CN114919309B - 膜形成方法和膜形成设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在目标涂布材料上形成膜的膜形成方法，包括通过从多个排出头中的每一个排出液体来涂布目标涂布材料的涂布步骤，所述多个排出头布置在要输送的目标涂布材料的输送方向上，其中，在涂布步骤中，从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到在输送方向上目标涂布材料上的不同位置。

Description

膜形成方法和膜形成设备

技术领域

本公开涉及膜形成方法和膜形成设备。

背景技术

在目标涂布材料上形成膜的膜形成方法是已知的。

公开了一种用于将涂布液涂布到基底(substrate)上的涂布方法，其中在基底的输送方向上设置多个喷墨头，并且涂布液的液滴分多个阶段排出(例如，参见专利文献1)。

引用文献列表

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开号2003-275663

发明内容

[技术问题]

然而，在专利文献1的方法中，喷墨头排出第一类型的涂布液和第二类型的涂布液，第一类型的涂布液在基底上形成第一层，而不同于第一类型的涂布液的第二类型的涂布液在第一层上形成第二层，因此对于要形成的膜的均匀性有改进的空间。

根据本公开，一目的是要改善要形成的膜的均匀性。

[问题的技术方案]

根据本公开的一个方面的用于在目标(target)涂布材料上形成膜的膜形成方法包括通过从多个排出头中的每一个排出液体来涂布目标涂布材料的涂布步骤，所述多个排出头布置在要输送的目标涂布材料的输送方向上，其中，在涂布步骤中，从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到目标涂布材料在输送方向上的不同位置。

[发明的有益效果]

根据本公开，可以提高要形成的膜的均匀性。

附图说明

图1是示出根据一实施例的膜形成设备的构造示例的图；

图2是示出根据一实施例的膜形成设备的操作示例的流程图；

图3是示出由根据一实施例的膜形成设备形成的膜的图；

图4是示出由根据示例2的膜形成设备形成的膜的图；

图5是示出由根据示例3的膜形成设备形成的膜的图；

图6是示出由根据示例4的膜形成设备形成的膜的图；

图7是示出由根据示例5的膜形成设备形成的膜的图；

图8是示出由根据示例6的膜形成设备形成的膜的图；

图9是示出由根据比较示例1的膜形成设备形成的膜的图；和

图10是示出由根据比较示例2的膜形成设备形成的膜的图。

具体实施方式

在下文中，参照附图描述实施本发明的模式。在附图中，相同的组成元件用相同的附图标记表示，并且适当地省略了关于其的重复表达。

此外，以下描述的实施例是用于实施本公开的技术构思的膜形成方法和膜形成设备的示例，并且本公开不限于以下描述的实施例。除非另有说明，否则尺寸、材料、形状及其相对布置不旨在将本公开的主题仅限制于下面描述的那些，而是仅旨在指示示例。此外，附图中示出的构件的尺寸、布置可能被夸大以阐明描述。

根据该实施例的膜形成方法是用于在目标涂布材料上形成膜的技术。应当注意，膜没有特别限制，只要该结构相对于目标涂布材料形成为层即可。目标涂布材料包括用于诸如电池之类的存储装置、诸如燃料电池之类的发电装置、光伏发电装置等的电极基底(集电器)，并且包括电极，其中在电极基底上形成有诸如活性材料之类的电极材料层。在膜形成方法中，将其中分散有包括粉末状活性材料和催化组成物的材料的液体施加到目标涂布材料上，固定，然后干燥。通过这样做，可以在目标涂布材料上形成具有包含各种材料的膜的电极等。

通过将液体施加到目标涂布材料上形成膜的方法的示例包括使用喷雾器、分配器、模涂器或浸涂进行印刷等；或者使用喷墨头进行印刷。

然而，在上述装置的生产率和质量之间存在权衡关系，因此当生产率提高以满足市场扩张带来的需求时，缺陷可能会增加，导致装置可生产的质量下降。

例如，如果发生在电极表面、电极端面或电极界面上的缺陷没有得到解决，则当这种产品在市场上销售时，通过时间的推移或振动，可能会发生缺陷区域中某些材料的积累、由与电极界面的机械碰撞引起的短路、泄漏等，这可能会导致装置着火或降低装置的产品寿命。

此外，当液体被施加到目标涂布材料上时，与在其上设置主要组分为树脂的层的结构相比，在该目标涂布材料中，其主要组分为颗粒的层被设置为非渗透性基底的最上层，在目标涂布材料上容易出现没有墨的基本上圆形的缺陷(点缺陷)。非渗透性基底包括例如电池等的活性材料，并且其主要组分是颗粒并且设置在非渗透性基底上的层包括例如石墨层等。

可以想象，当液体施加到目标涂布材料上时，由于目标涂布材料中以颗粒作为主要组分的层内的空气被液体代替并从该层中排出，导致空气保留在目标涂布材料上的液体中，所以会出现这种现象。当含有基本上圆形缺陷的目标涂布材料用作电极时，这可能导致短路。

在这些实施例中，执行涂布步骤，在该涂布步骤中，从布置在要输送目标涂布材料的输送方向上的每个排出头排出液体。此外，在涂布步骤中，从每个排出头排出的液体被施加到目标涂布材料在输送方向上的不同位置。

