JP2013000622A - 間欠シート製造装置および間欠シート製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロール転写にて間欠シートを作成する連続的な塗布の場合、精密な間隙の設定が必要で無い間欠シート製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第二ロール２の表面に塗料６から塗膜７を形成した後に、間欠ロール４に設置された間欠ヘッド５により塗膜７を間欠的に除去し、第三ロール３の表面に沿って走行させるシート８の表面に塗膜７を転写してシート８表面に間欠的に塗膜７を形成して、間欠シート１２を作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗料をシートに間欠的に塗布して間欠シートを製造する間欠シート製造装置および間欠シート製造方法に関する。

基材となるシートの上に塗料を塗布すると共に、前記塗料が塗布されていない区間を前記シートの搬送方向に所定間隔で設けた間欠シートを製造する方法として、特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１では、図４に示すように、表面に凸部２３を形成した第一ロール２１と表面に凸部２４を形成した第二ロール２２とを備え、第一ロール２１と第二ロール２２の表面間の間隙ｈに塗料を通過させることでシート２８に所望の膜厚の塗膜２５を形成している。ここで、両ロール２１，２２の中心を結ぶ線Ｌ上に、いずれかのロールの凸部２３または凸部２４が存在するときに塗膜２５が形成されないようにしている。すなわち、特許文献１では、両ロールの凸部２３または凸部２４を用いて、間欠的に塗膜が除去されるようにしている。

特許文献１では、このようにして間欠的に塗膜を除去して間欠部２６を形成した後に、搬送下流側に位置する第三ロール２７の表面に沿って走行しているシート２８の表面に塗膜を転写させている。

特開２０１０−１７０８１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、凸部２３または凸部２４の高さとロール間隙を同じにする必要がある。そのため、ロールの位置ずれやロールの偏芯による振れなどが発生すると、間欠部２６への塗膜の薄残りや凸部２３または凸部２４と対向するロール２２，２１の衝突が発生する。したがって、特許文献１に記載の従来技術では、ロール２１，２２の振れ精度１μｍ以下の高精度部品を使用し、かつ、精密な間隙の設定を行う必要があり、高価かつ取り扱いの難しい装置となる。

更に、この装置では、連続的に塗布を行うとロール２１，２２上の凸部２３，２４の周方向の端面に塗料溜りが発生し、間欠部欠けが発生し、塗布の直線性が悪化するといった問題がある。

本発明は、従来に比べて、間欠部欠けを抑制することができる間欠シート製造装置および間欠シート製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための本発明の間欠シート製造装置は、互いに対向して配置された第一ロールと第二ロールと、前記第一ロールと前記第二ロールとの間に塗料を供給する塗料貯蔵庫と、前記第二ロールと対向して配置されると共に、間欠ヘッドを有する間欠ロールと、前記第二ロールと対向して配置されると共に、前記塗料が間欠的に塗膜として転写される被塗布物を搬送させる第三ロールと、を備え、前記間欠ヘッドの側面である間欠ヘッド端面に形成された表面処理部の塗膜剥離性が、前記間欠ヘッドの前記第二ロールと対向する間欠ヘッド塗膜除去面の塗膜剥離性より大きいことを特徴とする。

また、上記課題を解決するための本発明の間欠シート製造方法は、対向して配置された第一ロールと第二ロールとの間に塗料を通して前記第二ロールの表面に前記塗料の塗膜を形成し、前記第二ロールの表面に形成された前記塗膜の一部を、前記第二ロールと対向して配置された間欠ロールに設置された間欠ヘッドにより除去した後、前記塗膜を第三ロールの表面に沿って走行する被塗布物の表面に転写させるに際し、前記間欠ヘッドは、前記間欠ヘッドの側面である間欠ヘッド端面に形成された表面処理部の塗膜剥離性が、前記間欠ヘッドの前記第二ロールと対向する間欠ヘッド塗膜除去面の塗膜剥離性より大きいことを特徴とする。

