JP2019060505A - Drying method and dryer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材の上に形成された化学電池材料などの塗布膜の乾燥技術に関する。 The present invention relates to the drying technology of a coating film such as a chemical battery material formed on a substrate.
特許文献1には、帯状の基材に活物質と溶媒を混合したスラリー状の電極材料を塗工して塗布膜を生成し、ヒーターから塗布膜に遠赤外線を照射して塗布膜を乾燥させる電極製造装置が示されている。当該装置は、電極材料の塗布膜における溶媒の膜厚を推定し、推定された膜厚に対して溶媒による赤外線の吸収率が最大となる波長を推定する。当該装置は、推定された波長の赤外線を放出するためのヒーターの温度を推定し、推定した膜厚および推定したヒーター温度の組合せにて溶媒が沸騰するか否かを、膜厚と溶媒が沸騰を開始するヒーターの温度と関係に基づいて判定する。溶媒が沸騰しないと判定されれば、当該装置はヒーター温度を当該推定した温度に設定する一方、沸騰すると判定された場合には、当該装置は、次に大きい吸収率のピークを示す赤外線の波長を新たに推定し、新たに推定した波長の赤外線を放出するヒーター温度を新たに推定し、新たに推定した温度にて溶媒が沸騰するか否かを再び判定する。当該装置は、溶媒が沸騰しなくなるヒーターの温度が推定されるまで、上記処理を繰り返すことによって、溶媒の沸騰を防ぐことを図っている。
In
特許文献1の装置では、溶媒の沸騰を生じないように推定された温度にヒーターを設定することで、溶媒の沸騰を抑制できるが、ヒーターからの輻射熱によって電極材料中の結着剤が融解し、製造される電極の性能が低下するといった問題がある。また、当該装置には、塗布膜による吸収効率が最も高い波長の遠赤外線が十分に照射されずに塗布膜の乾燥効率が低下するといった問題もある。
In the device of
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、活物質、溶媒及び結着剤を含んで基材上に形成された薄膜を、当該薄膜中の結着剤の融解を抑制しつつ効率良く乾燥できる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and a thin film formed on a substrate, containing an active material, a solvent and a binder, while suppressing the melting of the binder in the thin film. An object of the present invention is to provide a technology that can dry efficiently.
上記の課題を解決するために、第1の態様に係る乾燥方法は、活物質、溶媒及び結着剤を含んで基材上に形成された薄膜を乾燥させる乾燥方法であって、前記溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を前記薄膜に照射する照射工程と、前記照射工程と並行して、前記結着剤が融解する温度未満に前記薄膜を冷却する冷却工程と、を備える。 In order to solve the above problems, the drying method according to the first aspect is a drying method for drying a thin film formed on a substrate, which contains an active material, a solvent and a binder, and it is based on the solvent An irradiation step of irradiating the thin film with far infrared rays having a wavelength range in which the absorptivity is maximum, and a cooling step of cooling the thin film to a temperature lower than the melting temperature of the binder in parallel with the irradiation step. Prepare.
第2の態様に係る乾燥装置は、活物質、溶媒及び結着剤を含んで基材上に形成された薄膜を乾燥させる乾燥装置であって、前記溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を前記薄膜に照射する照射部と、前記照射部により遠赤外線が照射されている前記薄膜を、前記結着剤が融解する温度未満に冷却する冷却部と、を備える。 The drying apparatus according to the second aspect is a drying apparatus for drying a thin film formed on a substrate, containing an active material, a solvent, and a binder, and a wavelength range in which the absorption rate by the solvent is maximized The thin film according to the present invention includes: an irradiation unit which irradiates the thin film with far infrared rays, and a cooling unit which cools the thin film irradiated with the far infrared rays by the irradiation unit to a temperature lower than a temperature at which the binder melts.
第3の態様に係る乾燥装置は、第2の態様に係る乾燥装置であって、前記照射部は前記基材に対して前記薄膜側に配置され、前記冷却部は前記基材に対して前記照射部とは反対側に配置されている。 The drying device according to the third aspect is the drying device according to the second aspect, wherein the irradiation unit is disposed on the thin film side with respect to the base, and the cooling unit is with respect to the base It is arrange | positioned on the opposite side to the irradiation part.
第4の態様に係る乾燥装置は、第2または第3の態様に係る乾燥装置であって、前記照射部を冷却する照射部冷却機構をさらに備える。 The drying device according to the fourth aspect is the drying device according to the second or third aspect, and further includes an irradiation unit cooling mechanism that cools the irradiation unit.
