CN110418679B - 模头装置、涂布方法及层叠体形成装置 - Google Patents

模头装置、涂布方法及层叠体形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供不使用杂质除去用的专用装置，就可形成没有杂质故障且均匀厚度的涂膜的模头装置及涂布方法、及可形成所述涂膜的层叠体的层叠体形成装置。本发明的模头装置具有前方刀片(130A)、后方刀片(160A)、中央刀片(140A)、内部杂质除去空间(150A)。前方刀片(130A)及中央刀片(140A)以形成浆料(SA)的储液部的方式构成。内部杂质除去空间(150A)位于中央刀片(140A)与后方刀片(160A)之间。后方刀片(160A)与基材(80)之间的分开距离(D4A)设定得比中央刀片(140A)与基材(80)之间的分开距离(D1A)小。

Description

模头装置、涂布方法及层叠体形成装置
技术领域
本发明涉及模头装置、涂布方法及层叠体形成装置。
背景技术
例如，已知有为了涂布浆料而使用的模头装置(例如，参照专利文献1)。
浆料通过将粉末状的材料分散于液状介质中而进行制备，内包有气泡或垃圾颗粒等的杂质。因此，具有由于在涂布浆料而形成的涂膜上残留气泡而产生气泡故障(杂质故障)的问题及难以形成均匀厚度的涂膜的问题。特别是，在通过反复进行浆料的涂布而形成的涂膜的层叠体中，上述问题显著。
另一方面，已知有用于将浆料内包的气泡去除的脱泡装置(杂质除去用的专用装置)(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：(日本)特开2003-10766号公报
专利文献2：(日本)特开2011-50814号公报
在涂布浆料之前，可使用脱泡装置将浆料内包的气泡除去，但具有引起装置整体的大型化及装置结构的复杂化带来的装置成本的上升及工序数的增加造成的生产力的降低的问题。
发明内容
本发明是为了解决伴随上述现有技术的课题而研发的，其目的在于提供不使用杂质除去用的专用装置，就可形成没有杂质故障且均匀厚度的涂膜的模头装置及涂布方法、以及可形成所述涂膜的层叠体的层叠体形成装置。
用于实现上述目的的本发明的一方面提供一种模头装置，在搬送的基材上涂布浆料并形成涂膜，其中，具有前方刀片、后方刀片、中央刀片以及内部杂质除去空间。所述前方刀片及所述中央刀片以形成所述浆料的储液部的方式构成。所述内部杂质除去空间位于所述中央刀片与所述后方刀片之间。所述后方刀片与所述基材之间的分开距离设定得比所述中央刀片与所述基材之间的分开距离小。
用于实现上述目的的本发明另一方面提供一种涂布方法，在搬送的基材上涂布浆料而形成涂膜。在上述涂布方法中，所述基材通过中央刀片，由此在所述基材上涂布所述浆料，在通过内部杂质除去空间时，涂布于所述基材的所述浆料的涂膜中内包的杂质在所述涂膜的表面浮起且脱离而被除去，在通过后方刀片时，所述涂膜的表面被平滑化，形成均匀厚度的涂膜。
用于实现上述目的的本发明又一方面提供一种层叠体形成装置，在搬送的基材上形成涂膜的层叠体，其中，具有多个所述模头装置，所述多个模头装置沿着所述基材的搬送方向串联地配置，在所述多个模头装置的搬送方向下游侧分别设有用于将浆料的涂膜内包的杂质除去的外部杂质除去空间。
根据本发明的一方面及另一方面，通过中央刀片后的浆料的涂膜的厚度较薄，因此，在位于中央刀片与后方刀片之间的内部杂质除去空间，涂膜内包的杂质通过在涂膜的表面浮起且脱离而被除去。另外，通过后方刀片时，涂膜的表面被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜。因此，可提供不使用杂质除去用的专用装置，就可形成没有杂质故障且均匀厚度的涂膜的模头装置及涂布方法。
根据本发明的又一方面，利用所述模头装置形成的涂膜在外部杂质除去空间中除去了残留的杂质之后，利用另一模头装置在涂膜的表面涂布另一浆料，形成涂膜的层叠体。因此，可提供不使用杂质除去用的专用装置，就可形成没有杂质故障且具有均匀厚度的涂膜的层叠体的层叠体形成装置。
本发明的进而另外的目的、特征及特质通过参照以后的说明及附图中示例的优选的实施方式而明了。
附图说明
图1是用于说明本发明实施方式的燃料电池的半电池层的剖面图；
图2是用于说明用于形成图1所示的半电池层的层叠体形成装置的侧面图；
图3是用于说明层叠体形成装置进行的层叠体的形成的概略图；
图4是用于说明图2所示的模头装置的立体图；
图5是用于说明模头装置的内部结构的立体图；
图6是用于说明模头装置的内部结构的剖面图；
图7是用于说明模头装置进行的涂膜的形成的概略图；
图8是用于说明本发明实施方式的涂布方法的流程图；
图9是用于说明图8所示的第一涂膜形成工序的流程图；
图10A是用于说明本发明实施方式的变形例1的立体图；
图10B是用于说明本发明实施方式的变形例1的仰视图；
图11A是用于说明本发明实施方式的变形例2的立体图；
图11B是用于说明本发明实施方式的变形例2的仰视图；
图12是用于说明本发明实施方式的变形例3的剖面图；
图13是用于说明本发明实施方式的变形例4的剖面图；
图14是用于说明本发明实施方式的变形例5的剖面图；
图15是用于说明本发明实施方式的变形例6的剖面图；
图16是用于说明本发明实施方式的变形例7的剖面图；
图17是用于说明本发明实施方式的变形例8的剖面图；
图18是用于说明本发明实施方式的变形例9的剖面图；
图19是用于说明本发明实施方式的变形例10的侧面图；
图20是用于说明本发明实施方式的变形例11的侧面图；
