JP2013000676A - 塗工ローラの製造方法及び塗工ローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材の表面に塗液を塗工する塗工ローラ1の製造方法において、大径部21と該大径部21の両端から同軸上に延伸した小径部22とを備えるローラ本体2の内、少なくとも小径部22の外周に樹脂層を積層する樹脂積層工程と、樹脂層の外周側を加工して小径部22の外周にマスキング部12を形成するマスキング形成工程と、大径部21の外周に塗工溝11を形成する塗工溝形成工程と、を備える。
【選択図】図5
Description
そのため、予めバインダ樹脂を基材に塗工してから、その上にバインダ樹脂抜きの合剤層を塗工する2層塗工が行われている。バインダ樹脂は、活物質間及び活物質と基材間の接合には不可欠であるが、多すぎるとリチウムイオンの移動を妨げ電池特性を低下させてしまうという問題がある。したがって、バインダ樹脂を塗液として基材に塗工する際の膜厚を高精度に維持することは、電池特性上、非常に重要である。
特許文献1に記載された技術は、ロールコーターを構成する上段の塗工ローラに所定幅のフィルム状のマスク体を巻き付け、下段の送りローラを回転させ、両ローラの間に塗液を供給しつつシート状基材を通過させると、シート状基材の表面には上段の塗工ローラがマスク体により覆われた部分を除いて部分的に塗工が行われる技術である。この技術によれば、部分塗工において、容易に入手できるフィルム状マスク体をロールの外周部に巻回すれば良く、また、フィルムの形状を変えて塗工製品の仕様に応じやすいという利点がある。
まず、フィルム状マスク体には一定の厚みがあるので、塗工ローラに巻き付けたとき、塗工ローラの外周面とフィルム状マスク体の端部との間で段差が生じてしまう。この段差の量を少なくしようとすると、フィルム状マスク体を薄くせざるを得ないが、フィルム状マスク体は、回転する塗工ローラの外周面と摩擦するので、あまり薄くすると破れたり皺が寄ったりして故障しやすい。
そこで、フィルム状マスク体には、一定の厚み(少なくとも10〜20μm以上)が必要となる。
しかし、図7に示すように、この一定の厚みを有するフィルム状マスク体Fの端部F1では、塗液Pが表面張力によって引き寄せられる現象が生じる。そのため、フィルム状マスク体Fの端部F1付近では、塗工溝101に保持される塗液と表面張力によって引き寄せられる塗液とが重なって、塗工ローラ100が保持する塗液Pの量が中央部付近に比べて多くなる。
したがって、図8に示すように、基材Kに塗液Pを塗工したときの塗工膜Wが中央付近WCの膜厚H2より塗工端付近WEの膜厚H1の方が厚くなってしまうという、いわゆる端高の問題が起こりやすい。本発明者等の実験結果によれば、図9に示すように、10〜20μm程度の厚みを有するフィルム状マスク体Fを用いた場合、端高量(H1−H2)は200〜300nm程度であった。これは、塗工膜厚の5〜8%に相当し、電池性能に与える影響は大きい。よって、塗工膜の端高量を、できる限り低減する塗工ローラの製造方法及び塗工ローラが求められている。
(1)基材の表面に塗液を塗工する塗工ローラの製造方法において、
大径部と該大径部の両端から同軸上に延伸した小径部とを備えるローラ本体の内、少なくとも前記小径部の外周に樹脂層を積層する樹脂積層工程と、前記樹脂層の外周側を加工して前記小径部の外周にマスキング部を形成するマスキング形成工程と、前記大径部の外周に塗工溝を形成する塗工溝形成工程と、を備えることを特徴とする。
前記マスキング部の外径は、前記塗工溝の山径と等しいことを特徴とする。
(3)(1)又は(2)に記載された塗工ローラの製造方法において、
樹脂積層工程では、前記大径部及び前記小径部の外周に全体として円柱状となるまで前記樹脂層を積層することを特徴とする。
(4)基材の表面に塗液を塗工する塗工ローラにおいて、
大径部と該大径部の両端から同軸上に延伸した小径部とを備えるローラ本体と、少なくとも前記小径部の外周に積層した樹脂層の外周側を加工して前記小径部の外周に形成したマスキング部と、前記大径部の外周に形成した塗工溝と、を備えることを特徴とする。
