JP3986727B2 - 導電性ウェブ状材料の製造装置及びこれを用いた導電性ウェブ状材料の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含浸方式を用いた新規な導電性ウェブ状材料の製造技術に関するものであり、主として電池の構成材や電磁波のシールド材の製造に用いる導電性ウェブ状材料の製造装置と導電性ウェブ状材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波のシールド等に用いる導電性ウェブ状材料の製造技術としては、従前から各種の技術、例えば▲１▼ガラスや樹脂基板に金属薄膜を積層するようにしたもの（特開２０００−５９０８１号等）及び▲２▼不織布や織布の表面に導電性の塗布剤を吹き付け又はコーティングするようにしたもの（特開平１１−２４７０７４号、特開平１１−２７１４８２号等）が開発されている。
【０００３】
図２は、前記特開平１１−２７１４８２号に係る電磁波シールド材の製造技術の一例を示すものであり、ローラ１５に巻き取られた合成繊維又は天然繊維から成る織布や不織布製のウェブ状材料１６が、カレンダローラ１７及び撥水加工機１８を通してベルトコンベア１２上へ引き出され、ベルトコンベア１２上に載置したウェブ状材料１６の外表面上へ、塗布機１９から導電性塗布剤２０が供給される。ウェブ状材料１６の上へ供給された塗布剤２０は、コンマナイフ２１によって塗布厚みが所定の厚さに調整されると共に、ウェブ状材料１６の外表面上へ塗り付けられる。塗布剤２０がコーティングされたウェブ状材料１６は、引き続き第１乾燥機２２及び第２乾燥機２６に於いて乾燥され、これによって、ウェブ状材料１６の外表面上に一定の厚さの導電性皮膜２５が固着された電磁シールド材２４が形成される。
【０００４】
尚、前記カレンダローラ１７は、ウェブ状材料１６の厚みを均一にすると共にウェブ状材料１６の表面に柔軟性を与えるためのものである。また、撥水加工機１８は、ウェブ状材料１６に撥水性を付与することにより、塗布剤２０がウェブ状材料１６の内部へ浸透するのを防止するためのものである。
更に、２段の乾燥機２２、２６は、塗布剤２０を異なる温度（乾燥機２２は１００〜１３０℃、乾燥機２６は１５０〜１６０℃）で乾燥させることにより、導電性皮膜２５を多孔性の皮膜とするためのものであり、導電性皮膜２５を多孔性にすることにより、電磁シールド材に透湿性及び吸湿性が付与されると共に、電磁シールド材でエプロン等を作った場合には、人体の蒸れを防止することができる。
【０００５】
前記図２の導電性ウェブ状材料の製造装置は、所定の厚さの導電性皮膜２５を有する電磁シールド材２４を高能率で製造することができ、優れた実用的効用を有するものである。
しかし、この導電性ウェブ状材料の製造装置にも解決すべき多くの欠点が残されている。
第１の欠点は、ウェブ状材料１６の外表面へ導電性塗布剤２０をコーティングすることにより導電性皮膜２５を形成しているために、皮膜２５とウェブ状材料１６との間の固着力が比較的弱く、皮膜２５がウェブ状材料１６から剥離し易いことである。尚、ウェブ状材料１６の外表面に撥水加工を施していることも、前記皮膜２５が剥離し易くなる原因となっている。
【０００６】
第２の欠点は、ベルトコンベア１２を用いてウェブ状材料１６を搬送すると共に、ベルトコンベア１２とコンマナイフ２１との間で皮膜２５の厚みを調整するようにしている。その結果、ベルトコンベア装置が必要となり、導電性ウェブ状材料の製造装置が大型化するだけでなく、ランニングコストが高騰する。
【０００７】
第３の欠点は、ウェブ状材料１６の上面へ塗布機１９から塗布剤２０を繰り出し、これをコンマナイフ２１によって引き伸ばしつつウェブ状材料１６の表面へコーティングするようにしている。その結果、供給された塗布剤２０が、全て順にウェブ状材料１６上へコーティングされて行くとは限らず、繰り出された塗布剤２０の一部が長時間外気に直接触れた状態におかれることがある。そうすると、導電性塗布剤２０の種類によっては、外表面が酸化して所謂表面重合を起し、結果として形成された導電性皮膜２５の品質に斑を生ずることになる。
【０００８】
第４の欠点は、カレンダローラ１７でウェブ状材料１６を押圧して厚みを整えたあと、導電性塗布剤２０をウェブ状材料１６の外表面上へコーティングするようにしている。そのため、ウェブ状材料１６には、引張強度の高いものが必要となる。その結果、厚さが１０μｍ〜１５μｍ程度の薄いウェブ状材料１６を使用することが困難となり、薄くて、しかも導電性皮膜２５の密度の高い導電性ウェブ状材料の製造が出来ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種導電性ウェブ状材料の製造に於ける上述の如き問題、即ちウェブ状材料１６の外表面へ導電性塗布剤２０を塗布又はコーティングすることによって導電性皮膜２５を形成するようにしているため、▲１▼導電性皮膜２５の固着力が比較的弱いこと、▲２▼導電性皮膜２５の品質に斑が生じ易いこと、▲３▼薄いウェブ状材料を用いて導電性皮膜の密度を高めることが困難なこと、及び▲４▼製造装置が大形化すること等の問題を解決せんとするものであり、ウェブ状基材を導電性ワニス内へ浸漬してウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させることにより、薄いウェブ状基材に高い固着力で品質に斑の無い導電性皮膜を固着した導電性ウェブ状材料を安価に製造できるようにした導電性ウェブ状材料の製造装置と、これを用いた導電性ウェブ状材料の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
近年、導電性ウェブ状材料は、電磁シールドの分野のみならず電池の構成部材としても多用され出している。例えば、携帯用機器の電源として広く用いられているリチウム電池では、負極材として黒鉛（炭素）等を固着させた導電性ウェブ状材料が用いられているが、電池としての用途上の理由から、導電性ウェブ状材料に対する軽量化や製造コストの引下げの要求が厳しくなって来ている。
また、炭素負電極へのリチウムイオン挿入反応を高めるために炭素皮膜を多孔性にしたり、或いは電池の小形化を図るために単位重量当りの充放電容量（ｍＡ−Ｈ／ｇｒ）を高めると云う要求が、強くなって来ている。
【００１１】
これ等の要求に対応するためには、基本的には、ウェブ状基材として可能な限り薄い織布又は不織布を用いて導電性ウェブ状材料の軽量化を図ると共に、これに含浸方式によって塗膜剤を含浸させることにより、良質で厚い塗膜剤をウェブ状基材に強固に固着させ、固着炭素密度の高い導電性ウェブ状材料とする必要がある。
【００１２】
一方、本願発明者等は、永年に亘って電気材料の一種である所謂プリプレグの製造装置の開発並びに製造を行なっており、当該プリプレグの製造技術を基礎にして含浸方式による導電性ウェブ状材料の製造を着想した。
しかし、ウェブ状基材を薄い織布又は不織布とし且つこれに導電性ワニスを含浸させた場合には、導電性ウェブ状材料の製造作業中に於けるウェブ状基材の切断が避けられず、作業能率が大幅に低下する。
また、含浸タンク内に貯留した導電性ワニスの液面が表面重合により硬化する場合が屡々あり、結果として導電性ウェブ状材料の品質の悪化を招くことになる。
【００１３】
そこで、本願発明者等は、上記ウェブ状基材の切断や導電性ワニスの表面硬化等の問題を解決するために数多くの導電性ウェブ状材料の製造並びに製造した導電性ウェブ状材料の品質テストを繰り返して来た。
