JP2016155050A - Intermittent coater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィルム上に膜厚が一定な塗膜を間欠的に形成する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for intermittently forming a coating film having a constant film thickness on a film.
間欠塗工装置とは、例えば、リチウムイオン電池の電極に用いられる塗膜を基材に間欠的に形成する場合等に用いられる装置である。しかしながら、従来の間欠塗工装置は、塗布時の圧力変化や液溜まりが塗工ヘッドに生じることによって、間欠的に形成される塗膜ごとに塗布開始時の始端では盛り上がり、塗布終了時の終端では掠れが生じる。このように形成されたリチウムイオン電池の電極では不均一な膜厚から放電し、劣化が生じやすいため寿命を短くしてしまう。そのため、膜厚を一定とするための間欠塗工装置が求められており、その一例として特許文献1又は2が提案されている。
An intermittent coating apparatus is an apparatus used when forming the coating film used for the electrode of a lithium ion battery intermittently on a base material etc., for example. However, the conventional intermittent coating apparatus has a rise in pressure at the time of application and a liquid pool generated in the coating head, so that each intermittently formed coating swells at the start of application and ends at the end of application. Then drowning occurs. The electrode of the lithium ion battery formed in this way discharges from a non-uniform film thickness and tends to deteriorate, thus shortening the life. Therefore, an intermittent coating apparatus for making the film thickness constant is demanded, and
特許文献1記載の発明によれば、サーボモータの駆動によるピストンを用いて塗液を吸引・吐出するものであり、サーボモータの速度を調整することによって膜厚を均一にする効果を奏するものである。
According to the invention described in
特許文献2記載の発明によれば、弁体の開閉によって塗液の吐出を行うものであり、始端の塗液の盛り上がりを改善する為に弁体26の開閉速度を調整する事で前記盛り上がりを抑制する効果を奏するものである。 According to the invention described in Patent Document 2, the coating liquid is discharged by opening and closing the valve body, and in order to improve the rising of the coating liquid at the starting end, the above-mentioned rising is achieved by adjusting the opening and closing speed of the valve body 26. It has an inhibitory effect.
昨今のモバイル機器、EV、HV等の普及により、高品質かつ安価なリチウムイオン電池用電極の出現が求められる。そのため、リチウムイオン電池用電極の単価を下げるために大量生産をしようとするとフィルムの搬送速度を速くしなければならない事と、その速度でも膜厚が一定な間欠塗膜を形成することが間欠塗工装置に要求される。しかしながら、特許文献1記載の発明では、ピストンを動作させるサーボモータではその速度に対応出来ない上、ピストンを動作した際には、スロットダイとシリンダーとの間の配管内圧力も変化し、膜厚が均等になりにくい。
With the recent spread of mobile devices, EVs, HVs, etc., the appearance of high-quality and inexpensive electrodes for lithium-ion batteries is required. Therefore, when mass production is attempted to reduce the unit price of the lithium ion battery electrode, it is necessary to increase the film transport speed and to form an intermittent coating film with a constant film thickness at that speed. Required for construction equipment. However, in the invention described in
また、特許文献2記載の発明では、使用する塗液の粘度、塗布速度などの条件が異なる為に、弁体の開閉による塗液の吐出において、塗布開始もしくは終了時の塗液の量や圧力の調整がしにくく塗膜の膜厚が均等になりにくい。 Further, in the invention described in Patent Document 2, since the conditions such as the viscosity of the coating liquid to be used and the coating speed are different, the amount and pressure of the coating liquid at the start or end of coating in discharging the coating liquid by opening and closing the valve body Is difficult to adjust, and the film thickness of the coating film is difficult to be uniform.
そこで、塗膜の膜厚を均等し、特に塗布開始もしくは終了時の塗料の量や圧力の調整がし易い間欠塗工装置が求められていた。 Therefore, there has been a demand for an intermittent coating apparatus in which the film thickness of the coating film is made uniform, and in particular, the amount and pressure of the paint at the start or end of application can be easily adjusted.
