JP2006102598A

JP2006102598A - 塗布ノズル

Info

Publication number: JP2006102598A
Application number: JP2004290556A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Izumi; 伸太郎泉; Masaru Watanabe; 渡辺　　勝
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】塗料の種類や塗布条件が変更されても、部材の変更のみで塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる上、変更する部材の組付け精度を高めることができる塗布ノズルを提供する。
【解決手段】マニホールド(15)とスリット(16)とを形成するダイ(10)を含み、マニホールド(15)内に、塗料(14)の流れを塗料(14)の塗布幅方向に広げるための流路を形成する交換可能なブロック(21,22,23)を有し、ダイ(10)には、位置決めピン(30a,30b)が設けられ、ブロック(21,22,23)には、位置決めピン(30a,30b)に嵌合するピン穴が形成され、ブロック(21,22,23)は、位置決めピン(30a,30b)を前記ピン穴に嵌合させた状態でダイ(10)に固定されている塗布ノズル(1)とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エクストルージョン型の塗布ノズルに関する。

従来から、エクストルージョン型の塗布ノズル（以下、単に「塗布ノズル」ともいう）を用いた塗布装置が知られている。図４は、従来の塗布ノズルを用いた塗布装置の概略構成図である。図４に示すように、塗布装置１００は、塗料１０１が貯留されたタンク１０２と、連続走行する基材１０３上に塗料１０１を塗布する塗布ノズル１０４と、タンク１０２内の塗料１０１を送液する送液ポンプ１０５と、送液ポンプ１０５からの塗料１０１の流路を、塗布ノズル１０４側又はタンク１０２側に切替える三方弁１０６と、基材１０３を挟んで塗布ノズル１０４に対向する形で設置されたバックアップロール１０７とを備えている。この塗布装置１００により塗料１０１を塗布する際は、三方弁１０６により、送液ポンプ１０５と塗布ノズル１０４とを連通させて行う。

また、塗料の種類や塗布条件の違いに応じて塗布ノズルの部材を交換することによって、塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる塗布ノズルが特許文献１に提案されている。

図５は、特許文献１に提案された塗布ノズルの構成図であり、このうち、図５Ａは、塗布ノズルから吐出される塗料の塗布幅方向と直交する方向に切断した断面図、図５Ｂは、塗布ノズルのダイ上板を省略した状態の上面図である。

図５Ａに示すように、塗布ノズル１１０は、ダイ上板１１１と、ダイ下板１１２とを含み、ダイ上板１１１とダイ下板１１２との間に、塗料１０１（図４参照）が供給されるマニホールド１１３とマニホールド１１３に供給された塗料１０１を吐出するスリット１１４とが形成されている。そして、塗布ノズル１１０は、マニホールド１１３内に、塗料１０１の流れを塗料１０１の塗布幅方向に広げるための流路１２０（図５Ｂ参照）を形成する交換可能なブロック１２１，１２２を有している。

また、図５Ｂに示すように、ブロック１２２は、一対のブロック１２２ａ，１２２ｂからなる。そして、ブロック１２２ａとブロック１２２ｂとの間に、塗料１０１をマニホールド１１３（図５Ａ参照）へ供給するための供給口１２３が形成されている。

この塗布ノズル１１０にて塗料１０１を塗布する場合は、塗料１０１を供給口１２３から所定の供給速度でマニホールド１１３へ供給する。この際、供給された塗料１０１は、流路１２０にて塗料１０１の塗布幅方向に広げられ、スリット１１４の開口１１４ａから図５Ａ，Ｂの矢印I方向に吐出される。そして、この塗布ノズル１１０では、ブロック１２１，１２２を別のものと入れ替えることで、流路１２０及び供給口１２３の形状を変更することができる。

このように、特許文献１に提案された塗布ノズルによれば、塗料の種類や塗布条件が変更されても、塗布ノズルを改めて作り直すことなく、塗料の種類や塗布条件に応じてブロックを選択することで、塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる。
特開平１０−５６６０号公報

