CN103415457A

CN103415457A - 薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体

Info

Publication number: CN103415457A
Application number: CN2012800128663A
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: KR20140012710A; US9346652B2; WO2012124304A1; JP2012188251A; US20140001298A1; EP2684829A4; EP2684829A1

Abstract

一种薄膜卷绕用卷芯(10)，其具有筒状的轴承部(12)、从轴承部(12)沿放射方向延伸的多个叶片部(13)、设置在叶片部(13)的前端的一个或多个轮缘部(15、15b、15d)以及固定在轮缘部(15、15b、15d)上且用于支撑薄膜(18)的多个薄膜支撑部(14)。支撑部(14)包含海绵、橡胶、发泡体等弹性材料，具有半圆柱、棱柱或中空的半圆柱的形状。

Description

薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体

技术领域

本发明涉及薄膜卷绕用卷芯及使用该卷芯的薄膜卷绕体。

背景技术

长尺寸的薄膜通过挤出成形等已知的方法制造，卷绕到圆筒状的卷芯上之后进行保存和装运。在将薄膜卷绕到圆筒状的卷芯上之后进行保存时，薄膜有时会产生应变(变形)，从而妨碍薄膜的放卷。例如，在专利文献1中指出了这样的问题。

在专利文献1中记载了以防止由缠绕引起的带状物的应变的方式构成的卷芯。具体而言，以卷芯的外周部和带状物附着的方式将带状物卷绕到卷芯上之后，使卷芯在其径向上缩小。另外，使卷芯在其径向上膨胀而提高卷芯的外周部与带状物的附着性，然后，将带状物从卷芯放出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-113877号公报(图5～图10)

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中记载的卷芯具有比较复杂的结构，因此，不适于将卷绕在卷芯上的薄膜连同卷芯一起提供给顾客的商业形式。

本发明的目的在于提供用于事先防止薄膜放卷时的不良的简易技术。

用于解决问题的手段

即，本发明提供一种薄膜卷绕用卷芯，用于卷绕长尺寸的薄膜，其具备：

筒状的轴承部，在其中可以插入使该卷芯旋转时使用的轴；

多个叶片部，分别设置在沿所述轴承部的周向的多个位置处，并且以沿所述周向将所述轴承部的周围的空间隔开的形式从所述轴承部向外各自延伸；以及

多个薄膜支撑部，分别设置在比所述多个叶片部的前端更外侧的位置处，并且具有向外凸起的形状使得在沿所述周向彼此相邻的薄膜支撑部之间所述薄膜离开该卷芯而被支撑。

另一方面，本发明提供一种薄膜卷绕体，其具备：

上述本发明的薄膜卷绕用卷芯、以及

卷绕在上述本发明的薄膜卷绕用卷芯上的薄膜。

发明效果

根据本发明人的发现，薄膜基于如下所述的机制发生变形。虽然也取决于制造方法，长尺寸的薄膜具有不少的宽度方向的厚度不均(厚度的偏差)。在将这样的薄膜卷绕到现有的圆筒状的卷芯上时，厚的部分比薄的部分向外鼓起。因此，张力集中施加在厚的部分，因此，厚的部分在长度方向上被拉伸。另一方面，在薄的部分没有施加足够的张力，因此，根据情况会产生所谓的间隙(gapping)。“间隙”是指形成在内侧的薄膜与外侧的薄膜之间的空间。将薄膜卷绕到卷芯上后，在发生收缩的温度环境下保存薄膜的情况下，产生间隙的部分在长度方向上收缩使得间隙消除。结果，厚的部分与薄的部分之间的应变增加。即，在厚的部分与薄的部分之间产生长度方向的长度差异。

该应变存储到薄膜中。因此，薄膜在保持应变的状态下从卷芯放出。因此，没有对厚的部分施加足够的张力，从而在厚的部分产生松弛。这样的现象在放卷时应赋予薄膜的张力小的情况下显著出现。薄膜中产生的松弛成为薄膜的传送异常的原因，降低使用薄膜的产品的成品率和薄膜的利用率。