本願発明は上記の各テスト結果を基にして開発されたものであり、請求項１の発明は、ウェブ状基材の供給装置と、ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させるワニスバット装置と、ワニスバット装置からのワニス含浸基材を乾燥する輻射式ヒータ装置と、輻射式ヒータ装置からのワニスを乾燥させたウェブ状基材を巻取りする導電性ウェブ状材料の巻取装置とを備えた導電性ウェブ状材料の製造装置に於いて、ワニスバット装置に貯留した導電性ワニスの内部にディッピングロールを設けると共に、導電性ワニスの液面上方にメタリングロールを配設し、更に、二酸化炭素供給装置からワニスバット装置の内部へ二酸化炭素を供給して前記メタリングロールを含むワニス液面の上方に二酸化炭素層を形成し、二酸化炭素濃度調整装置により前記二酸化炭素層の二酸化炭素濃度を設定値に保持することを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いてワニスバット装置をバット本体とバットカバーとから形成し、バット本体のみを昇降装置により昇降動自在に支持するようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布としたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン、エヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとしたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、輻射式ヒータ装置を加熱温度が１００°〜２００℃、高さが１０００〜５０００ｍｍのヒータ装置としたものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１の発明に於いて、ディッピングロールをマグネット軸受を備えた軽量低磨擦型のディッピングロールとしたものである。
【００２０】
請求項７の発明は、ウェブ状基材の供給装置から所定の速度で引き出したウェブ状基材をワニスバット装置に貯留した導電性ワニス内を走行させることにより、当該ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させると共に、前記導電性ワニス液面の上方空間に二酸化炭素を供給して二酸化炭素層を形成し、当該二酸化炭素層内に配設したメタリングロールによりウェブ状基材に含浸した導電性ワニスの厚みを調整すると共に、メタリングロールからのワニス含浸基材を輻射式ヒータ装置内へ導入し、当該輻射式ヒータ装置内で導電性ワニスを乾燥させたウェブ状基材を導電性ウェブ状材料の巻取装置へ連続的に引き出すようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項７の発明に於いて、二酸化炭素層の濃度を連続的に検出し、二酸化炭素濃度を所定値に自動保持するようにしたものである。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項７の発明に於いて、ウェブ状基材の走行速度を３〜６ｍ／分とし且つ輻射式ヒータ装置の加熱温度を１００〜２００℃としたものである。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項８の発明に於いて、ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布としたものである。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項７の発明に於いて、導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン、エヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとしたものである。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る導電性ウェブ状材料の製造方法について説明をする。
図１は、本方法発明の実施に使用する導電性ウェブ状材料の製造装置の概要を示すものであり、図１に於いて１はウェブ状基材の供給装置、２はワニスバット装置、２ａはバット本体、２ｂはバットカバー、２ｃは昇降装置、２ｄは基材入口、２ｅは基材出口、３はディッピングロール、４はメタリングロール、４ａはロール本体、４ｂはメタリングロール、５は輻射式ヒータ装置、６は二酸化炭素供給装置、６ａは二酸化炭素容器、６ｂは二酸化炭素供給口、６ｃは電磁弁、７は二酸化炭素濃度調整装置、７ａは二酸化炭素検出口、７ｂは二酸化炭素センサー、７ｃは二酸化炭素濃度調整・指示盤、８は導電性ウェブ状材料の巻取装置、Ａはウェブ状基材、Ｗは導電性ワニス、ＷL はワニス液面、Ｂ1 は二酸化炭素層、Ｂ2 は空気層、Ｍは導電性ウェブ状材料である。
【００２６】
前記ウェブ状基材の供給装置１はウェブ状基材Ａを巻取りしたロール、当該ロールの支持装置、ロール駆動装置及びテンション調整装置（図示省略）等から形成されており、従前のプリプレグ製造装置に於けるウェブ状基材の供給装置とほぼ同様のものである。
【００２７】
前記ウェブ状基材Ａとしては、目付（単位面積当りの重量）が約８〜２０ｇｒ／ｍ2 の織布又は不織布からなるシートが使用されている。また、織布又は不織布の原料としてはガラス繊維、カーボン繊維及びカーボン繊維と合成樹脂繊維の混合繊維等が使用されているが、金属繊維や天然繊維の使用も可能である。
また、繊維そのものの太さは、１デニール以下の極細繊維を使用するのが望ましい。
【００２８】
前記ワニスバット装置２はバット本体２ａとバットカバー２ｂと昇降装置２ｃ等から構成されており、バット本体２ａとバットカバー２ｂとは着脱自在に固定されている。
前記バット本体２ａは流体圧シリンダ式の昇降装置２ｃによって昇降動自在に支持されており、更に、バットカバー２ｂの方は建物側（図示省略）から吊下げした状態で固定されている。即ち、定常時には、バット本体２ａはバットカバー２ｂへ固定されており、ワニスの補充や保守点検の際にはバットカバー２ｂとの連結を解いて床面まで下降される。
【００２９】
バット本体２ａの内部には後述する含浸用の導電性ワニスＷが所定量だけ貯留されており、ワニス液面ＷL が規定位置以下に下がると、導電性ワニスＷが補充される。
また、バット本体２ａの内部には、直径約１００〜２５０ｍｍφのディッピングロール３と直径約２００〜４００ｍｍのメタリングロール４等が配設されており、更にバットカバー２ｂには、後述する二酸化炭素供給口６ｂと二酸化炭素検出口７ａが夫々設けられている。
【００３０】
前記導電性ワニスＷは導電材Ｗ1 とバインダＷ2 と溶剤Ｗ3 との混合体である。
導電材Ｗ1 としては、カーボン粉体、ＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）、熱分解カーボン残査、フエライト粒体（１０〜３０μｍ）、金属粉体（１０〜３０μｍ）等が使用され、特に電池材料用の導電性ウェブ状材料Ｍの製造にはＭＣＭＢやカーボン粉体の使用が望ましい。
【００３１】
また、前記バインダＷ2 としては、エポキシ樹脂、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、ポリ酢酸ビニル、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が用いられる。
【００３２】
