JP2014069102A - 塗工装置および塗工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固形分が高く、高粘度かつチキソトロピー性が高い塗液を塗工開始直後から安定した吐出量で塗工し、塗膜の目付量ばらつきを低減させる塗工装置を提供する。
【解決手段】塗工装置１００は、塗液を貯蔵する塗液貯蔵部１が設けられた主流路２と、主流路に設けられ、主流路内の塗液を送り出す塗液供給部３と、主流路における塗液供給部よりも下流側Ｄに設けられ、塗液を基材上に塗工するコーティングヘッド４と、コーティングヘッドの吐出口４ａに設けられ、吐出口から吐出された塗液を回収するための塗液回収部５と、端部が塗液回収部と塗液貯蔵部とに接続された戻り流路６と、主流路における塗液供給部とコーティングヘッドとの間の部分、またはコーティングヘッド内の圧力を測定する圧力測定部７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗工装置および塗工方法に関し、特に固形分が高く、高粘度でありかつチキソトロピー性が高い塗液を塗工開始直後から安定した吐出量で塗工し、塗膜の目付ばらつきを低減させる塗工装置および塗工方法に関するものである。

基材への塗工を行う方法としては、コンマリバース、コンマダイレクト、ダイコート、リップコート等など多様な塗工方法が用いられている。これらの塗工方法の中でも、厚く均一な塗膜を得るための塗工方法として、一定幅のスリットを有するヘッドから塗液を吐出し、被塗工物表面に所望の厚みの塗工膜を形成するスリット型ダイコータによる塗工方法が広く採用されてきた。

ダイコータを用いて基材に塗膜を形成する場合には、通常、ポンプから送液されるスラリーをダイコータのヘッド内部のマニホールドに一旦貯めている。ダイコータのヘッドを基材に近接させた状態で、ヘッドに設けられたスリット形状のノズルから塗液を吐出して、ヘッドと一定の間隔を保って相対的に走行する基材との間にビードと呼ばれる液溜りを形成し、この状態で基材の走行に伴って塗液を引き出して塗膜を形成する。この方法は高い粘度の塗液の操作に適しており、適切なポンプと組み合わせることで、非常に厚みのある塗膜が得られる方法である。

近年、リチウムイオン二次電池のような電池の電極板を作製する際にも、ダイコータにて塗工する方法が多く用いられている（例えば、特許文献１、２参照。）。電池の電極板は、その表面形状や膜厚精度が集電性に大きな影響を与えることが知られている。また、膜厚のムラ、つまりは電極の目付量のムラが極端になり突起形状を持つような電極では、電極の巻き取りや積層時の障害にもなる他、電極がセパレータを突き破り正極と負極の短絡を起こす要因となる。このため、集電体上に膜厚の均一な電極を安定的に作製することが重要である。特許文献１においては、電池の活物質をスジが発生することなく均一に塗布するために、塗布部の上流側に減圧室を設置し、その内部から吸引を行って減圧状態を作り出してビードを形成し、安定した塗工を可能にしている。さらに特許文献２では、減圧状態のＯＮ／ＯＦＦを制御し、塗膜の目付量の安定性を高めている。

リチウムイオン二次電池の電極板を作製するための塗液は、高固形分で調液される場合があるが、このような高固形分の電極板作製用の塗液は非常に高粘度であり、チキソトロピー性が高いため、塗工し始めてから吐出量が安定するまでに非常に長い時間を要する。したがって、塗工開始直後は吐出量が低く目付量も少ないが、時間が経過につれ吐出量が増加し目付量も増加し、最終的には一定の吐出量で安定する場合が多い。この課題について、特許文献１、２では塗工中の目付量の安定性を高めてはいるが、塗工開始直後の安定性を向上させる手段については記載されていない。

塗工開始直後から塗膜の膜厚を制御する方法としては例えば、特許文献３のように、ダイヘッドの手前にダイヘッドへつながる流路とタンクへと塗液を循環させる流路、および流路切替バルブを設け、塗工時にはダイヘッドへ、非塗工時にはタンクへと塗液を流すことのできる塗工装置が提案されている。このような塗工装置では、非塗工時にも塗液を流動させることができるため、塗液を安定させたのち流路をダイヘッド側へ切り替えて塗工することができる。

特開平１０−１８８９６２号公報 特許第４６６３３０３号公報 特開２００３−１９０８６１号公報

しかしながら、特許文献３のような塗工装置では、チキソトロピー性の高い塗液を使用した場合においては、流路切替バルブからダイヘッドの吐出口までは塗液の流動がなく、塗工開始時に粘度が非常に高く流動性の低い塗液が塗工されてしまい、目付量が所定の値に達するまで時間がかかる。

この発明は、上記従来の方法では未解決の問題に着目してなされたものであり、特に固形分が高く、高粘度かつチキソトロピー性が高い塗液を塗工開始直後から安定した吐出量で塗工し、塗膜の目付量のばらつきを低減させる塗工装置および塗工方法を提供することを目的としている。

