JP2015178093A - 塗膜物の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の塗膜物の製造方法では、生産効率が十分に高い、均一な塗膜物の量産を実現することが困難であった。【解決手段】 ロールを利用して溶媒を含む合剤塗料２２を圧延していき、合剤塗料２２を走行させられる被塗布物２１に転写し、塗膜物２３を製造する塗膜物２３の製造装置であって、ロールは複数設けられており、複数のロールの内の第一ロール１１および第二ロール１２に関して、合剤塗料２２を隣接する第二ロール１２に転写する第一ロール１１のロール表面と溶媒との表面接触角は、第二ロール１２のロール表面と溶媒との表面接触角より大きく、複数のロールの内の第二ロール１２、および被塗布物２１に関して、第二ロール１２のロール表面と溶媒との表面接触角は、被塗布物２１の被塗布物表面と溶媒との表面接触角より大きい、塗膜物２３の製造装置である。【選択図】 図２

Description

本発明は、たとえば、連続的に走行させられる被塗布物に塗膜材料を転写して塗膜物を製造するための、塗膜物の製造装置に関する。

近年の電子機器、通信機器、および自動車への搭載などのような用途の多機能化に伴って、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、およびキャパシターなどの電気化学素子にはさらなる高出力化、高容量化、および機械的特性の向上などがますます求められている。

そして、電気化学素子の性能を向上させるために、電気化学素子用電極を形成する方法についても、様々な改善が行われている。

電気化学素子用電極は、たとえば、電極活物質などを含有する電極材料をシート状に形成し、このシート状の電極組成物層を集電体に圧着することによって得ることができる。

電気化学素子用電極を高容量化させるには、電極活物質を高密度に形成する必要がある。

そこで、図６を参照しながら、従来の塗膜物の製造方法についてより具体的に説明する。

ここに、図６は、従来の塗膜物の製造装置の概略断面図である。

すなわち、活物質、導電材、結着材、および溶媒からなる原材料を混合および混練して湿潤塗料を準備し、この湿潤塗料をロールプレスで所定の厚さのシート状成形体に加工する方法が、知られている（たとえば、特許文献１参照）。

同方法においては、図６に示されているように、第一ロール１１と第二ロール１２との間に湿潤塗料を供給して成膜する塗工が行われ、集電体である被塗布物２１の上に形成された成形体は矢印Ｂ１、Ｂ２およびＢ３の向きに送られて被塗布物２１とともに巻き取られる。

仕切板で形成された空間に湿潤塗料を貯留し、一対のロールで該湿潤塗料をプレス成形してシート状成形体を得る製造装置が用いられ、活物質の密度を向上させて高容量化を実現し、乾燥工程を短縮して高生産性を実現することが可能である。

特開２０１２−４０５９号公報

しかしながら、上述された従来の塗膜物の製造方法では、生産効率が十分に高い、均一な塗膜物の量産を実現することが困難であった。

より具体的には、成形体の集電体への完全転写が湿潤塗料の種類などについての作製条件によっては難しく、欠損が成形体に生じることがあるので、電気化学素子用電極の品質が低下したり、生産効率が悪くなったりしやすかった。

本発明は、上述された従来の課題を考慮し、生産効率がより高い、均一な塗膜物の量産を実現することが可能な、塗膜物の製造装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、
ロールを利用して溶媒を含む塗膜材料を圧延していき、前記塗膜材料を走行させられる被塗布物に転写し、塗膜物を製造する塗膜物の製造装置であって、
前記ロールは複数設けられており、
複数の前記ロールの内の隣接する二つのロールに関して、
前記塗膜材料を前記隣接する他方のロールに転写する一方のロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記他方のロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角以上であり、
前記複数の前記ロールの内の前記塗膜材料を前記被塗布物に転写するロール、および前記被塗布物に関して、
前記塗膜材料を前記被塗布物に転写する前記ロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記被塗布物の被塗布物表面と前記溶媒との表面接触角より大きいことを特徴とする、塗膜物の製造装置である。