本発明は、上記課題に鑑み、間欠的に塗液を吐出して基材上に塗膜を形成する間欠塗工装置であって、前記塗液を供給する供給部と、前記塗液の流路を切り替えるロータリーバルブと、前記塗液を吸引・吐出するプランジャーポンプと、前記塗液を前記基材に塗布する塗工ヘッド装置と、前記基材を走行させるバックアップロールと、を備え、前記ロータリーバルブは、前記供給部と、前記プランジャーポンプと、前記塗工ヘッド装置と連通し、前記供給部から前記プランジャーポンプへの流路と、前記プランジャーポンプから前記塗工ヘッド装置への流路との、切替弁を有し、前記プランジャーポンプは、前記切替弁と連動して、前記供給部と接続しているときに前記塗液を吸引し、前記塗工ヘッド装置と接続しているときに前記塗液を吐出・吸引することを特徴とするものである。 In view of the above problems, the present invention is an intermittent coating apparatus that intermittently discharges a coating liquid to form a coating film on a substrate, the supply section supplying the coating liquid, and the flow of the coating liquid A rotary valve that switches the path, a plunger pump that sucks and discharges the coating liquid, a coating head device that applies the coating liquid to the base material, and a backup roll that runs the base material, The rotary valve communicates with the supply unit, the plunger pump, and the coating head device, a flow path from the supply unit to the plunger pump, and from the plunger pump to the coating head device. The plunger pump, in conjunction with the switching valve, sucks the coating liquid when connected to the supply unit, and connects to the coating head device. Spit out the coating liquid when - is characterized in that aspiration.
また、上記の間欠塗工装置の構成に加え、前記プランジャーポンプと前記ロータリーバルブを組み合わせたものを、前記供給部と前記塗工ヘッド装置との間に少なくとも二つ並列に接続することを特徴とするものである。 Further, in addition to the configuration of the intermittent coating apparatus, a combination of the plunger pump and the rotary valve is connected in parallel between at least two of the supply unit and the coating head apparatus. It is what.
また、上記の間欠塗工装置の構成に加え、前記プランジャーポンプのプランジャーは、リニアモータによって駆動することを特徴とするものである。 Further, in addition to the configuration of the intermittent coating apparatus, the plunger of the plunger pump is driven by a linear motor.
また、上記の間欠塗工装置の構成に加え、前記供給部における前記ポンプと前記ロータリーバルブとの間に、流量計と、圧力計と、前記タンクへ前記塗液を循環させる循環流路とを設けること、及び、前記循環流路中にバルブと、流量計と、圧力計と設けること、を特徴とするものである。 In addition to the configuration of the intermittent coating apparatus, a flow meter, a pressure gauge, and a circulation channel for circulating the coating liquid to the tank are provided between the pump and the rotary valve in the supply unit. And providing a valve, a flow meter, and a pressure gauge in the circulation flow path.
また、上記の間欠塗工装置の構成に加え、前記塗工ヘッド装置は、前記バックアップロールに走行する前記基材へと塗液を塗布するスロットダイと、バルブと、流量計、圧力計とを備えることを特徴とするものである。 Further, in addition to the configuration of the intermittent coating apparatus described above, the coating head apparatus includes a slot die for applying a coating liquid to the base material running on the backup roll, a valve, a flow meter, and a pressure gauge. It is characterized by comprising.
請求項1に記載の発明によれば、プランジャーポンプから塗工ヘッド側の配管はロータリーバルブの切替弁によって閉じられているため、供給部のポンプ等による圧力から影響を受けず、プランジャーの速度を調整することのみで塗液にかかる圧力を容易に調整することができ、吐出終了時にプランジャーポンプを引くことによって塗工ヘッド装置と基材側に残留する液溜まりを配管内に引き戻すことができるので、液溜まりによる塗膜の終端の掠れをなくすことができる。したがって、ロータリーバルブの切替弁によって、供給部からの圧力等の影響を塗工ヘッド部から減らし、プランジャーの速度の調整による均一な膜厚の作成が可能である。 According to the first aspect of the present invention, since the piping on the coating head side from the plunger pump is closed by the switching valve of the rotary valve, it is not affected by the pressure of the pump or the like of the supply unit, and the plunger The pressure applied to the coating liquid can be easily adjusted only by adjusting the speed, and the liquid pool remaining on the coating head device and the substrate side is pulled back into the pipe by pulling the plunger pump at the end of discharge. Therefore, the end of the coating film due to the liquid pool can be eliminated. Therefore, the rotary valve switching valve can reduce the influence of the pressure from the supply unit from the coating head unit, and can produce a uniform film thickness by adjusting the plunger speed.
