MX2015003733A

MX2015003733A - Etiqueta negra de poliimida para baterias.

Info

Publication number: MX2015003733A
Application number: MX2015003733A
Authority: MX
Inventors: Jun Zhang; Yihua Wang; Xinhui Zhang
Original assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2015-06-15
Also published as: WO2014047768A1; CN104662693A; EP2901509A1; BR112015006530A2; KR20150063448A; US20140087232A1; US20150249233A1; EP2901509A4

Abstract

Se proporciona una etiqueta para baterías que comprende un sustrato de polimida que define una cara exterior y una cara interior en dirección opuesta. La etiqueta para baterías también comprende una capa de un adhesivo sensible a la presión que contiene un retardante de la llama dispuesto sobre la cara interior del sustrato de polimida. El sustrato de polimida comprende un pigmento inorgánico disperso por todo el sustrato. La etiqueta para baterías exhibe una clasificación vertical de la resistencia a la llama para materiales finos de al menos 0 (VT,-0).

Description

ETIQUETA NEGRA DE POLIIMIDA PARA BATERÍAS Antecedentes La presente materia objeto se refiere a etiquetas para baterías y, en particular, a etiquetas negras que comprenden polimidas.

Sumario de la Invención Las dificultades y los inconvenientes asociados con las etiquetas para baterías previamente conocidas se abordan en las presentes etiquetas y baterías etiquetadas.

En un aspecto, se proporciona una etiqueta de batería que comprende un sustrato de polimida que define una cara exterior y una cara interior dirigida en sentido opuesto. La etiqueta de la batería tambien comprende una capa de un adhesivo sensible a la presión retardante de llama dispuesto sobre la cara interior del sustrato de polimida.

En otro aspecto, se proporcionan una batería y una etiqueta aplicada a la misma que comprenden una batería que tiene una superficie exterior, y la etiqueta de la batería se ha indicado anteriormente unida de forma adhesiva a la superficie exterior de la batería.

En otro aspecto, se proporciona una etiqueta de la batería retardante de llama de múltiples capas que exhibe un aspecto negro y libre de tintas, recubrimientos o pinturas de color negro.

Como se comprenderá, la materia objeto descrita en el presente documento es capaz de otras y diferentes realizaciones y sus varios detalles son capaces de modificaciones en diversos aspectos, todos sin apartarse de la materia objeto reivindicada. En consecuencia, los dibujos y la descripción han de considerarse como ilustrativas y no restrictivas.

Descripción detallada de las realizaciones Las etiquetas para baterías, tales como para dispositivos electrónicos portátiles, deben abordar diversas demandas tales como que las etiquetas deben ser finas pero exhibir una resistencia a la tracción relativamente alta, deben exhibir una alta resistencia a la temperatura y estabilidad dimensional, deben ser retardantes de las llamas y deben exhibir propiedades aislantes eléctricas. Diversas etiquetas para baterías de múltiples capas se describen en el presente documento que aborda estos objetivos. En general, se proporciona una etiqueta para baterías retardante de llamas de múltiples capas que exhibe un aspecto negro que carezca de tintas, recubrimientos o pinturas que son de color negro.

Una realización representativa proporciona una etiqueta para baterías de múltiples capas que comprende (i) una capa de sustrato de polimida negra que define una cara exterior y una cara interior, (ii) una capa superior o capa de imprimación en la cara exterior de la capa de sustrato y (iii) un adhesivo retardante de la llama dispuesta sobre la cara interior de la capa de sustrato. Típicamente se aplica un revestimiento a lo largo de la cara expuesta del adhesivo.

Sustrato La capa de sustrato se forma a partir de un material de polimida que tiene una cantidad eficaz de negro de carbón disperso sobre el mismo. Típicamente, los materiales de polimida son de color amarillo. Las etiquetas para baterías de la realización representativa usan un material de polimida para la capa de sustrato que es de color negro y que tiene como resultado la incorporación de negro de carbón particulado en el material de polimida. Por lo tanto, en ciertas realizaciones, las capas de sustrato carecen de recubrimientos o tintas aplicadas a su superficie exterior para impartir un color u oscurecer el sustrato. En lugar de ello, los sustratos de polimida de las etiquetas para baterías representativas son negros sin que se aplique ningún tipo de recubrimiento colorante. Además, en ciertas realizaciones, los sustratos de polimida presentan un color o aspecto negro dentro de las diversas regiones de su sección transversal. En ciertas realizaciones, el negro de carbón se dispersa bien en un prepolímero antes de la reacción para formar el sustrato de polimida.