第２の本発明は、
それぞれの前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、それぞれ１５０度より小さく、
前記被塗布物表面と前記溶媒との表面接触角は、３度より大きいことを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第３の本発明は、
前記複数の前記ロールの内の前記隣接する二つのロールに関して、前記他方のロールのロール周速度Ｖ２の前記一方のロールのロール周速度Ｖ１に対するロール周速度比Ｖ２／Ｖ１は１より大きく３０以下であることを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第４の本発明は、
前記ロール表面の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記任意の一点よりもロール軸方向についてより外側にある前記ロール表面の他の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角より小さいことを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第５の本発明は、
走行方向と直交する方向についての前記被塗布物の幅に応じた所定範囲の内の、前記ロール表面の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記所定範囲の外の、前記ロール表面の他の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角より小さいことを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第６の本発明は、
前記ロール表面の任意の一点におけるロール表面粗度は、前記任意の一点よりもロール軸方向についてより外側にある前記ロール表面の他の任意の一点におけるロール表面粗度より小さいことを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第７の本発明は、
走行方向と直交する方向についての前記被塗布物の幅に応じた所定範囲の内の、前記ロール表面の任意の一点におけるロール表面粗度は、前記所定範囲の外の、前記ロール表面の他の任意の一点におけるロール表面粗度より小さいことを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第８の本発明は、
前記複数の前記ロールの内の前記隣接する二つのロールに関して、ロール回転向きは互いに異なることを特徴とする、第１の本発明の塗膜物の製造装置である。

第９の本発明は、
前記塗膜材料の体積水分率は、２０体積％以上６５体積％以下であることを特徴とする、第１から８の何れかの本発明の塗膜物の製造装置である。

本発明によって、生産効率がより高い、均一な塗膜物の量産を実現することが可能な、塗膜物の製造装置を提供することができる。

本発明における実施の形態の塗膜物の製造装置の概略断面図 本発明における実施の形態の塗膜物の製造装置の概略部分断面図 （ａ）〜（ｃ）本発明における実施の形態の塗膜物の製造装置の動作を説明するための説明図（その１〜３） 本発明における別の実施の形態の塗膜物の製造装置の概略部分断面図 本発明における実施の形態のリチウムイオン二次電池の一部切欠概略斜視図 従来の塗膜物の製造装置の概略断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態）
はじめに、図１を参照しながら、本実施の形態の塗膜物２３の製造装置の構成および動作について説明する。

ここに、図１は、本発明における実施の形態の塗膜物２３の製造装置の概略断面図である。

合剤塗料２２が、第一ロール１１と第二ロール１２との間の上方に設置された塗料供給ホッパー１７を介して、第一ロール１１と第二ロール１２との間のギャップに供給される。

そして、合剤塗料２２が、第二ロール１２の上に塗膜状に転写される。

巻き出し機１５から矢印Ａ１の向きにしたがって搬送されてきた被塗布物２１が矢印Ａ２の向きにしたがって第三ロール１３の上面を走行させられ、合剤塗料２２が第二ロール１２と第三ロール１３との間で塗膜状に転写される。

合剤塗料２２が塗膜状に転写された塗膜物２３は、矢印Ａ３の向きにしたがって巻き取り機１６に巻き取られる。

なお、プレス工程、乾燥工程、剥離工程、およびスリット工程などの後工程は、塗膜物２３が巻き取り機１６に巻き取られる前に必要に応じて行われてもよい。

また、積層工程、および組立工程などの次工程は、塗膜物２３が巻き取り機１６に巻き取られることなく直ちに行われてもよい。

つぎに、図２を参照しながら、本実施の形態の塗膜物２３の製造装置の構成および動作
についてより具体的に説明する。

ここに、図２は、本発明における実施の形態の塗膜物２３の製造装置の概略部分断面図である。

合剤塗料２２が直接的に被塗布物２１に転写されるのではなく、一旦は第二ロール１２の表面に形成された塗膜が被塗布物２１に転写され、合剤塗料２２が被塗布物２１に塗膜状に転写された塗膜物２３が搬送されていく。

すなわち、合剤塗料２２は、第一ロール１１と、第一ロール１１のロール回転向きと逆のロール回転向きに回転する第二ロール１２と、の間に進入していく。

そして、塗膜が一旦は第二ロール１２の表面に形成され、塗膜状の合剤塗料２２が第二ロール１２から第三ロール１３の上面を走行させられている被塗布物２１に転写される。

第三ロール１３のロール回転向きは、第二ロール１２のロール回転向きと逆のロール回転向きである。

そして、被塗布物２１は、第二ロール１２と第三ロール１３との間を、第三ロール１３のロール周速度と等しい速さで、第三ロール１３のロール回転向きに応じた向きに走行させられている。

なお、より良好な転写性を得るために、隣接する第一ロール１１および第二ロール１２に関してのロール回転向きおよびロール周速度が互いに異なっていてもよいし、隣接する第二ロール１２および第三ロール１３に関してのロール回転向きおよびロール周速度が互いに異なっていてもよい。

また、さらに別のロールが、たとえば、第二ロール１２と第三ロール１３の間に、必要に応じて設けられていてもよい。

第一ロール１１、第二ロール１２および第三ロール１３の材料は、合剤塗料２２の硬さが多少は変動する場合においても悪影響がないように、硬度が十分に高いＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）などであることが好ましい。

