JP2019188335A - グラビア塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】貯留部から塗料が漏れる虞を低減できるグラビア塗工装置を提供する。【解決手段】グラビア塗工装置２２は、搬送方向Ｘの上流側から下流側に向かって搬送される帯状電極１８にスラリー２０を転写する転写部２４を備える。転写部２４は、スラリー２０を貯留する貯留部３２と、貯留部３２に貯留されたスラリー２０を帯状電極１８に転写するグラビアロール３３と、を有する。グラビアロール３３の軸方向Ｙにおいて、グラビアロール３３の大きさは、貯留部３２の大きさよりも大きい。グラビア塗工装置２２は、吹付部２５により貯留部３２とグラビアロール３３の間に向けて軸方向Ｙの外側からエアを吹き付ける。【選択図】図４

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。

例えば特許文献１のグラビア塗工装置は、外周面に版（溝）が刻まれたグラビアロールと、グラビアロールに供給する塗工液（塗料）を溜める液溜め部（貯留部）と、を備える。グラビアロールは、外周面の一部が液溜め部に配置された状態で回転し、版に浸潤した塗工液をウエブ（基材シート）に塗工する。

特開２０１６−１０７２４４号公報

グラビアロールは、液溜め部の上に回転自在に配される。グラビアロールと液溜め部との間から塗工液が漏れると、漏れた塗工液がグラビアロールにおいて版が刻まれた部分とは異なる部分に付着し、ウエブを汚してしまう虞があった。

本発明の目的は、貯留部から塗料が漏れる虞を低減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、搬送方向の上流側から下流側に向かって搬送される基材シートに塗料を転写する転写部を備え、前記転写部は、前記塗料を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記塗料を前記基材シートに転写するグラビアロールと、を有し、前記グラビアロールの軸方向において、前記グラビアロールの大きさは、前記貯留部の大きさよりも大きいグラビア塗工装置であって、前記貯留部と前記グラビアロールの間に向けて前記軸方向の外側からエアを吹き付ける吹付部を備える。

この構成によれば、吹付部は、貯留部とグラビアロールの間に向けて軸方向の外側からエアを吹き付ける。そのため、貯留部とグラビアロールの間から、貯留部よりも軸方向の外側に漏れる虞のある塗料をエアにより貯留部内に押し戻すことができる。したがって、貯留部から塗料が漏れる虞を低減できる。

上記グラビア塗工装置において、前記グラビアロールの外周面には、前記軸方向に対して斜めに延びる溝が形成され、前記グラビアロールは、前記溝に浸潤した前記塗料を前記基材シートに転写し、前記グラビアロールの回転方向は、前記グラビアロールが前記基材シートに前記塗料を転写する部分において前記搬送方向と逆であり、前記溝において、前記基材シートに先に転写する側の端を第１端とし、前記基材シートに後に転写する側の端を第２端としたとき、前記吹付部は、前記軸方向において前記第１端よりも外側の位置から前記第１端に向けて前記エアを吹き付けることが好ましい。

軸方向に対して斜めに延びる溝が形成されたグラビアロールでは、溝において基材シートに後に塗料を転写する第２端側よりも先に塗料を転写する第１端側から塗料が漏れやすい。その点、この構成によれば、吹付部は、軸方向において第１端よりも外側の位置から第１端に向けてエアを吹き付けるため、貯留部から塗料が漏れる虞を効率よく低減できる。

上記グラビア塗工装置において、前記吹付部は、少なくとも一部が前記軸方向において前記貯留部と並んで配置されることが好ましい。
グラビアロールの軸方向において、グラビアロールの大きさは、貯留部の大きさよりも大きいため、貯留部よりも外側で当該貯留部と並ぶ空間はデッドスペースになりやすい。その点、この構成によれば、吹付部は、少なくとも一部が軸方向において貯留部と並ぶように配置されるため、スペースを有効活用できる。

上記グラビア塗工装置において、前記吹付部は、前記エアを吹き付ける吹付口を複数有し、複数の前記吹付口は、前記軸方向において前記貯留部と隣り合う位置に、前記グラビアロールの外周面に沿って円弧状に並ぶことが好ましい。