En ciertos casos, se ha observado que después de la incorporación de negro de carbón en una composición prepolimérica que posteriormente forma el sustrato de polimida, el negro de carbón tiende a acumularse a lo largo de una cara del sustrato de polimida resultante. Aunque no se desea estar ligado a ninguna teoría particular, se cree que un aumento en la temperatura de la composición que se produzca durante la polimerización y / o la extrusión de la capa tiene como resultado la acumulación del negro de carbón en ciertas regiones del sustrato de polimida. En tales casos, una cara del sustrato resultante puede exhibir un aspecto negro mate, y la cara dirigida en sentido opuesto puede presentar un aspecto brillante.

Se puede usar una amplia variedad de polimidas para la capa de sustrato de las etiquetas para baterías descritas en el presente documento. Una composición de polimida representativa para su uso en las etiquetas para baterías descritas en el presente documento se expone a continuación en la Tabla 1.

Tabla 1 - Composición de polimida representativa El componente A es un anhídrido de ácido carboxílico que tiene una fórmula química de C6H2(C203)2. El componente A es dianhídrido piromelítico (PMDA) y también se conoce como dianhídrido 1,2,4,5-bencenotetracarboxílico.

El componente B tiene una fórmula química de 0(C6H4NH2)2, y es un derivado éter de anilina. El componente B también se conoce como éter de 4,4'-diaminodifenilo.

Los componentes A y B se polimerizan para formar una composición de polimida. El componente C se dispersa dentro de la composición antes de, durante, o después de la polimerización.

El negro de carbón está disponible comercialmente a partir de numerosas fuentes y en muchos grados diferentes. El negro de carbón típico para su uso en las capas de sustrato de las etiquetas para baterías descritas en el presente documento incluyen partículas de tamaño nanométrico de negro de carbón.

Aunque el negro de carbón se utiliza para incorporar en la composición de polimida con el fin de impartir un color negro a la composición y otras propiedades deseables a un sustrato formado a partir de la composición, se contempla que pueden usarse otros agentes tales como, por ejemplo, pigmentos inorgánicos y colorantes. La proporción del negro de carbón y / u otros agentes incorporados en la composición de polimida depende de la aplicación concreta. Sin embargo, los porcentajes de peso típicos varían de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 5 %, siendo del 1 % al 2 % útiles para muchas realizaciones.

La capa de polimida tiene un espesor dependiendo de los requisitos de uso final de la etiqueta para batería. Para aplicaciones en las que se requiere alta resistencia a la tracción, la capa de polimida tiene un espesor de aproximadamente 35 pm a aproximadamente 42 pm, siendo típico 38 pm. Para otras aplicaciones en las que se desea que la etiqueta para baterías sea fina, la capa de polimida es de aproximadamente 13 pm a aproximadamente 17 pm, siendo típico 15 pm.

Capa superior o Imprimación Una o más capas de una capa superior o imprimación típicamente están dispuestas sobre la cara exterior del sustrato de polimida. La capa superior puede ser transparente o sustancialmente transparente. En ciertas realizaciones, la capa superior tiene una superficie o aspecto mate o texturizado. La capa superior generalmente se adapta para recibir y retener signos impresos sobre la misma. Puede usarse una amplia gama de teenicas de aplicación de signos tales como impresión tipográfica, serigrafía, fleox, impresión y similares.

La capa superior o capa de imprimación típicamente tiene un espesor de aproximadamente 0,5 mhi a aproximadamente 5 miti. Se apreciará que las etiquetas para baterías pueden utilizar capas superiores o capas de imprimación que tienen espesores mayores o menores que estos valores.

Adhesivo retardante de la llama Un adhesivo, y típicamente un adhesivo sensible a la presión, está dispuesto sobre la cara interior del sustrato de polimida. En general se puede usar una amplia gama de adhesivos en las etiquetas para baterías preferidas descritas en el presente documento, siempre que el adhesivo exhiba propiedades retardantes de llama. En ciertas realizaciones, los adhesivos retardantes de llama son adhesivos acrílicos sensibles a la presión. Uno o más agentes o aditivos retardantes de llama se pueden incorporar en el adhesivo para hacer que el adhesivo sea retardante de la llama o estimular las propiedades retardantes de llama del adhesivo.

Los adhesivos de base acrílica se seleccionan de las series "S" y "SP" disponibles comercialmente en Avery Dennison Corporation; adhesivos AEROSET de Ashland Chemical; adhesivos DURO-TAK de Henkel Corporation; adhesivos GELVA GMS disponibles de Cytec; y adhesivos ORIBAIN de Toyo Ink.