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、以下のように構成することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の塗工装置は、塗液を貯蔵する塗液貯蔵部が設けられた主流路と、前記主流路に設けられ、前記主流路内の前記塗液を送り出す塗液供給部と、前記主流路における前記塗液供給部よりも下流側に設けられ、前記塗液を基材上に塗工するコーティングヘッドと、前記コーティングヘッドの吐出口に設けられ、前記吐出口から吐出された前記塗液を回収するための塗液回収部と、端部が前記塗液回収部と前記塗液貯蔵部とに接続された戻り流路と、前記主流路における前記塗液供給部と前記コーティングヘッドとの間の部分、または前記コーティングヘッド内の圧力を測定する圧力測定部と、を備えることを特徴としている。

また、上記の塗工装置において、前記コーティングヘッドに対して前記塗液回収部が着脱可能であることがより好ましい。
また、上記の塗工装置において、前記塗液回収部は、前記吐出口の全てを覆うことがより好ましい。
また、上記の塗工装置において、前記コーティングヘッドと前記塗液回収部との間に設けられ、前記コーティングヘッドと前記塗液回収部との間から前記塗液が外部に流れ出るのを防止するための液漏れ防止部材を備えていることがより好ましい。

また、上記の塗工装置において、前記液漏れ防止部材は、前記コーティングヘッドにおける前記吐出口の縁部を構成する刃先部に接触する部分に、前記刃先部よりも柔らかい保護部材を有することがより好ましい。
また、上記の塗工装置において、前記戻り流路におけるそれぞれの前記端部の中間部に流量調整バルブが設けられていることがより好ましい。
また、上記の塗工装置において、前記塗液供給部から送り出された前記塗液を前記塗液貯蔵部に戻すための第二の戻り流路と、前記主流路における前記塗液供給部と前記コーティングヘッドとの間に設けられ、前記塗液供給部から送り出された前記塗液が、前記コーティングヘッドおよび前記第二の戻り流路のいずれか一方のみに供給されるように切替え可能な流路切替えバルブと、を備えることがより好ましい。

また、本発明の塗工方法は、上記に記載の塗工装置を用いて前記塗液を前記基材上に塗工する塗工方法であって、前記コーティングヘッドから前記塗液回収部を取り外した状態で、前記吐出口から前記塗液を吐出させて前記塗液を前記基材上に塗工しつつ、前記塗液供給部が前記塗液を送り出す流量を調整して前記圧力測定部が測定する圧力として基準圧力を決定する圧力決定工程と、前記コーティングヘッドに前記塗液回収部を取り付け、前記塗液供給部により前記塗液を送り出して、前記主流路、前記コーティングヘッド、および前記戻り流路内の前記塗液を循環させるとともに、前記圧力測定部が測定する圧力が前記基準圧力以上となるように前記塗液供給部が前記塗液を送り出す流量を調整する圧力調整工程と、前記コーティングヘッドから前記塗液回収部を取り外し、前記塗液を前記基材上に塗工する塗工工程と、を備えることを特徴としている。

本発明の塗工装置および塗工方法によれば、特に固形分が高く、高粘度かつチキソトロピー性が高い塗液を塗工開始直後から安定した吐出量で塗工し、塗膜の目付量のばらつきを低減させることができる。

本発明の一実施形態の塗工装置の概要を示す全体図である。 同塗工装置のコーティングヘッドから塗液回収部を取り外した状態の斜視図である。 同塗工装置のコーティングヘッドおよび塗液回収部の側面の断面図である。 同塗工装置のコーティングヘッドおよび塗液回収部の側面図である。 本発明の変形例の実施形態における塗工装置のコーティングヘッドの正面図である。 本発明の変形例の実施形態における塗工装置の概要を示す全体図である。

以下、本発明に係る塗工装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。この塗工装置は、ガラス基板などの基材上に塗液を塗工するためのものである。
図１に示すように、本実施形態の塗工装置１００は、不図示の塗液を貯蔵する塗液タンク（塗液貯蔵部）１が設けられたメイン流路（主流路）２と、メイン流路２に設けられ、メイン流路２内の塗液を送り出すための塗液供給ポンプ（塗液供給部）３と、メイン流路２に設けられたコーティングヘッド４と、コーティングヘッド４の吐出口４ａに設けられた塗液回収部５と、端部が塗液回収部５と塗液タンク１とに接続された第一の戻り流路（戻り流路）６と、コーティングヘッド４内の圧力を測定する圧力センサー（圧力測定部）７とを備えている。
本発明において、高粘度とは、せん断速度が１０００［１／Ｓ］のとき、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以上であることを意味し、チキソトロピー性が高いとは、Ｂ型粘度計により、２５℃で５ｒｐｍと５０ｒｐｍの粘度を測定し、５ｒｐｍ／５０ｒｐｍの粘度の比であるチキソ値が１．５以上であることを意味する。