更に、溶剤Ｗ3 としては、炭化水素系のアセトン、ＮＭＰ（エヌメチルピロリドン）、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、トルエン、キシレン等が使用される。
尚、ワニス含浸基材Ａ′の乾燥工程に於ける乾燥速度や環境負荷、乾燥後のワニス層の気孔比及び気孔径等の点から考えて、溶剤Ｗ3 には沸点の低い（約５６〜５７℃）アセトンの使用が望ましい。
【００３３】
固形成分である導電材Ｗ1 とバインダＷ2 との混合比は、通常重量比でＷ1 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）＝７５〜９７、Ｗ2 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）＝２５〜３に選定される。導電材Ｗ1 の含有量が高いほど、導電性ウェブ状材料Ｍの電磁シールド性能等は向上するが、導電材Ｗ1 とウェブ状基材Ａとの間の固着力が低下し、導電性ウェブ状材料Ｍの加工性が低下する。
また、導電性ワニスＷの粘度は溶剤Ｗ3 の添加量によって調整され、通常は固形分（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）と溶剤Ｗ3 のＷ3 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）を約２０〜５０％（重量比）とする。
尚、導電性ワニスＷの粘度としては、ウェブ状基材Ａにかかる張力負荷を小さくする低粘度の方が良いが、乾燥速度や乾燥後の皮膜の厚み等の点からすれば１２０〜１８０センチポアズ（ｃＰ）位いの粘度が最適である。
【００３４】
前記ディッピングロール３はバットカバー２ｂから吊り下げ支持されており、バット本体２ａ内の導電性ワニスＷ内に浸漬されている。
また、当該ディッピングロール（外径１００ｍｍ）３は、例えば非接触式のマグネット軸受装置によって支持されたアルミニウム製の所謂軽量・低磨擦のロールであり、極く低い張力でウェブ状基材Ａの搬送が可能である。尚、このディッピングロール３には回転駆動装置は設けられていない。
【００３５】
前記メタリングロール４は２本のロール本体４ａ・４ａと、各ロール本体４ａ・４ａに設けたドクターブレード４ｂ・４ｂとから構成されている。そして、当該メタリングロール４は、そのロール本体４ａ・４ａを回転自在に支持する軸受装置（図示省略）をパッドカバー２ｂから吊り下げすることにより、前記ディッピングロール３と同じ様にバットカバー２ｂから吊り下げ支持されている。
前記２本のロール本体４ａ・４ａは、両者の間隙Ｇの調整が可能なように支持されており、また、各ロール本体４ａ・４ａはワニス液面ＷL上方の二酸化炭素層Ｂ1内に設けられている。
前記ロール本体４ａ・４ａの間隙は、３０〜６００μｍに調整可能であり、ウェブ状基材Ａに含浸された導電性ワニスＷの厚さを調整すると共にその外表面を平滑にする。
尚、この場合の乾燥後の最終製品である導電性ウェブ状材料の目付量は６０〜２００ｇ／ｍ2となる。
【００３６】
前記輻射式ヒータ装置５には公知の輻射式ヒータが使用されており、バットカバー２ｂの基材出口２ｅに近接して設けられている。
即ち、当該輻射式ヒータ装置５は有効高さ１０００〜５０００ｍｍ、横幅１０００〜１６００ｍｍの２枚のヒータ板５ａ・５ａを対向状に配設することにより形成されており、両ヒータ板５ａ・５ａは、その間隙を調整自在に支持固定されている。 またヒータ板５ａ・５ａの熱源としては通常熱媒油が用いられており、８０〜２００℃の温度でもってワニス含浸基材Ａ′を加熱し、硬化・乾燥する。
【００３７】
前記二酸化炭素供給装置６は二酸化炭素容器６ａと電磁弁６ｃと二酸化炭素供給口６ｂ等から形成されており、二酸化炭素容器６ａから電磁弁６ｃ、二酸化炭素供給口６ａを通してバット本体２ａのワニス液面ＷL 上へ二酸化炭素を供給することにより、ワニス液面ＷL の上部に所定の濃度の二酸化炭素層Ｂ1 を形成する。
【００３８】
前記二酸化炭素濃度調整装置７は二酸化炭素検出口７ａ、二酸化炭素センサー７ｂ、二酸化炭素濃度設定・指示盤７ｃ等から形成されており、二酸化炭素センサー７ｂにより検出した二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素濃度設定・指示盤７ｃを介して電磁弁６ｃを開閉制御することにより、バット本体２ａ内の二酸化炭素層Ｂ1 の二酸化炭素濃度を、所定値に自動的に保持するものである。
【００３９】
前記導電性ウェブ状材料の巻取装置８は輻射式ヒータ装置５を通して乾燥された導電性ウェブ状材料Ｍを巻取り収容するものであり、巻取りロール、ロール支持装置、張力調整ロール、ロール駆動装置（図示省略）等から形成されている。
【００４０】
また、図１に於いては、導電性ウェブ状材料の製造装置の要部のみが示されているが、例えば輻射式ヒータ装置５は竪型の乾燥機本体（図示省略）内に設けられており、導電性ワニスＷを含浸せしめたウェブ状基材Ａ′は、乾燥機本体内に設けたヒータ板５ａ・５ａの間を上方へ向けて通過し、天井部で反転されたあと下方向へ向けて走行する。そして、乾燥機本体の下方部から導電性ウェブ状材料の巻取装置８へ引出され、巻き取り収納される。
【００４１】
次に、図１の装置を用いた導電性ウェブ状材料Ｍの製造について説明する。
ウェブ状基材の供給装置１から引き出されたウェブ状基材Ａは、ワニスバット装置２の導電性ワニスＷ内へ引き込まれ、導電性ワニスＷ内を通過する間にウェブ状基材Ａ内に導電性ワニスＷが含浸される。尚、ウェブ状基材Ａの走行速度は約３〜６ｍ／分に設定されている。
【００４２】
バット本体２ａ内へは二酸化炭素ガスが供給されており、ワニス液面ＷL の上方空間には所定の厚みの二酸化炭素層Ｂ1 が形成されている。尚、二酸化炭素層Ｂ1 の最低の厚みは４００〜５００ｍｍに選定されており、直径約３００ｍｍφのメタリングロール４が二酸化炭素層Ｂ1 内に位置するように二酸化炭素の供給が調整されている。
尚、前記二酸化炭素に代えて窒素やその他の不活性ガスを使用することも可能である。
【００４３】
即ち、バットカバー２ｂの側面下方に設けた二酸化炭素検出口７ａから本体２ａ内の二酸化炭素が吸引され、二酸化炭素センサー７ｂによりその濃度が常時検出されている。
万一、二酸化炭素層Ｂ1 の厚さが所定値より低下して、二酸化炭素層Ｂ1 上方部の二酸化炭素濃度が減少すると、二酸化炭素濃度・設定・指示盤７ｃからの信号により電磁弁６ｃが開放され、バット本体２ａ内へ二酸化炭素が供給される。これにより、二酸化炭素層Ｂ1 内の二酸化炭素濃度が、常時設定値に保持される。
【００４４】
二酸化炭素層Ｂ1 によってワニス液面ＷL が常時覆われることにより、空気層Ｂ2 とワニス液面ＷL 間が遮断され、これによって導電性ワニスＷの表面の硬化が完全に防止される。
何故なら、導電性ワニスＷ中に含まれる物質によっては、空気との接触によってワニス液面近傍のワニスの表面上に皮膜が形成され、その結果、ウェブ状基材Ａ上へのワニス塗膜の均一な形成が阻害されるからである。
また、二酸化炭素は、導電性ワニスＷ中の溶媒（例えばアセトンなどの有機溶剤）に溶け込み易いので、導電性ワニスＷを含浸せしめたウェブ状基材Ａの表面などからも吸収され、ウェブ状基材Ａの繊維中にトラップされている空気の微細な泡を追い出して、導電性ワニスＷの含浸密度を向上させることが出来る。
尚、このような作用効果は二酸化炭素のみに見られるものであり、窒素やその他の不活性ガスでは得られないものである。
【００４５】
