JP2016131944A - グラビア塗工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】グラビアロールの回転に伴い塗料が送られる方向の端部から基材シートに転写される塗料の量を少なくすること。
【解決手段】グラビア塗工装置20は、セラミックスラリー15の貯留部23と円柱状のグラビアロール24を備える。グラビアロール24の第1端部25aは、第1支持部材31に設けられた第1軸受31aに挿入されている。また、グラビアロール24の第2端部25bは、第2支持部材32に設けられた第2軸受32aに挿入されている。グラビアロール24の第1端部25aの軸心は、第2端部25bの軸心から離間するにつれて帯状電極16の搬送経路に対して離れる方向に傾いている。
【選択図】図5
【解決手段】グラビア塗工装置20は、セラミックスラリー15の貯留部23と円柱状のグラビアロール24を備える。グラビアロール24の第1端部25aは、第1支持部材31に設けられた第1軸受31aに挿入されている。また、グラビアロール24の第2端部25bは、第2支持部材32に設けられた第2軸受32aに挿入されている。グラビアロール24の第1端部25aの軸心は、第2端部25bの軸心から離間するにつれて帯状電極16の搬送経路に対して離れる方向に傾いている。
【選択図】図5
Description
本発明は、グラビアロールによって基材シートに塗料を転写するグラビア塗工装置に関する。
塗工装置として、塗工ロールを用い、貯留部に貯留された塗料を、一旦、塗工ロールの表面に付着させた後、基材シートに転写することで、塗料の厚みを制御するものが知られている。また、塗工ロールの一種として、ロール表面に連続幾何学模様が彫刻されたグラビアロールを用いるグラビア塗工装置が知られており、例えば、特許文献1に記載されている。
図8に示すように、特許文献1の塗工装置100は、長尺状の基材シート101に接触するロッド102と、塗料103が貯留された貯留部104とを備える。ロッド102の周面の一部は、貯留部104に貯留された塗料103に浸漬している。ロッド102が回転すると、ロッド102の表面に付着した塗料103が基材シート101に向けて移送され、ロッド102と基材シート101との間に液溜まり105が形成されるとともに塗料103が基材シート101に転写される。また、貯留部104には、貯留部104の幅(ロッド102の軸方向に沿う方向の寸法)を調整する図示しない可動式側板が設けられている。この可動式側板によって貯留部104の幅を調整することで、ロッド102の軸方向に沿う方向でのロッド102と塗料103との接触面積を調整することができる。これにより、ロッド102から基材シート101への塗料103の転写量が調整され、濡れ拡がりに起因して発生する、基材シート101に転写された塗工部の端部での厚塗りが抑止される。
ところで、グラビアロールとしては、例えば、グラビアロールの表面に斜線型のグラビアパターンが彫刻されたものがある。このようなグラビアロールを有するグラビア塗工装置において、グラビアロールの回転速度と基材シートの搬送速度の速度差等を原因として、塗料の一部が基材シートに転写されず、そのままグラビアパターンの表面に付着したまま、グラビアパターンの斜線によってグラビアロールの軸方向一端側に送られることがある。このような場合、グラビアロールの軸方向一端側に塗料が多くなり、他の部位より多い塗料が基材シートに転写されてしまう。すると、塗工部においては、グラビアロールの軸方向一端側と対向した部位に、その他の部位より塗料が多く転写されて、予め規定された厚みより厚くなってしまう。
本発明の目的は、グラビアロールの回転に伴い塗料が送られる方向の端部から基材シートに転写される塗料の量を少なくすることができるグラビア塗工装置を提供することにある。
上記課題を解決するグラビア塗工装置は、塗料の貯留部と、搬送方向に搬送される基材シートに対して前記貯留部に貯留された塗料を転写するため、表面に前記貯留部の塗料が付着され、かつ回転駆動されるグラビアロールと、を有するグラビア塗工装置であって、前記グラビアロールは、表面には斜線型のグラビアパターンが形成され、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製であり、前記グラビアロールにおいて、前記グラビアロールの軸方向の一端を末端とし、前記末端とは反対側の端部を始端とすると、前記グラビアロールの末端での軸心は、前記始端から離間するにつれて搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾いている。
これによれば、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製のグラビアロールを用いているため、末端のみを部分的に撓ませやすくなる。始端から離間するにつれて末端の軸心が搬送経路に対して離れる方向に傾いているときには、他の部分に比べて末端は基材シートから離間しているため、グラビアパターン間に設けられた溝内に入り込んだ塗料の一部が基材シートに転写されない。このため、末端から基材シートに転写される塗料の量が末端の軸心が搬送経路と平行な場合に比べて少なくなる。したがって、グラビアロールの回転速度と基材シートの搬送速度の速度差などに起因し、一部の塗料がグラビアパターンの斜線に沿い末端に送られる状態が発生しても、末端から基材シートに転写される塗料の量が少なくなるため、塗工部において、末端によって塗工される箇所の厚みが予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