这里，不同的位置意味着液体基本上从每个排出头施加到目标涂布材料上的位置对于每个排出头是不同的。

通过将由每个排出头排出的液体施加到目标涂布材料在输送方向上的不同位置，液体可以间歇地施加到目标涂布材料，从而确保具有颗粒作为主要组分的层内部的空气有足够的时间被液体代替并从其排出。通过这样做，可以基本上防止主要组分是颗粒的目标涂布材料中的基本上圆形的缺陷等，并且因此可以改善所形成的膜的均匀性。

接下来，详细描述根据所述实施例的膜形成方法和膜形成设备。

实施例

<膜形成设备100的构造示例>

首先，描述根据所述实施例的膜形成设备的构造。图1是用于描述膜形成设备100的构造示例的图。图1示意性地示出了在基本上垂直于目标涂布材料102的输送方向10的方向上通过膜形成设备100观察的膜形成设备100的内部。

如图1所示，膜形成设备100包括退绕器(unwinder)101、喷墨头103、压板104、热滚筒105、热空气干燥器106、输送辊107和卷绕器(winder)108。这些部件在目标涂布材料102的输送方向10上从上游到下游依次提供。

膜形成设备100是当目标涂布材料102由退绕器101和卷绕器108输送时，通过将从喷墨头103排出的墨施加到目标涂布材料102上，在目标涂布材料102上均匀形成基于墨的膜的设备。接下来，详细描述膜形成设备100的每个部件。

(退绕器和卷绕器)

在本实施例中，退绕器101用作目标涂布材料102的退绕器件(means)，而卷绕器108用作目标涂布材料102的卷绕器件。退绕器101旋转以卷状储存的目标涂布材料102，以将目标涂布材料102供应到膜形成设备100的输送路径。

卷绕器108将通过施加墨而在其上形成膜的目标涂布材料102卷成卷状，以用于储存。

(输送器件)

压板104引导目标涂布材料102，使得目标涂布材料102沿着输送路径输送。除了输送辊107之外，未被赋予附图标记的输送辊等也被用作输送器件。输送器件、退绕器件和卷绕器件构成目标涂布材料102的输送器件。

也关于其它步骤，膜形成设备100中的施加速度(application speed)优选为30m/min至100m/min。这也适用于需要高速膜形成的情况。

目标涂布材料102是在输送方向10上连续的基底。膜形成设备100沿着退绕器101和卷绕器108之间的输送路径输送目标涂布材料102。此外，目标涂布材料102在输送方向10上的长度至少比退绕器101和卷绕器108之间的输送路径长。膜形成设备100被构造为相对于在输送方向10上连续的目标涂布材料102连续地执行膜形成。

(墨)

墨构成实现膜的功能的液体，并且是从每个喷墨头排出的液体的示例。液体没有特别的限制，只要液体具有能够使液体从喷墨头排出的粘度和表面张力。液体优选在标准压力下的标准温度下，或者甚至在加热或冷却时，粘度为30mPa·s或更低。

更具体地，液体的示例包括溶液、悬浮液、乳液等，该溶液包含：水；溶剂，例如有机溶剂；颜料；染料；可聚合化合物；树脂；赋予功能的材料，例如表面活性剂；生物相容性材料，如DNA、氨基酸、蛋白质或钙；可食用材料，如天然色素；或者诸如此类。上述液体可以用于例如对墨进行喷墨；表面处理液；用于形成各种器件如电子元件或发光元件的部件的液体，或用于电子电路的抗蚀剂图案；或者诸如此类。

此外，由于在墨中存在大量非挥发性组分的情况下或者在使用以金属氧化物颗粒为主要组分的墨的情况下，特别难以形成均匀的膜，因此本实施例是特别有效的。

(液体施加器件)

液体施加器件是用于通过排出墨将墨施加到目标涂布材料102上的器件。如图1所示，膜形成设备100包括作为液体施加器件的喷墨头103。

膜形成设备100的喷墨头103包括在目标涂布材料102的输送方向10上的喷墨头103A、103B、103C和103D。应当注意，这不限于此。膜形成设备100可以在输送方向10上设置有两个或更多个喷墨头。应当注意，喷墨头103A、103B、103C和103D具有相同的构造，并且如果没有特别区分喷墨头103A、103B、103C和103D，则它们被简单地统称为喷墨头103。

喷墨头103具有多个喷嘴阵列，其中多个喷嘴在宽度方向(与输送方向10相交的方向)上沿着目标涂布材料102布置。膜形成设备100设置有喷墨头103，使得来自喷嘴的墨的排出方向取向成朝向目标涂布材料102。此外，喷墨头103A、103B、103C和103D是沿要输送的目标涂布材料102的输送方向10设置的排出头的示例。

喷墨头103是线型喷墨头。“线型喷墨头”是具有喷嘴的喷墨头，该喷嘴在宽度方向上沿着目标涂布材料102的整个宽度排出墨。应当注意，喷墨头103的宽度不必等于目标涂布材料102在宽度方向上的整个宽度，因此可以适当地设定宽度。