メイン流路２としては、有機溶剤対応の一般的なポンプ用配管を使用することができるが、吐出量（塗液供給ポンプ３が塗液を送り出す流量。）と吐出時の圧力損失を考慮して、適切な太さや管内形状を選択ことが好ましい。
塗液供給ポンプ３は、メイン流路２内の塗液を下流側Ｄに送り出す駆動力を作用させるものである。塗液供給ポンプ３としては、有機溶剤対応の一般的なポンプを使用することができ、例えばモーノポンプ、ダイヤフラムポンプ、サインポンプ、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ、プランジャポンプ、シリンジポンプなどから塗料粘度と吐出量、摺動異物等の特性に合わせて選択できる。塗液供給ポンプ３に要求される塗液の吐出量は一定時間内に基材へ塗工する量により決定され、要求吐出量を送液するポンプ回転数が規格内であれば特に制限されることはないが、回転数規格の下限域および上限域での使用をさけることが好ましい。メイン流路２において、塗液供給ポンプ３は塗液タンク１よりも下流側Ｄに設けられている。

メイン流路２における塗液タンク１と塗液供給ポンプ３との間には、開閉バルブ１０が設けられている。開閉バルブ１０は、本塗工装置１００を使用するときに開閉バルブ１０内を塗液が流れる開状態にされ、本塗工装置１００を使用しないときに開閉バルブ１０内を塗液が流れない閉じた状態にされる。
メイン流路２における塗液供給ポンプ３とコーティングヘッド４との間には、流路切替えバルブ１１が設けられている。流路切替えバルブ１１としては、例えば、有機溶剤に対応した一般的な電磁弁やピストン、ダイアフラムにより流路を制御する仕組みのバルブが使用できる。
流路切替えバルブ１１および塗液タンク１には、第二の戻り流路１２の端部がそれぞれ接続されている。第二の戻り流路１２は、塗液供給ポンプ３から送り出された塗液を塗液タンク１に戻すためのものである。
流路切替えバルブ１１は、塗液供給ポンプ３から送り出された塗液が、コーティングヘッド４および第二の戻り流路１２のいずれか一方のみに供給されるように切替えることができる。
なお、メイン流路２および第二の戻り流路１２で、第二の循環流路１３を構成する。第二の循環流路１３は、塗液供給ポンプ３を駆動した状態であってもコーティングヘッド４の吐出口４ａから塗液が吐出しないようにするために用いられる流路である。

コーティングヘッド４は、メイン流路２における塗液供給ポンプ３および流路切替えバルブ１１よりも下流側Ｄに設けられている。メイン流路２の端部は、コーティングヘッド４の流入口４ｂに接続されている。
この例では、前述の吐出口４ａは、図２および図３に示す吐出口４ａに対向する方向Ｅから見たときに、吐出口４ａの縁部を構成するリップ（刃先部）４ｃにより矩形状に形成されている。この流入口４ｂと前述の吐出口４ａとは、コーティングヘッド４の内部に形成された図３に示すマニホールド（連結管）４ｄを介して接続されている。マニホールド４ｄの一部には、塗液Ｌ用の液溜り４ｅが形成されている。
コーティングヘッド４は、鉄などの金属で形成されている。コーティングヘッド４の外面には、酸化および傷付きを防止するためのコーティングが施されていてもよい。
コーティングヘッド４としては、ダイコーティングに使用できるダイコータであれば特に限定はされないが、塗工量、塗工速度、塗工形状などを考慮すると、スロットダイ方式で塗工することが好ましい。ダイヘッドは、所定の幅の直方体形状の金属ブロックからなり、先端部が斜めに削り取られた、一般的なくさび型のものを使用することができ、リップ４ｃの形状は特に限定されない。また、マニホールド４ｄの形状、容量、ヘッド内面の鏡面度、シム形状、吐出口４ａの口径および位置は特定のものに限定されるものではない。

前述の圧力センサー７は、コーティングヘッド４のマニホールド４ｄと連通していて、このマニホールド４ｄ内の圧力を測定することができる。
圧力センサー７としては、塗液Ｌに使用する有機溶剤に耐性を有し、コーティングヘッド４内の塗液Ｌの流動を妨げるものでなければよく、例えば、隔膜式圧力計や圧力トランスデューサが選択できる。好ましくは、コーティングヘッド４内の微細な圧力差の変動を検知できる内圧測定センサーがよく、内圧０．０１〜０．１ｋＰａまで測定できる分解能を有するものが好ましい。さらに好ましくは、圧力差の変動に高速応答が可能な１〜１０ｍｓ／ｐｏｉｎｔの分解能を有するものが好ましい。