第5の態様に係る乾燥装置は、第2から第4のいずれか1つの態様に係る乾燥装置であって、前記基材が長尺帯状であり、当該乾燥装置は、前記基材をその長手方向に移動させる移動部をさらに備える。 The drying device according to the fifth aspect is the drying device according to any one of the second to fourth aspects, wherein the base material is in the form of a long strip, and the drying device is characterized in that It further comprises a moving unit for moving in the direction.
第6の態様に係る乾燥装置は、第5の態様に係る乾燥装置であって、前記照射部が前記移動部による前記基材の移動方向に沿って複数配置され、前記複数の照射部のうち互いに隣り合う照射部の間に前記冷却部が配置される。 The drying device according to a sixth aspect is the drying device according to the fifth aspect, wherein a plurality of the irradiation units are disposed along the moving direction of the base material by the moving unit, and among the plurality of irradiation units The cooling unit is disposed between the irradiation units adjacent to each other.
第1の態様に係る発明によれば、照射工程において溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線が薄膜に照射され、冷却工程において、照射工程と並行して、結着剤が融解する温度未満に薄膜が冷却される。従って、当該薄膜中の結着剤の融解を抑制しつつ当該薄膜を効率良く乾燥できる。 According to the invention of the first aspect, the thin film is irradiated with far infrared rays having a wavelength range in which the absorption rate by the solvent is maximum in the irradiation step, and in the cooling step, the binder is melted in parallel with the irradiation step. The thin film is cooled below the Therefore, the thin film can be efficiently dried while suppressing the melting of the binder in the thin film.
第2の態様に係る発明によれば、照射部は、溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を薄膜に照射し、冷却部は、照射部により遠赤外線が照射されている薄膜を、結着剤が融解する温度未満に冷却する。従って、当該薄膜中の結着剤の融解を抑制しつつ当該薄膜を効率良く乾燥できる。 According to the invention of the second aspect, the irradiating unit irradiates the thin film with far infrared rays having a wavelength range in which the absorptance by the solvent is maximum, and the cooling unit is a thin film irradiated with far infrared rays by the irradiating unit. Is cooled below the temperature at which the binder melts. Therefore, the thin film can be efficiently dried while suppressing the melting of the binder in the thin film.
第3の態様に係る発明によれば、照射部は基材に対して薄膜側に配置され、冷却部は基材に対して照射部とは反対側に配置されているので、基材の平面視において照射部と冷却部との設置に要する領域を小さくできる。 According to the invention of the third aspect, the irradiation unit is disposed on the thin film side with respect to the substrate, and the cooling unit is disposed on the side opposite to the irradiation unit with respect to the substrate. It is possible to reduce the area required for the installation of the irradiation unit and the cooling unit in vision.
第4の態様に係る発明によれば、照射部冷却機構が照射部を冷却するので、照射部からの輻射熱を抑制できる。 According to the invention of the fourth aspect, since the irradiation part cooling mechanism cools the irradiation part, it is possible to suppress the radiant heat from the irradiation part.
第5の態様に係る発明によれば、基材が長尺帯状であり、移動部が基材をその長手方向に移動させるので、移動部が、例えば、基材の巻き出しローラと巻き取りローラとを備えることによって、乾燥装置を小型化できる。 According to the invention of the fifth aspect, since the base material has a long strip shape and the moving part moves the base material in its longitudinal direction, the moving part is, for example, the unwinding roller of the base material and the winding roller And the drying device can be miniaturized.
