JP4696011B2

JP4696011B2 - グラビア塗工装置

Info

Publication number: JP4696011B2
Application number: JP2006083164A
Authority: JP
Inventors: 豊若井; 智文柳
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007253108A; US20080083367A1; US7891313B2

Description

本発明は、グラビア塗工装置に関し、特に版胴部間に溝を有するグラビアロールにてストライプ状の塗膜を形成するクラビア塗工装置に関するものである。

近年、各種機器の電源として電池が多用されるようになっており、それに伴って電池の高容量化・高出力化と薄型軽量化が強く要請されている。このような要請を満たし得る電池として、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池やニッケル水素二次電池などが使用されており、それらの電池の一層の高容量化・高出力化とともに、コスト低下や寿命の安定化に向けた改良が進展している。

この種の電池の電極板として、集電体となる金属製の芯材の片面又は両面に、活物質を含有する塗工部を形成して構成されたものが知られており、その塗工部は芯材表面に活物質を含有するペーストを塗工して形成されている。また、このような電極板の製造方法において、製造コストの低下を図るために、帯状の芯材をその長手方向に移送させつつ、芯材の幅方向に複数条の塗工部をそれらの間にリード部となる未塗工部を形成した状態でストライプ状に形成し、塗工部を乾燥・圧縮処理後に切断加工して所望の大きさの電極板を生産性良く製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、各種二次電池においては、正極と負極の電極板を絶縁するとともに電解液を保持するために、両者間に多孔性薄膜シートから成るセパレータが配置されているが、このセパレータに異物が貫通したり、熱損傷が発生したときに、内部短絡が発生・拡大するのを防止するために、電極板の塗工部の表面に、その保護膜として、アルミナ粉末などの無機酸化物フィラーと樹脂結着剤とを含む多孔質絶縁膜を形成すること、及びその保護膜をグラビアロールを用い、リード形成部を除いて間欠的に塗布形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、集電体面に活物質層を形成する方法として、グラビア印刷方式で塗布液をパターン状に印刷して形成する方法も知られている（例えば、特許文献３参照）。

そこで、上記帯状の芯材表面に形成したストライプ状の塗工部の表面に多孔質絶縁膜から成る保護膜を形成する装置において、上記特許文献２、３に記載の技術を参考にしてグラビア塗工によって形成することが考えられた。すなわち、図３、図４に示すように、芯材１２の表面に複数の塗工部１３がストライプ状に形成された帯状の電極板１１をガイドローラ１４にて案内してその長手方向に移送させ、グラビアロール１５の版胴部１６に無機酸化物フィラーと結着剤とを含む塗布液１７を塗布し、版胴部１６の塗布液１７を各塗工部１３の表面に転写させることで保護膜１８を形成するようにした。
特開２００１−３２７９０６号公報国際公開ＷＯ２００５／０８１３３６パンフレット特開平９−２９８０５８号公報

ところが、ストライプ状に形成された複数の塗工部１３に対して、クラビアロール１５に設けられた複数の版胴部１６からそれぞれ塗布液１７を転写した場合、図５に示すように、塗工部１３の両側端部で塗布液１７の塗布量が多くなり、その結果塗工部１３の表面に全面にわたって均一な保護膜１８を形成することができないことが判明した。その結果、保護膜１８の厚い部分ではイオンの伝達経路が長くなり、電極板１１の発電機能が低下し、電池出力・容量・寿命に悪影響を与えるという問題がある。

このように塗工部１３の側端部で塗布液１７の塗布量が多くなる原因を考察した結果、版胴部１６の端部に塗布液１７が溜まり易いことで起こっていることが判明した。そこで、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、グラビアロール１５の版胴部１６の端面１６ａに付着している塗布液１７をスクレーパー１９で掻き取るようにした。しかしながら、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の薄板から成るスクレーパー１９は、版胴部１６の端面１６ａに適切に押し付ける必要があり、そのためスクレーパー１９が摩耗するとともに摩耗に対応して押し付け圧力の管理が必要であり、版胴部１６、１６間の狭い溝幅内で押し付け圧力機構を配置するのが困難で、またスクレーパー１９が早く摩耗するため頻繁に交換が必要で、その交換作業のために生産性が悪くなるなどの問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、複数の版胴部間に溝を有するグラビアロールにてストライプ状の塗膜をその全面にわたって均一にかつ簡単な構成にて生産性良く形成することができるグラビア塗工装置を提供することを目的とする。