图21A是用于说明位于图20所示的搬送方向最上游侧的模头装置的剖面图；
图21B是用于说明位于比图21A的模头装置靠搬送方向下游侧的模头装置的剖面图；
图21C是用于说明位于比图21B的模头装置靠搬送方向下游侧的模头装置的剖面图；
图22是用于说明图20所示的层叠体形成装置进行的层叠体的形成的概略图。
标记说明
10：固体氧化物型燃料电池(SOFC)
20：阴极层
30：半电池层
40：金属支承层
42：涂膜
50：阳极层
52：涂膜
60：固体电解质层
62：涂膜
80：基材
100：层叠体形成装置
110：搬送装置
111：送出辊
112：驱动辊
114：卷取辊
115：张力控制装置
117：支承台
120、120A、120B、120C：模头装置
122、122A、122B、122C：壳体
124、124A、124B、124C：供给部
125：狭缝
130、130A、130B、130C：前方刀片
131：前面
132：异形部
134：背面
135：斜面
137A：调整螺丝
138A：固定螺丝
140、140A、140B、140C：中央刀片
141：前面
142：异形部
143A：倾斜部
143B：曲率部
144：背面
145：倾斜部
146A：一端
146B：中央部
146C：另一端
147A：调整螺丝
148A：固定螺丝
150、150A、150B、150C：内部气泡除去空间(内部杂质除去空间)
152：真空泵
154：中空容器
156：开口部
160、160A、160B、160C：后方刀片
161：前面
162：异形部
163A：倾斜部
163B：曲率部
164：背面
167A：调整螺丝
168A：固定螺丝
170A、170B、170C：浆料供给装置
172A、172B、172C：浆料罐
174A、174B、174C：泵
176A、176B、176C：配管系
177A、177B、177C：过滤器
178A、178B、178C：压力计
180A、180B、180C：外部气泡除去空间(外部杂质除去空间)
182A、182B、182C：温度控制装置
190：控制装置
D1A、D2A、D3A：分开距离
D4A、D4A、D4A：厚度
EP：结束位置
L：横向
S、SA、SB、SC：浆料
SP：开始位置
T：搬送方向
V：垂直方向
W1、W2：宽度
θ：倾斜角度
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，为了便于说明，附图的尺寸比率被夸大，有时与实际的比率不同。
图1是用于说明本发明实施方式的燃料电池的半电池层的剖面图。
本发明实施方式的燃料电池10为固体氧化物型燃料电池(SOFC)，如图1所示，具有阴极层20及半电池层30。
阴极层20为例如具有10～50μm厚度的空气极层，与半电池层30相接。阴极层20具有催化能力及电子导电性，由例如导电性陶瓷构成。
半电池层30为三层构成的层叠体，具有金属支承层40、阳极层50及固体电解质层60。
金属支承层40具有例如100～800μm的厚度。金属支承层40具有相对于电池的膨胀收缩成为支承体的功能及电子导电性。具体而言，金属支承层40由不锈钢等的金属系材料构成。
阳极层50是例如具有10～50μm厚度的燃料极层。阳极层50具有催化能力、电子导电性及离子导电性。具体而言，阳极层50包含活性化催化剂、金属系材料及陶瓷系材料。
固体电解质层60具有例如1～30μm的厚度，被阴极层20和阳极层50夹持。固体电解质层60具有离子导电性，例如由稳定化氧化锆等的陶瓷系材料构成。
接着，说明用于形成半电池层的层叠体形成装置100。
图2是用于说明用于形成图1所示的半电池层的层叠体形成装置的侧面图，图3是用于说明层叠体形成装置进行的层叠体的形成的概略图。
如图2及图3所示，层叠体形成装置100是相对于薄膜片状的基材80涂布三种浆料SA、SB、SC而形成涂膜42、52、62的层叠体的辊对辊方式的涂布装置。标记D4A、D4B、D4C表示涂膜42、52、62的厚度，标记T表示基材80的搬送方向。此外，在本实施方式中，作为涂膜42、52、62内包的杂质，对气泡(气泡)的情况进行说明。
基材80的材质没有特别限定。但在本实施方式中，形成的涂膜42、52、62的层叠体从基材80剥离，因此，基材80的材质优选为具有良好的脱模性的树脂。具有良好的脱模性的树脂例如为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、硅树脂。
层叠体形成装置100具有：搬送装置110；模头装置120A、120B、120C；浆料供给装置170A、170B、170C；外部气泡除去空间(外部杂质除去空间)180A、180B、180C；控制装置190。
如图2所示，搬送装置110为了搬送基材80而使用，具有送出辊111、驱动辊112、卷取辊114、张力控制装置115、支承台117。
送出辊111旋转自如地配置，基材80卷成卷状。驱动辊112为了基于摩擦力从送出辊111抽出基材80并向模头装置120A、120B、120C供给而使用。
驱动辊112的转速可变，且可调整基材80的搬送速度。驱动辊112利用例如由具有良好的摩擦系数的树脂构成的树脂辊、由具有良好的摩擦系数的橡胶构成的橡胶辊、或具备具有良好的摩擦系数的树脂或橡胶的包覆层的金属辊构成。
驱动辊112的设置数及设置位置考虑浆料的材料、模头装置的设置数、搬送距离等而适当设定。例如，也可以将驱动辊112配置在模头装置120C的搬送方向T下游侧，或配置在模头装置120A、120B、120C各自的搬送方向T下游侧。