この構成によると、従来に比べて、連続的な塗布を行う際に発生する間欠ヘッド端面への塗料溜りを抑制することが可能となり、間欠部端部が塗料溜りに付着することで発生する間欠部欠けを抑制することができ、連続的な塗布の際に発生する間欠部直線性の悪化を抑制することができる。

本発明の実施の形態の間欠シート塗布装置の構成図 本発明の実施の形態の間欠ロールの拡大図 未処理間欠ヘッドを用いて塗布した塗膜に発生する間欠部欠けの概略図 従来例における間欠シート塗布装置の概略図

以下、本発明の間欠シート製造方法を具体的な実施の形態に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る間欠シート塗布装置を示す。
この実施の形態の間欠シート塗布装置は、第一ロール１と第二ロール２とを、間隙を設けて対向して配置する。そして、第一ロール１を時計回りに回転させ、第二ロール２を反時計周りに回転させた状態で、第一ロール１と第二ロール２の間に塗料貯蔵庫６ａから塗料６を通すことにより、第二ロール２の表面に塗膜７を形成する。

ここで、第二ロール２の表面にのみ塗膜７を形成し、第一ロール１の表面には塗膜７が付着しないようにするために、第二ロール２の回転速度を第一ロール１の２．５倍とすることで、第二ロール２の表面にのみ塗膜７を形成している。第二ロール２の表面にのみ塗膜７を形成する他の手段としては、第一ロール１と第二ロール２の表面の粗さを異なるものとする方法や、第一ロール１および第二ロール２の表面の材質を異なるものとする方法があるが、本発明は、第一ロール１、第二ロール２の材質や表面処理、加工方法等を特に限定するものではない。

第二ロール２の下流側には、第二ロール２と同じ速度で時計方向に回転する間欠ロール４が、第二ロール２と間隙を空けて設置されている。この間欠ロール４の表面の所定角度の範囲には、第二ロール２側に突出した凸形状の間欠ヘッド５が形成されている。

第二ロール２の表面の塗膜７は、間欠ロール４の間欠ヘッド５により間欠的に除去される。間欠ヘッド５により間欠的に除去されなかった区間の塗膜は、第二ロール２の表面に付着した状態で下流側に送られる。すなわち、間欠ロール４の間欠ヘッド５を用いて、一部が間欠的に除去された塗膜を形成している。

第二ロール２の下流側には、第二ロール２と間隙を空けて第三ロール３が配置されている。第三ロール３は、第二ロール２と同じ速度で時計方向に回転することによって、第三ロール３の表面に掛張されている帯状の被塗布物であるシート８を下流側（図１の右上側）に搬送している。

第二ロール２の表面に付着した状態で下流側に送られた塗膜７が、第三ロール３の表面に沿って走行する基材としてのシート８の表面に転写されることで、間欠シート１２が得られる。

間欠ヘッド５の間欠ヘッド塗膜除去面９に付着した塗膜７は、図示しない塗膜除去手段により除去する。このようにすることで、一つの間欠ヘッド５で、連続して間欠的な塗布を行うことができる。塗膜除去手段としては、塗料が高付着力塗料の場合には、間欠ヘッド５の回転動作中に、エアーブローやブレードなどにより、外力を作用させる手段を用いる。また、塗料が低付着力塗料の場合には、間欠ヘッド５の回転動作中に落下するため、特に塗膜除去手段を設ける必要はない。

図２は間欠ロール４の拡大図である。
本実施の形態の間欠ロール４に設置された間欠ヘッド５には、間欠ヘッド５の円周方向の端面１０ａ，１０ｂに表面処理を施して表面処理部１３を形成している。そして、この表面処理部１３を形成することにより、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂの塗膜剥離性を、間欠ヘッド塗膜除去面９の塗膜剥離性の２倍以上としている。すなわち、本実施の形態では、表面処理部１３を形成することにより、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂ上の表面処理部１３の塗膜剥離性を、間欠ヘッド塗膜除去面９の塗膜剥離性よりも高くしている。

