材質で同一厚みの金属接着樹脂層３、または中間接着樹脂層２と金属接着樹脂層３とを設けたことにより、カールの少ない、また、抜きのバリや抜き残り等のない作業が可能となり、生産性が著しく向上した。
【００２０】
以上説明した本発明の金属接着用介在フィルムＨＦを用いて、集電体となる２枚の金属を接着する場合、図３（ｂ）に示すように、下側の外装体１０の上に打ち抜きされた金属接着用介在フィルムＨＦを介在させてヒートシールし、打ち抜きされた部分Ｐに電解液等を収納し、上側の外装体１０を蓋体としてヒートシールすることにより電池Ｂとすることができる。
あるいは、図４（ｂ）に示すように、上下の外装体にそれぞれ打ち抜きされた金属接着用介在フィルムＨＦをヒートシールし、打ち抜きされた部分Ｐに電解液等を収納し、上側の外装体１０を蓋体として、金属接着用フィルム同士を対面させてヒートシールすることにより、同様に電池Ｂとすることができる。
また、金属接着用介在フィルム同士を対面させて超音波シールする場合には、超音波シールする側の金属接着樹脂層は、必ずしも必要ではなく、金属接着用介在フィルムＨＦを、芯層１と芯層１の片面に金属接着樹脂層３を形成した２層構成とし、超音波シールにおいては、芯層１同士の接着とすることもできる。この方法の場合の電池の構造および金属接着用介在フィルムの構成を、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示す。
【００２１】
従来技術による金属接着用介在フィルム、例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム（ＰＥＴ）を芯層し、その両面に金属接着樹脂層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を積層したＥＭＡＡ／ＰＥＴ／ＥＭＡＡからなる３層構成の金属接着用介在フィルムで構成された電池においては水分バリア性に問題があったが、本発明の金属接着用介在フィルムＨＦにおいては、芯層１を前述のように延伸ポリプロピレン層としたために、防湿性が著しく向上して電池の長期性能保持を可能とした。
【００２２】
さらに、芯層１を中心としてその両面に金属接着樹脂層３を設けたり、芯層１と金属接着樹脂層３との間に中間接着樹脂層２を設けて、芯層１の両面を略同一の層構成としたことによって、打ち抜き工程等においてバリの発生あるいは抜き不良による繋がり等もなく生産性に優れ打抜き後の寸法安定性も向上した。
【００２３】
【実施例】
本発明の金属接着用介在フィルムについて、実施例により説明する。
なお、以下の説明において、接着促進剤層、中間接着樹脂層、金属接着樹脂層を一括してシーラント層と表現することがある。
［実施例１］
基材層を、エチレンコンテンツが３％のランダム重合タイプのポリプロピレンからなり、両面がコロナ処理された２軸延伸フィルムとし、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し（接着促進剤の分子量７万、塗布量約１０ｍｍｇ／ｍ²、実施例および比較例においてポリエチレンイミン系の接着促進剤を使用する場合、以下同じ）、次いで、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層としてエチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの実施例１とした。
［実施例２］
基材層をエチレンコンテンツが２％のブロック重合タイプのポリプロピレンからなる２軸延伸フィルムとする以外は、実施例１と同様に、基材層の両面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例２とした。
［実施例３］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレンにエチレン−ブテン共重合体樹脂を１０重量％添加したブレンド樹脂からなる２軸延伸フィルムとする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例３とした。
［実施例４］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレンに低密度ポリエチレンを１０重量％添加したブレンド樹脂からなる２軸延伸フィルムとする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例４とした。
［実施例５］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレンに低密度ポリエチレンを５重量％とエチレン−ブテン共重合体樹脂を５重量％添加したブレンド樹脂からなる２軸延伸フィルムとする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例５とした。
［実施例６］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例６とした。
［実施例７］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレン−ブテン共重合体樹脂層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、中間接着層の厚さを７５μｍとする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例７とした。
［実施例８］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にランダム重合タイプのポリプロピレンとエチレン−ブテン共重合体樹脂とを等量ブレンドした樹脂層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、中間接着樹脂層の厚さを１５μｍとし、金属接着層の厚さを７５μｍとする以外は、基材層の両面に、実施例１と同条件で、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層、金属接着層を形成して得られた積層体金属接着用介在フィルムの実施例８とした。
［実施例９］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを両面がコロナ処理された２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、中間接着層として、低密度ポリエチレン（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層として、低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの実施例９とした。
