TWI866281B

TWI866281B - 鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材

Info

Publication number: TWI866281B
Application number: TW112122319A
Authority: TW
Inventors: 廖德超; 袁敬堯; 廖偉棠
Original assignee: 南亞塑膠工業股份有限公司
Priority date: 2023-06-15
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2024-12-11
Also published as: TW202501872A; JP2024180224A; CN119141977A; JP7701957B2; US20240416628A1

Abstract

本發明公開一種鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材。鋁塑膜包括一聚酯層、一複合樹脂層、一聚醯胺層以及一鋁金屬層。複合樹脂層設置於聚酯層以及聚醯胺層之間，鋁金屬層設置於聚醯胺層上。聚酯層、複合樹脂層以及聚醯胺層是以共擠壓出一體成形。複合樹脂層包括三元共聚物以及聚烯類樹脂，以複合樹脂層的總重為100重量百分比，三元共聚物的含量大於45重量百分比，且三元共聚物包含乙烯-丙烯酸丁酯結構單元。

Description

鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材

本發明涉及一種鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材，特別是涉及一種應用於電池的鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材。

就包裝材料而言，要以單一材料達到理想的保護性，具有一定的困難性。因此，市面上的包裝材料，大多是由多層薄膜複合而成，通過不同薄膜的組合或搭配，來調整獲得理想的保護效果。

常見的薄膜複合方式包括塗佈貼合加工。然而，使用膠層貼合的加工方式需要使用溶劑，溶劑的使用會對環境產生危害，故現有包裝材料在製法上仍有待改善。

除了保護性之外，多層薄膜間的接著性，也是包裝材料需著重的特性。當包裝用途不同時，市場期望的接著強度也會有所不同。

舉例來說，當包裝材料是用來封裝電池組及電解液時，包裝材料需具備一定程度的耐熱性、絕緣性、可撓性、耐電解液性及拉伸性，以便適用於電池製程中的各種加工步驟。

因此，如何通過材料的改良，使包裝材料具有理想的保護效果，並提升多層薄膜間的接著性，進而可因應各種使用用途，並克服溶劑對環境不友善的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種鋁塑膜。鋁塑膜包括一聚酯層、一複合樹脂層、一聚醯胺層以及一鋁金屬層。複合樹脂層設置於聚酯層以及聚醯胺層之間，鋁金屬層設置於聚醯胺層上。聚酯層、複合樹脂層以及聚醯胺層是以共擠壓出一體成形。複合樹脂層包括三元共聚物以及聚烯類樹脂，以複合樹脂層的總重為100重量百分比，三元共聚物的含量大於45重量百分比，且三元共聚物包含乙烯-丙烯酸丁酯結構單元。

於一些實施例中，三元共聚物是由乙烯單體、丙烯酸丁酯單體與丙烯酸單體合成的共聚物。

於一些實施例中，以三元共聚物的總重為100%，三元共聚物中乙烯單體與丙烯酸丁酯單體的重量比例為14%至20%。

於一些實施例中，三元共聚物接枝有馬來酸酐。

於一些實施例中，乙烯單體上接枝有馬來酸酐，馬來酸酐的接枝率為5 wt%至15 wt%。

於一些實施例中，複合樹脂層中三元共聚物與聚烯類樹脂的重量比例為1：1至3：1。

於一些實施例中，聚酯層的成分為聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度為0.60至0.68，聚對苯二甲酸乙二酯的熔點為240°C至250°C。

於一些實施例中，形成聚醯胺層的材料的數均分子量為20000克/莫耳至23000克/莫耳，形成聚醯胺層的材料的相對黏度為2.7至2.9，形成聚醯胺層的材料的熔點為215°C至225°C。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是提供一種用於鋁塑膜的基材。用於鋁塑膜的基材包括一聚酯層、一複合樹脂層以及一聚醯胺層。複合樹脂層設置於聚酯層以及聚醯胺層之間，聚酯層、複合樹脂層以及聚醯胺層是以共擠壓出一體成形。複合樹脂層包括三元共聚物以及聚烯類樹脂，以複合樹脂層的總重為100重量百分比，三元共聚物的含量大於45重量百分比，且三元共聚物包含乙烯-丙烯酸丁酯結構單元。

