JP2016055541A - Firing device, firing method, production system and production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼成装置、焼成方法、製造システム、及び製造方法に関する。 The present invention relates to a baking apparatus, a baking method, a manufacturing system, and a manufacturing method.
二次電池の一種であるリチウムイオン電池は、電解液に浸された正極と負極との間にセパレータが配置され、セパレータによって正極と負極との間の直接の電気的接触を防ぐ構造となっている。正極にはリチウム遷移金属酸化物が用いられ、負極には例えばリチウムやカーボン(グラファイト)等が用いられている。充電時には、リチウムイオンが正極からセパレータを通過して負極へ移動し、放電時には、リチウムイオンが負極からセパレータを通過して正極へ移動する。このようなセパレータとして、近年では、耐熱性が高く安全性の高い多孔性のポリイミド膜からなるセパレータを用いることが知られている(例えば、特許文献1等参照)。上記の多孔性のポリイミド膜は、例えば微粒子を含むポリアミド酸又はポリイミドの未焼成膜を塗布形成し、この未焼成膜を搬送しつつ焼成して焼成膜を形成し、焼成膜から微粒子を除去することで形成される。 A lithium ion battery, which is a type of secondary battery, has a structure in which a separator is disposed between a positive electrode and a negative electrode soaked in an electrolyte, and the separator prevents direct electrical contact between the positive electrode and the negative electrode. Yes. A lithium transition metal oxide is used for the positive electrode, and lithium, carbon (graphite) or the like is used for the negative electrode. During charging, lithium ions pass from the positive electrode through the separator to the negative electrode, and during discharging, lithium ions pass from the negative electrode through the separator to the positive electrode. In recent years, it has been known to use a separator made of a porous polyimide film having high heat resistance and high safety as such a separator (see, for example, Patent Document 1). The porous polyimide film is formed by, for example, coating and forming a polyamide acid or polyimide unfired film containing fine particles, firing the unfired film to form a fired film, and removing the fine particles from the fired film. Is formed.
しかしながら、未焼成膜を焼成する場合、加熱により未焼成膜の組成が変化して脆くなってしまう期間がある。そのため、未焼成膜を破損しないように搬送することが可能な構成が求められている。 However, when firing an unfired film, there is a period during which the composition of the unfired film changes due to heating and becomes brittle. Therefore, the structure which can be conveyed so that an unbaked film | membrane may not be damaged is calculated | required.
以上のような事情に鑑み、本発明は、未焼成膜の破損を防ぐことが可能な焼成装置、焼成方法、製造システム、及び製造方法を提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide a baking apparatus, a baking method, a manufacturing system, and a manufacturing method capable of preventing the unfired film from being damaged.
本発明の第1態様に係る焼成装置は、ポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリアミド、及び微粒子を含む液体から形成された未焼成膜を載置して移動可能な帯状の搬送部材と、搬送部材により未焼成膜を搬送しながら焼成する焼成部と、を備える。 The firing apparatus according to the first aspect of the present invention includes a belt-shaped transport member that can move by placing an unfired film formed from a liquid containing polyamic acid, polyimide, polyamideimide, or polyamide, and fine particles, and a transport And a firing section that fires the unfired film while being conveyed by the member.
本発明の第2態様に係る焼成方法は、ポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリアミド、及び微粒子を含む液体から形成された未焼成膜を、帯状の搬送部材に載置して搬送することと、搬送部材により未焼成膜を搬送しながら焼成することと、を含む。 The firing method according to the second aspect of the present invention includes transporting an unfired film formed from a liquid containing polyamic acid, polyimide, polyamideimide, or polyamide, and fine particles on a belt-like transport member. And firing while the unsintered film is transported by the transport member.
本発明の第3態様に係る製造システムは、多孔性のイミド系樹脂膜を製造する製造システムであって、本発明の第1態様に係る焼成装置を含む。 The manufacturing system which concerns on the 3rd aspect of this invention is a manufacturing system which manufactures a porous imide-type resin film, Comprising: The baking apparatus which concerns on the 1st aspect of this invention is included.
本発明の第4態様に係る製造方法は、多孔性のイミド系樹脂膜を製造する方法であって、本発明の第2態様に係る焼成方法を含む。 The manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a porous imide-based resin film, and includes the firing method according to the second aspect of the present invention.
本発明の態様によれば、未焼成膜の破損を防ぐことができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to prevent the unfired film from being damaged.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、水平面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面に平行な一方向をX方向と表記し、X方向に直交する方向をY方向と表記する。また、XY平面に垂直な方向はZ方向と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, directions in the figure will be described using an XYZ coordinate system. In this XYZ coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is defined as an XY plane. One direction parallel to the XY plane is expressed as an X direction, and a direction orthogonal to the X direction is expressed as a Y direction. A direction perpendicular to the XY plane is expressed as a Z direction. In each of the X direction, the Y direction, and the Z direction, the direction of the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the arrow direction is the − direction.
図1及び図2は、本実施形態に係る製造システムSYSの一例を示す図である。図1及び図2に示す製造システムSYSは、多孔性樹脂膜F(多孔性のイミド系樹脂膜)を製造するものである。製造システムSYSは、所定の塗布液を塗布して未焼成膜FAを形成する塗布ユニット10と、未焼成膜FAを焼成して焼成膜FBを形成する焼成ユニット20と、焼成膜FBから微粒子を除去して多孔性樹脂膜Fを形成する除去ユニット(エッチング装置)30と、上記各ユニットを統括的に制御する制御装置(不図示)とを備えている。
1 and 2 are diagrams illustrating an example of the manufacturing system SYS according to the present embodiment. The manufacturing system SYS shown in FIGS. 1 and 2 manufactures a porous resin film F (porous imide resin film). The manufacturing system SYS applies a predetermined coating solution to form the unfired film FA, the
製造システムSYSは、例えば上下2階層に構成されており、塗布ユニット10が2階部分に配置され、焼成ユニット20及び除去ユニット30が1階部分に配置される。同一階に配置される焼成ユニット20及び除去ユニット30は、例えばY方向に並んで配置されるが、これに限定するものではなく、例えばX方向又はX方向とY方向との合成方向に並んで配置されてもよい。
The manufacturing system SYS is configured, for example, in two upper and lower layers, the
なお、製造システムSYSの階層構造や各階における各ユニットの配置等については上記に限定するものではなく、例えば塗布ユニット10及び焼成ユニット20が2階部分に配置され、除去ユニット30が1階部分に配置されてもよい。また、すべてのユニットが同一階に配置されてもよい。この場合、各ユニットが一列に配置されてもよいし、複数列で配置されてもよい。また、すべてのユニットが異なる階層に配置されてもよい。
The hierarchical structure of the manufacturing system SYS and the arrangement of each unit on each floor are not limited to the above. For example, the
製造システムSYSでは、未焼成膜FAが帯状に形成される。塗布ユニット10の+Y側(未焼成膜FAの搬送方向の前方)には、帯状の未焼成膜FAをロール状に巻き取る巻き取り部50が設けられる。焼成ユニット20の−Y側(未焼成膜FAの搬送方向の後方)には、ロール状の未焼成膜FAを焼成ユニット20へ向けて送り出す送り出し部60が設けられる。除去ユニット30の+Y側(焼成膜FBの搬送方向の前方)には、多孔性樹脂膜Fをロール状に巻き取る巻き取り部80が設けられる。
In the manufacturing system SYS, the unfired film FA is formed in a band shape. On the + Y side of the coating unit 10 (front in the transport direction of the unfired film FA), a
このように、送り出し部60から焼成ユニット20及び除去ユニット30を経て巻き取り部80に至るまでの区間(1階部分)では、いわゆるロール・ツー・ロール方式による処理が行われる。したがって、この区間では、未焼成膜FA、焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fの各膜が一続きの状態で搬送される。
In this way, in the section (first floor portion) from the
[塗布液]
ここで、各ユニットを説明する前に、多孔性樹脂膜Fの原料となる塗布液について説明する。塗布液は、所定の樹脂材料と、微粒子と、溶剤とを含む。所定の樹脂材料としては、例えばポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリアミドが挙げられる。溶剤としては、これらの樹脂材料を溶解可能な有機溶剤が用いられる。
[Coating solution]
Here, before explaining each unit, the coating liquid used as the raw material of the porous resin film F is demonstrated. The coating liquid contains a predetermined resin material, fine particles, and a solvent. Examples of the predetermined resin material include polyamic acid, polyimide, polyamideimide, and polyamide. As the solvent, an organic solvent capable of dissolving these resin materials is used.
本実施形態では、塗布液として、微粒子の含有率が異なる2種類の塗布液(第1塗布液及び第2塗布液)が用いられる。具体的には、第1塗布液は、第2塗布液よりも微粒子の含有率が高くなるように調製される。これにより、未焼成膜FA、焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fの強度及び柔軟性を担保することができる。また、微粒子の含有率の低い層を設けることで、多孔性樹脂膜Fの製造コストの低減を図ることができる。 In the present embodiment, two types of coating liquids (first coating liquid and second coating liquid) having different fine particle contents are used as the coating liquid. Specifically, the first coating solution is prepared so that the content of fine particles is higher than that of the second coating solution. Thereby, the strength and flexibility of the unfired film FA, the fired film FB, and the porous resin film F can be ensured. Moreover, the manufacturing cost of the porous resin film F can be reduced by providing a layer having a low content of fine particles.
例えば、第1塗布液には、樹脂材料と微粒子とが19:81〜45:65の体積比となるように含有される。また、第2塗布液には、樹脂材料と微粒子とが20:80〜50:50の体積比となるように含有される。ただし、第1塗布液の微粒子の含有率が、第2塗布液の微粒子の含有率よりも高くなるように体積比が設定される。なお、各樹脂材料の体積は、各樹脂材料の質量にその比重を乗じて求めた値が用いられる。 For example, the first coating liquid contains a resin material and fine particles so as to have a volume ratio of 19:81 to 45:65. Further, the second coating liquid contains the resin material and the fine particles so as to have a volume ratio of 20:80 to 50:50. However, the volume ratio is set so that the fine particle content of the first coating liquid is higher than the fine particle content of the second coating liquid. As the volume of each resin material, a value obtained by multiplying the mass of each resin material by its specific gravity is used.
上記の場合において、第1塗布液の体積全体を100としたときに微粒子の体積が65以上であれば、粒子が均一に分散し、また、微粒子の体積が81以内であれば粒子同士が凝集することもなく分散する。このため、多孔性樹脂膜Fに孔を均一に形成することができる。また、微粒子の体積比率がこの範囲内であれば、未焼成膜FAを成膜する際の剥離性を確保することができる。 In the above case, when the volume of the fine particles is 65 or more when the entire volume of the first coating liquid is 100, the particles are uniformly dispersed, and when the volume of the fine particles is within 81, the particles are aggregated. Disperse without doing. For this reason, holes can be formed uniformly in the porous resin film F. Moreover, if the volume ratio of the fine particles is within this range, the releasability when the unfired film FA is formed can be ensured.
第2塗布液の体積全体を100としたときに微粒子の体積が50以上であれば、微粒子単体が均一に分散し、また、微粒子の体積80以内であれば微粒子同士が凝集することもなく、また、表面にひび割れ等が生じることもないため、安定して電気特性の良好な多孔性樹脂膜Fを形成することができる。 If the volume of the fine particles is 50 or more when the total volume of the second coating liquid is 100, the fine particles are uniformly dispersed, and if the volume is within 80 of the fine particles, the fine particles are not aggregated, Moreover, since no cracks or the like are generated on the surface, the porous resin film F having good electric characteristics can be formed stably.
上記2種類の塗布液は、例えば微粒子を予め分散した溶剤とポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド又はポリアミドを任意の比率で混合することで調製される。また、微粒子を予め分散した溶剤中でポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド又はポリアミドを重合して調製されてもよい。例えば、微粒子を予め分散した有機溶剤中でテトラカルボン酸二無水物及びジアミンを重合してポリアミド酸とするか、更にイミド化してポリイミドとすることで製造できる。 The two types of coating liquids are prepared, for example, by mixing a solvent in which fine particles are dispersed in advance with polyamic acid, polyimide, polyamideimide, or polyamide at an arbitrary ratio. Alternatively, it may be prepared by polymerizing polyamic acid, polyimide, polyamideimide or polyamide in a solvent in which fine particles are dispersed in advance. For example, it can be produced by polymerizing tetracarboxylic dianhydride and diamine in an organic solvent in which fine particles are dispersed in advance to form a polyamic acid, or by further imidizing it into a polyimide.
塗布液の粘度は、最終的に300〜2500cPとすることが好ましく、400〜1500cPの範囲がより好ましく、600〜1200cPの範囲がさらに好ましい。塗布液の粘度がこの範囲内であれば、均一に成膜をすることが可能である。 The viscosity of the coating solution is preferably finally 300 to 2500 cP, more preferably 400 to 1500 cP, and even more preferably 600 to 1200 cP. If the viscosity of the coating solution is within this range, it is possible to form a film uniformly.
