JP4960215B2 - Metal foil negative electrode current collector processing roller and metal foil negative electrode current collector processing method - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム二次電池用の負極集電体を得るための、金属箔負極集電体加工用ローラ及び金属箔負極集電体加工方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、主に、表面に複数の凹部が形成される金属箔負極集電体加工用ローラを構成する金属材料の改良に関する。 The present invention relates to a metal foil negative electrode current collector processing roller and a metal foil negative electrode current collector processing method for obtaining a negative electrode current collector for a lithium secondary battery . More specifically, the present invention mainly relates to an improvement in a metal material constituting a roller for processing a metal foil negative electrode current collector in which a plurality of concave portions are formed on the surface.

従来から、厚さ数十ミクロンの金属箔の表面に凸部を形成するには、一般的には、めっき法、エッチング法などが利用されている。しかしながら、これらの方法によってミクロン単位の大きさを有する凸部を、金属箔の表面1cm2当り数十〜数百個形成する場合には、多数の工程を有する精密加工が行われ、煩雑な操作が必要になり、長時間を要する。それでも不良品率を十分に低くすることはできない。めっき液、エッチング液などの使用に伴って発生する廃液の処理も、問題になる。また、これらの方法によって形成される凸部は、金属箔との接合強度が十分ではなく、外部から応力が付加されると金属箔から剥落することが多い。したがって、めっき法、エッチング法などは、表面に凸部を有する金属箔を製造する上で、工業的に有利な方法とは言い難い。 Conventionally, in order to form a convex portion on the surface of a metal foil having a thickness of several tens of microns, a plating method, an etching method, or the like is generally used. However, when these methods are used to form several tens to several hundreds of convex portions having a size of a micron unit per 1 cm 2 of the surface of the metal foil, precision processing having many steps is performed, and complicated operations are performed. Is necessary and takes a long time. Nevertheless, the defective product rate cannot be reduced sufficiently. The treatment of the waste liquid that occurs with the use of a plating solution, an etching solution, or the like also becomes a problem. Moreover, the convex part formed by these methods does not have sufficient bonding strength with the metal foil, and often peels off from the metal foil when stress is applied from the outside. Therefore, it is difficult to say that the plating method, the etching method and the like are industrially advantageous methods for producing a metal foil having a convex portion on the surface.

また、圧接状態にある一対のローラによって形成される圧接ニップ部に金属製板状物を通過させ、該金属製板状物を加圧成形する技術が汎用されている。このような加圧成形技術の代表例として、鋼材の冷間圧延などが挙げられる。
たとえば、クレータ状凹部と、クレータ状凹部の縁に沿って盛り上がった盛り上がり部とが表面に形成されたダルロールが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。ダルロールは、冷間圧延工程と焼鈍工程との間において、冷間圧延された鋼板の表面に、いわゆるダル目を付けるために用いられる。これにより、焼鈍工程がバッチ焼鈍である場合は、鋼板の焼き付きが防止される。また、焼鈍工程が連続焼鈍である場合は、焼鈍炉内で鋼板を搬送する際に、鋼板の蛇行が防止される。
In addition, a technique is widely used in which a metal plate is passed through a pressure nip formed by a pair of rollers in pressure contact, and the metal plate is pressed. A typical example of such a pressure forming technique is cold rolling of steel.
For example, a dull roll has been proposed in which a crater-like recess and a raised portion that swells along the edge of the crater-like recess are formed on the surface (see, for example, Patent Document 1). The dull roll is used to apply a so-called dull surface to the surface of the cold-rolled steel sheet between the cold rolling process and the annealing process. Thereby, when the annealing process is batch annealing, seizure of the steel sheet is prevented. Moreover, when an annealing process is continuous annealing, meandering of a steel plate is prevented when conveying a steel plate within an annealing furnace.

また、特許文献1には、ダルロール表面の盛り上がり部が鋼板表面に強く押し付けられることにより、鋼板表面で鋼板材料の局所的な塑性流動が生じ、ダルロールの凹部に鋼板材料が流れ込んで、鋼板が粗面化されることが記載されている。さらに、特許文献1には、表面の平滑なロールを回転させながら、ロール表面にレーザパルスを投射し、ローラ表面を規則的に溶融させて、規則的にクレータ状凹部を形成し、ダルロールを製造することが記載されている。   Further, in Patent Document 1, when the bulge portion on the surface of the dull roll is strongly pressed against the steel plate surface, a local plastic flow of the steel plate material occurs on the surface of the steel plate, the steel plate material flows into the concave portion of the dull roll, and the steel plate is rough. It is described that it is faced. Further, in Patent Document 1, while rotating a roll having a smooth surface, a laser pulse is projected onto the roll surface, the roller surface is melted regularly, and crater-like recesses are regularly formed to manufacture a dull roll. It is described to do.

しかしながら、特許文献1には、厚さ数百μm〜数mmの冷間圧延鋼板の表面粗さを大きくするための技術が開示されるのみであり、厚さが僅か数十μmの金属箔表面に凸部を形成することについて一切開示がない。また、特許文献1には、ダルロールの材質について特段の記載がないので、ダルローは一般的な材質によって形成されていると考えられる。一般的な材質とは、たとえば、冷間圧延される鋼板よりも硬質の鋼材である。前記材質のダルロールは、表面のクレータ状凹部が摩耗などにより消失し易いので、工業的な規模での凸部形成には利用できない。また、前記材質のロールにレーザ加工を施してダルロールを製造すると、所望の開口形状を有する凹部を形成できない。たとえば、開口形状が菱形の凹部を形成しようとすると、凹部の開口縁がレーザの余熱によって溶融し、楕円形になる。 However, Patent Document 1 only discloses a technique for increasing the surface roughness of a cold-rolled steel sheet having a thickness of several hundred μm to several mm, and the surface of the metal foil having a thickness of only several tens of μm. There is no disclosure about the formation of convex portions. In Patent Document 1, since there is no particular described for the material of the dull roll, Daruro Le is considered to be formed by a common material. A general material is a steel material harder than the steel plate cold-rolled, for example. The dull roll made of the above material cannot be used for forming a convex portion on an industrial scale because the crater-like concave portion on the surface is easily lost due to wear or the like. Further, when a dull roll is manufactured by applying laser processing to the roll of the material, a concave portion having a desired opening shape cannot be formed. For example, when an opening having a rhombus shape is to be formed, the opening edge of the recess is melted by the residual heat of the laser and becomes elliptical.