しかし、特許文献１に提案された塗布ノズルでは、ブロック１２１，１２２の組付けの状態によっては、塗料１０１がマニホールド１１３内に滞留するおそれがある。塗料１０１が滞留した状態で長時間塗布し続けると、得られる塗布膜にスジが発生したり、塗布膜の膜厚にバラツキが生じたりするおそれがある。

本発明は、前記課題を解決するため、塗料の種類や塗布条件が変更されても、部材の変更のみで塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる上、変更する部材の組付け精度を高めることができる塗布ノズルを提供する。

本発明の塗布ノズルは、塗料が供給されるマニホールドと前記マニホールドに供給された前記塗料を吐出するスリットとを形成するダイを含むエクストルージョン型の塗布ノズルであって、
前記マニホールド内に、前記塗料の流れを前記塗料の塗布幅方向に広げるための流路を形成する交換可能なブロックを有し、
前記ダイには、位置決めピンが設けられ、
前記ブロックには、前記位置決めピンに嵌合するピン穴が形成され、
前記ブロックは、前記位置決めピンを前記ピン穴に嵌合させた状態で前記ダイに固定されていることを特徴とする。

本発明の塗布ノズルによれば、塗料の流れを塗料の塗布幅方向に広げるための流路を形成する交換可能なブロックを有しているため、塗料の種類や塗布条件が変更されても、ブロックの変更のみで塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる。また、本発明の塗布ノズルに使用されるダイには、位置決めピンが設けられており、更に、ブロックには、位置決めピンに嵌合するピン穴が形成されているため、ブロックの組付け精度を高めることができる。

本発明の塗布ノズルは、塗料が供給されるマニホールドとマニホールドに供給された塗料を吐出するスリットとを形成するダイを含むエクストルージョン型の塗布ノズルであり、例えば、連続走行する集電体に電極材料である活物質ペーストを塗布する塗布装置等に好適に使用できる。

塗料としては、例えば、粘度が１〜１００[Ｐａ・ｓ]（せん断速度：１／ｓ）のものが使用できる。ダイは、例えば、ステンレススチール製の複数のダイ板で構成されている。そして、ダイの内部には、塗料が供給されるマニホールドとして空間部が形成され、更に、マニホールドに供給された塗料を吐出するスリットとして、マニホールドに連通する間隙が形成されている。

マニホールドの容積は、例えば活物質ペーストを塗布する場合、１５０〜２６００ｃｍ³が好ましい。また、スリットの開口において、ダイの幅方向と直交する方向の長さ（以下、「スリット幅」という）は、例えば活物質ペーストを塗布する場合、０．５〜２ｍｍが好ましく、マニホールドからスリットの開口までの長さ（以下、「スリット長」という）は、例えば活物質ペーストを塗布する場合、２０〜８０ｍｍが好ましい。また、スリットの開口から吐出される塗料の単位時間当たりの吐出量は、例えば１〜４０００ｍｌ／分とすればよい。なお、「ダイの幅」とは、スリットから吐出された塗料の塗布幅方向と平行な方向のダイの長さをいう。

そして、本発明の塗布ノズルは、塗料の流れを塗料の塗布幅方向に広げるための流路を形成する交換可能なブロックを有している。これにより、塗料の種類や塗布条件が変更されても、ブロックの変更のみで塗料の塗布量を塗布幅方向に均一化できる。また、本発明の塗布ノズルに使用されるダイには、位置決めピンが設けられており、更に、ブロックには、位置決めピンに嵌合するピン穴が形成されている。そして、ブロックは、前記位置決めピンを前記ピン穴に嵌合させた状態でダイに固定されている。これにより、ブロックの組付け精度を高めることができる。なお、ブロックの構成材料は、例えばダイの構成材料と同様のものが使用できる。また、前記流路の幅は、例えば５０〜１０００ｍｍとすればよい。