また、始端から離間するにつれて末端の軸心が搬送経路に対して近付く方向に傾いているときには、末端の軸心が搬送経路に対して平行な場合に比べて、末端と基材シートとの間隔が狭くなる。このため、末端と基材シートとの間に充填される塗料の量が制限され、末端が搬送経路に対して平行な場合に比べて、末端から基材シートに転写される塗料の量が少なくなる。したがって、グラビアロールの回転速度と基材シートの搬送速度の速度差などに起因し、一部の塗料がグラビアパターンの斜線に沿い末端に送られる状態が発生しても、末端から基材シートに転写される塗料の量が少なくなるため、塗工部において、末端によって塗工される箇所の厚みが予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
上記グラビア塗工装置について、前記材料は、超弾塑性型チタン合金であることが好ましい。
これによれば、グラビアロールの末端を搬送経路に対してより傾けやすくなる。
これによれば、グラビアロールの末端を搬送経路に対してより傾けやすくなる。
上記グラビア塗工装置について、前記搬送経路を挟んで前記グラビアロールとは反対側には、前記グラビアロールの末端とは異なる部分が、前記搬送経路に近付く方向に撓むことを規制する補助部材が設けられていることが好ましい。
これによれば、末端が搬送経路から離れるように撓んでいる場合は、末端を撓ませようとする力を受けて、末端とは異なる部分を搬送経路に近付く方向に撓ませる力が作用する。しかし、補助部材によってグラビアロールの末端とは異なる部分の撓みが規制されるため、末端とは異なる位置での軸心の傾きを抑止することができる。
上記グラビア塗工装置について、前記末端を回転可能に支持する第1軸受と、前記始端を回転可能に支持する第2軸受とを備え、前記第1軸受の軸心は、前記第2軸受から離間するにつれて前記搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾き、前記第2軸受の軸心は、前記搬送経路に対して平行であることが好ましい。
これによれば、グラビアロールの末端を、第1軸受に支持させることで撓ませることができる。
上記グラビア塗工装置について、前記グラビアロールにおける末端を軸支する第1軸部材と、前記グラビアロールにおける前記第1軸部材に軸支された部分とは異なる部分を軸支する第2軸部材と、前記第1軸部材と前記第2軸部材とを連結する自在継手と、を備え、前記第1軸部材は、前記自在継手を基点として前記搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾いていることが好ましい。
上記グラビア塗工装置について、前記グラビアロールにおける末端を軸支する第1軸部材と、前記グラビアロールにおける前記第1軸部材に軸支された部分とは異なる部分を軸支する第2軸部材と、前記第1軸部材と前記第2軸部材とを連結する自在継手と、を備え、前記第1軸部材は、前記自在継手を基点として前記搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾いていることが好ましい。
これによれば、自在継手を基点として、第1軸部材が搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾くため、グラビアロールの末端を撓ませやすい。また、自在継手によって第1軸部材が同一方向に傾いている状態を維持したままグラビアロールを回転させることができる。
本発明によれば、グラビアロールの回転に伴い塗料が送られる方向の端部から基材シートに転写される塗料の量を少なくすることができる。
以下、グラビア塗工装置を具体化した一実施形態について説明する。
本実施形態では、二次電池の電極を製造する過程で、帯状電極に保護層を形成するためのセラミックスラリーを転写するグラビア塗工装置について説明する。本実施形態において、二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間を樹脂製のセパレータで絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。
本実施形態では、二次電池の電極を製造する過程で、帯状電極に保護層を形成するためのセラミックスラリーを転写するグラビア塗工装置について説明する。本実施形態において、二次電池は、図示しないが、外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。二次電池は、ケース内に電極組立体を備える。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極とが、両者の間を樹脂製のセパレータで絶縁した状態で交互に積層された積層タイプである。