(5)(4)に記載された塗工ローラにおいて、
前記マスキング部の外径は、前記塗工溝の山径と等しいことを特徴とする。
(1)に記載された発明は、大径部と該大径部の両端から同軸上に延伸した小径部とを備えるローラ本体の内、少なくとも小径部の外周に樹脂層を積層する樹脂積層工程と、樹脂層の外周側を加工して小径部の外周にマスキング部を形成するマスキング形成工程と、大径部の外周に塗工溝を形成する塗工溝形成工程と、を備えるので、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量を低減できるとともに、塗工端の位置が安定する。
なお、「端高」とは、基材に塗液を塗工したときの塗工膜が、中央部の膜厚より塗工端部の膜厚の方が厚くなることをいい、「端高量」とは、中央部の膜厚と塗工端部の膜厚との差をいう。
本発明によれば、マスキング部の外径と塗工溝の山径との差が0〜5μm程度となり、端高量は10nm以下とすることができた。また、この端高量は、塗工膜厚の1%以下に相当するので、電池性能にはほとんど影響しないことが確認できた。
また、ローラ本体の小径部の外周にマスキング部を形成し、同じくローラ本体の大径部の外周に塗工溝を形成するので、マスキング部と塗工溝との位置関係がずれることはない。そのため、基材に塗液を塗工したときに、塗工膜の塗工端の位置が安定する。
よって、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量を低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラの製造方法を提供することができる。
よって、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量をよりいっそう低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラの製造方法を提供することができる。
よって、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量をよりいっそう低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラの製造方法を提供することができる。
また、ローラ本体の小径部の外周に形成したマスキング部と、同じくローラ本体の大径部の外周に形成した塗工溝とを備えるので、マスキング部と塗工溝との位置関係がずれることはない。そのため、基材に塗液を塗工したときに、塗工膜の塗工端の位置が安定する。
よって、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量を低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラの製造方法を提供することができる。
よって、基材に塗液を塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量をよりいっそう低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラを提供することができる。
はじめに、樹脂積層工程について説明する。図1に、本発明に係る塗工ローラ1の斜視図を示す。図2(a)に、ローラ本体2の正面図(下半分は断面図)を示し、(b)に、その側面図示す。図3(a)に、ローラ本体2の大径部21及び小径部22の外周に全体として円柱状となるまで樹脂層31を積層したときの正面図(下半分は断面図)を示し、(b)に、その側面図示す。
図1に示すように、本発明に係る塗工ローラ1は、所定の長さからなる棒状のローラであって、塗工溝11と、マスキング部12と、軸受部13とを備えている。
塗工溝11は、塗工ローラ1の長手方向中央に螺旋状に形成されている。塗工溝11の長手方向の長さは、基材に塗液を塗工したときの塗工膜の塗工幅に対応するよう設定する。例えば、200〜400mm程度の長さを有する。