導電性ワニスＷ内を通過することによりウェブ状基材Ａに含浸された導電性ワニスの量は、ロール本体４ａ・４ａの間隙を通ることにより調整され、余分な導電性ワニスＷは矢印方向へ３〜６ｍ／分の周速度で回転するロール本体４ａ・４ａの外表面へ付着する。そして、ロール本体４ａ・４ａの外表面へ付着した導電性ワニスＷはドクターブレード４ｂにより剥離され、除去される。
尚、ロール本体４ａ・４ａは二酸化炭素層Ｂ1 内に配置されているため、ロール外表面に付着した導電性ワニスの硬化の問題は全く起らない。
【００４６】
導電性ワニスＷが含浸されたワニス含浸基材Ａ′は引き続き直ちに輻射式ヒータ装置５内へ移行され、約３〜６ｍ／分の速度で長さ１０００〜５０００ｍｍ、温度１００°〜２００℃のヒータ板５ａ・５ａ間を走行する間に、含浸された導電性ワニスＷ中の溶剤Ｗ3 が気化すると共に、導電材Ｗ1 とバインダＷ2 との固形成分が固化し、最終製品である導電性ウェブ状材料Ｍが形成される。
尚、導電性ウェブ状材料Ｍは通常６０〜２００ｇ／ｍ2 の目付量に仕上げられ、前述の通りその引張り張力を適宜に調整しつつ、導電性ウェブ状材料の巻取装置８へ連続的に巻き取られて行く。
【００４７】
（実施例１）
導電材Ｗ1 をＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）、バインダーＷ2 をＰＵＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、溶剤Ｗ3 をＮＭＰ（エヌメチルピロリドン）とし、Ｗ1 ／Ｗ2 ＝９７／３（重量比）の割合で混合すると共に、固形分（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）と溶剤Ｗ3 の比をＷ3 ／Ｗ1 ＋Ｗ2 （重量比）＝３０／１００として、常温下で機械的に混合して導電性ワニスＷを形成した。
また、ウェブ状基材Ａとしてガラス繊維から成る横幅約６００ｍｍの不織布（目付１０ｇｒ／ｍ2 ）を用い、これを約５ｍ／分で走行させると共に、ロール本体４ａ・４ａ間の間隙を約３００μｍとした。
更に、輻射式ヒータ装置５の乾燥温度を約１１０℃とし、且つ輻射式ヒータ装置５の高さは４０００ｍｍであった。
また、二酸化炭素層Ｂ1 の厚さは約５００ｍｍ、バット本体２ａの深さは４００ｍｍ、ワニス液面ＷL の高さは２５０ｍｍである。
【００４８】
上記製造条件下で導電性ウェブ状材料Ｍを連続的に製作したとき、当該導電性ウェブ状材料Ｍの仕上り目付量は約１００ｇ／ｍ2 であった。
【００４９】
この導電性ウェブ状材料Ｍを用いて電磁シールド性の試験を行なったとき、電界強度で３０〜３５ｄＢの減衰率を得ることが出来た。
また、この導電性ウェブ状材料Ｍを用いてリチウム電池の負極を形成し、その充放電容量を検査したしたところ２８０〜３００ｍＡ−Ｈ／ｇｒの性能が得られた。
【００５０】
（実施例２）
実施例１に於いて、導電材Ｗ1 とバインダーＷ2 との比Ｗ1 ／Ｗ2 を７５／２５とし、その他は実施例１の場合と同一にして導電性ウェブ状材料Ｍを製造した。
第２実施例の場合には、導電性皮膜とウェブ状基材Ａとの固着力はより一層強固になったが、電磁シールド性は電界強度で２５〜３０ｄＢの減衰率で、また充放電容量は２００〜２５０ｍＡ−Ｈ／ｇｒに低下した。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に於いては、ワニスバット装置内の導電性ワニスの上方に二酸化炭素層を形成すると共に、この二酸化炭素層内にディッピングロールを設ける構成としているため、ワニス液面と空気との接触によるワニスの硬化が防止でき、ワニスの表面重合による皮膜硬化が生じない。
その結果、極く薄いガラス繊維やカーボン繊維から成る織布や不織布製のウェブ状基材であっても、円滑に導電性ワニス内を走行させてこれにワニスを含浸させることができると共に、無理な引っ張りにより切断等を生ずることなしに高能率でウェブ状基材を走行させることができ、本含浸方式によってより経済的に安価に、しかも高品質の導電性皮膜を有する導電性ウェブ状材料を製造することができる。
【００５２】
また、導電性ワニスをウェブ状基材に含浸させる構成としているため、従前の塗布式（又はコーティング式）の導電性ウェブ状材料の製造に比較して、より固着力の高い皮膜が得られると共に、固着力が高いために、導電性皮膜自体の目付量を多くしても皮膜の脱落を生ずることがなく、導電性ウェブ状材料の加工性が大幅に向上する。
【００５３】
更に、目付量の多いウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させているため、薄いウェブ状基材により厚い導電性皮膜を形成することができ、しかも固着力が高いために導電性固形物（カーボン）の含有量をバインダーの含有量に対して大幅に高めることができる。
その結果、導電性ウェブ状材料の電磁シールド効果や蓄電能力が、従前の導電性ウェブ状材料に比較して大幅に向上する。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導電性ウェブ状材料製造装置の要部を示す断面概要図である。
【図２】従前の導電性ウェブ状材料製造装置の説明図である。
【符号の簡単な説明】
Ａはウェブ状基材、Ａ′はワニス含浸基材、Ｗは導電性ワニス、ＷL はワニス液面、Ｂ1 は二酸化炭素層、Ｂ2 は空気層、Ｍは導電性ウェブ状材料、１はウェブ状基材の供給装置、２はワニスバット装置、２ａはバット本体、２ｂはバットカバー、２ｃは昇降装置、２ｄは基材入口、２ｅは基材出口、３はディッピングロール、４はメタリングロール、４ａはロール本体、４ｂはドクターブレード、５は輻射式ヒータ装置、５ａはヒータ板、６は二酸化炭素供給装置、６ａは二酸化炭素容器、６ｂは二酸化炭素供給口、６ｃは電磁弁、７は二酸化炭素濃度調整装置、７ａは二酸化炭素検出口、７ｂは二酸化炭素センサー、７ｃは二酸化炭素濃度設定・指示盤、８は導電性ウェブ状材料の巻取装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、含浸方式を用いた新規な導電性ウェブ状材料の製造技術に関するものであり、主として電池の構成材や電磁波のシールド材の製造に用いる導電性ウェブ状材料の製造装置と導電性ウェブ状材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波のシールド等に用いる導電性ウェブ状材料の製造技術としては、従前から各種の技術、例えば▲１▼ガラスや樹脂基板に金属薄膜を積層するようにしたもの（特開２０００−５９０８１号等）及び▲２▼不織布や織布の表面に導電性の塗布剤を吹き付け又はコーティングするようにしたもの（特開平１１−２４７０７４号、特開平１１−２７１４８２号等）が開発されている。
【０００３】
図２は、前記特開平１１−２７１４８２号に係る電磁波シールド材の製造技術の一例を示すものであり、ローラ１５に巻き取られた合成繊維又は天然繊維から成る織布や不織布製のウェブ状材料１６が、カレンダローラ１７及び撥水加工機１８を通してベルトコンベア１２上へ引き出され、ベルトコンベア１２上に載置したウェブ状材料１６の外表面上へ、塗布機１９から導電性塗布剤２０が供給される。ウェブ状材料１６の上へ供給された塗布剤２０は、コンマナイフ２１によって塗布厚みが所定の厚さに調整されると共に、ウェブ状材料１６の外表面上へ塗り付けられる。塗布剤２０がコーティングされたウェブ状材料１６は、引き続き第１乾燥機２２及び第２乾燥機２６に於いて乾燥され、これによって、ウェブ状材料１６の外表面上に一定の厚さの導電性皮膜２５が固着された電磁シールド材２４が形成される。