於一些實施例中，用於鋁塑膜的基材的霧度小於5%。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材，其能通過“以複合樹脂層的總重為100重量百分比，三元共聚物的含量大於45重量百分比”、“三元共聚物包含乙烯-丙烯酸丁酯結構單元”以及“聚酯層、複合樹脂層及聚醯胺層是以共擠壓出一體成形”的技術方案，以使鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材具有透明性以及良好的結合性。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“鋁塑膜以及用於鋁塑膜的基材”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

請參閱圖1所示，圖1為本發明的鋁塑膜的側視示意圖。鋁塑膜1包括用於鋁塑膜的基材2以及一鋁金屬層3。鋁金屬層3可通過膠黏的方式設置於用於鋁塑膜的基材2上，但本發明並不限於此設置方式，只要可將鋁金屬層3固定於用於鋁塑膜的基材2上即可。

在本發明中，用於鋁塑膜的基材2是通過共擠壓出一體成形。在製造用於鋁塑膜的基材2的過程中，不排除塗佈上膠的步驟。由於未使用黏膠，不需使用溶劑型溶液，也不會有因黏膠老化而導致層體脫落的問題。因此，用於鋁塑膜的基材2具有製程簡便且環保的優點。

請參閱圖2所示，圖2為本發明用於鋁塑膜的基材2的側視示意圖。用於鋁塑膜的基材2包括一聚酯層21、一複合樹脂層22以及一聚醯胺層23。

當應用於電池外包裝材時，聚酯層21會與電解液接觸，故聚酯層21需具備良好的耐電解液性以及耐熱性。聚醯胺層23會與鋁金屬層3接觸，為了保護其他層體，聚醯胺層23需具備良好的耐穿刺性，確保電池使用上的安全性。於一示範實施例中，用於鋁塑膜的基材2的厚度為15微米至45微米，但本發明不以此為限。

由於材料特性上的差異，聚酯與聚醯胺無法通過熱融結合。若將聚酯與聚醯胺直接共擠壓出，材料會分層，無法形成複合膜。因此，本發明選用特定的複合樹脂材料，以在聚酯層21與聚醯胺層23之間形成複合樹脂層22。複合樹脂層22可分別與聚酯層21與聚醯胺層23結合，使得鋁塑膜1具有足夠的剝離強度以及適當的拉伸強度。

並且，複合樹脂層22需具備高透明性以及低霧度的特性，以維持用於鋁塑膜的基材2具備高透明性以及低霧度的特性。如此一來，可方便檢查鋁塑膜1於沖型之後是否產生缺陷，並可確認鋁金屬層3上的條碼是否清晰，以利於品管。

在本發明中，形成複合樹脂層22的材料包括三元共聚物，三元共聚物具有極性。三元共聚物的添加，可使聚酯層21、複合樹脂層22及聚醯胺層23具有良好的結合效果。

三元共聚物包含乙烯-丙烯酸丁酯的重複結構單元。也就是說，合成三元共聚物的單體中包括乙烯與丙烯酸丁酯。

於一示範實施例中，三元共聚物是由乙烯單體、丙烯酸丁酯單體與丙烯酸單體所合成的共聚物，且此三種單體同時共聚反應形成三元共聚物。如此一來，三元共聚物可具有極性，且可同時與聚酯層21以及聚醯胺層23具有良好的結合效果。然而，本發明不以此為限。

為了提升接合效果，可控制三元共聚物中乙烯單體與丙烯酸丁酯單體的重量比例。於一示範實施例中，以三元共聚物的總重為100重量百分比，三元共聚物中乙烯單體與丙烯酸丁酯單體的總量為14重量百分比至20重量百分比。舉例來說，丙烯酸丁酯在合成三元共聚物的單體中的莫耳含量可以為15%、16%、17%、18%或19%。