図1に示すように、二次電池用の電極10は、矩形状の金属箔11と、金属箔11の両面に設けられた矩形状の活物質層12と、活物質層12の表面に設けられた保護層19と、を備える。電極10は、その一辺に沿って、活物質層12が設けられず、金属箔11が露出した未塗工部13を有する。そして、電極10において、未塗工部13の一部には、集電タブ14が突出する状態に設けられている。本実施形態においては、負極の電極10に、活物質層12の表面全体と未塗工部13の一部を覆う保護層19を備えている。保護層19は、セラミック粒子としてのアルミナ粒子と樹脂製のバインダとを含み、バインダを介してアルミナ粒子同士、又はアルミナ粒子と活物質層12表面の活物質粒子とが結合して層構造を有する。アルミナ粒子を主成分とする保護層19の耐熱温度は、樹脂製のセパレータよりも高い。
図2に示すように、上記構成の電極10の製造方法は、電極としての負極を形成し得る基材シートとしての帯状電極16の片面に、塗料としてのセラミックスラリー15を転写する塗工工程を有する。セラミックスラリー15は、アルミナ粒子と例えばPVDF(ポリフッ化ビニリデン)などのバインダとを、水又はNMP(Nメチルピロリドン)などの非水溶媒により混練することで得る。なお、帯状電極16は、金属箔11を形成し得る長尺金属箔16aと、長尺金属箔16aの両面に設けられた活物質層12とを有する。そして、塗工工程では、帯状電極16における活物質層12の表面にセラミックスラリー15の塗工部18が形成され、帯状電極16と塗工部18とを有する電極材料17が形成される。
図示しないが、負極の電極10の製造工程は、長尺金属箔16aの両面に活物質層12を形成する工程、活物質層12の表面に保護層19を形成する工程、及び枚葉状の負極の電極10を成形する工程と、を有する。具体的には、活物質ペーストを長尺金属箔16aに塗工した後、乾燥させ、長尺金属箔16a上に活物質層前駆体を形成する。これを、プレス工程にて、ロールプレス機に通すことで、活物質層前駆体の活物質密度を上げ、所定の密度と厚みを有する活物質層12が形成される。
また、これにより負極の電極前駆体である帯状電極16が形成される。次に、活物質層12が形成された帯状電極16を、グラビア塗工装置20に通し、保護層19を形成する。なお、セラミックスラリー15は、活物質層12の表面全てを覆うように活物質層12と未塗工部13の一部に塗工されるが、図1では未塗工部13への保護層19の塗工は図示していない。
セラミックスラリー15の塗工後、乾燥させることで、保護層19が形成される。さらに、活物質層12と保護層19が形成された電極材料17を、プレスカットにより負極の電極10の形状に打抜き、成形することで、枚葉状の負極の電極10が製造される。
塗工部18(セラミックスラリー15)の厚みは、予め規定されており、乾燥後に保護層19として機能する厚みを確保しつつ、電極組立体が収容されるケースとの関係などを考慮して設定される。
図2及び図3に示すように、セラミックスラリー15の塗工工程を行うためのグラビア塗工装置20は、供給ロール21を有し、この供給ロール21には帯状電極16が巻装されている。供給ロール21は、図示しない支持装置によって回転可能に支持されている。また、グラビア塗工装置20は、供給ロール21の上方に巻取ロール22を有し、この巻取ロール22は、図示しない支持装置によって回転可能に支持されるとともに、一定の回転速度で回転する。さらに、グラビア塗工装置20は、セラミックスラリー15の転写位置で帯状電極16を支持する一対のバックアップローラ33を有する。そして、供給ロール21、巻取ロール22及びバックアップローラ33が回転方向Y1に回転し、供給ロール21から供給された帯状電極16が巻取ロール22に巻き取られることによって、帯状電極16は搬送される。供給ロール21、巻取ロール22及びバックアップローラ33が回転方向Y1に回転することで帯状電極16が通る経路が、帯状電極16の搬送経路となる。本実施形態では、セラミックスラリー15が帯状電極16の活物質層12に転写される位置(以下、転写位置Pとする)では、帯状電極16は下から上に向けた搬送方向X1に搬送される。
グラビア塗工装置20は、セラミックスラリー15の貯留部23、円柱状のグラビアロール24、及びグラビアロール24を支持する一対の支持部材31,32とを備える。さらに、図示は省略しているが、グラビアロール24の表面に付着した余分なセラミックスラリー15を掻き落す為のドクターブレードを備える。貯留部23は、下から上へと搬送される帯状電極16のうち、一対のバックアップローラ33に挟まれた部位の側方に配置されている。
グラビアロール24は、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率(弾性伸び率)が2.2%〜2.6%の材料製である。この種の材料としては、例えば、超弾塑性型チタン合金や、硬質ゴムが挙げられる。本実施形態において、グラビアロール24は、超弾塑性型チタン合金の一種であるゴムメタル(登録商標)製である。
グラビアロール24の表面には、斜線型のグラビアパターンが彫刻されている。このため、グラビアロール24は、グラビアロール24の軸方向に対し斜めに延びる溝29を、グラビアロール24の周方向に沿って複数備え、グラビアロール24の径方向に沿った断面視では、グラビアロール24の周面は凹凸状である。
図4又は図5に示すように、グラビアロール24の軸方向における第1端部25aは、第1支持部材31に設けられた第1軸受31aに支持されている。また、グラビアロール24の軸方向における第2端部25bは、第2支持部材32に設けられた第2軸受32aに支持されている。これにより、グラビアロール24は、回転可能となっている。