Los agentes retardantes de llama incluyen, entre otros, hidratos de óxido de metales, polifosfatos, melaminas, polisiloxanos, fosfonatos orgánicos, y combinaciones de los mismos. Ejemplos de hidratos de óxidos metálicos adecuados incluyen hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio. Ejemplos de polifosfatos adecuados incluyen polifosfato de amonio. Ejemplos de melaminas adecuadas incluyen fosfato de melamina. Y ejemplos de polisiloxanos adecuados incluyen SFR100 que está disponible comercialmente en Momentive Performance Materials. Una amplia gama de agentes retardantes de llama disponibles en el mercado puede incorporarse en los adhesivos y usarse en las etiquetas para baterías descritas en el presente documento. Ejemplos de retardantes de llama comercialmente disponibles incluyen fosfatos y fosfonatos orgánicos disponibles con las designaciones AMGARD TOF, AMGARD CT, AMGARD DBBP y AMGARD TBEP, del Rhodia Group of Solvay Chemicals. Ejemplos adicionales de retardantes de llama adecuados incluyen NuFR DOPO y NuFR DODP-HQ que están disponibles comercialmente en NuTech Chemical, Limited.

La capa adhesiva de las etiquetas para baterías descritas en el presente documento tiene un espesor de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 100 pm.

La cantidad del retardante de llama añadido o incorporado en el adhesivo depende de los requisitos de aplicación de uso final y las características del adhesivo y el o los retardante(s), entre otros factores. Sin embargo, en ciertas realizaciones, la cantidad es de aproximadamente 1 % a aproximadamente 40 %, y más típicamente de aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 %. Las diversas etiquetas para baterías descritas en el presente documento pueden usar cantidades de retardantes de llama mayores o menores que estas cantidades.

La resistencia la llama se evalúa de acuerdo con diversas normas y pruebas de la industria. Una norma reconocida es UL94. Esta es una norma relativa a la inflamabilidad del plástico emitida por Underwriters Laboratories de EE.UU. Las pruebas generalmente se llevan a cabo en muestras de tamaños particulares que tienen un cierto espesor. Se aplican clasificaciones específicas a las películas finas, tales como las etiquetas para batería. La tabla 2 expuesta a continuación enumera los parámetros asociados con tres grados o niveles de resistencia a la llama.

Específicamente, se usa una prueba vertical de materiales finos para los materiales que son finos o son demasiado flexibles o puedan distorsionar, encoger o doblarse durante las pruebas verticales ordinarias. El procedimiento para este ensayo es el siguiente. Un espécimen de 8 pulgadas por 2 pulgadas se enrolla longitudinalmente alrededor de un mandril de 1/2 pulgadas de diámetro y se tapa en un extremo. Cuando se retira el mandril, el espécimen forma un cono. El cono está soportado en una posición vertical y se aplica una llama a la parte inferior del espécimen. La llama se aplica durante tres segundos y luego se retira hasta que deja de llamear, momento en el cual se vuelve a aplicar la llama durante otros tres segundos y luego se retira. Se analizan dos conjuntos de cinco muestras. Los dos conjuntos se acondicionan en diferentes condiciones.

Tabla 2 - Clasificaciones verticales de la resistencia a la llama para materiales delgados g Las etiquetas para baterías representativas exhiben una resistencia a la llama de al menos VTM-2; en ciertas realizaciones, VTM-1; y en muchos casos, VTM-0.

Revestimiento Se pueden usar un revestimiento o capa de un material de revestimiento para cubrir de manera extraíble la cara expuesta de la capa retardante de la llama. Se puede utilizar una amplia gama de materiales de revestimiento. Un revestimiento representativo es un material translúcido o tereftalato de polietileno (PET).

Ejemplos Una colección de adhesivos acrílicos sensibles a la presión y retardantes de la llama útiles para incorporar en las etiquetas para baterías descritas en el presente documento se proporciona del siguiente modo.

Adhesivo 1 - un adhesivo acrílico sensible a la presión que tiene un contenido total de sólidos de 39 % a 42 %, una viscosidad Brookfield de 800 a 4500 mPa · s, una viscosidad relativa de 2,5 a 3,2, y un número de hidroxilo de 120 a 160 mg de KOH / g se combinó con de 5 a 30 % en peso de polvo de polifosfato de amonio (retardante de llama) por dispersión en el adhesivo acrílico disolvente. Despues de 24 horas, las muestras del adhesivo exhibieron un rendimiento en el ensayo de pelado de 90 grados mayor que 8N / pulgada. El adhesivo 1 es adecuado para aplicaciones que requieren propiedades retardantes de llama altas y las características típicas de resistencia al calor.

Adhesivo 2 - Un adhesivo acrílico sensible a la presión que tiene un contenido total de sólidos de 39 % a 42 %, una viscosidad Brookfield de 800 a 4500 mPa · s, una viscosidad relativa de 2,0 a 4,0, un índice de hidroxilo de 60 a 80 mg de KOH / g, un índice de acidez de 10 a 50 mg de KOH / g, y que tiene grupos epoxi alifáticos que contienen un monómero que se copolimeriza en el adhesivo acrílico (para estimular las propiedades de resistencia al calor), se combinó con de 5 a 30 % en peso de polifosfato de amonio mediante la dispersión en el adhesivo acrílico disolvente. Despues de 24 horas, las muestras del adhesivo exhibieron un rendimiento en el ensayo de pelado de 90 grados mayor que 8N / pulgada. El adhesivo 2 es adecuado para aplicaciones que requieren un buen equilibrio entre la resistencia a la llama y la resistencia al calor.