塗液回収部５は、コーティングヘッド４の吐出口４ａから吐出された塗液Ｌを回収するためのものである。塗液回収部５には、凹部５ａが形成されている。
塗液回収部５としては、塗液Ｌに使用する有機溶剤に耐性を有し、コーティングヘッド４の内圧をあらかじめ定められた所定の塗液Ｌの吐出量を満たす吐出圧以上で保ちながらコーティングヘッド４内の塗液Ｌを流動させることができるものであればよい。例えば、ポリプロピレン樹脂やＰＴＦＥ樹脂で作製された容器などが使用できる。
塗液回収部５の凹部５ａの縁部には、図３および図４に示す液漏れ防止部材１６が取り付けられている。
液漏れ防止部材１６としては、塗液Ｌに使用する有機溶剤に耐性を有し、コーティングヘッド４と塗液回収部５とを密着させることができるものであればよく、弾性部材であることが好ましい。液漏れ防止部材１６としては、例えば、ＰＴＦＥ樹脂やシリコン樹脂、パーフルオロエラストマーなどを使用できる。

塗液回収部５の凹部５ａ内にコーティングヘッド４のリップ４ｃが入り込んだ状態で、コーティングヘッド４に塗液回収部５が取り付けられる。コーティングヘッド４に対して塗液回収部５は、図示はしないがネジ嵌合、クランプ止め、留め具などの公知の方法により容易に着脱可能となっている。これらネジ嵌合などは、液漏れ防止部材１６の近傍に設けられている。コーティングヘッド４に塗液回収部５が取り付けられたときに塗液回収部５が吐出口４ａを覆うとともに、コーティングヘッド４に液漏れ防止部材１６が接触することで、コーティングヘッド４と塗液回収部５との間から塗液Ｌが外部に流れ出るのが防止される。言い換えれば、塗液回収部５は、吐出口４ａを内包できる大きさに形成されている。
塗液回収部５が吐出口４ａを内包できる大きさに形成されていない場合には、コーティングヘッド４と塗液回収部５との間から塗液Ｌが外部に漏れてしまう。この場合、塗工時と同じ塗液Ｌの流動性が確保できないため、経時の塗液Ｌの吐出量が変動してしまうほか、塗液Ｌの流動性が液漏れ部と塗液回収部５に覆われた吐出口４ａとで異なるため、吐出口４ａの長手方向での吐出量の分布に変動が生じることがある。本発明の塗液回収部５は、吐出口４ａを内包できる大きさに形成されていることで、この問題を解決している。

液漏れ防止部材１６において、コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付けたときにコーティングヘッド４のリップ４ｃに接触する部分には、リップ保護部材（保護部材）１６ａが設けられている（図４参照。）。リップ保護部材１６ａは、液漏れ防止部材１６と同様の材料であって、さらに、リップ４ｃよりも柔らかい材料で形成されている。
このリップ保護部材１６ａは、前述の液漏れ防止部材１６と同一の部材であっても別々の部材であってもよく、また、互いに異なる部材であるリップ保護部材１６ａおよび液漏れ防止部材１６が一体に構成されていてもよい。
図２中に示す位置Ｑは、コーティングヘッド４に取り付けられたときの塗液回収部５の位置である。

コーティングヘッド４から塗液回収部５を容易に取り外すことができない場合、塗液回収部５を取り外す際に塗液Ｌをロスして、コストアップへ繋がる可能性がある。また、塗液回収部５が容易に取り外すことができない場合、塗液Ｌの流動性が変化してしまい、経時の吐出量の変動が生じる場合がある。塗液回収部５を容易に取り外し、取り付けられないと、塗工装置１００の操作性が低下する。このため、コーティングヘッド４に対して塗液回収部５が容易に着脱可能になっていることが好ましい。
塗液回収部５の凹部５ａを形成する側面には、第一の戻り流路６の端部が接続されている（図３参照。）。
第一の戻り流路６としては、有機溶剤対応の一般的な配管を使用することができるが、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適切な太さや管内形状を選択ことが好ましい。

図１に示すように、第一の戻り流路６におけるそれぞれの端部の中間部には、流量調整バルブ１７が設けられている。流量調整バルブ１７の開度を調整することで、コーティングヘッド４の吐出圧力を調整することができる。
なお、メイン流路２、コーティングヘッド４、および第一の戻り流路６で、第一の循環流路１８を構成する。

次に、以上のように構成された塗工装置１００を用いた本実施形態の塗工方法について説明する。
まず、予備工程において、塗液タンク１に塗液Ｌを投入する。塗液Ｌが流路切替えバルブ１１から第二の戻り流路１２に供給されるように流路切替えバルブ１１を切替え、塗液供給ポンプ３を駆動して塗液Ｌを送り出す。これにより、第二の循環流路１３、塗液タンク１、塗液供給ポンプ３、流路切替えバルブ１１内が塗液Ｌで満たされる。
次に、コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付け、塗液Ｌが流路切替えバルブ１１からコーティングヘッド４に供給されるように切替え、コーティングヘッド４内を塗液Ｌで十分に満たす。

