JP2018177440A - 巻き芯およびロール状ラミネート材 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みの異なる部分を有するラミネート材のロール状物において型付きを低減する。【解決手段】金属箔１１と樹脂層１３、１５が貼り合わされたラミート材１は、ＴＤ方向（Transverse Direction）両端の耳部２２を除く主領域２３に、周囲と厚みの異なる異厚み部２１をＭＤ方向（Machine Direction）に繰り返し有し、前記ラミネート材１を巻き付ける巻き芯３０は、断面円形の本体部３１の外周面において、前記ラミネート材１の耳部２２間の寸法を隔てた２箇所に、半径方向に突出する段差部３２が全周にわたって設けられ、前記ラミネート材１が、前記巻き芯３０の段差部３２に耳部２２を重ねて複数重に巻き付けられている。【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄電デバイスの外装体や食品や医薬品の包装材に用いられるラミネート材を巻き付ける巻き芯およびロール状ラミネート材に関する。

携帯通信端末機器用蓄電池、車載用蓄電池、回生エネルギー回収用蓄電池、キャパシタ、全固体電池等の電池は小型化、軽量化に伴い、従来使用されていた金属製の外装体に代えて、金属箔の両面に樹脂フィルムを接着剤で貼り合わせたラミネート材製の外装体が用いられることが多くなっている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載されたキャパシタ用ラミネートケースは、ケース内側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極接続部を形成し、ケース外側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極端子を形成したものである。このタイプのラミネートケースはタブリードを必要としないので、キャパシタの小型軽量化を図ることができる。

また、ラミネート材における金属箔の露出方法として、出願人は金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において露出予定部に接着剤を塗布しない部分を形成し、貼り合わせ後に接着剤未塗布部上の樹脂フィルムを切除する方法を提案した（特許文献２参照）。この方法によれば、露出予定部は金属箔と樹脂フィルムとが接着されていないので容易に樹脂フィルムを切除でき、かつ金属箔表面が接着剤で汚損されることもない。

また、金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において、金属箔の露出予定部に離型材を貼り付け、または塗布した上で樹脂フィルムを貼り合わせ、その後樹脂フィルムを切除する際に離型材を樹脂フィルムとともに除去する方法もある。

特開２０１３−１６１６７４号公報 特開２０１５−２０５５０４号公報 特開２０１４−１５３３７号公報

上記のラミネート材は各層を貼り合わせて積層体とし、貼り合わせ工程に続いて巻き芯に巻き取られ、原反はロール巻きの状態で保管される。また、原反をほどきながら樹脂フィルムの樹脂フィルムの一部切除を行って別の巻き芯に巻き取られる。

金属箔露出部を形成するためのラミネート材の原反は、接着剤未塗布部を有するものはその部分が周囲よりも厚みが薄く、離型材を付与したものはその部分が周囲よりも厚みが厚くなっている。このため、長尺のラミネート材を巻き芯に複数重に巻き付けてロール状にすると、厚みの異なる部分の形状が重なったラミネート材に転写される型付きが発生することがある。また、樹脂層の一部切除して金属箔露出部を形成した後のラミネート材も金属箔露出部が形成された部分が周囲よりも厚みが薄くなっているので、ロール状にすると型付きが発生することがある。このような型付きはラミネート材の外観品質を低下させるものである。

なお、特許文献３には、粘着テープのロール状物において、巻き付け始端部に形成される段差によって生じる段差痕を低減する方法として、段差部に樹脂を満たしてスロープを形成する段差痕低減構造が記載されている。しかし、前記特許文献３の段差痕低減構造は厚みが一定のテープを対象としたものであり、厚みの異なる部分を有するラミネート材の型付きを低減することはできない。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、厚みの異なる部分を有するラミネート材のロール状物において型付きを低減できる巻き芯、およびこの巻き芯を用いたロール状ラミネート材の提供を目的する。

即ち、本発明は下記［１］〜［４］に記載の構成を有する。

［１］断面円形の本体部の外周面において、本体部の長さ方向における少なくとも２箇所に、半径方向に突出する段差部が全周にわたって設けられていることを特徴とする巻き芯。