第1軸受31aの軸心L1は、グラビアロール24の軸方向に沿って第2軸受32aから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路から離れる方向に傾いている。詳細にいえば、第1軸受31aの軸心L1は、第2軸受32aから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路におけるグラビアロール24に最も近い位置(帯状電極16とグラビアロール24の接触部)から離れる方向に傾いている。第2軸受32aの軸心L2は、帯状電極16の搬送経路に対して平行である。詳細にいえば、第2軸受32aの軸心L2は、帯状電極16の搬送経路におけるグラビアロール24に最も近い位置に対して平行である。
そして、グラビアロール24は、第1軸受31aの軸心L1と第2軸受32aの軸心L2のずれに基づいて撓んでいる。グラビアロール24は、第1軸受31a側に第1転写部26を有するとともに、第1転写部26以外に第2転写部27を有する。第1転写部26は、グラビアロール24のうち帯状電極16から離れる方向に撓んだ部分(図5中S1の範囲)であり第1端部25aを含む。第2転写部27は、グラビアロール24において、第1転写部26とは異なる部分(図5中S2の範囲)であり第2端部25bを含む。第1転写部26と第2転写部27とは、軸心がずれている。第1転写部26の軸心は、グラビアロール24の軸方向に沿って第2端部25bから離間するにつれて帯状電極16の搬送経路におけるグラビアロール24に最も近い位置から離れる方向に傾いており、第1軸受31aの軸心L1と同心となっている。したがって、帯状電極16が搬送経路を通るときには、第1転写部26は、帯状電極16から離れるように傾いているといえる。第2転写部27の軸心は、帯状電極16の搬送経路における最もグラビアロール24に近い位置と平行であり、第2軸受32aの軸心L2と同心となっている。本実施形態では、第1軸受31aがグラビアロール24の第1端部25aの軸心を傾かせる傾斜部材となる。
帯状電極16の搬送経路を挟んで、グラビアロール24と反対側には、補助部材としてのサポートロール28が位置している。グラビアロール24とサポートロール28との間には、帯状電極16が通る。すなわち、サポートロール28とグラビアロール24との間は、帯状電極16の搬送経路の一部となっている。サポートロール28は、図示しない支持装置によって回転可能に支持されるとともに、帯状電極16の搬送に従動して回転する。サポートロール28は、第1転写部26が帯状電極16の搬送経路から離れる方向に撓んでいるときは、第2転写部27が帯状電極16の搬送経路に対して近付く方向に撓むことを規制している。
図2及び図3に示すように、グラビアロール24は、外周面の一部が常に貯留部23内に露出する状態に支持されている。グラビアロール24は、帯状電極16において一対のバックアップローラ33に挟まれた領域に対向配置されている。グラビアロール24と、一対のバックアップローラ33は互いに平行に配置されている。
グラビアロール24は、モータMによって回転駆動される。モータMには制御装置Cが接続され、モータMは制御装置Cによって制御される。グラビアロール24は、一対のバックアップローラ33、供給ロール21及び巻取ロール22の回転方向Y1とは同方向である回転方向Y2に回転する。このため、転写位置Pでは、グラビアロール24の回転方向Y2は上から下となり、下から上へと搬送される帯状電極16の搬送方向X1とは逆方向になる。また、グラビアロール24の回転速度は、帯状電極16の搬送速度より早く設定されている。
そして、グラビアロール24が回転方向Y2に回転することにより、貯留部23内のセラミックスラリー15は、溝29内に入り込みつつグラビアパターンの表面に付着する。グラビアパターンの表面に付着したセラミックスラリー15は、グラビアロール24の回転によって、貯留部23内から帯状電極16に向けて搬送される。途中、グラビアロール24の表面に付着した余分なセラミックスラリー15は、ドクターブレードにより掻き取られる。転写位置Pにおいて、下から上へと搬送される帯状電極16における活物質層12の表面にセラミックスラリー15が接触することで、活物質層12の表面にセラミックスラリー15が転写される。その結果、帯状電極16にはセラミックスラリー15の塗工部18が形成される。
また、グラビアロール24が回転することで、グラビアロール24には溝29に入り込んだセラミックスラリー15をグラビアロール24の軸方向に送る推進力が生じる。この推進力によってセラミックスラリー15が送られる方向を送り方向X2とすると、第1端部25aがグラビアロール24における送り方向X2の末端となり、第2端部25bが始端となる。すなわち、グラビアロール24が回転すると、溝29のセラミックスラリー15は、第1端部25aに向けて送られる。なお、グラビアロール24の第1端部25aとは、グラビアロール24の軸方向に沿った一定の幅を有する部分であり、グラビアロール24の回転によってセラミックスラリー15が多く集まる部分を示す。
帯状電極16の表面に付着されるセラミックスラリー15の厚みは、グラビアロール24の表面に形成された溝29の本数と形状、及び回転数により調整される。また、このグラビアロール24の表面に対向した貯留部23の上部開口端との間の隙間や、ドクターブレード等との組み合わせで、セラミックスラリー15の厚みを規定してもよい。
