JP2017080684A

JP2017080684A - 塗工装置

Info

Publication number: JP2017080684A
Application number: JP2015212267A
Authority: JP
Inventors: 野村　和夫; Kazuo Nomura; 和夫野村; 賢司北島; Kenji Kitajima; 元井　昌司; Masashi Motoi; 昌司元井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2017-05-18

Abstract

【課題】シート状の基材の両面に塗工を行う場合であっても塗工膜の厚みを均一にすることができる塗工装置を提供する。【解決手段】所定方向に搬送されるシート状の基材Ｗの下方に配置されて上向きに塗工液を吐出するダイ３を備え、ダイ３は塗工液の吐出口１３を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材Ｗの搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップ１４と下流側リップ１５とを有し、上流側リップ１４は下流側リップ１５よりも基材Ｗの搬送方向の上流側に設けられ、少なくとも下流側リップ１５は、下流側リップ１５の長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、基材の両面に対して塗工を行う塗工装置に関するものである。

たとえば電池用極板の製造では、特許文献１に示すように、ロールトゥロールで搬送されるシート状の基材に、活物質、バインダー、導電助剤および溶媒を含む塗工液がダイの吐出口から塗工され、塗工膜が形成される。ダイの吐出口は基材の幅方向（短手方向）を長手方向とするスリット状の形状を有しており、この吐出口から均一に塗工液を吐出することにより、基材の幅方向に関して均一な厚みの塗工膜を形成することができる。

また、電池の高容量化のために、基材の両面に塗工膜を形成することが行われる。この場合、図８に示すように第１のダイ９１によって基材Ｗの片面に塗工液を塗工して塗工膜Ｍ１を形成し、続いて基材Ｗのもう片面に第２のダイ９２によって塗工液を塗工して塗工膜Ｍ２を形成する手法がしばしば用いられる。

特開平１１−２３３１０２号公報

しかし、図８に示すような手法で基材Ｗの両面に塗工膜を形成する場合、特に後に塗工する方の塗工膜（塗工膜Ｍ２）の厚みが基材Ｗの幅方向に関して均一にすることが困難であるという問題があった。具体的には、第１のダイ９１での塗工のようにどちらの面にも塗工が行われていない状態の基材Ｗに対して塗工を行う場合は第１のダイ９１と対向するロール９３によって第１のダイ９１の反対側から基材Ｗを支持しながら塗工を行うことができるのに対し、第２のダイ９２での塗工のように反対面に塗工膜Ｍ１が形成されている基材Ｗに対して塗工を行う場合は、塗工膜Ｍ１に接触することができないため第２のダイ９２の反対側から基材Ｗを支持することができず、図９（ａ）に示すように基材Ｗが重力によりたわむおそれがあった。そのため、基材Ｗの幅方向に関して中央部と端部とで基材Ｗと第２のダイ９２との距離が異なった状態で塗工が行われ、塗工された塗工膜Ｍ２は図９（ｂ）に示すように中央部と端部とで厚みが異なり、中央部の厚みが薄いものとなるといった問題があった。

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、シート状の基材の両面に塗工を行う場合であっても塗工膜の厚みを均一にすることができる塗工装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の塗工装置は、所定方向に搬送されるシート状の基材の下方に配置されて上向きに塗工液を吐出するダイを備え、前記ダイは塗工液の吐出口を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材の搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップと下流側リップとを有し、前記上流側リップは前記下流側リップよりも基材の搬送方向の上流側に設けられ、少なくとも前記下流側リップは、前記下流側リップの長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有することを特徴としている。

上記塗工装置によれば、シート状の基材の両面に塗工を行う場合であっても塗工膜の厚みを均一にすることができる。具体的には、下流側リップは下流側リップの長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有することにより、基材がたわんでいたとしてもそのたわみに下流側リップが対応し、吐出口の中央部から端部にわたって下流側リップと基材との距離を均一にすることができるため、リップの長手方向に関して塗工膜の厚みを均一にすることができる。

