CN103415456A

CN103415456A - 薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体

Info

Publication number: CN103415456A
Application number: CN2012800128593A
Authority: CN
Inventors: 能见俊祐; 佐柳俊一郎
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-11-27
Also published as: KR20140012711A; EP2684828A1; EP2684828A4; US20140001306A1; JP2012188252A; WO2012124305A1

Abstract

薄膜卷绕用卷芯（10）具有：卷芯主体（12），具有筒的形状；和多个薄膜支撑部（14），从卷芯主体（12）的外周面（12p）突出。多个支撑部（14）在离开卷芯主体（12）的外周面（12p）的位置支撑薄膜（18）。支撑部（14）由海绵、橡胶、发泡体等弹性材料构成，是半圆柱、棱柱或中空的半圆柱形状。在保管过程中卷绕在卷芯（10）的薄膜（18）即使收缩，薄膜（18）和卷芯主体（12）也不会紧贴。

Description

薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体

技术领域

本发明涉及一种薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体。

背景技术

长薄膜通过挤压成型等已知的方法制造，卷绕到圆筒状的卷芯上进行保管以及出厂。将薄膜卷绕到圆筒状的卷芯上保管时，存在薄膜产生应变（变形）、对薄膜的抽出造成障碍的情况。这种问题例如在专利文献1中被指出。

专利文献1中记载了如下构成的卷芯：防止因卷绕过紧造成的带状物的应变。具体而言，使卷芯的外周部和带状物紧贴地在卷芯上卷绕了带状物后，使卷芯在其径向上缩小。并且，使卷芯在其径向上膨胀以提高卷芯的外周部和带状物的紧贴性后，将带状物从卷芯抽出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-113877号公报（图5至图10）

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所述的卷芯具有较复杂的机构，因此不适于将卷芯上卷绕的薄膜按照各卷芯提供给客户的业务方式。

本发明的目的在于提供一种对薄膜抽出时的问题可防患于未然的简便的技术。

用于解决问题的手段

即，本发明提供一种薄膜卷绕用卷芯，用于卷绕长薄膜，具有：

卷芯主体，具有筒的形状；和

多个薄膜支撑部，设置在上述卷芯主体的周围，以能够在离开上述卷芯主体的外周面的位置支撑上述薄膜的方式在沿着上述卷芯主体的周向的多个位置分别从上述卷芯主体的上述外周面突出，分别由在将上述薄膜卷绕到该卷芯时能够变形的材料构成。

在另一侧面中，本发明提供一种薄膜卷绕体，具有：

上述本发明的薄膜卷绕用卷芯；和

长薄膜，卷绕在上述本发明的薄膜卷绕用卷芯上。

发明效果

根据本申请发明人的见解，薄膜因以下机理而产生应变。长薄膜虽根据其制造方法不同而有所不同，但很多都具有宽度方向上的厚度不均。将这种薄膜卷绕到现有的圆筒状的卷芯时，厚的部分相比薄的部分朝外膨胀。这样一来，张力集中到厚的部分，所以厚的部分在长度方向上被拉伸。另一方面，薄的部分未施加充分的张力，因此根据情况不同，会产生所谓卷隙（gapping）。“卷隙”是指在内侧的薄膜和外侧的薄膜之间形成的空间。在卷芯上卷绕了薄膜后，在产生收缩的温度环境下保管薄膜时，产生卷隙的部分为消除卷隙而在长度方向收缩。其结果是，厚的部分和薄的部分之间的应变增加。即，在厚的部分和薄的部分之间产生长度方向的长度的不同。

该应变被薄膜所记忆。因此，薄膜在保持了应变的状态下从卷芯抽出。这样一来，对厚的部分未施加充分的张力，厚的部分产生松弛。这一现象在抽出时应施加到薄膜的张力较小时变得明显。薄膜中产生的松弛是造成薄膜的传送错误的原因，降低了使用薄膜的产品的成品率及薄膜的利用率。

根据本发明，多个薄膜支撑部设置在卷芯主体的周围。因薄膜支撑部从卷芯主体的外周面突出，所以薄膜由薄膜支撑部支撑。因此，在周向上在彼此相邻的2个薄膜支撑部之间，可避免薄膜紧贴于卷芯主体。这样一来，可尽量防止在薄膜中记忆应变。进一步，薄膜支撑部由卷绕薄膜时可变形的材料构成。通过薄膜支撑部的变形，可缓和或抵消薄膜的厚度不均造成的影响。