第6の態様に係る発明によれば、照射部が移動部による基材の移動方向に沿って複数配置され、複数の照射部のうち互いに隣り合う照射部の間に冷却部が配置されるので、基材の乾燥効率を向上できる。 According to the invention of the sixth aspect, a plurality of irradiation units are disposed along the moving direction of the base material by the moving unit, and the cooling unit is disposed between the adjacent irradiation units among the plurality of irradiation units. The drying efficiency of the substrate can be improved.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1.塗膜形成システムの全体構成>
図1は、本発明に係る乾燥装置を組み込んだ塗膜形成システム1の全体構成を示す図である。なお、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
<1. Overall configuration of coating film forming system>
FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a coating
この塗膜形成システム1は、基材5としての金属箔の上に電極材料である活物質の塗工液を塗工し、その塗工液の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行う装置である。塗膜形成システム1は、塗工装置10、乾燥部70および搬送機構80を備える。乾燥部70と搬送機構80とは、乾燥装置150としても動作する。また、塗膜形成システム1は、システム全体を管理する制御部90を備える。また、塗膜形成システム1は、塗工装置10に電極材料の塗工液を送給するポンプユニット15と、電源等を収納する電装ボックス(不図示)とを備える。
The coating
基材5は、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。塗膜形成システム1にてリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材5として例えばアルミニウム箔(Al)を用いることができる。また、塗膜形成システム1にて負極を製造する場合には、基材5として例えば銅箔(Cu)を用いることができる。基材5は長尺のシート状(長尺帯状)の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅600mm〜700mm、厚さ10μm〜20μmとすることができる。
The
長尺の基材5は、巻き出しローラ81から送り出されて巻き取りローラ82によって巻き取られることにより、塗工装置10、乾燥部70の順に搬送される。搬送機構80は、これら巻き出しローラ81および巻き取りローラ82と複数の補助ローラ83とを備えて構成される。なお、補助ローラ83の個数および配置位置については、図1の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に増減することができる。搬送機構80は、基材5をその長手方向に沿って移動させる。
The
乾燥部70は、塗工装置10にて基材5の上に形成された塗工液の塗膜7の乾燥処理を行う。乾燥部70は、搬送機構80によって搬送される基材5を加熱することによって、塗工液から溶剤を蒸発させて乾燥処理を行う。塗膜形成システム1が、例えば、塗工装置10に対して基材5の搬送方向の下流側であって、乾燥部70に対して当該搬送方向の上流側に、塗工液の塗膜を緩やかに昇温させる予熱部を備え、乾燥部70に対して当該搬送方向の下流側に塗膜をより高温に加熱して膜中の歪みや残留応力を除去するアニール部などを備えていてもよい。
The
塗工装置10は、塗工ノズル11およびバックアップローラ12を備える。塗工ノズル11は、電極材料である活物質の溶液をポンプユニット15から供給される。塗工ノズル11は、バックアップローラ12に押圧支持された状態で走行する基材5の表面に当該溶液を塗布する。塗膜形成システム1にて正極を製造する場合には、塗工ノズル11から、正極材料の塗工液として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電助剤であるカーボン(C)、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)の混合液を基材5に塗布する。コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質としてニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、燐酸鉄リチウム(LiFePO4)などを用いることもできる。
The
一方、塗膜形成システム1にて負極を製造する場合には、塗工ノズル11から、負極材料の塗工液として、例えば負極活物質である黒鉛(グラファイト)、結着剤であるPVDF、溶剤であるNMPの混合液を基材5に塗布する。黒鉛に代えて、負極活物質としてハードカーボン、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、シリコン合金、スズ合金などを用いることもできる。これら正極材料および負極材料の塗工液は固体(微粒子)が分散されたスラリーである。
On the other hand, when the negative electrode is manufactured by the coating
塗工ノズル11としては、基材5の幅方向に沿ってスリット状の吐出口を設けたスリットノズルを用いることができる。塗工ノズル11は、ポンプユニット15から供給された電極材料の塗工液を吐出口11aから吐出して、走行する基材5に塗布し、基材5の表面に電極材料の塗布膜を形成する。ポンプユニット15は、制御部90の制御下で開閉される不図示の供給バルブを備えている。供給バルブは、ポンプユニット15から塗工ノズル11への送出/停止を繰り返し切り替える。供給バルブの開閉のタイミングは制御部90によって適宜に制御される。供給バルブが、開閉の切り替えを繰り返すことによって、基材5の所定位置に所定幅で塗工液が間欠的に塗布される。
As the
塗工装置10において基材5の表面に形成される電極材料の塗布膜の厚さは、乾燥前の状態で、例えば、100μm〜200μmであり、通常、基材5の厚さの10倍以上である。このような比較的厚い塗布膜を形成したとしても、電極材料は1Pa・s(パスカル秒)以上の粘度を有する高粘度のスラリーであるため、直ちに液ダレ等が生じることは無い。塗工装置10にて電極材料の塗布膜が形成された基材5は搬送機構80によって乾燥部70に搬送されて塗布膜の乾燥処理が行われる。
The thickness of the coating film of the electrode material formed on the surface of the
<2.赤外線照射ユニット51>
図2は、乾燥装置150の乾燥部70の構成例を示す側面模式図である。乾燥装置150は、活物質、溶媒及び結着剤を含んで基材5上に形成された塗膜7を乾燥させる。
<2.