卷取辊114旋转自如地配置，配置有涂膜42、52、62的层叠体的基材80辊状地卷取。张力控制装置115通过调整卷取辊114的转速，而控制基材80的张力，并抑制例如基材80中的褶皱的形成、基材80的伸长、基材80的断裂。
支承台117支承搬送的基材80的背面，与基材80的接触面为了确保基材80的顺畅搬送，而具有良好的平滑度。从平面精度的观点来看，支承台117优选由玻璃板、石平台或不锈钢板构成，但不特别限定于这些。例如，支承台117的材质在考虑平面精度的基础上，还考虑成本及重量等适当选择。
模头装置120A、120B、120C沿着基材80的搬送方向T串联且相邻配置(参照图3)。模头装置120A以形成构成半电池层30的金属支承层40的涂膜42的方式构成。模头装置120B以形成构成半电池层30的阳极层50的涂膜52的方式构成。模头装置120C以形成构成半电池层30的固体电解质层60的涂膜62的方式构成。
浆料供给装置170A、170B、170C具有浆料罐172A、172B、172C、泵174A、174B、174C、及配管系176A、176B、176C。
浆料罐172A、172B、172C收容有形成涂膜42、52、62的浆料SA、SB、SC。浆料SA、SB、SC的粘度为例如5000～50000cP。泵174A、174B、174C由例如单泵、威肯泵等齿轮泵、或螺杆泵构成，为了送出浆料SA、SB、SC而使用。
浆料SA包含构成金属支承层40的材料的粉末。浆料SB包含构成阳极层50的材料的粉末。浆料SC包含构成固体电解质层60的材料的粉末。浆料SA、SB、SC在上述基础上，还适当包含分散介质或添加剂等。分散介质为例如醇系溶剂、醚系溶剂、酯系溶剂、酮系溶剂、环状醚系溶剂、芳香烃系溶剂。添加剂例如为烧结助剂、增粘剂。
配管系176A、176B、176C将浆料罐172A、172B、172C与泵174A、174B、174C与模头装置120A、120B、120C连接，还具有过滤器177A、177B、177C及压力计178A、178B、178C。
过滤器177A、177B、177C除去浆料SA、SB、SC中包含的较大的垃圾颗粒及凝聚体等而构成。压力计178A、178B、178C为了检测浆料SA、SB、SC的供给压而使用。
外部气泡除去空间180A、180B、180C分别设置在模头装置120A、120B、120C的搬送方向T下游侧，以除去涂膜42、52、62中内包的气泡(杂质)(参照图3)。外部气泡除去空间180A、180B、180C还具有确保涂膜42、52、62的平滑、干燥、固化等的时间且使层叠容易化的功能。因此，抑制涂膜42、52、62的界面的混合(混合)的产生，因此，适用的浆料种类的自由度优异。
控制装置190具有由根据程序实施各部的控制及各种运算处理的微处理器等构成的控制电路。控制装置190与驱动辊112、张力控制装置115、浆料罐172A、172B、172C、泵174A、174B、174C连接，通过控制装置190执行与其对应的程序而发挥层叠体形成装置100的各功能。
浆料供给装置不限于上述的结构，例如也可应用可喷出浆料的分配器。可喷出浆料的分配器是例如组装有与单泵相同的结构的兵神装备(株式会社)制造的分配器。
接着，详细说明模头装置。
图4是用于说明图2所示的模头装置的立体图，图5及图6是用于说明模头装置的内部结构的立体图及剖面图，图7是用于说明模头装置进行的涂膜的形成的概略图。
如图4～6所示，模头装置120A具有：壳体122A、供给部124A、前方刀片130A、中央刀片140A、内部气泡除去空间(内部杂质除去空间)150A、后方刀片160A、调整螺丝137A、147A、167A、及固定螺丝138A、148A、168A。
壳体122A为大致矩形，具有与搬送的基材80相对的底面和位于该底面的相反侧的上表面。壳体122A的底面形成有用于在基材80上涂布浆料SA的开口部。壳体122A的上表面配置供给部124A。
供给部124A具有狭缝125，连接浆料供给装置170A的配管系176A。狭缝125配置于供给部124A的流出口，以沿着与搬送方向T正交的横向L均等地供给浆料SA(参照图5)。狭缝125也可根据需要适当省略。
浆料SA的供给宽度对应于沿着与搬送方向T正交的横向L的狭缝125的长度。浆料SA的供给厚度对应于沿着搬送方向T的狭缝125的宽度。
前方刀片130A具有直角三角形截面，在横向L上延长(参照图5及图6)。前方刀片130A具有位于搬送方向T上游侧的前面131、位于搬送方向T下游侧的背面134。前面131在相对于搬送方向T垂直的方向V上延长。背面134具有与直角三角形的斜边对应的斜面135。斜面135位于狭缝125的正下方，使浆料SA向中央刀片140A流下。背面134的倾斜角度考虑浆料SA的粘度等适当设定。
调整螺丝137A以连结于前方刀片130A的上部，且可使前方刀片130A沿着垂直方向V移动的方式构成。因此，通过调整调整螺丝137A，可变更前方刀片130A与基材80之间的分开距离。例如，前方刀片130A与基材80之间的分开距离设定成不干涉基材80的通过，且不流出浆料SA的值。
固定螺丝138A以与前方刀片130A的侧面相对的方式定位。固定螺丝138A通过与前方刀片130A的侧面抵接，而将由调整螺丝137A调整的前方刀片130A的位置固定。
