JP5747459B2

JP5747459B2 - 間欠塗工装置

Info

Publication number: JP5747459B2
Application number: JP2010173506A
Authority: JP
Inventors: 英夫浅間; 一彦阿部
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2030-08-02
Also published as: JP2012030193A

Description

連続搬送される樹脂フィルムや金属箔に間欠塗工を行う技術において、優れた間欠形状と塗布面の平滑性の両立を実現するものである。

リチウムイオン電池に使用される電極の製造方法として、連続搬送される金属箔に電極となる塗液を間欠的に塗工する技術が用いられる。図１にその概略を示す。図１はスロットダイ方式の間欠塗工装置１００の概略である。送液手段１０４にて電極用塗液をスロットダイ１０２に送液し、スロットダイ１０２の先端から塗液を吐出して基材１０６である金属箔への塗膜１０７の形成を行う。送液手段１０４は例えばポンプである。この方式では、塗液貯蔵手段１０１から前記スロットダイ１０２への塗液供給を中断することができる間欠機能として、塗液の送液経路１０３を切り替えることのできる３方弁１０９を備えている。塗膜１０７形成時には塗液をスロットダイ１０２に送液してスロットダイ１０２先端から吐出し、塗膜１０７を形成しない間欠時には３方弁１０９を排出経路１０５に切り替えて塗液を塗液貯蔵手段１０１（タンク）に戻す（特許文献１、特許文献２）。

ここで、間欠時に送液経路１０３を排出経路１０５に切り替えただけでは、ダイヘッド１０２内に塗液の圧力が残るため、瞬時に塗液の吐出は停止しない。そのため、塗工された塗膜１０７の塗り終わり（塗工端）が必要な膜厚以上に盛り上がったり、塗液が不要な領域まで塗工されるという問題があった。これを解決するため、間欠時には送液経路１０３を切り替えるだけでなく、ダイヘッド１０２近傍に接続されたサックバックバルブ１０８を利用し、送液経路１０３内の塗液を吸引することによってダイヘッド１０２内にかかる圧力を瞬時に低下させ、吐出を瞬時に停止させるという方法をとっていた。

特開２００３−３４０３３８号公報特開２００２−２１９４００号公報

塗工端の形状を整えるためにサックバックバルブ１０８を設けても、スロットダイ方式の間欠塗工装置では、塗工端に、塗工方向に０．５ｍｍ〜５ｍｍ、（塗工方向とは垂直な）基材の幅方向に１ｍｍ〜５０ｍｍの歪みが発生し、適正な間欠形状を得られないことがある（図４（ａ））。この問題を改善するためには、スロットダイの刃先と基材との間の距離を狭くすることが有効であることが判明した。

従来の間欠塗工装置について、塗工中のスロットダイの刃先付近を拡大した様子を図２に示す。スロットダイの刃先２０１から塗液２０２が供給され、基材２０６上に塗工され、塗膜２０７が形成されている。スロットダイの刃先２０１と基材２０６との間には塗液２０２が常に一定量たまっていて、これをビード２０３という。
スロットダイの刃先２０１と基材２０６との間の距離を狭くしすぎると、ビード２０３から塗液２０２が上流側にはみ出し、液ダレ２０４となってしまう。液ダレとなった塗液は無駄になってしまう上、液ダレによって塗膜表面にスジができてしまうなど正常な塗布面を得られないという問題があり、スロットダイの刃先２０１と基材２０２間の距離を狭くする手段には限界があった。

本発明は、間欠塗工装置における間欠塗工時にスロットダイの刃先と基材間の距離を狭めたとしても液ダレを発生させることなく正常な面状を確保できる技術の提供を課題とする。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、第１の発明は、連続搬送される金属箔に塗液を間欠塗工する塗工装置において、塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成するスロットダイと、前記塗液貯蔵手段と前記スロットダイとを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記スロットダイへ前記送液経路を介して塗液を送る送液手段と、前記送液手段と前記スロットダイの間に送液経路を切り替える三方弁と、前記三方弁と前記スロットダイを結ぶ経路にサックバックバルブと、前記塗液貯蔵手段と前記三方弁を結ぶリリーフ経路を有し、前記三方弁は塗工時には前記スロットダイ方向に塗液を供給し、間欠時には前記リリーフ経路に塗液を供給する切り替え手段を有し、前記サックバックバルブは間欠時に前記スロットダイから塗液を吸引する吸引手段を有し、前記スロットダイの刃先と前記基材との間に塗工時に形成されるビードの上流側が、当該ビードの下流側よりも気圧を高く保つことができる加圧機能を前記スロットダイ上流側の刃先と基材間に備え、前記加圧機能は、前記ビードの上流側で、前記スロットダイの上流側の刃先と基材の間を覆う被覆部と、当該被覆部と前記ビードとで囲まれた空間の圧力を高める加圧手段を備えていることを特徴とする間欠塗工装置である。