在工业应用中，由于在大量目标涂布材料上高速进行膜形成，所以优选使用如图1所示的线型喷墨头的喷墨系统。然而，在工业应用中，由于长时间连续进行膜形成，在使用线型头的情况下，由于膜的形状，一些喷嘴长时间不排出墨。在这些喷嘴中，存在由于喷嘴中的墨变干或由于墨中的颗粒组分沉淀而导致墨中的墨组分变得不均匀时发生排出异常的情况。

因此，在墨施加步骤中，优选的是振动喷嘴内部的墨界面，并且在不排出墨的喷嘴中定期循环排出头中的墨。通过振动喷嘴内部的墨界面并使墨在排出头中有规律地循环，喷嘴中的墨和连接到喷嘴的压力室等的喷墨头中的墨通道中的墨可以保持在均匀的状态，因此可以基本上防止喷嘴中墨的不均匀性。通过这样做，可以基本上防止由排出异常引起的不规则膜生成的发生。喷嘴内部的界面是墨与大气或气体接触的界面。

可以根据目的适当选择用于向墨施加刺激从而允许墨在喷墨头103中排出的器件。例如，可以使用加压设备、压电元件、振动产生设备、超声波振荡器、灯等。具体的示例包括压电致动器，例如压电元件、使用由于温度变化引起的金属相变的形状记忆合金致动器、以及使用静电力的静态致动器等。

其中，特别优选的是向压电元件施加电压的部件，该压电元件固定在喷墨头103内部的墨通道内被称为压力室(也称为液体室等)的位置。压电元件通过施加电压而偏转，并且压力室的体积减小，从而增加压力室中的墨压力，并且使得墨作为液滴从该喷墨头103的喷嘴排出。

喷墨头103包括喷墨排出单元。喷墨排出单元是与从喷墨头103排出墨相关的机构和功能部件的组件。喷墨排出单元包括喷墨头103和供应机构、维护回收机构或液体排出头输送机构中的至少一个的组合。

(目标涂布材料)

其中以颗粒作为主要组分的层设置在诸如金属片的非渗透性基底上的结构可以用作目标涂布材料102。设置在非渗透性基底上的以颗粒作为主要组分的层是例如以石墨为主要组分的层。

非渗透性基底的示例包括金属片，包括例如铝、氧化铝、铜、不锈钢、镍、铂，或者可以包括树脂膜，例如聚丙烯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜或尼龙膜。

(干燥器件)

干燥器件是用于在墨排出后干燥目标涂布材料102上的墨的器件。在图1中，热滚筒105和热空气干燥器106包含在干燥器件200中。

热滚筒105是可旋转的滚筒。热滚筒105是用于通过使目标涂布材料102与其外周表面接触来加热或冷却被输送的涂布有墨的目标涂布材料102的温度调节构件的示例。

热滚筒105的热量调节方法是：例如，通过填充有用作热交换介质的液体或气体的热滚筒105加热或冷却目标涂布材料102的方法、在热滚筒105内部提供热源的方法等。干燥器件200使用填充热滚筒105内部的液体或气体作为热交换介质，并使液体或气体在干燥器件200和外部设备诸如设置在热滚筒105外部上的冷却器之间循环，从而将热交换介质保持在期望的温度。干燥器件200通过与该热交换介质的热交换来加热或冷却目标涂布材料102。

通过热滚筒105内部的液体没有特别限制，只要该液体具有流动性，例如水或油。水易于处理，作为液体是优选的。就成本和安全性而言，优选使用被加热的空气作为通过热滚筒105的气体。

干燥器件200经由设置在热滚筒105两端(垂直于输送方向10的方向上的两端)上的阀，将在干燥器件200和外部装置诸如冷却器之间循环的液体或气体吸入热滚筒105的内部或排出到外部。

此外，热源装置设置在热滚筒105中的方法包括卤素加热器、红外加热器、镍铬合金加热器等作为热源装置。

热空气干燥器106包括喷嘴，该喷嘴设置成使得喷嘴面对热滚筒105的外周表面，喷嘴在宽度方向上延伸并具有相应的开口。热空气干燥器106将空气从喷嘴吹到缠绕在热滚筒105周围的目标涂布材料102上，以加热目标涂布材料102，从而干燥目标涂布材料102上的墨。代替热空气干燥器106或者除了热空气干燥器106之外,可以提供红外加热器，并且红外加热器还可以通过将红外线发射到目标涂布材料102的表面上来干燥目标涂布材料102上的墨。

根据用作墨的溶剂的干燥特性，并根据以其他方式对要使用的目标涂布材料造成的损害，通过在适当的范围内调节热滚筒105的温度、热空气干燥器106的热空气温度、热空气干燥器106吹送的空气的空气速度，可以降低干燥所需的功耗。

<通过膜形成设备100的膜涂布方法的示例>

接下来，描述通过膜形成设备100的膜形成方法。在由膜形成设备100膜形成期间，设置在输送方向10上的喷墨头103A、103B、103C和103D顺序排出相同类型的墨，以将墨施加到目标涂布材料102。此外，从喷墨头103A、103B、103C和103D中的每一个排出的墨沿着输送方向10被施加到目标涂布材料102上的不同位置。