また、表面に凹凸が形成され、凹部の深さが5〜100μmであり、表面の総面積に対する凸部先端表面の合計面積の割合が10〜80%である圧延ロールが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。しかしながら、特許文献2の技術も、厚さ数百μm〜数mmの冷間圧延鋼板の表面にダル目を付けるものであり、厚さ数十μmの金属箔表面に突起状の凸部を形成するものではない。特許文献2には、圧延ロールの材質について特段の記載がないので、特許文献2の圧延ロールも、特許文献1のダルロールと同様に、工業的な規模での凸部形成に利用できず、かつ所望の開口形状を有する凹部を形成できない。   In addition, a rolling roll has been proposed in which irregularities are formed on the surface, the depth of the concave portion is 5 to 100 μm, and the ratio of the total area of the convex tip end surface to the total surface area is 10 to 80% (for example, , See Patent Document 2). However, the technique of Patent Document 2 also applies a dull surface to the surface of a cold-rolled steel sheet having a thickness of several hundred μm to several mm, and forms a protruding convex portion on the surface of a metal foil having a thickness of several tens of μm. Not what you want. Since there is no special description about the material of a rolling roll in patent document 2, the rolling roll of patent document 2 cannot be utilized for the convex part formation on an industrial scale similarly to the dull roll of patent document 1, and A recess having a desired opening shape cannot be formed.

また、周方向に延びる複数の環状凹部(凸条形成環状溝)が形成された第1ワークロールと、周面の平滑な第2ワークロールとを含む圧延装置が提案されている(たとえば、特許文献3参照)。特許文献3の圧延装置では、第1ワークロールと第2ワークロールとを、互いの軸線が平行になるように圧接させて圧接ニップ部を形成している。この圧接ニップ部に長尺状の金属製板状物を通過させることにより、該板状物における厚み方向の一方の表面に複数の突起が形成され、偏平管製造用金属板が得られる。この偏平管製造用金属板に折り曲げ加工などを施すことにより、偏平管が得られる。この偏平管は、コンデンサの冷媒流通管として用いられる。   Also, a rolling device has been proposed that includes a first work roll in which a plurality of annular recesses (projection forming annular grooves) extending in the circumferential direction are formed and a second work roll having a smooth circumferential surface (for example, a patent). Reference 3). In the rolling apparatus of Patent Document 3, the first work roll and the second work roll are pressed against each other so that their axes are parallel to each other to form a pressure nip portion. By passing a long metal plate-like material through the pressure nip, a plurality of protrusions are formed on one surface in the thickness direction of the plate-like material, and a metal plate for producing a flat tube is obtained. A flat tube can be obtained by bending the metal plate for manufacturing the flat tube. This flat tube is used as a refrigerant flow tube for a condenser.

特許文献3には、第1ワークロールの材質として、超硬合金が提案されている。さらに、JIS V10〜60といった超硬合金が記載されている。しかしながら、特許文献3の技術は、厚さ数十μmの金属箔を加工対象にするものではない。また、特許文献3では環状凹部の形成方法として具体的に記載されるのは、刻設のみであり、レーザ加工については一切記載がない。刻設では、ミクロン単位の寸法を有する複数の凹部を、10〜50μm程度の間隔で形成することは非常に困難である。また、レーザ加工により、超硬合金に多数のミクロン単位の凹部を形成する場合でも、凹部の開口形状および開口径が必ずしも均一になるわけではない。さらに、特許文献3において、超硬合金は環状凹部の底面が摩耗するのを防止するためだけに用いられているに過ぎない。   Patent Document 3 proposes a cemented carbide as the material of the first work roll. Furthermore, cemented carbides such as JIS V10-60 are described. However, the technique of Patent Document 3 does not target a metal foil having a thickness of several tens of μm. Further, in Patent Document 3, only the engraving is described as a method for forming the annular recess, and there is no description about laser processing. In the engraving, it is very difficult to form a plurality of concave portions having a dimension of a micron unit at intervals of about 10 to 50 μm. Further, even when a large number of micron concave portions are formed in the cemented carbide by laser processing, the opening shape and the opening diameter of the concave portions are not necessarily uniform. Furthermore, in Patent Document 3, cemented carbide is only used to prevent the bottom surface of the annular recess from being worn.

一方、レーザ加工により、セラミック製グリーンシート、回路基板などの電子部品に穴を空ける技術は、従来から良く知られている(たとえば、特許文献4参照)。すなわち、レーザ加工を利用して、セラミック層、樹脂層などの表面に凹部を形成することは、しばしば行われている。しかしながら、レーザ加工を利用して、金属表面にミクロン単位の寸法を有する数百から数千万個に及ぶ多数の凹部を形成する技術思想についての提案または報告はない。しかも、レーザ加工により、一般的なステンレス鋼などの金属表面に多数の前記凹部を形成すると、金属表面における凹部の開口形状および開口径が不均一になる。さらに、形成される凹部の機械的強度、耐摩耗性などが低下し、摩耗、変形、破損などが起こり易いという問題がある。   On the other hand, a technique for making holes in electronic parts such as ceramic green sheets and circuit boards by laser processing has been well known (see, for example, Patent Document 4). That is, it is often performed to form a recess on the surface of a ceramic layer, a resin layer, or the like by using laser processing. However, there is no proposal or report on the technical idea of using laser processing to form hundreds to tens of millions of recesses having a micron-size dimension on a metal surface. In addition, when a large number of the recesses are formed on a metal surface such as general stainless steel by laser processing, the opening shape and the opening diameter of the recesses on the metal surface are not uniform. Furthermore, there is a problem that the mechanical strength, wear resistance, and the like of the formed recess are reduced, and wear, deformation, breakage, and the like are likely to occur.

さらに、周面に複数の凹部が形成されたセラミックローラを用いて樹脂シートを加圧成形し、樹脂シートの表面にエンボス加工を施すことが一般に行われている。しかしながら、周面に凹部が形成されたセラミックローラを用いて金属箔を加圧成形すると、セラミックローラ周面にクラック、欠け、割れなどが多数発生し、金属箔を連続的に加圧成形できない。
特開昭63−10013号公報 特開平10−166010号公報 特開2005−997号公報 特開2005−111524号公報
Furthermore, it is a common practice to press-mold a resin sheet using a ceramic roller having a plurality of recesses formed on the peripheral surface, and to emboss the surface of the resin sheet. However, when the metal foil is pressure-molded using a ceramic roller having a concave portion formed on the peripheral surface, many cracks, chips, cracks, etc. are generated on the peripheral surface of the ceramic roller, and the metal foil cannot be continuously press-molded.
JP-A-63-10013 Japanese Patent Laid-Open No. 10-166010 JP-A-2005-997 JP 2005-111524 A