［実施例１０］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを両面がコロナ処理された２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−ヘキセン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−ヘキセン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの実施例１０とした。
［実施例１１］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを両面がコロナ処理された２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの実施例１１とした。
［実施例１２］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを両面がコロナ処理された２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の一方の面に、イソシアネート系の接着促進剤を塗布し、次いで、中間接着層として、エチレン−ブテン共重合体樹脂層（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、イソシアネート系の接着促進剤を塗布し、中間接着層として、エチレン−ブテン共重合体樹脂層（厚さ２５μｍ）を、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの実施例１０とした。
【００２４】
［比較例１］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施さないで、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例１とした。
［比較例２］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施さないで、基材層の一方の面に、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例２とした。
［比較例３］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施し、基材層の一方の面に、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、エチレンーメタクリル酸共重合体（以下、ＥＭＡＡ）を厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、中間接着層として、メタロセン系の触媒用いて重合したエチレン−オクテン共重合体からなる線状低密度ポリエチレンを（厚さ２５μｍ）、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ１５μｍとしてタンデム方式でラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例３とした。
［比較例４］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施し、基材層の一方の面に、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートし、基材層の他の面に、前記同様ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例４とした。
［比較例５］
基材層を、ホモタイプのポリプロピレン（厚さ３４μｍ）を芯層として、その両面にエチレンコンテンツ３％のランダムタイプのポリプロピレン層（厚さ各３μｍ）を形成した３層フィルムを２軸延伸したフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施し、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、マレイン酸変性された一般の線状低密度ポリエチレンを４０μｍの厚さに押出しラミネートし、基材層の他の面に、前記同様、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、マレイン酸変性された一般の線状低密度ポリエチレンを４０μｍの厚さに押出しラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例５とした。
［比較例６］
基材層を、２軸延伸ポリエステルフィルム（厚さ４０μｍ）とし、基材層の両面にコロナ処理を施し、基材層の一方の面に、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートし、基材層の他の面に、前記同様ポリエチレンイミン系の接着促進剤を塗布し、次いで、金属接着層として、ＥＭＡＡを厚さ４０μｍとして押出しラミネートして得られた積層体を金属接着用介在フィルムの比較例６とした。
［比較例７］
厚さ１２０μｍのＥＭＡＡフィルムを金属接着用介在フィルムの比較例７とした。
［比較例８］
厚さ１２０μｍのマレイン酸変性されたランダムタイプのポリプロピレンを金属接着用介在フィルムの比較例８とした。
＜評価方法＞
【００２５】
（１）ラミネート強度（Ｎ／１５ｍｍ）
中間接着層がある場合は、芯層と中間接着層との間のラミネート強度、中間接着層がない場合は、芯層と金属接着層との間のラミネート強度を速度５０ｍｍ／分にて測定した。
（２）ラミ強度経時（Ｎ／１５ｍｍ）
６０℃で７日間保存後に、ラミネート強度を測定した。
（３）金属（Ｃｕ）シール強度
金属接着用介在フィルムを、ＩＰＡにて脱脂した２枚のＣｕ箔（厚さ５０μｍ）に挟み、温度１４０℃、面圧０．３ＭＰａ、３秒のヒートシール条件で熱接着した後のシール強度を測定した。
（４）耐電解液性
φ５０ｍｍ厚さ５０ｍｍのＣｕ円板に、外径５０ｍｍ内径φ３８ｍｍのドーナツ状に打ち抜きした金属接着用介在フィルムをヒートシールし、下記の電解液０．１３ｇを入れて同寸法のＣｕ円板をヒートシールして封入後、４０℃９０％ＲＨの環境で７日間保存した。電解液の漏れの有無を目視にて確認した。
