JP2011152509A - 間欠塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットダイ方式を利用した間欠塗工装置において、サックバックバルブの押出動作による膜厚変動を解消する手段の提供を課題とする。
【解決手段】サックバックバルブから押出される塗液を吸引するための第２サックバックバルブを３方弁の上流に設ける。これにより、サックバックバルブの押出による膜厚変動は解消される。また、第２サックバックバルブの押出動作は、間欠時に行うため、押出された液はリリーフ経路を通過し排出されるため、膜厚変動を引起さない。
【選択図】図４

Description

連続搬送される樹脂フィルムや金属箔に間欠塗工を行う技術において、塗り始めの厚み精度を改善するものである。

リチウムイオン電池に使用される電極の製造法として、連続搬送される金属箔に電極となる塗液を間欠的に塗工する技術が用いられる。図１にその概略を示す。図１はポンプ１０４にて電極用塗液をダイヘッド１０２に送液し、ダイヘッド１０２の先端から塗液を塗出して基材１０６である金属箔への塗膜１０７形成を行う、スロットダイ方式の間欠塗工装置１００の概略である。この方式では、間欠塗工を実現するため、塗液の送液経路１０３を切り替えることのできる３方弁１０９を備えている。塗膜１０７形成時には塗液をダイヘッド１０２に送液してダイヘッド１０２先端から吐出し、塗膜１０７を形成しない間欠時には３方弁１０９を排出方向に切り替えて塗液をタンク１０１に戻す。この送液経路１０３の切り替えは、３方弁１０９の他に２方弁の組み合わせでも行われる。
ここで、間欠時に送液経路１０３を排出方向に切り替えただけでは、ダイヘッド１０２内に塗液の圧力が残るため、瞬時に塗液の吐出は停止しない。そのため、塗工された塗膜１０７の終端が必要な膜厚以上に盛り上がったり、塗液が不要な領域まで塗工されるという問題があった。これを解決するため、間欠時には送液経路１０３を切り替えるだけでなく、ダイヘッド１０２近傍に接続されたサックバックバルブ１０８を利用し、送液経路１０３内の塗液を吸引することによってダイヘッド１０２内にかかる圧力を瞬時に低下させ、吐出を瞬時に停止させるという方法をとっていた。

間欠時に塗液の吸引動作を行ったサックバックバルブ１０８は、製膜を再開する時に塗液を送液経路１０３内に放出する。すなわち、サックバックバルブ１０８から塗液が押し出される。押し出された塗液は、送液経路１０３を介してダイヘッド１０２内の圧力を高め、そしてダイヘッド１０２の先端から吐出されるため、塗膜１０７の厚みは厚くなる。
このような問題を解決するための方法の１つとして、サックバックバルブに吸引された塗液を送液経路に戻す放出工程において、ダイヘッドと接続された送液経路に押し出した塗液を送るのではなく、排出専用の経路（排出経路）に送り排出する方法がある（特許文献１、特許文献２）。それらの中でも、サックバックバルブ２０８との接続を、塗液の吸引時にはダイヘッド２０２と接続された送液経路２０３に、塗液の放出時には排出経路２０５とに切り替える第２の手段（第２送液方向切り替え手段２１９）を利用する方法（図２参照）や、第２の排出経路３１５に有る程度の塗液を常に排出し続け、放出工程で発生する余分な塗液の大半を排出経路３１５に逃がす方法（図３参照）がある。

特開２００３−３４０３３８号公報 特開２００２−２１９４００号公報

図２にて概略を示した間欠塗工装置２００では、第１送液方向切り替え手段２０９がポンプ２０４とダイヘッド２０２との接続からポンプ２０４と排出経路２０５との接続に切り替わったとき（間欠時）に第２送液方向切り替え手段２１９は送液経路２０３とサックバックバルブ２０８とを接続しており、送液経路２０３内の塗液はサックバックバルブ２０８によって吸引される。そして、第１送液方向切り替え手段２０９がポンプ２０４とダイヘッド２０２とを接続している間（塗工時）に、第２送液方向切り替え手段２１９によりサックバックバルブ２０８と排出経路２０５とを接続することで、サックバックバルブ２０８から押し出された塗液は排出経路２０５に放出され、タンク２０１へ戻ることになる。

しかしながら、この方法でも、第２送液方向切り替え手段２１９を切り替える際に第１送液方向切り替え手段２０９とダイヘッド２０２との間の送液経路２０３に圧力の変化が生じ、塗膜２０７に膜厚変動が発生してしまう。第２送液方向切り替え手段２１９を設けない場合に比べ膜厚の変動量が小さくなったとしても、完全に解決することはできない。