FIG. 2 is a schematic side view showing a configuration example of the drying
図3は、赤外線照射ユニット51と塗膜冷却ユニット52の構成例を示す側面模式図である。
FIG. 3 is a schematic side view showing a configuration example of the
図2に示されるように、乾燥部70は、複数(図2では、2つ)の赤外線照射ユニット51を備えている。複数の赤外線照射ユニット51は、搬送機構80による基材5の移動方向に沿って配置されている。また、赤外線照射ユニット51は基材5に対して塗膜7側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the drying
図3に示す赤外線照射ユニット51は、遠赤外線ヒーター60を備えている。遠赤外線ヒーター60は、箱状の筐体64に収容されている。筐体64のうち塗膜7に面する面64aは、例えば、石英硝子等によって形成されている。これにより、遠赤外線ヒーター60が放射する遠赤外線の放射エネルギーの減衰を抑制できる。
The
遠赤外線ヒーター60は、プレート型の遠赤外線ヒーターである。遠赤外線ヒーター60は、例えば、アルミニウム製の板状部材61と、板状部材61に埋設された棒状ヒーター62とを備える。板状部材61の一面には、金属酸化物セラミックス等からなる遠赤外線放射板63が溶融等によって取付けられる。棒状ヒーター62は、例えば、断面円形の棒形状を有し、基材5の幅方向に沿って板状部材61を貫通している。棒状ヒーター62の両端部は、板状部材61からそれぞれ露出している。
The far
棒状ヒーター62は、例えば、金属製の外筒(不図示)と、発熱体(不図示)と、発熱体と接続された接続端子(不図示)等を備えている。発熱体は、螺旋状に旋回されて、棒状ヒーター62の長手方向に延在している。発熱体は、棒状ヒーター62の外筒内において酸化マグネシウム等の絶縁性粉体により外筒に対して電気的な絶縁状態で支持されている。棒状ヒーター62が通電されて発熱すると、遠赤外線放射板63も加熱される。その結果、加熱された遠赤外線放射板63から赤外線が放射される。塗膜7は、当該赤外線によって加熱される。遠赤外線ヒーター60としてロッド型のものが採用されてもよい。
The rod-shaped
赤外線照射ユニット51は、さらに、照射部冷却機構53を備えている。照射部冷却機構53は、赤外線照射ユニット51、より詳細には、赤外線照射ユニット51の遠赤外線ヒーター60を冷却する。
The
照射部冷却機構53は、冷風送風部65と、筐体64内と冷風送風部65とを連通接続する配管66とを備えている。冷風送風部65は、配管66を介して筐体64内に常温のドライエアを送給する。筐体64内に供給されたドライエアは、遠赤外線ヒーター60の周囲に沿って流れて遠赤外線ヒーター60を冷却する。遠赤外線ヒーター60を冷却したドライエアは、筐体64に連通接続する配管67から筐体64の外部に排出される。
The irradiation
図2の例では、乾燥装置150の乾燥部70は、複数の赤外線照射ユニット51を備えているが、乾燥部70が1つの赤外線照射ユニット51を備えてもよい。また、図3の例では、赤外線照射ユニット51は、照射部冷却機構53を備えているが、赤外線照射ユニット51が照射部冷却機構53を備えていなくてもよい。
Although the drying
<3.遠赤外線ヒーター60が照射する遠赤外線の波長について>
図4は、塗膜7中の溶媒による赤外線の吸収率をグラフ形式で示す図である。図4は、塗膜7の膜厚を10μmと200μmの2通りに変更して、赤外線の波長と、塗膜7中の溶媒による赤外線の吸収率との関係し、測定結果をグラフ化した図である。溶媒としては、NMPが採用されている。なお、図4のグラフでは、波長が3μm以下の場合の測定結果が測定誤差によって乱れている。基材5上に形成される塗膜7の膜厚は、多くの場合、100μm〜200μm以下となる。
<3. About the wavelength of far infrared rays emitted by the far
FIG. 4 is a graph showing the infrared absorptivity of the solvent in the
図5は、黒体の分光放射発散度をグラフ形式で示す図である。遠赤外線ヒーター60の分光放射発散度のグラフは、図5のグラフとほぼ同じ形状であって、図5のグラフよりも僅かに値が小さくなるが、これらのグラフのピーク波長は略同じであるため、遠赤外線ヒーター60が照射する遠赤外線の波長について、図5等に基づいて検討する。
FIG. 5 is a graphical representation of the spectral radiance of a black body. The graph of the spectral radiation emittance of the far-
図5に示されるように、遠赤外線ヒーター60の温度が高くなると、放射エネルギーは全体的に大きくなる。また、放射エネルギーのピーク値は、遠赤外線ヒーター60の温度が高くなると、短波長側に移動している。
As shown in FIG. 5, as the temperature of the far-
塗膜7を効率的に乾燥するためには、遠赤外線の波長としては、塗膜7の厚み方向の各位置において、塗膜7中の溶媒による遠赤外線の吸収率が略均一であって、また、赤外線のエネルギーはできるだけ高いことが望ましい。
In order to dry the
図4に示されるように、NMPによる赤外線の吸収率のピークは、波長3.5μm、6μm、および9μmに存在している。 As shown in FIG. 4, peaks of infrared absorptivity by NMP exist at wavelengths of 3.5 μm, 6 μm, and 9 μm.