この構成によれば、複数の吹付口は、軸方向において貯留部と隣り合う位置に、グラビアロールの外周面に沿って円弧状に並ぶ。そのため、吹付部は、グラビアロールの外周面に沿ってエアを吹き付けることができ、貯留部から塗料が漏れる虞をより低減できる。

上記グラビア塗工装置において、前記吹付口の内寸は、前記貯留部と前記グラビアロールの間の寸法よりも大きいことが好ましい。
この構成によれば、吹付口の内寸が貯留部とグラビアロールの間の寸法よりも大きいため、吹付口の内寸が小さい場合に比べて貯留部から塗料が漏れる虞を低減できる。

本発明によれば、貯留部から塗料が漏れる虞を低減できる。

電極の斜視図。 帯状電極の平面図。 電極材料の平面図。 グラビア塗工装置の模式図。 表面用グラビアロールと裏面用グラビアロールの模式図。 転写部と吹付部の模式図。

以下、グラビア塗工装置の一実施形態について説明する。
本実施形態のグラビア塗工装置は、図示しない二次電池の電極を製造する過程で用いられる。例えば二次電池は、角型のケースと、ケースに収容される電極組立体と、を備えるリチウムイオン電池である。電極組立体は、複数の正極の電極と、複数の負極の電極と、がセパレータで絶縁された状態で交互に積層されて構成される。

図１に示すように、二次電池用の電極１１は、矩形状の金属箔１２と、金属箔１２の両面に設けられた矩形状の活物質層１３と、活物質層１３の表面に設けられた保護層１４と、を備える。電極１１は、その一辺に沿って、活物質層１３が設けられず、金属箔１２が露出した未塗工部１５を有する。電極１１は、未塗工部１５から突出する集電タブ１６を有する。

保護層１４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１３の表面の活物質粒子とが結合して層構造を有する。

次に、負極の電極１１の製造工程について説明する。
電極１１の製造工程は、活物質層形成工程、保護層形成工程、及び切断工程を有する。
図２に示すように、活物質層形成工程では、基材シートの一例である帯状電極１８を製造するために、長尺金属箔１２ａの両面に活物質層１３を形成する。活物質層形成工程では、活物質ペーストを長尺金属箔１２ａに塗工した後、乾燥させて活物質層前駆体を形成する。さらに活物質層形成工程では、活物質層前駆体をロールプレス機に通して活物質密度を上げ、所定の密度と厚みを有する活物質層１３を形成する。

図３に示すように、保護層形成工程では、電極材料１９を製造するために、活物質層１３の表面に保護層１４を形成する。保護層形成工程では、帯状電極１８の両面に塗料の一例であるセラミックのスラリー２０（図４参照）を塗布し、塗布したスラリー２０を乾燥させて保護層１４を形成する。保護層１４は、活物質層１３の表面全体と長尺金属箔１２ａの表面の一部を覆う。帯状電極１８において、保護層１４が形成される領域を転写領域ＴＡとし、転写領域ＴＡの外側の領域を非転写領域ＮＡとする。

図３に示すように、切断工程は、電極材料１９を切断し、枚葉状の電極１１を製造する工程である。例えば切断工程では、プレスカットにより図３に一点鎖線で示す電極１１の形状に電極材料１９を打ち抜く。切断工程では、転写領域ＴＡに連続するように非転写領域ＮＡの一部を打ち抜く。これにより非転写領域ＮＡに位置する長尺金属箔１２ａが、電極１１の未塗工部１５及び集電タブ１６を構成する。

次に、帯状電極１８にスラリー２０を塗工するグラビア塗工装置２２について説明する。
図４に示すように、グラビア塗工装置２２は、帯状電極１８を搬送方向Ｘの上流側から下流側に向かって搬送する搬送部２３と、一対の転写部２４と、一対の吹付部２５と、乾燥部２６と、を備える。乾燥部２６は、熱を加えることにより帯状電極１８に転写したスラリー２０を乾燥させる。