根据本发明，叶片部从轴承部向外延伸，并在比叶片部的前端更外侧的位置处设置有薄膜支撑部。薄膜支撑部具有凸起的形状使得在沿周向彼此相邻的薄膜支撑部之间薄膜离开该卷芯而被支撑。根据这样的构成，能够尽可能防止薄膜附着在卷芯上而使应变存储到薄膜中。因此，能够防止在放卷时薄膜发生弯曲或松弛。结果，能够在放卷时使薄膜稳定地移动，能够大幅降低生产不良(传送异常)的发生率。使用薄膜的产品的成品率和薄膜的利用率也得到改善。

附图说明

图1是本发明的实施方式的薄膜卷绕用卷芯的立体图。

图2是图1所示的卷芯的沿II-II线的横截面图。

图3是使用图1所示的卷芯的薄膜卷绕体的横截面图。

图4A是变形例的卷芯的横截面图。

图4B是另一个变形例的卷芯的横截面图。

图4C是又一个变形例的卷芯的横截面图。

图4D是又一个变形例的卷芯的横截面图。

图4E是又一个变形例的卷芯的横截面图。

图4F是又一个变形例的卷芯的横截面图。

图4G是又一个变形例的卷芯的横截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。以下，在本说明书中，将薄膜卷绕用卷芯仅简记为“卷芯”。

如图1和图2所示，卷芯10由卷芯主体11和安装在卷芯主体11上的多个薄膜支撑部14构成。卷芯主体11由具有轴承孔12h的轴承部12、多个叶片部13和多个轮缘部15构成。如图3所示，薄膜卷绕体100具备卷芯10和卷绕在卷芯10上的长尺寸的薄膜18。以通过轴承孔12h的旋转轴O为中心，能够使卷芯10旋转。

轴承部12是在其中可以插入使卷芯10旋转时使用的轴(未图示)的部分，具有圆筒的形状。轴承部12的截面的形状没有特别限定，可以如本实施方式所示为圆形，也可以为多边形。在卷芯10中，薄膜18由薄膜支撑部14直接支撑。此外，如后所述，利用薄膜支撑部14消除由薄膜18的厚度不均引起的影响。因此，对于卷芯主体11不要求高尺寸精度。此外，准确来说，本说明书中的“轴承部12”可能不具有支撑轴的功能。术语“轴承部”以“具有用于在轴上设置卷芯10的通孔(轴承孔12h)的部分”的意义使用。

叶片部13分别设置在沿轴承部12的周向的多个位置处，以沿周向将轴承部12的周围的空间隔开的形式从轴承部12向外各自延伸。本实施方式中，叶片部13从轴承部12的外周面的8个位置呈放射状延伸。沿周向彼此相邻的叶片部13的间隔(间隔角)是固定的。只要卷芯10具有多个叶片部13则叶片部13的数量没有特别限定。叶片部13具有方形的板的形状。轮缘部15位于叶片部13的彼此相对的一对边的一边，轴承部12位于另一边。

轮缘部15是位于叶片部13的前端(一边)的部分。本实施方式中，在一个叶片部13的前端设置有一个轮缘部15。各轮缘部15具有圆弧状的表面。关于半径方向，各轮缘部15与轴承部12彼此相对。一组叶片部13和轮缘部15在与旋转轴O正交的截面上具有近似T字形。沿周向彼此相邻的轮缘部15与轮缘部15分离。沿周向彼此相邻的叶片部13之间的空间朝向半径方向的外侧开放。对于轮缘部15，薄膜支撑部14利用熔敷、胶粘等已知的方法固定。根据这种构成，能够可靠地避免在沿周向彼此相邻的2个薄膜支撑部14之间薄膜18附着在轴承部12上。由此，能够防止薄膜18存储应变。

卷芯主体11优选具有充分的刚度。本实施方式中，通过注射成形使轴承部12和多个叶片部13成为一体。即，卷芯主体11由单一的部件构成。因此，能够比较容易地确保卷芯主体11的刚度并且能够降低卷芯主体11的制造成本。当然，轴承部12和多个叶片部13也可以由独立的部件构成。也可以轴承部12和多个叶片部13由单一的部件构成，多个轮缘部15由不同于该部件的部件构成。此外，也可以通过注射成形使轴承部12、多个叶片部13和多个轮缘部15成为一体。