ここで、塗膜剥離性とは、その表面から塗膜（塗料）を剥離するのに要する力を測定して算出されるものであり、塗膜（塗料）の剥がれ易さをあらわすものである。塗膜剥離性の単位は（Ｎ／ｍｍ^２）である。この塗膜剥離性は、例えば、一定速度で塗膜を剥離する際に剥離に要する力を測定する方法と、一定の静荷重を塗膜に掛けて剥離する速度を測定する方法とがある。

なお、本実施の形態の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂの表面処理部１３の形成方法としては、シリコンコーティングを用いている。シリコンコーティングは塗膜剥離性に優れるが、材料として有機系塗料を用いた場合は膨潤することがあるので、その場合には膨潤しない材料を使用することが望ましい。本実施の形態では、一例として、フッ素樹脂コーティングやフッ素樹脂を含浸したメッキを用いた。

ここで、参考として、表面処理部１３が処理されていない間欠ヘッドを有する間欠ロールを使用した場合について、説明する。
図３は、表面処理部１３が処理されていない間欠ヘッドを有する間欠ロールを使用して塗布した塗膜に発生する間欠部欠けを、上から見た概略図である。

連続的な塗布において、表面処理部１３が処理されていない間欠ヘッドでは、間欠ヘッド端面に塗料溜りが発生した場合、この塗料溜り分だけシートに塗料が塗布されず、図３に示すように、間欠部欠け１１が発生することがある。

本実施の形態は、このような間欠部欠け１１の発生を防ぐことを目的としている。
以下、本実施の形態の具体的な実施例について、複数の実施例を比較しながら、さらに詳しく説明する。

図１に示す塗布装置において、第一ロール１と第二ロール２と第三ロール３とは、直径１５０ｍｍのシリコンコーティングを施したステンレス製のロールである。
間欠ロール４は、直径１００ｍｍのステンレス製のロールに、高さ５ｍｍのステンレス製の間欠ヘッド５を設け、この間欠ヘッド５の間欠ヘッド塗膜除去面９にシリコンコーティングを施したものである。なお、ここで、間欠ヘッド５の高さは、間欠部形成時には間欠ヘッド５のみが塗料に接触し、間欠ロール４と塗料が接触しないようにするために必要な高さである。

ここで、シート８の厚みは３０μｍである。また、前述のように、第一ロール１と第二ロール２の間隙Ｔは１２０μｍであり、第二ロール２と第三ロール３の間隙は１５０μｍ（シート８の厚み３０μｍ＋塗膜７の厚み１２０μｍ）である。また、第二ロール２と間欠ヘッド５との間隙Ｇは１００μｍである。

表面処理部１３は、間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ,１０ｂに、間欠ヘッド塗膜除去面９からのそれぞれの高さＨが２０μｍより高く形成されている。ここで、表面処理部１３の高さＨを２０μｍより高くしたのは、本実施の形態においては、間隙Ｔと間隙Ｇとの差が２０μｍであり、これより高くする必要があるためである。この高さＨについて、詳しくは、後述する実施例の比較にて考察する。

このとき、第二ロール２は、第一ロール１の２．５倍の回転速度で回転させている。また、間欠ロール４および第三ロール３は、第二ロール２と同じ速度で回転させている。
材料としては、ポリエチレンテレフタラートフィルムのシート８と、カーボンと水の混合物の塗料６を用いた。

（実施例１）
実施例１では、間欠ロール４上に設置された間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂにおいて、表面処理部１３として、表面から高さ１０μｍの範囲の表面処理部１３２に、シリコンコーティングを施した状態で間欠部形成を行い、間欠シート１２を作成した。

（実施例２）
実施例２では、間欠ロール４上に設置された間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂにおいて、表面処理部１３として、表面から高さ２０μｍの範囲にシリコンコーティングを施した状態で間欠部形成を行い、間欠シート１２を作成した。

（実施例３）
実施例３では、間欠ロール４上に設置された間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂにおいて、表面処理部１３として、表面から高さ３０μｍの範囲にシリコンコーティングを施した状態で間欠部形成を行い、間欠シート１２を作成した。実施例３では、塗料６として、低付着力塗料を用いた。