なお、図5では、説明の便宜上、グラビアロール24の第1転写部26の傾きなどを誇張して表現したが、実際には塗工部18の厚みは僅かであり、グラビアロール24の第1転写部26の傾きなども僅かである。
次に、グラビア塗工装置20を用いたセラミックスラリー15の塗工工程について作用とともに説明する。
さて、図2に示すように、グラビア塗工装置20では、供給ロール21及び巻取ロール22が回転方向Y1に回転し、一対のバックアップローラ33の間では、帯状電極16が下から上へ向かうように搬送方向X1へ搬送される。また、グラビアロール24が回転方向Y2に回転し、グラビアロール24において、貯留部23内に露出したグラビアパターンの表面にセラミックスラリー15が付着する。そして、グラビアパターンに付着したセラミックスラリー15は、グラビアロール24の回転方向Y2への回転によって帯状電極16に向けて搬送され、転写位置Pで帯状電極16の活物質層12及び長尺金属箔16aの一部に転写されるとともに、塗工工程が行われる。
さて、図2に示すように、グラビア塗工装置20では、供給ロール21及び巻取ロール22が回転方向Y1に回転し、一対のバックアップローラ33の間では、帯状電極16が下から上へ向かうように搬送方向X1へ搬送される。また、グラビアロール24が回転方向Y2に回転し、グラビアロール24において、貯留部23内に露出したグラビアパターンの表面にセラミックスラリー15が付着する。そして、グラビアパターンに付着したセラミックスラリー15は、グラビアロール24の回転方向Y2への回転によって帯状電極16に向けて搬送され、転写位置Pで帯状電極16の活物質層12及び長尺金属箔16aの一部に転写されるとともに、塗工工程が行われる。
ここで、グラビアロール24の回転速度は、帯状電極16の搬送速度より早く、しかも、グラビアロール24の回転方向Y2は、帯状電極16の搬送方向X1と逆方向である。このため、セラミックスラリー15の一部に、転写位置Pでは、帯状電極16に転写されずにグラビアパターンの表面に付着したまま、グラビアパターンの斜線に沿って移動するものが発生する。このセラミックスラリー15は、斜線型のグラビアパターンの回転によって生じる推進力により、送り方向X2に沿ってグラビアロール24の第1端部25aに送られる。
グラビアロール24の第1転写部26は、帯状電極16から離れるように傾いており、グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16との間隔は他の部分に比べ広くなっている。このため、グラビアロール24の第1端部25aの溝29内に入り込んだセラミックスラリー15の一部は、帯状電極16へ転写されず、溝29内に残留する。このため、グラビアロール24の第1端部25aから帯状電極16へのセラミックスラリー15の転写量は、グラビアロール24の第1端部25aが帯状電極16に対して平行な場合と比べて少なくなる。
結果として、図6に示すように、本実施形態のグラビア塗工装置20によって形成された塗工部18は、グラビアロール24の第1端部25aによって塗工された箇所と、第1端部25aとは異なる部分によって塗工された箇所で、厚みの差がほぼなくなる。あるいは、グラビアロール24の第1端部25aによって塗工された箇所の厚みが、他の部分に比べて若干薄くなる。グラビアロール24の第1端部25aによって塗工された箇所の厚みは、第1転写部26の軸心の傾きや、グラビアロール24の材料を変更して、グラビアロール24の撓み量を変更することで調整することができる。通常であれば、グラビアロール24の第1端部25aによって塗工された箇所の厚みが、他の部分に比べて若干薄くなるようにグラビアロール24の撓み量が調整される。
仮に、第1転写部26の軸心が帯状電極16の搬送経路と平行なグラビア塗工装置を用いて塗工部18を形成し、グラビアロール24の第1端部25aによって塗工される箇所が他の箇所に比べて厚くなった場合、図6に二点鎖線で示すように、グラビアロール24の第1端部25aによって塗工される箇所が厚肉部51となる。そして、この状態で塗工部18を乾燥させると、厚肉部51を有する保護層19が形成される。前述のように、保護層19の厚みは僅かであり、単一の電極10がこのように構成されていても、支障は生じない。しかしながら、二次電池の電極組立体は、複数の電極10を積層しているため、厚みが積み重なっていく。しかも、厚肉部51は、同一箇所に生じるため、厚肉部51の厚さが、予め規定された厚みよりも厚い場合には、その厚みによって電極組立体をケース内に収容できなくなるおそれがある。本実施形態のように、厚肉部51が生じることを抑止することで、厚みの積み重なりによって電極組立体が大型化することを抑止することができる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)グラビアロール24は、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製である。鋼管など一般的な金属材料のグラビアロール24を用いた場合、グラビアロール24は、軸方向の中央を基点として山形に撓もうとするが、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製とすることで、グラビアロール24の第1端部25aを含む第1転写部26を部分的に撓ませることができる。