第一ロール１１から第二ロール１２に合剤塗料２２を塗膜状に転写するためには、および第二ロール１２から被塗布物２１に合剤塗料２２を塗膜状に転写するためには、第一ロール１１および第二ロール１２の表面は転写性が優れた材料などで被覆されていることが好ましい。

たとえば、第一ロール１１および第二ロール１２の表面は、（１）ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、クロロブレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）焼結体、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、およびＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）樹脂などの高分子材料、（２）アルミナ、シリカ、チタニア、ニッケル、クロム、窒化クロム、ジルコニア、酸化亜鉛、マグネシア、タングステンカーバイド、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）、およびダイヤモンドなどの無機材料、（３）金属材料、（４）複合化合物材料、または（５）フッ素化合物などで被覆されていることが好ましい。磨耗性の観点からは、無機材料、金属材料、無機材料および金属材料の複合化合物材料、またはフッ素化合物などを用いることが好ましい。

上述された材料は、優れた転写性を有していれば、これらに限定されない。

そして、（１）溶射処理、（２）フッ素樹脂、またはシリコーン樹脂などの含浸コーティング、または（３）メッキなどによる表面処理が、行われていてもよい。

さらに、これらの材料および表面処理については、単独で利用されてもよいし、必要に応じて混合または組み合わせによって利用されてもよい。

さて、本発明者は、より良好な転写性を得るためには、第一ロール１１から第二ロール１２への、および第二ロール１２から被塗布物２１への、合剤塗料２２の移動を容易化することが有効であることに気がついた。

そして、本発明者は、第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角θ（１）、第二ロール１２と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角θ（２）、および被塗布物２１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角θ（３）について、表面接触角θ（１）、θ（２）が進行向きに同等以下になる、および表面接触角θ（２）、θ（３）が進行向きに小さくなる、つまり関係式
（数１） θ（１）≧θ（２）
および
（数２） θ（２）＞θ（３）
が満たされることが好ましいことを見出した。

より具体的に説明すると、つぎの通りである。

（数１）のような差が表面接触角θ（１）およびθ（２）についてあると、合剤塗料２２が第一ロール１１の表面よりも第二ロール１２の表面へ付着しやすくなるので、合剤塗料２２が第一ロール１１の表面に残存しにくい。また、表面接触角θ（１）とθ（２）が等しい場合でも、第一ロール１１と第二ロール１２に周速差をつけることにより、合剤塗料が第一ロール１１に残存しない。

そして、（数２）のような差が表面接触角θ（２）およびθ（３）についてあると、合剤塗料２２が第二ロール１２の表面よりも被塗布物２１の表面へ付着しやすくなるので、合剤塗料２２が第二ロール１２の表面に残存しにくい。

表面接触角θ（１）は、１５０度より小さいことが好ましい。

表面接触角θ（１）が１５０度以上であると、第一ロール１１の表面エネルギーがかなり高くなる。すると、表面接触角θ（１）が長時間の使用による磨耗によって小さくなったり、湿潤塗膜材料である合剤塗料２２の内での溶媒の偏在が発生し、合剤塗料２２の体積固形分率が局所的に低くなったりすることがある。結果的に、合剤塗料２２の転写残りが発生し、完全転写が困難になりやすい。

表面接触角θ（３）は、３度より大きいことが好ましい。

表面接触角θ（３）が３度以下であると、溶媒が被塗布物２１と合剤塗料２２との接触面で界面に集まり、界面での合剤塗料２２の体積固形分率がかなり低くなる。すると、合剤塗料２２の塗膜強度が、弱くなることがある。結果的に、合剤塗料２２の転写残りが発生し、完全転写が困難になりやすい。

このように表面接触角を調整するためには、表面加工処理を第一ロール１１および第二ロール１２、ならびに被塗布物２１について行うことが好ましい。

より良好な転写性を得るためには、前述のとおり、隣接する第一ロール１１および第二ロール１２に関してのロール回転向きおよびロール周速度は互いに異なることが好ましく、隣接する第二ロール１２および第三ロール１３に関して、ロール回転向きは、お互いに異なることが好ましく、ロール周速度は等速以上であることが好ましい。

つまり、ロール周速度比（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が１より大きいこと、および（第三ロール１３のロール周速度）／（第二ロール１２のロール周速度）が１以上であることが、好ましい。

なお、ロール周速度比（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が１の場合、および（第三ロール１３のロール周速度）／（第二ロール１２のロール周速度）が１より小さい場合には、合剤塗料２２を塗膜状に、第一ロール１１から第二ロール１２に、および第二ロール１２から被塗布物２１に転写させることが困難になることがある。

また、合剤塗料２２を、第一ロール１１から第二ロール１２に、および第二ロール１２から被塗布物２１に転写させる状態においてはロール周速度比（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）、および（第三ロール１３のロール周速度）／（第二ロール１２のロール周速度）がかなり大きくても悪影響はほとんどないが、より均一な膜厚を得るためには、ロール周速度比は３０以下であることが好ましい。