上記塗布液には、微粒子とポリアミド酸又はポリイミドを乾燥して未焼成膜FAとした場合において、微粒子の材質が後述の無機材料の場合は微粒子/ポリイミドの比率が2〜6(質量比)となるように微粒子とポリアミド酸又はポリイミドとを混合するとよい。3〜5(質量比)とすることが、更に好ましい。微粒子の材質が後述の有機材料の場合は微粒子/ポリイミドの比率が1〜3.5(質量比)となるように微粒子とポリアミド酸又はポリイミドとを混合するとよい。1.2〜3(質量比)とすることが、更に好ましい。また、未焼成膜FAとした際に微粒子/ポリイミドの体積比率が1.5〜4.5となるように微粒子とポリアミド酸又はポリイミドとを混合するとよい。1.8〜3(体積比)とすることが更に好ましい。未焼成膜FAとした際に微粒子/ポリイミドの質量比又は体積比が下限値以上であれば、セパレータとして適切な密度の孔を得ることができ、上限値以下であれば、粘度の増加や膜中のひび割れ等の問題を生じることなく安定的に成膜することができる。ポリアミド酸又はポリイミドのかわりに樹脂材料がポリアミドイミド又はポリアミドとなる場合も、質量比は上記と同様である。 In the coating solution, when the fine particles and the polyamic acid or polyimide are dried to form an unfired film FA, the fine particle / polyimide ratio is 2 to 6 (mass ratio) when the material of the fine particles is an inorganic material described later. The fine particles and polyamic acid or polyimide may be mixed so as to be. More preferably, it is 3-5 (mass ratio). When the material of the fine particles is an organic material described later, the fine particles and the polyamic acid or the polyimide may be mixed so that the fine particle / polyimide ratio is 1 to 3.5 (mass ratio). It is still more preferable to set it as 1.2-3 (mass ratio). Moreover, it is good to mix a microparticle and a polyamic acid or a polyimide so that the volume ratio of microparticles / polyimide may be 1.5 to 4.5 when the unfired film FA is formed. More preferably, it is 1.8-3 (volume ratio). If the fine particle / polyimide mass ratio or volume ratio is equal to or higher than the lower limit when the unfired film FA is used, pores having an appropriate density as a separator can be obtained. It is possible to form a film stably without causing problems such as cracks inside. When the resin material is polyamide-imide or polyamide instead of polyamic acid or polyimide, the mass ratio is the same as above.
以下、各樹脂材料について具体的に説明する。
<ポリアミド酸>
本実施形態で用いるポリアミド酸は、任意のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを重合して得られるものが、特に限定されることなく使用できる。テトラカルボン酸二無水物及びジアミンの使用量は特に限定されないが、テトラカルボン酸二無水物1モルに対して、ジアミンを0.50〜1.50モル用いるのが好ましく、0.60〜1.30モル用いるのがより好ましく、0.70〜1.20モル用いるのが特に好ましい。
Hereinafter, each resin material will be specifically described.
<Polyamide acid>
As the polyamic acid used in the present embodiment, one obtained by polymerizing an arbitrary tetracarboxylic dianhydride and diamine can be used without any particular limitation. Although the usage-amount of tetracarboxylic dianhydride and diamine is not specifically limited, It is preferable to use 0.50-1.50 mol of diamine with respect to 1 mol of tetracarboxylic dianhydrides, and 0.60-1. It is more preferable to use 30 mol, and it is particularly preferable to use 0.70 to 1.20 mol.
テトラカルボン酸二無水物は、従来からポリアミド酸の合成原料として使用されているテトラカルボン酸二無水物から適宜選択することができる。テトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物であっても、脂肪族テトラカルボン酸二無水物であってもよいが、得られるポリイミド樹脂の耐熱性の点から、芳香族テトラカルボン酸二無水物を使用することが好ましい。テトラカルボン酸二無水物は、2種以上を組合せて用いてもよい。 The tetracarboxylic dianhydride can be appropriately selected from tetracarboxylic dianhydrides conventionally used as raw materials for synthesizing polyamic acid. The tetracarboxylic dianhydride may be an aromatic tetracarboxylic dianhydride or an aliphatic tetracarboxylic dianhydride. From the viewpoint of the heat resistance of the resulting polyimide resin, the aromatic tetracarboxylic dianhydride may be used. Preference is given to using carboxylic dianhydrides. Tetracarboxylic dianhydride may be used in combination of two or more.
芳香族テトラカルボン酸二無水物の好適な具体例としては、ピロメリット酸二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2,6,6−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−へキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4−(p−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、4,4−(m−フェニレンジオキシ)ジフタル酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス無水フタル酸フルオレン、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。脂肪族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらの中では、価格、入手容易性等から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物及びピロメリット酸二無水物が好ましい。また、これらのテトラカルボン酸二無水物は単独あるいは二種以上混合して用いることもできる。 Preferable specific examples of the aromatic tetracarboxylic dianhydride include pyromellitic dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride, bis (2,3-dicarboxy). Phenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′- Biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2,6,6-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2 , 3-Dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2 -Bis (2,3-dicarboxy Enyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) Ether dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4- (p-phenylenedioxy) diphthal Acid dianhydride, 4,4- (m-phenylenedioxy) diphthalic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic acid di Anhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride , 2, 3 6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, 9,9-bisphthalic anhydride fluorene, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfone Tetracarboxylic dianhydride etc. are mentioned. Examples of the aliphatic tetracarboxylic dianhydride include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclopentane tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane tetracarboxylic dianhydride, 1, 2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, and the like. Among these, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and pyromellitic dianhydride are preferable from the viewpoint of price and availability. These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
ジアミンは、従来からポリアミド酸の合成原料として使用されているジアミンから適宜選択することができる。ジアミンは、芳香族ジアミンであっても、脂肪族ジアミンであってもよいが、得られるポリイミド樹脂の耐熱性の点から、芳香族ジアミンが好ましい。これらのジアミンは、2種以上を組合せて用いてもよい。 The diamine can be appropriately selected from diamines conventionally used as a raw material for synthesizing polyamic acid. The diamine may be an aromatic diamine or an aliphatic diamine, but an aromatic diamine is preferred from the viewpoint of the heat resistance of the resulting polyimide resin. These diamines may be used in combination of two or more.
芳香族ジアミンとしては、フェニル基が1個あるいは2〜10個程度が結合したジアミノ化合物を挙げることができる。具体的には、フェニレンジアミン及びその誘導体、ジアミノビフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノジフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノトリフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノナフタレン及びその誘導体、アミノフェニルアミノインダン及びその誘導体、ジアミノテトラフェニル化合物及びその誘導体、ジアミノヘキサフェニル化合物及びその誘導体、カルド型フルオレンジアミン誘導体である。 Examples of the aromatic diamine include diamino compounds in which one phenyl group or about 2 to 10 phenyl groups are bonded. Specifically, phenylenediamine and derivatives thereof, diaminobiphenyl compounds and derivatives thereof, diaminodiphenyl compounds and derivatives thereof, diaminotriphenyl compounds and derivatives thereof, diaminonaphthalene and derivatives thereof, aminophenylaminoindane and derivatives thereof, diaminotetraphenyl Compounds and derivatives thereof, diaminohexaphenyl compounds and derivatives thereof, and cardo-type fluorenediamine derivatives.
フェニレンジアミンはm−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン等であり、フェニレンジアミン誘導体としては、メチル基、エチル基等のアルキル基が結合したジアミン、例えば、2,4−ジアミノトルエン、2,4−トリフェニレンジアミン等である。 Phenylenediamine is m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, etc., and phenylenediamine derivatives include diamines to which alkyl groups such as methyl group and ethyl group are bonded, such as 2,4-diaminotoluene, 2,4-triphenylene. Diamines and the like.
ジアミノビフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基がフェニル基同士で結合したものである。例えば、4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル等である。 The diaminobiphenyl compound is a compound in which two aminophenyl groups are bonded to each other. For example, 4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diamino-2,2'-bis (trifluoromethyl) biphenyl, and the like.
ジアミノジフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基が他の基を介してフェニル基同士で結合したものである。結合はエーテル結合、スルホニル結合、チオエーテル結合、アルキレン又はその誘導体基による結合、イミノ結合、アゾ結合、ホスフィンオキシド結合、アミド結合、ウレイレン結合等である。アルキレン結合は炭素数が1〜6程度のものであり、その誘導体基はアルキレン基の水素原子の1以上がハロゲン原子等で置換されたものである。 The diaminodiphenyl compound is a compound in which two aminophenyl groups are bonded to each other via other groups. The bond is an ether bond, a sulfonyl bond, a thioether bond, a bond by alkylene or a derivative group thereof, an imino bond, an azo bond, a phosphine oxide bond, an amide bond, a ureylene bond, or the like. The alkylene bond has about 1 to 6 carbon atoms, and the derivative group has one or more hydrogen atoms in the alkylene group substituted with halogen atoms or the like.
ジアミノジフェニル化合物の例としては、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルケトン、3,4’−ジアミノジフェニルケトン、2,2−ビス(p−アミノフェニル)プロパン、2,2’−ビス(p−アミノフェニル)へキサフルオロプロパン、4−メチル−2,4−ビス(p−アミノフェニル)−1−ペンテン、4−メチル−2,4−ビス(p−アミノフェニル)−2−ぺンテン、イミノジアニリン、4−メチル−2,4−ビス(p−アミノフェニル)ペンタン、ビス(p−アミノフェニル)ホスフィンオキシド、4,4’−ジアミノアゾベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニル尿素、4,4’−ジアミノジフェニルアミド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフォン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。 Examples of diaminodiphenyl compounds include 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 3,4′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl ketone 3,4′-diaminodiphenyl ketone, 2,2-bis (p-aminophenyl) propane, 2,2′-bis (p-aminophenyl) hexafluoropropane, 4-methyl-2,4-bis ( p-aminophenyl) -1-pentene, 4-methyl-2 4-bis (p-aminophenyl) -2-pentene, iminodianiline, 4-methyl-2,4-bis (p-aminophenyl) pentane, bis (p-aminophenyl) phosphine oxide, 4,4 ′ -Diaminoazobenzene, 4,4'-diaminodiphenylurea, 4,4'-diaminodiphenylamide, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1, 3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl ] Sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophen ) Phenyl] hexafluoropropane, and the like.
これらの中では、価格、入手容易性等から、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、及び4,4’−ジアミノジフェニルエーテルが好ましい。 Among these, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, and 4,4'-diaminodiphenyl ether are preferable from the viewpoint of price and availability.
ジアミノトリフェニル化合物は、2つのアミノフェニル基と1つのフェニレン基が何れも他の基を介して結合したものであり、他の基は、ジアミノジフェニル化合物と同様のものが選ばれる。ジアミノトリフェニル化合物の例としては、1,3−ビス(m−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(p−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェノキシ)ベンゼン等を挙げることができる。 In the diaminotriphenyl compound, two aminophenyl groups and one phenylene group are both bonded via other groups, and the other groups are the same as those of the diaminodiphenyl compound. Examples of diaminotriphenyl compounds include 1,3-bis (m-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (p-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (p-aminophenoxy) benzene, and the like. be able to.
ジアミノナフタレンの例としては、1,5−ジアミノナフタレン及び2,6−ジアミノナフタレンを挙げることができる。 Examples of diaminonaphthalene include 1,5-diaminonaphthalene and 2,6-diaminonaphthalene.
アミノフェニルアミノインダンの例としては、5又は6−アミノ−1−(p−アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダンを挙げることができる。 Examples of aminophenylaminoindane include 5 or 6-amino-1- (p-aminophenyl) -1,3,3-trimethylindane.
ジアミノテトラフェニル化合物の例としては、4,4’−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2’−ビス[p−(p’−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2’−ビス[p−(p’−アミノフェノキシ)ビフェニル]プロパン、2,2’−ビス[p−(m−アミノフェノキシ)フェニル]ベンゾフェノン等を挙げることができる。 Examples of diaminotetraphenyl compounds include 4,4′-bis (p-aminophenoxy) biphenyl, 2,2′-bis [p- (p′-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2′-bis [ p- (p′-aminophenoxy) biphenyl] propane, 2,2′-bis [p- (m-aminophenoxy) phenyl] benzophenone, and the like.
カルド型フルオレンジアミン誘導体は、9,9−ビスアニリンフルオレン等が挙げられる。 Examples of the cardo type fluoreneamine derivative include 9,9-bisaniline fluorene.
脂肪族ジアミンは、例えば、炭素数が2〜15程度のものがよく、具体的には、ペンタメチレンジアミン、へキサメチレンジアミン、へプタメチレンジアミン等が挙げられる。 The aliphatic diamine has, for example, about 2 to 15 carbon atoms, and specific examples include pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, and heptamethylenediamine.
なお、これらのジアミンの水素原子がハロゲン原子、メチル基、メトキシ基、シアノ基、フェニル基等の群より選択される少なくとも1種の置換基により置換された化合物であってもよい。 A compound in which the hydrogen atom of these diamines is substituted with at least one substituent selected from the group such as a halogen atom, a methyl group, a methoxy group, a cyano group, and a phenyl group may be used.
本実施形態で用いられるポリアミド酸を製造する手段に特に制限はなく、例えば、有機溶剤中で酸、ジアミン成分を反応させる方法等の公知の手法を用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the means to manufacture the polyamic acid used by this embodiment, For example, well-known methods, such as the method of making an acid and a diamine component react in an organic solvent, can be used.
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応は、通常、有機溶剤中で行われる。テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応に使用される有機溶剤は、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンを溶解させることができ、テトラカルボン酸二無水物及びジアミンと反応しないものであれば特に限定されない。有機溶剤は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。 Reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine is normally performed in an organic solvent. The organic solvent used for the reaction of the tetracarboxylic dianhydride and the diamine is particularly capable of dissolving the tetracarboxylic dianhydride and the diamine and not reacting with the tetracarboxylic dianhydride and the diamine. It is not limited. An organic solvent can be used individually or in mixture of 2 or more types.
テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの反応に用いる有機溶剤の例としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルカプローラクタム、N,N,N’,N’−テトラメチルウレア等の含窒素極性溶剤;β−プロピオラクトン、γ−ブチローラクトン、γ−バレローラクトン、δ−バレローラクトン、γ−カプローラクトン、ε−カプローラクトン等のラクトン系極性溶剤;ジメチルスルホキシド;アセトニトリル;乳酸エチル、乳酸ブチル等の脂肪酸エステル類;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソルブアセテート等のエーテル類;クレゾール類等のフェノール系溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。有機溶剤の使用量に特に制限はないが、生成するポリアミド酸の含有量が5〜50質量%とするのが望ましい。 Examples of the organic solvent used for the reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N Nitrogen-containing polar solvents such as N, N-diethylformamide, N-methylcaprolactam, N, N, N ′, N′-tetramethylurea; β-propiolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone Lactone polar solvents such as δ-valerolactone, γ-caprolactone and ε-caprolactone; dimethyl sulfoxide; acetonitrile; fatty acid esters such as ethyl lactate and butyl lactate; diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dioxane, Tetrahydrofuran, methyl cellosolve acetate Over DOO, ethers such as ethyl cellosolve acetate; include phenolic solvents cresols, and the like. These organic solvents can be used alone or in admixture of two or more. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of an organic solvent, It is desirable for content of the polyamic acid to produce | generate to be 5-50 mass%.
これらの有機溶剤の中では、生成するポリアミド酸の溶解性から、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルカプローラクタム、N,N,N’,N’−テトラメチルウレア等の含窒素極性溶剤が好ましい。 Among these organic solvents, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N, N- Nitrogen-containing polar solvents such as diethylformamide, N-methylcaprolactam, N, N, N ′, N′-tetramethylurea are preferred.
重合温度は一般的には−10〜120℃、好ましくは5〜30℃である。重合時間は使用する原料組成により異なるが、通常は3〜24Hr(時間)である。また、このような条件下で得られるポリアミド酸の有機溶剤溶液の固有粘度は、好ましくは1000〜10万cP(センチポアズ)、より一層好ましくは5000〜7万cPの範囲である。 The polymerization temperature is generally -10 to 120 ° C, preferably 5 to 30 ° C. The polymerization time varies depending on the raw material composition to be used, but is usually 3 to 24 Hr (hour). Moreover, the intrinsic viscosity of the organic solvent solution of polyamic acid obtained under such conditions is preferably in the range of 1000 to 100,000 cP (centipoise), and more preferably in the range of 5,000 to 70,000 cP.
<ポリイミド>
本実施形態に用いるポリイミドは、塗布液に使用する有機溶剤に溶解可能な可溶性ポリイミドなら、その構造や分子量に限定されることなく、公知のものが使用できる。ポリイミドについて、側鎖にカルボキシ基等の縮合可能な官能基又は焼成時に架橋反応等を促進させる官能基を有していてもよい。
<Polyimide>
The polyimide used in the present embodiment is not limited to its structure and molecular weight, and any known polyimide can be used as long as it is a soluble polyimide that can be dissolved in the organic solvent used in the coating solution. About a polyimide, you may have a functional group which accelerates | stimulates a crosslinking reaction etc. at the time of baking, or a functional group which can be condensed, such as a carboxy group.
有機溶剤に可溶なポリイミドとするために、主鎖に柔軟な屈曲構造を導入するためのモノマーの使用、例えば、エチレジアミン、ヘキサメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン等の脂肪族ジアミン;2−メチルー1,4−フェニレンジアミン、o−トリジン、m−トリジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、4,4’−ジアミノベンズアニリド等の芳香族ジアミン;ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシブチレンジアミン等のポリオキシアルキレンジアミン;ポリシロキサンジアミン;2,3,3’,4’−オキシジフタル酸無水物、3,4,3’,4’−オキシジフタル酸無水物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物等の使用が有効である。また、有機溶剤への溶解性を向上する官能基を有するモノマーの使用、例えば、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、2−トリフルオロメチル−1,4−フェニレンジアミン等のフッ素化ジアミンを使用することも有効である。更に、上記ポリイミドの溶解性を向上するためのモノマーに加えて、溶解性を阻害しない範囲で、上記ポリアミド酸の欄に記したものと同じモノマーを併用することもできる。 Use of a monomer to introduce a flexible bending structure into the main chain in order to obtain a polyimide soluble in an organic solvent, such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, Aliphatic diamines such as 4,4′-diaminodicyclohexylmethane; 2-methyl-1,4-phenylenediamine, o-tolidine, m-tolidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, 4,4′-diaminobenzanilide, etc. Aromatic diamines; polyoxyalkylene diamines such as polyoxyethylene diamine, polyoxypropylene diamine, polyoxybutylene diamine; polysiloxane diamines; 2,3,3 ′, 4′-oxydiphthalic anhydride, 3,4,3 ′, 4′-oxydiphthalic anhydride, 2,2-bis (4- Rokishifeniru) propane dibenzoate-3,3 ', use of such 4,4'-tetracarboxylic dianhydride is valid. In addition, use of a monomer having a functional group that improves solubility in an organic solvent, for example, 2,2′-bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl, 2-trifluoromethyl-1,4 -It is also effective to use a fluorinated diamine such as phenylenediamine. Furthermore, in addition to the monomer for improving the solubility of the polyimide, the same monomers as those described in the column for the polyamic acid can be used in combination as long as the solubility is not inhibited.
本発明で用いられる、有機溶剤に溶解可能なポリイミドを製造する手段に特に制限はなく、例えば、ポリアミド酸を化学イミド化又は加熱イミド化させ、有機溶剤に溶解させる方法等の公知の手法を用いることができる。そのようなポリイミドとしては、脂肪族ポリイミド(全脂肪族ポリイミド)、芳香族ポリイミド等を挙げることができ、芳香族ポリイミドが好ましい。芳香族ポリイミドとしては、式(1)で示す繰り返し単位を有するポリアミド酸を熱又は化学的に閉環反応によって取得したもの、若しくは式(2)で示す繰り返し単位を有するポリイミドを溶媒に溶解したものでよい。式中Arはアリール基を示す。 There is no restriction | limiting in particular in the means which manufactures the polyimide which can be melt | dissolved in the organic solvent used by this invention, For example, well-known methods, such as the method of making a polyamic acid chemically imidate or heat imidize, and making it melt | dissolve in an organic solvent, are used. be able to. Examples of such polyimide include aliphatic polyimide (total aliphatic polyimide), aromatic polyimide and the like, and aromatic polyimide is preferable. The aromatic polyimide is obtained by thermally or chemically obtaining a polyamic acid having a repeating unit represented by the formula (1) by a ring-closing reaction or by dissolving a polyimide having a repeating unit represented by the formula (2) in a solvent. Good. In the formula, Ar represents an aryl group.
<ポリアミドイミド>
本実施形態に用いるポリアミドイミドは、塗布液に使用する有機溶剤に溶解可能な可溶性ポリアミドイミドなら、その構造や分子量に限定されることなく、公知のものが使用できる。ポリアミドイミドについて、側鎖にカルボキシ基等の縮合可能な官能基又は焼成時に架橋反応等を促進させる官能基を有していてもよい。
<Polyamideimide>
As the polyamideimide used in the present embodiment, any known polyamideimide can be used as long as it is a soluble polyamideimide that can be dissolved in an organic solvent used in the coating solution, without being limited to its structure and molecular weight. The polyamideimide may have a functional group capable of condensing such as a carboxy group in the side chain or a functional group that promotes a crosslinking reaction or the like during firing.
本実施形態で用いるポリアミドイミドは、任意の無水トリメリット酸とジイソシアネートとを反応させて得られるものや、任意の無水トリメリット酸の反応性誘導体とジアミンとの反応により得られる前駆体ポリマーをイミド化して得られるものを特に限定されることなく使用できる。 The polyamideimide used in the present embodiment is obtained by reacting any trimellitic anhydride and diisocyanate, or a precursor polymer obtained by reacting any reactive derivative of trimellitic anhydride with diamine. What is obtained by forming can be used without particular limitation.
上記任意の無水トリメッと酸又はその反応性誘導体としては、例えば、無水トリメリット酸、無水トリメリット酸クローライド等の無水トリメリット酸ハロゲン化物、無水トリメリット酸エステル等が挙げられる。 Examples of the arbitrary trimellitic anhydride and acid or a reactive derivative thereof include trimellitic anhydride halides such as trimellitic anhydride and trimellitic anhydride chloride, trimellitic anhydride ester, and the like.
ジイソシアネートとしては、例えば、メタフェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−オキシビス(フェニルイソシアネート)、4,4’−ジイソシアネートジフェニルメタン、ビス[4−(4−イソシアネートフェノキシ) フェニル] スルホン、2,2′−ビス[4−(4−イソシアネートフェノキシ)フェニル] プロパン等が挙げられる。 Examples of the diisocyanate include metaphenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-oxybis (phenylisocyanate), 4,4′-diisocyanatediphenylmethane, bis [4- (4-isocyanatephenoxy) phenyl] sulfone, 2, And 2'-bis [4- (4-isocyanatophenoxy) phenyl] propane.
ジアミンとしては、前記ポリアミド酸の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the diamine include those similar to those exemplified in the description of the polyamic acid.
<ポリアミド>
ポリアミドとしては、ジカルボン酸とジアミンとから得られるポリアミドが好ましく、特に芳香族ポリアミドが好ましい。
<Polyamide>
As the polyamide, a polyamide obtained from a dicarboxylic acid and a diamine is preferable, and an aromatic polyamide is particularly preferable.
ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メチルマレイン酸、ジメチルマレイン酸、フェニルマレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、フルオロマレイン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及びジフェン酸等が挙げられる。 Dicarboxylic acids include maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, methylmaleic acid, dimethylmaleic acid, phenylmaleic acid, chloromaleic acid, dichloromaleic acid, fluoromaleic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and diphenic acid Etc.
ジアミンとしては、前記ポリアミド酸の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the diamine include those similar to those exemplified in the description of the polyamic acid.
<微粒子>
続いて、微粒子について説明する。微粒子は、例えば真球率が高く、粒径分布指数の小さいものが用いられる。このような微粒子は、液体中での分散性に優れ、互いに凝集しない状態となる。微粒子の粒径(平均直径)としては、例えば、100〜2000nm程度に設定することができる。上記のような微粒子を用いることにより、後の工程で微粒子を除去することで得られる多孔性樹脂膜Fの孔径を揃えることができる。このため、多孔性樹脂膜Fによって形成されるセパレータに印加される電界を均一化できる。
<Fine particles>
Subsequently, the fine particles will be described. For example, fine particles having a high sphericity and a small particle size distribution index are used. Such fine particles are excellent in dispersibility in a liquid and do not aggregate with each other. The particle size (average diameter) of the fine particles can be set to about 100 to 2000 nm, for example. By using the fine particles as described above, the pore diameter of the porous resin film F obtained by removing the fine particles in a later step can be made uniform. For this reason, the electric field applied to the separator formed by the porous resin film F can be made uniform.
なお、微粒子の材質としては、塗布液に含まれる溶剤に不溶であって、後の工程で多孔性樹脂膜Fから除去可能な材質であれば、特に限定されることはなく公知のものを採用することができる。例えば、無機材料では、シリカ(二酸化珪素)、酸化チタン、アルミナ(Al2O3)等の金属酸化物が挙げられる。また、有機材料では、高分子量オレフィン(ポリプロピレン,ポリエチレン等)、ポリスチレン、エポキシ樹脂、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル等の有機高分子微粒子が挙げられる。また、微粒子の一例として、(単分散)球状シリカ粒子などのコロイダルシリカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。この場合、多孔性樹脂膜Fの孔径をより均一にすることができる。 The fine particle material is not particularly limited as long as it is a material that is insoluble in the solvent contained in the coating solution and can be removed from the porous resin film F in a later step. can do. For example, the inorganic materials, silica (silicon dioxide), metal oxides such as titanium oxide, alumina (Al 2 O 3) can be mentioned. Examples of organic materials include high molecular weight olefins (polypropylene, polyethylene, etc.), polystyrene, epoxy resin, cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyester, polymethyl methacrylate, polyether, and other organic polymer fine particles. Examples of the fine particles include colloidal silica such as (monodispersed) spherical silica particles, calcium carbonate, and the like. In this case, the pore diameter of the porous resin film F can be made more uniform.