本発明によれば、スロットダイの刃先と基材との間の距離を狭めたとしても、ビードが隙間からはみ出す液ダレを発生させることなく塗膜を形成することができ、平滑な表面を備えた塗膜を得ることができる。

従来の間欠塗工装置の一例を説明する図である。従来の間欠塗工装置において、スロットダイの刃先と基材の間に形成されるビードの液ダレを説明する図である。本発明の間欠塗工装置を説明する図である。従来及び本発明の間欠塗工装置によって塗工された塗膜の塗工端形状を示す模式図である。

本発明の間欠塗工装置は、塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成するスロットダイと、前記塗液貯蔵手段と前記スロットダイとを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記スロットダイへ前記送液経路を介して塗液を送る送液手段（ポンプ）と、前記貯蔵手段から前記スロットダイへの塗液供給を中断することができる間欠機能を備えている。
さらに、本発明の間欠塗工装置は、前記スロットダイの刃先と前記基材との間に塗工時に形成されるビードの上流側が、当該ビードの下流側よりも気圧を高く保つことのできる加圧機能を備えている。

より好ましい一つの例として、前記加圧機能は、前記ビードの上流側を覆う被覆部と、当該被覆部と前記ビードとで囲まれた空間の圧力を高める加圧手段とを備えている。また、他の好ましい例として、前記加圧機能は、圧力計を備えている。

本発明の実施形態を、図３を利用し具体的に説明する。図３に示す間欠塗工装置３００において、塗液貯蔵手段３０１はタンクであり、塗液吐出手段はスロットダイ３０２であり、送液手段３０４はポンプであり、排出経路はリリーフ経路３０５であり、間欠機能は３方弁３０９である。さらに、塗膜形成を安定させるためにサックバックバルブ３０８を備えている。

送液手段３０３から３方弁３０９を介し塗液はスロットダイ３０２に供給される。スロットダイ３０２の先端から塗液が吐出されて基材３０６に塗膜３０７が形成される。塗工を中断する際（間欠時）には、３方弁３０９の流れ方向を排出に切り替え、リリーフ経路３０５を経由し貯蔵手段３０１に塗液を戻す。３方弁３０９を切り替えスロットダイ３０２への塗液供給を停止する際に、サックバックバルブ３０８にて塗液の吸引動作を行い、スロットダイ３０２からの塗液の吐出を速やかに停止させる。

前記スロットダイ３０２の刃先と前記基材３０６との間には、塗工時にビードが形成される。このビードの上流側は、被覆部３１０で覆われている。被覆部は例えばステンレス製の箱形状であり、断面積１００ｃｍ２程度のものである。
前記被覆部３０１とビードとで囲まれた空間３１１には、加圧手段として図示しないポンプが設けられており、前記空間３１１の圧力を高めることができる。具体的には、気体液体界面のゲージ圧は１００Ｐａ以上５０００Ｐａ以下とする。空間３１１の圧力は、空間に接続された圧力計３１２にて計測することができ、加圧手段（ポンプ）の出力を調整することで空間３１１内の圧力（気体液体界面の気体側ゲージ圧）を調整する。

スロットダイの刃先と基材との間の距離は塗膜の湿潤膜厚の０．５倍以上１．９倍以下とする。この距離を保ち、かつビードの上流側が、当該ビードの下流側よりも気圧を高く保ちながら基材に塗膜を間欠的に成膜することにより、塗膜の塗工端のかすれ（図４（ａ）参照）を抑え、均一な成膜を行うことができる（図４（ｂ）参照）。
スロットダイの刃先と基材との間の距離をこの範囲に保つことで塗膜の塗工端の歪みやかすれを抑え、同時にスロットダイの刃先と基材との間からはみ出す液ダレの発生をビードの上流側の気圧を当該ビードの下流側よりも高く保つことによって抑制し、塗膜のスジムラも抑えることができる。
液ダレは塗膜の湿潤膜厚が厚くなるほど発生しやすい。本発明は、特に厚膜塗工といわれる湿潤膜厚８０μｍ以上の塗膜の形成時に効果的である。