転写部２４と吹付部２５は、乾燥部２６よりも搬送方向Ｘの上流側に設けられる。一対の転写部２４の構成は略同じであり、一対の吹付部２５の構成は略同じである。そのため、共通する構成については同一符号を付すことで重複した説明を省略する。

搬送部２３は、搬送方向Ｘの上流側に設けられる供給リール２８と、搬送方向Ｘの下流側に設けられる巻取リール２９と、を備える。供給リール２８は、ロール状に巻かれた帯状電極１８を巻き解いて供給する。巻取リール２９は、帯状電極１８に保護層１４を形成した電極材料１９を巻き取る。搬送部２３は、帯状電極１８もしくは電極材料１９を搬送する少なくとも１つの搬送ローラ３０を備えてもよい。

転写部２４は、帯状電極１８の転写領域ＴＡにスラリー２０を転写する。一対の転写部２４は、搬送方向Ｘにおいて異なる位置に設けられる。一対の転写部２４と一対の吹付部２５のうち、一方の転写部２４と一方の吹付部２５は、帯状電極１８の表面１８ａ側に設けられ、他方の転写部２４と他方の吹付部２５は、帯状電極１８の裏面１８ｂ側に設けられる。表面１８ａ側に設けられる一方の転写部２４は、帯状電極１８の表面１８ａにスラリー２０を転写する。裏面１８ｂ側に設けられる他方の転写部２４は、帯状電極１８の裏面１８ｂにスラリー２０を転写する。

転写部２４は、スラリー２０を貯留する貯留部３２と、貯留部３２に貯留されたスラリー２０を帯状電極１８に転写するグラビアロール３３と、グラビアロール３３の外周面３３ａに付着した余分なスラリー２０を掻き取るドクターブレード３４と、を備える。一対のグラビアロール３３は、互いに平行に配置されている。搬送部２３は、帯状電極１８が一対のグラビアロール３３の間を通ると共に、一対のグラビアロール３３の外周面３３ａに沿うように蛇行させた状態で帯状電極１８を搬送する。

グラビアロール３３は、例えばニトリルゴムなどの硬質ゴム製である。グラビアロール３３は、円柱状をなし、図示しない軸を中心として回転可能に設けられている。グラビアロール３３の回転方向は、グラビアロール３３が帯状電極１８にスラリー２０を転写する部分において搬送方向Ｘと逆である。図４では、帯状電極１８の表面１８ａ側に設けられる表面用グラビアロール３３Ａが時計回り方向に回転し、帯状電極１８の裏面１８ｂ側に設けられる裏面用グラビアロール３３Ｂが反時計回り方向に回転する。

貯留部３２は、グラビアロール３３の軸（図示略）が延びる方向である軸方向Ｙから見たとき、グラビアロール３３の外周面３３ａに沿うように円弧状に湾曲する曲面３２ａを有する。具体的には、貯留部３２は、軸方向Ｙの両端に位置する２つの曲面３２ａを有する。グラビアロール３３は、軸方向Ｙにおいて２つの曲面３２ａの間に位置する外周面３３ａの一部が、常に貯留部３２内に露出する状態に支持される。

図５に示すように、グラビアロール３３の外周面３３ａの一部には、少なくとも１つの溝３６が形成されている。グラビアロール３３は、軸方向Ｙにおいて曲面３２ａよりも内側の位置に、溝３６によって構成される斜線型のグラビアパターンを有する。曲面３２ａよりも内側の位置とは、軸方向Ｙにおけるグラビアロール３３の中央側の位置であり、貯留部３２内の位置である。グラビアロール３３は、溝３６に浸潤したスラリー２０を帯状電極１８に転写する。

溝３６は、グラビアロール３３の軸方向Ｙに対して斜めに延びる。溝３６は、グラビアロール３３の外周面３３ａに螺旋状に形成してもよいし、直線状に形成してもよい。溝３６は、グラビアロール３３の外周面３３ａから突出する凸部により形成してもよいし、外周面３３ａから凹む凹部により形成してもよい。