波長が6μmの場合、赤外線が塗膜7の表面から膜厚10μmに達したときに、塗膜7に赤外線の略全てが吸収されてしまい、10μmよりも深いところまで赤外線が到達しない。このため、波長が6μmの遠赤外線を用いることは好ましくない。
In the case where the wavelength is 6 μm, when the infrared rays reach a film thickness of 10 μm from the surface of the
また、波長が9μmの場合、赤外線は、塗膜7の表面から深さ10μmに達したときに50%が吸収され、深さ200μmに達したときに略100%が吸収される。このことから、各深さにおける吸収率は、波長が6μmの場合に比べて改善している。しかしながら、図5のグラフに示されるように、波長が9μmの場合には、赤外線のエネルギーが小さいため、溶媒の乾燥効率が悪くなる。このため、波長が9μmの遠赤外線を用いることも好ましくない。
When the wavelength is 9 μm, 50% of the infrared light is absorbed when it reaches a depth of 10 μm from the surface of the
波長が3.5μmの場合、赤外線は、塗膜7の表面から深さ10μmに達したときに約30%が吸収され、深さ200μmに達したときに略100%が吸収される。このことから各深さにおける吸収率の均一性は、波長が9μmである場合に比べて改善している。
When the wavelength is 3.5 μm, about 30% is absorbed when the infrared ray reaches a depth of 10 μm from the surface of the
また、図5のグラフに示されるように、波長が3.5μmである場合には、赤外線の放射エネルギーも最大値に近くなっている。 Further, as shown in the graph of FIG. 5, when the wavelength is 3.5 μm, the infrared radiation energy is also close to the maximum value.
従って、NMPを溶媒として含む塗膜7を効率良く乾燥するためには、遠赤外線ヒーター60が照射する遠赤外線の波長を3.5μmの近傍、例えば、3μm〜4μmとすることが好ましい。これにより、赤外線照射ユニット51は、溶媒であるNMPによる吸収率が最大となる波長域(3μm〜4μm)を有する遠赤外線を塗膜7に照射する。
Therefore, in order to efficiently dry the
<4.結着剤の劣化対策>
図5のグラフに示されるように、遠赤外線ヒーター60の温度を、例えば、400℃〜500℃程度とすると、波長3μm〜4μmの範囲の放射エネルギーは、放射エネルギーのピーク値に近くなるとともに、その絶対値も十分に大きくなっている。
<4. Measures for deterioration of binder>
As shown in the graph of FIG. 5, assuming that the temperature of the far
このことから、塗膜7の乾燥効率を向上する観点から遠赤外線ヒーター60が放射する赤外線(遠赤外線)の波長を3μm〜4μmにするためには、遠赤外線ヒーター60の温度を、例えば、400℃〜500℃程度とすることが好ましいことが判る。
From this, from the viewpoint of improving the drying efficiency of the
しかしながら、遠赤外線ヒーター60がこのように高温にされると、塗膜7に含まれる結着剤であるPVDFの融点は、例えば、140℃〜180℃であるため、高温の遠赤外線ヒーター60から輻射熱によって、塗膜7内のPVDFが加熱されて、融点を超えて融解する場合がある。
However, when the far-
この場合には、塗膜7がその後冷却されて生成される電極の性能は悪化する。この原因として、例えば、PVDFが融解したことによって、塗膜7中における活物質の均一性が悪化すること等が考えられる。
In this case, the
そこで、乾燥装置150では、図2に示されるように、乾燥部70が複数(図2では、6個)の塗膜冷却ユニット52を備えている。
Therefore, in the
<5.塗膜冷却ユニット52>
乾燥部70は、複数(図2の例では6個)の塗膜冷却ユニット52をさらに備えている。塗膜冷却ユニット52は、赤外線照射ユニット51により遠赤外線が照射されている塗膜7を、結着剤(具体的には、例えば、PVDF)が融解する温度未満に冷却する。
<5. Coating
The drying
図3に示すように、塗膜冷却ユニット52は、常温のドライエアを送給する冷風送風部71と、冷風送風部71が供給するドライエアを導く配管72と、配管72と連通接続されてドライエアを配管72から内部に導入する箱状の冷風吹出部73とを備えている。冷風吹出部73の基材5側の面には、複数の噴射孔(不図示)が形成されている。冷風吹出部73に導入されたドライエアは、複数の噴射孔から基材5側に噴射される。