また、前記下流側リップは、前記長手方向において下に凸の扇形の弧の形状を有すると良い。

こうすることにより、重力によってたわんだ基材の形状に対してより正確に下流側リップの形状を対応させることができる。

また、前記上流側リップの高さは前記下流側リップの高さより高く、前記上流側リップは基材に当接するようにしても良い。

こうすることにより、上流側リップが基材に当接することによって塗工時基材のたわみが抑制され、精度の高い塗工を行うことができる。また、下流側リップの高さが上流側リップの高さより低いことにより確実に下流側リップと基材との間に隙間を確保することができ、問題無く塗工を行うことができる。

また、前記上流側リップと前記下流側リップの高さの差は、両者の長手方向において中央部の方が端部よりも大きくても良い。

こうすることにより、上流側リップを基材に当接させた後も重力によるたわみが基材にわずかに生じる場合であっても、下流側リップの長手方向全体にわたって下流側リップと基材との距離を均一にすることができ、塗工膜の厚さを均一にすることができる。

また、上記課題を解決するために本発明の塗工装置は、所定方向に搬送されるシート状の基材の上方に配置されて下向きに塗工液を吐出するダイを備え、前記ダイは塗工液の吐出口を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材の搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップと下流側リップとを有し、前記上流側リップは前記下流側リップよりも基材の搬送方向の上流側に設けられ、少なくとも前記下流側リップは、前記下流側リップの長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有することを特徴としている。

本発明の塗工装置によれば、シート状の基材の両面に塗工を行う場合であっても塗工膜の厚みを均一にすることができる。

本発明の第１実施形態における塗工装置を備えた両面塗工システムを示す概略図である。第１実施形態の塗工装置を示す概略図である。リップ形状の調節手段を示す概略図である。第２実施形態の塗工装置を示す概略図である。第２実施形態およびその他の実施形態の塗工装置を示す概略図である。その他の実施形態の塗工装置を示す概略図である。その他の実施形態の塗工装置を示す概略図である。両面塗工システムを示す概略図である。従来の塗工装置により形成される塗工膜の形状を示す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる塗工システムを図１に示す。塗工システム１は第１のダイ２および第２のダイ３を有し、長尺のシート状の基材Ｗの両面にそれぞれのダイが塗工液の吐出を行い、塗工膜Ｍ１および塗工膜Ｍ２を形成させる。

基材Ｗはたとえばアルミニウム箔、銅箔などであり、図示しない巻き出しロールから巻き出され、また、当該巻き出しロールからの巻き出し速度と同速度の巻き取り速度で図示しない巻き取りロールにより巻き取られることにより、所定速度で搬送される。また、基材Ｗはその搬送経路の途中にロール４、ロール５などの搬送ロールが配置されており、それぞれの搬送ロールに案内されて、基材Ｗに所定の張力がかけられた状態で搬送が行われる。

第１のダイ２および第２のダイ３は基材Ｗの幅方向（短手方向）を長手方向とする吐出口から帯状に塗工液を吐出するものであり、基材Ｗ上に塗工膜Ｍ１および塗工膜Ｍ２を形成させる。本実施形態では、まず第１のダイ２によって基材Ｗの片面に塗工膜Ｍ１が塗工され、その後に第２のダイ３によって基材Ｗの塗工膜Ｍ１が塗工された面の反対側の面に塗工膜Ｍ２が形成される。なお、図１では第１のダイ２、第２のダイ３は断面図で示している。

ここで、本発明の塗工装置は、第２のダイ３に適用される。第１のダイ２で塗工を行う際は基材Ｗにまだ塗工膜が形成されていないため、図１に示す通りロール４で基材Ｗの塗工膜Ｍ１を塗工する面の反対側の面を支持することにより基材Ｗにたわみが無い状態で塗工を行うことが可能であるのに対し、第２のダイ３で塗工を行う際は基材Ｗの塗工膜Ｍ２を塗工する面の反対側の面には塗工膜Ｍ１があり、塗工する面の反対側から基材Ｗがたわまないように支持することができないからである。以降、第２のダイ３を塗工装置３と呼び、説明を進める。

塗工装置３は、基材Ｗの下方に配置されて上向きに塗工液を吐出する柱状の装置であり、一方向に長い開口である吐出口１３を有し、図１の矢印で示すように略水平方向に搬送される基材Ｗに対して吐出口１３から塗工液を吐出することにより、塗工を行う。