また、第1塗布液に含まれる微粒子と第2塗布液に含まれる微粒子とは、真球率、粒径、材料等の諸元が同一であってもよいし、互いに異なってもよい。第1塗布液に含まれる微粒子は、第2塗布液に含まれる微粒子よりも粒径分布指数が小さいか同じであることが好ましい。あるいは、第1塗布液に含まれる微粒子は、第2塗布液に含まれる微粒子よりも真球率が小さいか同じであることが好ましい。また、第1塗布液に含まれる微粒子は、第2塗布液に含まれる微粒子よりも微粒子の粒径(平均直径)が小さいことが好ましく、特に、第1塗布液に含まれる微粒子が100〜1000nm(より好ましくは100〜600nm)であり、第2塗布液に含まれる微粒子が500〜2000nm(より好ましくは700〜2000nm)であることが好ましい。第1塗布膜に含まれる微粒子の粒径に第2塗布液に含まれる微粒子の粒径より小さいものを用いることで、多孔性樹脂膜F表面の孔の開口割合を高く均一にすることができる。また、多孔性樹脂膜F全体を第1塗布液に含まれる微粒子の粒径とした場合よりも膜の強度を高めることができる。 Further, the fine particles contained in the first coating solution and the fine particles contained in the second coating solution may have the same specifications such as sphericity, particle size, material, etc., or may be different from each other. The fine particles contained in the first coating solution preferably have a smaller or the same particle size distribution index as the fine particles contained in the second coating solution. Alternatively, it is preferable that the fine particles contained in the first coating solution have a smaller or the same sphericity as the fine particles contained in the second coating solution. The fine particles contained in the first coating solution preferably have a smaller particle diameter (average diameter) than the fine particles contained in the second coating solution. Particularly, the fine particles contained in the first coating solution have a particle size of 100 to 1000 nm. (More preferably 100 to 600 nm), and the fine particles contained in the second coating solution are preferably 500 to 2000 nm (more preferably 700 to 2000 nm). By using a particle size of the fine particles contained in the first coating film that is smaller than the particle size of the fine particles contained in the second coating solution, the opening ratio of the pores on the surface of the porous resin film F can be made high and uniform. . Further, the strength of the film can be increased as compared with the case where the entire porous resin film F is made the particle size of the fine particles contained in the first coating liquid.
なお、上記塗布液は、所定の樹脂材料と、微粒子と、溶剤の他、必要に応じて、離型剤、分散剤、縮合剤、イミド化剤、界面活性剤等種々の添加剤を含んでいてもよい。 The coating solution contains various additives such as a mold release agent, a dispersant, a condensing agent, an imidizing agent, and a surfactant as required in addition to a predetermined resin material, fine particles, and a solvent. May be.
[塗布ユニット]
塗布ユニット10は、搬送部11と、第1ノズル12と、第2ノズル13と、乾燥部14と、剥離部15と、とを有する。
搬送部11は、搬送基材(基材)Sと、基材送出ローラ11aと、支持ローラ11b〜11dと、基材巻取ローラ11eと、搬出ローラ11fとを有する。
[Coating unit]
The
The
搬送基材Sは、帯状に形成されている。搬送基材Sは、基材送出ローラ11aから送り出され、テンションを有するように支持ローラ11b〜11dに架け渡されて、基材巻取ローラ11eによって巻き取られる。搬送基材Sの材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられるが、これに限定するものではなく、ステンレス鋼等の金属材料であってもよい。
The conveyance base material S is formed in a strip shape. The conveyance base material S is sent out from the base
各ローラ11a〜11fは、例えば円筒状に形成され、それぞれX方向に平行に配置されている。なお、各ローラ11a〜11fは、X方向に平行な配置に限られず、少なくとも1つがX方向に対して傾いて配置されてもよい。例えば、各ローラ11a〜11fがZ方向に平行に配置され、Z方向の高さ位置が同一となるように配置されてもよい。この場合、搬送基材Sは、水平面(XY平面)に対して立った状態で水平面に沿って移動することになる。
Each of the
基材送出ローラ11aは、搬送基材Sが巻かれた状態で配置される。支持ローラ11bは、基材送出ローラ11aの+Z側に配置されると共に、基材送出ローラ11aよりも−Y側に配置される。また、支持ローラ11cは、支持ローラ11bの+Z側に配置されると共に、支持ローラ11bよりも+Y側に配置される。この3つのローラ(基材送出ローラ11a、支持ローラ11b、11c)の配置により、搬送基材Sは支持ローラ11bの−Y側端部を含む面で支持される。
The base
また、支持ローラ11dは、支持ローラ11cの+Y側に配置されると共に、支持ローラ11cの−Z側に配置される。この場合、支持ローラ11b〜11dの3つのローラの配置により、搬送基材Sは、支持ローラ11cの+Z側端部を含む面で支持される。
The
なお、支持ローラ11dが、支持ローラ11cの高さ位置(Z方向の位置)とほぼ等しい高さ位置に配置されてもよい。この場合、搬送基材Sは、支持ローラ11cから支持ローラ11dに向けてXY平面にほぼ平行な状態で+Y方向に送られる。
The
基材巻取ローラ11eは、支持ローラ11dの−Z側に配置される。支持ローラ11dから基材巻取ローラ11eに向けて、搬送基材Sは、−Z方向に送られる。搬出ローラ11fは、支持ローラ11dの+Y側かつ−Z側に配置される。搬出ローラ11fは、乾燥部14で形成される未焼成膜FAを+Y方向に送る。この未焼成膜FAは、搬出ローラ11fにより、塗布ユニット10の外部に搬出される。
The
なお、上記のローラ11a〜11fは、円筒形に限られず、テーパー型のクラウンが形成されてもよい。この場合、ローラ11a〜11fのたわみ補正に有効であり、搬送基材S又は後述の未焼成膜FAがローラ11a〜11fに均等に接触可能となる。また、ローラ11a〜11fにラジアル型のクラウンが形成されてもよい。この場合、搬送基材S又は未焼成膜FAの蛇行防止に有効である。また、ローラ11a〜11fにコンケイブ型のクラウン(X方向の中央部が凹形に湾曲した部分)が形成されてもよい。この場合、X方向に張力を付与しつつ搬送基材S又は未焼成膜FAを搬送することが可能となるため、シワの発生防止に有効となる。以下のローラについても、上記同様にテーパー型、ラジアル型、コンケイブ型等のクラウンを有する構成であってもよい。
The
図3(a)は、第1ノズル12の一例を示す斜視図である。図2及び図3(a)に示すように、第1ノズル12は、搬送基材Sに第1塗布液EQ1の塗布膜(以下、第1塗布膜F1とする)を形成する。第1ノズル12は、第1塗布液EQ1を吐出する吐出口12aを有する。吐出口12aは、例えば長手方向が搬送基材SのX方向の寸法とほぼ同一となるように形成される。
FIG. 3A is a perspective view showing an example of the
第1ノズル12は、吐出位置P1に配置される。吐出位置P1は、支持ローラ11bに対して−Y方向上の位置である。第1ノズル12は、吐出口12aが+Y方向を向くように傾いて配置される。したがって、吐出口12aは、搬送基材Sのうち支持ローラ11bの−Y側端部で支持された部分に向けられる。第1ノズル12は、この搬送基材Sに対して、吐出口12aから水平方向に沿って第1塗布液EQ1を吐出する。
The
図3(b)は、第2ノズル13の一例を示す斜視図である。図2及び図3(b)に示すように、第2ノズル13は、搬送基材S上に第1塗布膜F1に重ねて第2塗布液EQ2の塗布膜(以下、第2塗布膜F2とする)を形成する。第2ノズル13は、第2塗布液EQ2を吐出する吐出口13aを有する。吐出口13aは、例えば長手方向が搬送基材SのX方向の寸法とほぼ同一となるように形成される。
FIG. 3B is a perspective view showing an example of the
第2ノズル13は、吐出位置P2に配置される。吐出位置P2は、支持ローラ11cに対して+Z方向上の位置である。第2ノズル13は、吐出口13aが−Z方向を向くように配置される。したがって、吐出口13aは、搬送基材Sのうち支持ローラ11cの+Z側端部で支持された部分に向けられる。第2ノズル13は、この搬送基材Sに対して、吐出口13aから重力方向に沿って第2塗布液EQ2を吐出する。
The
なお、第1ノズル12及び第2ノズル13は、X方向、Y方向及びZ方向のうち少なくとも一方向に移動可能であってもよい。また、第1ノズル12及び第2ノズル13は、X方向に平行な軸線の周りに回転可能に設けられてもよい。また、第1ノズル12及び第2ノズル13は、塗布液を吐出しないときには不図示の待機位置に配置され、塗布液を吐出する際に待機位置から上記の吐出位置P1、P2にそれぞれ移動するようにしてもよい。また、第1ノズル12及び第2ノズル13の予備吐出動作を行う部分が設けられてもよい。
Note that the
第1ノズル12及び第2ノズル13は、それぞれ接続配管(不図示)などを介して、塗布液供給源(不図示)に接続されている。第1ノズル12及び第2ノズル13は、例えば内部に所定量の塗布液を保持する保持部(不図示)が設けられる。この場合、第1ノズル12及び第2ノズル13は、上記保持部に保持された液状体の温度を調整する温調部を有してもよい。
The
第1ノズル12又は第2ノズル13から塗出される各塗布液の塗出量や、第1塗布膜F1又は第2塗布膜F2の膜厚は、各ノズル、各接続配管(不図示)、若しくは塗布液供給源(不図示)に接続されるポンプ(不図示)の圧力、搬送速度、各ノズル位置又は搬送基材Sとノズルとの距離等により、調整可能である。第1塗布膜F1又は第2塗布膜F2の膜厚は、例えば、それぞれ、0.5μm〜500μmである。
The coating amount of each coating liquid coated from the
本実施形態のように、2種類の塗布液(第1塗布液EQ1及び第2塗布液EQ2)を用いる場合は、第1塗布液EQ1による第1塗布膜F1の膜厚を、例えば、0.5μm〜10μmの範囲で調整し、第2塗布液EQ2による第2塗布膜F2の膜厚を、例えば、1μm〜50μmの範囲で調整することが好ましい。 When two types of coating liquids (first coating liquid EQ1 and second coating liquid EQ2) are used as in this embodiment, the film thickness of the first coating film F1 by the first coating liquid EQ1 is, for example, 0. It is preferable to adjust in the range of 5 μm to 10 μm and adjust the film thickness of the second coating film F2 by the second coating liquid EQ2 in the range of 1 μm to 50 μm, for example.