於一示範實施例中，三元共聚物的邵氏硬度為85A至90A。三元共聚物在190°C/2.16kg條件下測量的熔融指數為6.5至7.5。

為了進一步加強結合效果，三元共聚物接枝有馬來酸酐鏈段。於一示範實施例中，選用接枝有馬來酸酐鏈段的乙烯單體來合成三元共聚物。具體來說。馬來酸酐於乙烯上的接枝率為5 wt%至15 wt%。

在複合樹脂層22中，三元共聚物的含量須達一定含量，才可達到良好的接合效果。具體來說，以複合樹脂層22的總重為100重量百分比，三元共聚物在複合樹脂層22中的含量大於或等於45重量百分比。

較佳的，三元共聚物在複合樹脂層22中的含量大於或等於50重量百分比。舉例來說，三元共聚物在複合樹脂層22中的含量可以是55重量百分比、60重量百分比、65重量百分比、70重量百分比、75重量百分比、80重量百分比、85重量百分比、90重量百分比、95重量百分比或100重量百分比。

除了三元共聚物之外，形成複合樹脂層22的材料還可進一步包括一聚烯類樹脂。聚烯類樹脂的添加，可達到降低成本的效果，且可提升複合樹脂層22的延伸性，以利於後續延伸的製程。但需注意的是，三元共聚物在複合樹脂層22中的含量仍需維持大於或等於45重量百分比。

於一示範實施例中，聚烯類樹脂是低密度聚乙烯。聚烯類樹脂可與三元共聚物具有良好的相容性，以便共同形成複合樹脂層22，且不會負面影響複合樹脂層22的延伸性，其中又以低密度聚乙烯較佳。並且，用於鋁塑膜的基材2可具有高透明性以及低霧度的特性。

於一些實施例中，聚酯層21是選用熔點為240°C至250°C的聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度為0.60至0.68。聚醯胺層23是選用分子量為20000克/莫耳至23000克/莫耳的尼龍6（或稱為聚己內醯胺），尼龍6的相對黏度為2.7至2.9，尼龍6的熔點為215°C至225°C，尼龍6的過氧化值為42±2 meq/kg。

在製造用於鋁塑膜的基材2時，其至少包括下列幾個步驟：乾燥原料（S1）；使用原料以三層共擠出一複合疊層（S2）；雙軸延伸複合疊層至預期厚度（S3）；熱固定延伸後的複合疊層，製得用於鋁塑膜的基材2（S4）；於冷卻後，收卷用於鋁塑膜的基材2（S5）。

為方便說明本發明的功效，根據上述步驟S1至S5製備實施例1、2以及比較例1的用於鋁塑膜的基材2，另將差異以及特性結果列於表1中。

[實施例1]

在步驟S1中，將聚對苯二甲酸乙二酯（以下簡稱為PET）、複合樹脂材料（形成複合樹脂層22的材料）以及尼龍6，置於110°C至130°C的溫度、露點為-40°C的環境下，乾燥6至8小時。複合樹脂材料中包括重量比為1：1的三元共聚物與低密度聚乙烯（以下簡稱為LDPE）。三元共聚物（以下簡稱為EBA-AA）是由乙烯單體、丙烯酸丁酯單體與丙烯酸單體共同聚合而成的共聚物。其中，乙烯單體上接枝有5 wt%至15 wt%的馬來酸酐。於本說明書中，接枝率的定義為（接枝後重量-接枝前重量）/（接枝前重量）×100%。

在步驟S2中，三層共擠裝置中，螺桿的加工溫度分別為260°C、250°C、250°C，依序對應形成聚酯層21、複合樹脂層22及聚醯胺層23。進料區塊（feedblock）的溫度為250°C。聚酯層21、複合樹脂層22及聚醯胺層23經三層共擠出後的厚度依序為40微米、16微米、144微米。複合疊層的總厚度為200微米。