［２］金属箔と樹脂層が貼り合わされたラミート材は、ＴＤ方向（Transverse Direction）両端の耳部を除く主領域に、周囲と厚みの異なる異厚み部をＭＤ方向（Machine Direction）に繰り返し有し、
前記ラミネート材を巻き付ける巻き芯は、断面円形の本体部の外周面において、前記ラミネート材の耳部間の寸法を隔てた２箇所に、半径方向に突出する段差部が全周にわたって設けられ、
前記ラミネート材が、前記巻き芯の段差部に耳部を重ねて複数重に巻き付けられていることを特徴とするロール状ラミネート材。

［３］前記ラミネート材の異厚み部が、樹脂層の一部が除去されて金属箔が露出する金属箔露出部、または前記金属箔露出部の形成予定部である前項２に記載のロール状ラミネート材。

［４］前記巻き芯の段差部の高さが０．０１ｍｍ〜１０ｍｍである前項２または３に記載のロール状ラミネート材。

上記［１］の巻き芯にシートを複数重に巻き付けると、段差部上で強く巻締めることで、段差部間で巻締め具合を緩くすることができる。

上記［２］に記載のロール状ラミネート材は、両端の耳部が巻き芯の段差部上にあって耳高となって強く巻締められ、段差部間の主領域は緩く巻かれている。異厚み部のある主領域は緩く巻かれているので、重なり合ったラミネート材が強く接触することがなく、異厚み部を設けることで発生する型付きが低減される。

上記［３］に記載のロール状ラミネート材によれば、異厚み部として樹脂層の一部が除去されて金属箔が露出する金属箔露出部または前記金属箔露出部の形成予定部を有するラミネート材において上記の効果を得られる。

上記［４］に記載のロール状ラミネート材によれば、主領域において型付の発生を抑えることができる適正な巻きの強さでラミネート材を巻くことができる。

本発明のロール状ラミネート材に適用するラミネート材の斜視図である。 図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線断面図である。 本発明の巻き芯を用いたロール状ラミネート材の断面図である。 他のラミネート材の断面図である。 さらに他のラミネート材の断面図である。 他の巻き芯とラミネート材の配置例を示す平面図である。

図１Ａおよび図１Ｂは本発明を適用するラミネート材であり、図２は本発明の巻き芯を用いたロール状ラミネート材を示している。図３および図４は他のラミネート材、図５は他の巻き芯とラミネート材の配置例を示している。これらのラミネート材は蓄電デバイスの外装体として用いられる。

以下の説明において、同一符号を付した部材は同一物または同等物を表しており、重複する説明を省略する。
［ラミネート材］
図１Ａおよび図１Ｂのラミネート材１は、金属箔１１の一方の面に第１接着剤層１２を介してケースの外側層となる耐熱性樹脂層１３が積層されるとともに、前記金属箔層１１の他方の面に第２接着剤層１４を介してケースの内側層となる熱融着性樹脂層１５が積層され、金属箔１１の両面に樹脂層が積層されている。前記第２接着剤層１４には、接着剤が塗布されていない接着剤未塗布部１４ａ形成されている。

前記接着剤未塗布部１４ａでは金属箔１１と熱融着性樹脂層１５とが接着されずに離れており、熱融着性樹脂層１５を容易に剥離できる。即ち、熱融着性樹脂層１５の一部に易剥離部２０が形成されている。このような易剥離部２０が、ラミネート材１のＴＤ方向（Transverse Direction）において１つ形成され、ＭＤ方向（Machine Direction）において所定間隔で繰り返し形成されている。

前記易剥離部２０の直下は空洞であるため、熱融着性樹脂層１５の一部である易剥離部２０が凹んで周囲の接着剤が塗布された部分よりも厚みが薄くなる。従って、前記易剥離部２０が形成された部分は本発明における異厚み部２１に対応する。また、前記ラミネート材１のＴＤ方向において、両端部が耳部２２であり、耳部２２を除く領域が主領域２３である。耳部と主領域に明確な境界はないが、耳部に接着剤未塗布部１４ａによる異厚み部２１は存在しない。