第一ロール１１および第二ロール１２の表面加工処理については、（１）ブラスト処理
などの粗面化処理、（２）溶射処理、（３）フッ素樹脂、またはシリコーン樹脂などの含浸コーティング、または（４）メッキなどによる表面処理が、行われていてもよい。

被塗布物２１の表面加工処理については、クロメート処理、コロナ処理、防錆処理、またはカーボンコート処理などによる表面処理が、行われていてもよい。

これらの材料および表面処理については、単独で利用されてもよいし、必要に応じて混合または組み合わせによって利用されてもよい。

つぎに、図３（ａ）〜（ｃ）を主として参照しながら、合剤塗料２２が第一ロール１１および第二ロール１２に供給され、塗膜物２３が形成されるプロセスについてより具体的に説明する。

ここに、図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明における実施の形態の塗膜物２３の製造装置の動作を説明するための説明図（その１〜３）である。

なお、合剤塗料２２が第一ロール１１と第二ロール１２との間に供給され、塗布物２３が時間の経過に伴って形成されていくプロセスが、第一状態、第二状態、…、および第五状態によって示されている。

また、図３（ａ）の上側に図示されている断面図は鉛直面についての断面図であり、その他の断面図は水平面Ｓ１、Ｓ２およびＳ３についての断面図である。

また、水平面Ｓ１およびＳ３はロール間のギャップの最も狭い箇所の上下の箇所に対応する水平面であり、水平面Ｓ２はロール間のギャップの最も狭い箇所に対応する水平面である。

まず、第一状態においては、合剤塗料２２が第一ロール１１と第二ロール１２との間に第一ロール１１および第二ロール１２の真上から鉛直下向きに供給される。

合剤塗料２２の供給方法は、ロール間で塗料が動かなくなるブリッジ、およびラットホールなどの現象が起きず、定量的であって流動的である供給が可能な供給方法であることが好ましい。より具体的には、振動フィーダー、スクリューフィーダー、ロータリーフィーダー、ロールフィーダー、ベルトフィーダー、またはエプロンフィーダーなどのフィーダーを用いることが好ましい。

つぎに、第二および第三状態においては、合剤塗料２２が、第一ロール１１および第二ロール１２の回転によりロール間のギャップに送られる。

合剤塗料２２は、ロール間のギャップに送られながら圧延され、ギャップの最も狭い箇所を通過して塗膜を形成する。

第一ロール１１の軸と第二ロール１２の軸とを平行にし、被塗布物２１の幅に応じた所定範囲の内のギャップの大きさをロール軸方向に関して均一にすることによって、ロール軸方向に関して均一である塗膜物２３を得ることができる。

ギャップの大きさを変化させることによって、塗膜の厚みを自由に変化させることができる。

つぎに、第四および第五状態においては、形成された塗膜のほぼ全量が、第一ロール１
１から、被塗布物２１が上面に存在する第二ロール１２に転写される。

これは、離型が前述された表面接触角の関係、またはロール間の周速比によって容易に行われるからである。

合剤塗料２２が第一ロール１１の上にほぼ全く残存しないので、第一ロール１１が一回転した次工程においても連続的に塗膜物２３を形成することができる。

ところで、合剤塗料２２がロール軸方向に関して均一に第一ロール１１と第二ロール１２との間のギャップに進入していくと、ロール軸方向に関しての膜厚バラつきが小さい、均一な塗膜物２３を得ることができる。

しかしながら、ロール軸方向に関してのロール中央部では、特に被塗布物２１が存在する箇所においては液状物である合剤塗料２２の溶媒が固形物である被塗布物２１と比べて移動しやすいので、溶媒が上述された第二および第三状態において矢印Ｚの向きに移動し（図３（ｂ）参照）、より外側のロール端部では合剤塗料２２の体積固形分濃度が小さくなってしまう傾向がある。このため、第一ロール１２のロール端部での合剤塗料２２の転写残りが、発生しやすい（図３（ｃ）参照）。

なお、このような合剤塗料２２の転写残りをロール軸方向に関してより少なくするために塗工幅を広げると、材料ロスが大きくなったり、設備価格が第一ロール１１および第二ロール１２のサイズの増大に伴って大きくなったりしやすい。

そこで、第一ロール１１および第二ロール１２について、合剤塗料２２の溶媒との表面接触角、およびロール表面粗度をロール軸方向に関して変化させ、溶媒がロール軸方向に関してのロール端部に移動しにくくなるようにすることが好ましい。