As shown in FIG. 3, the coating
図2の例では、2つの塗膜冷却ユニット52が、基材5に対して塗膜7側、すなわち赤外線照射ユニット51側に配置されている。当該2つの塗膜冷却ユニット52のそれぞれは、複数の塗膜冷却ユニット52のうち隣り合う塗膜冷却ユニット52の間に配置されている。当該2つの塗膜冷却ユニット52では、冷風吹出部73は、基材5上の塗膜7にドライエア(冷風)を直接噴射して塗膜7を冷却する。
In the example of FIG. 2, two coating
また、6個の塗膜冷却ユニット52のうち、4つの塗膜冷却ユニット52は、基材5に対して赤外線照射ユニット51とは反対側に配置されている。当該4つの塗膜冷却ユニット52では、冷風吹出部73は基材5に直接ドライエアを噴射する。冷風吹出部73は、基材5に対してこれらの塗膜冷却ユニット52とは反対側に形成された塗膜7を、基材5を介して間接的に冷却する。
Further, among the six coating
図2の例では、乾燥部70は複数の塗膜冷却ユニット52を備えているが、乾燥部70が1つの塗膜冷却ユニット52を備えていてもよい。また、図2の例では、乾燥部70は、基材5の両側に塗膜冷却ユニット52を備えているが、何れか一方側のみに塗膜冷却ユニット52を備えていてもよい。
In the example of FIG. 2, the drying
<6.塗膜形成システム1(乾燥装置150)の動作について>
図6、図7は、塗膜形成システム1(乾燥装置150)の動作の一例を示すフローチャートである。
<6. Operation of Coating Film Forming System 1 (Drying Device 150)>
FIG. 6, FIG. 7 is a flowchart which shows an example of operation | movement of the coating-film formation system 1 (drying apparatus 150).
以下に、図6、図7のフローチャートに従って、塗膜形成システム1(乾燥装置150)の動作を説明する。 Hereinafter, the operation of the coating film forming system 1 (drying apparatus 150) will be described according to the flowcharts of FIGS. 6 and 7.
図6のステップS10では、搬送機構80は、巻き出しローラ81と巻き取りローラ82とを回転させて、巻き出しローラ81に巻き回されている基材5を巻き取りローラ82側に供給する。これにより、搬送機構80は、所定の搬送経路に沿って基材5の搬送を開始する。
In step S10 of FIG. 6, the
ステップS20では、塗膜形成システム1は塗工ノズル11から塗工液を基材5の一面に吐出することで、基材5上への塗膜7の形成を開始する。上述のように、塗工ノズル11は、間欠的に塗工液を吐出する。
In step S <b> 20, the coating
ステップS30では、乾燥部70の赤外線照射ユニット51が遠赤外線の照射を開始する。上述のように、赤外線照射ユニット51は、塗膜7内の溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を、乾燥部70へ搬送された塗膜7に対して照射する。具体的には、遠赤外線ヒーター60(遠赤外線放射板63)は、予め設定された温度(例えば、400℃〜500℃の温度)とされ、塗膜7内の溶媒による吸収率が最大となる波長域(例えば、3μm〜4μm)を有する赤外線(遠赤外線)を照射する。制御部90は、遠赤外線ヒーター60の棒状ヒーター62への通電量と、遠赤外線放射板63の温度との関係を予め、内部の記憶装置に記憶しており、当該関係に基づいて、遠赤外線放射板63の温度を制御する。塗膜7内の溶媒による吸収率が最大となる波長(例えば、3.5μm)と、遠赤外線ヒーター60が放射する放射エネルギーのピークを与える波長(例えば、黒体放射において400℃では、4.3μm)との差が、好ましくは1μm以下となるように、遠赤外線ヒーター60(遠赤外線放射板63)の温度が制御されることが好ましい。
In step S30, the
また、乾燥装置150は、遠赤外線ヒーター60への通電と並行して、照射部冷却機構53からドライエアの供給を開始して、筐体64内の遠赤外線ヒーター60の冷却を行ってもよい。
In addition, the
ステップS40では、塗膜冷却ユニット52が冷風の噴射を開始することによって、基材5上に形成された塗膜7の冷却を開始する。塗膜冷却ユニット52は、塗膜7に含まれる結着剤が融解する温度未満に塗膜7を冷却する。
In step S40, the coating
ステップS40の処理が開始されると、処理は図7のステップS110に移される。 When the process of step S40 is started, the process is transferred to step S110 of FIG.