如上所述，根据本发明的卷芯，可抑制厚度不均造成的应变。因此，可防止抽出时薄膜弯曲或松弛。结果在抽出时可使薄膜稳定前行，大幅降低生产不良（传送错误）的发生率。也改善了使用薄膜的产品的成品率及薄膜的利用率。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的薄膜卷绕用卷芯的立体图。

图2是沿着图1所示的卷芯的II-II线的横向截面图。

图3是使用了图1所示的卷芯的薄膜卷绕体的横向截面图。

图4是表示薄膜支撑部的优选突出高度的概要图。

图5A是变形例涉及的卷芯的横向截面图。

图5B是其他变形例涉及的卷芯的横向截面图。

图5C是进一步的其他变形例涉及的卷芯的横向截面图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。以下在本说明书中，将薄膜卷绕用卷芯简称为“卷芯”。

如图1及图2所示，卷芯10由卷芯主体12、一对轴承部16及多个薄膜支撑部14构成。如图3所示，薄膜卷绕体100具有卷芯10、卷绕在卷芯10上的长薄膜18。可使卷芯10以旋转轴O为中心旋转。旋转轴O是通过卷芯主体12的中心的轴。

卷芯主体12具有筒的形状。例如，可由两端开口的筒体构成卷芯主体12。卷芯主体12的截面形状无特别限定，可如本实施方式所示是圆形，也可是多边形。根据卷芯10，薄膜18由薄膜支撑部14直接支撑。进一步，如下所述，薄膜18的厚度不均造成的影响通过薄膜支撑部14抵消。因此，对卷芯主体12并不要求很高的尺寸精度。

卷芯主体12的材料无特别限定。可通过树脂、金属、陶瓷、玻璃或它们的组合来做成卷芯主体12。将薄膜18卷绕到卷芯10时，优选卷芯主体12不容易变形。典型地可通过已知的方法例如注射成型法对聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等）、聚苯乙烯、聚氯乙烯等热塑性树脂进行成型，从而获得卷芯主体12。

薄膜支撑部14是设置在卷芯主体12周围的部分，以能够在离开卷芯主体12的外周面12p的位置上支撑薄膜18的方式，在沿着卷芯主体12的圆周方向的多个位置上分别从卷芯主体12的外周面12p向半径方向外侧单独突出。通过薄膜支撑部14，在圆周方向上互相相邻的薄膜支撑部14之间，可避免薄膜18紧贴于卷芯主体12。这样一来，可防止应变记忆到薄膜18中。

薄膜支撑部14由在将薄膜18卷绕在卷芯10时可变形的材料构成。在本实施方式中，薄膜支撑部14由可弹性变形的材料构成。当薄膜支撑部14可弹性变形时，可使薄膜支撑部14和薄膜18之间产生充分的摩擦力。因此，在抽出薄膜18时及卷绕薄膜18时，可防止卷芯10空转。并且，因薄膜支撑部14具有适度的弹性或缓冲性，从而可更有效地缓和或抵消薄膜18的厚度不均造成的影响。

典型地，可将从由海绵、橡胶及发泡体构成的组中选择的至少一个材料作为薄膜支撑部14的材料使用。这些材料均可廉价获得，加工也容易。并且，通过这些材料，在薄膜18和薄膜支撑部14之间也可产生充分的摩擦力。例如，聚氨酯泡沫平衡性良好地具有上述特性，因此优选作为薄膜支撑部14的材料。作为具有适度反弹性的材料，例如是天然橡胶、丁腈橡胶、有机硅橡胶及它们的发泡体。此外，也可使用聚乙烯、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、EPDM（三元乙丙橡胶）、氟橡胶及它们的发泡体。薄膜支撑部14可通过粘接、熔接等已知的方法固定到卷芯主体12上。

此外，薄膜支撑部14无需全部由上述材料构成。也可是薄膜支撑部14的一部分、例如仅与薄膜18接触的部分由上述材料构成。

在本实施方式中，薄膜支撑部14在卷芯主体12的周向上等间隔（等角度间隔）地配置。薄膜支撑部14在周向上等间隔地配置时，在薄膜18的长度方向上，施加到薄膜18的负荷的均匀性提高。这有助于抑制应变。