この吐出口１３の長手方向は基材Ｗの幅方向とほぼ同一の方向であり、本説明では吐出口１３の長手方向をＸ軸方向と呼ぶ。また、水平面上でＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と呼び、また、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方に直交する方向、すなわち鉛直方向をＺ軸方向と呼ぶ。

また、塗工装置３は内部にマニホールド１１およびスリット１２を有している。マニホールド１１は吐出口１３の長手方向（Ｘ軸方向）に吐出口１１の寸法と同程度に延びた略円柱状の空間であり、貯液タンク、ポンプといった図示しない塗工液の供給手段と配管を介して繋がっている。この共有手段から供給された塗工液はまずマニホールド１１内に入り、マニホールド１１内で塗工液がＸ軸方向に行き渡る。

スリット１２は、吐出口１３およびマニホールド１１の長手方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に関して狭小な隙間であり、Ｘ軸方向の寸法は吐出口１３と同寸法であり、マニホールド１１と繋がっている。また、スリット１２のマニホールド１１とは反対側の開放端が吐出口１３となっている。すなわち、マニホールド１１と吐出口１３とはスリット１２を経由して繋がっており、マニホールド１１内でＸ軸方向に行き渡った塗工液はスリット１２を通り、吐出口１３から吐出される。これにより、吐出口１３から吐出される塗工液は吐出口１３の長手方向に相当する幅寸法を有した帯状の形態となる。

また、塗工装置３の吐出口１３側の先端部は、吐出口１３を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材Ｗの搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップ１４と下流側リップ１５とが設けられており、上流側リップ１４と下流側リップ１５とが配置されてＸ軸方向から見て尖った形状を有している。ここで、基材Ｗの搬送方向に関して上流側にある方を上流側リップ１４、下流側にある方を下流側リップ１５と呼ぶ。なお、塗工装置３の配置されている位置においては、基材Ｗの搬送方向はＹ軸方向であり、上流側リップ１４と下流側リップ１５とはＹ軸方向に並んで配置される。

なお、マニホールド、スリット、リップ、および吐出口を有する形態は、一般的なダイである第１のダイでも同様である。

次に、基材搬送方向の下流側から見た塗工装置３を図２（ａ）に示す。

本実施形態にかかる塗工装置３は、図２（ａ）に示すように下流側リップ１５がその長手方向（Ｘ軸方向）において中央部の方が端部よりも低い形状を有している。これは図２（ａ）のように基材Ｗがたわんだ形状をしていることに対応したものである。

塗工装置３によって基材Ｗの下面に塗工を行う際、基材Ｗの上面には第１のダイ２によって塗工された塗工膜Ｍ１が形成されている。ここで塗工膜Ｍ１が何かと接触すると塗工膜Ｍ１が破壊されてしまうため、塗工装置３によって基材Ｗの下面に塗工を行う際に基材Ｗの上面を支持することはできない。そのため、基材Ｗは重力の影響で幅方向（Ｘ軸方向）の中央部が端部よりも低くなるようにたわんだ形態をとる。

そこで、本実施形態では下流側リップ１５の形状を塗工実施時に塗工装置３と対向する基材Ｗの形状に倣うようにして、下流側リップ１５の長手方向全体にわたって下流側リップ１５と基材Ｗとの距離が均一になるようにしている。

吐出口１３を経て基材Ｗに塗工された塗工液は、塗工膜Ｍ２として下流側リップ１５の上を通過して基材Ｗの搬送方向に搬送される。そのため、塗工膜Ｍ２の表面は下流側リップ１５の形状に倣った形状となる。すなわち、本実施形態における塗工装置３による塗工直後の塗工膜Ｍ２は図２（ａ）に示すように中央部が下方に突き出た形状となるが、塗工後に基材Ｗが幅方向に関してまっすぐな状態になった際には塗工膜Ｍ２の表面も平坦となり、幅方向に膜厚が均一な塗工膜を形成することができる。