图2是示出膜形成设备100的操作示例的流程图。图2示出了当膜形成设备100接收到由用户相对于膜形成设备100的操作单元执行的操作时开始的操作。

首先，在步骤S21中，膜形成设备100通过使退绕器101开始退绕目标涂布材料102并使卷绕器108开始卷绕目标涂布材料102来开始目标涂布材料102的输送。

接下来，在步骤S22中，喷墨头103A将墨从所有喷嘴同时排出到被输送的目标涂布材料102上，然后在目标涂布材料102被输送预定距离之后，喷墨头103A停止通过所有喷嘴排出墨。通过这样做，喷墨头103A将墨施加到目标涂布材料102的对应于输送方向10上的预定距离和宽度方向上的总宽度的区域。

接下来，在步骤S23中，膜形成设备100确定膜形成是否完成。膜形成设备100通过以下步骤确定膜形成是否完成：确定是否满足预定完成条件；确定膜形成设备100是否已经接收到由操作者经由操作单元执行的完成操作；或者诸如此类。这同样适用于下面描述的完成确定。

在步骤S23中进行确定膜形成完成的情况下(步骤S23中为是)，操作进行到步骤S30。相反，在进行确定膜形成没有完成的情况下(步骤S23中为否)，操作进行到步骤S24。

接下来，在步骤S24中，喷墨头103B将墨从所有喷嘴同时排出到被输送的目标涂布材料102上，然后在目标涂布材料102被输送预定距离之后，喷墨头103B停止通过所有喷嘴排出墨。通过这样做，喷墨头103B在喷墨头103A沿输送方向10施加墨的区域的下游侧，将墨施加到目标涂布材料102的与输送方向10上的预定距离和宽度方向上的总宽度相对应的区域。

由于喷墨头103B在输送方向10上向与喷墨头103A不同的位置施加墨，所以墨间歇地而不是连续地施加到目标涂布材料102。喷墨头103B相对于喷墨头103A施加墨的区域没有任何间隙地施加墨。

此外，喷墨头103B向目标涂布材料102施加墨，使得喷墨头103B施加墨的区域的面积在尺寸上基本上等于喷墨头103A施加墨的区域的面积。

接下来，在步骤S25中，膜形成设备100确定膜形成是否完成。

在步骤S25中进行确定膜形成完成的情况下(步骤S25中为是)，操作转移到步骤S30。相反，在进行确定膜形成没有完成的情况下(步骤S25中为否)，操作转移到步骤S26。

接下来，在步骤S26中，喷墨头103C将墨从所有喷嘴同时排出到被输送的目标涂布材料102上，然后在目标涂布材料102被输送预定距离之后，喷墨头103C停止通过所有喷嘴排出墨。通过这样做，喷墨头103C在喷墨头103B在输送方向10上施加墨的区域的下游侧，将墨施加到目标涂布材料102的与输送方向10上的预定距离和宽度方向上的总宽度相对应的区域。

由于喷墨头103C在输送方向10上将墨施加到与喷墨头103B不同的位置，所以墨间歇地而不是连续地施加到目标涂布材料102。喷墨头103C相对于喷墨头103B施加墨的区域没有任何间隙地施加墨。

此外，喷墨头103C向目标涂布材料102施加墨，使得喷墨头103C施加墨的区域的面积基本上等于喷墨头103B施加墨的区域的面积。

接下来，在步骤S27中，膜形成设备100确定膜形成是否完成。

在步骤S27中进行确定膜形成完成的情况下(步骤S27中为是(YES中为是))，操作转移到步骤S30。相反，在进行确定膜形成没有完成的情况下(步骤S27中为否)，操作转移到步骤S28。

接下来，在步骤S28中，喷墨头103D将墨从所有喷嘴同时排出到被输送的目标涂布材料102上，然后在目标涂布材料102被输送预定距离之后，喷墨头103D停止通过所有喷嘴排出墨。通过这样做，喷墨头103D将墨施加到目标涂布材料102的对应于输送方向10上的预定距离和宽度方向上的总宽度的区域，该区域位于喷墨头103C在输送方向10上施加墨的区域的下游侧。

由于喷墨头103D在输送方向10上向与喷墨头103C不同的位置施加墨，所以墨间歇地而不是连续地施加到目标涂布材料102。喷墨头103D相对于喷墨头103C施加墨的区域没有任何间隙地施加墨。

此外，喷墨头103D将墨施加到目标涂布材料102，使得喷墨头103D施加墨的区域的面积基本上等于喷墨头103C施加墨的区域的面积。

接下来，在步骤S29中，膜形成设备100确定膜形成是否完成。

在步骤S29中进行确定膜形成完成的情况下(步骤S29中为是)，操作转移到步骤S30。相反，如果进行确定膜形成没有完成(步骤S29中为否)，则操作返回到步骤S22，并且再次执行步骤S22和后续步骤的操作。

接下来，在步骤S30中，膜形成设备100通过使退绕器101停止退绕目标涂布材料102并使卷绕器108停止卷绕目标涂布材料102来停止目标涂布材料102的输送。

通过这样做，膜形成设备100可以向目标涂布材料102施加墨。

<由膜形成设备100膜形成的结果的示例>

接下来，描述由膜形成设备100膜形成的结果。图3是示出通过膜形成设备100膜形成膜300的结果的示例的图。图3是其上形成所述膜300的目标涂布材料102的顶视图。当从喷墨头103排出并施加到目标涂布材料102上的墨被干燥器件200干燥时，膜300形成(附着)在目标涂布材料102上。