なお、基材Kは、リチウムイオン2次電池の電極に用いる集電体である。ここでは、正極の集電体にはアルミ箔を使用し、負極の集電体には銅泊を使用している。また、塗液Pには、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)を主成分とするバインダー水溶液を用いている。
マスキング部12は、後述するローラ本体2に積層した樹脂層31の外周側を加工して塗工溝11の両側に形成されている。マスキング部12の長手方向の長さは、基材に塗液を塗工したとき、塗工膜を形成しない範囲に対応するよう設定する。例えば、50〜100mm程度の長さを有する。なお、樹脂層31には、例えば、耐久性、撥水生等を考慮してフッ素系樹脂を用いている。
軸受部13は、マスキング部12の長手方向端末に形成される。軸受部13には、通常、防水性のベアリングが嵌合される。
大径部21は、外周に塗工溝11を形成する箇所である。小径部22は、マスキング部12となる樹脂層を積層する箇所である。大径部21と小径部22との外径の差は、主にマスキング樹脂を射出成形するときの樹脂流動性、及び塗工ローラ使用時における樹脂耐久性とローラ本体2の撓み性等を考慮して定める。例えば、大径部21と小径部22との外径の差は、大径部21の外径の0.1〜1%程度である。
なお、ローラ本体2は、剛性、耐食等を考慮してステンレス製としている。また、少なくとも、小径部22にはガラスビーズ等によってブラスト加工を施すと良い。マスキング部12となる樹脂層31を積層したときのアンカー効果を期待できるからである。
次に、マスキング形成工程について説明する。図4(a)に、樹脂層31の外周側を加工して小径部22の外周にマスキング部12を形成したときの正面図(下半分は断面図)を示し、(b)に、その側面図を示す。
図4(a)(b)に示すように、樹脂積層工程で積層した樹脂層31の外周側を加工して小径部22の外周にマスキング部12を形成することによって、第2の中間品4を製作する。そのとき、樹脂層31の外周側に発生した収縮ひずみの凹凸を削除して、平坦なマスキング面を形成する。樹脂層31の外周側を加工する方法には、例えば、旋盤を用いる切削加工法がある。一般に、旋盤による切削加工であれば、棒状部材の外径を数μm以下の誤差で加工できるからである。ただし、樹脂の場合、温度による膨脹、収縮は金属より遥かに大きいので、加工の際の寸法公差はローラ使用時の温度条件を基準に考える必要がある。したがって、切削加工時の温度上昇を考慮してマスキング部12の外径を大径部21の外径と等しいか、若しくは少し大きめに加工しておいて、塗工ローラ1の使用温度で等しくなるように寸法公差を設定するとよい。
マスキング部12の面粗さは、塗液Pのシール性を確保できるよう必要な範囲に管理する。例えば、塗液Pの粘度が低い場合は、マスキング部12の面粗さをできる限り小さくする必要がある。
次に、塗工溝形成工程について説明する。図5(a)に、大径部21の外周に塗工溝11を形成したときの正面図(下半分は断面図)を示し、(b)に、その側面図を示す。図6に、塗工溝11とマスキング部12の拡大断面図を示す。
図5(a)(b)に示すように、大径部21の外周に塗工溝11を形成することによって、塗工ローラ1を製作する。塗工溝11を加工する方法には、例えば、旋盤を用いる切削加工法、又はローリングダイスを用いる転造加工法がある。塗工溝11を加工する際、マスキング部12を傷付けないよう筒状のカバー体を取り付けておくとよい。
図6に示すように、塗工溝11の山径ΦAとマスキング部12の外径ΦBとが、使用温度において等しくなるように、塗工溝11を加工する。塗工溝11の断面形状は、外周側に向かって口開きする形状である。例えば、図6に示す正弦曲線であるが、三角形状でも台形状でもよい。バインダ水溶液のように粘度の大きい塗液の場合、塗工膜の表面に波打ち現象が生じやすくなるので、塗工溝の溝ピッチMに比べて溝深さNを小さくする。