なお、第1ノズル12及び第2ノズル13の間に、第1塗布膜F1を乾燥させるための乾燥部(不図示)を配置してもよい。この乾燥部は加熱乾燥部を備えていることが好ましい。加熱乾燥部としては、温風送風部や赤外線ヒータを用いることが好ましい。加熱温度は、例えば50℃〜150℃、好ましくは50℃〜100℃の範囲である。第1塗布膜F1を乾燥させた後に第2塗布膜F2を形成することで、例えば、第2塗布液に用いた微粒子が第1塗布膜F1の微粒子と、混在してしまうことを抑制することができる。
In addition, you may arrange | position the drying part (not shown) for drying the 1st coating film F1 between the
図2に示すように、乾燥部14は、第2ノズル13の+Y側であって、支持ローラ11cと支持ローラ11dとの間に配置されている。乾燥部14は、搬送基材S上に塗布された2層の塗布膜(第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2)を乾燥させ、未焼成膜FAを形成する。
As shown in FIG. 2, the drying
乾燥部14は、チャンバー14aと、加熱部14bとを有する。チャンバー14aは、搬送基材S及び加熱部14bを収容する。加熱部14bは、搬送基材S上に形成される第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2を加熱する。加熱部14bとしては、例えば赤外線ヒータなどが用いられる。加熱部14bは、50℃〜100℃程度の温度で塗布膜を加熱する。
The drying
剥離部15は、未焼成膜FAが搬送基材Sから剥離される部分である。本実施形態では、作業者の手作業によって未焼成膜FAの剥離が行われるが、これに限定するものではなく、マニピュレータ等を用いて自動的に行ってもよい。搬送基材Sから剥離された未焼成膜FAは、搬出ローラ11fによって塗布ユニット10の外部に搬出され、巻き取り部50に送られる。また、未焼成膜FAが剥離された搬送基材Sは、基材巻取ローラ11eによって巻き取られる。
The peeling
[巻き取り部(1)]
図4は、塗布ユニット10の+Y側の構成を概略的に示す斜視図である。
図4に示すように、塗布ユニット10の+Y側には、未焼成膜FAを搬出する搬出口10bが設けられている。搬出口10bから搬出された未焼成膜FAは、巻き取り部50によって巻き取られる。
[Winding part (1)]
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a configuration on the + Y side of the
As shown in FIG. 4, on the + Y side of the
巻き取り部50は、軸受51に軸部材SFが装着された構成となっている。軸部材SFは、搬出口10bから搬出された未焼成膜FAを巻き取ってロール体Rを形成する。軸部材SFは、軸受51に対して着脱可能に設けられる。軸部材SFは、軸受51に装着される場合、X方向に平行な軸線の周りに回転可能となるように支持される。巻き取り部50は、軸受51に装着される軸部材SFを回転させる不図示の駆動機構を有している。
The winding
なお、巻き取り部50では、未焼成膜FAのうち第1塗布膜F1側の面が外側に配置されるように未焼成膜FAを巻き取るようにする。例えば駆動機構によって軸部材SFを図2の反時計回りに回転させることにより、未焼成膜FAが巻き取られるようになっている。ロール体Rが形成された状態で軸部材SFを軸受51から取り外すことにより、ロール体Rを他のユニットに移動させることが可能となる。
In the winding
なお、図2及び図4では、巻き取り部50が塗布ユニット10から独立して配置されているが、これに限定するものではない。例えば、巻き取り部50は、塗布ユニット10の内部に配置されていてもよい。この場合、塗布ユニット10に搬出口10bを配置せず、搬出ローラ11fから、(又は支持ローラ11dから)未焼成膜FAを巻き取ってロール体Rを形成してもよい。
In FIGS. 2 and 4, the winding
[送り出し部]
図5は、焼成ユニット20の−Y側の構成を概略的に示す斜視図である。ただし、図5においては、後述の除去部26を省略して示している。
図5に示すように、焼成ユニット20の−Y側には、未焼成膜FAを搬入する搬入口20aが設けられている。送り出し部60は、搬入口20aに対して未焼成膜FAを送り出す。
[Sending part]
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration on the −Y side of the
As shown in FIG. 5, on the −Y side of the
送り出し部60は、軸受61に軸部材SFが装着可能な構成となっている。軸部材SFは、巻き取り部50の軸受51に装着するものと共通で使用可能である。したがって、巻き取り部50から取り外した軸部材SFを送り出し部60の軸受61に装着可能である。これにより、巻き取り部50で形成されたロール体Rを送り出し部60に配置することが可能である。なお、軸受61及び巻き取り部50の軸受51については、それぞれ床面からの高さが等しくなるように設定可能であるが、異なる高さ位置に設定されてもよい。
The
軸部材SFは、軸受61に装着される場合、X方向に平行な軸線の周りに回転可能となるように支持される。送り出し部60は、軸受61に装着される軸部材SFを回転させる不図示の駆動機構を有している。駆動機構によって軸部材SFを図2の時計回りに回転させることにより、ロール体Rを構成する未焼成膜FAが搬入口20aへ向けて送り出されるようになっている。なお、上記の巻き取り部50において、未焼成膜FAのうち第1塗布膜F1側の面が外側に配置されるように未焼成膜FAが巻き取られるため、ロール体Rから未焼成膜FAが引き出される場合には、第1塗布膜F1側が上方に配置されることになる。
When the shaft member SF is attached to the
[焼成ユニット]
図6は、焼成ユニット20の一例を示す図である。図6(a)はYZ平面に沿った断面構成を示す図であり、図6(b)はチャンバー21内を−Z方向に見たときの構成を示す図である。
[Baking unit]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the
図6に示すように、焼成ユニット20は、本実施形態において、未焼成膜FAに対する高温処理を行うユニットである。焼成ユニット20は、未焼成膜FAを焼成し、微粒子を含んだ焼成膜FBを形成する。焼成ユニット20は、チャンバー21と、加熱部(焼成部)22と、搬送部23と、ベルト冷却部(冷却部)24と、排気部25と、除去部26とを有する。
As shown in FIG. 6, the
チャンバー21は、ベースフレームBF上に配置され、天井部21a及び底部21bを有する。チャンバー21には、未焼成膜FAを搬入する搬入口20aと、焼成膜FBを搬出する搬出口20bとが形成される。チャンバー21は、加熱部22、搬送部23及びベルト冷却部24を収容する。また、チャンバー21には、雰囲気調整部21cが設けられる。雰囲気調整部21cは、未焼成膜FAの周囲の雰囲気を調整する。雰囲気調整部21cは、例えばチャンバー21の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給可能であり、未焼成膜FAの周囲を不活性ガスの雰囲気に調整可能である。
The
加熱部22は、チャンバー21内に搬入された未焼成膜FAを加熱する。加熱部22は、Y方向に並んで配置される複数のヒータ22aを有する。複数のヒータ22aは、未焼成膜FAの+Z側に配置されている。したがって、加熱部22は、未焼成膜FAの表面(+Z側の面)側から未焼成膜FAを加熱する構成となっている。ヒータ22aとしては、例えば赤外線ヒータなどが用いられる。
The
加熱部22は、チャンバー21の内部の−Y側端部から+Y側端部に亘って配置されている。加熱部22は、Y方向のほぼ全体で未焼成膜FAを加熱することが可能となっている。加熱部22は、例えば未焼成膜FAを120℃〜450℃程度に加熱することが可能である。加熱部22による加熱温度は、未焼成膜FAの搬送速度や未焼成膜FAの構成成分等に応じて適宜調整する。また、加熱部22は、例えばヒータ22aごとに出力を調整することで、Y方向に温度勾配を形成することが可能となっている。
The
搬送部23は、搬送ベルト23aと、駆動ローラ23bと、従動ローラ23cと、テンションローラ23d、23eとを有している。搬送ベルト23aは、環状に形成されており、Y方向に沿って配置されている。搬送ベルト23aは、未焼成膜FAの焼成温度に耐久性を有する材料を用いて形成される。本実施形態では、一例としてPBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維により形成された搬送ベルト23aが用いられる構成を例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、ステンレスやポリイミド(カプトン(登録商標))など他の材料によって搬送ベルト23aが形成されてもよい。
The
搬送ベルト23aは、テンションを有する状態で、XY平面にほぼ平行となるように、駆動ローラ23bと従動ローラ23cとの間に架け渡されている。この状態において、搬送ベルト23aの+Z側には、未焼成膜FAを載置する載置面23fが形成される。この載置面23fは、平坦に形成される。このため、未焼成膜FAの全体を均一に支持することが可能となっている。
The conveying
搬送ベルト23aのうち搬出口20bから排出された部分は、駆動ローラ23bによって−Y方向に巻き返され、ベースフレームBF内部を通過する。なお、ベースフレームBFに搬送ベルト23aの載置面23fを洗浄する洗浄部(不図示)を配置した構成であってもよい。
A portion of the
駆動ローラ23bは、チャンバー21の内部の+Y側端部に配置される。駆動ローラ23bは、例えば円筒状に形成され、X方向に平行に配置されている。駆動ローラ23bには、例えばモータ等の回転駆動装置が設けられている。駆動ローラ23bは、この回転駆動装置により、X方向に平行な軸線の周りに回転可能に設けられている。駆動ローラ23bが回転することで、搬送ベルト23aが図2の時計回りに回転し、未焼成膜FAの搬送領域TRを含んで循環するように移動する。搬送ベルト23aの移動により、未焼成膜FA及び焼成膜FBは、搬送ベルト23aの載置面23fに載置された状態で+Y方向に搬送されるようになっている。
The driving
従動ローラ23cは、チャンバー21の内部の−Y側端部に配置される。従動ローラ23cは、例えば円筒状に形成され、X方向に平行に配置されている。従動ローラ23cは、駆動ローラ23bと同一の径に形成され、Z方向の位置(高さ位置)が駆動ローラ23bとほぼ等しくなるように配置されている。従動ローラ23cは、X方向に平行な軸線の周りに回転可能に設けられている。従動ローラ23cは、搬送ベルト23aの回転に追従して回転する。
The driven
テンションローラ23dは、従動ローラ23cの+Z側に配置されている。テンションローラ23dは、X方向に平行に配置されており、X軸周りに回転可能に設けられている。テンションローラ23dは、Z方向に昇降移動可能に設けられる。テンションローラ23dは、従動ローラ23cとの間で未焼成膜FAを挟むことが可能である。テンションローラ23dは、未焼成膜FAを挟んだ状態で回転可能である。
The
テンションローラ23eは、駆動ローラ23bの+Z側に配置されている。テンションローラ23eは、X方向に平行に配置されており、X軸周りに回転可能に設けられている。テンションローラ23eは、Z方向に昇降移動可能に設けられる。テンションローラ23eは、駆動ローラ23bとの間で焼成膜FBを挟むことが可能である。テンションローラ23eは、焼成膜FBを挟んだ状態で回転可能である。
The
テンションローラ23d、23eがそれぞれ従動ローラ23c及び駆動ローラ23bとの間で未焼成膜FA及び焼成膜FBをそれぞれ挟んだ状態とすることにより、一続きの未焼成膜FA及び焼成膜FBのうち挟まれた2か所の間の部分は、外部からのテンションがカットされることになる。これにより、未焼成膜FA及び焼成膜FBに対して過剰な負荷がかかることを防止できる。テンションローラ23d、23eは、チャンバー21内に配置される未焼成膜FA及び焼成膜FBにテンションがかからないように調整可能である。
The
ベルト冷却部24は、チャンバー21の底部21bに配置され、チャンバー21内を移動する搬送ベルト23aを冷却する。ベルト冷却部24は、矩形の箱状に形成され、搬送ベルト23aの移動方向(+Y方向)に複数並んで配置される。ベルト冷却部24は、貫通穴24aを有している。貫通穴24aは、ベルト冷却部24の内部をX方向に貫通するように形成される。貫通穴24aのうちX方向の一方の端部は、配管24bを介して排気部25に接続される。また、貫通穴24aのうちX方向の他方の端部は、外部に開放される。
The
本実施形態では、例えば図6(b)に示すように、貫通穴24aの+X側端部に配管24bが接続されたベルト冷却部24と、貫通穴24aの−X側端部に配管24bが接続されたベルト冷却部24とが、Y方向に交互に配置される。ただし、この配置に限定するものではなく、他の配置であってもよい。また、複数のベルト冷却部24が一体であってもよい。
In this embodiment, for example, as shown in FIG. 6B, the
排気部25は、ベルト冷却部24の貫通穴24aを吸引するとともに、吸引した気体を外部に排出する。排気部25は、第1排気部25a及び第2排気部25bを有している。一例として、第1排気部25aは、チャンバー21のY方向の中央から−Y側に配置されるベルト冷却部24の貫通穴24aに接続される。また、第2排気部25bは、チャンバー21のY方向の中央から+Y側に配置されるベルト冷却部24の貫通穴24aに接続される。第1排気部25a及び第2排気部25bの動作により、外部の気体が貫通穴24aをX方向に通り抜けるようになっている。
The
加熱部22の加熱が行われると、搬送ベルト23aの温度が上昇し、搬送ベルト23aを構成する材料の耐久温度を超えてしまう可能性がある。排気部25(第1排気部25a及び第2排気部25b)の動作により、外部の気体が貫通孔24aをX方向に通り抜けて排出され、これに伴ってベルト冷却部24の内部の熱が排出される。よって、搬送ベルト23aの温度が上昇した場合、その熱がベルト冷却部24を介して外部に排出されるため、搬送ベルト23aが冷却される。このように、ベルト冷却部24によって搬送ベルト23aを冷却することで、搬送ベルト23aの温度上昇を抑制している。
When the
除去部26は、チャンバー21の−Y側に配置される。除去部26は、未焼成膜FAの焼成に先立って、未焼成膜FAから溶剤を除去する。除去部26は、容器26aと、除去液26bと、案内ローラ26c〜26fとを有している。容器26aは、上部(+Z側)が解放されている。除去液26bは、例えば水などが用いられ、容器26aに交換可能に貯留される。案内ローラ26c〜26fは、送り出し部60から送り出される未焼成膜FAが容器26aの除去液26b内を通過するように折り返して案内する。未焼成膜FAが除去液26bに浸されると、未焼成膜FAに含まれる溶剤の一部が除去液26bに溶け出し、除去液26bが未焼成膜FAに吸収される。これにより、未焼成膜FAの強度が向上するようになっている。
The
[除去ユニット(エッチング装置)]
除去ユニット30は、図2に示すように、チャンバー31と、浸漬部32と、洗浄部33と、液切部34と、搬送部35と、を有する。チャンバー31は、焼成膜FBを搬入する搬入口30aと、多孔性樹脂膜Fを搬出する搬出口30bとを有している。チャンバー31は、浸漬部32、洗浄部33、液切部34及び搬送部35を収容する。
[Removal unit (etching equipment)]
As shown in FIG. 2, the
浸漬部32は、焼成膜FBに対してエッチングを行い、焼成膜FBに含まれる微粒子を除去して、多孔性樹脂膜Fを形成する。浸漬部32では、微粒子を溶解又は分解可能なフッ酸溶液等のエッチング液Q1に焼成膜FBを浸すことで微粒子を除去する。浸漬部32には、このようなエッチング液Q1を焼成膜FBの+Y側から吐出して供給する供給部32aや、エッチング液Q1を焼成膜FBの−Y側から吐出して供給する供給部32bが設けられる。また、エッチング液Q1を貯留可能な貯留部(不図示)が設けられる。浸漬部32と洗浄部33とでは内部に含む液体が異なるので、浸漬部32から搬出される手前の位置に後述の給水ローラを設けてもよい。吸水ローラは、多孔性樹脂膜Fに対し+Z側及び−Z側の少なくとも一方、好ましくは両方に配置される。
The
洗浄部33は、エッチング後の多孔性樹脂膜Fを洗浄する。洗浄部33は、浸漬部32の+Y側(多孔性樹脂膜Fの搬送方向の前方)に配置される。洗浄部33は、洗浄液を供給する供給部(不図示)を有する。また、多孔性樹脂膜Fを洗浄した後の廃液を回収する回収部(不図示)などを有してもよい。
