JP2021004329A - 巻取体 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を有するフィルムの巻取体において、フィルムにたるみが生じることを抑制する。【解決手段】巻取体は、筒状の巻取りコアと、第１フィルムと、第２フィルムとを備える。第１フィルムは、巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、導電性を有する。第２フィルムは、巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、第１フィルムよりもヤング率が高い。第１フィルムと第２フィルムとは接着されていない。第１フィルムと第２フィルムとは、重ねられた状態で巻取りコアに巻き付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、巻取体に関する。

特開２０１３−１１６４４２号公報（特許文献１）は、たとえば、リチウムイオン電池のセパレータに用いられる積層多孔フィルムの巻取体を開示する。

特開２０１３−１１６４４２号

導電性を有するフィルムの厚みのばらつきは、上記特許文献１に開示されている積層多孔フィルムと比較して大きい場合がある。厚みのばらつきが大きい場合に、フィルムを巻取りコアに巻き付けると、厚みのばらつきに起因してフィルムの面内において圧力差が生じる。圧力が高い領域においてはフィルムの収縮が生じにくい一方、圧力が低い領域においてはフィルムの収縮が生じやすい。領域毎の収縮度合いの差に起因して、フィルムにおいては、たるみが生じ得る。

図５は、フィルムに生じるたるみの一例の写真を示す図である。図５に示されるように、たとえば、巻取体からフィルムが繰り出され定盤上に平置き静置されると、フィルムのたるみが目視で容易に観察される。フィルムのたるみは、巻取体形成中にフィルム平面方向において局所的にフィルムが伸縮することによって生じると考えられる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、導電性を有するフィルムの巻取体において、フィルムにたるみが生じることを抑制することである。

本発明に従う巻取体は、筒状の巻取りコアと、第１フィルムと、第２フィルムとを備える。第１フィルムは、巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、導電性を有する。第２フィルムは、巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、第１フィルムよりもヤング率が高い。第１フィルムと第２フィルムとは接着されていない。第１フィルムと第２フィルムとは、重ねられた状態で巻取りコアに巻き付けられている。

この巻取体においては、導電性を有する第１フィルムと、第１フィルムよりヤング率が高い第２フィルムとが重ねられた状態で巻取りコアに巻き付けられている。したがって、この巻取体によれば、第１フィルムよりもヤング率が高い第２フィルムによって第１フィルムが押さえられているため、第１フィルムにたるみが生じることを抑制することができる。

上記巻取体において、第１フィルムは、導電性を有するフィラーを含んでもよい。

導電性を有するフィラーが含まれると、第１フィルムの厚みのばらつきが大きくなる。上述のように、厚みのばらつきが大きい場合には、第１フィルムにおいてたるみが生じ得る。本発明に従う巻取体においては、上述のように、導電性を有する第１フィルムと、第１フィルムよりヤング率が高い第２フィルムとが重ねられた状態で巻取りコアに巻き付けられている。したがって、この巻取体によれば、第１フィルムに導電性を有するフィラーが含まれていたとしても、第１フィルムよりもヤング率が高い第２フィルムによって第１フィルムが押さえられているため、第１フィルムにたるみが生じることを抑制することができる。

上記巻取体において、第２フィルムのガラス転移点は、第１フィルムのガラス転移点よりも高くてもよい。

この巻取体によれば、第２フィルムの状態が第１フィルムよりも変化しにくいため、第２フィルムによって第１フィルムを確実に押さえることができ、結果的に、第１フィルムにたるみが生じることを抑制することができる。

本発明によれば、導電性を有するフィルムの巻取体において、フィルムにたるみが生じることを抑制することができる。

巻取体を模式的に示す斜視図である。 巻取体の正面を模式的に示す図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面及び該断面の拡大された一部分を示す図である。 巻取体の製造装置の概略構成を示す図である。 フィルムに生じるたるみの一例の写真を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［１．巻取体の構成］
図１は、本実施の形態に従う巻取体１０を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施の形態に従う巻取体１０の正面を模式的に示す図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面及び該断面の拡大された一部分を示す図である。

図１、図２及び図３に示されるように、円筒状の巻取体１０においては、円筒状の巻取りコア１００に導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０が巻き付けられている。より具体的には、導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０は、重ねられた状態で、巻取りコア１００において周方向に巻き付けられている。すなわち、巻取体１０の径方向に沿った断面において、導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０は、径方向に交互に位置している（図３の拡大部分参照）。詳細については後述するが、導電性フィルム１１０は導電性を有し、支持フィルム１２０は導電性フィルム１１０よりも高いヤング率を有する。

