层合材料的加工方法与流程

本发明涉及应用于蓄电装置的封装体、食品、医药品的包装材料的层合材料的加工方法。

背景技术：

移动通信终端设备用蓄电池、车载用蓄电池、再生能量回收用蓄电池、电容器、全固态电池等电池伴随着小型化、轻量化，越来越多使用层合材料制的封装体来代替以往使用的金属制的封装体，其中，层合材料是利用粘结剂将树脂薄膜粘贴在金属箔的两个面而制成的(参照专利文献1)。

对于专利文献1记载的电容器用层压壳体而言，切掉壳体内侧的树脂薄膜层而使金属箔露出形成电极连接部，切掉壳体外侧的树脂薄膜层而使金属箔露出形成电极端子。因为该类型的层叠壳体不需要极耳，所以能够实现电容器的小型轻量化。

此外，作为层合材料中的金属箔的露出方法，申请人提出如下方法：在将金属箔和树脂薄膜粘贴在一起的工序中，将未涂覆粘结剂的部分形成为露出预定部，在粘贴后将粘结剂未涂覆部上的树脂薄膜切除(参照专利文献2)。采用该方法，因为露出预定部的金属箔和树脂薄膜未粘接在一起，所以能够容易地切除掉树脂薄膜，且金属箔表面也免受粘结剂污损。

此外，也存在如下方法：在将金属箔和树脂薄膜粘贴在一起的粘合工序中，在金属箔的露出预定部粘贴了易剥离片之后再粘贴树脂薄膜，在之后切除树脂薄膜之际，以使易剥离片粘接于树脂薄膜的方式除去树脂薄膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-161674号公报

专利文献2：日本特开2015-205504号公报

技术实现要素：

在专利文献2中，作为树脂层的切断手段推荐使用激光。通过将激光的输出设定为适当值，能够使激光仅将树脂层熔融切断。

在要将层合材料裁切为需要尺寸、即在沿着层合材料的厚度方向将层合材料完全切断的情况下，因为熔融的树脂将会掉落或者大范围地蒸发，所以熔融的树脂不会再熔合熔接，层合材料被切断。此外，通过以不出现树脂熔融不充分的情况的方式提高激光的输出，能够可靠地切断层合材料。但是，存在如下情况：在仅切断树脂层的情况下，为了不影响金属箔而限制激光的输出，因此，未完全切断且熔融了的树脂会再熔合熔接，容易发生切断不良。而且，熔融或者蒸发了的树脂的容纳空间狭窄，也是容易出现树脂再熔合熔接的原因。

本发明鉴于上述背景技术，其目的在于提供可靠地仅切断层合材料的树脂层而形成金属露出部的方法。

即、本发明具有下述[1]～[4]所记载的构造。

[1]一种层合材料的加工方法，其特征在于，在该加工方法中，针对将金属箔和树脂层粘贴在一起并在所述树脂层形成有易剥离部的层合材料，其中，该易剥离部与金属箔接合的接合力比其周围与金属箔接合的接合力弱，

一边向所述树脂层的易剥离部吹送气体，一边向易剥离部的周缘照射激光而切断树脂层，将切断了的易剥离部去除，形成使金属箔露出的金属露出部。

[2]在前项1记载的层合材料的加工方法的基础上，利用粘结剂层将所述金属箔和树脂层粘贴在一起，所述粘结剂层具有局部未涂覆粘结剂的粘结剂未涂覆部，所述易剥离部形成在与粘结剂未涂覆部重叠的部分。

[3]在前项1记载的层合材料的加工方法的基础上，在所述金属箔和树脂层之间以与金属箔接触的方式配置离型材料，所述易剥离部形成在与离型材料重叠的部分。

[4]根据前项1～3中任一项记载的层合材料的加工方法，

对切断了的易剥离部进行吸引除去。

采用上记[1]记载的层合材料的加工方法，通过吹送气体使激光照射熔融的树脂急速冷却凝固。因此，树脂层的受到激光照射的易剥离部的周缘能够被可靠切断而不发生熔融树脂熔接。而且，能够容易地除去四周被切断的易剥离部，能够通过易剥离部的除去形成金属露出部。