本発明のグラビア塗工装置は、複数の版胴部間に溝を有するグラビアロールにてストライプ状の塗膜を形成するグラビア塗工装置であって、版胴部の端面にほぼロール半径方向に沿って接して前記端面の塗布液を掻き取る両側のエッジと、溝底面に沿う内周部のほぼ中央部に形成されたロール回転方向に沿う液排出用の溝状通路と、両側のエッジから溝状通路に液を案内するテーパ面とを有する掻き取り部材を前記溝内に配置したものである。

この構成によれば、版胴部間の溝内に配置した掻き取り部材のエッジにて版胴部の端面に付着した塗布液を確実に掻き取ることができ、かつ掻き取った塗布液はテーパ面にて円滑に溝状通路に向けて流動し、溝状通路を通って溝底面の中央部に排出されて再び版胴部の端面に付着する恐れなく液溜に戻されるため、版胴部による塗膜をその全面にわたって均一に形成することができ、また薄板から成るスクレーパーの場合に必要であった押し付け機構が不要であることから、構成が簡単でかつ溝幅が狭くても塗布液を掻き取ることができ、またエッジの摩耗による交換が殆ど必要でないため交換作業のために製造を中断する必要がなく、高い生産性を確保することができる。

また、掻き取り部材を塗布液に対する撥液性を有する材質、例えばポリテトラフルオルエチレンなどのフッ素樹脂にて構成すると、エッジで掻き取った塗布液を円滑に溝状通路を通して排出することができるので好適である。

また、塗布液が電池用電極板の活物質を含む塗工部の表面に多孔質絶縁膜を形成する無機酸化物フィラーとその結着剤を含んでいる場合に本発明を適用することで、電極板の製造工程における生産性の向上に大きな効果が発揮される。

本発明のグラビア塗工装置によれば、版胴部間の溝内に配置した掻き取り部材にて版胴部の端面に付着した塗布液を確実に掻き取って液溜に戻すことができるため、版胴部により形成される塗膜を全面にわたって均一にでき、また溝幅が狭くても掻き取り部材を配置するだけで上記効果を得ることができ、また摩耗による交換作業が必要でないため高い生産性を確保することができる。

以下、本発明を、ストライプ状の塗工部を有する帯状の電極板の製造工程において、その塗工部の表面に、多孔質絶縁膜から成る保護膜を形成するためのグラビア塗工装置に適用した一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。

図１（ａ）は、グラビア塗工装置の要部を示し、図１（ｂ）はそのグラビアロールを示す。図１（ａ）において、１は、複数の塗工部（図示せず）が表面にストライプ状に形成された帯状の電極板で、ガイドローラ（図示せず）にて案内されて所定経路を連続的に移送される。２はグラビアロールで、移送される電極板１の下面に形成されている塗工部（図示せず）の表面にその上部が接触するように配設されている。グラビアロール２の下部は、液溜容器４内に収容された塗布液３に浸漬されている。塗布液３は、本実施形態では、アルミナなどの無機酸化物フィラーとその結着剤と溶剤を含んでおり、塗工・乾燥後に多孔質絶縁膜から成る保護膜を形成するものである。

グラビアロール２は、図１（ｂ）に示すように、電極板１にストライプ状に形成されている複数の塗工部に対応して複数の版胴部５が設けられ、それらの間に溝６が設けられている。版胴部５の全周面には、塗布液を取り込む凹部からなるグラビアパターンが彫刻されており、その凹部に取り込まれた塗布液を塗工部の表面に転写するように構成されている。グラビアロール２は、電極板１の移送方向に対してその周面が対向して移動するように回転駆動されるのが一般的であるが、同方向に回転駆動しても良い。

版胴部５、５間の溝６内には、グラビアロール２の回転方向において、塗布液３に対する浸漬部と電極板１に対する接触部との間に位置させて、版胴部５の端面に付着した塗布液３を掻き取る掻き取り部材７が配設されている。掻き取り部材７は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、グラビアロール２の回転方向上手側の両側端縁に、版胴部５の端面５ａにほぼロール半径方向に沿って接して前記端面５ａに付着している塗布液を掻き取るエッジ８を有している。また、掻き取り部材７の溝６の底面に沿う内周部には、ほぼ中央部に位置してロール回転方向に沿って液を排出する溝状通路９が形成され、かつ両側のエッジ８からこの溝状通路９に塗布液を案内するテーパ面１０が形成されている。また、この掻き取り部材７は、塗布液３に対して撥液性を呈するように、ポリテトラフルオルエチレンなどのフッ素樹脂にて構成されている。