本発明の目的は、周面に複数の凹部が形成された金属箔加工用ローラであって、工業的な規模で負極集電体用の金属箔を加工しても、凹部の摩耗、変形などが起こり難く、凸部を有する金属箔を効率良く製造できる金属箔負極集電体加工用ローラ及びそれを用いる金属箔負極集電体加工方法を提供することである。 An object of the present invention is a metal foil processing roller in which a plurality of recesses are formed on the peripheral surface. Even if a metal foil for a negative electrode current collector is processed on an industrial scale, the recesses are worn, deformed, etc. it is less likely to occur, is to provide an efficient roller metal foil anode collector processing can be produced and the metal foil anode collector processing method using the same metal foil having a convex portion.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その過程で、金属材料の種々の特性のうち、ロックウェル硬度および抗折力という2つの特性が、レーザ加工時に凹部の開口形状および開口径に大きな影響を及ぼすことを見出した。本発明者らは、この知見に基づいてさらに研究を重ねた。その結果、特定のロックウェル硬度および抗折力を有する金属材料からなるローラ表面にミクロン単位の凹部を形成する場合には、凹部の個数が数百個〜数千万個に及ぶ多数であっても、開口形状および開口径のばらつきが非常に少なく、ほぼ均一な凹部を形成できることを見出した。また、この凹部は、外部から摩擦力などの応力に対して高い耐久性を有し、摩耗、変形、破損などが起こり難いことを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. In the process, it was found that two of the various characteristics of the metal material, that is, Rockwell hardness and bending strength, have a great influence on the opening shape and opening diameter of the recess during laser processing. The present inventors have further studied based on this finding. As a result, when forming recesses in units of microns on a roller surface made of a metal material having a specific Rockwell hardness and bending strength, the number of recesses is a large number ranging from hundreds to tens of millions. However, it was found that variations in the opening shape and opening diameter are very small, and a substantially uniform recess can be formed. Further, it has been found that the concave portion has high durability against external stress such as frictional force, and it is difficult for wear, deformation, breakage and the like to occur, and the present invention has been completed.

すなわち本発明は、複数の凹部がレーザ加工により周面に形成され、銅箔または銅合金箔である金属箔に前記周面を圧接させて前記金属箔表面に複数の柱状の高さ4μm以上の凸部を形成して、リチウム二次電池用の負極集電体を得するための金属箔負極集電体加工用ローラであって、少なくとも前記凹部が形成される表層部は、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPaである金属材料からなる金属箔負極集電体加工用ローラに係る。 That is, according to the present invention, a plurality of recesses are formed on the peripheral surface by laser processing, and the peripheral surface is pressed against a metal foil that is a copper foil or a copper alloy foil, and a plurality of columnar heights of 4 μm or more are formed on the metal foil surface . forming a convex portion, a metal foil anode collector machining roller to obtain a negative electrode current collector for a lithium secondary battery, a surface layer portion at least the recess is formed, the Rockwell hardness The present invention relates to a metal foil negative electrode current collector processing roller made of a metal material having HRA of 81.2 to 90.0 on an A scale and a bending strength of 3 GPa to 6 GPa.

金属箔負極集電体加工用ローラの周面に垂直な方向における凹部の断面形状は、金属箔加工用ローラ前記周面から凹部の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であことが好ましい
金属箔負極集電体加工用ローラ周面における凹部の開口形状は、ほぼ円形、ほぼ楕円形、ほぼ菱形またはほぼ正多角形であることが好ましい。
金属箔負極集電体加工用ローラ周面における凹部の開口径は、1μm〜35μmであることが好ましい。
金属箔負極集電体加工用ローラ周面における該ローラ軸線方向の凹部のピッチは、4μm以上であることが好ましい。
Concave cross-sectional shape in a direction perpendicular to the peripheral surface of the metal foil anode collector machining rollers toward the bottom surface of the recess from a metal foil machining roller the circumferential surface, slowly or continuously smaller cross-sectional width it is preferred Ru tapered shape der.
The opening shape of the recesses on the peripheral surface of the metal foil negative electrode current collector processing roller is preferably approximately circular, approximately elliptical, approximately diamond-shaped, or approximately regular polygonal.
The opening diameter of the recess in the peripheral surface of the metal foil negative electrode current collector processing roller is preferably 1 μm to 35 μm.
The pitch of the concave portions in the roller axial direction on the peripheral surface of the metal foil negative electrode current collector processing roller is preferably 4 μm or more.

金属材料のロックウェル硬度は、AスケールでHRA83.9〜89であり、金属材料の抗折力は、3.3GPa〜5.5GPaであることが好ましい。
金属材料は、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも1種の高融点金属材料であることが好ましい。
金属負極集電体加工用ローラは、凹部の底面と、金属箔の表面とが接触しないように用いられることが好ましい。
また本発明は、少なくとも一方が、レーザ加工により形成された複数の凹部を周面に有する金属箔負極集電体加工用ローラからなる一対のローラを圧接して形成される圧接ニップ部に、銅箔または銅合金箔である金属箔を供給して、金属箔の表面に柱状の高さ4μm以上の凸部を形成して、リチウム二次電池用の負極集電体を得るする金属箔負極集電体加工方法であって、金属箔負極集電体加工用ローラの少なくとも凹部の形成される表層部は、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPaである金属材料からなり、前記周面に垂直な方向における前記凹部の断面形状が、前記周面から前記凹部の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であることを特徴とする金属箔負極集電体加工方法に係る。
前記金属箔加工方法において、凸部の高さが4μm以上であることが好ましい。
The Rockwell hardness of the metal material is HRA 83.9 to 89 on the A scale, and the bending strength of the metal material is preferably 3.3 GPa to 5.5 GPa.
The metal material is preferably at least one refractory metal material selected from the group consisting of cemented carbide, cermet, high-speed steel, die steel, and forged steel.
The metal negative electrode current collector processing roller is preferably used so that the bottom surface of the recess does not contact the surface of the metal foil.
In the present invention, at least one of the press contact nip portion formed by press contact with a pair of rollers made of a metal foil negative electrode current collector processing roller having a plurality of recesses formed by laser processing on the peripheral surface A metal foil negative electrode current collector for supplying a negative electrode current collector for a lithium secondary battery by supplying a metal foil which is a foil or a copper alloy foil to form a columnar convex part having a height of 4 μm or more on the surface of the metal foil In the electric material processing method, at least the surface layer portion where the concave portion of the metal foil negative electrode current collector processing roller is formed has a Rockwell hardness of HRA of 81.2 to 90.0 and a bending strength. Ri Do metallic material is 3GPa~6GPa, wherein the cross-sectional shape of the recess in a direction perpendicular to the peripheral surface, wherein the circumferential surface toward the bottom surface of the recess, cross-sectional width is gradually or successively smaller taper wherein the shape der Rukoto Ru engages the metal foil anode collector processing method for.
In the said metal foil processing method, it is preferable that the height of a convex part is 4 micrometers or more.