前記接着剤未塗布部１４ａを有するラミネート材１の製造方法は限定されず、例えば以下の方法で作製することができる。

金属箔１１に、表面に凹部を有するグラビアロールを用いて接着剤が塗布されない接着剤未塗布部１４ａを形成しながら接着剤を塗布した後、金属箔１１と熱融着性樹脂層１５を貼り合わせてエージング処理する。接着剤の塗布方法はロール塗布のほか、インクジェット方式で未塗布部を形成しつつ接着剤を吹き付け塗布する方法がある。易剥離部の無い耐熱性樹脂層１３は、金属箔１１と耐熱性樹脂層１３の合わせ面の全体に接着剤を塗布して第１接着剤層１２を形成し、これらを貼り合わせる。
［巻き芯およびロール状ラミネート材］
図２に示すように、巻き芯３０は断面円形の本体部３１の外周面において、本体部３１の長さ方向の２箇所に半径方向に突出する段差部３２が全周にわたって設けられ、前記段差部３２によって巻き芯３０の本体部３１の直径が拡大されている。また、２つの段差部３２の間隔は前記ラミネート材１の耳部２２間の寸法に対応している。

前記ロール状ラミネート材３は、ラミネート材１の耳部２２を巻き芯３０の段差部３２に重なるように位置合わせして複数重に巻き付けられている。前記ロール状ラミネート材３は、ラミネート材１の耳部２２が段差部３２上に巻かれたことで部分的にロールの直径が大きくなり、耳高となっている。前記段差部３２上にある耳部３２は強く巻締められているが、段差部３２の間に巻かれている主領域２３は巻きの締まり具合が緩くなっている。異厚み部２１のある主領域２３は緩く巻かれているので、重なり合ったラミネート材１同士が強く接触しておらず、異厚み部２１による型付きが発生しにくく、型付きが低減される。

なお、図示例のロール状ラミネート材３の巻き芯３０は、段差部３２がラミネート材１の耳部２２から少しはみ出す位置に設けられている。この図が示すように、ラミネート材１と段差部３２は厳密に端部を揃える必要はなく、どちらかが外側にはみ出していても何も不都合はない。

前記巻き芯３０の段差部３２の高さはロールの巻き数や、シートの厚みにもよるが、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍが好ましい。０．０１ｍｍ未満では耳高にして主領域２３の巻き付けの強さを緩くする効果が小さい。また、段差部３２の高さが高い程主領域２３の巻き付け強さが緩くなるが、１０ｍｍの高さがあれば十分に型付きが低減されるので、それ以上高くするには及ばない。また、前記範囲の高さであれば巻きずれも起こりにくい。特に好ましい高さは０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。

前記巻き芯３０の材質は何ら限定されず、紙、樹脂、金属等の周知の材料の巻き芯を使用できる。段差部の形成方法としては、段差部付きの本体部として一体成形するか、あるいは円筒体または円柱体の表面を研削して段差部を成型する方法がある。また、円筒体または円柱体に所要幅のテープを巻き付けることによって段差部を形成することもできる。テープの材質は限定されず、樹脂、紙、布、セロハン等を用いることができる。樹脂としては、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、高密度ポリエチレン、ポリアセタール、アクリル樹脂、酢酸セルロース、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等を例示できる。また、巻き芯３０の表面は静摩擦係数の高い滑り止め加工を施した面であることが好ましい。

本発明の巻き芯は本体部の少なくとも２箇所に直径が拡大された段差部が設けられている。この巻き芯にラミネート材のようなシートを複数重に巻き付けると、段差部上で強く巻締められ、段差部間では巻締め具合が緩くなり、シートの締まり具合に強弱がつく。換言すると、強く巻締めたい部分に段差部を設け、あるいは緩く巻き付けたい部分の両端に段差部を設けることによって、巻き芯に巻き付けたシートの締まり具合をＴＤ方向（Transverse Direction）の位置ごとに変化を付けることができる。前記巻き芯に巻き付けるシートはラミネート材に限定されない。
［他のラミネート材］
本発明のラミネート材における異厚み部とは、周囲を厚みの異なる部分に囲まれている部分を意味し、厚みの厚い部分に囲まれた薄い部分、または厚みの薄い部分に囲まれた厚い部分である。ラミネート材はこのような異厚み部をＭＤ方向（巻き付け方向）において繰り返し有している。