ステップS110では、例えば、制御部90は、冷風である常温のドライエアの風量を設定するための設定パラメータを、レシピ情報等に基づいて取得する。当該レシピ情報等は、予め、制御部90に入力されて、制御部90内の記憶装置に記憶されている。当該設定パラメータは、例えば、遠赤外線ヒーター60(遠赤外線放射板63)の温度、塗膜7の膜厚、塗膜7の搬送速度等である。
In step S110, for example, the
ステップS120では、制御部90は、ステップS110で取得した設定パラメータに基づいて、塗膜冷却ユニット52から供給する常温のドライエア(冷風)の風量を設定する。当該風量は、塗膜7内の結着剤が融解する温度未満に塗膜7を冷却可能な風量に設定される。塗膜冷却ユニット52が供給するドライエアの風量と、設定パラメータの下での塗膜7(結着剤)の温度との関係は、予め、取得されて制御部90内の記憶装置に記憶されている。制御部90は、この関係を参照してドライエアの風量を設定する。
In step S120, the
なお、溶媒がNMPで結着剤がPVDFである場合には、塗膜7の温度は、好ましくは、100℃以上、かつ、140℃(PVDFの融点の一例)未満とされる。塗膜7の温度は、結着剤の融点未満で、当該融点にできるだけ近い温度されることが好ましい。
When the solvent is NMP and the binder is PVDF, the temperature of the
ステップS130では、制御部90が、冷風送風部71を制御して、ステップS120で設定した風量にて塗膜冷却ユニット52からドライエアの供給を開始させる。これにより、処理は、図7のステップS50に移される。
In step S130, the
ステップS50では、塗膜形成システム1は、レシピに従った塗膜7の形成が終了すると、制御部90の制御に従って、基材5への塗膜7の形成を終了する。
In step S50, when the formation of the
ステップS60では、赤外線照射ユニット51は、遠赤外線ヒーター60の棒状ヒーター62への通電を停止して、遠赤外線放射板63からの遠赤外線の照射を終了する。
In step S60, the
ステップS70では、塗膜冷却ユニット52は、ドライエアの噴射を停止して、塗膜7の冷却を終了する。
In step S <b> 70, the coating
ステップS80では、搬送機構80は、巻き出しローラ81と巻き取りローラ82とを停止させて、基材5の搬送を終了する。これにより、図6の動作が終了する。
In step S80, the
以上のような本実施形態に係る乾燥方法によれば、照射工程において溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線が塗膜7に照射され、冷却工程において、照射工程と並行して、結着剤が融解する温度未満に塗膜7が冷却される。従って、当該塗膜7中の結着剤の融解を抑制しつつ当該塗膜7を効率良く乾燥できる。
According to the drying method according to the present embodiment as described above, far infrared rays having a wavelength range in which the absorptivity by the solvent is maximum are irradiated to the
また、以上のように構成された本実施形態に係る乾燥装置によれば、赤外線照射ユニット51は、溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を塗膜7に照射し、塗膜冷却ユニット52は、赤外線照射ユニット51により遠赤外線が照射されている塗膜7を、結着剤が融解する温度未満に冷却する。従って、当該塗膜7中の結着剤の融解を抑制しつつ当該塗膜7を効率良く乾燥できる。
Moreover, according to the drying apparatus concerning this embodiment comprised as mentioned above, the
また、本実施形態に係る乾燥装置によれば、赤外線照射ユニット51は基材5に対して塗膜7側に配置され、塗膜冷却ユニット52は基材5に対して赤外線照射ユニット51とは反対側に配置されているので、基材5の平面視において赤外線照射ユニット51と塗膜冷却ユニット52との設置に要する領域を小さくできる。
Further, according to the drying device according to the present embodiment, the
また、本実施形態に係る乾燥装置によれば、照射部冷却機構53が赤外線照射ユニット51を冷却するので、赤外線照射ユニット51からの輻射熱を抑制できる。
Further, according to the drying device according to the present embodiment, since the irradiation
また、本実施形態に係る乾燥装置によれば、基材5が長尺帯状であり、搬送機構80が基材5をその長手方向に移動させるので、搬送機構80が、例えば、基材5の巻き出しローラ81と巻き取りローラ82とを備えることによって、乾燥装置を小型化できる。
Further, according to the drying device according to the present embodiment, since the
また、本実施形態に係る乾燥装置によれば、赤外線照射ユニット51が搬送機構80による基材5の移動方向に沿って複数配置され、複数の赤外線照射ユニット51のうち互いに隣り合う赤外線照射ユニット51の間に塗膜冷却ユニット52が配置されるので、基材5の乾燥効率を向上できる。
Further, according to the drying device according to the present embodiment, a plurality of
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Although the present invention has been shown and described in detail, the above description is illustrative and not restrictive in all aspects. Therefore, in the present invention, within the scope of the invention, the embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 塗膜形成システム