本発明の金属箔加工用ローラは、その周面に、レーザ加工により複数の凹部が形成されている。本発明の金属箔加工用ローラにおいて、少なくとも凹部を形成する表層部に上記範囲のロックウェル硬度および抗折力を有する金属材料を含有させることによって、該ローラ周面における開口形状および開口径をほぼ均一に揃えることができる。また、任意の開口形状および開口径に調整できる。たとえば、数ミクロン〜数十ミクロンの大きさの開口径を有する凹部の形成が可能になる。また、ほぼ真円、ほぼ菱形、ほぼ正多角形などの開口形状を有する凹部の形成が可能になる。さらに、このような凹部を10〜50μm程度のピッチで形成することが可能になる。
また、この凹部は外部からの応力に対して非常に高い耐久性を有し、さらに、凹部の内部空間で成長する金属箔の凸部との離型性にも優れている。したがって、金属箔の加工を工業的に連続して実施しても、摩耗、変形などが起こり難く、ほぼ同じ形状を有する凸部を安定的にかつ効率良く形成できる。
The roller for metal foil processing of the present invention has a plurality of recesses formed on its peripheral surface by laser processing. In the metal foil processing roller of the present invention, by including a metal material having Rockwell hardness and bending strength in the above ranges in at least the surface layer portion forming the recess, the opening shape and the opening diameter on the roller peripheral surface are substantially reduced. Can be evenly aligned. Moreover, it can adjust to arbitrary opening shapes and opening diameters. For example, it becomes possible to form a recess having an opening diameter of several microns to several tens of microns. Further, it is possible to form a concave portion having an opening shape such as a substantially perfect circle, a substantially diamond shape, or a substantially regular polygon. Furthermore, it becomes possible to form such recesses at a pitch of about 10 to 50 μm.
Moreover, this recessed part has the very high durability with respect to the stress from the outside, and also is excellent in the mold release property with the convex part of the metal foil which grows in the internal space of a recessed part. Therefore, even if the processing of the metal foil is carried out industrially continuously, it is difficult for wear and deformation to occur, and a convex portion having substantially the same shape can be formed stably and efficiently.

本発明の金属箔加工用ローラは、たとえば、金属箔を加圧成形し、厚み方向の表面の一方または両方に凸部を有する金属箔(以下「凸部形成金属箔」とする)を得るために用いられる。具体的には、本発明の金属箔加工用ローラと、表面が平滑な金属製ローラとを含む成形加工装置が用いられる。金属箔加工用ローラと、金属製ローラとは、互いの軸線が平行になるように圧接され、圧接ニップ部が形成される。この圧接ニップ部に、凸部を形成しようとする表面が金属箔加工用ローラの周面に接触するように、金属箔を供給して通過させることにより、凸部形成金属箔を得ることができる。また、2本の金属箔加工用ローラを圧接させて用いることにより、両方の表面に凸部を有する凸部形成金属箔を得ることができる。   The roller for processing a metal foil of the present invention is, for example, for pressure-molding a metal foil to obtain a metal foil having a convex portion on one or both surfaces in the thickness direction (hereinafter referred to as “convex-forming metal foil”). Used for. Specifically, a molding apparatus including the metal foil processing roller of the present invention and a metal roller having a smooth surface is used. The metal foil processing roller and the metal roller are pressed against each other so that their axes are parallel to each other to form a pressure nip portion. By supplying and passing the metal foil so that the surface on which the convex portion is to be formed comes into contact with the peripheral surface of the metal foil processing roller, the convex-formed metal foil can be obtained. . Moreover, the convex part formation metal foil which has a convex part on both surfaces can be obtained by pressing and using two rollers for metal foil processing.

本発明の金属箔加工用ローラにより加圧成形される金属箔は特に制限されず、銅箔、銅合金箔、錫箔、ステンレス鋼箔、 アルミニウム箔、 鉛箔、ニッケル箔、亜鉛箔などが挙げられる。また、本発明の金属箔加工用ローラにより加圧成形される金属箔は、粒界が変形しやすい、焼き鈍し温度が低いといった特性を有していることが好ましい。また、金属箔の厚さは特に制限はないが、好ましくは10〜100μm、さらに好ましくは10〜50μmである。   The metal foil that is pressure-formed by the metal foil processing roller of the present invention is not particularly limited, and examples include copper foil, copper alloy foil, tin foil, stainless steel foil, aluminum foil, lead foil, nickel foil, and zinc foil. . Moreover, it is preferable that the metal foil pressure-molded by the metal foil processing roller of the present invention has such characteristics that the grain boundary is easily deformed and the annealing temperature is low. The thickness of the metal foil is not particularly limited, but is preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm.

本発明の金属箔加工用ローラを用いて銅箔、銅合金箔などから得られる凸部形成金属箔は、たとえば、リチウム二次電池における負極集電体として好適に使用できる。銅箔、銅合金箔から得られる凸部形成金属箔の個々の凸部表面には、真空蒸着により、負極活物質を含有し、負極活物質層として機能する柱状体が形成される。このとき、負極活物質としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素含有合金、珪素化合物、錫、錫酸化物、錫含有合金、錫化合物などを使用できる。凸部表面に柱状体の負極活物質層を形成することにより、リチウムイオンを吸蔵および放出する際の負極活物質の膨張および収縮に伴って発生する応力が吸収され、負極集電体ひいては負極の変形、負極活物質層の負極集電体からの剥落などが防止される。その結果、充放電サイクル特性、長期的な安全性などに優れたリチウム二次電池が得られる。
また、本発明により得られる凸部形成用金属箔は、たとえば、フレキシブルプリント配線基板における金属箔または金属層、リードフレーム用の金属基板などにも好適に使用できる。
The convex part formation metal foil obtained from copper foil, copper alloy foil, etc. using the metal foil processing roller of the present invention can be suitably used as, for example, a negative electrode current collector in a lithium secondary battery. A columnar body containing a negative electrode active material and functioning as a negative electrode active material layer is formed on the surface of each convex portion of the convex portion-forming metal foil obtained from copper foil or copper alloy foil by vacuum deposition. At this time, as the negative electrode active material, for example, silicon, silicon oxide, silicon-containing alloy, silicon compound, tin, tin oxide, tin-containing alloy, tin compound, or the like can be used. By forming the columnar negative electrode active material layer on the convex surface, the stress generated as the negative electrode active material expands and contracts when lithium ions are occluded and released is absorbed. Deformation and peeling of the negative electrode active material layer from the negative electrode current collector are prevented. As a result, a lithium secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics, long-term safety, and the like can be obtained.
Moreover, the metal foil for convex part formation obtained by this invention can be used conveniently also for the metal foil or metal layer in a flexible printed wiring board, the metal substrate for lead frames, etc., for example.

本発明の金属箔加工用ローラは、2つの特徴を有している。第1の特徴は、その周面に複数の凹部が形成されていることである。第2の特徴は、少なくとも凹部の形成される表層部が特定の特性を有する金属材料からなることである。
凹部は、本発明の金属箔加工用ローラの周面(以下単に「ローラ周面」という)に開口を有し、ローラ周面よりもローラの内部に凹んだまたは窪んだ空間領域である。凹部の底面は、ほぼ平坦な平面でも良く、またドーム状などでもよい。
The metal foil processing roller of the present invention has two features. The first feature is that a plurality of recesses are formed on the peripheral surface. The second feature is a metallic material Tona Rukoto having surface layer portions a specific characteristic which is formed of at least the recess.
The concave portion is a space region having an opening in the peripheral surface (hereinafter simply referred to as “roller peripheral surface”) of the metal foil processing roller of the present invention, and being recessed or recessed in the roller rather than the roller peripheral surface. The bottom surface of the recess may be a substantially flat plane or may be a dome shape.