請求項2に記載の発明によれば、プランジャーポンプとロータリーバルブの少なくとも2台を供給部と塗工ヘッド装置との間で並列に接続することで、一方のプランジャーポンプが塗液を吐出しているのと同時に、他方のプランジャーポンプが塗液を吸引し、交互に塗膜を基材上に形成することができ、バックアップロールの速度の上昇に対応することが容易になる効果を奏する。 According to the invention described in claim 2, by connecting at least two of the plunger pump and the rotary valve in parallel between the supply unit and the coating head device, one plunger pump discharges the coating liquid. At the same time, the other plunger pump sucks the coating liquid and can alternately form a coating film on the substrate, making it easy to respond to the increase in the speed of the backup roll. Play.
請求項3に記載の発明によれば、リニアモータとは磁石によって発生する磁界中をコイルが往復運動するモータであり、電気シグナルをすばやく機械運動に変換することができる。このリニアモータは電気応答性がよく、間欠的に塗工するときのような、プランジャーの加速度を瞬間的に調整する場合に適している。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、流量計、圧力計やバルブを設置することにより、粘性等が様々に異なる供給部側の配管内の塗液を所定の圧力又は流量調整を容易に行うことが可能となる。
According to the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、流量計、圧力計やバルブを設置することにより、粘性等が様々に異なる塗工装置側の配管内の塗液を所定の圧力又は流量調整を容易に行うことが可能となる。
According to the invention described in
本発明の間欠塗工装置の構成の一例について、図1に基づいて説明する。 An example of the configuration of the intermittent coating apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態の間欠塗工装置は、供給部Aと塗工ヘッド装置Bとがプランジャーポンプ8a、8bに連結されたロータリーバルブ9a、9bを介して配管され、バックアップロール15と基材14が塗工ヘッド装置B近傍に備えている。
In the intermittent coating apparatus of this embodiment, the supply unit A and the coating head apparatus B are piped via
供給部Aは、タンク1、ポンプ2、圧力計3、流量計4、圧力計5、バルブ6と循環流路7によって構成されており、タンク1からポンプ2を経てロータリーバルブ9a、9bへと配管され、その途中に流量計4と圧力計3を設置する。さらに、ポンプ2と流量計4との間にタンク1に塗液が循環するように循環流路7を配管し、そこに圧力計5とバルブ6を設置する。
The supply unit A is composed of a
塗工ヘッド装置Bは、流量計10、圧力計11、バルブ12、スロットダイ13で構成されており、ロータリーバルブ9a、9bに連結されたプランジャーポンプ8a、8bからスロットダイ13へと配管し、その間に流量計10、圧力計11及びバルブ12を設ける。そして、スロットダイ13から塗液を吐出して、バックアップロール15で走行している基材14に塗工を行い、間欠塗膜を形成する。
The coating head device B is composed of a
ロータリーバルブ9a、9bに連結されたプランジャーポンプ8a、8bは、供給部Aと塗工ヘッド装置Bとの間に2つ並列に接続し、塗液23を吐出する。ロータリーバルブ9aによって、一方のプランジャーポンプ8aと供給部Aとの接続に切り替えられると、そのプランジャーポンプ8aと塗工ヘッド装置Bとの接続が遮断される。そのとき、ロータリーバルブ9bによって、他方のプランジャーポンプ8bが塗工ヘッド装置Bとの接続に切り替えられ、プランジャーポンプ8bと供給部Aとの接続が遮断される。これにより、プランジャーポンプ8a、8bから、交互に塗液23の吐出ができ、バックアップロール15の速度が上昇しても対応することが可能である。
Two
ロータリーバルブ9a、9bは、図2(a)、(b)に示すように、各々に配置されるプランジャー21の先端に位置し、切替弁22の一部を欠切させて流路を形成する。図2(a)に示すように、プランジャー21が塗液23を吐出する際にロータリーバルブ9a、9bが塗布ヘッド装置B側に流路を構成するように、切替弁22を揺動回転させる。この状態でプランジャー21のピストン運動による塗液23の吐出とロータリーバルブの切替弁22の揺動回転とを連動させる。ここで、切替弁22の弁体は球形や円柱形などの形状を取りうる。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the
この切替弁22とプランジャー21の動作が連動することによって配管の流路が供給部A側(供給部Aからロータリーバルブ9a、9bまで)と、塗工ヘッド装置B側(ロータリーバルブ9a、9bから塗工ヘッド装置Bまで)と、に相互に独立し、供給部A側によるポンプ等からの塗液23にかかる圧力等の影響が、塗工ヘッド装置Bに直接及ばないようにすることができる。それによって、塗布時の塗液23にかかる圧力は塗工ヘッド装置B側のみ調整すればよい。