つまり、第一ロール１１および第二ロール１２のロール中央部１１１および１２１における表面接触角が、第一ロール１１および第二ロール１２のロール両端部１１２および１２２における表面接触角より小さければ（図３（ａ）参照）、好ましい効果が得られやすい。

ロール中央部１１１および１２１がロール両端部１１２および１２２と比べて表面接触角がより小さいように、ロール軸方向に関しての表面接触角が上述された表面加工処理における処理条件の調整などによって変化させられていると、合剤塗料２２の溶媒が水平面Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の何れにおいてもロール中央部１１１および１２１からロール両端部１１２および１２２に移動しにくい。

このため、ロール軸方向に関しての合剤塗料２２の体積水分率の偏在が上述された第一状態、第二状態、…、および第五状態の各状態において抑制されるので、第一ロール１２での合剤塗料２２の転写残りが発生しにくく、均一な塗膜物２３を得ることができる。

そして、第一ロール１１および第二ロール１２のロール中央部１１１および１２１におけるロール表面粗度が、第一ロール１１および第二ロール１２のロール両端部１１２および１２２におけるロール表面粗度より小さければ（図３（ａ）参照）、好ましい効果が得られやすい。

ロール中央部１１１および１２１がロール両端部１１２および１２２と比べてロール表面粗度がより小さいように、ロール軸方向に関してのロール表面粗度が上述された表面加工処理におけるブラスト処理条件などの処理条件の調整などによって変化させられていると、合剤塗料２２の溶媒が水平面Ｓ１、Ｓ２およびＳ３の何れにおいてもロール中央部１
１１および１２１からロール両端部１１２および１２２に移動しにくい。

このため、ロール軸方向に関しての合剤塗料２２の体積水分率の偏在が上述された第一状態、第二状態、…、および第五状態の各状態において抑制されるので、第一ロール１２での合剤塗料２２の転写残りが発生しにくく、均一な塗膜物２３を得ることができる。

なお、ロール表面粗度が大きくなると、表面接触角は大きくなる傾向があるが、表面接触角は種々の条件に依存するので、たとえば、ロール表面粗度が大きくなっても、表面接触角は必ずしも大きくならない。

このように、ロール表面の任意の一点における、ロール表面と溶媒との表面接触角、およびロール表面粗度が、その任意の一点よりもロール軸方向についてより外側にあるロール表面の他の任意の一点における、ロール表面と溶媒との表面接触角、およびロール表面粗度より小さければ、好ましい効果が得られやすい。

もちろん、被塗布物２１の幅に応じた所定範囲の内の、ロール表面の任意の一点における、ロール表面と溶媒との表面接触角、およびロール表面粗度が、その所定範囲の外の、ロール表面の他の任意の一点における、ロール表面と溶媒との表面接触角、およびロール表面粗度より小さければ、十分な効果が得られることも多い。

なお、被塗布物２１が第三ロール１３に沿って走行させられるとき、被塗布物２１の蛇行が、被塗布物２１の一時的な張力の緩み、または被塗布物２１の原反の巻きズレなどによって生じることがある。

このような蛇行は、ほとんどの場合において、ロール軸方向に関してせいぜい１０ｍｍ程度の小さい蛇行範囲で生じる。

しかしながら、第一ロール１１におけるロール中央部１１１とロール両端部１１２との間の境界部１１０の位置、および第二ロール１２におけるロール中央部１２１とロール両端部１２２との間の境界部１２０の位置が、被塗布物２１の両端部の位置と同じであると、そのような位置における合剤塗料２２の転写が上述された蛇行によって不安定になることがある。

そこで、蛇行範囲を考慮して、境界部１１０および１２０の位置は、被塗布物２１の両端部の位置よりもロール軸方向に関して１０ｍｍ程度は外側であることが好ましい。

すると、合剤塗料２２の転写をロール軸方向に関してより安定的に行うことができる。

そして、所定の極板合剤重量（ｇ／ｍ２）が得られるように、第一ロール１１と第二ロール１２との間のギャップ、および第二ロール１２と被塗布物２１との間のギャップを調節したり、第一ロール１１と第二ロール１２とのロール周速度比、および第二ロール１２と第三ロール１３とのロール周速度比を調節したりすることが好ましい。

さらに、第一ロール１１と第二ロール１２との間のギャップに供給される合剤塗料２２の体積水分濃度については、体積水分率が２０体積％以上６５体積％以下であることが好ましい。

体積水分率が２０体積％以上６５体積％以下であると、溶媒が塗料中の粒子表面またはその近傍にのみ存在しているので、合剤塗料２２は流動性をもたず、合剤塗料２２を塗膜状に形成させることができる。