（実施例４）
実施例４では、間欠ロール４上に設置された間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂにおいて、表面処理部１３として、表面から高さ３０μｍの範囲にシリコンコーティングを施した状態で間欠部形成を行い、間欠シート１２を作成した。実施例４では、塗料６として、高付着力塗料を用いた。なお、実施例４では塗料として高付着力塗料を用いているため、塗膜除去手段として、間欠ヘッド塗膜除去面９からブレードにて塗膜７を掻き落した後に、間欠ヘッド５の根元から外周方向に向けてエアーブローを行い、付着した塗料６に外力を加えることで、間欠ヘッド塗膜除去面９に付着した塗膜を除去している。高付着力塗料の場合に、塗膜除去手段を設ける必要性については、（表２）を用いて後述する。

（比較例１）
比較例１では、間欠ロール４上に設置された間欠ヘッド５の間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂに表面処理部１３を形成しない状態で間欠部形成を行い、間欠シート１２を作成した。

上記の条件で連続的に塗布を行うことで間欠部を１００箇所有する間欠シート１２を作成し、それぞれの間欠部欠けの発生確認を行った。その結果を（表１）に示す。

（表１）の結果から明らかなように、塗膜厚みＴが１２０μｍ、第二ロール２と間欠ヘッド５の間隙Ｇが１００μｍの条件で、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂの表面処理部１３の表面処理範囲Ｈが Ｔ−Ｇ＞Ｈ となる実施例１や、間欠ヘッド５に表面処理を施していない比較例１では、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂに塗料溜りが発生しやすく、間欠部欠けが多発した。

また、 Ｔ−Ｇ＝Ｈ となる実施例２では、実施例１や比較例１よりは少なかったが、間欠部欠けが発生した。これは、ロール振れの影響を受けて間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂに塗料溜りが発生する場合があるので、ロールの振れによりランダムに間欠部欠けが発生したためだと考えられる。

さらに、 Ｔ−Ｇ＜Ｈ とした実施例３では、間欠部欠けは発生しなかった。これは、表面処理部１３の高さを十分に高くすることで、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂに塗料溜りは発生しないためだと考えられる。

以上の結果より、間欠ヘッド端面１０ａ，１０ｂに表面処理部１３を設け、間欠ヘッド塗膜除去面９の塗膜剥離性よりも表面処理部１３の塗膜剥離性を大きくすると共に、表面処理部１３の高さＨを、 Ｔ−Ｇ＜Ｈ とすることにより、間欠部欠けの発生を抑制することが可能であることが分かった。

さらに、高付着力塗料の場合に、塗膜除去手段を設ける必要性について考察する。
実施例３と実施例４のそれぞれについて、低付着力塗料の場合と高付着力塗料の場合の比較のために、それぞれ間欠シート１２を１００ｍ作成し、間欠部欠けの発生有無の確認を行った。その結果を（表２）に示す。（表２）は、間欠部欠けの原因となる塗料溜りの有り無しをまとめた表である。（表２）において、有りは、塗料溜りが発生した場合を示し、無しは、塗料溜りが発生しなかった場合を示す。

低付着力塗料は、固体分濃度を８０％の塗料でシリコンコーティングを施したロールから自重で自然落下する付着力を持つものとした。また、高付着力塗料は、水分を増やして固体分濃度７０％としたことで付着力を向上し、シリコンコーティングを施したロールから自重で自然落下しない付着力を持つものとした。

詳しくは、付着力ｆ（Ｎ/ｍ^２）、付着面積ｓ（ｍ^２）、重力加速度ｇ（Ｎ／Ｓ^２）、付着塗料の重量ｍとしたときに、 ｆ・ｓ＜ｇ・ｍ を満たすのが低付着力塗料であり、 ｆ・ｓ≧ｇ・ｍ
を満たすのが高付着力塗料である。

具体的に、実施例４で用いた高付着力塗料は、付着力ｆが１６６１０Ｎ/ｍ^２、付着面積ｓが０．０００５ｍ^２、重力加速度ｇが９．８Ｎ／Ｓ^２、付着塗料の重量ｍが０．５２ｇとなるので、ｆ・ｓ＝７．６４２、ｇ・ｍ＝５．１６８となる。よって、高付着力塗料を落下させるのに必要な外力は、２．４７Ｎ/ｍ^２となるので、エアーブローにより加える外力を３Ｎ/ｍ^２と設定した。