中央刀片140A位于比前方刀片130A靠搬送方向T下游侧，具有大致矩形截面，且在横向L上延长(参照图5及图6)。中央刀片140A具有位于搬送方向T上游侧的前面141和位于搬送方向T下游侧的背面144。前面141与前方刀片130A的背面134相对，具有异形部142。此外，中央刀片140A与前方刀片130A一同形成浆料SA的储液部。
调整螺丝147A与中央刀片140A的上部连结，可使中央刀片140A沿着垂直方向V移动。因此，通过调整调整螺丝147A，可变更中央刀片140A与基材80之间的分开距离。
固定螺丝148A以与中央刀片140A的侧面相对的方式定位。固定螺丝148A通过与中央刀片140A的侧面抵接，将定由调整螺丝147A调整的中央刀片140A的位置固定。
浆料SA为高粘度(例如，5000～50000cP)，在浆料SA的储液部内，液压较高，因此，浆料SA中内包的气泡难以上升。另外，在中央刀片140A与基材80之间的间隙，通常成为高压损失，因此，气泡滞留，还集合，形成较大的气泡。因此，可能在通过中央刀片140A而形成的涂膜上产生气泡故障(杂质故障)。
但是，中央刀片140A的前面141的异形部142由沿着搬送方向T倾斜的斜面部构成，作为对储液部的浆料SA赋予旋转力的旋转赋予部发挥作用(参照图7)。因此，浆料SA中内包的气泡不滞留，且不集合形成较大的气泡，并有效地向中央刀片140A的背面144送出，因此，抑制气泡故障的产生。
异形部(斜面部)142的倾斜角度θ依赖于浆料SA的粘度，但优选为30～60°。优选异形部(斜面部)142在横向L上不产生倾斜角度θ的不均。中央刀片140A的前端部的宽度W1的不均优选以绝对值计抑制在0.003～0.1mm的范围。宽度W1也依赖于浆料SA的粘度，但也可设为0mm也就是锐角。
浆料SA的旋转力不限于根据倾斜角度θ控制的方式，例如，也可根据浆料SA通过中央刀片140A时的压力(通过压力)进行控制。通过压力可通过使基材80的搬送速度上升，或将储液部的浆料SA加压而进行调整。
后方刀片160A比中央刀片140A靠搬送方向T下游侧，具有大致矩形截面，且在横向L上延长(参照图5及图6)。后方刀片160A具有位于搬送方向T上游侧的前面161和位于搬送方向T下游侧的背面164。前面161与中央刀片140A的背面144相对，且具有异形部162。
调整螺丝167A与后方刀片160A的上部连结，可使后方刀片160A沿着垂直方向V移动。因此，调整螺丝167A可调整后方刀片160A与基材80之间的分开距离。
固定螺丝168A以与后方刀片160A的侧面相对的方式定位。固定螺丝168A通过与后方刀片160A的侧面抵接，而将由调整螺丝167A调整的后方刀片160A的位置固定。
后方刀片160A与基材80之间的分开距离D2A设定得比中央刀片140A与基材80之间的分开距离D1A小(参照图7)。因此，通过后方刀片160A时，浆料SA的涂膜的表面通过冲压的熨铁效应而平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜42。
异形部162利用四分之一圆状(扇型状)的曲率部构成。异形部(曲率部)162的开始位置SP与基材80之间的分开距离D3A设定得比中央刀片140A与基材80之间的分开距离D1A大。因此，异形部(曲率部)162作为将涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部发挥作用，可有效地除去涂膜中内包的气泡。
与异形部(曲率部)162的结束位置EP的宽度对应的后方刀片160A的前端部的宽度W2的不均优选抑制在绝对值0.003～0.1mm的范围。宽度W2依赖于浆料SA的粘度，但也可设为0mm也就是锐角。
内部气泡除去空间150A位于中央刀片140A与后方刀片160A之间，为了除去涂布于基材80的浆料SA的涂膜中内包的气泡(杂质)而设置(参照图6及图7)。
也就是，通过中央刀片140A之后的浆料SA的厚度较薄，液压降低，气泡的上升变得容易。另外，在浆料中的分散介质蒸发时，还产生气泡同行至表面的效果。因此，在内部气泡除去空间150A中，气泡通过在涂膜的表面浮起且脱离而容易地被除去。通过排出气泡而形成的表面的凹部在通过后方刀片160A时被挤压而被平滑化(校正)，因此，确保均匀厚度的涂膜42。
从平面精度及平行度的观点来看，前方刀片130A、中央刀片140A及后方刀片160A的材质优选应用400系列的不锈钢、600系列的不锈钢、超硬合金等。前方刀片130A、中央刀片140A及后方刀片160A中的至少与浆料SA相接的表面为了防止阻碍浆料SA的流动性及防止凝聚带来的污染，优选实施精研。
模头装置120B、120C具有与模头装置120A大致相同的结构，因此，以下，对于具有相同功能的部件使用类似的标记，为了避免重复，省略其说明。
此外，向模头装置120B、120C供给形成有涂膜的基材80，因此，前方刀片130B、130C、中央刀片140B、140C及后方刀片160B、160C各自的相对于基材80的分开距离考虑涂膜的厚度D4A、D4B而适当设定(参照图3)。
例如，模头装置120B的前方刀片130B与基材80之间的分开距离设定成不干涉形成有厚度D4A的涂膜42的基材80的通过且不流出浆料SB的值。模头装置120C的前方刀片130C与基材80之间的分开距离设定成不干涉形成有厚度D4A的涂膜42及厚度D4C的涂膜52的基材80的通过，且不流出浆料SC的值。
以上，在本实施方式的模头装置中，不使用脱气泡用(杂质除去用)的专用装置，就可形成没有气泡故障(杂质故障)且均匀厚度的涂膜。另外，在本实施方式的层叠体形成装置中，利用模头装置形成的涂膜在外部杂质除去空间中除去了残留的杂质之后，在其表面，利用另一模头装置涂布另一浆料，形成涂膜的层叠体。因此，不使用脱气泡用(杂质除去用)的专用装置，可形成没有气泡故障(杂质故障)且具有均匀厚度的涂膜的层叠体。