表面用グラビアロール３３Ａと、裏面用グラビアロール３３Ｂは、左ねじ状に溝３６が形成されている。左ねじ状とは、図５に白抜き矢印で示すグラビアロール３３の回転方向が時計回り方向になるようにグラビアロール３３を軸方向Ｙから見たとき、溝３６が反時計回り方向に遠ざかるように形成された状態である。

溝３６において、帯状電極１８に中央部分よりも先に転写する側の端を第１端３６ａとし、帯状電極１８に中央部分よりも後に転写する側の端を第２端３６ｂとする。表面用グラビアロール３３Ａと裏面用グラビアロール３３Ｂは、回転方向が逆であるため、表面用グラビアロール３３Ａの第１端３６ａと裏面用グラビアロール３３Ｂの第１端３６ａは、軸方向Ｙにおいて反対となる。表面用グラビアロール３３Ａの第２端３６ｂと裏面用グラビアロール３３Ｂの第２端３６ｂは、軸方向Ｙにおいて反対となる。

軸方向Ｙにおいて、第１端３６ａから第２端３６ｂまでの大きさは、転写領域ＴＡの大きさと略等しく、貯留部３２内の大きさと略等しい。グラビアロール３３の軸方向Ｙにおいて、グラビアロール３３の大きさと、ドクターブレード３４の大きさは、貯留部３２の大きさよりも大きい。非転写領域ＮＡは、帯状電極１８において第１端３６ａに転写される部分よりも外側の領域、及び第２端３６ｂに転写される部分よりも外側の領域である。

吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて第１端３６ａよりも外側の位置に、少なくとも一部が貯留部３２と並んで配置されている。第１端３６ａよりも外側の位置とは、グラビアロール３３において溝３６が形成されていない端側の位置であり、貯留部３２外の位置である。表面１８ａ側の吹付部２５と裏面１８ｂ側の吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて異なる位置に設けられている。吹付部２５は、貯留部３２とグラビアロール３３の間に向けて軸方向Ｙの外側からエアを吹き付ける。具体的には、吹付部２５は、第１端３６ａよりも軸方向Ｙの外側に位置する吹付口２５ａから第１端３６ａに向けてエアを吹き付ける。

図６に示すように、吹付部２５は、軸方向Ｙから見たときにグラビアロール３３の外周面３３ａ、及び貯留部３２の曲面３２ａに沿って円弧状に並ぶ複数の吹付口２５ａを有する。グラビアロール３３の周方向において、一方の端に位置する吹付口２５ａから他方の端に位置する吹付口２５ａまでの長さを、曲面３２ａの長さよりも長くすると、曲面３２ａ全体にエアを吹き付けることができる。吹付口２５ａの内寸Ｄ１は、貯留部３２の曲面３２ａとグラビアロール３３の外周面３３ａとの間の寸法Ｄ２よりも大きい。

本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、グラビアロール３３が回転すると、貯留部３２内のスラリー２０がグラビアロール３３の外周面３３ａに付着するとともに、溝３６に入り込む。スラリー２０は、グラビアロール３３の回転により貯留部３２内から帯状電極１８に向けて搬送され、帯状電極１８に接触することで転写領域ＴＡに転写される。スラリー２０が転写された帯状電極１８は、乾燥部２６により乾燥される。

貯留部３２内のスラリー２０は、貯留部３２の曲面３２ａとグラビアロール３３の外周面３３ａとの間から漏れる虞がある。特にスラリー２０は、第２端３６ｂ側よりも第１端３６ａ側から漏れやすい。吹付部２５は、第１端３６ａよりも外側から曲面３２ａと外周面３３ａとの間に向けてエアを吹き付ける。すなわち、吹付部２５は、曲面３２ａと外周面３３ａとの間に位置するスラリー２０をエアにより貯留部３２内に押し戻す。

本実施形態の効果について説明する。
（１）吹付部２５は、貯留部３２とグラビアロール３３の間に向けて軸方向Ｙの外側からエアを吹き付ける。そのため、貯留部３２とグラビアロール３３の間から、貯留部３２よりも軸方向Ｙの外側に漏れる虞のあるスラリー２０をエアにより貯留部３２内に押し戻すことができる。したがって、貯留部３２からスラリー２０が漏れる虞を低減できる。