（表２）の結果から明らかなように、低付着力塗料では、塗料溜りは発生しない。しかし、高付着力塗料であれば、間欠ヘッド端面に塗料溜りが発生する場合があり、間欠部欠けが発生する可能性があることが分かった。

以上の結果より、高付着力塗料の場合には、別途、塗膜除去手段を設ける必要があることが分かった。
上記の実施の形態では、塗膜除去手段として、ブレードとエアーブローを用いたが、塗膜除去手段としては、これに限定されるものではなく、溶媒の噴霧や、溶媒を含んだ溶液あるいはその他の溶液による流下処理などの手段でも同様に実現できる。

本発明は、例えば、電池などの各種電気部品の製造の製造に使用される間欠シートに利用することができる。

１ 第一ロール
２ 第二ロール
３ 第三ロール
４ 間欠ロール
５ 間欠ヘッド
６ 塗料
７ 塗膜
８ シート
９ 間欠ヘッド塗膜除去面
１０ａ，１０ｂ 間欠ヘッド端面
１１ 間欠部欠け
１２ 間欠シート
１３ 表面処理部

Claims (8)

1. 互いに対向して配置された第一ロールと第二ロールと、
   前記第一ロールと前記第二ロールとの間に塗料を供給する塗料貯蔵庫と、
   前記第二ロールと対向して配置されると共に、間欠ヘッドを有する間欠ロールと、
   前記第二ロールと対向して配置されると共に、前記塗料が間欠的に塗膜として転写される被塗布物を搬送させる第三ロールと、を備え、
   前記間欠ヘッドの側面である間欠ヘッド端面に形成された表面処理部の塗膜剥離性が、前記間欠ヘッドの前記第二ロールと対向する間欠ヘッド塗膜除去面の塗膜剥離性より大きい、間欠シート製造装置。
2. 前記間欠ヘッド端面に施された前記表面処理部の高さをＨとし、前記被塗布物に塗布される塗膜厚みをＴとし、前記間欠ヘッドと前記第二ロールとの間隙をＧとすると、
   Ｔ−Ｇ＜Ｈ の関係を満たす、
   請求項１に記載の間欠シート製造装置。
3. 前記間欠ヘッド端面の表面処理部を、シリコン系またはフッ素系のコーティングを施して形成した、
   請求項２記載の間欠シート製造装置。
4. 前記間欠ヘッドに付着した塗膜を除去する塗膜除去手段を備える、
   請求項３記載の間欠シート製造装置。
5. 対向して配置された第一ロールと第二ロールとの間に塗料を通して前記第二ロールの表面に前記塗料の塗膜を形成し、
   前記第二ロールの表面に形成された前記塗膜の一部を、前記第二ロールと対向して配置された間欠ロールに設置された間欠ヘッドにより除去した後、
   前記塗膜を第三ロールの表面に沿って走行する被塗布物の表面に転写させるに際し、
   前記間欠ヘッドは、前記間欠ヘッドの側面である間欠ヘッド端面に形成された表面処理部の塗膜剥離性が、前記間欠ヘッドの前記第二ロールと対向する間欠ヘッド塗膜除去面の塗膜剥離性より大きい、
   間欠シート製造方法。
6. 前記間欠ヘッド端面に施された前記表面処理部の高さをＨとし、前記被塗布物に塗布される塗膜厚みをＴとし、前記間欠ヘッドと前記第二ロールとの間隙をＧとすると、
   Ｔ−Ｇ＜Ｈ の関係を満たす、
   請求項５に記載の間欠シート製造方法。
7. 前記間欠ヘッド端面の表面処理部を、シリコン系またはフッ素系のコーティングを施して形成した、
   請求項６に記載の間欠シート製造方法。
8. 前記塗料が高付着塗料の場合に、塗膜除去手段によって前記間欠ヘッドに付着した塗膜を除去する、
   請求項７記載の間欠シート製造方法。

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