When the operation of the
本実施形態では、2つのロータリーバルブ9a、9bを用いたものであるが、1つのロータリーバルブ9でも使用が可能である。ただし、ロータリーバルブ9の切替速度、バックアップロール15の速度、塗液の継続吐出等を踏まえて、2若しくはそれ以上のロータリーバルブ9a、9bを用いることが好ましい。
In the present embodiment, two
また、コントローラーや制御部(図示しない)を接続することによって、圧力計3、5、11や流量計4、10から圧力や流量の数値を取得し、ロータリーバルブ9a、9bの切り替え、プランジャーポンプ8a、8bの速度調整等の命令を送信する。
Also, by connecting a controller and a control unit (not shown), pressure and flow values are obtained from the
次に、図2、図3に基づいて本実施形態のロータリーバルブ9a、9bに連結されたプランジャーポンプ8a、8bとその駆動について詳細に説明する。
Next, the plunger pumps 8a and 8b connected to the
ロータリアクチュエータ31は、各々のロータリーバルブ9a、9bの切替弁22と連結し、図2(a)、(b)に示すように、切替弁22を90度揺動回転させ、流路の切り替えを行うものである。
The
リニアモータ32とは、磁石によって発生する磁力によりコイルが水平方向に往復運動するモータであり、この水平方向の往復運動によってプランジャー21のピストン運動をさせ、プランジャーポンプ8、8内の塗液を吸引・吐出するものである。このリニアモータ32は電気応答性がよく、プランジャー21の加速度を容易に調整することが可能である。また、ストローク長を大きくすることも容易であるため、プランジャー21のピストン運動に適している。
The
ただし、本実施形態はあくまでも一例であり、ロータリアクチュエータ31やリニアモータ32と同等の駆動力を生じるものであれば、レシプロモータやムービングマグネット等を代わりに用いてもよい。
However, this embodiment is merely an example, and a reciprocating motor, a moving magnet, or the like may be used instead as long as it generates a driving force equivalent to that of the
図1ないし3に基づいて、本実施形態における間欠塗工装置の塗工方法について説明する。 Based on FIG. 1 thru | or 3, the coating method of the intermittent coating apparatus in this embodiment is demonstrated.
まず、間欠塗工装置の供給部Aを操作する。すなわち、タンク1に塗布する塗液23を投入し、ポンプ2を作動させ塗液23を流路に供給する。塗液23は、ロータリーバルブ9a、9b側へ供給されつつ、循環流路7へも一部供給される。塗液23の粘度や、基材搬送速度等によって圧力及び流量を調整するため、バルブ6の一部を開放し、循環流路7を経て、タンク1に塗液23の一部を元に戻し、設定した圧力で塗液23を送れるようにする。このバルブ6は初期に1/3程度開放し、設定の圧力になるように手動でバルブ6の開閉を行う。
First, the supply unit A of the intermittent coating apparatus is operated. That is, the
このとき、塗工ヘッド装置B側は並列に接続されている一方のロータリーバルブ9aを供給部A側の流路にして塗工ヘッド装置Bとの接続を遮断し、それに連動するプランジャー21はそのロータリーバルブ9aの切替弁22側に位置させる。他方のロータリーバルブ9bは塗工ヘッド装置B側の流路にして供給部Aとの接続を遮断し、それに連動するプランジャー21は他方のロータリーバルブ9bの切替弁22側に位置させる。また塗工ヘッド装置B側の操作として、予め、塗工ヘッド装置B側の配管及びスロットダイ13には塗液を十分に満たしておくことが好ましい。
At this time, one rotary valve 9a connected in parallel on the coating head device B side is used as a flow path on the supply unit A side to cut off the connection with the coating head device B, and the
次に、塗工を開始するため塗工ヘッド装置B側を操作する。一方のプランジャーポンプ8aのリニアモータ32を動作させ、プランジャー21が後退し負圧によって供給部A側から塗液をプランジャーポンプ8a内に吸引する(図2(a)参照)。バックアップロール15の回転を開始し、基材14を走行させ、数秒後に設定の速度にする。一方のロータリーバルブ9aの切替弁22を塗工ヘッド装置B側への流路へとロータリアクチュエータ31によって切り替え、リニアモータ32のピストン運動によって、プランジャー21をロータリーバルブ9aの切替弁22側に前進させ、塗液23を吐出してスロットダイ13から基材14へ塗布する(図2(b)参照)。
Next, the coating head device B side is operated to start coating. The