区域2A1示出了由喷墨头103A施加的墨形成的膜的区域。距离dy对应于输送方向10上的前述预定距离，而距离dx对应于宽度方向11上的总宽度。区域2A1的面积是距离dx和距离dy的乘积。

在区域2A1中，沿宽度方向11排列的正方形表示由喷墨头103A中包括的每个喷嘴排出的墨形成的膜的区域，喷嘴沿宽度方向11排列。该膜的区域也可以称为像素区域。应当注意，从每个喷嘴排出到目标涂布材料102上的墨滴基本上是圆形的，并且每个墨滴的面积大于每个正方形的面积，因此一个正方形不是由从一个喷嘴排出的墨滴形成的。该膜由墨形成，使得由墨滴形成的圆的中心和正方形的中心基本上彼此重合。

同样，区域2B1示出了由喷墨头103B施加的墨形成的膜的区域。区域2C1示出了由喷墨头103施加的墨形成的膜的区域。区域2D1示出了由喷墨头103施加的墨形成的膜的区域。

区域2A1、2B1、2C1和2D1中的每一个被布置在输送方向10上的不同位置。区域2A1在输送方向10上的中心位置基本上与由喷墨头103A施加在目标涂布材料102上的墨的中心位置一致，而区域2B1在输送方向10上的中心位置基本上与由喷墨头103B施加在目标涂布材料102上的墨的中心位置一致。此外，区域2C1在输送方向10上的中心位置基本上与由喷墨头103C施加在目标涂布材料102上的墨的中心位置一致，而区域2D1在输送方向10上的中心位置基本上与由喷墨头103D施加在目标涂布材料102上的墨的中心位置一致。

因此，从喷墨头103A、103B、103C和103D中的每一个排出的墨沿着输送方向10被施加到目标涂布材料102上的不同位置。

区域2A2示出了在由喷墨头103A形成区域2A1之后，接着由喷墨头103A通过施加墨形成的膜的区域。

同样，区域2B2示出了在区域2B1的形成之后，接着由喷墨头103B通过施加墨形成的膜的区域。区域2C2示出了在区域2C1的形成之后，接着由喷墨头103C通过施加墨形成的膜的区域。区域2D2示出了在区域2D1的形成之后，接着由喷墨头103通过施加墨形成的膜的区域。

区域2A3和2A4、区域2B3和2B4、区域2C3和2C4以及区域2D3和2D4同样示出了由各个喷墨头顺序形成的区域。

(示例)

在下文中，通过给出示例、对比示例和参考示例来更详细地描述实施例。然而，应当注意，实施例不限于这些示例。

在下面描述的图4至图10中，由喷墨头103A为施加而排出墨的区域被称为区域2A，由喷墨头103B为施加而排出墨的区域被称为区域2B，由喷墨头103C为施加而排出墨的区域被称为区域2C，由喷墨头103D为施加而排出墨的区域被称为区域2D。

<墨制备示例1>

通过使用直径为2mm的氧化锆介质对以下组成物(composition)进行24小时的球磨分散，来制备具有40％非挥发性组分的墨1。

[组成物]

·氧化铝颗粒AKP-3000(住友化学有限公司(Sumitomo Chemical CompanyLimited))，177份

·高分子化合物(富马酸铵和侧链含有氧化烯基或聚氧化烯基的单体的共聚物)马里阿利姆(Malialim)HKM-50A(NOF公司)，3份

·NMP，270份

<墨制备示例2>

·制备了与墨1相同的墨2，除了这样的事实之外：将墨1的组成物(composition)中的氧化铝颗粒AKP-3000(住友化学有限公司)改为氧化钛颗粒PT-301M(石原产业有限公司(Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.))。

<墨制备示例3>

通过使用直径为2mm的氧化锆介质对以下组成物进行24小时的球磨分散，来制备具有30％非挥发性组分的墨3。

[组成物]

·氧化铝颗粒AKP-3000(住友化学有限公司)，132.7份

·高分子化合物(富马酸铵和侧链含有氧化烯基或聚氧化烯基的单体的共聚物)马里阿利姆HKM-50A(NOF公司)，2.3份

·NMP，270份

<墨制备示例4>

通过使用直径为2mm的氧化锆介质对以下组成物进行24小时的球磨分散，来制备具有20％非挥发性组分的墨4。

[组成物]

·氧化铝颗粒AKP-3000(住友化学有限公司)，88.5份

·高分子化合物(富马酸铵和侧链含有氧化烯基或聚氧化烯基的单体的共聚物)马里阿利姆HKM-50A(NOF公司)，1.5份

· NMP，270份

<墨制备示例5>

通过使用直径为2mm的氧化锆介质对以下组成物进行24小时的球磨分散，来制备具有10％非挥发性组分的墨5。

[组成物]