Adhesivo 3 - Un adhesivo acrílico sensible a la presión que tiene un contenido total de sólidos de 35 % a 37 %, una viscosidad Brookfield de 1.000 a 3.300 mPa · s, una viscosidad relativa de 2,5 a 4,0, un número ácido de 30 a 50 mg de KOH / g que tiene grupos epoxi alifáticos que contienen un monómero que se copolimeriza en el adhesivo acrílico, se combinó con de 5 a 30 % en peso de polifosfato de amonio mediante la dispersión en el adhesivo acrílico disolvente. Después de 24 horas, las muestras del adhesivo exhibieron un rendimiento en el ensayo de pelado de 90 grados mayor que 8N / pulgada. El adhesivo 3 es adecuado para aplicaciones que requieren propiedades retardantes de llama típicas y una resistencia al calor relativamente alta.

Muchos otros beneficios se harán evidentes sin duda alguna a partir de la futura aplicación y desarrollo de esta teenología.

Como se ha descrito anteriormente, la presente materia objeto supera muchos de los problemas asociados con las etiquetas y las baterías etiquetadas anteriores. Sin embargo, se apreciará que los expertos en la técnica pueden hacer varios cambios en los detalles, materiales y disposiciones de componentes, que se han descrito e ilustrado en el presente documento para explicar la naturaleza de la presente materia objeto sin apartarse del principio y el alcance de la materia objeto reivindicada, tal como se expresa en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una etiqueta para baterías que comprende: un sustrato de polimida que define una cara exterior y una cara interior dirigida en sentido opuesto; una capa de un adhesivo sensible a la presión retardante de llama dispuesto sobre la cara interior del sustrato de polimida.

2. La etiqueta para baterías de la reivindicación 1, en la que los sustratos de polimida comprenden un pigmento inorgánico disperso por todo el sustrato.

3. La etiqueta para baterías de la reivindicación 2, en la que el pigmento inorgánico es negro de carbón.

4. La etiqueta para baterías de la reivindicación 3, en la que la concentración de negro de carbón en el sustrato de polimida es de 1 % a 2 %.

5. La etiqueta para baterías de la reivindicación 2, en la que el sustrato de polimida exhibe un color negro.

6. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en la que el sustrato de polimida se forma a partir de la polimerización de dianhídrido piromelítico y 4,4'-oxidianilina.

7. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en la que el espesor del sustrato de polimida es de aproximadamente 35 pm a aproximadamente 42 pm.

8. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que el espesor del sustrato de polimida es de aproximadamente 13 pm a aproximadamente 17 pm.

9. La etiqueta para baterías de la reivindicación 1 , que además comprende: una capa de recubrimiento superior dispuesta sobre la cara exterior del sustrato de polimida.

10. La etiqueta para baterías de la reivindicación 9, en la que el espesor de la capa de recubrimiento superior es de aproximadamente 0,5 pm a aproximadamente 5 pm.

11. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10 en la que el adhesivo sensible a la presión retardante de la llama comprende: un adhesivo acrílico; y al menos un agente retardante de llama.

12. La etiqueta para baterías de la reivindicación 11, en la que el agente retardante de llama se selecciona del grupo que consiste en hidratos de óxido metálico, polifosfatos, melaminas, polisiloxanos, fosfonatos orgánicos, y combinaciones de los mismos.

13. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-12, en la que la capa del adhesivo sensible a la presión retardante de la llama tiene un espesor de aproximadamente 20 pm a aproximadamente 100 pm.

14. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en la que la etiqueta presenta una resistencia a la llama de al menos VTM-2.

15. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en la que la etiqueta presenta una resistencia a la llama de al menos VTM-1.

16. La etiqueta para baterías de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en la que la etiqueta presenta una resistencia a la llama de al menos VTM-0.

17 Una batería y la etiqueta aplicada a la misma, que comprende: una batería que tiene una superficie exterior; y la etiqueta de la batería de una cualquiera de las reivindicaciones 1-16 unida de forma adhesiva a la superficie exterior de la batería.

18. Una etiqueta para baterías retardante de llama de múltiples capas que exhibe un aspecto negro y carece de tintas, recubrimientos o pinturas que son de color negro.

19. La etiqueta para baterías de múltiples capas de la reivindicación 18, que comprende: un sustrato que define una cara exterior y una cara interior dirigida en sentido opuesto; y una capa de un adhesivo sensible a la presión retardante de llama dispuesto sobre la cara interior del sustrato.

20. La etiqueta para baterías de múltiples capas de la reivindicación 19, en la que el sustrato comprende una polimida.