以上、詳細に説明したように、本実施形態の塗工ローラ1の製造方法及び塗工ローラ1によれば、大径部21と該大径部21の両端から同軸上に延伸した小径部22とを備えるローラ本体2の内、少なくとも小径部22の外周に樹脂層31を積層する樹脂積層工程と、樹脂層31の外周側を加工して小径部22の外周にマスキング部12を形成するマスキング形成工程とを備えるので、特許文献1のように、塗工ローラにフィルム状マスク体を巻き付ける必要がない。そのため、所定の厚さを有するフィルム状マスク体の端部で塗液が表面張力によって引き寄せられる現象が生じにくい。よって、塗工膜Pが塗工中央付近より塗工端付近の方が厚くなるという、いわゆる端高を低減できる。
また、ローラ本体2の小径部22の外周にマスキング部12を形成し、同じくローラ本体2の大径部21の外周に塗工溝11を形成するので、マスキング部12と塗工溝11との位置関係がずれることはない。そのため、基材Kに塗液Pを塗工したときに、塗工膜の塗工端の位置が安定する。
よって、基材Kに塗液Pを塗工する際、フィルム状マスク体を巻き付けることなく、塗工膜の端高量を低減できるとともに、塗工端の位置が安定する塗工ローラ1の製造方法を提供することができる。
また、ローラ本体2の小径部22の外周に形成したマスキング部12と、同じくローラ本体2の大径部21の外周に形成した塗工溝11とを備えるので、マスキング部12と塗工溝11との位置関係がずれることはない。そのため、基材Kに塗液Pを塗工したときに、塗工膜の塗工端の位置が安定する。
(1)例えば、本実施形態では、塗工溝11を長手方向中央に1箇所設けたが、かならずしも1箇所に限定するものではない。基材Kの幅の中で複数の塗工膜を形成するときには、塗工溝11も複数個所設けることになる。
(2)例えば、本実施形態では、大径部21と小径部22に樹脂層31を積層したが、大径部21と小径部22と軸受部13とに積層することもできる。小径部22と軸受部13の外径が異なるとき、その間に生じる収縮ひずみを除去することができるからである。
(3)例えば、本実施形態では、マスキング部12の外径は、塗工溝11の山径と使用温度において等しいことにしたが、端高量が許容できる範囲内であれば、マスキング部12の外径を塗工溝11の外径より大きくすることができる。マスキング部12の材質は樹脂であるので、ヘタリや摩耗しやすいため、その分、マスキング部12の外径が大きいと、耐久性が向上するからである。
2 ローラ本体
3 第1の中間品
4 第2の中間品
11 塗工溝
12 マスキング部
13 軸受部
21 大径部
22 小径部
31 樹脂層
32 大径部の樹脂層
33 小径部の樹脂層
K 基材
M 塗工溝の溝ピッチ
N 塗工溝の溝深さ
ΦA 塗工溝の山径
ΦB マスキング部の外径
F フィルム状マスク体
F1 フィルム状マスク体の端部
Claims (5)
- 基材の表面に塗液を塗工する塗工ローラの製造方法において、
大径部と該大径部の両端から同軸上に延伸した小径部とを備えるローラ本体の内、少なくとも前記小径部の外周に樹脂層を積層する樹脂積層工程と、
前記樹脂層の外周側を加工して前記小径部の外周にマスキング部を形成するマスキング形成工程と、
前記大径部の外周に塗工溝を形成する塗工溝形成工程と、
を備えることを特徴とする塗工ローラの製造方法。 - 請求項1に記載された塗工ローラの製造方法において、
前記マスキング部の外径は、前記塗工溝の山径と等しいことを特徴とする塗工ローラの製造方法。 - 請求項1又は請求項2に記載された塗工ローラの製造方法において、
前記樹脂積層工程では、前記大径部及び前記小径部の外周に全体として円柱状となるまで前記樹脂層を積層することを特徴とする塗工ローラの製造方法。 - 基材の表面に塗液を塗工する塗工ローラにおいて、
大径部と該大径部の両端から同軸上に延伸した小径部とを備えるローラ本体と、
少なくとも前記小径部の外周に積層した樹脂層の外周側を加工して前記小径部の外周に形成したマスキング部と、
前記大径部の外周に形成した塗工溝と、を備えることを特徴とする塗工ローラ。 - 請求項4に記載された塗工ローラにおいて、
前記マスキング部の外径は、前記塗工溝の山径と等しいことを特徴とする塗工ローラ。
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