このため、グラビアロール24の第1端部25aを含む第1転写部26の軸心は、第2端部25bから離間するにつれて帯状電極16から離れる方向に傾く。グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16の間隔が、他の部分に比べて広くなり、溝29内に入り込んだセラミックスラリー15の一部が帯状電極16に転写されなくなる。結果として、グラビアロール24の第1端部25aから帯状電極16へのセラミックスラリー15の転写量が第1端部25aの軸心が帯状電極16の搬送経路に対して平行な場合に比べて少なくなる。したがって、グラビアロール24の回転速度と帯状電極16の搬送速度の速度差などに起因し、一部のセラミックスラリー15が第1端部25aに送られる状態が発生しても、塗工部18において、第1端部25aによって塗工される箇所の厚みが予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
(1)グラビアロール24は、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製である。鋼管など一般的な金属材料のグラビアロール24を用いた場合、グラビアロール24は、軸方向の中央を基点として山形に撓もうとするが、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製とすることで、グラビアロール24の第1端部25aを含む第1転写部26を部分的に撓ませることができる。このため、グラビアロール24の第1端部25aを含む第1転写部26の軸心は、第2端部25bから離間するにつれて帯状電極16から離れる方向に傾く。グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16の間隔が、他の部分に比べて広くなり、溝29内に入り込んだセラミックスラリー15の一部が帯状電極16に転写されなくなる。結果として、グラビアロール24の第1端部25aから帯状電極16へのセラミックスラリー15の転写量が第1端部25aの軸心が帯状電極16の搬送経路に対して平行な場合に比べて少なくなる。したがって、グラビアロール24の回転速度と帯状電極16の搬送速度の速度差などに起因し、一部のセラミックスラリー15が第1端部25aに送られる状態が発生しても、塗工部18において、第1端部25aによって塗工される箇所の厚みが予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
(2)グラビアロール24は、超弾塑性型チタン合金の一種であるゴムメタルから製造されている。このため、グラビアロール24の第1転写部26の軸心を好適に傾かせることができる。
(3)帯状電極16を挟んでグラビアロール24と反対側には、サポートロール28が設けられている。このため、グラビアロール24の第1端部25aを帯状電極16の搬送経路から離れる方向に撓ませる力によってグラビアロール24の第2転写部27を帯状電極16の搬送経路に対して近付く方向に撓ませる力が作用しても、サポートロール28によって第2転写部27が撓むことを抑止することができる。
(4)第1軸受31aの軸心L1と第2軸受32aの軸心L2をずらすことで、グラビアロール24の第1端部25a(第1転写部26)の軸心が第2端部25bから離間するにつれて帯状電極16の搬送経路に対して離れる方向に傾いている。第1軸受31aの軸心L1を、第2軸受32aの軸心L2から離れるほど帯状電極16から離れる方向に傾けることで、グラビアロール24の第1端部25aを容易に傾かせることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○グラビアロール24の第1転写部26の軸心は、第2端部25bから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路に近付く方向に傾いていてもよい。グラビアロール24の第1転写部26の軸心を第2端部25bから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路に近付く方向に傾けるには、例えば、第1軸受31aの軸心L1を、第2軸受32aから離れるにつれて帯状電極16の搬送経路に対して近付く方向に傾ける。この場合、グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16との間隔が他の部分に比べて狭くなり、グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16との間に充填されるセラミックスラリー15の量が、グラビアロール24が平行な場合に比べて少なくなる。このため、グラビアロール24の第1端部25aによって帯状電極16に転写されるセラミックスラリー15の量は、グラビアロール24の第1端部25aが、帯状電極16の搬送経路に対して平行な場合に比べて少なくなる。結果として、塗工部18が、予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