此外，因为熔融而与树脂层分离的细小树脂片、蒸发了的树脂被气体吹散而从切断部离开，所以这些树脂不会附着于切断部产生毛刺或者附着于金属箔。

采用上记[2]记载的层合材料的加工方法，由粘结剂未涂覆部形成易剥离部的层合材料能够获得上述效果。

采用上记[3]记载的层合材料的加工方法，由离型材料形成易剥离部的层合材料能够获得上述效果。

采用上记[4]记载的层合材料的加工方法，能够不使切断下来的易剥离部散乱地回收该易剥离部。

附图说明

图1a是应用本发明的加工方法的层合材料的立体图。

图1b是图1a的1b-1b线剖视图。

图1c是图1a的1c-1c线剖视图。

图2是表示图1b的层合材料的加工方法的图。

图3是表示图1c的层合材料的加工方法的图。

附图标记说明

1、2…层合材料

11…金属箔

12…第1粘结剂层

13…耐热性树脂层

14…第2粘结剂层

14a…粘结剂未涂覆部

15…热熔接性树脂层

16…离型纸

20、21…易剥离部

22…金属露出部

30…激光切割装置

31…气体喷嘴

32…吸引喷嘴

l…激光

g…气体

具体实施方式

在图1a～1c中示出应用本发明的加工方法的两种层合材料1、2，并且在图2、3中示意性地示出这些层合材料1、2的加工方法。这些层合材料1、2作为电池壳体的材料使用。

在以下的说明中，标注了相同的附图标记的部件表示同一物件或者等同物件，省略重复的说明。

(层合材料)

图1a和图1b的层合材料1是在金属箔11的两个面层叠树脂层而形成，在金属箔11的一个面，借助第1粘结剂层12层叠作为壳体的外侧层的耐热性树脂层13，并且在所述金属箔层11的另一个面，借助第2粘结剂层14层叠作为壳体的内侧层的热熔接性树脂层15。在所述第2粘结剂层14中形成有未涂覆粘结剂的粘结剂未涂覆部14a。在所述粘结剂未涂覆部14a处，金属箔11和热熔接性树脂层15分离开而不粘接，所以与涂覆粘结剂的部分相比，粘结剂未涂覆部14a与金属箔11之间的接合力弱。因此，在所述层合材料1中，热熔接性树脂层15的易剥离部20形成在与粘结剂未涂覆部14a重叠的部分。

具有所述粘结剂未涂覆部14a的层合材料1的制造方法并不限于此，例如能够利用以下的方法制作出层合材料1。

在金属箔11上，使用表面有凹凸的凹面辊一边形成未涂覆粘结剂的粘结剂未涂覆部14a一边涂覆粘结剂，然后将金属箔11和热熔接性树脂层15粘贴在一起，进行时效处理。粘结剂的涂覆方法除了辊涂以外，还有以喷墨方式一边形成未涂覆部一边吹送涂覆粘结剂的方法。对于没有易剥离部的耐热性树脂层13，在金属箔11和耐热性树脂层13的整个接合面上涂覆粘结剂而形成第1粘结剂层12，从而将金属箔11和耐热性树脂层13粘贴在一起。

图1a和图1c的层合材料2是在金属箔11的一个面，借助第1粘结剂层12层叠作为壳体的外侧层的耐热性树脂层13。在所述金属箔层11的另一个面的需要位置配置片状的离型纸16，在包含离型纸16在内的整个面上层叠第2粘结剂层14以粘合热熔接性树脂层15。所述离型纸16是由相对于金属箔11没有粘着性或者粘着性非常低的材料构成的片材。另一方面，所述离型纸16和热熔接性树脂层15利用第2粘结剂层14牢固地粘接在一起。因此，对于金属箔11与热熔接性树脂层15接合的接合力，配置有所述离型纸16的部分比其周围弱。因此，在所述层合材料2中，热熔接性树脂层15的易剥离部21形成在与离型纸16重叠的部分。

所述离型纸16是用于减弱金属箔11与热熔接性树脂层15接合的接合力的离型材料的一种。离型材料只要能够减弱金属箔11与热熔接性树脂层15接合的接合力即可，涂覆液体状的离型剂来取代所述离型纸16，也能够形成易剥离部。