【０００４】
尚、前記カレンダローラ１７は、ウェブ状材料１６の厚みを均一にすると共にウェブ状材料１６の表面に柔軟性を与えるためのものである。また、撥水加工機１８は、ウェブ状材料１６に撥水性を付与することにより、塗布剤２０がウェブ状材料１６の内部へ浸透するのを防止するためのものである。
更に、２段の乾燥機２２、２６は、塗布剤２０を異なる温度（乾燥機２２は１００〜１３０℃、乾燥機２６は１５０〜１６０℃）で乾燥させることにより、導電性皮膜２５を多孔性の皮膜とするためのものであり、導電性皮膜２５を多孔性にすることにより、電磁シールド材に透湿性及び吸湿性が付与されると共に、電磁シールド材でエプロン等を作った場合には、人体の蒸れを防止することができる。
【０００５】
前記図２の導電性ウェブ状材料の製造装置は、所定の厚さの導電性皮膜２５を有する電磁シールド材２４を高能率で製造することができ、優れた実用的効用を有するものである。
しかし、この導電性ウェブ状材料の製造装置にも解決すべき多くの欠点が残されている。
第１の欠点は、ウェブ状材料１６の外表面へ導電性塗布剤２０をコーティングすることにより導電性皮膜２５を形成しているために、皮膜２５とウェブ状材料１６との間の固着力が比較的弱く、皮膜２５がウェブ状材料１６から剥離し易いことである。尚、ウェブ状材料１６の外表面に撥水加工を施していることも、前記皮膜２５が剥離し易くなる原因となっている。
【０００６】
第２の欠点は、ベルトコンベア１２を用いてウェブ状材料１６を搬送すると共に、ベルトコンベア１２とコンマナイフ２１との間で皮膜２５の厚みを調整するようにしている。その結果、ベルトコンベア装置が必要となり、導電性ウェブ状材料の製造装置が大型化するだけでなく、ランニングコストが高騰する。
【０００７】
第３の欠点は、ウェブ状材料１６の上面へ塗布機１９から塗布剤２０を繰り出し、これをコンマナイフ２１によって引き伸ばしつつウェブ状材料１６の表面へコーティングするようにしている。その結果、供給された塗布剤２０が、全て順にウェブ状材料１６上へコーティングされて行くとは限らず、繰り出された塗布剤２０の一部が長時間外気に直接触れた状態におかれることがある。そうすると、導電性塗布剤２０の種類によっては、外表面が酸化して所謂表面重合を起し、結果として形成された導電性皮膜２５の品質に斑を生ずることになる。
【０００８】
第４の欠点は、カレンダローラ１７でウェブ状材料１６を押圧して厚みを整えたあと、導電性塗布剤２０をウェブ状材料１６の外表面上へコーティングするようにしている。そのため、ウェブ状材料１６には、引張強度の高いものが必要となる。その結果、厚さが１０μｍ〜１５μｍ程度の薄いウェブ状材料１６を使用することが困難となり、薄くて、しかも導電性皮膜２５の密度の高い導電性ウェブ状材料の製造が出来ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のこの種導電性ウェブ状材料の製造に於ける上述の如き問題、即ちウェブ状材料１６の外表面へ導電性塗布剤２０を塗布又はコーティングすることによって導電性皮膜２５を形成するようにしているため、▲１▼導電性皮膜２５の固着力が比較的弱いこと、▲２▼導電性皮膜２５の品質に斑が生じ易いこと、▲３▼薄いウェブ状材料を用いて導電性皮膜の密度を高めることが困難なこと、及び▲４▼製造装置が大形化すること等の問題を解決せんとするものであり、ウェブ状基材を導電性ワニス内へ浸漬してウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させることにより、薄いウェブ状基材に高い固着力で品質に斑の無い導電性皮膜を固着した導電性ウェブ状材料を安価に製造できるようにした導電性ウェブ状材料の製造装置と、これを用いた導電性ウェブ状材料の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
近年、導電性ウェブ状材料は、電磁シールドの分野のみならず電池の構成部材としても多用され出している。例えば、携帯用機器の電源として広く用いられているリチウム電池では、負極材として黒鉛（炭素）等を固着させた導電性ウェブ状材料が用いられているが、電池としての用途上の理由から、導電性ウェブ状材料に対する軽量化や製造コストの引下げの要求が厳しくなって来ている。
また、炭素負電極へのリチウムイオン挿入反応を高めるために炭素皮膜を多孔性にしたり、或いは電池の小形化を図るために単位重量当りの充放電容量（ｍＡ−Ｈ／ｇｒ）を高めると云う要求が、強くなって来ている。
【００１１】
これ等の要求に対応するためには、基本的には、ウェブ状基材として可能な限り薄い織布又は不織布を用いて導電性ウェブ状材料の軽量化を図ると共に、これに含浸方式によって塗膜剤を含浸させることにより、良質で厚い塗膜剤をウェブ状基材に強固に固着させ、固着炭素密度の高い導電性ウェブ状材料とする必要がある。
【００１２】
一方、本願発明者等は、永年に亘って電気材料の一種である所謂プリプレグの製造装置の開発並びに製造を行なっており、当該プリプレグの製造技術を基礎にして含浸方式による導電性ウェブ状材料の製造を着想した。
しかし、ウェブ状基材を薄い織布又は不織布とし且つこれに導電性ワニスを含浸させた場合には、導電性ウェブ状材料の製造作業中に於けるウェブ状基材の切断が避けられず、作業能率が大幅に低下する。
また、含浸タンク内に貯留した導電性ワニスの液面が表面重合により硬化する場合が屡々あり、結果として導電性ウェブ状材料の品質の悪化を招くことになる。
【００１３】
そこで、本願発明者等は、上記ウェブ状基材の切断や導電性ワニスの表面硬化等の問題を解決するために数多くの導電性ウェブ状材料の製造並びに製造した導電性ウェブ状材料の品質テストを繰り返して来た。
本願発明は上記の各テスト結果を基にして開発されたものであり、請求項１の発明は、ウェブ状基材の供給装置と、ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させるワニスバット装置と、ワニスバット装置からのワニス含浸基材を乾燥する輻射式ヒータ装置と、輻射式ヒータ装置からのワニスを乾燥させたウェブ状基材を巻取りする導電性ウェブ状材料の巻取装置とを備えた導電性ウェブ状材料の製造装置に於いて、ワニスバット装置に貯留した導電性ワニスの内部にディッピングロールを設けると共に、導電性ワニスの液面上方にメタリングロールを配設し、更に、二酸化炭素供給装置からワニスバット装置の内部へ二酸化炭素を供給して前記メタリングロールを含むワニス液面の上方に二酸化炭素層を形成し、二酸化炭素濃度調整装置により前記二酸化炭素層の二酸化炭素濃度を設定値に保持することを発明の基本構成とするものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いてワニスバット装置をバット本体とバットカバーとから形成し、バット本体のみを昇降装置により昇降動自在に支持するようにしたものである。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布としたものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン、エヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとしたものである。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１の発明に於いて、輻射式ヒータ装置を加熱温度が１００°〜２００℃、高さが１０００〜５０００ｍｍのヒータ装置としたものである。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１の発明に於いて、ディッピングロールをマグネット軸受を備えた軽量低磨擦型のディッピングロールとしたものである。