図３に示す間欠塗工装置３００では送液方向切り替え手段３０９とダイヘッド３０２との間に第２の排出経路３１５を設け、送液経路３０３、サックバックバルブ３０８、第２の排出経路３１５が常に接続された状態となる。第２の排出経路３１５はタンクと接続され、第２の排出経路３１５を通過した塗液もタンクに戻される。第２の排出経路３１５には圧力調整弁３１９が設けられている。
この方法では、送液経路３０３が一定以上の圧力となった際に第２の排出経路３１５を介して塗液が排出され続けることになる。従って、サックバックバルブ３０８の押し出し工程で放出される塗液の大半を第２の排出経路３１５に逃がすことができる。

しかしながら急激な圧力の変化には対応できないため、サックバックバルブ３０８から放出された塗液の一部分はダイヘッド３０２に送られてしまい、膜厚の変動を完全に解消することはできない。
本発明は、間欠塗工装置による間欠塗工時の膜厚変動の解消、特に、送液経路に設けられたサックバックバルブの押し出し工程時に起因する膜厚変動を解決する技術の提供を課題とする。

本願発明は上記課題を解決するために成されたものであり、第１の発明は、塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成する塗液吐出手段と、前記塗液貯蔵手段と前記塗液吐出手段とを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記塗液吐出手段へ前記送液経路を介して塗液を送る塗液圧送手段とを備えた塗工装置であって、さらに前記送液経路は、前記塗液圧送手段と前記塗液吐出手段との間に当該送液経路外へ塗液を排出可能な排出経路と、前記塗液吐出手段方向への送液と前記排出経路からの排出とに前記塗液を送る方向を切り替えることのできる送液方向切り替え手段と、前記送液方向切り替え手段と前記塗液吐出手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することで前記塗液吐出手段もしくは前記送液経路内の圧力を調節することのできる第１の塗液圧力調整手段と、前記塗液圧送手段と前記送液方向切り替え手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することのできる第２の塗液圧力調整手段とを備えたことを特徴とする間欠塗工装置である。

さらに、上記発明に加えて、前記第１の塗液圧力調整手段及び第２の塗液圧力調整手段は、それぞれ前記送液経路内の塗液を吸引し、または吸引した塗液を当該送液経路内に放出することで当該送液経路内の圧力を調整する間欠塗工装置である。

さらに、上記発明に加えて、前記第１の塗液圧力調整手段と前記第２の塗液圧力調整手段は、一方が塗液を吸引している際に他方は塗液を放出している間欠塗工装置である。

さらに、上記発明に加えて、前記送液方向切り替え手段を前記塗液排出経路からの排出に切り替えた際に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の吸引を開始し、前記送液方向切り替え手段が前記塗液吐出手段方向への送液である間に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の放出を開始する間欠塗工装置である。

本発明によれば、第１の塗液圧力調整手段に加えて、当該第１の塗液圧力調整手段と送液経路を介して接続されている第２の塗液圧力調整手段を備えているため、前記第１の塗液圧力調整手段の作動により発生した送液経路内の圧力変動を第２の塗液圧力調整手段によって吸収することができる。従って、塗液吐出手段から塗液が吐出されている間、送液圧力が変動することがなく、安定して供給されるため、対象基材上に膜厚変動のない塗膜を形成することができる。

さらに、第１及び第２の圧力調整手段はそれぞれ送液経路内の塗液の吸引と放出により圧力を調整するので、塗液の過不足が発生しない。
さらに、一方が塗液を吸引している際に他方は塗液を放出するように連動させることで、送液経路内の圧力を速やかに一定に調整できる。
さらに、送液方向切り替え手段を塗液排出経路からの排出に切り替えた際に、第１の塗液圧力調整手段は塗液の吸引を開始し、送液方向切り替え手段が塗液吐出手段方向への送液である間に、第１の塗液圧力調整手段は塗液の放出を開始することで、塗膜全体の膜厚精度、特に塗工開始時の厚み精度を高いものにすることができる。

具体的には、スロットダイ方式を用いた間欠塗工技術において、ダイヘッド（塗液吐出手段）からの塗液の吐出を瞬時に停止させるために利用されるサックバックバルブ（塗液圧力調整手段）の押出し（塗液の放出）工程において、押出された塗液がダイヘッドから余分に吐出されるために生じる塗工開始時の膜厚変動を、サックバックバルブから押出された液を吸引する機構（第２の塗液圧力調整手段）を設け、ダイヘッドから余分に吐出される塗液をなくすことで解消する。

従来の間欠塗工装置の送液系を説明する図である。 従来の間欠塗工装置において、サックバックバルブから押し出された液を排出経路へ逃がす構造を説明する図である。 従来の間欠塗工装置において、排出経路から塗液を常に排出することで、サックバックバルブから押し出された液の一部を排出経路に逃がす構造を説明する図である。 本発明の間欠塗工装置を模式的に説明する図である。 本発明の間欠塗工装置について、第１及び第２の塗液圧力調整手段の動作タイミングを説明する図である。