○グラビアロール24の第1転写部26の軸心は、第2端部25bから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路に近付く方向に傾いていてもよい。グラビアロール24の第1転写部26の軸心を第2端部25bから離間するにつれて、帯状電極16の搬送経路に近付く方向に傾けるには、例えば、第1軸受31aの軸心L1を、第2軸受32aから離れるにつれて帯状電極16の搬送経路に対して近付く方向に傾ける。この場合、グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16との間隔が他の部分に比べて狭くなり、グラビアロール24の第1端部25aと帯状電極16との間に充填されるセラミックスラリー15の量が、グラビアロール24が平行な場合に比べて少なくなる。このため、グラビアロール24の第1端部25aによって帯状電極16に転写されるセラミックスラリー15の量は、グラビアロール24の第1端部25aが、帯状電極16の搬送経路に対して平行な場合に比べて少なくなる。結果として、塗工部18が、予め規定された厚みよりも厚くなることが抑止される。
○グラビアロール24は、自在継手によって連結された複数の軸部材によって軸支されてもよい。例えば、図7に示すように、グラビアロール24は、自在継手43によって連結された第1軸部材41及び第2軸部材42によって軸支されていてもよい。第1軸部材41における自在継手43に連結された端部とは反対側の端部は、グラビアロール24の軸方向における第1端部25aから突出し、第1支持部材31に設けられた第1軸受31aに支持されている。第2軸部材42における自在継手43に連結された端部とは反対側の端部は、グラビアロール24の軸方向における第2端部25bから突出し、第2支持部材32に設けられた第2軸受32aに支持されている。そして、自在継手43を基点として、第1軸部材41が帯状電極16の搬送経路から離間する方向に傾いており、第1軸部材41の傾きに応じて第1転写部26も傾いている。自在継手43によって第1軸部材41と第2軸部材42を連結しているため、第1軸部材41及び第2軸部材42が回転する際には、第1軸部材41が同一方向に傾いている状態を維持したまま第1軸部材41及び第2軸部材42が回転する。なお、図面では、第1軸部材41が挿入される第1軸受31aの軸心L1も傾いているが、3個以上の軸部材を自在継手で連結することで、第1軸受31aの軸心L1を帯状電極16の搬送経路と平行にすることができる。具体的にいえば、第1軸部材41における第2軸部材42と連結された端部とは反対側の端部に、自在継手によって第2軸部材42と平行な第3軸部材を連結する。そして、第3軸部材を第1軸受31aに支持させればよい。この場合、複数の軸部材、及び、軸部材同士を連結する自在継手がグラビアロール24の第1端部25aの軸心を傾かせる傾斜部材となる。なお、自在継手としては、ユニバーサルジョイントや、ボールジョイントが用いられる。
○グラビアロール24は、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料で製造されていればよく、ゴムメタルとは異なる超弾塑性型チタン合金や硬質ゴムで製造されていてもよい。例えば、グラビアロール24は、新JIS規格(JIS K6253−3:2012 加硫ゴム及び熱可撓性ゴム−硬さの求め方−第3部:デュロメータ硬さ)に基づく「デュロメータ」を計測器に用いた方法で計測されるデュロメータ硬さ60〜90である硬質ゴムで製造されていてもよい。
○補助部材として、帯状電極16の搬送に従動しない部材を用いてもよい。例えば、板状の部材などを用いてもよい。この場合、帯状電極16を傷つけることを抑止するために、帯状電極16との接触摩擦を小さくする処理などを行うことが好ましい。
○軸心が帯状電極16の搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾く第1転写部26は、グラビアロール24の第1端部25aを含んでいればよい。
○帯状電極16の搬送方向X1は、上から下でもよい。この場合、グラビアロール24の回転方向Y2は、転写位置Pで上から下へ向かってもよいし、下から上へ向かっていてもよい。
○帯状電極16の搬送方向X1は、上から下でもよい。この場合、グラビアロール24の回転方向Y2は、転写位置Pで上から下へ向かってもよいし、下から上へ向かっていてもよい。
○帯状電極16の搬送方向X1と、グラビアロール24の回転方向Y2を同方向にしてもよい。
○セラミックスラリー15の転写位置Pでは、帯状電極16は水平方向に延びるように搬送されてもよい。この場合、グラビアロール24及び貯留部23は、帯状電極16の下方に配置されるのが好ましい。
○セラミックスラリー15の転写位置Pでは、帯状電極16は水平方向に延びるように搬送されてもよい。この場合、グラビアロール24及び貯留部23は、帯状電極16の下方に配置されるのが好ましい。
○集電体は、活物質層12が形成できるものであれば、長尺金属箔16aに限定されるものではない。例えば、織物状や網状のシートを用いてもよい。
○グラビア塗工装置20は、電極10の製造のために帯状電極16の活物質層12にセラミックスラリー15を転写するものに具体化したが、これに限らない。
○グラビア塗工装置20は、電極10の製造のために帯状電極16の活物質層12にセラミックスラリー15を転写するものに具体化したが、これに限らない。
○セラミックスラリー15の転写は、帯状電極16の長手方向に連続して行う連続塗工としたが、グラビアロール24の回転を間欠的に停止させて、セラミックスラリー15を帯状電極16の長手方向に間隔を空けて塗布する間欠塗工としてもよい。