以上の構成によれば、グラビアロール２の版胴部５、５間の溝６内に配置した掻き取り部材７のエッジ８にて版胴部５の端面５ａに付着した塗布液３を、グラビアロール２の回転に伴って電極板１に接触する前に確実に掻き取ることができ、かつ掻き取られた塗布液３はテーパ面１０にて円滑に溝状通路９に向けて流動し、溝状通路９を通って溝６の底面の中央部に排出され、再び版胴部５の端面５ａに付着する恐れなく液溜容器４に戻されるため、版胴部５にて電極板１のストライプ状の塗工部の表面に塗布形成される多孔質絶縁膜をその全面にわたって均一に形成することができる。

また、従来の薄板から成るスクレーパーのように、押し付け機構を設ける必要がないので、構成が簡単でかつ溝６の幅が狭くてもその幅に対応した掻き取り部材７を配設するだけで塗布液３を確実に掻き取ることができ、またエッジ８の摩耗による交換も殆ど必要でないため交換作業のために製造を中断する必要がなく、高い生産性を確保することができる。

また、掻き取り部材７を塗布液３に対する撥液性を有するフッ素樹脂にて構成しているので、テーパ面１０の傾斜角（端面５ａに対して垂直な面に対する傾斜角）が小さくてもエッジ８で掻き取った塗布液を円滑に溝状通路９を通して排出することができ、掻き取り部材７をエッジ８の支持強度が十分に確保される形状に構成しても塗布液３の掻き取り除去作用を確実に得ることができる。

また、本実施形態においては、電極板１の塗工部の表面に無機酸化物フィラーとその結着剤を含んでいる塗布液をグラビア塗工するようにしたので、電極板１の活物質を含む塗工部の表面に均一な多孔質絶縁膜をスクレーパーの交換のために中断することなく長期にわたって連続して形成することができ、電池の電極板の製造工程における生産性を向上することができる。

本発明のグラビア塗工装置は、版胴部間の溝内に配置した掻き取り部材にて版胴部の端面に付着した塗布液を確実に掻き取って液溜に戻すことができるため、版胴部により形成される塗膜を全面にわたって均一にでき、また溝幅が狭くても掻き取り部材を配置するだけで上記効果を得ることができ、また摩耗による交換作業が必要でないため高い生産性を確保することができるので、ストライプ状に均一な塗膜を形成する各種用途に有用であり、例えば各種電池の電極板の製造工程において、塗工部やその表面の多孔質絶縁膜を形成する工程に適用すると特に有用である。

本発明のグラビア塗工装置の一実施形態を示し、（ａ）は要部の概略構成図、（ｂ）はクラビアロールの正面図。同実施形態における掻き取り部材を示し、（ａ）は外側から見た斜視図、（ｂ）は溝底側から見た斜視図。従来例のグラビア塗工装置の概略構成図。同従来例における塗工状態を下方から見た斜視図。同従来例により形成された塗膜の状態を示す断面図。従来例における版胴部端面の塗工液掻き取り手段を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図。

符号の説明

１ストライプ状の塗工部を有する帯状の電極板
２グラビアロール
３塗布液
５版胴部
５ａ端面
６溝
７掻き取り部材
８エッジ
９溝状通路
１０テーパ面

Claims

複数の版胴部間に溝を有するグラビアロールにてストライプ状の塗膜を形成するグラビア塗工装置であって、版胴部の端面にほぼロール半径方向に沿って接して前記端面の塗布液を掻き取る両側のエッジと、溝底面に沿う内周部のほぼ中央部に形成されたロール回転方向に沿う液排出用の溝状通路と、両側のエッジから溝状通路に液を案内するテーパ面とを有する掻き取り部材を前記溝内に配置したことを特徴とするグラビア塗工装置。
掻き取り部材は、塗布液に対する撥液性を有する材質にて構成したことを特徴とする請求項１記載のグラビア塗工装置。
塗布液は、電池用電極板の活物質を含む塗工部の表面に多孔質絶縁膜を形成する無機酸化物フィラーとその結着剤を含んでいることを特徴とする請求項１又は２記載のグラビア塗工装置。