個々の凹部は、通常は、それに隣り合う他の凹部とは繋がらないように独立して形成されるが、それに限定されず、部分的に繋がって一体化されてもよく、また全体に繋がって一体化されてもよい。好ましくは、個々の凹部が繋がらないように独立して形成される。
凹部のローラ周面における開口の形状は、特に制限されないが、好ましくは、ほぼ円形、ほぼ楕円形、ほぼ菱形、ほぼ正多角形などである。正多角形は、好ましくは3〜8角形、さらに好ましくは4〜6角形である。
Each recess is normally formed independently so as not to be connected to other recesses adjacent to it, but is not limited thereto, and may be partially connected and integrated, or connected to the whole. It may be integrated. Preferably, it forms independently so that each recessed part may not be connected.
The shape of the opening in the roller peripheral surface of the recess is not particularly limited, but is preferably approximately circular, approximately elliptical, approximately diamond-shaped, approximately regular polygonal, or the like. The regular polygon is preferably a 3-8 octagon, more preferably a 4-6 hexagon.

凹部のローラ周面における開口径は特に制限されないが、好ましくは1μm〜35μm、さらに好ましくは2〜30μmである。開口径が1μm未満では、個々の凹部の開口径をほぼ均一に揃えることが困難になる。開口径が35μmを超えると、厚さ数十μm程度の金属箔の表面加工には不向きである。また、金属箔を加圧成形する際に付加される応力によって、凹部に摩耗、変形などが発生するおそれがある。なお、開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合、開口径は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の直径の長さである。開口形状がほぼ菱形である場合、開口径は、その菱形の対角線のうち、長い方の対角線の長さである。   Although the opening diameter in the roller peripheral surface of a recessed part is not restrict | limited in particular, Preferably it is 1 micrometer-35 micrometers, More preferably, it is 2-30 micrometers. If the opening diameter is less than 1 μm, it is difficult to make the opening diameters of the individual recesses substantially uniform. When the opening diameter exceeds 35 μm, it is not suitable for surface processing of a metal foil having a thickness of about several tens of μm. In addition, the stress applied when the metal foil is pressure-formed may cause wear or deformation in the recess. When the opening shape is approximately circular, approximately elliptical, or approximately regular polygonal, the opening diameter is the length of the diameter of the smallest perfect circle that encloses the circle, ellipse, or regular polygon. When the opening shape is approximately rhombus, the opening diameter is the length of the longer diagonal line of the rhombus diagonal lines.

凹部の深さは特に制限されず、たとえば、金属箔表面に形成しようとする凸部の高さなどに応じて適宜選択できるが、好ましくは開口径の0.2倍〜1.5倍、さらに好ましくは開口径の0.3倍〜1.2倍である。凹部の深さが開口径の0.2倍未満では、均一な大きさおよび形状を有する凸部を金属箔表面に形成できなくなるおそれがある。また、凹部の深さが開口径の1.5倍を超えるように形成することは、レーザ加工法では極めて困難である。また切削法では凹部形成に多大な時間を要するかまたは実質的に不可能である。なお、凹部の深さとは、凹部底面の最も凹んだ地点から、凹部の開口に存在すると仮想されるローラ周面に降ろした垂線の長さである。 The depth of the recess is not particularly limited, and can be appropriately selected according to, for example, the height of the protrusion to be formed on the surface of the metal foil, but preferably 0.2 to 1.5 times the opening diameter, Preferably 0.3 times the opening diameter to 1. 2 times . If the depth of the recess is less than 0.2 times the opening diameter, it may not be possible to form a protrusion having a uniform size and shape on the surface of the metal foil. In addition, it is extremely difficult to form the recess so that the depth of the recess exceeds 1.5 times the opening diameter by the laser processing method. Also, the cutting method requires a great deal of time or is substantially impossible to form the recess. The depth of the concave portion is the length of a perpendicular drawn from the most concave point on the bottom surface of the concave portion to the roller peripheral surface assumed to exist at the opening of the concave portion.

ローラ周面において、凹部が形成されるピッチは、ローラの軸線方向(長手方向)および円周方向共に特に制限されない。凹部の軸線方向のピッチは、凹部の開口径、開口形状、ローラの長さ、得ようとする凸部形成金属箔の設計値などに応じて適宜選択可能であるが、好ましくは4μm以上、さらに好ましくは8〜30μm、特に好ましくは15〜30μmである。凹部の軸線方向のピッチが4μm未満では、レーザ加工法では凹部同士が連結しやすくなる。そのため凹部を仕切るローラ表面の面積が極端に小さくなり、金属箔を加圧成形する際に付加される応力によって、凹部間のしきりが変形するおそれがある。。なお、軸線方向におけるピッチの上限値は、ローラの長さなどに応じて適宜選択すればよい。   The pitch at which the recesses are formed on the roller peripheral surface is not particularly limited in both the axial direction (longitudinal direction) and the circumferential direction of the roller. The pitch in the axial direction of the recesses can be appropriately selected according to the opening diameter of the recesses, the opening shape, the length of the roller, the design value of the projection-forming metal foil to be obtained, and preferably 4 μm or more, Preferably it is 8-30 micrometers, Most preferably, it is 15-30 micrometers. When the pitch in the axial direction of the recesses is less than 4 μm, the recesses are easily connected by the laser processing method. Therefore, the area of the roller surface partitioning the recesses becomes extremely small, and the threshold between the recesses may be deformed by the stress applied when the metal foil is pressed. . The upper limit value of the pitch in the axial direction may be appropriately selected according to the length of the roller.

また、凹部の円周方向のピッチも、凹部の開口径、開口形状、ローラの円周長さ、得ようとする凸部形成金属箔の設計値などに応じて適宜選択可能であるが、好ましくは4μm以上、さらに好ましくは5〜20μm、である。凹部の円周方向のピッチが4μm未満では、レーザ加工法では凹部同士が連結しやすくなる。そのため凹部を仕切るローラ表面の面積が極端に小さくなり、金属箔を加圧成形する際に付加される応力によって、凹部間のしきりが変形するおそれがある。なお、円周方向におけるピッチの上限値は、ローラの円周長さなどに応じて適宜選択すればよい。   Further, the pitch in the circumferential direction of the recesses can be appropriately selected according to the opening diameter of the recesses, the opening shape, the circumferential length of the roller, the design value of the convex-formed metal foil to be obtained, etc. Is 4 μm or more, more preferably 5 to 20 μm. When the circumferential pitch of the recesses is less than 4 μm, the recesses are easily connected to each other by the laser processing method. Therefore, the area of the roller surface partitioning the recesses becomes extremely small, and the threshold between the recesses may be deformed by the stress applied when the metal foil is pressed. The upper limit value of the pitch in the circumferential direction may be appropriately selected according to the circumferential length of the roller.