【００２０】
請求項７の発明は、ウェブ状基材の供給装置から所定の速度で引き出したウェブ状基材をワニスバット装置に貯留した導電性ワニス内を走行させることにより、当該ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させると共に、前記導電性ワニス液面の上方空間に二酸化炭素を供給して二酸化炭素層を形成し、当該二酸化炭素層内に配設したメタリングロールによりウェブ状基材に含浸した導電性ワニスの厚みを調整すると共に、メタリングロールからのワニス含浸基材を輻射式ヒータ装置内へ導入し、当該輻射式ヒータ装置内で導電性ワニスを乾燥させたウェブ状基材を導電性ウェブ状材料の巻取装置へ連続的に引き出すようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項７の発明に於いて、二酸化炭素層の濃度を連続的に検出し、二酸化炭素濃度を所定値に自動保持するようにしたものである。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項７の発明に於いて、ウェブ状基材の走行速度を３〜６ｍ／分とし且つ輻射式ヒータ装置の加熱温度を１００〜２００℃としたものである。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項８の発明に於いて、ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布としたものである。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項７の発明に於いて、導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン、エヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとしたものである。
【００２５】
【発明の実施形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る導電性ウェブ状材料の製造方法について説明をする。
図１は、本方法発明の実施に使用する導電性ウェブ状材料の製造装置の概要を示すものであり、図１に於いて１はウェブ状基材の供給装置、２はワニスバット装置、２ａはバット本体、２ｂはバットカバー、２ｃは昇降装置、２ｄは基材入口、２ｅは基材出口、３はディッピングロール、４はメタリングロール、４ａはロール本体、４ｂはメタリングロール、５は輻射式ヒータ装置、６は二酸化炭素供給装置、６ａは二酸化炭素容器、６ｂは二酸化炭素供給口、６ｃは電磁弁、７は二酸化炭素濃度調整装置、７ａは二酸化炭素検出口、７ｂは二酸化炭素センサー、７ｃは二酸化炭素濃度調整・指示盤、８は導電性ウェブ状材料の巻取装置、Ａはウェブ状基材、Ｗは導電性ワニス、ＷL はワニス液面、Ｂ1 は二酸化炭素層、Ｂ2 は空気層、Ｍは導電性ウェブ状材料である。
【００２６】
前記ウェブ状基材の供給装置１はウェブ状基材Ａを巻取りしたロール、当該ロールの支持装置、ロール駆動装置及びテンション調整装置（図示省略）等から形成されており、従前のプリプレグ製造装置に於けるウェブ状基材の供給装置とほぼ同様のものである。
【００２７】
前記ウェブ状基材Ａとしては、目付（単位面積当りの重量）が約８〜２０ｇｒ／ｍ2 の織布又は不織布からなるシートが使用されている。また、織布又は不織布の原料としてはガラス繊維、カーボン繊維及びカーボン繊維と合成樹脂繊維の混合繊維等が使用されているが、金属繊維や天然繊維の使用も可能である。
また、繊維そのものの太さは、１デニール以下の極細繊維を使用するのが望ましい。
【００２８】
前記ワニスバット装置２はバット本体２ａとバットカバー２ｂと昇降装置２ｃ等から構成されており、バット本体２ａとバットカバー２ｂとは着脱自在に固定されている。
前記バット本体２ａは流体圧シリンダ式の昇降装置２ｃによって昇降動自在に支持されており、更に、バットカバー２ｂの方は建物側（図示省略）から吊下げした状態で固定されている。即ち、定常時には、バット本体２ａはバットカバー２ｂへ固定されており、ワニスの補充や保守点検の際にはバットカバー２ｂとの連結を解いて床面まで下降される。
【００２９】
バット本体２ａの内部には後述する含浸用の導電性ワニスＷが所定量だけ貯留されており、ワニス液面ＷL が規定位置以下に下がると、導電性ワニスＷが補充される。
また、バット本体２ａの内部には、直径約１００〜２５０ｍｍφのディッピングロール３と直径約２００〜４００ｍｍのメタリングロール４等が配設されており、更にバットカバー２ｂには、後述する二酸化炭素供給口６ｂと二酸化炭素検出口７ａが夫々設けられている。
【００３０】
前記導電性ワニスＷは導電材Ｗ1 とバインダＷ2 と溶剤Ｗ3 との混合体である。
導電材Ｗ1 としては、カーボン粉体、ＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）、熱分解カーボン残査、フエライト粒体（１０〜３０μｍ）、金属粉体（１０〜３０μｍ）等が使用され、特に電池材料用の導電性ウェブ状材料Ｍの製造にはＭＣＭＢやカーボン粉体の使用が望ましい。
【００３１】
また、前記バインダＷ2 としては、エポキシ樹脂、ＰＶＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、ポリ酢酸ビニル、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が用いられる。
【００３２】
更に、溶剤Ｗ3 としては、炭化水素系のアセトン、ＮＭＰ（エヌメチルピロリドン）、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、トルエン、キシレン等が使用される。
尚、ワニス含浸基材Ａ′の乾燥工程に於ける乾燥速度や環境負荷、乾燥後のワニス層の気孔比及び気孔径等の点から考えて、溶剤Ｗ3 には沸点の低い（約５６〜５７℃）アセトンの使用が望ましい。
【００３３】
固形成分である導電材Ｗ1 とバインダＷ2 との混合比は、通常重量比でＷ1 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）＝７５〜９７、Ｗ2 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）＝２５〜３に選定される。導電材Ｗ1 の含有量が高いほど、導電性ウェブ状材料Ｍの電磁シールド性能等は向上するが、導電材Ｗ1 とウェブ状基材Ａとの間の固着力が低下し、導電性ウェブ状材料Ｍの加工性が低下する。
また、導電性ワニスＷの粘度は溶剤Ｗ3 の添加量によって調整され、通常は固形分（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）と溶剤Ｗ3 のＷ3 ／（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）を約２０〜５０％（重量比）とする。
尚、導電性ワニスＷの粘度としては、ウェブ状基材Ａにかかる張力負荷を小さくする低粘度の方が良いが、乾燥速度や乾燥後の皮膜の厚み等の点からすれば１２０〜１８０センチポアズ（ｃＰ）位いの粘度が最適である。