如图4中虚线所示，在与旋转轴O垂直的截面上，规定包围所有薄膜支撑部14的最小面积的虚拟的多边形PL。可调节薄膜支撑部14的位置、薄膜支撑部14的个数及薄膜支撑部14自卷芯主体12的外周面12a的突出高度h，以使卷芯主体12收容在该多边形PL的内侧。当满足这一要件时，可避免薄膜18被强力推压到卷芯主体12上。例如，图5A所示的卷芯10A具有在周向的8处等间隔设置的薄膜支撑部14。

并且，薄膜支撑部14以从卷芯主体12的一个侧面向另一个侧面延伸的形式设置。薄膜支撑部14的长度方向与旋转卷芯10时的旋转轴O平行，与薄膜18的长度方向垂直。根据该构成，在薄膜18的宽度方向上，可对薄膜18施加均匀的支撑力。

在本实施方式中，薄膜支撑部14具有半圆柱的形状。这样一来，能够适度地以较大的面来支撑薄膜18。这从防止薄膜18上产生局部变形的观点来说较为优选。并且，图5B所示的卷芯10B具有中空的半圆柱形状的薄膜支撑部24。图5C所示的卷芯10C具有棱柱形状的薄膜支撑部34。这些薄膜支撑部24及34均作为起到与薄膜支撑部14相同作用的部件而被优选使用。尤其是，如图5B所示，具有中空构造的薄膜支撑部24可容易地弹性变形，因此可充分期待其缓和或抵消薄膜18的厚度不均的影响的效果。此外，在和旋转轴O垂直的截面上，薄膜支撑部14或24的外周面具有比卷芯主体12的外周面12p的曲率小的曲率。

轴承部16安装在卷芯主体12的两个侧面上，是用于插入使卷芯10旋转时所使用的轴（未图示）的部分。通过轴承部16，可使卷芯10顺畅地旋转。轴承部16具有和卷芯主体12相同的外形。但是，轴承部16具有比卷芯主体12的直径大的直径。即，轴承部16也可延伸到卷芯主体12外。

在本实施方式中，由具有轴承孔16h的圆板状的凸缘构成轴承部16。轴承部16可与卷芯主体12一体化，也可相对卷芯主体12装卸。前者的情况下，可通过熔接、粘接等已知的方法使轴承部16和卷芯主体12一体化。后者的情况下，可设置卷芯主体12和轴承部16的嵌合构造。当轴承部16可装卸时，可使一对轴承部16通用于多个卷芯10，因此可降低卷芯10的成本。并且，如交货给客户从薄膜卷绕体100卸下了轴承部16的产品，则也可因轻量化而有望降低运输成本。当然，轴承部16不是必须的，也可将轴直接插入到卷芯主体12并使卷芯10旋转。

此外，本说明书中的“轴承部16”正确来讲也可能不具有支撑轴的功能。“轴承部”这一词语以“具有用于将卷芯10设置于轴上的贯通孔（轴承孔16h）的部分”的含义来使用。

本实施方式的卷芯10不具有机械性可动部，因此可低成本地制造。

如图3所示，薄膜卷绕体100在和旋转轴O垂直的截面上（或俯视下），整体具有多边形的形状，典型地具有正多边形的形状。在薄膜卷绕体100中，在卷芯主体12的外周面12p和薄膜18之间形成有空隙SH。卷芯10上卷绕的薄膜18中未被薄膜支撑部14支撑的部分朝向卷芯主体12稍稍松弛。在该状态下，薄膜18可从卷芯主体12完全离开，也可以使薄膜18以不会大幅损失抑制应变的效果的程度与外周面12p接触。