電解液：１ＭＬｉＰＦ₆となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート（１：１：１）の混合液。
（５）水分バリア性
上記保存後の電解液の水分増加量をカールフィッシャー法にて測定した。
（６）抜き加工適性
上記ドーナツ形状の打ち抜き用ダイセット（雌型は０．０３ｍｍのクリアランス）にて、バリの発生しなくなる雄型押し込み量を確認した。
（７）寸法安定性
上記打ち抜きサンプルを各２０枚作成し、それぞれ直交する２方向（流れ方向とこれに直交する方向）の外径を測定し、φ５０ｍｍからの最大誤差量を測定した。
＜結果＞
【００２６】
評価の結果は表１に示す通りであった。
【表１】

実施例１ないし実施例１２においては、ラミネート強度は総じて良好であった。これにより、芯層としての構成は、実施例１ないし実施例１２いずれの構成でも十分なラミネート強度を得る事ができることが確認できた。ただし、実施例８、実施例１１においてはやや低いラミネート強度であり、実施例８は、中間接着層を薄くしたことによる押出しラミネート時の熱量不足、実施例１１は中間接着層を導入しなかった事がそれぞれ原因と推測できる。比較例１ないし比較例６においては顕著に差が見られ、特に比較例１および比較例４では、不十分な強度であった。比較例１は基材にコロナ処理を施さなかったこと、比較例４は基材が比較的融点の高いホモタイプのポリプロピレンのみから構成されることが原因と推察される。また、基材に接着促進剤を塗布しなかった比較例２及び比較例３においては、加熱保存によりラミ強度の大きな低下が確認され、接着促進剤の耐熱性に対する有効性が確認された。金属シール強度は、ラミネート強度に問題のあった比較例１ないし比較例４を除いて評価を実施し、比較例５を除く全てにおいて、十分なシール強度が得られた。比較例５が比較的低い値となったのは、金属接着層に、他の実施例、比較例と比べて融点の低いマレイン酸変性されたポリエチレンを使用した為と推察される。耐電解液性は、ラミネート強度に問題のあった比較例１ないし比較例４においてのみ漏れの発生が確認された。また、比較的金属シール強度の低かった比較例５においても、洩れは確認されなかった。水分バリア性は、実施例においては、実施例７および実施例８を除いて十分なバリア性を示している。実施例７および実施例８がやや水分透過量が大きいのは、それぞれ中間樹脂層、金属接着樹脂層を他の実施例と比較してその厚みを増したことにより断面からの水分侵入量が大きくなったためと推定される。また、比較例において、比較例６のみが特に水分透過が大きかった。これは、基材層に水分バリアー性の劣る２軸延伸ポリエステルフィルム（ＰＥＴ）を使用した為と推察される。機械適性は、実施例においてはすべて安定した結果を示した。比較例においては、ＥＭＡＡ、ＰＥａの単体フィルムを使用した比較例７および比較例８においては、バリの発生、抜き寸法の誤差いずれの機械適性も悪く、生産効率、品質の両面において好ましくない結果であった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の金属接着用介在フィルムは、芯層を延伸ポリプロピレン層とすることにより、水分バリア性に優れると共に、抜き工程等における加工適性が向上した。また、ポリエチレンイミン系の接着促進剤を使用し、さらには中間接着層を設けることで、電解液封入や加熱経時保存において安定した密封性を維持する積層体とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属用熱接着フィルムの実施例を示す積層体の断面図である。
【図２】芯層が３層構成の場合の実施例を示す断面図である
【図３】電池の構造例を説明する概念図である。
【図４】電池の別の構造例を説明する概念図である。
【図５】電池の、さらに、別の構造例を説明する概念図である。
【符号の説明】
Ｂ電池
ＨＦ金属接着用介在フィルム
Ｐ充填部
１芯層
Ｃ₀：主層
Ｃ₁,Ｃ₂：副層
２中間接着樹脂層
３金属接着樹脂層
４アンカーコート層
１０外装体
２０電解液
３０セパレーター

Claims

金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、プロピレンとエチレンとの共重合体からなる延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルム。
金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくともエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルム。
金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくとも片面にエチレンとα−オレフィンとの共重合体またはプロピレンとα−オレフィンとの共重合体を１ｗｔ％以上添加した層を有する延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルム。
金属で構成される外装体同士の間に介在させるフィルムであって、厚さが１０から８０μｍの範囲のポリプロピレン層を芯層とし、その芯層の両面に厚さが１０から８０μｍの範囲の中間接着樹脂層を介して厚さが１０から８０μｍの範囲の金属接着樹脂層を有する金属接着用介在フィルムであって、前記ポリプロピレン層は両面がコロナ処理され、該コロナ処理面に接着促進剤層が塗布形成されてなる、少なくとも片面にポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層を有する延伸ポリプロピレン層であることを特徴とする金属接着用介在フィルム。
前記金属接着樹脂層が、エチレン−メタクリル酸共重合体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載した金属接着用介在フィルム。
前記金属接着樹脂層が、エチレン−アクリル酸共重合体であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載した金属接着用介在フィルム。
前記中間接着樹脂層が、密度０．８７〜０．９３、Ｔｍ９０〜１２５℃の範囲のエチレン−α・オレフィン共重合体からなる直鎖状低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載した金属接着用介在フィルム。
前記中間接着樹脂層が、ポリエチレンとポリプロピレンのブレンド樹脂層であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載した金属接着用介在フィルム。