經步驟S3的雙軸延伸後，聚酯層21、複合樹脂層22及聚醯胺層23的厚度依序為5微米、2微米、18微米。用於鋁塑膜的基材2的總厚度為25微米。

使用美國愛色麗公司（X-Rite）生產的霧度及穿透率測量機台（型號：X-rite color eye 7000A），根據美國材料和試驗協會制定的標準測試方法ASTM D1003，測量用於鋁塑膜的基材2的霧度及可見光穿透率。由結果可得知，用於鋁塑膜的基材2的霧度為3.7%，用於鋁塑膜的基材2的可見光穿透率為91.6%。

使用拉伸強度測量機台（型號：Shimadzu AG-X），根據美國材料和試驗協會制定的標準測試方法ASTM D882，測量用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度。由結果可得知，用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度為9.7 kg/cm ²。

另為了評估用於鋁塑膜的基材2的層間接著強度，手撕用於鋁塑膜的基材2，發現其斷面呈鋸齒狀。也就是說，在實施例1中，各層體間的接著強度較差。

[實施例2]

實施例2中使用的原料以及操作方式與實施例1相似，其差異在於：複合樹脂材料中三元共聚物（乙烯、丙烯酸丁酯與丙烯酸的共聚物）與低密度聚乙烯的重量比為3：1。

在實施例2中，用於鋁塑膜的基材2的總厚度為25微米。經測量後，用於鋁塑膜的基材2的霧度為1.2%，用於鋁塑膜的基材2的可見光穿透率為91.3%，用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度為12.4 kg/cm ²。手撕用於鋁塑膜的基材2發現其斷面平整。也就是說，在實施例2中，各層體間的接著強度佳。

[比較例1]

比較例1中使用的原料以及操作方式與實施例2相似，其差異在於：複合樹脂材料添加聚對苯二甲酸乙二酯與三元共聚物相混。複合樹脂材料中三元共聚物（乙烯、丙烯酸丁酯與丙烯酸的共聚物）與聚對苯二甲酸乙二酯的重量比為3：1。

在比較例1中，用於鋁塑膜的基材2的總厚度為25微米。經測量後，用於鋁塑膜的基材2的霧度為25.7%，用於鋁塑膜的基材2的可見光穿透率為93.5%，用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度為13.6 kg/cm ²。手撕用於鋁塑膜的基材2發現其斷面平整但有些微凹凸。也就是說，在比較例1中，各層體間的接著強度尚可。

表1

	實施例1	實施例2	比較例1
聚酯層	PET	PET	PET
複合樹脂層（重量比）	EBA-AA：LDPE =1：1	EBA-AA：LDPE =3：1	EBA-AA：PET =3：1
聚醯胺層	尼龍6	尼龍6	尼龍6
霧度	3.7%	1.2%	25.7%
可見光穿透率	91.6%	91.3%	93.5%
拉伸強度	9.7 kg/cm ²	12.4 kg/cm ²	13.6 kg/cm ²

由實驗結果可得知，當複合樹脂層22中三元共聚物的含量大於45重量百分比時，複合樹脂層22可通過共擠壓出的方式，同時與聚酯層21以及聚醯胺層23結合，且具有良好的接著強度。因此，本發明可避免以往製造複合膜層需二次加工或貼合膠層的缺陷，且具有方便下游廠商使用的優點。

並且，複合樹脂層22的設置並不會負面影響用於鋁塑膜的基材2的可見光穿透率。具體來說，用於鋁塑膜的基材2的可見光穿透率大於90%。

當添加聚烯類樹脂與三元共聚物混合時，不僅可降低成本，還可提升複合樹脂層22的延伸性。由表1的結果可得知，實施例1、2中用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度低於比較例1中用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度。具體來說，本發明的用於鋁塑膜的基材2的拉伸強度為8 kg/cm ²至13 kg/cm ²。