本発明の間欠塗工装置は、塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成する塗液吐出手段と、前記塗液貯蔵手段と前記塗液吐出手段とを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記塗液吐出手段へ前記送液経路を介して塗液を送る塗液圧送手段とを備えている。
さらに前記送液経路は、前記塗液圧送手段と前記塗液吐出手段との間に当該送液経路外へ塗液を排出可能な排出経路と、前記塗液吐出手段方向への送液と前記排出経路からの排出とに前記塗液を送る方向を切り替えることのできる送液方向切り替え手段と、前記送液方向切り替え手段と前記塗液吐出手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することで前記塗液吐出手段もしくは前記送液経路内の圧力を調節することのできる第１の塗液圧力調整手段と、前記塗液圧送手段と前記送液方向切り替え手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することのできる第２の塗液圧力調整手段とを備えている。

より好ましい形態としては、前記第１の塗液圧力調整手段及び第２の塗液圧力調整手段は、それぞれ前記送液経路内の塗液を吸引し、または吸引した塗液を当該送液経路内に放出することで当該送液経路内の圧力を調整する構造であり、さらに、前記第１の塗液圧力調整手段と前記第２の塗液圧力調整手段は、一方が塗液を吸引している際に他方は塗液を放出している（すなわち、連動している）間欠塗工装置である。
そして、塗液の放出と吸引の切り替えのタイミングは、前記送液方向切り替え手段を前記塗液排出経路からの排出に切り替えた際に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の吸引を開始し、前記送液方向切り替え手段を前記塗液吐出手段方向への送液中に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の放出を開始するようになっている。

本発明の実施形態を、図４を利用しより具体的に説明する。図４に示す間欠塗工装置４００において、塗液貯蔵手段はタンク４０１であり、塗液吐出手段はダイヘッド４０２であり、塗液圧送手段はポンプ４０４であり、排出経路はリリーフ経路４０５であり、送液方向切り替え手段は３方弁４０９である。さらに、第１の塗液圧力調整手段は第１サックバックバルブ４０８、第２の塗液圧力調整手段は第２サックバックバルブ４１８である。第１サックバックバルブ４０８と第２サックバックバルブ４１８の動作は一方が吸引の時に他方は放出となるよう連動する。

ポンプ４０４から３方弁４０９を介し塗液はダイヘッド４０２に供給される。ダイヘッド４０２の先端から塗液が吐出されて基材４０６に塗膜４０７が形成される。塗工を休む際（間欠時）には、３方弁４０９の流れ方向を排出に切り替え、リリーフ経路４０５を経由しタンク４０１に塗液を戻す。３方弁４０９を切り替えダイヘッド４０２への塗液供給を停止する際に、第１サックッバクバルブ４０８にて塗液の吸引動作を行い、ダイヘッド４０２からの塗液の吐出を速やかに停止させる。このとき、第２サックバックバルブ４１８は次なる塗液の吸引に備えて塗液の放出動作を行う。

塗膜形成を再開する時は、３方弁４０９を切り替え、ポンプ４０４からの塗液の送液をダイヘッド４０２方向にする。タンク４０１からダイヘッド４０２に塗液が送られ、基材４０６上に塗膜４０７を形成している間に第１サックバックバルブ４０８は間欠時に吸引した塗液を放出することで、第１サックバックバルブ４０８を空の状態に戻す。この際、３方弁４０９の上流（タンク４０１寄り）の送液経路４０３に設けた第２サックバックバルブ４１８にて送液経路４０３内の塗液の吸引動作を行うことで、第１サックバックバルブ４０８から放出された塗液による送液経路４０３内の圧力上昇を吸収し、ダイヘッド４０２へ供給される塗液量の変動を解消する。

第２サックバックバルブ４１８に吸引された塗液は先に述べたように第１サックバックバルブ４０８が吸引動作を行っている際に放出される。この際、３方弁４０９はポンプ４０４とリリーフ経路４０５が接続されるように切り替えられており、ポンプ４０４方向から送られた塗液はタンク４０１に回収される。従って、ポンプ４０４と３方弁４０９との間に設けられた第２サックバックバルブ４１８から放出された塗液もタンク４０１に回収される。

図５では、上記のサックバックバルブ（第１及び第２の塗液圧力調整手段）の動作タイミングを説明している。第１の塗液圧力調整手段および第２の塗液圧力調整手段を同期させ、連動するようにしている。各々の塗液圧力調整手段を単独で制御しても良いが、コンピューターなどの連動手段５０を用いることで、２つの塗液圧力調整手段の動作の同期をより簡単に実現することができる。本明細書中での、同期、あるいは連動とは、同じタイミングで異なる動作を行うことである。