導電性フィルム１１０は、たとえば、導電性を有するフィラー（以下、「導電性フィラー」とも称する。）を含んでいる。導電性フィラーが含まれると、導電性フィラーが含まれていない場合と比較して、フィルムの厚みのばらつきが大きくなる。厚みのばらつきが大きい場合に、導電性フィルム１１０のみを巻取りコア１００に巻き付けると、厚みのばらつきに起因して導電性フィルム１１０の面内において圧力差が生じる。圧力が高い領域においては導電性フィルム１１０の収縮が生じにくい一方、圧力が低い領域においては導電性フィルム１１０の収縮が生じやすい。領域毎の収縮度合いの差に起因して、導電性フィルム１１０においては、たるみが生じ得る。

巻取体１０においては、導電性フィルム１１０と、導電性フィルム１１０よりヤング率が高い（弾性率が高い）支持フィルム１２０とが重ねられた状態で巻取りコア１００に巻き付けられている。したがって、巻取体１０によれば、導電性フィルム１１０よりもヤング率が高い支持フィルム１２０によって導電性フィルム１１０が押さえられているため、導電性フィルム１１０にたるみが生じることを抑制することができる。

以下、導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０について詳細に説明し、その後、巻取体１０の製造工程について説明する。

［２．導電性フィルムの素材］
導電性フィルム１１０は、たとえば、無孔フィルムであり、熱可塑性樹脂素材と導電性素材（導電性フィラー）とを含んでいる。導電性フィルム１１０は、たとえば、複写機やプリンタ等の帯電フィルムや除電フィルム、その他電気・電子機器や部品用の各種機能性フィルムとして用いられる。なお、導電性フィルム１１０には、コロナ、プラズマ、コーティング又はスパッタリング等の表面加工が施されていてもよいし、施されていなくてもよい。熱可塑性樹脂素材としては、熱可塑性を有する樹脂素材であればどのような素材が用いられてもよい。

熱可塑性樹脂素材としては、たとえば、ポリオレフィン系樹脂（ホモポリマー及び共重合体）が用いられてもよい。また、熱可塑性樹脂としては、たとえば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）若しくはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）等のフッ素系共重合体、ポリエーテルエステル等のポリエステル系共重合体、又はポリエーテルアミド若しくはポリエーテルエステルアミド等のポリアミド系共重合体等が用いられてもよい。また、熱可塑性樹脂としては、たとえば、上記したもののポリマーアロイやポリマーブレンドが用いられてもよい。

導電性素材としては、導電性を有する公知の素材が用いられてもよい。導電性素材としては、たとえば、グラファイト若しくはカーボンブラック等の炭素材、イオン導電材、酸化亜鉛若しくは酸化スズ等の金属酸化物、銅若しくは銀等の金属、又は導電性高分子等が用いられてもよい。導電性材料としては、特にこれらのうち粉末状や粒子状のものが好適に用いられる。

［３．支持フィルムの素材］
支持フィルム１２０を構成する樹脂素材としては、支持フィルム１２０のヤング率が導電性フィルム１１０よりも高いことを実現可能な樹脂素材が用いられる。このような樹脂素材としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート若しくはポリカーボネート等のポリエステル、ポリアミド１２、ポリアミド６若しくはポリアミド６６等のポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド若しくはポリイミド等のポリイミド類、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルケトン系樹脂（ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等）又はポリエーテルサルホン等が用いられてもよい。なお、支持フィルム１２０には、コロナ、プラズマ、コーティング又はスパッタリング等の表面加工が施されていてもよいし、施されていなくてもよい。

［４．導電性フィルム及び支持フィルムの物性値］
（４−１．ガラス転移点及び融点）
導電性フィルム１１０のガラス転移点は、たとえば、４０℃以下であればよく、３０℃以下であれば好ましく、氷点下以下であればより好ましい。一方、支持フィルム１２０のガラス転移点は、たとえば、３０℃以上であればよく、７０℃以上であれば好ましく、１００℃以上であればより好ましい。たとえば、支持フィルム１２０のガラス転移点が３０℃以上であれば、巻取体１０が室温で保管されていたとしても、支持フィルム１２０が導電性フィルム１１０を適切に押さえることによって、導電性フィルム１１０におけるたるみの発生が抑制される。また、たとえば、支持フィルム１２０のガラス転移点が７０℃以上であれば、巻取体１０が高温環境（たとえば、４０℃〜６０℃）で保管されていたとしても、支持フィルム１２０が導電性フィルム１１０を適切に押さえることによって、導電性フィルム１１０におけるたるみの発生が抑制される。たとえば、「導電性フィルム１１０のガラス転移点＜支持フィルム１２０のガラス転移点」という関係が成立すればよい。この場合には、支持フィルム１２０の状態が導電性フィルム１１０よりも変化しにくいため、導電性フィルム１１０の状態が変化したとしても、支持フィルム１２０が導電性フィルム１１０を面方向に適切に押さえることができる。なお、「導電性フィルム１１０のガラス転移点＋１０℃＜支持フィルム１２０のガラス転移点」という関係が成立するとより好ましい。