並且，相較於添加聚對苯二甲酸，添加聚烯類樹脂可維持用於鋁塑膜的基材2具有低霧度的特性，以適用於多種用途。具體來說，用於鋁塑膜的基材2的霧度小於5%，較佳為小於4%，更佳為小於3%。

[實施例的有益效果]

更進一步來說，本發明的材料選用是針對電池包裝材而設計，選用的三元共聚物本身具有高透明性、低霧度的特性，且三元共聚物可同時與聚酯以及聚醯胺具有良好的接著效果。因此，本發明用於鋁塑膜的基材可通過共擠壓出的方式直接製得，具有製造簡便的優勢。

為了優化結合效果，本發明選用至少包含乙烯與丙烯酸丁酯重複結構單元的三元共聚物，並調控合成三元共聚物的單體中丙烯酸丁酯所佔的重量比例。更發現選用乙烯、丙烯酸丁酯以及丙烯酸作為合成三元共聚物的單體時，三元共聚物可與聚酯以及聚醯胺具有良好的接著效果。另外，亦可選用接枝有馬來酸酐的三元共聚物。

另一方面，本發明也針對聚酯層以及聚醯胺層的成分特性進行調控，以便雙向優化各層體間的接著強度，並提升鋁塑膜的特性（例如：耐電解液性、耐熱性及耐穿刺性）。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1:鋁塑膜 2:用於鋁塑膜的基材 21:聚酯層 22:複合樹脂層 23:聚醯胺層 3:鋁金屬層

圖1為本發明的鋁塑膜的側視示意圖。

圖2為本發明的用於鋁塑膜的基材的側視示意圖。

1:鋁塑膜

2:用於鋁塑膜的基材

3:鋁金屬層

Claims

一種鋁塑膜，其包括：一聚酯層；一複合樹脂層，其是由三元共聚物以及聚烯類樹脂所組成，以所述複合樹脂層的總重為100重量百分比，所述三元共聚物的含量大於45重量百分比，所述三元共聚物是由乙烯單體、丙烯酸丁酯單體與丙烯酸單體合成的共聚物；一聚醯胺層，所述複合樹脂層設置於所述聚酯層與所述聚醯胺層之間，所述聚酯層、所述複合樹脂層及所述聚醯胺層是以共擠壓出一體成形；其中，形成所述聚醯胺層的材料的數均分子量為20000克/莫耳至23000克/莫耳；以及一鋁金屬層，其設置於所述聚醯胺層上。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，以所述三元共聚物的總重為100%，所述三元共聚物中乙烯單體與丙烯酸丁酯單體的重量比例為14%至20%。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，所述三元共聚物接枝有馬來酸酐。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，所述乙烯單體上接枝有馬來酸酐，所述馬來酸酐於所述乙烯單體上的接枝率為5wt%至15wt%。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，所述複合樹脂層中所述三元共聚物與所述聚烯類樹脂的重量比例為1：1至3：1。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，所述聚酯層的成分為聚對苯二甲酸乙二酯，所述聚對苯二甲酸乙二酯的熔點為240℃至250℃。
如請求項1所述的鋁塑膜，其中，形成所述聚醯胺層的材料的熔點為215℃至225℃。
一種用於鋁塑膜的基材，其包括：一聚酯層；一複合樹脂層，其是由三元共聚物以及聚烯類樹脂所組成，以所述複合樹脂層的總重為100重量百分比，所述三元共聚物的含量大於45重量百分比，所述三元共聚物是由乙烯單體、丙烯酸丁酯單體與丙烯酸單體合成的共聚物；以及一聚醯胺層，所述複合樹脂層設置於所述聚酯層與所述聚醯胺層之間，所述聚酯層、所述複合樹脂層及所述聚醯胺層是以共擠壓出成形；其中，形成所述聚醯胺層的材料的數均分子量為20000克/莫耳至23000克/莫耳。
如請求項8所述的用於鋁塑膜的基材，其中，所述用於鋁塑膜的基材的霧度小於5%。