前記位置決めピンは、例えばダイを構成するダイ板に設けられている。前記位置決めピンの径及び長さは、例えばそれぞれ３〜２０ｍｍ及び５〜４０ｍｍとすればよい。なお、耐久性の観点から、前記位置決めピンは、ダイを構成するダイ板の製造時に一体成型により形成することが好ましい。また、ブロックの組付け精度をより高めるため、前記位置決めピンは、マニホールド内の隅部に複数設けられていることが好ましい。

ブロックに形成されたピン穴の大きさは、前記位置決めピンに嵌合する大きさであればよく、例えばピン穴の穴径及び穴深さが、それぞれ３〜２０ｍｍ及び５〜４０ｍｍであればよい。

ダイ（ダイ板）にブロックを固定する方法は、前記位置決めピンと前記ピン穴とを嵌合させた状態で固定できる方法であれば特に限定されない。例えば、ボルトを用いた締結方法や電磁石を用いた固定方法等を使用できる。また、ブロックの一部をポーラス状にしておき、ダイ側から真空ポンプ等を用いてブロックを吸引することにより、ダイにブロックを真空吸着させて固定してもよい。

また、本発明の塗布ノズルに使用されるブロックには、塗料をマニホールドに供給するための供給口が形成されていてもよい。背景技術で説明した塗布ノズル１１０（図５参照）のように、複数のブロック間に塗料をマニホールドへ供給するための供給口を形成すると、ブロックの組付けの状態によっては、供給口の大きさが変化し、塗料を安定して供給することが困難となるおそれがある。一方、上述したように塗料をマニホールドに供給するための供給口をブロックに形成すると、供給口の大きさが変化しないため、塗料を安定して供給することができるようになる。なお、前記供給口の開口径は、例えば６〜３０ｍｍとすればよい。

また、本発明の塗布ノズルは、前記ブロックを複数有していてもよい。塗料の種類や塗布条件について、より広い範囲に対応することができ、塗布ノズルの汎用性が高まるからである。

また、本発明の塗布ノズルは、マニホールド内の角部及び隅部が、曲面形状に形成されていてもよい。マニホールド内の塗料の滞留を防止できるからである。なお、この場合、前記角部及び前記隅部の曲率半径は、例えば１〜１０ｍｍとすればよい。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図１は、本発明の一実施形態に係る塗布ノズルの断面図である。また、参照する図２は、本発明の一実施形態に係る塗布ノズルの斜視図であり、参照する図３は、図２に示す塗布ノズルの分解斜視図である。なお、図２及び図３においては、ダイ上板を省略して描いている。

図１に示すように、塗布ノズル１は、ダイ上板１１とダイ下板１２とからなるダイ１０を含み、ダイ上板１１とダイ下板１２との間には、ダイ下板１２に取り付けられた供給管１３から塗料１４が供給されるマニホールド１５と、マニホールド１５に供給された塗料１４を吐出するスリット１６とが形成されている。また、図１及び図２に示すように、塗布ノズル１は、マニホールド１５内に、塗料１４の流れを塗料１４の塗布幅方向に広げるための流路２０を形成する交換可能なブロック２１、ブロック２２及びブロック２３を有している。これにより、塗料１４の種類や塗布条件が変更されても、ブロック２１〜２３の変更や、ブロックの個数の変更のみで塗料１４の塗布量を塗布幅方向に均一化できる。

図２に示すように、ブロック２１は、テーパ面２１ａ，２１ａを有するホームベース状に形成されている。また、ブロック２２も同様にテーパ面２２ａ，２２ａを有するホームベース状に形成されている。そして、図１に示すように、ブロック２１のテーパ面２１ａとブロック２２のテーパ面２２ａとは連接している。なお、ブロック２２の厚みは、ブロック２１の厚みに比べ薄く形成されている。