このように、塗工装置３は、特に略水平方向に搬送されることに起因して重力によるたわみを有する基材Ｗに対して塗工を行う場合に有効である。

また、本実施形態では下流側リップ１５の形状を具体的には長手方向において下に凸の扇形の弧の形状を有するようにしている。基材Ｗが重力によってたわむ場合も下に凸の扇形の弧の形状を有するため、こうすることにより、重力によってたわんだ基材の形状に対してより正確に下流側リップ１５の形状を対応させることができている。

ここで、上流側リップ１４の形状は必ずしも下流側リップ１５と同一の形状である必要は無く、少なくとも塗工膜Ｍ２の表面形状に影響を及ぼす下流側リップ１５が長手方向（Ｘ軸方向）において中央部の方が端部よりも低い形状を有していると良い。

次に、リップ形状の調節手段を示す概略図を図３に示す。

基材Ｗはその材料、厚み、塗工膜Ｍ１の厚みなどのパラメータによってたわみ量が変化する。そのため、塗工装置３を多くの塗工条件に適用させる場合、下流側リップ１５の形状も調節できることが必要である。

本実施形態では、図３（ａ）に示すように、塗工装置３のうちハッチング部で示す下流側リップ１５を含む先端ブロック２１が脱着可能となっており、それぞれ下流側リップ１５の形状が異なる複数の先端ブロック２１を適宜付け替えることにより複数パターンの基材Ｗのたわみに対応するようにしている。

また、図３（ｂ）のように調節ボルト２２を下流側リップ１５の長手方向に複数設け、これら調節ボルトにより下流側リップ１５の対応する部分の高さを調節することによって、下流側リップ１５の形状を調節するようにしても良い。また、これら以外の方法で、下流側リップ１５の形状を調節するようにしても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる塗工システムを図４に示す。ここで、塗工装置３以外の構成は第１実施形態と同一であるので、塗工装置３以外の説明は省略する。

この第２実施形態において、塗工装置３は図４に鎖線で示すような軸に対して非対称な形状を有しており、図４に寸法ｄで示すように上流側リップ１４が下流側リップ１５よりも高く突き出た形状を有している。

このような形状の塗工装置３の上流側リップ１４が基材Ｗに当接した状態で塗工を行うことにより、塗工面側から基材Ｗを支持することができ、基材Ｗのたわみを抑制することができる。これにより、塗工膜の厚みに関して精度の高い塗工を行うことができる。また、下流側リップ１５の高さが上流側リップ１４の高さより低いことにより、確実に下流側リップ１５と基材Ｗとの間に隙間を確保することができ、問題無く塗工を行うことができる。

また、この第２実施形態では、上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差は、両者の長手方向において中央部の方が端部よりも大きくなるようにしている。

こうすることにより、上流側リップ１４を基材Ｗに当接させた後も下流側リップ１５と対向する位置において重力によるたわみが基材Ｗにわずかに生じる場合であっても、下流側リップ１５の長手方向全体にわたって下流側リップ１５と基材Ｗとの距離を均一にすることができ、塗工膜の厚さを均一にすることができる。

次に、第２実施形態およびその他の実施形態の塗工装置を基材搬送方向の下流側から見たものを図５に示す。図５が第２実施形態の塗工装置３であり、図５（ｂ）および図５（ｃ）はその他の実施形態の塗工装置３を示すものである。

第２実施形態の塗工装置３では、図５（ａ）に示すように上流側リップ１４は平坦な形状を有し、下流側リップ１５は中央部の方が端部よりも低い形状を有することにより、長手方向中央部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ２の方が端部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ１よりも大きくなっている。この実施形態では上流側リップ１４が基材Ｗに当接するため基材Ｗのたわみを抑制することができるため、上記第１実施形と比較して態下流側リップ１５の形状を第１実施形態の下流側リップ１５よりも平坦に近い形状にすることができる。その結果、厚みに関して精度の高い塗工膜の形成を容易に行うことができる。

また、他の実施例として、上流側リップ１４が基材Ｗに当接することにより下流側リップ１５と対向する位置において基材Ｗのたわみが無くなる場合は、図５（ｂ）に示すように上流側リップ１４も下流側リップ１５も平坦な形状（すなわち、長手方向中央部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ４と端部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ３が同値となる形状）であっても良い。