（２）軸方向Ｙに対して斜めに延びる溝３６が形成されたグラビアロール３３では、溝３６において帯状電極１８に後にスラリー２０を転写する第２端３６ｂ側よりも先にスラリー２０を転写する第１端３６ａ側からスラリー２０が漏れやすい。その点、吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて第１端３６ａよりも外側の位置から第１端３６ａに向けてエアを吹き付けるため、貯留部３２からスラリー２０が漏れる虞を効率よく低減できる。

（３）グラビアロール３３の軸方向Ｙにおいて、グラビアロール３３の大きさは、貯留部３２の大きさよりも大きいため、貯留部３２よりも外側で貯留部３２と並ぶ空間はデッドスペースになりやすい。その点、吹付部２５は、少なくとも一部が軸方向Ｙにおいて貯留部３２と並ぶように配置されるため、スペースを有効活用できる。

（４）複数の吹付口２５ａは、軸方向Ｙにおいて貯留部３２と隣り合う位置に、グラビアロール３３の外周面３３ａに沿って円弧状に並ぶ。そのため、吹付部２５は、グラビアロール３３の外周面３３ａに沿ってエアを吹き付けることができ、貯留部３２からスラリー２０が漏れる虞をより低減できる。

（５）吹付口２５ａの内寸Ｄ１が貯留部３２とグラビアロール３３の間の寸法Ｄ２よりも大きいため、吹付口２５ａの内寸Ｄ１が小さい場合に比べて貯留部３２からスラリー２０が漏れる虞を低減できる。

（６）曲面３２ａと外周面３３ａとの間からスラリー２０が軸方向Ｙの外側に漏れると、漏れたスラリー２０は、グラビアロール３３において溝３６よりも外側の外周面３３ａに付着し、さらに帯状電極１８の非転写領域ＮＡに付着することがある。その点、吹付部２５は、貯留部３２とグラビアロール３３との間に軸方向Ｙの外側からエアを吹き付け、貯留部３２からスラリー２０が漏れる虞を低減する。したがって、非転写領域ＮＡにスラリー２０が付着する虞を低減し、帯状電極１８から製造される電極１１において未塗工部１５及び集電タブ１６にスラリー２０が残る虞を低減できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 長尺金属箔１２ａにより構成される集電体は、活物質層１３が形成できるものであれば任意に変更してもよい。例えば、織物状や網状のシートにより集電体を構成してもよい。

○ グラビア塗工装置２２は、塗料の一例である活物質や粘着剤などを、基材シートの一例である長尺金属箔１２ａや電極材料１９に転写する装置としてもよい。
○ 電極１１は、正極としてもよい。

○ グラビアロール３３は、例えば、スチレンブタジレンゴムや、シリコンゴムなどのゴムにより構成してもよいし、ステンレスや合金などの金属により構成してもよい。
○ グラビアロール３３は、平面状に搬送される帯状電極１８にスラリー２０を転写してもよい。一対の転写部２４は、搬送方向Ｘにおける同じ位置に、帯状電極１８を表面１８ａ側と裏面１８ｂ側から挟むように設けてもよい。

○ グラビア塗工装置２２は、乾燥部２６を備えない構成としてもよい。乾燥部２６は、グラビア塗工装置２２とは別の装置が備えてもよい。
○ グラビア塗工装置２２は、搬送部２３を備えない構成としてもよい。搬送部２３は、グラビア塗工装置２２とは別の装置が備えてもよい。

○ 吹付口２５ａの内寸Ｄ１は、グラビアロール３３と貯留部３２との間の寸法Ｄ２以下としてもよい。
○ 複数の吹付口２５ａの配置は、任意に変更してもよい。例えば、吹付部２５は、直線状やジグザグ状に並ぶ複数の吹付口２５ａからエアを吹き付けてもよい。

○ 吹付部２５は、１つの吹付口２５ａからエアを吹き付けてもよい。吹付口２５ａが１つである場合も、内寸Ｄ１は、寸法Ｄ２よりも大きいことが好ましい。
○ 吹付口２５ａの形状は、円形に限らず、楕円状、矩形状、弓なりに湾曲した三日月状など、任意に変更してもよい。