また、導電性フィルム１１０の融点は、たとえば、３００℃以下であればよく、２５０℃以下であれば好ましく、２００℃以下であればより好ましい。一方、支持フィルム１２０の融点は、たとえば、１００℃以上であればよく、２００℃以上であれば好ましく、２５０℃以上であればより好ましい。

（４−２．厚み）
導電性フィルム１１０の厚みの平均値は、たとえば、２０μｍ〜１００μｍであり、その開差は、たとえば、３μｍ〜２０μｍである。一方、支持フィルム１２０の厚みの平均値は、たとえば、２０μｍ〜１２０μｍであり、その開差は、たとえば、２０μｍ以下である。支持フィルム１２０の厚みの開差が大きい場合にも導電性フィルム１１０におけるたるみの発生が抑制されることが分かっている。

（４−３．フィルム幅）
導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０の各々の幅は特に限定されず、支持フィルム１２０の幅が導電性フィルム１１０の幅よりも長ければよい。これにより、導電性フィルム１１０と支持フィルム１２０との位置関係が多少ずれたとしても、支持フィルム１２０によって、導電性フィルム１１０の全体を面方向に押さえることができる。

（４−４．巻き厚み）
導電性フィルム１１０の巻き厚みは特に限定されないが、導電性フィルム１１０の巻き厚みが１ｍｍ以上である場合に支持フィルム１２０による導電性フィルム１１０のたるみ抑制効果が顕著である。

（４−５．ヤング率）
導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０の各々のヤング率は、ＡＳＴＭ Ｄ８８２（Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting）に準拠した方法で測定されている。導電性フィルム１１０のＭＤ（Machine Direction）及びＴＤ（Traverse Direction）におけるヤング率の平均値は、たとえば、１０００ＭＰａ〜４０００ＭＰａである。一方、支持フィルム１２０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値は、たとえば、２０００ＭＰａ〜６０００ＭＰａである。「支持フィルム１２０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値／導電性フィルム１１０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値≧１．２」であればよく、「支持フィルム１２０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値／導電性フィルム１１０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値≧１．５」であれば好ましく、「支持フィルム１２０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値／導電性フィルム１１０のＭＤ及びＴＤにおけるヤング率の平均値≧２．０」であればより好ましい。また、「導電性フィルム１１０のヤング率×導電性フィルム１１０の厚み＜支持フィルム１２０のヤング率×支持フィルム１２０の厚み」であればさらに好ましい。

支持フィルム１２０が導電性フィルム１１０よりも曲がりにくいことによって、導電性フィルム１１０におけるたるみの発生を支持フィルム１２０がより効果的に抑制することができる。

（４−６．表面粗さ）
以下に説明される表面粗さは、ＪＩＳＢ６０１−１９８２の条件に従うものである。導電性フィルム１１０の少なくとも一方の面の平均粗さＲａは、たとえば、１．５μｍ以下であればよく、１．０μｍ以下であれば好ましく、０．５μｍ以下であればより好ましい。また、導電性フィルム１１０の少なくとも一方の面の最大粗さＲｍａｘは、たとえば、１０．０μｍ以下であればよく、７．０μｍ以下であれば好ましく、４．０μｍ以下であればより好ましい。また、導電性フィルム１１０の少なくとも一方の面の十点平均粗さＲｚは、１０．０μｍ以下であればよく、６．０μｍ以下であれば好ましく、３．０μｍ以下であればより好ましい。

支持フィルム１２０の少なくとも一方の面の平均粗さＲａは、たとえば、１．５μｍ以下であればよく、１．０μｍ以下であれば好ましく、０．５μｍ以下であればより好ましい、また、支持フィルム１２０の少なくとも一方の面の最大粗さＲｍａｘは、たとえば、１０．０μｍ以下であればよく、５．０μｍ以下であれば好ましく、１．２μｍ以下であればより好ましい。また、支持フィルム１２０の少なくとも一方の面の十点平均粗さＲｚは、１０．０μｍ以下であればよく、５．０μｍ以下であれば好ましく、１．１μｍ以下であればより好ましい。