The
液切部34は、洗浄後の多孔性樹脂膜Fに付着した液体を除去する。予備乾燥等を行ってもよい。液切部34は、洗浄部33の+Y側(多孔性樹脂膜Fの搬送方向の前方)に配置される。液切部34には、吸水ローラ等が設けられている。吸水ローラを多孔性樹脂膜Fに接触させることにより、多孔性樹脂膜Fを搬送しつつ、多孔性樹脂膜Fに付着している液体を吸収可能である。吸水ローラの搬送方向に対する配置は液切部34から搬出される手前であれば特に制限されない。また吸水ローラは、多孔性樹脂膜Fに対し+Z側及び−Z側の少なくとも一方、好ましくは両方に配置される。
The
搬送部35は、浸漬部32、洗浄部33及び液切部34に亘って焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fを搬送する。搬送部35は、搬送ベルト35aと、駆動ローラ35bと、従動ローラ35cとを有する。なお、駆動ローラ35b及び従動ローラ35cの他に、浸漬部32、洗浄部33、液切部34の内部に、搬送ベルト35aを支持する支持ローラが配置されてもよい。
The
搬送ベルト35aは、焼成膜FB(又はエッチング後の多孔性樹脂膜F)を+Y方向に搬送する。搬送ベルト35aは、帯状に形成され、搬送方向に沿ったY方向に長手となるように配置される。搬送ベルト35aは、環状に形成されており、Y方向に沿って配置されている。搬送ベルト35aは、例えばアラミドなど、エッチング液Q1に耐久性を有する材料を用いて形成される。なお、搬送ベルト35aの表面がフッ素樹脂などによってコーティングされていてもよい。これにより、エッチング液に対する耐久性がより向上することになる。搬送ベルト35aは、例えば全面が網状に形成されており、エッチング液が搬送ベルト35aを通過可能となっている。搬送ベルト35aは、XY平面にほぼ平行となるように、テンションを有する状態で駆動ローラ35bと従動ローラ35cとの間に架け渡されている。多孔性樹脂膜Fは、搬送ベルト35aに載置されて搬送される。
The
駆動ローラ35bは、チャンバー31の内部の+Y側端部に配置される。駆動ローラ35bは、例えば円筒状に形成され、X方向に平行に配置されている。駆動ローラ35bには、例えば不図示の回転駆動機構が設けられている。この回転駆動機構により、駆動ローラ35bがX方向に平行な軸線の周りに回転可能となっている。
The
駆動ローラ35bが回転することで、搬送ベルト35aが図2の時計回りに回転し、焼成膜FBの搬送領域に対して循環して供給されるようになっている。また、この搬送ベルト35aが循環して供給されることにより、搬送ベルト35a上に載置された焼成膜FBが+Y方向に搬送されるようになっている。
As the driving
従動ローラ35cは、チャンバー31の内部の−Y側端部に配置される。従動ローラ35d〜35fは、それぞれ従動ローラ35c及び駆動ローラ35bの−Z側に配置される。従動ローラ35c〜35fは、例えば円筒状に形成され、X方向に平行に配置されている。従動ローラ35cは、駆動ローラ35bと同一の径に形成され、Z方向の位置(高さ位置)が駆動ローラ35bとほぼ等しくなるように配置されている。従動ローラ35c〜35fは、X方向に平行な軸線の周りに回転可能に設けられている。従動ローラ35c〜35fは、搬送ベルト35aの回転に追従して回転する。
The driven
また、従動ローラ35d〜35fは、搬送ベルト35aのテンションを調整するものであり、例えば互いに同一の径に形成されている。従動ローラ35fは、不図示の駆動機構によって、Z方向に移動可能(昇降可能)に設けられている。従動ローラ35fが昇降することにより、搬送ベルト35aのテンションを調整可能となっている。
The driven
なお、除去ユニット30では、微粒子をエッチングによって除去する場合に限定されるものではない。例えば、微粒子の材質として、ポリイミドよりも低温で分解する有機材料が用いられる場合、焼成膜FBを加熱することによって微粒子を分解させることができる。このような有機材料としては、ポリイミドよりも低温で分解するものであれば、特に限定されることなく使用できる。例えば、線状ポリマーや公知の解重合性ポリマーからなる樹脂微粒子を挙げることができる。通常の線状ポリマーは、熱分解時にポリマーの分子鎖がランダムに切断され、解重合性ポリマーは、熱分解時にポリマーが単量体に分解するポリマーである。いずれも、低分子量体、あるいは、CO2まで分解することによって、焼成膜FBから消失する。この場合の微粒子の分解温度は200〜320℃であることが好ましく、230〜260℃であることが更に好ましい。分解温度が200℃以上であれば、塗布液に高沸点溶剤を使用した場合も成膜を行うことができ、焼成ユニット20における焼成条件の選択の幅が広くなる。また、分解温度が320℃未満であれば、焼成膜FBに熱的なダメージを与えることなく微粒子のみを消失させることができる。
The
[巻き取り部(2)]
図7は、除去ユニット30の+Y側の構成を概略的に示す斜視図である。
図7に示すように、除去ユニット30の+Y側には、多孔性樹脂膜Fを搬出する搬出口30bが設けられている。搬出口30bから搬出された多孔性樹脂膜Fは、巻き取り部80によって巻き取られる。
[Winding part (2)]
FIG. 7 is a perspective view schematically showing the configuration of the
As shown in FIG. 7, on the + Y side of the
巻き取り部80は、軸受81に軸部材SFが装着された構成となっている。軸部材SFは、搬出口30bから搬出された多孔性樹脂膜Fを巻き取ってロール体RFを形成する。軸部材SFは、軸受81に対して着脱可能に設けられる。軸部材SFは、軸受81に装着される場合、X方向に平行な軸線の周りに回転可能となるように支持される。巻き取り部80は、軸受81に装着される軸部材SFを回転させる不図示の駆動機構を有する。駆動機構によって軸部材SFを回転させることにより、多孔性樹脂膜Fが巻き取られるようになっている。ロール体RFが形成された状態で軸部材SFを軸受81から取り外すことにより、ロール体RFを回収することが可能となる。
The winding
[製造方法]
次に、上記のように構成された製造システムSYSを用いて多孔性樹脂膜Fを製造する動作の一例を説明する。図8(a)〜(f)は、多孔性樹脂膜Fの製造過程の一例を示す図である。
[Production method]
Next, an example of the operation | movement which manufactures the porous resin film F using the manufacturing system SYS comprised as mentioned above is demonstrated. 8A to 8F are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the porous resin film F. FIG.
まず、塗布ユニット10において、未焼成膜FAを形成する。塗布ユニット10では、基材送出ローラ11aを回転させて搬送基材Sを送り出し、搬送基材Sを支持ローラ11b〜11dに掛けた後、基材巻取ローラ11eで巻き取らせる。その後、基材送出ローラ11aから搬送基材Sを順次送り出すと共に、基材巻取ローラ11eで巻き取りを行う。
First, an unfired film FA is formed in the
この状態で、第1ノズル12を吐出位置P1に配置させ、吐出口12aを+Y方向に向ける。これにより、搬送基材Sのうち支持ローラ11bによって支持される部分に吐出口12aが向けられる。その後、吐出口12aから第1塗布液EQ1を吐出させる。第1塗布液EQ1は、吐出口12aから+Y方向に向けて吐出され、搬送基材Sに到達した後、搬送基材Sの移動に伴って搬送基材S上に塗布される。これにより、図8(a)に示すように、搬送基材S上に第1塗布液EQ1による第1塗布膜F1が形成される。
In this state, the
続いて、第2ノズル12を吐出位置P2に配置させ、吐出口13aを−Z方向に向ける。これにより、搬送基材Sのうち支持ローラ11cによって支持される部分に吐出口13aが向けられる。その後、吐出口13aから第2塗布液EQ2を吐出させる。第2塗布液EQ2は、吐出口13aから−Z方向に向けて吐出され、搬送基材Sに形成された第1塗布膜F1上に到達した後、搬送基材Sの移動に伴って第1塗布膜F1上に塗布される。これにより、図8(b)に示すように、第1塗布膜F1上に第2塗布液による第2塗布膜F2が形成される。なお、第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2には、樹脂材料A1に微粒子A2が互いに異なる体積比で含まれる。なお、微粒子の含有率は、第1塗布膜F1の方が第2塗布膜F2よりも大きく設定される。
Subsequently, the
なお、搬送基材Sのうち支持ローラ11b、11cによって支持される部分に吐出口12a、13aを向けた状態で第1塗布液EQ1及び第2塗布液EQ2が塗布されるため、第1塗布液EQ1及び第2塗布液EQ2が搬送基材Sに到達するときに搬送基材Sに作用する力が支持ローラ11b、11cによって受けられる。このため、搬送基材Sの撓みや振動等の発生が抑制され、搬送基材S上に均一な厚さで安定して第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2が形成される。
The first coating liquid EQ1 and the second coating liquid EQ2 are applied with the
続いて、搬送基材Sが移動し、第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2の積層部分が乾燥部14のチャンバー14a内に搬入された場合、乾燥部14において第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2の乾燥を行う。乾燥部14では、加熱部14bを用いて、例えば50℃〜100℃程度の温度で第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2を加熱する。この温度範囲であれば、搬送基材Sに歪みや変形等が発生することなく、第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2を加熱できる。第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2の積層体を乾燥することにより、図8(c)に示すように、未焼成膜FAが形成される。なお、未焼成膜FAには、一部の溶剤が残存している。
Subsequently, when the transport substrate S moves and the laminated portion of the first coating film F1 and the second coating film F2 is carried into the
なお、本明細書において、積層体とは前記第1塗布膜F1及び前記第2塗布膜F2からなる未焼成膜をいう。本発明に係る多孔性のイミド系樹脂膜を形成する際、第1の液体及び第2の液体において、ポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド又はポリアミドのうち、それぞれ同種の樹脂を使用した場合、形成された前記第1塗布膜F1及び前記第2塗布膜F2からなる未焼成膜(または多孔性のイミド系樹脂膜)は、実質1層となるが、微粒子の含有率が異なる未焼成膜(または空孔率の異なる領域を有する多孔性のイミド系樹脂膜)が形成されるため、第1の液体及び第2の液体に同種の樹脂を使用した場合も含め、本明細書においては、積層体という。 In the present specification, the laminate means an unfired film composed of the first coating film F1 and the second coating film F2. When the porous imide-based resin film according to the present invention is formed, the first liquid and the second liquid are formed when the same kind of resin is used in each of polyamic acid, polyimide, polyamideimide, and polyamide. The unfired film (or porous imide-based resin film) composed of the first coating film F1 and the second coating film F2 is substantially one layer, but the unfired film (or the empty film) having a different content of fine particles. In this specification, including the case where the same kind of resin is used for the first liquid and the second liquid, the laminate is referred to as a laminate. .
続いて、搬送基材Sが移動し、未焼成膜FAの先端部分が支持ローラ11d(剥離部15)に到達した場合には、例えば作業者の手作業により、この先端部分を搬送基材Sから剥離する。本実施形態では、搬送基材Sの材料として例えばPETが用いられているため、第1塗布膜F1及び第2塗布膜F2を乾燥させて未焼成膜FAを形成した場合、搬送基材Sから剥がれやすくなるため、作業者は容易に剥離を行うことができる。
Subsequently, when the transport substrate S moves and the leading end portion of the unfired film FA reaches the
未焼成膜FAの先端部分を剥離した後、引き続き搬送基材Sが移動し、第1ノズル12によって第1塗布膜F1が形成される。また、引き続き第2ノズル13によって第2塗布膜F2が形成され、乾燥部14によって未焼成膜FAが形成される。これにより、未焼成膜FAが帯状に形成され、乾燥部14から+Y側に搬出される未焼成膜FAの長さが徐々に長くなる。作業者は、剥離部15において未焼成膜FAを剥離し続ける。そして、剥離された未焼成膜FAの先端が巻き取り部50の軸部材SFに到達する長さになった場合、作業者は手作業によって未焼成膜FAを搬出ローラ11fに掛けると共に、未焼成膜FAの先端部分を軸部材SFに取り付ける。その後、未焼成膜FAが順次形成され、剥離されていくのに応じて、巻き取り部50で軸部材SFを回転させる。これにより、剥離された未焼成膜FAが順次塗布ユニット10から搬出され、巻き取り部50の軸部材SFによって巻き取られてロール体Rが形成される。ロール体Rを構成する未焼成膜FAは、図8(d)に示すように、搬送基材Sから剥離された状態となり、表面及び裏面が共に露出する。
After peeling off the tip portion of the unfired film FA, the transport substrate S continues to move, and the first coating film F1 is formed by the
なお、未焼成膜FAの先端部分を剥離する作業、及び剥離した先端部分を軸部材SFに装着する作業等については、作業者が手作業で行う態様に限られず、例えばマニピュレータ等を用いて自動で行ってもよい。また、未焼成膜FAの剥離性を高めるため、搬送基材Sの表面に離型層を形成しておいてもよい。 In addition, about the operation | work which peels the front-end | tip part of unfired film | membrane FA, and the operation | work which mounts the peeled front-end | tip part to shaft member SF, it is not restricted to the mode which an operator performs manually, for example, automatically using a manipulator etc. You may go on. Further, a release layer may be formed on the surface of the transport substrate S in order to improve the peelability of the unfired film FA.