○ 吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて一部が貯留部３２と並んで配置されてもよい。
○ 吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて貯留部３２と並ばなくてもよい。吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて貯留部３２とは異なる位置であって、グラビアロール３３の周方向もしくは半径方向において貯留部３２と異なる位置に位置するように設けてもよい。

○ グラビア塗工装置２２は、１つの転写部２４と、１つの吹付部２５と、を備える構成としてもよい。グラビア塗工装置２２は、帯状電極１８の片面に設けられた活物質層１３を覆うようにスラリー２０を転写し、吹付部２５は、１つのグラビアロール３３に片側からエアを吹き付けてもよい。電極１１は、金属箔１２の片面だけに活物質層１３及び保護層１４を有するものであってもよい。

○ グラビア塗工装置２２は、１つの転写部２４に対して複数の吹付部２５を備える構成としてもよい。グラビア塗工装置２２は、３つ以上の吹付部２５を備えてもよい。吹付部２５は、軸方向Ｙにおいて貯留部３２の両側の位置に、貯留部３２を挟むように設けてもよい。第１端３６ａよりも外側に位置する吹付部２５は、第１端３６ａに向けてエアを吹き付け、第２端３６ｂよりも外側に位置する吹付部２５は、第２端３６ｂに向けてエアを吹き付ける構成としてもよい。各曲面３２ａに対応する吹付部２５を設けると、スラリー２０が漏れる虞をより低減できる。

○ 溝３６は、グラビアロール３３の軸方向Ｙに延びるように形成してもよい。
○ グラビアロール３３の外周面３３ａに形成されるグラビアパターンは、複数の凹部により構成してもよい。

○ グラビア塗工装置２２は、ドクターブレード３４を備えない構成としてもよい。
○ グラビア塗工装置２２は、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用いてもよい。

１８…帯状電極（基材シートの一例）、２０…スラリー（塗料の一例）、２２…グラビア塗工装置、２４…転写部、２５…吹付部、２５ａ…吹付口、３２…貯留部、３３…グラビアロール、３３ａ…外周面、３６…溝、３６ａ…第１端、３６ｂ…第２端、Ｄ１…内寸、Ｄ２…寸法、Ｘ…搬送方向、Ｙ…軸方向。

Claims (5)

1. 搬送方向の上流側から下流側に向かって搬送される基材シートに塗料を転写する転写部を備え、
   前記転写部は、
   前記塗料を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留された前記塗料を前記基材シートに転写するグラビアロールと、
   を有し、
   前記グラビアロールの軸方向において、前記グラビアロールの大きさは、前記貯留部の大きさよりも大きいグラビア塗工装置であって、
   前記貯留部と前記グラビアロールの間に向けて前記軸方向の外側からエアを吹き付ける吹付部を備えることを特徴とするグラビア塗工装置。
2. 前記グラビアロールの外周面には、前記軸方向に対して斜めに延びる溝が形成され、
   前記グラビアロールは、前記溝に浸潤した前記塗料を前記基材シートに転写し、
   前記グラビアロールの回転方向は、前記グラビアロールが前記基材シートに前記塗料を転写する部分において前記搬送方向と逆であり、
   前記溝において、前記基材シートに先に転写する側の端を第１端とし、前記基材シートに後に転写する側の端を第２端としたとき、
   前記吹付部は、前記軸方向において前記第１端よりも外側の位置から前記第１端に向けて前記エアを吹き付ける請求項１に記載のグラビア塗工装置。
3. 前記吹付部は、少なくとも一部が前記軸方向において前記貯留部と並んで配置される請求項１又は請求項２に記載のグラビア塗工装置。
4. 前記吹付部は、前記エアを吹き付ける吹付口を複数有し、
   複数の前記吹付口は、前記軸方向において前記貯留部と隣り合う位置に、前記グラビアロールの外周面に沿って円弧状に並ぶ請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のグラビア塗工装置。
5. 前記吹付口の内寸は、前記貯留部と前記グラビアロールの間の寸法よりも大きい請求項４に記載のグラビア塗工装置。