所述层合材料2能够利用如下方式制作出来：在金属箔11的需要位置配置离型纸16或者涂覆离型剂等离型材料，并且在金属箔11的包含离型材料上部在内的整个面涂覆粘结剂而形成第2粘结剂层14，以粘合热熔接性树脂层15。所述金属箔11和耐热性树脂层13是在整个接合面上涂覆粘结剂进行粘合。此外，金属箔11和热熔接性树脂层15不使用粘结剂而利用热熔接性树脂层15自身的粘着力，也能够粘合于金属箔11，通过使用离型材料，能够不夹设粘结剂层地形成易剥离部。没有易剥离部的耐热性树脂层13与上述层合材料1一样，在金属箔11和耐热性树脂层13的整个接合面上涂覆粘结剂形成第1粘结剂层12，将金属箔11和耐热性树脂层13粘贴在一起。

虽然所述层合材料1、2是在金属箔11的两个面形成树脂层，但是仅在金属箔11的一个面形成有树脂层的层合材料也能够应用本发明的加工方法。此外，所述层合材料1、2仅在热熔接性树脂层15形成易剥离部20、21，但还能够自由地设定仅在耐热性树脂层13设置易剥离部或者在两个面设置易剥离部。设置耐热性树脂层13的易剥离部的方法与上述的热熔接性树脂层15的易剥离部20、21的形成方法相同。此外，易剥离部的形状和数量也不受限制。易剥离部除了形成为图示例的四边形以外，能够形成为多边形、圆形、椭圆形、不规则形状等任意形状。因为易剥离部是金属露出部的前一阶段的状态，所以为了使金属露出部的形状和数量不受任何限制，能够根据层合材料的用途自由地设定易剥离部的形状和数量。

(层合材料的材料)

本发明并不限定构成层合材料的各层的材料，根据层合材料的用途进行适当选择。以下，是电池壳体的优选材料的例子。

作为金属箔11，能够例示出铝箔、不锈钢箔、镍箔、铜箔、钛箔、这些金属的复合箔，能够例示出进一步对这些金属箔实施了镀覆而成的镀覆箔。此外，优选在这些金属箔上形成化学转化膜。金属箔11的厚度优选7μm～150μm。

作为构成耐热性树脂层13的耐热性树脂，使用在对层合材料进行热封之际的热封温度下不熔融的耐热性树脂。作为所述耐热性树脂，优选使用具有比构成热熔接性树脂层15的热塑性树脂的熔点高10℃以上的熔点的热塑性树脂，特别优选使用具有比热塑性树脂的熔点高20℃以上的熔点的热塑性树脂。例如，能够举出聚酰胺薄膜、聚酯膜等，优选使用这些的拉伸薄膜。其中，从成形性和强度的观点出发，特别优选双轴拉伸聚酰胺薄膜、双轴拉伸聚酯膜、或者包含这些的多层薄膜，进一步优选使用将双轴拉伸聚酰胺薄膜和双轴拉伸聚酯膜粘贴而成的多层薄膜。作为所述聚酰胺薄膜，并未特别限定，例如能够举出聚酰胺-6膜、聚酰胺-66膜、mxd聚酰胺膜等。此外，作为双轴拉伸聚酯膜，能够举出双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)薄膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二酯(pet)薄膜等。此外，耐热性树脂层13既可以形成为单层结构，或者例如也可以形成为由pet薄膜/聚酰胺薄膜构成的多层结构。此外，厚度优选9μm～50μm的范围。

作为构成热熔接性树脂层15的热塑性树脂，从耐药性和热封性的观点出发，优选聚乙烯、聚丙烯、烯烃共聚物、由这些酸改性物和离聚物构成的树脂。此外，作为烯烃共聚物，能够例示出eva(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、eaa(乙烯-丙烯酸共聚物)、emaa(乙烯-甲基丙烯酸共聚物)。此外，也能够使用聚酰胺薄膜(例如12尼龙)、聚酰亚胺薄膜。此外，厚度优选20μm～80μm的范围。

作为耐热性树脂层13侧的第1粘结剂12，例如，优选使用包含双组份硬化型聚酯-聚氨酯树脂或者聚醚-聚氨酯树脂的粘结剂，其中，双组份硬化型聚酯-聚氨酯树脂是以聚酯树脂为主剂、多官能异氰酸酯化合物为固化剂的树脂。另一方面，作为热熔接性树脂层15侧的第2粘结剂14，例如，能够举出由聚氨酯类粘结剂、丙烯酸类粘结剂、环氧树脂类粘结剂、聚烯烃类粘结剂、弹性体类粘结剂、氟系粘结剂等形成的粘结剂。