10 塗工装置
11 塗工ノズル
11a 吐出口
12 バックアップローラ
5 基材
51 赤外線照射ユニット(照射部)
52 塗膜冷却ユニット(冷却部)
53 照射部冷却機構
60 遠赤外線ヒーター
62 棒状ヒーター
63 遠赤外線放射板
65,71 冷風送風部
7 塗膜(薄膜)
70 乾燥部
73 冷風吹出部
80 搬送機構(移動部)
81 巻き出しローラ
82 巻き取りローラ
83 補助ローラ
90 制御部
DESCRIPTION OF
52 Coating film cooling unit (cooling unit)
53 Irradiated
70 drying
81 Take-out
Claims (6)
前記溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を前記薄膜に照射する照射工程と、
前記照射工程と並行して、前記結着剤が融解する温度未満に前記薄膜を冷却する冷却工程と、
を備える、乾燥方法。 A drying method for drying a thin film formed on a substrate, comprising an active material, a solvent and a binder,
Irradiating the thin film with far infrared rays having a wavelength range in which the absorption rate by the solvent is maximized;
In parallel to the irradiation step, a cooling step of cooling the thin film to a temperature lower than the melting temperature of the binder;
And drying method.
前記溶媒による吸収率が最大となる波長域を有する遠赤外線を前記薄膜に照射する照射部と、
前記照射部により遠赤外線が照射されている前記薄膜を、前記結着剤が融解する温度未満に冷却する冷却部と、
を備える、乾燥装置。 A drying apparatus for drying a thin film formed on a substrate, comprising an active material, a solvent and a binder,
An irradiation unit which irradiates the thin film with far infrared rays having a wavelength range in which the absorption rate by the solvent is maximized;
A cooling unit configured to cool the thin film irradiated with far infrared rays by the irradiation unit to a temperature lower than a melting temperature of the binder;
A dryer comprising:
前記照射部は前記基材に対して前記薄膜側に配置され、
前記冷却部は前記基材に対して前記照射部とは反対側に配置されている、乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 2, wherein
The irradiation unit is disposed on the thin film side with respect to the base material,
The drying device, wherein the cooling unit is disposed on the side opposite to the irradiation unit with respect to the base material.
前記照射部を冷却する照射部冷却機構をさらに備える、乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 2 or 3, wherein
The drying device, further comprising: an irradiation unit cooling mechanism that cools the irradiation unit.
前記基材が長尺帯状であり、
当該乾燥装置は、
前記基材をその長手方向に移動させる移動部をさらに備える、乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein
The base material is a long strip,
The drying device
The drying device, further comprising a moving unit that moves the substrate in its longitudinal direction.
前記照射部が前記移動部による前記基材の移動方向に沿って複数配置され、
前記複数の照射部のうち互いに隣り合う照射部の間に前記冷却部が配置される、乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 5, wherein
A plurality of the irradiation units are disposed along the moving direction of the base material by the moving unit;
The drying device, wherein the cooling unit is disposed between irradiation units adjacent to each other among the plurality of irradiation units.
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