本明細書において、軸線方向のピッチは、軸線方向に隣り合う2つの凹部の中心を通り、円周方向に延びる2つの平行な直線間の距離(長さ)である。円周方向のピッチは、円周方向に隣り合う2つの凹部の中心を通り、軸線方向に延びる2つの平行な直線間の距離(長さ)である。凹部の中心とは、凹部の開口の中心を意味する。開口の中心とは、凹部の開口形状がほぼ円形、ほぼ楕円形またはほぼ正多角形である場合は、その円形、楕円形または正多角形を内包する最も小さな真円の中心である。また、凹部の開口形状がほぼ菱形である場合、2つの対角線の交点が開口の中心である。   In the present specification, the pitch in the axial direction is a distance (length) between two parallel straight lines extending in the circumferential direction through the centers of two recesses adjacent in the axial direction. The circumferential pitch is a distance (length) between two parallel straight lines extending in the axial direction through the centers of two concave portions adjacent in the circumferential direction. The center of the recess means the center of the opening of the recess. The center of the opening is the center of the smallest perfect circle that encloses the circle, ellipse, or regular polygon when the shape of the opening of the recess is substantially circular, substantially elliptical, or substantially regular polygonal. Moreover, when the opening shape of a recessed part is substantially rhombus, the intersection of two diagonal lines is the center of opening.

ローラの周面に垂直な方向における凹部の断面形状は、ローラ周面から凹部の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であることが好ましい。凹部がテーパ状の断面形状を有することによって、金属箔の加圧成形により金属箔表面に凸部を形成する際に、ローラ周面の凹部と金属箔の凸部との離型性が顕著に向上し、凸部の変形などの不具合が非常に起こり難い。
凹部はレーザ加工により形成されるが、レーザ加工の詳細については、後記する。
The cross-sectional shape of the recess in the direction perpendicular to the peripheral surface of the roller is preferably a tapered shape in which the cross-sectional width gradually or continuously decreases from the roller peripheral surface toward the bottom surface of the recess. When the concave portion has a tapered cross-sectional shape, when the convex portion is formed on the surface of the metal foil by pressure forming of the metal foil, the releasability between the concave portion of the roller peripheral surface and the convex portion of the metal foil is remarkable. It improves, and defects such as deformation of the convex part are very unlikely to occur.
The concave portion is formed by laser processing, and details of the laser processing will be described later.

本発明の金属箔加工用ローラは、少なくとも凹部の形成される表層部が、特定の金属材料からなる。この金属材料は、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0、好ましくはHRA83.9〜89.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPa、好ましくは3.3GPa〜5.5GPaである。 Metal foil machining roller of the present invention, the surface layer portion is formed of at least recesses, Tona Ru specific metal material. This metal material has a Rockwell hardness of HRA 81.2 to 90.0, preferably HRA 83.9 to 89.0 on an A scale, and a bending strength of 3 GPa to 6 GPa, preferably 3.3 GPa to 5.5 GPa. It is.

ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2未満であると、金属箔を加圧成形しても、ローラが扁平化したり、軸方向にたわんだりするため、金属箔に充分な圧力が伝わらず凸部の形成が不十分になり、凸部高さが低くなるか、設計値にほぼ近い大きさおよび形状を有する凸部を均一に形成できないおそれがある。したがって、所望の凸部形成金属箔が得られないおそれがある。また、金属箔加工用ローラ表面が摩耗し、凹部の摩耗、変形などが起こり易くなる。一方、ロックウェル硬度がAスケールでHRA90.0を超えると、金属箔加工用ローラの凹部に割れ、欠け、クラックなどが生じ易くなり、凸部の形状が変形したり、不必要な位置に凸部が形成されるなど、金属箔の加圧成形が不十分になるおそれがある。   If the Rockwell hardness is A scale and less than HRA81.2, even if the metal foil is pressed, the roller will flatten or bend in the axial direction. May be insufficient, and the height of the convex portion may be lowered, or the convex portion having a size and shape that is substantially close to the design value may not be formed uniformly. Therefore, there is a possibility that a desired convex-formed metal foil cannot be obtained. Further, the surface of the metal foil processing roller is worn, and the recesses are easily worn and deformed. On the other hand, if the Rockwell hardness exceeds HRA 90.0 on the A scale, the concave portion of the metal foil processing roller is likely to be cracked, chipped, cracked, etc. There is a possibility that the pressure forming of the metal foil becomes insufficient, such as forming a part.

本明細書において、ロックウェル硬度(HRA)は、JIS Z−2245に基づき、具体的には次の式から算出した値である。
HRA=100−0.5h
〔式中、hはダイヤモンド圧子の侵入深さの差hを示す。〕
ダイヤモンド圧子の侵入深さの差hは、次のようにして求められる。先端の曲率半径が0.2mmで円錐角120°のダイヤモンド圧子を用いて、試料表面に初荷重98.07Nを付加し、次に試験荷重588.4Nを付加し、再び初荷重を付加する。前後2回の初荷重におけるダイヤモンド圧子の侵入深さを求め、その差を求め、ダイヤモンド圧子の侵入深さの差hとする。
In this specification, the Rockwell hardness (HRA) is a value calculated from the following formula based on JIS Z-2245.
HRA = 100-0.5h
[In the formula, h represents the difference in penetration depth h of the diamond indenter. ]
The difference in penetration depth h of the diamond indenter is obtained as follows. Using a diamond indenter with a tip radius of curvature of 0.2 mm and a cone angle of 120 °, an initial load of 98.07 N is applied to the sample surface, then a test load of 588.4 N is applied, and the initial load is applied again. The penetration depth of the diamond indenter at two initial loads before and after is obtained, and the difference is obtained as a difference h of the penetration depth of the diamond indenter.

また、抗折力が3GPa未満であると、金属箔加工用ローラの凹部に割れ、欠け、クラックなどが生じ易くなり、凸部の形状が変形したり、不必要な位置に凸部が形成されるなど、金属箔の加圧成形が不十分になるおそれがある。したがって、金属箔加工用ローラが長期的な使用に耐え得なくなるとともに、使用初期でも凸部の形成が不十分になり、不良品率が増加するおそれがある。一方、抗折力が6GPaを超えると、金属箔を加圧成形しても、ローラが扁平化したり、軸方向にたわんだりするため、金属箔に充分な圧力が伝わらず凸部の形成が不十分になり、凸部高さが低くなるか、設計値にほぼ近い大きさおよび形状を有する凸部を均一に形成できないおそれがある。また、金属箔加工用ローラ表面の耐摩耗性が低下し、凹部の摩耗、変形などが起こり易くなる。また、金属箔の成形加工後に、金属箔加工用ローラと金属箔との離型性が低下し、金属箔加工用ローラによる金属箔の巻き込みなどの不具合が生じるおそれがある。   Further, if the bending strength is less than 3 GPa, the concave portion of the metal foil processing roller is likely to be cracked, chipped, cracked, etc., and the shape of the convex portion is deformed or the convex portion is formed at an unnecessary position. For example, the metal foil may be insufficiently pressed. Accordingly, the metal foil processing roller cannot withstand long-term use, and the formation of convex portions becomes insufficient even in the initial use, which may increase the defective product rate. On the other hand, if the bending strength exceeds 6 GPa, even if the metal foil is pressure-molded, the roller is flattened or bent in the axial direction. There is a possibility that the height of the convex portion becomes low or the convex portion having a size and shape almost close to the design value cannot be formed uniformly. Further, the wear resistance of the surface of the metal foil processing roller is lowered, and the recesses are easily worn and deformed. In addition, after the metal foil is formed, the mold releasability between the metal foil processing roller and the metal foil is lowered, and there is a possibility that problems such as the metal foil being caught by the metal foil processing roller may occur.