层叠体形成装置具有的模头装置的数量不限于3个，例如，与形成的层叠体的结构对应而适当设定。模头装置也可单独使用。
从抑制异物相对于涂膜的预期混入及污染的观点来看，层叠体形成装置优选设置于洁净室。
层叠体形成装置不限于辊对辊方式，也可应用辊对片材方式。
层叠体形成装置及模头装置不限于应用于固体氧化物型燃料电池(SOFC)的半电池层的形成的方式，也应用于构成锂离子电池或固体高分子型燃料电池(PEM-FC)的层的形成等。
例如，在应用于锂离子电池的情况下，基材是由铜箔或铝箔或不锈钢箔等金属膜构成的集电体，浆料包含构成活性物质层的材料的粉末。在应用于固体高分子型燃料电池的情况下，基材为电解质膜，浆料包含构成催化剂层的材料的粉末。或者，基材为由PTFE片材或PET片材构成的树脂片材(辅助材料)，浆料包含构成催化剂层的材料的粉末，安装于另外形成的电解质膜。此外，树脂片材在适当的定时从催化剂层剥离。
接着，说明应用层叠体形成装置100的涂布方法。
图8是用于说明本发明实施方式的涂布方法的流程图。与图8所示的流程图的各工序对应的功能通过控制装置190执行与其对应的程序而发挥。
本发明实施方式的涂布方法为了相对于薄膜片状的基材80涂布三种浆料SA、SB、SC并形成涂膜42、52、62的层叠体而使用，如图8所示，具有第一涂膜形成工序、第一外部气泡除去工序(第一外部杂质除去工序)、第二涂膜形成工序、第二外部气泡除去工序(第二外部杂质除去工序)、第三涂膜形成工序及第三外部气泡除去工序(第三外部杂质除去工序)。
在第一涂膜形成工序中，从浆料供给装置170A向模头装置120A供给浆料SA，在基材80形成厚度D4A的涂膜42(参照图3)。浆料SA包含构成半电池层30的金属支承层40的材料的粉末，涂膜42构成金属支承层40。
基材80在送出辊111被卷成辊状，基于驱动辊112的摩擦力，从送出辊111抽出，经由模头装置120A、外部气泡除去空间180A、模头装置120B、外部气泡除去空间180B、模头装置120C、外部气泡除去空间180C，向卷取辊114连续地搬送。
在第一外部气泡除去工序中，形成有涂膜42的基材80通过设置于模头装置120A的搬送方向T下游侧的外部气泡除去空间180A时，将涂膜42中内包的气泡除去。
在第二涂膜形成工序中，从浆料供给装置170B向模头装置120B供给浆料SB，在基材80上形成厚度D4B的涂膜52。浆料SB包含构成半电池层30的阳极层50的材料的粉末，涂膜52构成阳极层50。
在第二外部气泡除去工序中，形成有涂膜42、52的基材80通过设置于模头装置120B的搬送方向T下游侧的外部气泡除去空间180B时，将涂膜52中内包的气泡除去。
在第三涂膜形成工序中，从浆料供给装置170C向模头装置120C供给浆料SC，在基材80形成厚度D4C的涂膜62。浆料SC包含构成半电池层30的固体电解质层60的材料的粉末，涂膜62构成固体电解质层60。
在第三外部气泡除去工序中，形成有涂膜42、52、62的基材80通过设置于模头装置120C的搬送方向T下游侧的外部气泡除去空间180C时，将涂膜62中内包的气泡除去。然后，形成有涂膜42、52、62的基材80在卷取辊114被卷成辊状。
涂膜42、52、62的层叠体在被从基材80剥离后，经由例如脱脂工序、烧成工序，成为具有金属支承层40、阳极层50及固体电解质层60的半电池层30。
接着，详细说明应用模头装置120A的第一涂膜形成工序。
图9是用于说明图8所示的第一涂膜形成工序的流程图。
从送出辊111抽出的基材80通过前方刀片130A(参照图7)。
然后，基材80通过形成于前方刀片130A与中央刀片140A之间的浆料SA的储液部、中央刀片140A，由此，涂布浆料SA，形成涂膜。
此时，中央刀片140A的异形部(斜面部)142作为对储液部的浆料SA赋予旋转力的旋转赋予部发挥作用，浆料SA中内包的气泡不会滞留，也不会集聚形成较大的气泡，有效地送出至中央刀片140A的背面144。
然后，基材80通过内部气泡除去空间150A。此时，形成于基材80的涂膜的厚度较薄，因此，涂膜中内包的气泡通过在涂膜的表面浮起并脱离而被除去。
然后，基材80通过后方刀片160A。此时，后方刀片160A与基材80之间的分开距离D2A设定得比中央刀片140A与基材80之间的分开距离D1A小，因此，形成于基材80的涂膜的表面通过冲压的熨铁效应而被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜42。
另外，后方刀片160A的异形部(曲率部)162的开始位置SP与基材80之间的分开距离D3A设定得比中央刀片140A与基材80之间的分开距离D1A大。因此，异形部(曲率部)162作为将涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部发挥作用，有效地除去涂膜中内包的气泡。然后，基材80被向第一外部气泡除去工序(外部气泡除去空间180A)搬送。
以上，在第一涂膜形成工序的涂布方法中，不使用脱气泡用(杂质除去用)的专用装置，就可形成没有气泡故障(杂质故障)且均匀厚度的涂膜42。
此外，应用模头装置120B及120C的第二及第三涂膜形成工序中的动作具有与应用模头装置120A的第一涂膜形成工序的动作大致相同的结构，因此，省略其说明。
接着，说明通过本实施方式的涂布方法制造的实施例的性能评价。