○電極10は、金属箔11の片面だけに活物質層12及び保護層19を有するものであってもよい。この場合、帯状電極16の片面だけに活物質層12が設けられるとともに、その活物質層12にセラミックスラリー15の塗工部18が形成される。
○保護層19は、正極の電極10における活物質層12の表面に設けられていてもよいし、負極と正極の両方の電極10における活物質層12の表面に設けられていてもよい。
○ニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いる電極の製造にグラビア塗工装置20を採用してもよい。
○ニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いる電極の製造にグラビア塗工装置20を採用してもよい。
○サポートロール28は、グラビアロール24の撓みを抑止することができればよく、軸方向の寸法が帯状電極16の短手方向の寸法以上であってもよいし、帯状電極16の短手方向の寸法未満であってもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握することができる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記グラビアロールの末端の軸心を、前記始端から離間するにつれて前記基材シートの搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾かせる傾斜部材を備える請求項1〜請求項5に記載のグラビア塗工装置。
(イ)前記グラビアロールの末端の軸心を、前記始端から離間するにつれて前記基材シートの搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾かせる傾斜部材を備える請求項1〜請求項5に記載のグラビア塗工装置。
15…セラミックスラリー、16…帯状電極、20…グラビア塗工装置、23…貯留部、24…グラビアロール、25a…第1端部、25b…第2端部、28…サポートロール、31a…第1軸受、32a…第2軸受、41…第1軸部材、42…第2軸部材、43…自在継手。
Claims (5)
- 塗料の貯留部と、
搬送方向に搬送される基材シートに対して前記貯留部に貯留された塗料を転写するため、表面に前記貯留部の塗料が付着され、かつ回転駆動されるグラビアロールと、を有するグラビア塗工装置であって、
前記グラビアロールは、表面には斜線型のグラビアパターンが形成され、ヤング率が30GPa〜60GPaであり、かつ、伸び率が2.2%〜2.6%の材料製であり、
前記グラビアロールにおいて、前記グラビアロールの軸方向の一端を末端とし、前記末端とは反対側の端部を始端とすると、前記グラビアロールの末端での軸心は、前記始端から離間するにつれて搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾いているグラビア塗工装置。 - 前記材料は、超弾塑性型チタン合金である請求項1に記載のグラビア塗工装置。
- 前記搬送経路を挟んで前記グラビアロールとは反対側には、前記グラビアロールの末端とは異なる部分が、前記搬送経路に近付く方向に撓むことを規制する補助部材が設けられている請求項1又は請求項2に記載のグラビア塗工装置。
- 前記末端を回転可能に支持する第1軸受と、前記始端を回転可能に支持する第2軸受とを備え、
前記第1軸受の軸心は、前記第2軸受から離間するにつれて前記搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾き、
前記第2軸受の軸心は、前記搬送経路に対して平行である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のグラビア塗工装置。 - 前記グラビアロールにおける末端を軸支する第1軸部材と、
前記グラビアロールにおける前記第1軸部材に軸支された部分とは異なる部分を軸支する第2軸部材と、
前記第1軸部材と前記第2軸部材とを連結する自在継手と、を備え、前記第1軸部材は、前記自在継手を基点として前記搬送経路に対して離れる方向又は近付く方向に傾いている請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載のグラビア塗工装置。
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CN110624761A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 住友化学株式会社 | 液体涂布装置 |
CN110624762A (zh) * | 2018-06-25 | 2019-12-31 | 住友化学株式会社 | 液体涂布装置 |
JP2020032373A (ja) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | 株式会社豊田自動織機 | グラビア塗工装置、及び塗料の塗工方法 |
-
2015
- 2015-01-21 JP JP2015009156A patent/JP2016131944A/ja active Pending
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