卷芯主体11优选由适合注射成形的树脂构成。另外，期望在将薄膜18卷绕到卷芯10上时卷芯主体11不容易发生变形。典型而言，可以使用聚碳酸酯、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作为卷芯主体11的材料。但是，也可以用金属、陶瓷、玻璃等无机材料构成卷芯主体11的一部分或全部。

如图1和图2所示，薄膜支撑部14分别设置在卷芯主体11的周围比多个叶片部13的前端更外侧的位置。另外，薄膜支撑部14各自具有沿半径方向向外凸起的形状使得在沿周向彼此相邻的薄膜支撑部之间薄膜18离开该卷芯10而被支撑。能够避免沿周向彼此相邻的薄膜支撑部14之间薄膜18附着在轴承部12上。由此，能够防止薄膜18存储应变。

本实施方式中，对于1个叶片部13，设置有1个薄膜支撑部14。即，对于1组叶片部13和轮缘部15，设置有1个薄膜支撑部14。但是，卷芯10也可以具有数量与叶片部13的数量不同的薄膜支撑部14。

本实施方式中，薄膜支撑部14由将薄膜18卷绕到卷芯10上时能够发生变形的材料构成。具体而言，薄膜支撑部14由能够发生弹性变形的材料构成。在薄膜支撑部14能够发生弹性变形的情况下，能够在薄膜支撑部14与薄膜18之间产生充分的摩擦力。因此，薄膜18放卷时和薄膜18卷绕时，能够防止卷芯10空转。另外，通过使薄膜支撑部14具有适当的弹力性和缓冲性，能够更有效地缓和或抵消由薄膜18的厚度不均造成的影响。

典型而言，可以使用选自由海绵、橡胶和发泡体组成的组中的至少一种材料作为薄膜支撑部14的材料。这些材料均可以廉价获得，加工也容易。另外，利用这些材料，也能够在薄膜18与薄膜支撑部14之间产生充分的摩擦力。例如，聚氨酯发泡体均衡地具备上述特性，因而推荐作为薄膜支撑部14的材料。作为具有适当的回弹性的材料，可以例示天然橡胶、丁腈橡胶、有机硅橡胶和它们的发泡体。另外，也可以使用聚乙烯、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、EPDM(乙烯-丙烯-二烯橡胶)、含氟橡胶以及它们的发泡体。薄膜支撑部14可通过胶粘、熔敷等已知的方法固定到卷芯主体11上。

另外，也可以仅薄膜支撑部14的一部分、例如仅与薄膜18接触的部分由上述材料构成。此外，也可以通过注射成形使薄膜支撑部14与卷芯主体11成为一体。

如图1所示，薄膜支撑部14以从卷芯主体11的一个侧面朝向另一个侧面延伸的形式设置。薄膜支撑部14的长度方向与使卷芯10旋转时的旋转轴O平行。薄膜卷绕体100(图3)中，薄膜支撑部14的长度方向与薄膜18的长度方向垂直。根据这样的构成，能够在薄膜18的宽度方向对薄膜18施加均匀的支撑力。

本实施方式中，薄膜支撑部14具有半圆柱的形状。由此，能够以适当大的表面支撑薄膜18。这从防止薄膜18产生局部变形的观点而言是优选的。

由于本实施方式的卷芯10不具有机械式的可动部，因此能够以低成本进行制造。

如图3所示，薄膜卷绕体100在与旋转轴O垂直的截面上(或俯视时)具有整体上为多边形的形状，典型地为正多边形的形状。在卷绕到卷芯10上的薄膜18中，不被薄膜支撑部14支撑的部分朝向轴承部12稍有松弛。在沿周向彼此相邻的薄膜支撑部14之间，薄膜18与卷芯10分离。