【００３４】
前記ディッピングロール３はバットカバー２ｂから吊り下げ支持されており、バット本体２ａ内の導電性ワニスＷ内に浸漬されている。
また、当該ディッピングロール（外径１００ｍｍ）３は、例えば非接触式のマグネット軸受装置によって支持されたアルミニウム製の所謂軽量・低磨擦のロールであり、極く低い張力でウェブ状基材Ａの搬送が可能である。尚、このディッピングロール３には回転駆動装置は設けられていない。
【００３５】
前記メタリングロール４は２本のロール本体４ａ・４ａと、各ロール本体４ａ・４ａに設けたドクターブレード４ｂ・４ｂとから構成されている。そして、当該メタリングロール４は、そのロール本体４ａ・４ａを回転自在に支持する軸受装置（図示省略）をパッドカバー２ｂから吊り下げすることにより、前記ディッピングロール３と同じ様にバットカバー２ｂから吊り下げ支持されている。
前記２本のロール本体４ａ・４ａは、両者の間隙Ｇの調整が可能なように支持されており、また、各ロール本体４ａ・４ａはワニス液面ＷL上方の二酸化炭素層Ｂ1内に設けられている。
前記ロール本体４ａ・４ａの間隙は、３０〜６００μｍに調整可能であり、ウェブ状基材Ａに含浸された導電性ワニスＷの厚さを調整すると共にその外表面を平滑にする。
尚、この場合の乾燥後の最終製品である導電性ウェブ状材料の目付量は６０〜２００ｇ／ｍ2となる。
【００３６】
前記輻射式ヒータ装置５には公知の輻射式ヒータが使用されており、バットカバー２ｂの基材出口２ｅに近接して設けられている。
即ち、当該輻射式ヒータ装置５は有効高さ１０００〜５０００ｍｍ、横幅１０００〜１６００ｍｍの２枚のヒータ板５ａ・５ａを対向状に配設することにより形成されており、両ヒータ板５ａ・５ａは、その間隙を調整自在に支持固定されている。 またヒータ板５ａ・５ａの熱源としては通常熱媒油が用いられており、８０〜２００℃の温度でもってワニス含浸基材Ａ′を加熱し、硬化・乾燥する。
【００３７】
前記二酸化炭素供給装置６は二酸化炭素容器６ａと電磁弁６ｃと二酸化炭素供給口６ｂ等から形成されており、二酸化炭素容器６ａから電磁弁６ｃ、二酸化炭素供給口６ａを通してバット本体２ａのワニス液面ＷL 上へ二酸化炭素を供給することにより、ワニス液面ＷL の上部に所定の濃度の二酸化炭素層Ｂ1 を形成する。
【００３８】
前記二酸化炭素濃度調整装置７は二酸化炭素検出口７ａ、二酸化炭素センサー７ｂ、二酸化炭素濃度設定・指示盤７ｃ等から形成されており、二酸化炭素センサー７ｂにより検出した二酸化炭素濃度信号に基づいて、二酸化炭素濃度設定・指示盤７ｃを介して電磁弁６ｃを開閉制御することにより、バット本体２ａ内の二酸化炭素層Ｂ1 の二酸化炭素濃度を、所定値に自動的に保持するものである。
【００３９】
前記導電性ウェブ状材料の巻取装置８は輻射式ヒータ装置５を通して乾燥された導電性ウェブ状材料Ｍを巻取り収容するものであり、巻取りロール、ロール支持装置、張力調整ロール、ロール駆動装置（図示省略）等から形成されている。
【００４０】
また、図１に於いては、導電性ウェブ状材料の製造装置の要部のみが示されているが、例えば輻射式ヒータ装置５は竪型の乾燥機本体（図示省略）内に設けられており、導電性ワニスＷを含浸せしめたウェブ状基材Ａ′は、乾燥機本体内に設けたヒータ板５ａ・５ａの間を上方へ向けて通過し、天井部で反転されたあと下方向へ向けて走行する。そして、乾燥機本体の下方部から導電性ウェブ状材料の巻取装置８へ引出され、巻き取り収納される。
【００４１】
次に、図１の装置を用いた導電性ウェブ状材料Ｍの製造について説明する。
ウェブ状基材の供給装置１から引き出されたウェブ状基材Ａは、ワニスバット装置２の導電性ワニスＷ内へ引き込まれ、導電性ワニスＷ内を通過する間にウェブ状基材Ａ内に導電性ワニスＷが含浸される。尚、ウェブ状基材Ａの走行速度は約３〜６ｍ／分に設定されている。
【００４２】
バット本体２ａ内へは二酸化炭素ガスが供給されており、ワニス液面ＷL の上方空間には所定の厚みの二酸化炭素層Ｂ1 が形成されている。尚、二酸化炭素層Ｂ1 の最低の厚みは４００〜５００ｍｍに選定されており、直径約３００ｍｍφのメタリングロール４が二酸化炭素層Ｂ1 内に位置するように二酸化炭素の供給が調整されている。
尚、前記二酸化炭素に代えて窒素やその他の不活性ガスを使用することも可能である。
【００４３】
即ち、バットカバー２ｂの側面下方に設けた二酸化炭素検出口７ａから本体２ａ内の二酸化炭素が吸引され、二酸化炭素センサー７ｂによりその濃度が常時検出されている。
万一、二酸化炭素層Ｂ1 の厚さが所定値より低下して、二酸化炭素層Ｂ1 上方部の二酸化炭素濃度が減少すると、二酸化炭素濃度・設定・指示盤７ｃからの信号により電磁弁６ｃが開放され、バット本体２ａ内へ二酸化炭素が供給される。これにより、二酸化炭素層Ｂ1 内の二酸化炭素濃度が、常時設定値に保持される。
【００４４】
二酸化炭素層Ｂ1 によってワニス液面ＷL が常時覆われることにより、空気層Ｂ2 とワニス液面ＷL 間が遮断され、これによって導電性ワニスＷの表面の硬化が完全に防止される。
何故なら、導電性ワニスＷ中に含まれる物質によっては、空気との接触によってワニス液面近傍のワニスの表面上に皮膜が形成され、その結果、ウェブ状基材Ａ上へのワニス塗膜の均一な形成が阻害されるからである。
また、二酸化炭素は、導電性ワニスＷ中の溶媒（例えばアセトンなどの有機溶剤）に溶け込み易いので、導電性ワニスＷを含浸せしめたウェブ状基材Ａの表面などからも吸収され、ウェブ状基材Ａの繊維中にトラップされている空気の微細な泡を追い出して、導電性ワニスＷの含浸密度を向上させることが出来る。
尚、このような作用効果は二酸化炭素のみに見られるものであり、窒素やその他の不活性ガスでは得られないものである。
【００４５】
導電性ワニスＷ内を通過することによりウェブ状基材Ａに含浸された導電性ワニスの量は、ロール本体４ａ・４ａの間隙を通ることにより調整され、余分な導電性ワニスＷは矢印方向へ３〜６ｍ／分の周速度で回転するロール本体４ａ・４ａの外表面へ付着する。そして、ロール本体４ａ・４ａの外表面へ付着した導電性ワニスＷはドクターブレード４ｂにより剥離され、除去される。
尚、ロール本体４ａ・４ａは二酸化炭素層Ｂ1 内に配置されているため、ロール外表面に付着した導電性ワニスの硬化の問題は全く起らない。
【００４６】
導電性ワニスＷが含浸されたワニス含浸基材Ａ′は引き続き直ちに輻射式ヒータ装置５内へ移行され、約３〜６ｍ／分の速度で長さ１０００〜５０００ｍｍ、温度１００°〜２００℃のヒータ板５ａ・５ａ間を走行する間に、含浸された導電性ワニスＷ中の溶剤Ｗ3 が気化すると共に、導電材Ｗ1 とバインダＷ2 との固形成分が固化し、最終製品である導電性ウェブ状材料Ｍが形成される。
尚、導電性ウェブ状材料Ｍは通常６０〜２００ｇ／ｍ2 の目付量に仕上げられ、前述の通りその引張り張力を適宜に調整しつつ、導電性ウェブ状材料の巻取装置８へ連続的に巻き取られて行く。
【００４７】
（実施例１）
導電材Ｗ1 をＭＣＭＢ（メソカーボンマイクロビーズ）、バインダーＷ2 をＰＵＤＦ（ポリ弗化ビニリデン）、溶剤Ｗ3 をＮＭＰ（エヌメチルピロリドン）とし、Ｗ1 ／Ｗ2 ＝９７／３（重量比）の割合で混合すると共に、固形分（Ｗ1 ＋Ｗ2 ）と溶剤Ｗ3 の比をＷ3 ／Ｗ1 ＋Ｗ2 （重量比）＝３０／１００として、常温下で機械的に混合して導電性ワニスＷを形成した。
また、ウェブ状基材Ａとしてガラス繊維から成る横幅約６００ｍｍの不織布（目付１０ｇｒ／ｍ2 ）を用い、これを約５ｍ／分で走行させると共に、ロール本体４ａ・４ａ間の間隙を約３００μｍとした。