図１Ａのラミネート材１は周囲よりも厚みの薄い異厚み部２１を有している。前記ラミネート１を蓄電デバイスの外装体として使用する場合は、図３に示すように、易剥離部２０を切除して金属箔露出部２４を形成する。この金属箔露出部２４が形成されている部分は周囲よりも厚みの薄い異厚み部２５である。前記易剥離部２１の切除はロール状ラミネート材３を解いて別の巻き芯に巻き取る工程中に連続して行うことがある。金属箔露出部２４を形成後もＭＤ方向において異厚み部２５を繰り返し有するラミネート材であるから、ロール状ラミネート材３から段差部付きの別の巻き芯に巻き取ることによって金属箔露出部を有するラミネート材のロール状物における型付きの発生を低減することができる。

図４のラミネート材４は周囲よりも厚みの厚い異厚み部２６を有している。前記ラミネート材４は、金属箔１１の所要位置に離型剤１６を塗布し、離型剤１６上を含む金属箔１１の全面に接着剤を塗布して第２接着剤層１４を形成し、熱融着性樹脂層１５が貼り合わされている。また、前記金属箔１１と耐熱性樹脂層１３とは、合わせ面の全体に接着剤を塗布して第１接着剤層１２を形成して貼り合わされている。金属箔１１と第２接着剤層１４の間に離型剤１６を介在させることによって熱融着性樹脂層１５と金属箔１１との接合力が弱まり、熱融着性樹脂層１５において熱融着性樹脂層１５の部分除去が容易な易剥離部２７が形成される。前記易剥離部２７が形成されている部分は離型剤１６の厚みが加わわっているので、周囲よりも厚みが厚くなっている。従って、前記易剥離部２７が形成された部分は本発明における異厚み部２６に対応する。

前記ラミネート材４は、厚みの薄い異厚み部２１を有するラミネート材１と同様に、段差部付きの巻き芯に巻き取り、異厚み部２６が形成されている主領域の巻きの強さを緩くすることによって型付きの発生を低減することができる。

また、前記ラミネート材４は、熱融着性樹脂層１５の易剥離部２７の周縁を切断して引っ張ると、第２接着剤層１４および離型材１６が易剥離部２７とともに引っ張られて金属箔１１が露出する。前記易剥離部２７の除去によって金属箔露出部２４が形成され、図１Ａのラミネート材１の易剥離部２１を除去して金属箔露出部２４を形成したラミネート材（図３参照）と同じ形態となり、周囲よりも厚みの薄い異厚み部２５を有するラミネート材となる。このラミネート材もまた、本体部３１の外周面に段差部３２を有する巻き芯３０に巻き付けて耳高にすることによって、ロール状ラミネート材における型付きの発生を低減することができる。

また、前記離型剤１６の塗布をシート状の離型材の貼り付けに変えても易剥離部を形成することができる。このような離型材の貼り付けによる易剥離部も周囲よりも厚みが厚くなり、本発明の異厚み部に対応するので、段差部を有する巻き芯に巻き付けることによって型付きの発生を低減することができる。

上述したラミネート材１，４の易剥離部は、金属箔露出部２４を形成することを前提として樹脂層の一部を容易に剥離できるように加工された部分であり、本発明における金属箔露出部の形成予定部に対応する。

本発明を適用するラミネート材は、金属箔露出部または金属箔露出部の形成予定部を有するものに限定されない。異厚み部が形成された原因が何であれ、段差部を有する巻き芯に巻き付けて耳高にすることによって型付きを低減できる。また、電池ケースには金属箔の両面に樹脂層を有するラミネート材が用いられるが、本発明を適用するラミネート材の用途は限定されず、金属箔の片面のみに樹脂層を有するラミネート材も本発明の技術的範囲に含まれる。また、金属箔の両面に樹脂層を有するラミネート材において、異厚み部は片面に形成されていても両面に形成されていてもよく、異厚み部の形状や数も何ら限定されない。
［ラミネート材の材料］
本発明はラミネート材を構成する各層の材料を限定するものではなく、ラミネート材の用途に応じて適宜選択する。以下は、電池ケースの好ましい材料の例である。