(金属露出部的形成)

如图2所示，在所述层合材料1的热熔接性树脂层15侧的那一面，配置激光切割装置30和气体喷嘴31，一边向易剥离部20吹送气体g一边沿着易剥离部20的周缘照射激光l，将热熔接性树脂层15熔断。被激光l照射的部分的树脂熔融，熔融的树脂被气体g急速冷却凝固而被切断。照射部由于被气体g急速冷却，所以熔融的树脂不会再熔接，从而照射部被可靠地切断。此外，熔融而与热熔接性树脂层15分离开的细小树脂片、蒸发了的树脂由于被气体g吹散而从切断部离开，所以这些树脂不会附着于切断部形成毛刺或者附着于金属箔11。当在所述易剥离部20的整个一周照射激光l时，作为树脂层片的易剥离部20被从层合材料1完全切离，通过除去易剥离部20而形成使金属箔11露出的金属露出部22。因为易剥离部20的正下方是粘结剂未涂覆部14a，所以通过除去易剥离部20就能够使金属箔11露出。

此外，为了可靠地切下所述易剥离部20，优选在比易剥离部20的周缘稍靠内侧的位置照射激光l，并且使照射位置不与第2粘结剂层14重叠。

切下来的易剥离部20能够利用吸引、夹捏、粘贴粘接片拉拽等简单的方法除去。如上所述，因为易剥离部20的四周被可靠地切断，所以任意一种方法都容易将易剥离部20除去。如图2所示，只要在面向气体喷嘴31的位置配置吸引喷嘴32用以吸引切断了的易剥离部20，即使易剥离部20被气体g吹散，也能够使易剥离部20不散乱地回收。而且，因为利用所述吸引喷嘴32吸引熔融而与热熔接性树脂层15分离开的细小树脂片、蒸发了的树脂，所以能够防止它们附着于层合材料1。

如图3所示，所述层合材料2也利用相同方法，通过照射激光l和吹送气体g来切断热熔接性树脂层15的易剥离部21。使激光l以到达离型纸16的方式照射，从而也切断第2粘结剂层14。当将所述易剥离部21的整个一周都切断时，因为离型纸16与第2粘结剂层14有力地接合在一起，所以是在金属箔11和离型纸16之间剥离。而且，通过将与离型纸16形成为一体的易剥离部21从层合材料2除去而形成金属露出部22。切断了的易剥离部21能够利用与上述的层合材料1的易剥离部20相同的方法除去，通过除去易剥离部21而形成金属露出部22。

易剥离部20、21的切断所使用的激光l采用与树脂层的吸收波长匹配的激光种类，通过调节输出，能够不影响金属箔地仅切断树脂层。例如，针对聚烯烃薄膜适用co2激光。

向易剥离部20、21吹送的气体g为了使熔融的树脂急速凝固，优选为30℃以下。此外，气体种类能够使用空气、氮气气体等惰性气体。但是，如果温度过低容易发生结露，因此，优先的是，在作业环境气氛中为露点以上的温度。特别优选的气体g的温度为-50℃～25℃。此外，所述气体喷嘴31优选直径0.1mm以上且小于100mm。气体压力优选0.05mpa以上且小于15mpa，气体流量优选0.01l/min以上且小于1000l/min。

(实施例)

使用下述的材料，制作出了参照图1a～图1c的两种层合材料1、2。

金属箔层11：在厚度40μm的软质铝箔(jish4160a8079h)的单面形成有厚度1μm的镀锡覆膜而成

耐热性树脂层13：厚度25μm的拉伸尼龙薄膜

热熔接性树脂层15：厚度30μm的未拉伸聚丙烯薄膜

第1粘结剂层12：双组份硬化型聚酯-聚氨酯粘结剂

第2粘结剂层14：双组份硬化型酸改性聚丙烯粘结剂

所述层合材料1、2均是150mm×190mm的长方形，在热熔接性树脂层15的中央具有尺寸为40mm×30mm且角部的倒圆角为1mm的长方形的易剥离部20、21。

层合材料1使用凹面辊形成尺寸为40mm×30mm(角部倒圆角：1mm)的粘结剂未涂覆部14a，并且利用第2粘结剂层14将金属箔11和热熔接性树脂层15粘贴在一起，形成易剥离部20，金属箔11和耐热性树脂层13在整个面上形成第1粘结剂层12而粘贴在一起。