在性能评价中，关于固体电解质层及阳极层，比较厚度的均匀性。厚度的均匀性根据单层单位中的厚度的不均进行评价。关于金属支承层，比较脱气泡效果。脱气泡效果根据气泡产生率进行评价。比较例利用安田精机制作所制膜涂抹器(刮刀)形成。在比较例的金属支承层的形成中，构成金属支承层的浆料不实施预先的脱气泡，而以浆料中内包有气泡的状态进行应用。
固体电解质层的厚度不均的绝对值在实施例中为5μm，在比较例中为21μm。阳极层的厚度不均的绝对值在实施例中为3μm，在比较例中为25μm。金属支承层的每100mm2的气泡产生率在实施例中为10个，在比较例中为200个以上。
以上，实施例与比较例不同，具有良好的厚度均匀性及较低的气泡产生率。
接着，说明变形例1及2。
此外，在以下的图10A～图18中，模头装置120A、120B、120C的壳体、前方刀片、中央刀片、内部气泡除去空间及后方刀片用标记122、130、140、150及160代表。浆料SA、SB、SC用标记S代表。另外，前方刀片130、中央刀片140及后方刀片160相对于基材80的分开距离通过模头装置120A的设定而代表。
图10A及图10B是用于说明本发明实施方式的变形例1的立体图及仰视图，图11A及图11B是用于说明本发明实施方式的变形例2的立体图及仰视图。
就中央刀片140的异形部142的倾斜角度而言，在浆料沿着横向L均等扩展的状态下恒定地送液的情况下，关于搬送方向T和垂直方向V，优选为恒定。但是，形成于中央刀片140与前方刀片之间的浆料的储液部中，有时浆料的流动乱流化。在该情况下，优选通过使中央刀片140的前端部的宽度及异形部142的倾斜角度沿着横向L变化，而将浆料的流通进行层流化。
例如，在浆料的供给部124配置于浆料的储液部的中央部的上方，且从中央部朝向两端的浆料的流通在浆料的储液部产生的情况下，如图10A及图10B所示，优选使中央刀片140的横向L的中央部146B的前端部的宽度比两端146A、146C的前端部的宽度厚，使浆料的流动层流化。
另外，例如在浆料的供给部124配置于浆料的储液部的一端的上方，且从一端朝向另一端的浆料的流动在浆料的储液部产生的情况下，如图11A及图11B所示，优选使中央刀片140的横向L的一端146A的前端部的宽度比另一端146C的前端部的宽度厚，使浆料的流动层流化。
接着，说明变形例3及4。
图12及图13是用于说明本发明实施方式的变形例3及变形例4的剖面图。
构成对浆料S赋予旋转力的旋转赋予部的中央刀片140的异形部142不限于由斜面部构成的方式。例如，异形部142也可由图12所示的曲率部构成，或通过具有图13所示的倾斜部143A和曲率部143B双方的形状构成。
接着，说明变形例5。
图14是用于说明本发明实施方式的变形例5的剖面图。
中央刀片140优选在前端部的背面144具有引导部145。引导部145由例如图14所示的倾斜部构成，以从基材80分开且沿着朝向内部气泡除去空间150的方向引导浆料S的涂膜的方式构成。在该情况下，浆料S以被引导部145引导且膨胀的方式喷出，因此，可有效地除去浆料S中内包的气泡。
接着，说明变形例6～8。
图15～17是用于说明本发明实施方式的变形例6～8的剖面图。
构成将浆料S的涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部的后方刀片160的异形部162不限于由四分之一圆状(扇型状)的曲率部构成的方式。例如，异形部162可由图15所示的倾斜部构成，或由具有图16所示的倾斜部163A和曲率部163B双方的形状构成，或由图17所示的辊形状的曲率部构成。此外，在利用辊形状的曲率部构成异形部162的情况下，可将涂膜的表面可靠地平滑化(校正)。
接着，说明变形例9。
图18是用于说明本发明实施方式的变形例9的剖面图。
内部气泡除去空间150不限定于设为大气压下(开放系)的方式，也可负压化。在该情况下，浆料的涂膜中内包的气泡容易浮上表面，因此，气泡被可靠地除去。
内部气泡除去空间150的负压化如例如图18所示，可通过将中空容器154及真空泵152配置于模头装置而实现。
中空容器154在下方具有开口部156，配置在位于中央刀片140与后方刀片160之间的内部气泡除去空间150。开口部156以与通过了中央刀片140的基材80相对的方式被定位。
真空泵152与中空容器154连接，构成为可吸引中空容器154内的空气，将中空容器154内进行负压化。为了使负压化容易，优选中空容器154的开口部156与形成有涂膜的基材80之间的分开距离较小。
接着，说明变形例10。
图19是用于说明本发明实施方式的变形例10的侧面图。
如图19所示，层叠体形成装置100也可还具有用于促进涂膜的干燥的温度控制装置182A、182B、182C。
温度控制装置182A、182B、182C具有热风产生装置或红外线照射装置等，配置于外部气泡除去空间180A、180B、180C，构成为可使涂膜升温并干燥涂膜。
温度控制装置182A、182B、182C不限于配置于外部气泡除去空间180A、180B、180C的方式，也可配置于基材80的下侧(背面侧)。另外，温度控制装置182A、182B、182C不限于独立的方式，也可与模头装置120A、120B、120C一体化(组装)。
接着，说明变形例11。
图20是用于说明本发明实施方式的变形例11的侧面图，图21A、图21B及图21C是用于说明图20所示的模头装置各自的剖面图，图22是用于说明图20所示的层叠体形成装置进行的层叠体的形成的概略图。