続いて、圧力決定工程において、後述する基準圧力Ｐを決定する。
具体的には、コーティングヘッド４から塗液回収部５を取り外し、吐出口４ａから塗液Ｌを吐出させて塗液Ｌを基材上に塗工しつつ、塗液供給ポンプ３の吐出量を調整する。塗液供給ポンプ３の吐出量の調整は、塗液供給ポンプ３に入力する電力を調整することで行ってもよいし、流量調整バルブ１７の開度を調整することで行ってもよい。
このとき、所定の目付量の塗膜を基材上に塗工できる条件と、当該条件において圧力センサー７が測定する圧力として基準圧力Ｐを決定する。すなわち、基材上に塗工したときに望ましい塗工条件となるときに圧力センサー７が測定する圧力を基準圧力Ｐとして記録する。

次に、圧力調整工程において、コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付け、塗液供給ポンプ３により塗液Ｌを送り出して、第一の循環流路１８および塗液回収部５内の塗液Ｌを循環させる。このとき、圧力センサー７が測定する圧力が前述の基準圧力Ｐ以上となるように、塗液供給ポンプ３の吐出量を調整する。
続いて、塗工工程において、塗液供給ポンプ３による塗液Ｌの循環を止めることなく、コーティングヘッド４から塗液回収部５を再び取り外し、塗液Ｌを基材上に塗工していく。

なお、基材の塗工が終了したときなどには、塗液供給ポンプ３の駆動を停止せずに、流路切替えバルブ１１を塗液Ｌが流路切替えバルブ１１から第二の戻り流路１２に供給されるように切替えてもよい。このように操作することで、塗液Ｌは第二の循環流路１３内で循環することになる。

以上説明したように、本実施形態の塗工装置１００および塗工方法によれば、目付量が所定の量となるときに圧力センサー７が測定する圧力を基準圧力Ｐとして決定する。コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付け、塗液Ｌを循環させつつ圧力センサー７が測定する圧力が前述の基準圧力Ｐ以上となるように塗液供給ポンプ３の吐出量を調整する。そして、塗液Ｌを循環させつつコーティングヘッド４から塗液回収部５を取り外し、塗液Ｌを基材上に塗工する。
このように、塗液Ｌを第一の循環流路１８で循環させつつコーティングヘッド４内の圧力を基準圧力Ｐ以上にする。そして、塗液回収部５を取り外して基材上に塗工することで、チキソトロピー性の高い塗液Ｌであっても、塗液Ｌの循環時と、コーティングヘッド４から塗液回収部５を取り外した塗工開始直後とで塗液Ｌの流動特性はほぼ同様に保たれる。したがって、基材への塗工開始直後において、塗液Ｌの吐出量を安定させるとともに、塗膜の目付量のばらつきを低減させることができる。

コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付けたときに、コーティングヘッド４と塗液回収部５との間には液漏れ防止部材１６が配置される。これにより、コーティングヘッド４と塗液回収部５との間から塗液Ｌが外部に流れ出るのが防止され、基材への塗工を安定的に行うことができる。
液漏れ防止部材１６はリップ保護部材１６ａを有している。これにより、コーティングヘッド４のリップ４ｃにリップ保護部材１６ａが接触したときにリップ４ｃに傷が付くのを抑えることができる。

第一の戻り流路６には、流量調整バルブ１７が設けられている。このため、塗液供給ポンプ３の吐出量やコーティングヘッド４の吐出圧力の調整を、塗液供給ポンプ３への入力の調整だけでなく流量調整バルブ１７でも行うことができ、調整の自由度を高めることができる。
塗工装置１００は、第二の戻り流路１２および流路切替えバルブ１１を備えている。塗液供給ポンプ３を駆動させた状態で、塗液Ｌが流路切替えバルブ１１から第二の戻り流路１２に供給されるように切替えることで、塗液Ｌを第二の循環流路１３内で循環させて、メイン流路２内の塗液Ｌの粘度が高くなるのを抑制することができる。

なお、前述の圧力調整工程を行わず、塗液Ｌを第二の循環流路１３で循環させた本発明の比較例では以下のようになる。すなわち、流路切替えバルブ１１を切替えて塗液Ｌがコーティングヘッド４に供給されるようにしたときには、メイン流路２における流路切替えバルブ１１とコーティングヘッド４との間の塗液Ｌは、流動性が低い状態から塗工が開始される。このため、塗膜の目付が安定するまで非常に長い時間を要し、目付が安定するまでに吐出される塗液Ｌや塗工基材を多量にロスしてしまうという問題がある。本件発明の発明者の実験によれば、チキソトロピー性が高い塗液では、目付け量が安定するまで１０〜２０分程度を要した。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせなども含まれる。
たとえば、前記実施形態では、コーティングヘッド４に１つの吐出口４ａが形成されているとしたが、コーティングヘッド４に形成される吐出口４ａの数に制限はなく、２以上の吐出口４ａが形成されているとしてもよい。この場合、塗液回収部５は、コーティングヘッド４に形成された２以上の全ての吐出口４ａを覆うように構成される。