図２に示すように、ブロック２３には、三角柱状の突出部２３ａ，２３ａと、突出部２３ａ，２３ａ間に配置され、塗料１４をマニホールド１５（図１参照）に供給するための供給口２３ｂとが設けられている。なお、流路２０は、ブロック２３の突出部２３ａ，２３ａと、ブロック２１のテーパ面２１ａ，２１ａ及びブロック２２のテーパ面２２ａ，２２ａとの間に形成されている。

図３に示すように、ダイ下板１２には、位置決めピン３０ａ，３０ａ，３０ｂ，３０ｂが設けられている。そして、ブロック２１、ブロック２２及びブロック２３には、それぞれ位置決めピン３０ａ，３０ａに嵌合するピン穴２１ｂ，２１ｂ、ピン穴２２ｂ，２２ｂ及びピン穴２３ｃ，２３ｃが形成されている。また、ブロック２３の突出部２３ａ，２３ａには、位置決めピン３０ｂ，３０ｂに嵌合するピン穴２３ｄ，２３ｄが形成されている。そして、ブロック２３は、位置決めピン３０ａ，３０ａをピン穴２３ｃ，２３ｃに嵌合させ、更に位置決めピン３０ｂ，３０ｂをピン穴２３ｄ，２３ｄに嵌合させた状態で、ボルト（図示せず）等を用いてダイ下板１２に締結されている。また、ブロック２２及びブロック２１は、位置決めピン３０ａ，３０ａを、それぞれピン穴２２ｂ，２２ｂ及びピン穴２１ｂ，２１ｂに嵌合させた状態で、ボルト（図示せず）等を用いてダイ下板１２に締結されている。これにより、ブロック２１〜２３の組付け精度を高めることができる。

図１に示すように、位置決めピン３０ａ，３０ｂは、ダイ下板１２の内側（マニホールド１５側）に形成されたテーパ面１２ａに沿って傾斜して設けられている。即ち、位置決めピン３０ａ，３０ｂの傾斜角度θ₂，θ₃は、ともにテーパ面１２ａのテーパ角度θ₁に等しい。これにより、ダイ下板１２に対するブロック２１〜２３の組付けを容易に行うことができる。

また、図１に示すように、マニホールド１５内の角部４０及び隅部４１は、曲面形状に形成されている。これにより、マニホールド１５内の塗料１４の滞留を防止できる。

また、図１に示すように、ダイ下板１２には、供給管１３と供給口２３ｂ（図２参照）とを接続する流路４５が形成されている。そして、流路４５には屈曲部４５ａが形成されている。ここで、供給管１３として図１に示すようなＬ字管を使用した場合、流路４５内に流入した塗料１４の流速が、供給管１３の屈曲部１３ａの形状を反映して流路４５の内径方向に不均一になる場合がある。こような場合でも、本実施形態では、塗料１４が流路４５に形成された屈曲部４５ａを通過する際に、塗料１４の流速のバラツキが解消されるため、供給口２３ｂ（図２参照）へ向けて、均一に塗料１４を供給することができる。

以下、実施例を用いて本発明を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。

前述した塗布ノズル１によって粘度が相違する２種類の塗料を塗布する際において、ブロックの個数及び形状と塗布幅のバラツキとの関係について検討した。塗料には、T.I.＝５の活物質ペーストＡと、T.I.＝９０の活物質ペーストＢを用いた。なお、T.I.とは、せん断速度が１[１／ｓ]のときの粘度η₁と、せん断速度が１０００[１／ｓ]のときの粘度η₁₀₀₀との比（η₁／η₁₀₀₀）である。また、実験に用いた塗布ノズル１は、スリット幅Ｄ₂（図１参照）：０．５ｍｍ、スリット長Ｌ₂（図２参照）：４０ｍｍ、テーパ角度θ₁（図１参照）：６０°、スリット１６における塗布幅に平行な方向の長さＬ₃（図２参照）：４０ｍｍとした。また、塗布する際におけるマニホールド１５（図１参照）内の塗料の圧力は、活物質ペーストＡ：０．０１ＭＰａ、活物質ペーストＢ：０．２ＭＰａとした。また、スリット１６の開口から吐出される塗料の単位時間当たりの吐出量は、２０００ｍｌ／分とした。