所定の長さの未焼成膜FAが軸部材SFに巻き取られた後、未焼成膜FAをカットすると共に、軸部材SFをロール体Rごと軸受51から取り外す。そして、新たな軸部材SFを巻き取り部50の軸受51に装着し、未焼成膜FAの切り取り端部をこの軸部材SFに取り付けて回転させ、未焼成膜FAを引き続き形成することにより、新たなロール体Rを作成可能である。
After the unfired film FA having a predetermined length is wound around the shaft member SF, the unfired film FA is cut and the shaft member SF is removed from the bearing 51 together with the roll body R. Then, a new shaft member SF is mounted on the bearing 51 of the winding
一方、例えば作業者は、軸受51からロール体Rごと取り外した軸部材SFを送り出し部60に搬送し、軸受61に装着する。この軸部材SFの搬送動作及び装着動作は、マニピュレータや搬送装置等を用いて自動で行ってもよい。軸部材SFを軸受61に装着した後、軸部材SFを回転させることでロール体Rから未焼成膜FAが順次引き出され、未焼成膜FAが焼成ユニット20の除去部26に搬入される。
On the other hand, for example, the operator conveys the shaft member SF removed together with the roll body R from the bearing 51 to the
除去部26では、未焼成膜FAが案内ローラ26c〜26fによって搬送され、容器26a内の除去液26bに所定期間浸漬された後に取り出される。未焼成膜FAを除去液26bに浸漬させることにより、未焼成膜FAに残存する溶剤が除去液26bに溶け出すと共に、溶剤が含まれていた部分に除去液26bが吸収される。これにより、未焼成膜FAから溶剤が除去され、未焼成膜FAの強度が高められる。除去液26bから取り出された未焼成膜FAは、チャンバー21内に搬入される。なお、未焼成膜FAの先端を除去部26及びチャンバー21に搬入する場合には、それぞれ作業者が手作業で行ってもよいし、マニピュレータ等を用いて自動的に行ってもよい。また、除去液26bから取り出された未処理膜FAをチャンバー21に搬入する前に、ローラ等によって加圧してもよい。
In the removing
チャンバー21内に搬入された未焼成膜FAは、搬送ベルト23a上に載置される。この状態で搬送ベルト23aが搬送領域TRを含んで循環するように移動することで、未焼成膜FAが搬送領域TRを+Y方向に搬送される。なお、テンションローラ23d、23eを用いてテンションの調整を行ってもよい。また、例えば雰囲気調整部21cによって未焼成膜FAの周囲の雰囲気を窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気に調整する。この状態で、未焼成膜FAを搬送しながら、加熱部22を用いて未焼成膜FAの焼成を行う。この場合、未焼成膜FAは、加熱部22により、表面側(図6の+Z側)から加熱される。
The unsintered film FA carried into the
焼成時の温度は、未焼成膜FAの構造により異なるが、120℃〜375℃程度であることが好ましく、更に好ましくは150℃〜350℃である。また、微粒子に有機材料が含まれる場合は、その熱分解温度よりも低い温度に設定する必要がある。なお、塗布液がポリアミド酸を含む場合、この焼成においてはイミド化を完結させることが好ましいが、未焼成膜FAがポリイミド、ポリアミドイミド又はポリアミドから構成され、焼成ユニット20により未焼成膜FAに対し高温処理を行う場合はこの限りでない。
Although the temperature at the time of baking changes with structures of the unbaked film | membrane FA, it is preferable that it is about 120 to 375 degreeC, More preferably, it is 150 to 350 degreeC. Moreover, when the organic material is contained in the fine particles, it is necessary to set the temperature lower than the thermal decomposition temperature. In the case where the coating solution contains polyamic acid, it is preferable to complete imidization in this baking. However, the unfired film FA is composed of polyimide, polyamideimide or polyamide, and the
また、焼成条件は、例えば、塗布液がポリアミド酸及び/又はポリイミドを含む場合、室温から375℃までを3時間で昇温させた後、375℃で20分間保持させる方法や、室温から50℃刻みで段階的に375℃まで昇温(各ステップ20分保持)し、最終的に375℃で20分保持させる等の段階的な加熱を行ってもよい。また、未焼成膜FAの端部をSUS製の型枠等に固定し変形を防ぐようにしてもよい。 In addition, for example, when the coating solution contains polyamic acid and / or polyimide, the firing conditions include a method of raising the temperature from room temperature to 375 ° C. over 3 hours and then holding the temperature at 375 ° C. for 20 minutes, or from room temperature to 50 ° C. Stepwise heating may be performed such that the temperature is gradually raised to 375 ° C. in increments (each step is held for 20 minutes) and finally held at 375 ° C. for 20 minutes. Further, the end of the unfired film FA may be fixed to a SUS mold or the like to prevent deformation.
このような焼成により、図8(e)に示すように、焼成膜FBが形成される。焼成膜FBでは、イミド化又は高温処理された樹脂層A3の内部に微粒子A2が含まれている。焼成膜FBの膜厚は、例えばマイクロメータ等で複数の箇所の厚さを測定し平均することで求めることができる。好ましい平均膜厚としては、セパレータ等に用いられる場合は、3μm〜500μmであることが好ましく、5μm〜100μmであることがより好ましく、10μm〜30μmであることが更に好ましい。 By such firing, a fired film FB is formed as shown in FIG. In the fired film FB, fine particles A2 are contained inside the resin layer A3 that has been imidized or subjected to high temperature treatment. The film thickness of the fired film FB can be obtained, for example, by measuring and averaging the thickness of a plurality of locations with a micrometer or the like. As a preferable average film thickness, when used for a separator or the like, it is preferably 3 μm to 500 μm, more preferably 5 μm to 100 μm, and still more preferably 10 μm to 30 μm.
なお、焼成において、未焼成膜FAの組成が変化して一時的に脆くなる期間がある。本実施形態では、未焼成膜FAにテンションを加えて搬送するものではなく、搬送ベルト23a上に載置して搬送するものであるため、未焼成膜FAが脆くなる期間であっても、未焼成膜FAが破れたり切断されたりするのを防ぐことができる。
In firing, there is a period in which the composition of the unfired film FA changes and becomes temporarily brittle. In this embodiment, the unsintered film FA is not transported with tension, but is placed on the
また、未焼成膜FAの焼成後に、搬送ベルト23aを冷却してもよい。この場合、排気部25(第1排気部25a及び第2排気部25b)によりベルト冷却部24の貫通穴24aが吸引される。これにより、外部の気体が貫通穴24a内をX方向に通り抜け、外部に排出される。これに伴い、ベルト冷却部24の熱が気体と共に外部に排出される。よって、搬送ベルト23aの熱がベルト冷却部24を介して外部に排出され、搬送ベルト23aが冷却される。
Further, after the unfired film FA is fired, the
焼成ユニット20において形成された焼成膜FBは、焼成ユニット20から搬出されると、巻き取られることなく、除去ユニット30に搬入される。なお、焼成膜FBの先端部分を除去ユニット30に搬入する場合には、作業者が手作業で行ってもよいし、マニピュレータ等を用いて自動的に行ってもよい。
When the fired film FB formed in the
除去ユニット30に搬入された焼成膜FBは、搬送ベルト35a上に載置され、搬送ベルト35aの回転に従って+Y方向に搬送される。除去ユニット30では、焼成膜FBの搬送に伴い、まずは浸漬部32において微粒子A2の除去が行われる。微粒子A2の材質として例えばシリカが用いられる場合、浸漬部32では、低濃度のフッ化水素水等のエッチング液に焼成膜FBが浸される。これにより、微粒子A2がエッチング液に溶解して除去され、図8(f)に示すように、樹脂層A3の内部に多孔部A4が含まれた多孔性樹脂膜Fが形成される。
The fired film FB carried into the
その後、搬送ベルト35aの回転に従って、多孔性樹脂膜Fが洗浄部33及び乾燥部34に順に搬入される。洗浄部33では、洗浄液によって多孔性樹脂膜Fが洗浄され、液切りが行われる。また、乾燥部34では、液切り後の多孔性樹脂膜Fが加熱され、洗浄液が除去される。そして、多孔性樹脂膜Fが除去ユニット30から搬出され、巻き取り部80の軸部材SFによって巻き取られる。
Thereafter, the porous resin film F is sequentially carried into the
以上のように、本実施形態に係る焼成ユニット20は、所定の樹脂材料及び微粒子を含む液体から形成された未焼成膜FAを載置して移動可能な帯状の搬送ベルト23aと、搬送ベルト23aにより未焼成膜FAを搬送しながら焼成する加熱部22と、を備えるため、焼成において、未焼成膜FAの組成が変化して一時的に脆くなる期間であっても、未焼成膜FAが破れたり切断されたりするのを防ぐことができる。これにより、未焼成膜FAの破損を防ぐことができる。
As described above, the
また、本実施形態に係る製造システムSYSは、このような焼成ユニット20を含むため、未焼成膜FAの形成、未焼成膜FAの焼成(焼成膜FBの形成)、及び微粒子A2の除去(多孔性樹脂膜Fの形成)の3つの工程を一連の流れで行うことができ、未焼成膜FAの焼成においては高品質の焼成膜FBを形成することができる。これにより、高品質の多孔性樹脂膜Fを高効率で製造することができる。
Further, since the manufacturing system SYS according to the present embodiment includes such a
[変形例]
図9は、変形例に係る焼成ユニットの例を示す図である。図9(a)及び(b)は、一例として焼成ユニット20Aの一部を示す図である。図9(c)及び(d)は、他の例として焼成ユニット20Bの一部を示す図である。
[Modification]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a firing unit according to a modification. FIGS. 9A and 9B are views showing a part of the
図9(a)及び(b)に示すように、焼成ユニット20Aが、押さえ部材28を有する構成であってもよい。押さえ部材28は、未焼成膜FAのうち移動方向(Y方向)に交差する方向(X方向)の両端辺を搬送ベルト23a側に押さえる。押さえ部材28は、例えばチャンバー21内のうち搬入口20aの近傍に配置される。図9(b)では、押さえ部材28が未焼成膜FAのX方向の両端辺に配置される例が示されているが、これに限定するものではなく、未焼成膜FAのX方向の一方の端辺のみを押さえる構成であってもよい。また、図9(a)及び(b)に示すように、押さえ部材28は、基部28a及びローラ28bを有し、ローラ28bによって未焼成膜FAを押さえる構成となっている。この構成において、未焼成膜FAは、X方向の両端辺が押さえ部材28によって搬送ベルト23a側に押さえられた状態で搬送される。これにより、未焼成膜FAのX方向の両端辺が湾曲するのを防ぐことができる。また、搬送ベルト23a及び未焼成膜FAの移動と共にローラ23bが回転するため、未焼成膜FAにテンションが掛かるのを抑制しつつ、未焼成膜FAの端辺を押さえることができる。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
また、図9(c)及び(d)に示すように、焼成ユニット20Bが、押さえ部材29を有する構成であってもよい。押さえ部材29は、基部29a及び帯状部29bを有している。押さえ部材29は、基部29aがチャンバー21の外部に配置され、帯状部29bがチャンバー21の外部から搬入口20aを介してチャンバー21の内部に挿入された状態で設けられる。帯状部29bは、未焼成膜FAのうち移動方向(Y方向)に交差する方向(X方向)の両端辺を搬送ベルト23a側に押さえる。この構成において、未焼成膜FAは、X方向の両端辺が押さえ部材29によって搬送ベルト23a側に押さえられた状態で搬送される。この場合においても、未焼成膜FAのX方向の両端辺が湾曲するのを防ぐことができる。なお、図9(d)では、帯状部29bが未焼成膜FAのX方向の両端辺に配置される例が示されているが、これに限定するものではなく、未焼成膜FAのX方向の一方の端辺のみを押さえる構成であってもよい。
Moreover, as shown in FIGS. 9C and 9D, the
図10は、他の変形例に係る焼成ユニット20Cの例を示す図である。
図10に示すように、焼成ユニット20Cでは、チャンバー21の底部21bにベルト加熱部(搬送部材加熱部)22Cが設けられている。ベルト加熱部22Cは、搬送ベルト23gの裏面側(−Z側)に配置され、搬送ベルト23gを介して裏面側から未焼成膜FAを加熱する。ベルト加熱部22Cは、Y方向に並んで配置される複数のヒータを有する。このようなヒータとしては、上記実施形態と同様、例えば赤外線ヒータなどが用いられる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a
As shown in FIG. 10, in the
この場合、搬送ベルト23gは、ステンレス等の金属材料によって形成される。ベルト加熱部22Cの動作により、搬送ベルト23gが加熱され、搬送ベルト23gによって未焼成膜FAが加熱されて焼成される。なお、図10では、天井部21a側に加熱部が設けられない構成が示されているが、これに限定するものではなく、天井部21a側に上記実施形態に記載の加熱部22等が設けられてもよい。なお、ステンレス等の金属材料によって形成された搬送ベルト23gについては、例えば図10に示すようにベルト冷却部を設けなくてもよいし、ベルト冷却部を設けて冷却を行ってもよい。
In this case, the
図11は、他の変形例に係る製造システムSYS2の一例を示す図である。
図11に示すように、製造システムSYS2では、除去ユニット30において、焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fを載置して搬送する搬送部35が設けられず、これらの膜をローラR1〜R7で直接搬送する構成となっている。また、浸漬部32では、例えばエッチング液Q1が容器32pに貯留された構成となっており、案内ローラ32qによって焼成膜FBがエッチング液Q1に浸漬されるようになっている。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a manufacturing system SYS2 according to another modification.