上記の一方のプランジャーポンプ8aとロータリーバルブ9aによる塗液23の吐出と同時に、他方のプランジャーポンプ8bとロータリーバルブ9bをロータリアクチュエータ31、切替弁22によって供給部A側へと流路を切り替え、リニアモータ32によってプランジャー21が後退し負圧によって供給部Aから塗液23をプランジャーポンプ8bのシリンダー内に吸引する。一方のプランジャーポンプ8aによって形成された塗膜から所定の間隔を空けた後、ロータリーバルブ9bの切替弁22を塗工ヘッド装置B側への流路へとロータリアクチュエータ31によって切り替え、リニアモータ32のピストン運動によって、プランジャー21をロータリーバルブ9bの切替弁22側に前進させ、塗液を吐出してスロットダイ13から基材14へと塗布する。
Simultaneously with the discharge of the
上記の間欠塗工装置において、ロータリーバルブ9a、9bによる塗液23の吸引・吐出動作を交互に繰り返すことによって、間欠的な塗膜が基材14に形成される。
In the above intermittent coating apparatus, an intermittent coating film is formed on the
この間欠塗工装置において、塗工始めから塗工途中では、プランジャー21の速度を調整することによって圧力を一定とし膜厚の厚みを減らすことができる。また、塗工終わりでは、切替弁22を塗工ヘッド装置B側に接続したまま、プランジャー21をロータリーバルブ9a、9b側から後退することでスロットダイ13の先端に残った液溜まりを配管内に引き込み、塗り終わりの掠れをなくすことができる。
In this intermittent coating apparatus, the pressure can be kept constant and the thickness of the film thickness can be reduced by adjusting the speed of the
本発明によれば、間欠塗膜の始端の盛り上がりと終端の掠れがなく、均一な膜厚の塗膜を基材上に形成することができる。また、基材を走行させるバックアップロールの速度の上昇にも容易に対応することができる間欠塗工装置を提供することができる。 According to the present invention, a coating film having a uniform film thickness can be formed on a base material without the rising and termination of the intermittent coating film. Moreover, the intermittent coating apparatus which can respond easily also to the raise of the speed of the backup roll which drive | works a base material can be provided.
A・・・供給部
B・・・塗工ヘッド装置
1・・・タンク
2・・・ポンプ
3、5、11・・・圧力計
4、10・・・流量計
7・・・循環流路
6、12・・・バルブ
8a、8b・・・プランジャーポンプ
9a、9b・・・ロータリーバルブ
13・・・スロットダイ
14・・・基材
15・・・バックアップロール
21・・・プランジャー
22・・・切替弁
23・・・塗液
31・・・ロータリアクチュエータ
32・・・リニアモータ
A: Supply section
B ... coating
Claims (5)
前記ロータリーバルブは、前記供給部と、前記プランジャーポンプと、前記塗工ヘッド装置と連通し、前記供給部から前記プランジャーポンプへの流路と、前記プランジャーポンプから前記塗工ヘッド装置への流路との、切替弁を有し、
前記プランジャーポンプは、前記切替弁と連動して、前記供給部と接続しているときに前記塗液を吸引し、前記塗工ヘッド装置と接続しているときに前記塗液を吐出・吸引すること、
を特徴とする間欠塗工装置。 An intermittent coating apparatus for intermittently discharging a coating liquid to form a coating film on a substrate, the supply section supplying the coating liquid, a rotary valve for switching the flow path of the coating liquid, and the coating A plunger pump for sucking and discharging liquid, a coating head device for applying the coating liquid to the base material, and a backup roll for running the base material,
The rotary valve communicates with the supply unit, the plunger pump, and the coating head device, a flow path from the supply unit to the plunger pump, and the plunger pump to the coating head device. A switching valve with a flow path of
The plunger pump, in conjunction with the switching valve, sucks the coating liquid when connected to the supply unit, and discharges and sucks the coating liquid when connected to the coating head device. To do,
An intermittent coating device characterized by
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