应当卷绕到卷芯10上的薄膜18的材料、结构和尺寸没有特别限定。但是，在将本实施方式的卷芯10用于本质上具有厚度不均的薄膜的卷绕时，能得到非常高的应变抑制效果。例如，对于使用带有T型模头的挤出装置制造而得到的薄膜而言，无论测定长度方向的任何部分，在宽度方向上都具有大致恒定的厚度分布。例如，假定在宽度方向的一个端部与另一个端部之间存在约1μm的厚度差。将这样的薄膜在现有的圆筒状的卷芯上卷绕1000次时，在薄膜卷绕体的一个端部与另一个端部之间会产生约2mm的直径差。因此，即使是微小的厚度不均，卷绕次数越多，薄膜卷绕体的直径差也会越大，由厚度不均引起的应变会存储到薄膜中，放卷时发生不良(典型地为传送异常)的概率增高。

另外，本实施方式的卷芯10特别是对一旦存储应变就难以消除应变的薄膜的卷绕发挥效果。这样的薄膜具有柔软性，典型地具有微米级(例如2～100μm)的厚度。

通常，存在厚度不均的薄膜本身大大影响最终产品、例如二次电池的品质的情况较少。如上所述，即使目标厚度为20μm的薄膜中存在约±1μm的厚度偏差，如果薄膜的其它特性满足标准，则薄膜的厚度偏差对最终产品的品质产生影响的可能性也较低。如果薄膜确实具有完全均匀的厚度，可以预测不易产生由厚度不均引起的放卷时的不良。但是，通过改善薄膜的制造方法将±1μm的偏差降至±0.1μm是极其困难和不现实的。根据本发明，通过改善卷芯而不是改善薄膜本身，能够防止由厚度不均引起的不良的产生。

作为使用带有T型模头的挤出装置制造的薄膜的例子，可以列举树脂多孔膜。作为树脂多孔膜，可以列举由聚烯烃、含氟树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、环氧树脂等制成的多孔膜。作为聚烯烃，可以列举例如聚乙烯、聚丙烯。作为含氟树脂，可以列举例如聚四氟乙烯。由聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺或环氧树脂制成的树脂多孔膜可以是热固化膜。这些树脂多孔膜可以在电化学元件的隔膜、防水透气膜、集尘过滤器、低介电常数的基材等用途中广泛使用。

另外，薄膜18可以具有粘合层，也可以不具有粘合层。但是，更适合作为本实施方式的卷芯10的使用对象的薄膜是不具有粘合层的薄膜。通常，对于具有粘合层的薄膜而言，一旦将粘合的薄膜剥离就需要强的张力，因此，即使薄膜中残留少量应变，其成为传送异常的原因的可能性也较低。与此相对，对于不具有粘合层的薄膜而言，详细而言，在表面和背面两面具有滑动性的薄膜的情况下，常常以低张力且以高速放卷后使用。放卷速度越快，发生传送异常的概率越高。因此，作为不具有粘合层的薄膜的卷芯，特别推荐使用本实施方式的卷芯10。

以下示出的几个变形例的各种构成可以在不超出本发明的实质性特征的范围内与实施方式的卷芯适当组合。

图4A示出了具备包含4个叶片部13的卷芯主体11a的卷芯10A。

图4B示出了具备包含轮缘部15b的卷芯主体11b的卷芯10B，所述轮缘部15b具有沿周向包围轴承部12的筒的形状(典型地为圆筒的形状)。即，该变形例中仅设置有1个轮缘部15b。而且，经由多个叶片部13，轮缘部15b以同心状固定在轴承部12上。通过这样的轮缘部15，能够容易地形成刚度充分高的卷芯主体11b。卷芯主体11b具有充分的刚度从防止薄膜18的应变的观点考虑是优选的。

在卷芯10B中，薄膜支撑部14以等间隔(等间隔角)配置在卷芯主体11b的周向上。薄膜支撑部14以等间隔配置在周向上时，在薄膜18的长度方向上施加到薄膜18上的负荷的均匀性提高。这有利于抑制应变。另外，根据卷芯10B，薄膜支撑部14的位置不受限制。例如，根据图4C所示的卷芯10C，在轴承部12的周向上叶片部13与薄膜支撑部14交替配置。