图20所示的层叠体形成装置100具有结构不同的模头装置120A、120B、120C，与图2所示的层叠体形成装置100相比，装置结构简化。
如图21A所示，位于搬送方向T最上游侧的模头装置120A不具有内部气泡除去空间150A及后方刀片160A。
位于比模头装置120A靠搬送方向T下游侧的模头装置120B如图21B所示，不具有内部气泡除去空间150B及后方刀片160B，且在前方刀片130B的前面131具有异形部132。前方刀片130B与基材80之间的分开距离设定得比模头装置120A的中央刀片140A与基材80之间的分开距离小，异形部132与模头装置120A中省略的后方刀片160A的异形部162对应。
位于比模头装置120B靠搬送方向T下游侧的模头装置120C如图21C所示，在前方刀片130C的前面131具有异形部132。前方刀片130C与基材80之间的分开距离设定得比模头装置120B的中央刀片140B与基材80之间的分开距离小，异形部132与模头装置120B中省略的后方刀片160B的异形部162对应。
即，模头装置120B的前方刀片130B、外部气泡除去空间180A、模头装置120C的前方刀片130C、及外部气泡除去空间180B分别兼用模头装置120A的后方刀片160A、模头装置120A的内部气泡除去空间150A、模头装置120B的后方刀片160B、及模头装置120B的内部气泡除去空间150B。
具体而言，如图22所示，基材80通过浆料SA的储液部和中央刀片140A，由此，涂布浆料SA，形成涂膜。
然后，基材80通过外部气泡除去空间180A。此时，浆料SA的涂膜的厚度较薄，因此，涂膜中内包的气泡通过在涂膜的表面浮起且脱离而被除去。
然后，基材80通过模头装置120B的前方刀片130B。此时，浆料SA的涂膜的表面通过冲压的熨铁效应而被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜42。另外，前方刀片130B的异形部(曲率部)132作为将涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部发挥作用，并有效地除去涂膜42中内包的气泡。
然后，基材80通过浆料SB的储液部和中央刀片140B，由此，涂布浆料SB，形成涂膜。
然后，基材80通过外部气泡除去空间180B。此时，浆料SB的涂膜的厚度较薄，因此，涂膜中内包的气泡通过在涂膜的表面浮起且脱离而被除去。
然后，基材80通过模头装置120C的前方刀片130C。此时，涂膜的表面通过冲压的熨铁效应而被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜52。另外，前方刀片130C的异形部(曲率部)132作为将涂膜内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部发挥作用，并有效地除去涂膜中内包的气泡。
然后，基材80通过浆料SC的储液部和中央刀片140C，由此，涂布浆料SC，形成涂膜。
然后，基材80通过内部气泡除去空间150C。此时，浆料SC的涂膜的厚度较薄，因此，涂膜中内包的气泡通过在涂膜的表面浮起并脱离而被除去。
然后，基材80通过后方刀片160C。此时，涂膜的表面通过冲压的熨铁效应而被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜62。另外，后方刀片160C的异形部(曲率部)162作为将涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部发挥作用，并有效地除去涂膜中内包的气泡。然后，基材80通过外部气泡除去空间180C。
以上，在本实施方式的模头装置及涂布方法中，通过中央刀片之后的浆料的厚度较薄，因此，在位于中央刀片与后方刀片之间的内部气泡除去空间(内部杂质除去空间)中，浆料的涂膜中内包的气泡(杂质)通过在涂膜的表面浮起并脱离而被除去。另外，通过后方刀片时，浆料表面被平滑化(校正)，形成均匀厚度的涂膜。因此，可提供不使用脱气泡用(杂质除去用)的专用装置，就可形成没有气泡故障(杂质故障)且均匀厚度的涂膜的模头装置及涂布方法。
在本实施方式的层叠体形成装置中，组装的模头装置不使用脱气泡用的专用装置，就可形成没有气泡故障且均匀厚度的涂膜。另外，利用模头装置形成的涂膜在外部气泡除去空间(外部杂质除去空间)中除去了残留的气泡之后，在其表面，利用另一模头装置涂布另一浆料，形成涂膜的层叠体。因此，可提供不使用脱气泡用的专用装置，就可形成没有气泡故障且具有均匀厚度的涂膜的层叠体的层叠体形成装置。
中央刀片优选具有对储液部的浆料赋予旋转力的旋转赋予部。在该情况下，可将浆料的涂膜中内包的气泡有效地送出至内部气泡除去空间。
旋转赋予部可利用具有倾斜部及/或曲率部的异形部构成。在该情况下，旋转赋予部通过简单的结构而实现。
中央刀片优选具有从基材分开且沿着朝向内部气泡除去空间的方向引导浆料的引导部。在该情况下，浆料以被引导部引导且膨胀的方式喷出，因此，可有效地除去浆料中内包的气泡。
引导部可利用倾斜部构成。在该情况下，中央刀片的引导部通过简单的结构实现。
后方刀片优选具有将浆料的涂膜中内包的气泡向涂膜的表面引导的引导部。在该情况下，可有效地除去浆料中内包的气泡。
后方刀片的引导部可利用具有倾斜部及/或曲率部的异形部构成。在该情况下，后方刀片的引导部通过简单的结构而实现。
曲率部优选具有辊形状。在该情况下，可将涂膜的表面可靠地平滑化(校正)。