導電性フィルム１１０の少なくとも一方の面、及び、支持フィルム１２０の少なくとも一方の面がある程度滑らかであると、導電性フィルム１１０及び支持フィルム１２０が重ねられた場合に、導電性フィルム１１０に対して支持フィルム１２０が滑りにくい。その結果、支持フィルム１２０が導電性フィルム１１０を面方向に効果的に押さえるため、導電性フィルム１１０におけるたるみの発生が効果的に抑制される。

［５．製造工程］
図４は、巻取体１０の製造装置２０の概略構成を示す図である。図４に示されるように、製造装置２０は、Ｔダイ２１０と、キャストロール２２０，２３０と、繰出しロール２４０と、巻取りロール２５０とを含んでいる。

Ｔダイ２１０は、導電性フィルム１１０を溶融押し出しするように構成されている。Ｔダイ２１０によって押出し成形される導電性フィルム１１０は、複数の層で形成されていてもよいし、単層で形成されていてもよい。キャストロール２２０，２３０は、押し出された導電性フィルム１１０を冷却するとともに、下流に送るように構成されている。

繰出しロール２４０は、支持フィルム１２０を繰り出すように構成されている。巻取りロール２５０は、キャストロール２２０，２３０によって冷却された導電性フィルム１１０と、繰出しロール２４０によって繰り出された支持フィルム１２０とを重ねた状態で巻き取るように構成されている。導電性フィルム１１０と支持フィルム１２０とは単に重ねられているだけであるため、導電性フィルム１１０と支持フィルム１２０とは接着されていない。製造装置２０における製造工程を経て巻取体１０が生成される。

［６．特徴］
以上のように、本実施の形態に従う巻取体１０においては、導電性を有する導電性フィルム１１０と、導電性フィルム１１０よりヤング率が高い支持フィルム１２０とが重ねられた状態で巻取りコア１００に巻き付けられている。したがって、巻取体１０によれば、導電性フィルム１１０よりもヤング率が高い支持フィルム１２０によって導電性フィルム１１０が押さえられているため、導電性フィルム１１０にたるみが生じることを抑制することができる。

［７．変形例］
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。

（７−１）
上記実施の形態において、導電性フィルム１１０は、導電性フィラーを含むこととした。しかしながら、導電性フィルム１１０は、必ずしも導電性フィラーを含んでいなくてもよい。たとえば、導電性フィルム１１０は、導電性を有する樹脂で形成されていてもよい。

（７−２）
上記実施の形態において、支持フィルム１２０のガラス転移点は、導電性フィルム１１０のガラス転移点よりも高いこととした。しかしながら、必ずしもこのような関係が成立しなくてもよい。たとえば、支持フィルム１２０のガラス転移点が導電性フィルム１１０のガラス転移点よりも低くてもよい。

（７−３）
上記実施の形態においては、導電性フィルム１１０がＴダイ２１０によって溶融押し出しされた。しかしながら、導電性フィルム１１０は、必ずしもＴダイ２１０によって押出し成形される必要はない。たとえば、導電性フィルム１１０は、丸ダイによって押出し成形され、その後、チューブ状のフィルムを切り開くことによって成形されてもよい。また、上記実施の形態においては、導電性フィルム１１０が溶融押し出しされた。しかしながら、導電性フィルム１１０の製膜方法はこれに限定されない。導電性フィルム１１０は、たとえば、カレンダー法や溶液流延法によって成形されてもよい。たとえば、導電性フィルム１１０が溶液流延法によって成形される場合には、導電性フィルム１１０は熱硬化性樹脂を含んでもよい。

１０ 巻取体、２０ 製造装置、１００ 巻取りコア、１１０ 導電性フィルム、１２０ 支持フィルム、２１０ Ｔダイ、２２０，２３０ キャストロール、２４０ 繰出しロール、２５０ 巻取りロール。

Claims (3)

1. 筒状の巻取りコアと、
   前記巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、導電性を有する第１フィルムと、
   前記巻取りコアにおいて周方向に巻き付けられており、前記第１フィルムよりもヤング率が高い第２フィルムとを備え、
   前記第１フィルムと前記第２フィルムとは接着されておらず、
   前記第１フィルムと前記第２フィルムとは、重ねられた状態で前記巻取りコアに巻き付けられている、巻取体。
2. 前記第１フィルムは、導電性を有するフィラーを含む、請求項１に記載の巻取体。
3. 前記第２フィルムのガラス転移点は、前記第１フィルムのガラス転移点よりも高い、請求項１又は請求項２に記載の巻取体。