なお、体積水分率が６５体積％よりも大きいと、流動性が生じてしまうので、合剤塗料２２が第一ロール１１および第二ロール１２ならびに被塗布物２１の全てに付着しやすい。

また、体積水分率が２０体積％よりも小さいと、合剤塗料２２の粒子間は溶媒によってほとんど被覆されていないので、塗膜状に合剤塗料２２を形成することが困難になることがある。

もちろん、図４に示されているように、塗工は、上述された如き第一ロール１１および第二ロール１２から構成されたロール組の組合せを利用して、両面について同時に行われてもよいし、複数層について逐次にまたは同時に行われてもよい。

ここに、図４は、本発明における別の実施の形態の塗膜物２３の製造装置の概略部分断面図である。

以上で説明されたように、合剤塗料２２が第一ロール１１と第二ロール１２との間のギャップに供給され、塗膜が一旦は第二ロール１２の表面に形成され、合剤塗料２２が被塗布物２１に塗膜状に転写され、塗膜物２３が形成される。

そして、塗膜物２３は、合剤塗料２２が被塗布物２１に転写された直後の状態から、プレス工程、乾燥工程、および剥離工程などの後工程を終えるまでのさまざまな状態を経ていく。

なお、このような塗膜物２３は本発明の塗膜物の一例であり、合剤塗料２２は本発明の塗膜材料の一例であり、被塗布物２１は本発明の被塗布物の一例である。

また、第一ロール１１および第二ロール１２は本発明の隣接する二つのロールの一例であり、第一ロール１１は本発明の一方のロールの一例であり、第二ロール１２は本発明の
他方のロールの一例であるとともに本発明の塗膜材料を被塗布物に転写するロールの一例でもある。

そして、上述された、表面接触角をはじめとする種々のパラメーターの調整などは、隣接する二つのロールのロール組が複数設けられている場合には、そのような複数のロール組の内の少なくとも一つに関して行われていれば、十分な効果が得られることも多い。

さらに、上述された、表面接触角をはじめとする種々のパラメーターの調整などは、塗膜材料を被塗布物に転写するロールが複数設けられている場合には、そのような複数のロールの内の少なくとも一つに関して行われていれば、十分な効果が得られることも多い。

以下、本発明者が行った実験による、本発明における実施の形態の、実施例および比較例について詳細に説明する。

（実施例１）
リチウムイオン二次電池の負極板の作製について詳細に説明を行っていく。

まず、負極合剤塗料について説明する。

すなわち、１００体積部の、負極の活物質としての人造黒鉛と、活物質１００体積部に対して結着剤の固形分換算で２．３体積部の、結着剤としてのスチレン−ブタジエン共重合体ゴム粒子分散体と、活物質１００体積部に対して１．４体積部の、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロースと、を所定の量の水とともに双腕式練合機を利用して攪拌し、体積水分率が５０％である負極合剤塗料を作製した。

つぎに、負極合剤塗料の作製に用いたロールについて説明する。

すなわち、第一ロール１１、第二ロール１２、および第三ロール１３を、隣接するロールに関してのロール間のギャップがそれぞれ１００μｍであるように平行に設置した（図２参照）。

第一ロール１１、第二ロール１２、および第三ロール１３の材料はＳＵＳであり、これらのロール表面には硬質クロムメッキ処理を施した。

第一ロール１１および第二ロール１２のロール表面については、ブラスト処理により粗面化を行い、さらにＤＬＣ膜で被覆した。

表面加工処理における処理条件の調整は、第一ロール１１、第二ロール１２、および第三ロール１３の被塗布物走行位置であるロール中央部については、第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１０５度であり、第二ロール１２と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が９１度であり、被塗布物２１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が７５度であるように行った。

そして、同調整は、（ロール中央部における表面接触角）／（ロール端部における表面接触角）が１より小さくなるように行った。

さらに、同調整は、（ロール中央部における表面粗度）／（ロール端部における表面粗度）が１より小さくなるように行った。

第二ロール１２と第三ロール１３との間を第三ロール１３のロール周速度と等しい速さ
で通っていく被塗布物２１は、厚み１５μｍの銅箔である。

第二ロール１２のロール周速度を３０ｍ／分に設定し、第三ロール１３のロール周速度を４５ｍ／分に設定するとともに、第一ロール１１のロール周速度を（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が５になるように設定した。

そして、作製した負極合剤塗料を第一ロール１１と第二ロール１２との間に供給し、一旦は塗膜を第二ロール１２の表面に形成させてその塗膜を第二ロール１２から銅箔である被塗布物２１に転写させた後に、乾燥工程において溶媒を揮発させ、プレス工程において圧縮成形を行って負極板を作製した。

塗膜転写性に関して、つぎの通りに負極板を評価した。

合剤塗料２２が第一ロール１１から第二ロール１２を介して第三ロール１３の上面を走行させられている被塗布物２１に塗膜状にうまく転写されるかどうかについて測定を行い、実用上の問題が少なくともない転写性を与える○、△および×、ならびに実用上の問題がある××の、良好なものから順に四段階で評価を行った。