この場合について具体的に、図５に示すようにコーティングヘッド４に２つの吐出口４ｆ、４ｇが形成されている場合で説明する。各吐出口４ｆ、４ｇは、図５に示す吐出口４ｆ、４ｇに対向するように見たときに、それぞれが矩形状に形成されている。吐出口４ｆ、４ｇは、吐出口４ｆの長手方向Ｆに直交する直交方向Ｇに並べて配置されている。
塗液回収部５の凹部５ａは、吐出口４ｆ、４ｇに対向するように見たときに矩形状に形成されている。塗液回収部５の凹部５ａの長手方向Ｆの長さＬ_Ｆ５は、吐出口４ｆ、４ｇの長手方向Ｆの長さＬ_Ｆ４以上となるように設定されている。塗液回収部５の凹部５ａの直交方向Ｇの長さＬ_Ｇ５は、吐出口４ｆの直交方向Ｇの長さＬ_Ｇ４１と吐出口４ｇの直交方向Ｇの長さＬ_Ｇ４２との和以上となるように設定されている。
言い換えれば、塗液回収部５の凹部５ａは、全ての吐出口４ｆ、４ｇを内包できる大きさに形成されている。
このように塗液回収部５を構成することで、吐出口４ｆ、４ｇから吐出された塗液Ｌを確実に回収することができる。さらに、塗液回収部５の凹部が吐出口４ｆ、４ｇごとに形成されずに一体に形成されていることで、凹部５ａ内の空間が狭くなるのを抑え、凹部５ａ内を流れる塗液Ｌの圧力損失を低減させることができる。

また、図６に示す塗工装置１０１のように、第一の戻り流路６における塗液回収部５に接続されていない方の端部が、第二の戻り流路１２に接続されているように構成してもよい。このように構成しても、前記実施形態の塗工装置１００と同様の効果を奏することができる。
前記実施形態では、メイン流路２内に脈動緩衝部材を配置してもよい。脈動緩衝部材としては、塗液供給ポンプ３で発生する吐出脈動の影響を打ち消す効果を備え、塗液Ｌに使用する有機溶剤に耐性を有したものであれば特に限定はされず、エアチャンバやアキュムレータなどの蓄圧器や、種々の発泡弾性体などが使用できる。
前記実施形態では、特に間欠塗工を行う場合について説明していないが、本発明の塗工装置の各構成に、間欠塗工に必要な吸引バルブや切替バルブ、循環流路を追加してもよい。

圧力センサー７はコーティングヘッド４のマニホールド４ｄ内の圧力を測定するとしたが、メイン流路２における塗液供給ポンプ３とコーティングヘッド４との間の部分の圧力を測定するように構成してもよい。メイン流路２におけるこの部分の圧力は、コーティングヘッド４のマニホールド４ｄ内の圧力とほぼ等しいからである。
コーティングヘッド４と塗液回収部５とが面接触するなどして、コーティングヘッド４と塗液回収部５との間から塗液Ｌが漏れにくい場合などには、液漏れ防止部材１６は備えられなくてもよい。また、液漏れ防止部材１６がコーティングヘッド４のリップ４ｃを傷付けない素材である場合などには、液漏れ防止部材１６にリップ保護部材１６ａは備えられなくてもよい。

また、前記実施形態では、塗工装置１００に流量調整バルブ１７は備えられなくてもよい。塗液供給ポンプ３への入力を調節して塗液供給ポンプ３の吐出量を調整することでも、コーティングヘッド４の吐出圧力を調整することができるからである。
塗工装置１００に流路切替えバルブ１１および第二の戻り流路１２は備えられなくてもよい。このように構成しても、第一の循環流路１８において塗液Ｌを循環させることができるからである。
前記実施形態の塗工方法においては、予め行われた圧力決定工程で決定された基準圧力Ｐに基づいて、圧力調整工程および塗工工程を繰り返して行ってもよい。塗工装置１００が運転する条件や、塗液Ｌの温度が安定している場合などには、基準圧力Ｐはほとんど変わらないと考えられるからである。