そして、ブロック２１とダイ上板１１との距離Ｄ₁（図１参照）、ブロック２１の辺２１ｃの長さＬ₁（図２参照）、及びブロック２１のテーパ面２１ａの辺２１１ａ（図２参照）と塗布幅方向に平行な方向の直線５０（図２参照）とのなす角度θ₄（図２参照）を、使用した塗料に応じて表１に示すように調整し、塗布幅のバラツキを調査した。結果を表１に示す。なお、表１に示すＲは、連続走行する集電体（図示せず）上に活物質ペーストＡ又は活物質ペーストＢを塗布し、１０００ｍｍの長さの塗布膜を形成した際において、前記塗布膜の塗布幅のバラツキを示す指標である。具体的には、前記塗布膜の塗布幅の平均値をＷ_average、前記塗布膜の塗布幅の最大値をＷ_max、前記塗布膜の塗布幅の最小値をＷ_minとした場合に、(Ｗ_max-Ｗ_min)／Ｗ_averageで算出される数値である。また、実施例２以外は、ブロック２２（図１参照）を用いずに塗料を塗布した。即ち、実施例２は、ブロック２１及びブロック２２の双方を用いることによって、ブロック２１とダイ上板１１との距離Ｄ₁（図１参照）を２ｍｍに調整した。

表１に示すように、距離Ｄ₁（図１参照）、長さＬ₁（図２参照）、及び角度θ₄（図２参照）を適宜調整することによって、粘度の相違する塗料を塗布しても塗布幅のバラツキを同程度に抑えることができた。特に、実施例１及び実施例２に示すように、ブロック２２の使用の有無によって、粘度の相違する塗料のそれぞれに対応できることが分かった。

本発明の塗布ノズルは、連続走行する集電体に活物質ペーストを塗布する塗布装置等に好適に使用することができる。

本発明の一実施形態に係る塗布ノズルの断面図である。本発明の一実施形態に係る塗布ノズルの斜視図である。図２に示す塗布ノズルの分解斜視図である。従来の塗布ノズルを用いた塗布装置の概略構成図である。従来の塗布ノズルの構成図であり、このうちＡは、塗布ノズルから吐出される塗料の塗布幅方向と直交する方向に切断した断面図、Ｂは、塗布ノズルのダイ上板を省略した状態の上面図である。

符号の説明

１塗布ノズル
１０ダイ
１１ダイ上板
１２ダイ下板
１４塗料
１５マニホールド
１６スリット
２０流路
２１，２２，２３ブロック
２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，２３ｄピン穴
２３ｂ供給口
３０ａ，３０ｂ位置決めピン
４０角部
４１隅部

Claims

塗料が供給されるマニホールドと前記マニホールドに供給された前記塗料を吐出するスリットとを形成するダイを含むエクストルージョン型の塗布ノズルであって、
前記マニホールド内に、前記塗料の流れを前記塗料の塗布幅方向に広げるための流路を形成する交換可能なブロックを有し、
前記ダイには、位置決めピンが設けられ、
前記ブロックには、前記位置決めピンに嵌合するピン穴が形成され、
前記ブロックは、前記位置決めピンを前記ピン穴に嵌合させた状態で前記ダイに固定されていることを特徴とする塗布ノズル。
前記ブロックには、前記塗料を前記マニホールドに供給するための供給口が形成されている請求項１に記載の塗布ノズル。
前記ブロックを複数有する請求項１に記載の塗布ノズル。
前記マニホールド内の角部及び隅部は、曲面形状に形成されている請求項１に記載の塗布ノズル。