（実施例１）
図３に示される間欠塗工装置３００を用い、間欠塗工を行った。この時用いた塗液は、黒鉛５０重量部、スチレンブタジエンラバー１重量部、カルボキシメチルセルロース１重量部、水４８重量部からなるものであった。また基材は、０．４ｍ幅の銅箔を用いた。塗工された塗膜の湿潤膜厚が１００μｍになるようポンプ３０４の流量を設定し、スロットダイ３０２の刃先と基材３０６の距離を１００μｍに設定し、被覆部３１０内のゲージ圧を５００Ｐａに設定し間欠塗工を実施した。
得られた塗膜について、間欠時の塗工端形状を評価したところ、塗布方向に１ｍｍ以上の歪みは確認されなかった。

（比較例１）
図１に示される間欠塗工装置１００を用い、間欠塗工を行った。この時用いた塗液は、黒鉛５０重量部、スチレンブタジエンラバー１重量部、カルボキシメチルセルロース１重量部、水４８重量部からなるものであった。また基材は、０．４ｍ幅の銅箔を用いた。塗工された塗膜の湿潤膜厚が１００μｍになるようポンプ１０４の流量を設定し、スロットダイ１０２の刃先と基材１０６の距離を１５０μｍに設定し、ビード上流側に圧力をかけずに間欠塗工を実施した。
得られた塗膜について、間欠時の塗工端形状を評価したところ、塗工端が一部かすれ、塗布方向に１ｍｍ以上の歪みが確認された。

（比較例２）
図１に示される間欠塗工装置１００を用い、間欠塗工を行った。この時用いた塗液は、黒鉛５０重量部、スチレンブタジエンラバー１重量部、カルボキシメチルセルロース１重量部、水４８重量部からなるものであった。また基材は、０．４ｍ幅の銅箔を用いた。塗工された塗膜の湿潤膜厚が１００μｍになるようポンプ１０４の流量を設定し、スロットダイ１０２の刃先と基材１０６の距離を１００μｍに設定し、ビード上流側に圧力をかけずに間欠塗工を試みたが液ダレが発生し、正常な塗膜表面を得ることはできなかった。

実施例１、比較例１、比較例２の結果から、本発明の間欠塗工装置を用いることで、スロットダイの刃先と基材間の距離を狭めたとしても液ダレを発生させることなく塗工を成立させることができ、間欠時の塗工端形状を改善できることが確認できる。

スロットダイ塗工時の液ダレの解消に有効であり、特にリチウムイオン電池の電極部材のように粘度の高い塗液を厚塗りして間欠塗工を行う場合に有用である。

１００、３００間欠塗工装置
１０１、３０１貯蔵手段（タンク）
１０２、３０２スロットダイ
２０１スロットダイの刃先
１０３、３０３送液経路
１０４、３０４送液手段（ポンプ）
１０５、３０５排出経路
１０６、２０６、３０６基材
１０７、２０７、３０７、４０１塗膜
１０８、３０８サックバックバルブ
１０９、３０９３方弁
３１０被覆部
３１１（被覆部とビードとで囲まれた）空間
３１２圧力計
２０２塗液
２０３ビード
２０４液ダレ
２０５基材の搬送方向
４０２塗工端

Claims

連続搬送される金属箔に塗液を間欠塗工する塗工装置において、塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成するスロットダイと、前記塗液貯蔵手段と前記スロットダイとを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記スロットダイへ前記送液経路を介して塗液を送る送液手段と、前記送液手段と前記スロットダイの間に送液経路を切り替える三方弁と、前記三方弁と前記スロットダイを結ぶ経路にサックバックバルブと、前記塗液貯蔵手段と前記三方弁を結ぶリリーフ経路を有し、
前記三方弁は塗工時には前記スロットダイ方向に塗液を供給し、間欠時には前記リリーフ経路に塗液を供給する切り替え手段を有し、
前記サックバックバルブは間欠時に前記スロットダイから塗液を吸引する吸引手段を有し、
前記スロットダイの刃先と前記基材との間に塗工時に形成されるビードの上流側が、当該ビードの下流側よりも気圧を高く保つことができる加圧機能を前記スロットダイ上流側の刃先と基材間に備え、
前記加圧機能は、前記ビードの上流側で、前記スロットダイの上流側の刃先と基材の間を覆う被覆部と、当該被覆部と前記ビードとで囲まれた空間の圧力を高める加圧手段を備えていることを特徴とする間欠塗工装置。