·氧化铝颗粒AKP-3000(住友化学有限公司)，44.2份

·高分子化合物(富马酸铵和侧链含有氧化烯基或聚氧化烯基的单体的共聚物)马里阿利姆HKM-50A(NOF公司)，0.8份

·NMP，270份

<墨制备示例6>

通过用搅拌器搅拌和混合以下组成物来制备具有40％非挥发性组分的墨6。

[组成物]

·丙烯酸单体Viscoat#295(大阪有机化学工业有限公司(Osaka OrganicChemical Industry Ltd.))，171份

·聚合引发剂(1-羟基环己基苯基酮)(东京化学工业公司(Tokyo ChemicalIndustry Co.,Ltd.))，9份

·NMP，270份

(示例1)

在能够装载四种墨的改进型喷墨记录设备(产品名：VC-60000；理光有限公司(Ricoh Co.，Ltd.))中将每种墨添加到墨储存容器中，然后形成膜。喷墨记录设备的修改版本的构造是图1所示的构造，其中四个喷墨头103A、103B、103C和103D中的每一个喷墨头都排出墨。使用改进版本的喷墨记录设备在下述形成条件下进行连续膜形成。

<施加条件>

·施加速度：50m/min。

·喷墨头之间的施加时间差：0.5秒。

·分辨率：1200dpi×1200dpi

·施加膜：均匀的固体涂布膜

·喷墨头的数量：四个喷墨头103A、103B、103C和103D沿输送方向10排成一行

·排出方法：向每个区域重复施加墨，每个区域由四个喷墨头103A、103B、103C和103D均匀分成四个区域(见图3)

·墨：墨1

·排出液滴尺寸14pl

·目标涂布材料：一种用于电池的电极应用的基底，其中在10微米的铜箔上提供具有平均粒径为9微米的石墨颗粒作为主要组分的50微米层

·热空气干燥器件：热空气温度130℃，风速20米/秒

·热滚筒器件：滚筒中的IR加热器120℃

(评估)

在上述示例1的条件下进行形成后，根据下述评估标准和方法评估膜的质量。

<膜的质量>

在切下一部分A4尺寸的膜后，用肉眼检查膜的质量，并通过显微镜观察，并使用以下标准进行评估。评估值为3或更高意味着确定该膜具有实际用途。

(评估标准)

5：通过显微镜观察没有出现缺陷

4：虽然肉眼无法确认，但通过显微镜观察，三个或更少的缺陷是可以确认的

3：虽然肉眼无法确认，但通过显微镜观察，十个或更少的缺陷是可以确认的

2：沿着部分的膜的缺陷的出现可通过肉眼确认

1：沿着整个膜的缺陷的出现可通过肉眼确认

(示例2)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变排出方法，使得在输送方向上布置的四个喷墨头103A、103B、103C和103D中只有三个喷墨头用于在各自被三个喷墨头均匀分成三个的区域中进行重复施加(见图4)。

(示例3)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之下：改变排出方法，使得在输送方向上布置的四个喷墨头103A、103B、103C和103D中只有两个喷墨头用于在各自被两个喷墨头均匀分成两个的区域中进行重复施加(见图5)。

(示例4)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变排出方法，使得在每个由四个喷墨头103A、103B、103C和103D均匀分成两个的区域中重复施加墨(见图6)，并且由每个喷墨头排出的液滴尺寸从14[p1]改变为7[p1]。

(示例5)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变了排出方法，使得在每个由四个喷墨头103A、103B、103C和103D均匀分成六个的区域中进行重复施加(见图7)。

(示例6)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变了排出方法，使得每个由四个喷墨头103A、103B、103C和103D分成六个的区域中进行重复施加(见图8)。

(示例7)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变输送方向上喷墨头之间的距离，使得喷墨头之间的施加时间差从0.5秒改变到0.4秒。

(示例8)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变输送方向上喷墨头之间的距离，使得施加时间差从0.5秒改变到0.3秒。

(示例9)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：改变输送方向上喷墨头之间的距离，使得施加时间差从0.5秒改变到0.2秒。

(示例10)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：由喷墨头排出的液滴尺寸从位于最上游的喷墨头103A改变为位于最下游的喷墨头103D之外，如下所述。

喷墨头103A：8[p1]

喷墨头103B：12[p1]

喷墨头103C：16[p1]

喷墨头103D：20[p1]

(示例11)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了使用的墨从墨1变为墨3的事实之外。

(示例12)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了使用的墨从墨1变为墨2的事实之外。

(比较示例1)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：在沿输送方向布置的四个喷墨头103A、103B、103C和103D中仅使用一个喷墨头，并且如图9所示，通过一个喷墨头将墨施加到目标涂布材料的每个区域。

(比较示例2)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了这样的事实之外：在沿输送方向布置的四个喷墨头103A、103B、103C和103D中仅使用两个喷墨头，如图10所示，通过两个喷墨头将墨一个接一个地施加到目标涂布材料的每个区域，并且各个喷墨头的墨滴尺寸从14[p1]改变到7[p1]。

(参考示例1)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了目标涂布材料变为厚度为50μm的PET树脂膜的事实之外。

(参考示例2)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了使用的墨从墨1变为墨4的事实之外。

(参考示例3)