（実施例１）
図４に示される間欠塗工装置４００のシステムを用い、図５で示されるタイミングにて間欠塗工を行った。この時用いた塗液は、黒鉛５０重量部、スチレンブタジエンラバー１重量部、セチルメチルセルロース１重量部、水４８重量部からなるものであった。また基材は幅０．４ｍの銅箔を用いた。塗工された塗膜の乾燥膜厚が１００μｍになるようポンプ４０４の流量を設定し間欠塗工を実施した。
得られた塗膜について、基材の長尺方向の膜厚分布を１ｍｍ間隔で測定を行ったが、塗工の半ばはもちろん、塗工開始時の端部においても膜厚変動は確認されなかった。

（比較例１）
図１に示す間欠塗工装置１００のシステムを用い、黒鉛５０重量部、スチレンブタジエンラバー１重量部、セチルメチルセルロース１重量部、水４８重量部からなる塗液で、乾燥膜厚が１００μｍになるようポンプ１０１の流量を設定し、間欠塗工を実施した。すなわち、塗工装置以外は実施例１と同様である。また、サックバックバルブ１０８の動作タイミングは３方弁１０９と連動させた。すなわち、３方弁１０９が吐出側である際にはサックバックバルブ１０８は吸引を行い、３方弁１０９がリリーフ（排出）経路側である場合は押し出しを行った。
得られた塗膜について、長尺方向の膜厚分布を１ｍｍ間隔で測定を行ったところ、サックバックバルブ１０８が押出工程を行ったタイミングに塗工された塗膜の厚みは膜厚が１３０μｍとなっていた。

実施例１、比較例１の結果から、本発明の間欠塗工装置を用いることで、サックバックバルブの押出工程に起因とした塗膜の膜厚変動が解消されていることが確認できる。

リチウムイオン電池の電極部材のように間欠塗工を利用する分野に利用できる。

１００、２００、３００、４００ 間欠塗工装置
１０１、２０１、３０１、４０１ タンク
１０２、２０２、３０２、４０２ ダイヘッド
１０３、２０３、３０３、４０３ 送液経路
１０４、２０４、３０４、４０４ ポンプ
１０５、２０５、３０５ 排出経路
３１５ 第２の排出経路
４０５ リリーフ経路
１０６、２０６、３０６、４０６ 基材
１０７、２０７、３０７、４０７ 塗膜
１０８、２０８、３０８ サックバックバルブ
４０８ 第１サックバックバルブ
４１８ 第２サックバックバルブ
１０９、４０９ ３方弁
３０９ 送液方向切り替え手段
２０９ 第１送液方向切り替え手段
２１９ 第２送液方向切り替え手段
３１９ 圧力調整弁
４１９ 連動手段

Claims (4)

1. 塗液貯蔵手段と、塗液を吐出して基材上に塗膜を形成する塗液吐出手段と、前記塗液貯蔵手段と前記塗液吐出手段とを結ぶ送液経路と、前記塗液貯蔵手段から前記塗液吐出手段へ前記送液経路を介して塗液を送る塗液圧送手段とを備えた塗工装置であって、
   さらに前記送液経路は、前記塗液圧送手段と前記塗液吐出手段との間に当該送液経路外へ塗液を排出可能な排出経路と、
   前記塗液吐出手段方向への送液と前記排出経路からの排出とに前記塗液を送る方向を切り替えることのできる送液方向切り替え手段と、
   前記送液方向切り替え手段と前記塗液吐出手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することで前記塗液吐出手段もしくは前記送液経路内の圧力を調節することのできる第１の塗液圧力調整手段と、
   前記塗液圧送手段と前記送液方向切り替え手段との間の送液経路に設けられ、当該送液経路内の圧力を調節することのできる第２の塗液圧力調整手段とを備えたことを特徴とする間欠塗工装置。
2. 前記第１の塗液圧力調整手段及び第２の塗液圧力調整手段は、それぞれ前記送液経路内の塗液を吸引し、または吸引した塗液を当該送液経路内に放出することで当該送液経路内の圧力を調整することを特徴とする請求項１記載の間欠塗工装置。
3. 前記第１の塗液圧力調整手段と前記第２の塗液圧力調整手段は、一方が塗液を吸引している際に他方は塗液を放出していることを特徴とする請求項２に記載の間欠塗工装置。
4. 前記送液方向切り替え手段を前記塗液排出経路からの排出に切り替えた際に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の吸引を開始し、前記送液方向切り替え手段を前記塗液吐出手段方向への送液中に、前記第１の塗液圧力調整手段は塗液の放出を開始することを特徴とする請求項３記載の間欠塗工装置。

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