さて、実施例２〜１１、ならびに比較例１および２はそれぞれ、下述されるが如く負極板の作製に関する条件において実施例１と異なる。

（実施例２）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１２０度であるように行った。

（実施例３）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、被塗布物２１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１５度であるように行った。

（実施例４）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、第二ロールと合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１０５度であるように行った。

（実施例５）
表面加工処理における処理条件の調整は、（ロール中央部における表面接触角）／（ロール端部における表面接触角）が１．１であるように行った。

（実施例６）
表面加工処理における処理条件の調整は、（ロール中央部における表面粗度）／（ロール端部における表面粗度）が１．０５であるように行った。

（実施例７）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１６０度であるように行った。

（実施例８）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、被塗布物２１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１度であるように行った。

（実施例９）
体積水分率が１５％である負極合剤塗料を作製した。

（実施例１０）
体積水分率が８０％である負極合剤塗料を作製した。

（実施例１１）
第一ロール１１のロール周速度を（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が０．８であるように設定した。

（実施例１２）
第一ロール１１のロール周速度を（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が３５であるように設定した。

（比較例１）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が６７度であるように行った。

（比較例２）
表面加工処理における処理条件の調整は、ロール中央部については、第二ロール１２と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が６７度であるように行った。

さて、表１に実施例１〜１２および比較例１および２に関する実験結果を示す。

実施例１〜１２に関しては、
（数１） θ（１）≧θ（２）
および
（数２） θ（２）＞θ（３）
が満たされており、実用上の問題が少なくともない転写性が得られた。

なお、実施例１〜４に関しては、表面加工処理における処理条件の調整は、（ロール中央部における表面接触角）／（ロール端部における表面接触角）が１より小さくなり、（（ロール中央部における表面粗度）／（ロール端部における表面粗度）が１より小さくなるように行ったので、ロール軸方向に関しての膜厚バラつきなども小さかった。

比較例１に関しては、（数１）が満たされないので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性が悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に残ってしまった。

比較例２に関しては、（数２）が満たされないので、第二ロール１２から被塗布物２１への転写性が悪く、合剤塗料２２が第二ロール１２に残ってしまった。

実施例５に関しては、（ロール中央部における表面接触角）／（ロール端部における表面接触角）が１より大きいので、合剤塗料２２の体積固形分率がロール端部において低くなってしまったと考えられ、転写性がやや悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１および第二ロール１２に多少は残ってしまった。

実施例６に関しては、（ロール中央部における表面粗度）／（ロール端部における表面粗度）が１より大きいので、合剤塗料２２の体積固形分率がロール端部において低くなってしまったと考えられ、転写性がやや悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１および第二ロール１２に多少は残ってしまった。

実施例７に関しては、ロール中央部についての第一ロール１１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が１５０度を上回っているので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性がやや悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に多少は残ってしまった。

実施例８に関しては、ロール中央部についての被塗布物２１と合剤塗料２２の溶媒との表面接触角が３度を下回っているので、第二ロール１２から被塗布物２１への転写性がやや悪く、合剤塗料２２が第二ロール１２に多少は残ってしまった。

実施例９に関しては、体積水分率が２０体積％を下回る負極合剤塗料を作製したので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性が悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に残ったり脱落したりしてしまった。

実施例１０に関しては、体積水分率が６５体積％を上回る負極合剤塗料を作製したので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性が悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に残ったり脱落したりしてしまった。

実施例１１に関しては、（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が１より小さいので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性が悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に残ってしまった。

実施例１２に関しては、（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が３０より大きいので、第一ロール１１から第二ロール１２への転写性が悪く、合剤塗料２２が第一ロール１１に残ってしまった。

このように実施例９〜１２については、（数１）および（数２）が満たされるが、合剤塗料２２の体積水分率が２０体積％以上６５体積％以下でなかったり、（第二ロール１２のロール周速度）／（第一ロール１１のロール周速度）が１以上３０以下でなかったりするので、塗膜転写性は極めて良好であるということはなかった。

つぎに、図５を参照しながら、本実施の形態のリチウムイオン二次電池の構成と、本実施の形態のリチウムイオン二次電池の製造方法と、について説明する。

ここに、図５は、本発明における実施の形態のリチウムイオン二次電池の一部切欠概略斜視図である。

なお、この斜視図においては、円筒形のリチウムイオン二次電池の縦断面が一部切欠を利用して模式的に示されている。

また、負極板２は、上述された如くにして作製された負極板である。

リチウムイオン二次電池の組立においては、複合リチウム酸化物を活物質とする正極板１と、リチウムを保持しうる材料を活物質とする負極板２と、を渦巻き状にセパレーター３を介して巻回した渦巻き状の極板群５を有底円筒形の電池ケース４の内部に収容し、所定量の非水溶媒からなる電解液を注液した後に、ガスケット７が周縁に取り付けられた封口板６を電池ケース４の開口部に挿入し、電池ケース４の開口部を内方向に折り曲げて封口している。