在与示例1的形成条件相同的条件下进行连续膜形成，除了使用的墨从墨1变为墨5的事实之外。

(参考示例4)

在能够装载四种墨的改进版本的喷墨记录设备(产品名：VC-60000；Ricoh Co.，Ltd.)中将每种墨添加到墨储存容器中，然后形成膜。喷墨记录设备上的修改版本的构造是具有图1所示的构造并且还具有布置在喷墨头和热滚筒之间的五个LED-UV灯单元的构造。除了将墨1改为墨6的事实之外，在与比较示例1的形成条件相同的条件下，使用这种改进版本的喷墨记录设备进行连续膜形成。示例1至12、比较示例1至2和参考示例1至4的评估结果示于表1中。

[表1]

对示例1至12、比较示例1至2和参考示例1至4进行的评估的评估结果示于表1中。如表1所示，通过本实施例可以获得优异的膜质量。此外，在参考示例1中，使用树脂膜代替比较示例1的具有主要组分是颗粒的层的目标涂布材料，并且与具有颗粒作为主要组分的目标涂布材料相比，膜的质量优异。由此了解到，当使用具有以颗粒作为主要组分的层的目标涂布材料时，本实施例特别有效。

与比较示例1的墨中每单位体积40％的非挥发性组分相比，参考示例2和3的墨中具有很少的非挥发性组分(即每单位体积20％和10％的非挥发性组分)的墨获得了优异的膜质量。由此了解到，当使用其中包含许多非挥发性组分的墨时，本实施例特别有效。

换句话说，据了解，在将墨施加到设置在非渗透性基底上的层上的情况下，有利的是施加包含大于或等于每单位体积30％的非挥发性组分的墨，所述非挥发性组分的主要组分是颗粒。要注意的是，非挥发性组分被施加到设置在非渗透基底上的层上，而不渗透到设置在非渗透基底上的层中或替换层内的空气。然而，也有一部分非挥发性组分渗透到层中或取代层内空气的情况。

参考示例4的墨的膜质量是其中没有使用任何金属氧化物颗粒的墨，该墨已经变为包含丙烯酸单体而不是金属氧化物的墨，该金属氧化物是比较示例1的墨中的主要组分。预期这种优异的膜质量源于这样的事实，即最顶层内的空气替换容易被促进，因为丙烯酸单体在渗透到目标涂布材料的最顶层方面优于金属氧化物，目标涂布材料的主要组分是颗粒。由此可知，本实施例在使用包括金属氧化物的墨的情况下特别有效。换句话说，据了解，当包含金属氧化物颗粒时，墨中包含的非挥发性组分是有利的。

根据示例7至9的评估结果，关于各个喷墨头103A、103B、103C和103D之间的墨施加时间差，0.2秒给出3的膜质量，0.3秒和0.4秒给出4的膜质量。因此，了解到0.3秒或更长的时间差是有利的。

换句话说，喷墨头103A、103B、103C和103D包括第一排出头和第二排出头，第二排出头在输送方向10上相对于第一排出头设置在下游。还了解到，在第一排出头将墨施加到目标涂布材料102的时间点之后0.3秒或更长时间，第二排出头将墨施加到目标涂布材料102上是有利的。

在这种情况下，在目标涂布材料102的输送方向上已经撞击目标涂布材料102的两个相邻墨滴的中心之间的距离等于或大于通过将目标涂布材料102的输送速度乘以0.3秒获得的值。换句话说，膜形成设备100将来自喷墨头103A、103B、103C和103D中的每一个的墨沿着输送方向10施加到目标涂布材料102上的不同位置，这些位置相隔的距离等于或大于通过将目标涂布材料102的输送速度乘以0.3秒而获得的值。

此外，根据示例10的评估结果，了解到有利的是使喷墨头103A、103B、103C和103D中的喷墨头设置成在输送方向10上更靠近下游侧，以排出较大的液滴。

根据上述结果，了解到本实施例可以获得优异的膜质量。此外，还了解到，在用于电池的电极应用的至少一基底用作目标涂布材料的情况下，可以获得优异的膜质量。

用于电池的电极包括含有正极集电器和正极活性材料层的正电极，并且包括含有负极集电器和负极活性材料层的负电极。膜形成设备100有利于诸如形成绝缘膜的应用，其中用于电池的电极中的正电极和负电极彼此绝缘。

<通过膜形成设备100的膜形成方法的作用和效果>

接下来，描述通过膜形成设备100的膜形成方法的作用和效果。

当将墨(液体)施加到目标涂布材料102时，其中在不可渗透基底的最顶层上提供了以颗粒作为主要组分的层，与在其上提供了以树脂为主要成分的层的结构相比，在目标涂布材料102上倾向于出现没有墨的基本上圆形的缺陷。

据认为，这种现象发生在将墨施加到目标涂布材料102上的情况下，以便当目标涂布材料102中以颗粒作为主要组分的层内的空气被液体代替并依次从该层排出时，干扰墨在目标涂布材料102上的扩散。当存在基本圆形缺陷的目标涂布材料102用作电极时，这可能导致短路。