また、図５（ａ）の第２実施形態とは逆に下流側リップ１５は平坦な形状を有し、上流側リップ１４の方が平坦でない形状を有するようにしても良い。この場合、上流側リップ１４は中央部の方が端部よりも高い形状となる。この場合でも第２実施形態と同様に、長手方向中央部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ６の方が端部における上流側リップ１４と下流側リップ１５の高さの差ｄ５よりも大きくなっている。このようにすることによって、下流側リップ１５と対向する位置における重力による基材Ｗの変形を見越して、上流側リップ１４と当接する位置においてあらかじめ基材Ｗに変形を加え、下流側リップ１５と対向する位置での基材Ｗの形状を平坦にすることができる。その結果、厚みに関して精度良く塗工膜を形成することができる。

次に、その他の実施形態の塗工装置を図６に示す。

上記の第２実施形態では、塗工装置３は図４に鎖線で示すような軸に対して非対称な形状を有しており、図４に寸法ｄで示すように上流側リップ１４が下流側リップ１５よりも高く突き出た形状を有していることにより上流側リップ１４が下流側リップ１５よりも高い位置にあるのに対し、図６の実施例では塗工装置３は図中に鎖線で示すような軸に対して対称な形状であり、塗工装置３の配置角度を傾けることによって上流側リップ１４が下流側リップ１５よりも高い位置となるようにしている。この場合でも、上流側リップ１４を基材Ｗに当接させることにより基材Ｗのたわみを抑制し、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上の塗工装置により、シート状の基材の両面に塗工を行う場合であっても塗工膜の厚みを均一にすることが可能である。

ここで、本発明の塗工装置は、以上で説明した形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。たとえば、上記の説明では第１のダイ２は基材Ｗがロール４に支持された位置で塗工を行っているが、図７に示すように第１のダイ２においても支持が無い位置で塗工を行っても良い。図７のように基材Ｗの上方に第１のダイ２が配置されて下向きに塗工液の吐出を行う場合、基材搬送方向の少なくとも下流側のリップがその長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状（すなわち、端部とくらべて中央部が突き出た形状）を有することにより、たわんだ基材Ｗに対して前記長手方向において下流側のリップと基材Ｗとの距離を均一にすることができ、膜厚が均一な塗工膜を形成することができる。

また、上記の説明では基材の片面に塗工膜を形成させたあとに基材のもう片面への塗工を行っているが、基材をはさんで上下方向にダイを並べ、基材の両面への塗工を同時に行うようにしても良い。

１塗工システム
２第１のダイ
３塗工装置（第２のダイ）
４ロール
５ロール
１１マニホールド
１２スリット
１３吐出口
１４上流側リップ
１５下流側リップ
２１先端ブロック
２２調節ボルト
９１第１のダイ
９２第２のダイ
９３ロール
Ｍ１塗工膜
Ｍ２塗工膜
Ｗ基材

Claims

所定方向に搬送されるシート状の基材の下方に配置されて上向きに塗工液を吐出するダイを備え、
前記ダイは塗工液の吐出口を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材の搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップと下流側リップとを有し、
前記上流側リップは前記下流側リップよりも基材の搬送方向の上流側に設けられ、
少なくとも前記下流側リップは、前記下流側リップの長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有することを特徴とする、塗工装置。
前記下流側リップは、前記長手方向において下に凸の扇形の弧の形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の塗工装置。
前記上流側リップの高さは前記下流側リップの高さより高く、前記上流側リップは基材に当接することを特徴とする、請求項１または２に記載の塗工装置。
前記上流側リップと前記下流側リップの高さの差は、両者の長手方向において中央部の方が端部よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の塗工装置。
前記ダイは塗工液の吐出口を形成するように互いに所定の隙間を設けて基材の搬送方向と略同一方向に平行に配列された上流側リップと下流側リップとを有し、
前記上流側リップは前記下流側リップよりも基材の搬送方向の上流側に設けられ、
少なくとも前記下流側リップは、前記下流側リップの長手方向において中央部の方が端部よりも低い形状を有することを特徴とする、塗工装置。