如图4B中虚线所示，在与旋转轴O垂直的截面上，规定包围全部薄膜支撑部14的最小面积的假想的多边形PL。可以以卷芯主体11b收纳在该多边形PL的内侧的方式调节薄膜支持部14的位置、薄膜支撑部14的个数以及薄膜支撑部14从轮缘部15的外周面15p突出的高度h。满足这样的条件时，能够避免薄膜18牢固地按压在卷芯主体11b(特别是轮缘部15b)上。

将薄膜18卷绕到卷芯10B上时，薄膜18可以完全远离卷芯主体11b(轮缘部15b)，薄膜18也可以以不大幅损失抑制应变的效果的程度与轮缘部15b的外周面15p接触。只要在位于卷绕后的薄膜18的最内周侧的部分与卷芯10B之间形成空隙，就能得到本发明的效果。

图4D示出了具备包含具有棱柱的形状的轮缘部15d的卷芯主体11d的卷芯10D。在图4D的横截面图中，轮缘部15d具有多边形的形状。叶片部13的前端和薄膜支撑部14分别位于轮缘部15d的拐角。轮缘部15d具有棱柱的形状时，容易确定薄膜支撑部14相对于轮缘部15d的位置。即，在薄膜支撑部14预先具有与轮缘部15d的拐角相适应的形状时，能够有效地进行将薄膜支撑部14安装到轮缘部15d上的作业。

图4E示出了具有由与轴承部12和多个叶片部13相同的树脂构成的薄膜支撑部14e的卷芯10E。卷芯10E不具有轮缘部，薄膜支撑部14e直接与叶片部13成为一体。该卷芯10E作为单一的部件构成。因此，可以省略用于将薄膜支撑部14e安装到叶片部13上的作业。

卷芯10E中，薄膜支撑部14e可以由与轴承部12和叶片部13的材料不同的材料构成。例如，通过已知的双色成形技术，可以利用在室温下相对硬质的第一树脂制作轴承部12和叶片部13，利用在室温下相对软质的第二树脂制作薄膜支撑部14e。

图4F示出了具备具有棱柱的形状的薄膜支撑部14f的卷芯10F。图4G示出了具备具有中空的半圆柱的形状的薄膜支撑部14g的卷芯10G。上述薄膜支撑部14f和14g也可以作为发挥与薄膜支撑部14相同作用的薄膜支撑部而优选采用。特别是，如图4G所示，具有中空结构的薄膜支撑部14g能够容易地发生弹性变形，因此，能够充分期待缓和或抵消薄膜18的厚度不均的影响的效果。另外，在与旋转轴O垂直的截面上，薄膜支撑部14或14g的外周面具有比轴承部12的外周面的曲率小的曲率。

Claims

1.一种薄膜卷绕用卷芯，用于卷绕长尺寸的薄膜，其具备：

筒状的轴承部，在其中可以插入使该卷芯旋转时使用的轴；

2.如权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，所述轴承部和所述叶片部通过注射成形成为一体。

3.如权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，

还具备位于所述叶片部的前端的轮缘部，

在所述轮缘部上固定有所述薄膜支撑部。

4.如权利要求3所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，

所述轮缘部具有沿所述周向包围所述轴承部的筒形，

所述轮缘部经由所述叶片部固定在所述轴承部上。

5.如权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，所述薄膜支撑部分别由将所述薄膜卷绕到该卷芯上时能够发生变形的材料构成。

6.如权利要求5所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，所述材料为能够发生弹性变形的材料。

7.如权利要求5所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，所述材料包含选自由海绵、橡胶和发泡体组成的组中的至少一种。

8.如权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯，其中，

所述薄膜支撑部以从所述轴承部的一个侧面朝向另一个侧面延伸的形式设置，

所述薄膜支撑部的长度方向与使该卷芯旋转时的旋转轴平行。

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

10.一种薄膜卷绕体，其具备：

权利要求1所述的薄膜卷绕用卷芯、以及

卷绕在所述薄膜卷绕用卷芯上的长尺寸的薄膜。

11.如权利要求10所述的薄膜卷绕体，其中，所述薄膜为使用具有T型模头的挤出装置制造的薄膜。

12.如权利要求11所述的薄膜卷绕体，其中，所述薄膜为树脂多孔膜。