在本实施例中，执行涂布步骤，在该步骤中，墨从布置在要输送目标涂布材料102的输送方向10上的每个喷墨头103A、103B、103C和103D(多个排出头)排出到目标涂布材料102上。此外，在涂布步骤中，从喷墨头103A、103B、103C和103D中的每一个排出的墨被施加到目标涂布材料102在输送方向10上的不同位置。

通过这样做，墨可以间歇地施加到目标涂布材料102上，在施加之间具有恒定的时间，而不是连续施加，从而确保具有作为主要组分的颗粒的层内的空气有足够的时间被墨替代，并依次从其中排出。结果，墨在目标涂布材料102上扩散，充分覆盖目标涂布材料，因此在目标涂布材料102中不太可能出现缺陷，例如基本上圆形的缺陷，从而提高形成的膜的均匀性。

此外，在本实施例中，目标涂布材料102上喷墨头103A、103B、103C和103D布置墨的各个区域的面积是均匀的。通过使面积均匀，通过从各个喷墨头施加墨而形成的膜的厚度变得均匀，因此可以提高膜厚度的均匀性。

要注意的是，通过从各个喷墨头施加墨而形成的膜的面积不必完全相同。例如，即使相对于期望区域存在5％或更小的差异，也可以获得前述效果。

在本实施例中，尽管以上示出了在目标涂布材料102的最顶层上将墨施加到以颗粒作为主要组分的层上的构造，但是该构造不限于此。即使目标涂布材料102不具有以颗粒作为主要组分的层，由于该结构内部包括空气，通过应用本实施例可以获得上述作用和效果。

膜形成设备和膜形成方法不限于详细描述中描述的具体实施例，并且可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行变化和修改。

在前述实施例中，尽管作为示例提供了在目标涂布材料上均匀形成膜的构造，但是墨也可以通过喷墨头排出以在目标涂布材料上形成预定图案。该图案包括识别码，例如二维码或条形码，其表示例如目标涂布材料的信息；通过在目标涂布材料上施加墨来制造的电极；或者诸如此类。通过这样做，传递作为形成目标的目标涂布材料的信息；要制造的电极；或诸如此类可以有效地执行而不需要执行另一个步骤。

此外，在实施例的描述中使用的诸如序数、数量等的值都是为了说明本发明的技术而例示的，并且本发明不限于示例性值。

附图标记列表

10 输送方向

11 宽度方向

100 膜形成设备

101 退绕器

102 目标涂布材料

103、103A、103B、103C、103D 喷墨头

104 压板

105 热滚筒

106 空气干燥器

107 输送辊

108 卷绕器

300 膜

dx，dy 距离

2A,2B,2C,2D 区域

Claims (10)

1.一种用于在目标涂布材料上形成膜的膜形成方法，该方法包括：

通过从多个排出头中的每一个排出液体来涂布目标涂布材料的涂布步骤，所述多个排出头布置在要输送的目标涂布材料的输送方向上，

其中，在涂布步骤中，从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到在输送方向上目标涂布材料上的不同位置，

其中，所述多个排出头中包括在输送方向上排成一排的第一排出头和第二排出头，第二排出头设置在在输送方向上相对于第一排出头的下游，和

其中，在第一排出头将液体施加到目标涂布材料上的时间点之后0.3秒或更长时间，第二排出头将液体施加到目标涂布材料上。

2.根据权利要求1所述的膜形成方法，其中，从所述多个排出头中的每一个排出的液体被施加到的目标涂布材料的区域基本上是均匀的。

3.根据权利要求1所述的膜形成方法，其中，在所述多个排出头中，排出头越靠近输送方向上的下游侧，排出的液滴的尺寸越大。

4.根据权利要求1所述的膜形成方法，其中，所述目标涂布材料包括非渗透性基底和设置在该非渗透性基底上的层，该层以颗粒作为主要组分。

5.根据权利要求1所述的膜形成方法，其中，在涂布步骤中，排出的液体包含大于或等于每单位体积30％的非挥发性组分，所述液体被排出到以颗粒作为主要组分的层上，该层被提供在目标涂布材料的非渗透性基底上。

6.根据权利要求5所述的膜形成方法，其中，所述非挥发性组分包括金属氧化物颗粒。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的膜形成方法，其中，所述多个排出头中的每一个包括沿与输送方向相交的方向布置的多个喷嘴，该喷嘴排出液体。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的膜形成方法，其中，所述目标涂布材料包括电极，和

其中，在涂布步骤中，从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到在输送方向上电极上的不同位置。

9.一种用于在目标涂布材料上形成膜的膜形成设备，该膜形成设备包括：

多个排出头，该多个排出头布置在要输送的目标涂布材料的输送方向上，该多个排出头构造成排出液体，

其中，从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到在输送方向上目标涂布材料上的不同位置，

其中，所述多个排出头中包括在输送方向上排成一排的第一排出头和第二排出头，第二排出头设置在在输送方向上相对于第一排出头的下游，和

其中，在第一排出头将液体施加到目标涂布材料上的时间点之后0.3秒或更长时间，第二排出头将液体施加到目标涂布材料上。

10.根据权利要求9所述的膜形成设备，其中，所述目标涂布材料包括电极，和

从多个排出头中的每一个排出的液体被施加到在输送方向上电极上的不同位置。