以下に、本発明に係る塗工装置１００について、具体的な実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明は下記実施例によって制限されるものではない。
（実施例１）
＜塗工装置＞
塗液タンク１に塗液供給ポンプ３としてモーノポンプを接続し、モーノポンプの吐出口から流路切替えバルブ１１までを内径２３ｍｍ、長さ９００ｍｍのメイン流路２にて接続した。流路切替えバルブ１１からは２方向に流路が分かれる。流路切替えバルブ１１から、コーティングヘッド４としての全長５００ｍｍのスロットダイ方式のダイヘッドをまでを内径１０ｍｍのポリ４フッ化エチレン製のチューブで接続し、メイン流路２の下流側Ｄの部分とした。流路切替えバルブ１１から塗液タンク１までは、内径２０ｍｍのポリ４フッ化エチレン製のチューブである第二の戻り流路１２で接続した。
コーティングヘッド４の吐出口４ａの幅が２００ｍｍとなるように、シム板をセッティングした。また、メイン流路２の端部は、ダイヘッドの中央下部に接続した。流路切替えバルブ１１としては、圧空制御のバルブを使用した。圧力センサー７の圧力トランスデューサを、コーティングヘッド４に設置した。

液漏れ防止部材１６およびリップ保護部材１６ａとして使用できるシリコン製のパッキンを接合した、幅３００ｍｍ、高さ５０ｍｍのステンレス製容器を、塗液回収部５として使用した。第一の戻り流路６として内径２０ｍｍのポリ４フッ化エチレン製のチューブを用い、その一方の端部を塗液回収部５に接続し、他方の端部を塗液タンク１に接続した。塗液回収部５はステンレス製の容器で形成し、その容器の側面はダイヘッドの形状に合わせて加工してある。
液漏れ防止部材１６の上下各４箇所には、コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付けるためのステンレス製のパッチン（留め具）が取り付けられている。

＜塗液および基材＞
マンガン酸リチウム、ポリフッ化ビニリデン、導電補助剤をそれぞれ９０：５：５の比率で混合したものを、溶媒であるＮ−メチルピロリドンで希釈し、粘度が８０００ｍＰａ・ｓでチキソ値が２．３の塗液Ｌを調整した。塗工に用いられる基材としては、幅が３２０ｍｍ、厚さが２０μｍのアルミニウム箔を使用した。

＜実施した塗工方法の手順＞
前述の圧力決定工程を行い、必要な目付け量が得られる基準圧力Ｐを求めた。圧力センサー７で測定したヘッド内圧が２５ｋＰａにて、必要目付け量１００ｇ／ｍ^２が得られた。これにより、基準圧力Ｐを２５ｋＰａと決定した。
次に、圧力調整工程を行った。コーティングヘッド４の吐出口４ａを覆うように、塗液回収部５を取り付けた。流路切替えバルブ１１を切替えて、塗液Ｌが流路切替えバルブ１１からコーティングヘッド４、塗液回収部５、第一の戻り流路６に供給されるようにした。コーティングヘッド４の吐出圧（圧力センサー７が測定する圧力。）が基準圧力Ｐである２５ｋＰａとなるように塗液供給ポンプ３の吐出量を調整して、塗液Ｌを循環させた。
塗液Ｌを循環させてから１０分後に、塗工工程を行った。すなわち、コーティングヘッド４から塗液回収部５を取り外し、そのまま基材への塗工を開始し、３０分間塗工を続けて電極を作製した。

（実施例２）
前述の実施例１において、コーティングヘッド４の吐出圧が３０ｋＰａとなるように塗液供給ポンプ３の吐出量を調整した。これ以外は実施例１と同様とした。

（比較例１）
前述の実施例１において、コーティングヘッド４の吐出圧が１５ｋＰａとなるように塗液供給ポンプ３の吐出量を調整した。これ以外は実施例１と同様とした。

（比較例２）
塗液タンク１に塗液Ｌを投入した後、流路切替えバルブ１１を切替えて塗液Ｌが第二の戻り流路１２に供給されるようにした。塗液供給ポンプ３を駆動して塗液Ｌを送り出し、塗液タンク１から塗液供給ポンプ３、メイン流路２、流路切替えバルブ１１、第二の戻り流路１２内を塗液Ｌで満たした。
次に、コーティングヘッド４に塗液回収部５を取り付け、流路切替えバルブ１１を切替えて塗液Ｌがコーティングヘッド４に供給されるようにした。コーティングヘッド４内を塗液Ｌで十分に満し、そのまま（第一の循環流路１８における塗液Ｌの循環を行うことなく。）基材へ塗工を開始した。３０分間塗工を続け、電極を作製した。

（評価）
実施例１、２および比較例１、２にて作製された電極の目付を、それぞれ塗工の開始から０分、１０分、２０分、３０分の時点で測定した。目付の測定位置は電極の中央部とした。
測定結果を、表１に示す。なお、下記の表１において、例えば目付量が９９から１０１ｇ／ｍ^２となる範囲のものが、製品として認められる良品の電極となる。