更に、輻射式ヒータ装置５の乾燥温度を約１１０℃とし、且つ輻射式ヒータ装置５の高さは４０００ｍｍであった。
また、二酸化炭素層Ｂ1 の厚さは約５００ｍｍ、バット本体２ａの深さは４００ｍｍ、ワニス液面ＷL の高さは２５０ｍｍである。
【００４８】
上記製造条件下で導電性ウェブ状材料Ｍを連続的に製作したとき、当該導電性ウェブ状材料Ｍの仕上り目付量は約１００ｇ／ｍ2 であった。
【００４９】
この導電性ウェブ状材料Ｍを用いて電磁シールド性の試験を行なったとき、電界強度で３０〜３５ｄＢの減衰率を得ることが出来た。
また、この導電性ウェブ状材料Ｍを用いてリチウム電池の負極を形成し、その充放電容量を検査したしたところ２８０〜３００ｍＡ−Ｈ／ｇｒの性能が得られた。
【００５０】
（実施例２）
実施例１に於いて、導電材Ｗ1 とバインダーＷ2 との比Ｗ1 ／Ｗ2 を７５／２５とし、その他は実施例１の場合と同一にして導電性ウェブ状材料Ｍを製造した。
第２実施例の場合には、導電性皮膜とウェブ状基材Ａとの固着力はより一層強固になったが、電磁シールド性は電界強度で２５〜３０ｄＢの減衰率で、また充放電容量は２００〜２５０ｍＡ−Ｈ／ｇｒに低下した。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に於いては、ワニスバット装置内の導電性ワニスの上方に二酸化炭素層を形成すると共に、この二酸化炭素層内にディッピングロールを設ける構成としているため、ワニス液面と空気との接触によるワニスの硬化が防止でき、ワニスの表面重合による皮膜硬化が生じない。
その結果、極く薄いガラス繊維やカーボン繊維から成る織布や不織布製のウェブ状基材であっても、円滑に導電性ワニス内を走行させてこれにワニスを含浸させることができると共に、無理な引っ張りにより切断等を生ずることなしに高能率でウェブ状基材を走行させることができ、本含浸方式によってより経済的に安価に、しかも高品質の導電性皮膜を有する導電性ウェブ状材料を製造することができる。
【００５２】
また、導電性ワニスをウェブ状基材に含浸させる構成としているため、従前の塗布式（又はコーティング式）の導電性ウェブ状材料の製造に比較して、より固着力の高い皮膜が得られると共に、固着力が高いために、導電性皮膜自体の目付量を多くしても皮膜の脱落を生ずることがなく、導電性ウェブ状材料の加工性が大幅に向上する。
【００５３】
更に、目付量の多いウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させているため、薄いウェブ状基材により厚い導電性皮膜を形成することができ、しかも固着力が高いために導電性固形物（カーボン）の含有量をバインダーの含有量に対して大幅に高めることができる。
その結果、導電性ウェブ状材料の電磁シールド効果や蓄電能力が、従前の導電性ウェブ状材料に比較して大幅に向上する。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る導電性ウェブ状材料製造装置の要部を示す断面概要図である。
【図２】従前の導電性ウェブ状材料製造装置の説明図である。
【符号の簡単な説明】
Ａはウェブ状基材、Ａ′はワニス含浸基材、Ｗは導電性ワニス、ＷL はワニス液面、Ｂ1 は二酸化炭素層、Ｂ2 は空気層、Ｍは導電性ウェブ状材料、１はウェブ状基材の供給装置、２はワニスバット装置、２ａはバット本体、２ｂはバットカバー、２ｃは昇降装置、２ｄは基材入口、２ｅは基材出口、３はディッピングロール、４はメタリングロール、４ａはロール本体、４ｂはドクターブレード、５は輻射式ヒータ装置、５ａはヒータ板、６は二酸化炭素供給装置、６ａは二酸化炭素容器、６ｂは二酸化炭素供給口、６ｃは電磁弁、７は二酸化炭素濃度調整装置、７ａは二酸化炭素検出口、７ｂは二酸化炭素センサー、７ｃは二酸化炭素濃度設定・指示盤、８は導電性ウェブ状材料の巻取装置。
Claims (11)
- ウェブ状基材の供給装置と，ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させるワニスバット装置と，ワニスバット装置からのワニス含浸基材を乾燥する輻射式ヒータ装置と，輻射式ヒータ装置からのワニスを乾燥させたウェブ状基材を巻取りする導電性ウェブ状材料の巻取装置とを備えた導電性ウェブ状材料の製造装置に於いて、前記ワニスバット装置に貯留した導電性ワニスの内部にディッピングロールを設けると共に、導電性ワニスの液面上方にメタリングロールを配設し、更に、二酸化炭素供給装置からワニスバット装置の内部へ二酸化炭素を供給して前記メタリングロールを含むワニス液面の上方に二酸化炭素層を形成し、二酸化炭素濃度調整装置により前記二酸化炭素層の二酸化炭素濃度を設定値に保持する構成とした導電性ウェブ状材料の製造装置。
- ワニスバット装置をバット本体とバットカバーとから形成し、バット本体のみを昇降装置により昇降動自在に支持する構成とした請求項１に記載の導電性ウェブ状材料の製造装置。
- ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布とした請求項１に記載の導電性ウェブ状材料の製造装置。
- 導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン、エヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとした請求項１に記載の導電性ウェブ状材料の製造装置。
- 輻射式ヒータ装置を、加熱温度が１００°〜２００℃、高さが１０００〜５０００ｍｍの輻射式ヒータ装置とした請求項１に記載の導電性ウェブ状材料の製造装置。
- ディッピングロールを、マグネット軸受を備えた軽量低磨擦型のディッピングロールとした請求項１に記載の導電性ウェブ状材料の製造装置。
- ウェブ状基材の供給装置から所定の速度で引き出したウェブ状基材をワニスバット装置に貯留した導電性ワニス内を走行させることにより、当該ウェブ状基材に導電性ワニスを含浸させると共に、前記導電性ワニス液面の上方空間に二酸化炭素を供給して二酸化炭素層を形成し、当該二酸化炭素層内に配設したメタリングロールによりウェブ状基材に含浸した導電性ワニスの厚みを調整すると共に、メタリングロールからのワニス含浸基材を輻射式ヒータ装置内へ導入し、当該輻射式ヒータ装置内で導電性ワニスを乾燥させたウェブ状基材を導電性ウェブ状材料の巻取装置へ連続的に引き出す構成としたことを特徴とする導電性ウェブ状材料の製造方法。
- 二酸化炭素層の濃度を連続的に検出し、濃度を所定値に保持するようにした請求項７に記載の導電性ウェブ状材料の製造方法。
- ウェブ状基材の走行速度を３〜６ｍ／分とし且つ輻射式ヒータ装置の加熱温度を１００〜２００℃、高さ寸法を１０００〜５０００ｍｍとするようにした請求項７に記載の導電性ウェブ状材料の製造方法。
- ウェブ状基材をガラス繊維又はカーボン繊維又はその複合繊維から成る目付けが８ｇｒ〜２０ｇｒ／ｍ2の織布又は不織布とするようにした請求項７に記載の導電性ウェブ状材料の製造方法。
- 導電性ワニスを、導電材がメソカーボンマイクロビーズ又はカーボン粉体、バインダーがエポキシ樹脂又はポリ弗化ビニリデン、溶剤がアセトン又はエヌメチルピロリドン若しくはメチルエチルケトンであり、且つ固形成分の７５〜９７％（重量比）の導電材を含む導電性ワニスとした請求項７に記載の導電性ウェブ状材料の製造方法。
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