层合材料2在金属箔11上配置尺寸为40mm×30mm(角部倒圆角：1mm)的离型纸16，形成第2粘结剂层14将热熔接性树脂层15粘合于金属箔11，形成易剥离部21，金属箔11和耐热性树脂层13在整个面上形成第1粘结剂层12而粘贴在一起。

制作成的层合材料1、2以下述条件将易剥离部20、21切断。

(实施例1)

如图2所示，使激光l以角度90°照射层合材料1的方式配置激光切割装置30，以角度45°吹送气体g的方式配置气体喷嘴31。所述激光l是波长10.6μm、输出60w的co2激光。所述气体喷嘴31是将16个前端开口直径为1mm的喷嘴连起来而成的，以流量300l/min吹送加压到0.2mpa的25℃的干燥空气(露点-17℃)。激光l以1mm/min的速度照射距离所述易剥离部20周缘0.5mm的内侧位置进行扫描，以使气体g向激光照射位置供给的方式调整气体喷嘴31的位置，一边吹送气体一边将易剥离部20切断为39mm×29mm的尺寸。

(实施例2)

如图3所示，以激光l以角度90°照射层合材料2的方式配置激光切割装置30，以角度45°吹送气体g的方式配置气体喷嘴31。所述激光l是波长10.6μm、输出60w的co2激光。所述气体喷嘴31是将16个前端的开口直径为1mm的喷嘴连起来而成的，以流量300l/min吹送加压到0.2mpa的25℃的干燥空气(露点-17℃)。使激光l以1mm/min照射距离所述易剥离部21周缘0.5mm的内侧位置进行扫描，以使气体g向激光照射位置供给的方式调整气体喷嘴31的位置，一边吹送气体一边将易剥离部21切断为39mm×29mm的尺寸。

(实施例3)

针对层合材料1，除了使用5℃的干燥空气(露点-31℃)作为气体g以外，利用与实施例1相同的方法切断易剥离部20。

(实施例4)

针对层合材料2，除了使用5℃的干燥空气(露点-31℃)作为气体g以外，利用与实施例2相同的方法切断易剥离部21。

(实施例5)

针对层合材料1，除了使用-50℃的氮气(露点-86℃)作为气体g以外，利用与实施例1相同的方法切断易剥离部20。

(实施例6)

针对层合材料2，除了使用-50℃的氮气(露点-86℃)作为气体g以外，利用与实施例2相同的方法切断易剥离部21。

(对比例1)

针对层合材料1，除了不供给气体g以外，利用与实施例1相同的方法切断易剥离部20。

(对比例2)

针对层合材料2，除了不供给气体g以外，利用与实施例2相同的方法切断易剥离部21。

针对易剥离部20、21的周缘被切断了的层合材料1、2，在易剥离部20、21粘贴粘合带，通过拉拽粘合带而剥离易剥离部20、21，从而形成了金属露出部22。所述粘合带使用三种粘着强度不同的粘合带，根据剥离的难易性，以下述的基准进行了评价。

◎：易剥离部完全切断，能够容易地剥离易剥离部

○：有少量的树脂再熔接，能够剥离易剥离部

×：有树脂熔接，因为粘合带从易剥离部撕下来，所以无法剥离易剥离部

而且，基于三种粘合带的剥离难易，以◎、○、×这三个等级综合地对剥离的难易进行相对的评价。

此外，在除去了易剥离部20、21之后，目测观察切断部和金属露出部，调查毛刺的产生和树脂向金属箔的附着的情况，未产生毛刺和没有树脂附着分别判定为〇、发现产生毛刺和发现树脂的附着分别判定为×。

在表1中，示出加工条件的概要和评价结果。

如表1所示，确认了如下情况：通过向照射部吹送气体，能够不损伤金属箔地可靠地切断易剥离部。

本发明能够应用在电池、电容器的壳体等所使用的层合材料的加工中。