本明細書において、抗折力は、JIS Z−2248に基づき、具体的には次のようにして測定した値である。試験片には、直径Dが13mmで長さが300mmの丸棒を用いる。抗折力測定試験は、万能試験機とそれに付属の曲げ試験装置を用い、支点間距離Lを200mmに設定して3点曲げ試験として実施した。試料が折断するときの荷重を最大荷重Wmaxとすると、抗折力σbは次の式から算出される。
σb=8WmaxL/πD3
In this specification, the bending strength is a value measured as follows based on JIS Z-2248. As the test piece, a round bar having a diameter D of 13 mm and a length of 300 mm is used. The bending strength measurement test was performed as a three-point bending test using a universal testing machine and a bending test apparatus attached thereto, with the distance L between the fulcrums set to 200 mm. Assuming that the load when the sample breaks is the maximum load W max , the bending strength σ b is calculated from the following equation.
σ b = 8 W max L / πD 3

本発明では、上記に示した所定の数値範囲のロックウェル硬度および抗折力を有する金属材料として、超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも1種の高融点金属材料を用いることが好ましい。これらの中でも、超硬合金、ハイス鋼、鍛鋼などがさらに好ましく、鍛鋼が特に好ましい。これらの高融点金属材料に属し、かつ所定のロックウェル硬度および抗折力を有する金属材料は、レーザ加工が可能であり、形状および寸法の再現性に非常に優れている。また、このような金属材料にレーザ加工を利用して凹部を形成することにより、金属箔の成形加工を繰返し実施しても、凹部の摩耗、変形、破損などが非常に起こり難く、長期耐用性が高い。被加工物は1種または2種以上の金属材料を含有しても良い。   In the present invention, as the metal material having Rockwell hardness and bending strength in the predetermined numerical range shown above, at least one high material selected from the group consisting of cemented carbide, cermet, high-speed steel, die steel and forged steel is used. It is preferable to use a melting point metal material. Among these, cemented carbide, high-speed steel, forged steel, and the like are more preferable, and forged steel is particularly preferable. A metal material belonging to these refractory metal materials and having a predetermined Rockwell hardness and bending strength is capable of laser processing, and is extremely excellent in shape and size reproducibility. In addition, by forming recesses in such metal materials using laser processing, wear, deformation, and breakage of recesses are very unlikely to occur even when metal foil molding is repeated, and long-term durability Is expensive. The workpiece may contain one or more metal materials.

超硬合金の具体例としては公知のものを使用でき、たとえば、元素周期律表4A、5A、6A族の金属の炭化物粒子をFe、Co、Niなどの金属バインダーを用いて焼結した超硬合金などが挙げられる。超硬合金の具体例としては、たとえば、WC−Co系、WC−Cr 3 2 −Co系、WC−TaC−Co系、WC−TiC−Co系、WC−NbC−Co系、WC−TaC−NbC−Co系、WC−TiC−TaC−NbC−Co系、WC−TiC−TaC−Co系、WC−ZrC−Co系、WC−TiC−ZrC−Co系、WC−TaC−VC−Co系、WC−TiC−Cr32−Co系、WC−TiC−TaC系、WC−Ni系、WC−Co−Ni系、WC−Cr32−Mo2C−Ni系、WC−Ti(C、N)−TaC系、WC−Ti(C、N)系などの炭化タングステン基超硬合金、Cr32−Ni系どが挙げられる。 As a specific example of the cemented carbide, a known one can be used. For example, cemented carbide obtained by sintering carbide particles of metals in groups 4A, 5A, and 6A of a periodic table using a metal binder such as Fe, Co, and Ni. An alloy etc. are mentioned. Specific examples of the cemented carbide include, for example, WC—Co, WC—Cr 3 C 2 —Co, WC—TaC—Co, WC—TiC—Co, WC—NbC—Co, WC—TaC. -NbC-Co, WC-TiC-TaC-NbC-Co, WC-TiC-TaC-Co, WC-ZrC-Co, WC-TiC-ZrC-Co, WC-TaC-VC-Co , WC-TiC-Cr 3 C 2 -Co, WC-TiC-TaC, WC-Ni, WC-Co-Ni, WC-Cr 3 C 2 -Mo 2 C-Ni, WC-Ti ( C, N)-Tac system, WC-Ti (C, N ) based tungsten carbide based cemented carbide such as, etc. Cr 3 C 2 -Ni systems.

サーメットの具体例としては公知のものを使用でき、たとえば、TiC−Ni系、TiC−Mo−Ni系、TiC−Co系、TiC−Mo2C−Ni系、TiC−Mo2C−ZrC−Ni系、TiC−Mo2C−Co系、Mo2C−Ni系、Ti(C、N)−Mo2C−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−Co系、TiC−TiN−Mo2C−TaC−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−WC−TaC−Ni系、TiC−WC−Ni系、Ti(C、N)−WC−Ni系、TiC−Mo系、Ti(C、N)−Mo系、ホウ化物系(MoB−Ni系、B4C/(W、Mo)B2系など)などが挙げられる。これらの中でも、Ti(C、N)−Mo2C−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−Co系、TiC−TiN−Mo2C−TaC−Ni系、TiC−TiN−Mo2C−WC−TaC−Ni系、Ti(C、N)−WC−Ni系、Ti(C、N)−Mo系などの炭窒化チタン基サーメットが好ましい。 As a specific example of the cermet, a known cermet can be used. For example, TiC—Ni, TiC—Mo—Ni, TiC—Co, TiC—Mo 2 C—Ni, TiC—Mo 2 C—ZrC—Ni , TiC—Mo 2 C—Co, Mo 2 C—Ni, Ti (C, N) —Mo 2 C—Ni, TiC—TiN—Mo 2 C—Ni, TiC—TiN—Mo 2 C -Co series, TiC-TiN-Mo 2 C -TaC-Ni -based, TiC-TiN-Mo 2 C -WC-TaC-Ni -based, TiC-WC-Ni type, Ti (C, N) -WC -Ni system , TiC—Mo system, Ti (C, N) —Mo system, boride system (MoB—Ni system, B 4 C / (W, Mo) B 2 system, etc.), and the like. Among these, Ti (C, N) —Mo 2 C—Ni, TiC—TiN—Mo 2 C—Ni, TiC—TiN—Mo 2 C—Co, TiC—TiN—Mo 2 C—TaC— Ni-based, TiC-TiN-Mo 2 C -WC-TaC-Ni -based, Ti (C, N) -WC -Ni -based, Ti (C, N) -Mo titanium carbonitride based cermet, such systems are preferred.