卷芯10上应卷绕的薄膜18的材料、构造及尺寸无特别限定。但是，在本质上存在厚度不均的薄膜的卷绕中使用本实施方式的卷芯10时，可获得非常高的应变抑制效果。例如，使用具有T模头的挤压装置制造的薄膜，无论测量长度方向的哪个部分，均在宽度方向上具有大致一定的厚度分布。例如，假设在宽度方向的一端部和另一端部之间存在1μm左右的厚度差。将该薄膜卷绕1000圈到现有的圆筒状的卷芯时，在薄膜卷绕体上在一端部和另一端部之间产生约2mm的直径差。因此，即使是很小的厚度不均，如果卷绕圈数增加，则薄膜卷绕体的直径差扩大，厚度不均造成的应变会被薄膜记忆，在抽出时产生问题（典型地是传送错误）的概率增大。

并且，在一旦记忆应变后就难以去除应变的薄膜的卷绕中，本实施方式的卷芯10尤其能发挥作用。这种薄膜具有柔软性，典型地具有微米级（例如2至100μm）的厚度。

一般情况下，存在厚度不均的薄膜本身很少出现大幅左右最终产品、例如二次电池的质量的情况。如上所述，在目标厚度为20μm的薄膜中存在±1μm左右的厚度不均时，如果薄膜的其他特性满足标准，则薄膜厚度的不均对最终产品的质量造成影响的可能性也较低。如果薄膜切实具有完全均匀的厚度，则可以预见难以产生厚度不均造成的抽出时的问题。但是，薄膜制造方法的改善中，将±1μm的不均降低到±0.1μm是极为困难的，并不现实。根据本发明，替代薄膜自身的改善，而改善卷芯，从而可防止因厚度不均造成的问题的产生。

作为使用具有T模头的挤压装置制造的薄膜的例子，包括树脂多孔质膜。作为树脂多孔质膜，包括由聚烯烃、氟树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧化合物等形成的多孔质膜。作为聚烯烃例如包括聚乙烯、聚丙烯。作为氟树脂例如包括聚四氟乙烯。聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧化合物等形成的多孔质膜可以是热固化膜。这些树脂多孔质膜在电化学元件的隔膜、防水通气膜、吸尘过滤器、低介电性的基材等用途中可广泛使用。

并且，薄膜18可具有粘接层，也可不具有粘接层。但是，更适合作为本实施方式的卷芯10的使用对象的是不具有粘接层的薄膜。具有粘接层的薄膜一般在将粘接的薄膜暂时剥离时需要较强的张力，因此即使应变多少残留在薄膜中，造成传送错误的可能性也较小。与之相对，不具有粘接层的薄膜，具体而言是正面及反面两者具有滑动性的薄膜中，时常以低张力且高速地被抽出使用。抽出速度越快，传送错误产生的概率越大。因此，作为不具有粘接层的薄膜的卷芯，尤其优选使用本实施方式的卷芯10。

Claims

1.一种薄膜卷绕用卷芯，用于卷绕长薄膜，其特征在于，具有：

卷芯主体，具有筒的形状；和

2.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，上述材料是能够弹性变形的材料。

3.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，上述材料包括从由海绵、橡胶及发泡体构成的组中选择的至少一个。

4.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，上述薄膜支撑部在上述周向上等间隔地配置。

5.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，调节上述薄膜支撑部的位置、上述薄膜支撑部的个数及上述薄膜支撑部自上述卷芯主体的上述外周面的突出高度，以使上述卷芯主体收容在如下的多边形的内侧：该多边形是在与旋转该卷芯时的旋转轴垂直的截面上包围所有上述薄膜支撑部的最小面积的多边形。

6.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，

上述薄膜支撑部以从上述卷芯主体的一个侧面向另一个侧面延伸的方式设置，

上述薄膜支撑部的长度方向与旋转该卷芯时的旋转轴平行。

7.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，上述薄膜支撑部具有半圆柱、棱柱或中空的半圆柱的形状。

8.根据权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，还具有一对轴承部，其安装在上述卷芯主体的两端，用于插入使该卷芯旋转时所使用的轴。

9.根据权利要求8所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，由具有轴承孔并且能够相对于上述卷芯主体装卸的一对凸缘，构成上述轴承部。

10.一种薄膜卷绕体，具有：

权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯；和

长薄膜，卷绕在上述薄膜卷绕用卷芯上。

11.根据权利要求10所述的薄膜卷绕体，其中，上述薄膜是使用具有T模头的挤压装置制造的薄膜。

12.根据权利要求11所述的薄膜卷绕体，其中，上述薄膜是树脂多孔质膜。