膜厚バラつきの小さい極板を使用した本実施の形態のリチウムイオン二次電池は、リチウムの析出が抑制され、サイクル特性および出力特性に優れており、高出力が望まれる電源などとして有用である。

このため、本実施の形態のリチウムイオン二次電池は、たとえば、（１）パーソナルコンピューター、携帯電話機、スマートフォン、ディジタルスチルカメラ、テレビ、およびビデオカメラなどの電子機器、（２）電動ドリル、および電動ドライバーなどの電動工具、（３）車椅子、自転車、スクーター、オートバイ、車、福祉車両、電車、および汽車などの車両といった移動体、および（４）非常時用の電源としての電力貯蔵システムなどの、電源を必要とするあらゆる装置に用いることができる。

もちろん、本実施の形態の塗膜物２３の製造装置は、リチウムイオン二次電池などの二次電池のみならず、たとえば、キャパシター、フェライトシート、および軟水器用のまたはその他の機能性の樹脂膜の製造に用いることもできる。

かくして、ロールトゥロールで直接的に集電体に電極組成物層を形成することが可能であり、塗料の乾燥工程が不要である湿潤塗料を用いる場合でも均一な塗膜物を製造することが可能であり、生産性が高い、塗膜物の製造装置を実現することができる。

本発明における塗膜物の製造装置は、生産効率がより高い、均一な塗膜物の量産を実現することが可能であり、連続的に走行させられる被塗布物に塗膜材料を転写して塗膜物を製造するための、塗膜物の製造装置に利用するために有用である。

１ 正極板
２ 負極板
３ セパレーター
４ 電池ケース
５ 極板群
６ 封口板
７ ガスケット
１１ 第一ロール
１２ 第二ロール
１３ 第三ロール
１５ 巻き出し機
１６ 巻き取り機
１７ 塗料供給ホッパー
２１ 被塗布物
２２ 合剤塗料
２３ 塗膜物
１１０、１２０ 境界部
１１１、１２１ ロール中央部
１１２、１２２ ロール両端部

Claims (9)

1. ロールを利用して溶媒を含む塗膜材料を圧延していき、前記塗膜材料を走行させられる被塗布物に転写し、塗膜物を製造する塗膜物の製造装置であって、
   前記ロールは複数設けられており、
   複数の前記ロールの内の隣接する二つのロールに関して、
   前記塗膜材料を前記隣接する他方のロールに転写する一方のロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記他方のロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角以上であり、
   前記複数の前記ロールの内の前記塗膜材料を前記被塗布物に転写するロール、および前記被塗布物に関して、
   前記塗膜材料を前記被塗布物に転写する前記ロールのロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記被塗布物の被塗布物表面と前記溶媒との表面接触角より大きいことを特徴とする、塗膜物の製造装置。
2. それぞれの前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、それぞれ１５０度より小さく、
   前記被塗布物表面と前記溶媒との表面接触角は、３度より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
3. 前記複数の前記ロールの内の前記隣接する二つのロールに関して、前記他方のロールのロール周速度Ｖ２の前記一方のロールのロール周速度Ｖ１に対するロール周速度比Ｖ２／Ｖ１は１より大きく３０以下であることを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
4. 前記ロール表面の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記任意の一点よりもロール軸方向についてより外側にある前記ロール表面の他の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
5. 走行方向と直交する方向についての前記被塗布物の幅に応じた所定範囲の内の、前記ロール表面の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角は、前記所定範囲の外の、前記ロール表面の他の任意の一点における、前記ロール表面と前記溶媒との表面接触角より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
6. 前記ロール表面の任意の一点におけるロール表面粗度は、前記任意の一点よりもロール軸方向についてより外側にある前記ロール表面の他の任意の一点におけるロール表面粗度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
7. 走行方向と直交する方向についての前記被塗布物の幅に応じた所定範囲の内の、前記ロール表面の任意の一点におけるロール表面粗度は、前記所定範囲の外の、前記ロール表面の他の任意の一点におけるロール表面粗度より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
8. 前記複数の前記ロールの内の前記隣接する二つのロールに関して、ロール回転向きは互いに異なることを特徴とする、請求項１に記載の塗膜物の製造装置。
9. 前記塗膜材料の体積水分率は、２０体積％以上６５体積％以下であることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の塗膜物の製造装置。

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