As shown in FIG. 11, in the production system SYS2, the
製造システムSYS2では、焼成ユニット20において焼成を行う前に、除去部26において未焼成膜FAに含まれる溶剤が除去される。これにより、未焼成膜FAの強度が向上し、その後の焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fについても強度が向上する。そのため、搬送ベルト35a上に載置せずに直接ローラRで搬送した場合であっても、焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fが破損しにくくなる。よって、焼成膜FB及び多孔性樹脂膜Fを効率的に搬送することができる。
In the manufacturing system SYS2, the solvent contained in the unfired film FA is removed in the removing
また、上記実施形態では、巻き取り部50、80として、軸部材SFを軸受51、81に着脱させる構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えば図12に示すような巻き取り装置90が用いられてもよい。以下、巻き取り部50に代えて巻き取り装置90が用いられる場合を例に挙げて説明する。
Moreover, in the said embodiment, although the structure which attaches / detaches shaft member SF to the
図12に示すように、巻き取り装置90は、フレーム91と、軸部材SFと、軸受92と、駆動部93と、中継ローラ94a〜94eと、ローラ支持部95とを有する。フレーム91は、軸部材SF、軸受92、駆動部93、中継ローラ94a〜94e、ローラ支持部95の各部を支持する。
As illustrated in FIG. 12, the winding
軸部材SFは、塗布ユニット10から搬出された未焼成膜FAを巻き取ってロール体Rを形成する。軸部材SFは、軸受92に対して着脱可能に設けられている。軸部材SFは、軸受92に装着される場合、X方向に平行な軸線の周りに回転可能となるように軸受92に支持される。ロール体Rが形成された状態で軸部材SFを軸受92から取り外すことにより、ロール体Rを他のユニットに移動又は回収することができる。
The shaft member SF forms the roll body R by winding up the unfired film FA carried out from the
中継ローラ94a〜94eは、未焼成膜FAのテンションを調整しつつ、未焼成膜FAを軸部材SFに送る。中継ローラ94a〜94eは、例えば円筒状に形成され、それぞれX方向に平行に配置されている。本実施形態では、未焼成膜FAは、中継ローラ94a、94b、94c、94d、94eの順に架け渡されるが、これに限定されるものではなく、一部の中継ローラを用いなくてもよい。なお、中継ローラ94a〜94eのうち少なくとも1つは、ローラ支持部95によって移動可能であってもよい。例えば、ローラ支持部95が中継ローラ94bをZ方向又はY方向に移動可能であってもよい。また、ローラ支持部95によって、X軸に平行な軸線AXの周りに中継ローラ94bを回動させる構成であってもよい。この場合、中継ローラ94bが移動(回動)する量(距離)を軸受92の巻取り速度にフィードバックさせることにより、未焼成膜FAのテンションを一定に保つことが可能となる。また、中継ローラ94bの−Y側にあり、支点軸を介して配置される移動可能な重り(不図示)を移動させて中継ローラ94bへの負荷を変更する構成であってもよい。この場合、中継ローラ94bにかかる負荷を前記重りにより調整することで、未焼成膜FAのテンションを調整することが可能となる。
The
中継ローラ94a〜94eは、X方向に平行な配置に限られず、X方向に対して傾いて配置されてもよい。また、中継ローラR21〜R25は、円筒形に限られず、テーパー型、ラジアル型、コンケイブ型等のクラウンが形成されたものが用いられてもよい。
The
なお、上記の巻き取り装置90は、巻き取り部80に代えて用いてもよい。また、未焼成膜FA等の膜を巻き取る場合とは反対の方向に軸部材SFを回転させることにより、未焼成膜FA等の膜を送り出すことができる。このため、例えば上記の送り出し部60に代えて巻き取り装置90を用いることも可能である。
Note that the winding
[セパレータ]
次に、実施形態に係るセパレータ100を説明する。図13は、リチウムイオン電池200の一例を示す模式図であり、一部が切り開かれた状態を示している。図13に示すように、リチウムイオン電池200は、正極端子を兼ねた金属ケース201と、負極端子202とを有する。金属ケース201の内部には、正極201aと、負極202aと、セパレータ100とが設けられており、不図示の電解液に浸されている。セパレータ100は、正極201aと負極202aとの間に配置され、正極201aと負極202aとの間の電気的接触を防いでいる。正極201aとしては、リチウム遷移金属酸化物が用いられ、負極202aとしては、例えばリチウムやカーボン(グラファイト)等が用いられている。
[Separator]
Next, the
上記実施形態に記載の多孔性樹脂膜Fは、このリチウムイオン電池200のセパレータ100として用いられる。この場合、例えば第1塗布膜F1が形成される面をリチウムイオン電池の負極202a側とすることにより、電池性能を向上することができる。なお、図13では、角型のリチウムイオン電池200のセパレータ100を例に挙げて説明しているが、これに限定するものではない。上記の多孔性樹脂膜Fは、円筒型やラミネート型等のいずれのタイプのリチウムイオン電池のセパレータであっても用いることができる。なお、リチウムイオン電池のセパレータの他、上記の多孔性樹脂膜Fは、燃料電池電解質膜、ガス又は液体の分離用膜、低誘電率材料として使用することが可能である。
The porous resin film F described in the above embodiment is used as the
以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、未焼成膜FAをチャンバー21内で焼成する前に、除去部26において除去液26bに所定時間浸漬させる構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、除去液26bに浸漬させる代わりに、所定時間放置させておいてもよい。この場合、未焼成膜FAから溶剤が除去されると共に、焼成時に未焼成膜FAのX方向の端辺が湾曲するのを防ぐことができる。
The embodiment has been described above, but the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the structure in which the unfired film FA is immersed in the removing liquid 26b for a predetermined time in the removing
また、例えば、上記実施形態の構成に加えて、除去ユニット30で形成された多孔性樹脂膜Fに対して後処理を行う後処理ユニットが設けられてもよい。このような後処理ユニットとしては、例えば多孔性樹脂膜Fに対して除電処理を行う帯電防止ユニットが挙げられる。帯電防止ユニットとしては、例えばイオナイザーなどの除電装置が搭載される。
For example, in addition to the structure of the said embodiment, the post-processing unit which performs a post-process with respect to the porous resin film F formed with the
また、後処理ユニットとして、例えば多孔性樹脂膜Fの一部を除去するケミカルエッチングユニット(不図示)を用いることができる。ケミカルエッチングユニットは、例えば上記実施形態の除去ユニット30と同様の構成を有しており、処理液として、フッ酸溶液に代えてアルカリ溶液などが用いられる。処理液に多孔性樹脂膜Fを所定時間浸すことにより、多孔部A4の内部が除去される。この場合、多孔部A4のバリが取れると共に、連通性が確保されることになる。
Further, as the post-processing unit, for example, a chemical etching unit (not shown) for removing a part of the porous resin film F can be used. The chemical etching unit has, for example, the same configuration as that of the
また、このようなケミカルエッチングユニットによって多孔性樹脂膜Fの一部を除去する場合、ケミカルエッチング法に限定するものではない。例えば、ケミカルエッチング法と物理的除去方法とを組合せた方法により多孔性樹脂膜Fの一部を除去するようにしてもよい。物理的な方法としては、例えば、プラズマ(酸素、アルゴン等)、コロナ放電等によるドライエッチング、研磨剤(例えば、アルミナ(硬度9)等)を液体に分散し、これを芳香族ポリイミドフィルムの表面に30m/s〜100m/sの速度で照射することでポリイミドフィルム表面を処理する方法等が使用できる。これらの手法は、除去ユニット30において焼成膜FBから微粒子を除去する前及び微粒子の除去後のいずれの場合にも適用可能である。また、微粒子を除去した後に行う場合にのみ適用可能な物理的方法として、対象表面を液体で濡らした台紙フィルム(例えばPETフィルム等のポリエステルフィルム)に圧着後、乾燥しないで又は乾燥した後、多孔性樹脂膜Fを台紙フィルムから引きはがす方法を採用することもできる。液体の表面張力あるいは静電付着力に起因して、多孔性樹脂膜Fの表面層のみが台紙フィルム上に残された状態で、多孔性樹脂膜Fが台紙フィルムから引きはがされる。
Moreover, when removing a part of porous resin film F by such a chemical etching unit, it is not limited to a chemical etching method. For example, a part of the porous resin film F may be removed by a method combining a chemical etching method and a physical removal method. As a physical method, for example, plasma (oxygen, argon, etc.), dry etching by corona discharge, etc., an abrasive (eg, alumina (hardness 9), etc.) is dispersed in a liquid, and this is the surface of an aromatic polyimide film. Or a method of treating the surface of the polyimide film by irradiating at a speed of 30 m / s to 100 m / s. These methods can be applied to both the case before removing fine particles from the fired film FB in the removing
例えば、上記実施形態及び変形例では、微粒子の含有率が異なる2種類の塗布液を用いて未焼成膜FAを形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、1種類の塗布液で未焼成膜を形成するものであってもよい。この場合、第1ノズル12及び第2ノズル13のうちいずれか一方が用いられなくてもよいし、一方のノズルを省略してもよい。一方のノズルを省略する場合は、第1ノズル12を省略し、第2ノズル13を使用することが好ましい。
For example, in the above embodiment and the modification, the case where the unfired film FA is formed using two types of coating liquids having different fine particle contents has been described as an example, but the present invention is not limited to this. An unsintered film may be formed with various types of coating solutions. In this case, one of the
また、上記実施形態及び変形例では、塗布ユニット10、焼成ユニット20、除去ユニット30が1台ずつ配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、上記ユニットの少なくとも1つが複数台設けられてもよい。この場合、例えば単位時間あたりに処理可能な未焼成膜FA、焼成膜FB又は多孔性樹脂膜Fの分量(例、長さ、等)が少ないユニットを多く配置することにより、製造システムSYS全体の製造効率を高めることができる。
Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated and demonstrated as an example the structure by which the coating | coated
また、上記実施形態及び変形例では、塗布ユニット10、焼成ユニット20、及び除去ユニット30の各ユニットが、未焼成膜FA、焼成膜FB又は多孔性樹脂膜Fの各膜をY方向に沿って搬送する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、いずれかのユニットが膜をX方向、Y方向、Z方向又はこれらの合成方向に搬送してもよいし、1つのユニット内で搬送方向を適宜変更してもよい。
Moreover, in the said embodiment and modification, each unit of the application | coating
また、上記実施形態及び変形例では、塗布ユニット10における塗布、焼成ユニット20における焼成、除去ユニット30における除去、の3つの工程を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、塗布膜の材料としてポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリアミドが用いられる場合、焼成を行わなくてもよい。このため、焼成を行わない場合、例えば焼成ユニット20と除去ユニット30との間に巻き取り装置及び送り出し装置等を設けることにより、塗布ユニット10で形成された未焼成膜FAを、焼成ユニット20を介することなく、除去ユニット30に搬入させることが可能となる。また、焼成を行わない場合、多孔性のイミド系樹脂膜を製造する製造システムは、ポリアミド酸、ポリイミド、ポリアミドイミド又はポリアミド及び微粒子を含む液体を基材に塗布して未焼成膜を形成する塗布ユニットと、前記塗布ユニット内又は前記塗布ユニット外で前記基材から剥離した前記未焼成膜から前記微粒子を除去する除去ユニットとを含む製造システムとすることができる。なお、焼成を行わない場合、微粒子を除去する除去ユニット30から多孔性樹脂膜Fを搬出させた後、前述のポストベーク処理工程を行ってもよい。また、ケミカルエッチングユニットを用いる場合には、ポストベーク処理工程前に、ケミカルエッチングユニットを介してもよい。この場合、ポストベーク処理工程は、例えばケミカルエッチングユニット内に加熱部を設け、この加熱部により行ってもよい。
Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated and demonstrated as an example the case where three processes of application | coating in the application | coating
また、上記実施形態及び変形例では、いわゆるロール・ツー・ロール方式によって多孔性樹脂膜Fを形成する構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、除去ユニット30(又はケミカルエッチングユニット)における処理が終了した後、多孔性樹脂膜Fが除去ユニット30(又はケミカルエッチングユニット)から搬出された場合に、巻き取り部80で巻き取らせることなく所定の長さで切断し、切断したものを回収してもよい。
Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated and demonstrated the structure which forms the porous resin film F by what is called a roll-to-roll system as an example, it is not limited to this. For example, when the porous resin film F is unloaded from the removal unit 30 (or chemical etching unit) after the processing in the removal unit 30 (or chemical etching unit) is completed, the winding
SYS、SYS2…製造システム F…多孔性樹脂膜 FA…未焼成膜 FB…焼成膜 TR…搬送領域 10…塗布ユニット 20、20A、20B、20C…焼成ユニット 21c…雰囲気調整部 22…加熱部 22a…ヒータ 22C…ベルト加熱部 23…搬送部 23a、23g…搬送ベルト 23b…駆動ローラ 23c…従動ローラ 23f…載置面 24…ベルト冷却部 25…排気部 26…除去部 28、29…押さえ部材 30…除去ユニット 100…セパレータ 200…リチウムイオン電池
SYS, SYS2 ... manufacturing system F ... porous resin film FA ... unfired film FB ... fired film TR ...
Claims (20)
前記搬送部材により前記未焼成膜を搬送しながら焼成する焼成部と、を備える焼成装置。 A belt-shaped transport member that can move by placing an unfired film formed from a liquid containing polyamic acid, polyimide, polyamideimide, or polyamide, and fine particles;
And a firing unit that fires the unfired film while being transported by the transport member.
前記フィルムの焼成に先立って、前記未焼成膜から前記溶剤を除去する除去部を備える請求項1または請求項2記載の焼成装置。 The unsintered film is formed of the liquid containing a predetermined solvent,
The baking apparatus of Claim 1 or Claim 2 provided with the removal part which removes the said solvent from the said unbaked film | membrane before baking of the said film.
前記搬送部材により前記未焼成膜を搬送しながら焼成することと、を含む焼成方法。 An unfired film formed from a liquid containing polyamic acid, polyimide, polyamideimide, or polyamide and fine particles is placed on a belt-shaped transport member and transported;
Firing while transporting the unsintered film by the transport member.
前記未焼成膜の焼成に先立って、前記未焼成膜から前記溶剤を除去することを含む請求項11〜請求項17のいずれか1項に記載の焼成方法。 The unsintered film is formed of the liquid containing a predetermined solvent,
The firing method according to any one of claims 11 to 17, comprising removing the solvent from the unfired film prior to firing of the unfired film.
請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の焼成装置を含む製造システム。 A production system for producing a porous imide resin film,
The manufacturing system containing the baking apparatus of any one of Claims 1-10.
請求項11〜請求項18のいずれか1項に記載の焼成方法を含む製造方法。 A method for producing a porous imide resin film,
The manufacturing method containing the baking method of any one of Claims 11-18.
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