金属箔１１として、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔、銅箔、チタン箔、これらの金属のクラッド箔を例示でき、さらにはこれらの金属箔にめっきを施しためっき箔を例示できる。また、これらの金属箔に化成皮膜を形成することも好ましい。金属箔１１の厚さは７μｍ〜１５０μｍが好ましい。

耐熱性樹脂層１３を構成する耐熱性樹脂としては、ラミネート材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂層１５を構成する熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが特に好ましい。例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。前記ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６−ポリアミドフィルム、６，６−ポリアミドフィルム、ＭＸＤポリアミドフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。また、耐熱性樹脂層１３は、単層で形成されていても良いし、あるいは、例えばＰＥＴフィルム／ポリアミドフィルムからなる複層で形成されていても良い。また、厚さは９μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。

熱融着性樹脂層１５を構成する熱可塑性樹脂としては、耐薬品性および熱封止性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。また、厚さは２０μｍ〜８０μｍの範囲が好ましい。

耐熱性樹脂層１３側の第１接着剤１２としては、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステル−ウレタン系樹脂、あるいはポリエーテル−ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。一方、熱融着性樹脂層１５側の第２接着剤１４としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤が挙げられる。
［他の巻き芯およびロール状ラミネート材］
本発明のロール状ラミネート材に用いられている巻き芯は、ラミネート材の両耳部に対応する位置に段差部を有している。幅の広いラミネート材では中央に近い部分は巻き締めの強さを緩める効果が低下するので、主領域に対応する位置にも段差部を設けることによって異厚み部による型付きを低減できる。

図５はロール状ラミネート材６の外周面を平面に展開した図である。ラミネート材５は、大小各１個の異厚み部を一組とし、幅方向に３組の異厚み部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが形成され、巻き取り方向において３組の異厚み部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが繰り返し形成されている。巻き芯３５は、本体部３１の外周面に、ラミネート材５の両耳部２２に対応する段差部３２に加えて、異厚み部２８ａと２８ｂの間および異厚み部２８ｂと２８ｃの間に対応する位置にも段差部３６が設けられている。主領域に対応する位置に段差部を設ける場合は、図５に示すように、ＭＤ方向において異厚み部が存在しない箇所に段差部３６を設ける。

また、図５のラミネート材５のように、同形の異厚み部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが幅方向に繰り返されるものは、スリット加工をして複数の巻き芯に巻き替えられることがある。スリット品においても、両耳部に対応する位置に段差部を有する巻き芯を用いることによって易厚み部による型付きを低減できる。

本発明は、金属箔露出部または金属箔露出部形成予定部を有するラミネート材に好適に利用できる。

１、４、５…ラミネート材
３、６…ロール状ラミネート材
１１…金属箔
１３…耐熱性樹脂層
１５…熱融着性樹脂層
２０、２７…易剥離部
２１、２５、２６、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ…異厚み部
２２…耳部
２３…主領域
２４…金属箔露出部
３０、３５…巻き芯
３１…本体部
３２、３６…段差部

Claims (4)

1. 断面円形の本体部の外周面において、本体部の長さ方向における少なくとも２箇所に、半径方向に突出する段差部が全周にわたって設けられていることを特徴とする巻き芯。
2. 金属箔と樹脂層が貼り合わされたラミート材は、ＴＤ方向（Transverse Direction）両端の耳部を除く主領域に、周囲と厚みの異なる異厚み部をＭＤ方向（Machine Direction）に繰り返し有し、
   前記ラミネート材を巻き付ける巻き芯は、断面円形の本体部の外周面において、前記ラミネート材の耳部間の寸法を隔てた２箇所に、半径方向に突出する段差部が全周にわたって設けられ、
   前記ラミネート材が、前記巻き芯の段差部に耳部を重ねて複数重に巻き付けられていることを特徴とするロール状ラミネート材。
3. 前記ラミネート材の異厚み部が、樹脂層の一部が除去されて金属箔が露出する金属箔露出部、または前記金属箔露出部の形成予定部である請求項２に記載のロール状ラミネート材。
4. 前記巻き芯の段差部の高さが０．０１ｍｍ〜１０ｍｍである請求項２または３に記載のロール状ラミネート材。
   

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