内部气泡除去空间优选进行负压化。在该情况下，浆料的涂膜中内包的气泡容易浮上表面，因此，能够可靠地除去气泡。
在层叠体形成装置中，在利用位于搬送方向下游侧的外部气泡除去空间及模头装置(第二模头装置)的前方刀片兼用模头装置(第一模头装置)的内部气泡除去空间及后方刀片的情况下，可简化装置结构。
第二模头装置的前方刀片优选具有将残留于涂膜的气泡向涂膜的表面引导的引导部。在该情况下，可将即使在通过外部气泡除去空间后也残留于涂膜的气泡利用第二模头装置的前方刀片有效地除去。
前方刀片的引导部可利用具有倾斜部及/或曲率部的异形部构成。在该情况下，前方刀片的引导部通过简单的结构而实现。
本发明不限于上述的实施方式，能够在权利要求的范围内进行各种改变。例如，除去的杂质不限于气泡(气泡)，可应用于垃圾颗粒。另外，可使变形例1～11适当组合。
本申请基于2017年3月14日申请的日本专利申请编号2017-048731号，对其公开内容进行参照，且作为整体而编入。

Claims (17)

1.一种模头装置，在搬送的基材上涂布浆料并形成涂膜，其中，具有：
前方刀片；
后方刀片，其位于比所述前方刀片靠所述基材的搬送方向下游侧的位置；
中央刀片，其位于所述前方刀片与所述后方刀片之间；
内部杂质除去空间，其用于将通过所述中央刀片而形成的所述浆料的涂膜中内包的杂质除去，
所述前方刀片及所述中央刀片以形成所述浆料的储液部的方式构成，
所述内部杂质除去空间位于所述中央刀片与所述后方刀片之间，
所述后方刀片与所述基材之间的分开距离设定得比所述中央刀片与所述基材之间的分开距离小。
2.如权利要求1所述的模头装置，其中，
所述中央刀片具有对所述储液部的所述浆料赋予旋转力的旋转赋予部。
3.如权利要求2所述的模头装置，其中，
所述旋转赋予部通过异形部而构成，该异形部在所述中央刀片的与所述前方刀片相对的面形成，
所述异形部具有倾斜部及/或曲率部。
4.如权利要求1～3中任一项所述的模头装置，其中，
所述中央刀片具有引导部，该引导部从所述基材分开且沿着朝向所述内部杂质除去空间的方向引导构成所述涂膜的所述浆料。
5.如权利要求4所述的模头装置，其中，
所述引导部通过倾斜部而形成，该倾斜部在所述中央刀片的与所述后方刀片相对的面形成。
6.如权利要求1所述的模头装置，其中，
所述后方刀片具有将所述涂膜中内包的杂质向所述涂膜的表面引导的引导部。
7.如权利要求6所述的模头装置，其中，
所述后方刀片的所述引导部通过异形部而形成，该异形部在所述后方刀片的与所述中央刀片相对的面形成，
所述异形部具有倾斜部及/或曲率部，
所述异形部的开始位置与所述基材之间的分开距离设定得比所述中央刀片与所述基材之间的所述分开距离大。
8.如权利要求7所述的模头装置，其中，
构成所述后方刀片的所述引导部的所述异形部的所述曲率部具有辊形状。
9.如权利要求1所述的模头装置，其中，
所述内部杂质除去空间被负压化。
10.如权利要求1所述的模头装置，其中，
所述杂质为气泡或垃圾颗粒。
11.一种涂布方法，利用模头装置在搬送的基材上涂布浆料而形成涂膜，所述模头装置具有：前方刀片；后方刀片，其位于比所述前方刀片靠所述基材的搬送方向下游侧的位置；中央刀片，其位于所述前方刀片与所述后方刀片之间；内部杂质除去空间，其位于所述中央刀片与所述后方刀片之间，且所述后方刀片与所述基材之间的分开距离设定得比所述中央刀片与所述基材之间的分开距离小，在所述涂布方法中，
所述基材通过形成于所述前方刀片与所述中央刀片之间的所述浆料的储液部和所述中央刀片，由此在所述基材上涂布所述浆料，
在通过所述内部杂质除去空间时，涂布于所述基材的所述浆料的涂膜中内包的杂质通过在所述涂膜的表面浮起且脱离而被除去，
在通过所述后方刀片时，所述涂膜的表面被平滑化，形成均匀厚度的涂膜。
12.如权利要求11所述的涂布方法，其中，
所述杂质为气泡或垃圾颗粒。
13.一种层叠体形成装置，在搬送的基材上形成涂膜的层叠体，其中，
具有多个权利要求1～9中任一项所述的模头装置，
所述多个模头装置沿着所述基材的搬送方向串联地配置，
在所述多个模头装置的搬送方向下游侧分别设有用于将浆料的涂膜中内包的杂质除去的外部杂质除去空间。
14.如权利要求13所述的层叠体形成装置，其中，
所述多个模头装置具有：
第一模头装置；
第二模头装置，其与所述第一模头装置相邻，且位于比所述第一模头装置靠所述基材的搬送方向下游侧的位置，
所述第二模头装置的前方刀片兼用作所述第一模头装置的后方刀片，
位于所述第一模头装置与所述第二模头装置之间的所述外部杂质除去空间兼用作所述第一模头装置的内部杂质除去空间，
所述第二模头装置的所述前方刀片与所述基材之间的分开距离设定得比所述第一模头装置的中央刀片与所述基材之间的分开距离小。
15.如权利要求14所述的层叠体形成装置，其中，
所述第二模头装置的所述前方刀片具有引导部，该引导部将在通过了所述外部杂质除去空间的所述涂膜中残留的杂质向所述涂膜的表面引导。
16.如权利要求15所述的层叠体形成装置，其中，
所述第二模头装置的所述前方刀片的所述引导部通过异形部而形成，该异形部在所述前方刀片的与所述第一模头装置的所述中央刀片相对的面形成，
所述前方刀片的所述异形部具有倾斜部及/或曲率部，
所述前方刀片的所述异形部的开始位置与所述基材之间的分开距离设定得比所述第一模头装置的所述中央刀片与所述基材之间的所述分开距离大。
17.如权利要求13～16中任一项所述的层叠体形成装置，其中，
所述杂质为气泡或垃圾颗粒。
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