塗工装置１００を用いた実施例１および実施例２の塗工方法においては、所定の塗工量が得られるコーティングヘッド４の吐出圧と同じもしくは高い圧力で保ったまま、吐出口４ａより塗液Ｌを循環させた。これにより、コーティングヘッド４内の塗液Ｌの流動性が確保されたため、塗工開始直後からの塗液Ｌの吐出量が安定し、目付量のばらつきが抑制された均一な塗膜を塗工することができた。
一方で、塗工装置１００を用いた比較例１の塗工方法においては、コーティングヘッド４の吐出圧を基準圧力Ｐより低い圧力で保ったまま、吐出口４ａより塗液Ｌを循環させた。このため、塗工開始直後のコーティングヘッド４内の塗液Ｌの流動性が低く、目付量が安定するまで１０分程度の時間を要した。

また、塗工装置１００を用いた比較例２の塗工方法においては、コーティングヘッド４内の塗液Ｌの循環を行わなかった。このため、塗工開始直後のコーティングヘッド４内の塗液Ｌの流動性が低く、目付量が安定するまで１０〜２０分程度の時間を要した。
以上より本発明の効果が確認できた。

（産業上の利用可能性）
本発明によれば、特に固形分が高く、高粘度かつチキソトロピー性が高い塗液を塗工開始直後から安定した吐出量で塗工し、塗膜の目付量ばらつきを低減させる塗工装置および塗工方法を提供することができるという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。したがって、本発明は、厳密な電極の目付量制御が必要となるリチウムイオン二次電池の電極塗工に好適に活用することができる。

１ 塗液タンク（塗液貯蔵部）
２ メイン流路（主流路）
３ 塗液供給ポンプ（塗液供給部）
４ コーティングヘッド
４ａ、４ｆ、４ｇ 吐出口
５ 塗液回収部
６ 第一の戻り流路（戻り流路）
７ 圧力センサー（圧力測定部）
１１ 流路切替えバルブ
１２ 第二の戻り流路
１６ 液漏れ防止部材
１６ａ リップ保護部材（保護部材）
１７ 流量調整バルブ
１００、１０１ 塗工装置
Ｄ 下流側
Ｌ 塗液
Ｐ 基準圧力

Claims (8)

1. 塗液を貯蔵する塗液貯蔵部が設けられた主流路と、
   前記主流路に設けられ、前記主流路内の前記塗液を送り出す塗液供給部と、
   前記主流路における前記塗液供給部よりも下流側に設けられ、前記塗液を基材上に塗工するコーティングヘッドと、
   前記コーティングヘッドの吐出口に設けられ、前記吐出口から吐出された前記塗液を回収するための塗液回収部と、
   端部が前記塗液回収部と前記塗液貯蔵部とに接続された戻り流路と、
   前記主流路における前記塗液供給部と前記コーティングヘッドとの間の部分、または前記コーティングヘッド内の圧力を測定する圧力測定部と、
   を備えることを特徴とする塗工装置。
2. 前記コーティングヘッドに対して前記塗液回収部が着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
3. 前記塗液回収部は、前記吐出口の全てを覆うことを特徴とする請求項１または２に記載の塗工装置。
4. 前記コーティングヘッドと前記塗液回収部との間に設けられ、前記コーティングヘッドと前記塗液回収部との間から前記塗液が外部に流れ出るのを防止するための液漏れ防止部材を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の塗工装置。
5. 前記液漏れ防止部材は、前記コーティングヘッドにおける前記吐出口の縁部を構成する刃先部に接触する部分に、前記刃先部よりも柔らかい保護部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の塗工装置。
6. 前記戻り流路におけるそれぞれの前記端部の中間部に流量調整バルブが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の塗工装置。
7. 前記塗液供給部から送り出された前記塗液を前記塗液貯蔵部に戻すための第二の戻り流路と、
   前記主流路における前記塗液供給部と前記コーティングヘッドとの間に設けられ、前記塗液供給部から送り出された前記塗液が、前記コーティングヘッドおよび前記第二の戻り流路のいずれか一方のみに供給されるように切替え可能な流路切替えバルブと、
   を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の塗工装置。
8. 請求項１に記載の塗工装置を用いて前記塗液を前記基材上に塗工する塗工方法であって、
   前記コーティングヘッドから前記塗液回収部を取り外した状態で、前記吐出口から前記塗液を吐出させて前記塗液を前記基材上に塗工しつつ、前記塗液供給部が前記塗液を送り出す流量を調整して前記圧力測定部が測定する圧力として基準圧力を決定する圧力決定工程と、
   前記コーティングヘッドに前記塗液回収部を取り付け、前記塗液供給部により前記塗液を送り出して、前記主流路、前記コーティングヘッド、および前記戻り流路内の前記塗液を循環させるとともに、前記圧力測定部が測定する圧力が前記基準圧力以上となるように前記塗液供給部が前記塗液を送り出す流量を調整する圧力調整工程と、
   前記コーティングヘッドから前記塗液回収部を取り外し、前記塗液を前記基材上に塗工する塗工工程と、
   を備えることを特徴とする塗工方法。

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