ハイス鋼は、鉄にモリブデン、タングステン、バナジウムなどの金属を添加し、さらに熱処理を施して硬度を高めた材料である。ハイス鋼としても公知のものを使用でき、たとえば、鉄を主成分としかつ炭素、タングステン、バナジウム、モリブデンおよびクロムを含有するハイス鋼、鉄を主成分としかつ炭素、タングステン、バナジウム、モリブデン、コバルトおよびクロムを含有するハイス鋼、鉄を主成分としかつ炭素、バナジウム、モリブデンおよびクロムを含有するハイス鋼、鉄を主成分としかつ珪素、マンガン、クロム、モリブデンおよびバナジウムを含有するハイス鋼、鉄を主成分としかつ炭素、珪素、マンガン、クロム、モリブデンおよびバナジウムを含有するハイス鋼、鉄を主成分としかつ炭素、珪素、マンガン、クロム、モリブデン、タングステン、コバルトおよびバナジウムを含有するハイス鋼などが挙げられる。   High-speed steel is a material obtained by adding a metal such as molybdenum, tungsten, or vanadium to iron and further heat-treating it to increase the hardness. As a high-speed steel, a known steel can be used. For example, a high-speed steel containing iron as a main component and containing carbon, tungsten, vanadium, molybdenum and chromium, iron as a main component and carbon, tungsten, vanadium, molybdenum, cobalt and High-speed steel containing chromium, high-speed steel mainly containing iron and containing carbon, vanadium, molybdenum and chromium, high-speed steel mainly containing iron and containing silicon, manganese, chromium, molybdenum and vanadium, and iron High-speed steel containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum and vanadium as a component and high-speed steel containing iron, the main component and containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, tungsten, cobalt, and vanadium .

ダイス鋼としては公知のものを使用でき、たとえば、鉄、炭素、タングステン、バナジウム、モリブデンおよびクロムを含有するダイス鋼、鉄、炭素、バナジウム、モリブデンおよびクロムを含有するダイス鋼、鉄、炭素、珪素、マンガン、硫黄、クロム、モリブデンおよび/またはタングステン、バナジウム、ニッケル、銅ならびにアルミニウムを含有するダイス鋼などが挙げられる。   As the die steel, known ones can be used, for example, die steel containing iron, carbon, tungsten, vanadium, molybdenum and chromium, die steel containing iron, carbon, vanadium, molybdenum and chromium, iron, carbon, silicon , Manganese, sulfur, chromium, molybdenum and / or tungsten, vanadium, nickel, copper, and die steel containing aluminum.

鍛鋼は、溶鋼を鋳型に鋳込んで造られた鋼塊またはその鋼塊から製造される鋼片を加熱し、プレスおよびハンマーで鍛造または圧延および鍛造することにより鍛錬成形し、これを熱処理することによって製造された材料である。鍛鋼としても公知のものを使用でき、たとえば、鉄を主成分としかつ炭素、クロムおよびニッケルを含有する鍛鋼、鉄を主成分としかつケイ素、クロムおよびニッケルを含有する鍛鋼、ニッケル、クロムおよびモリブデンを含有する鍛鋼、鉄を主成分としかつ炭素、珪素、マンガン、ニッケル、クロム、モリブデンおよびバナジウムを含有する鍛鋼、鉄を主成分としかつ炭素、珪素、マンガン、ニッケル、クロムおよびモリブデンを含有する鍛鋼などが挙げられる。
これらの高融点金属材料において、含有成分の組成を適宜選択することにより、所定のロックウェル硬度および抗折力を示す金属材料が得られる。また、鍛鋼などの製造工程において熱処理を行う高融点金属材料については、熱処理温度を適宜選択することにより、所望のロックウェル硬度および抗折力を有する材料を得ることができる。
Forged steel is a steel ingot produced by casting molten steel in a mold or a steel piece produced from the steel ingot, and forged or rolled and forged with a press and a hammer, and then heat-treated. It is a material manufactured by Known forged steel can be used, for example, forged steel containing iron as a main component and containing carbon, chromium and nickel, forged steel containing iron as a main component and containing silicon, chromium and nickel, nickel, chromium and molybdenum. Forged steel containing, forged steel containing iron as its main component and containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, molybdenum and vanadium, forged steel containing iron as its main component and containing carbon, silicon, manganese, nickel, chromium and molybdenum, etc. Is mentioned.
In these refractory metal materials, a metal material exhibiting a predetermined Rockwell hardness and bending strength can be obtained by appropriately selecting the composition of the contained components. Moreover, about the high melting-point metal material which heat-processes in manufacturing processes, such as forged steel, the material which has desired Rockwell hardness and bending strength can be obtained by selecting heat processing temperature suitably.

本発明の金属箔加工用ローラにおいて、所定のロックウェル硬度および抗折力を示す金属材料からなる表層部の厚さは特に制限されないが、好ましくは、5〜50mm程度である。
上記のような表層部は、金属材料が高融点金属材料である場合は、たとえば、高融点材料製円筒を芯用ローラに焼き嵌めまたは冷やし嵌めすることによって作製できる。焼き嵌めとは、高融点材料製円筒の内径が芯用ローラの外径よりも僅かに小さくなるように高融点材料製円筒を作製し、この高融点材料製円筒を暖めて膨張させ、芯用ローラに嵌め込むことである。また、冷やし嵌めとは、高融点材料製円筒の内径が芯用ローラの外径よりも僅かに小さくなるように作製した高融点材料製円筒に、冷却により収縮させた芯用ローラを嵌め込むことである。芯用ローラには、たとえば、ステンレス鋼、鉄などからなるローラを使用できる。
なお、本発明の金属箔加工用ローラは、表層部だけでなく、全体が所定のロックウェル硬度および抗折力を示す金属材料で構成されていてもよい。
In the metal foil machining roller of the present invention, the thickness of the surface layer portion made of a metal material exhibiting a predetermined Rockwell hardness and transverse rupture strength is not particularly limited, preferably, is about 5 to 50 mm.
When the metal material is a refractory metal material, the surface layer portion as described above can be produced, for example, by shrink-fitting or cold-fitting a refractory material cylinder to the core roller. By shrink fitting, a high melting point material cylinder is made so that the inner diameter of the high melting point material cylinder is slightly smaller than the outer diameter of the core roller, and the high melting point material cylinder is warmed and expanded. It fits into the roller. Further, the cold fitting means that a core roller contracted by cooling is fitted into a cylinder made of a high melting point material so that the inner diameter of the cylinder made of the high melting point material is slightly smaller than the outer diameter of the core roller. It is. For example, a roller made of stainless steel or iron can be used as the core roller.
In addition, the roller for metal foil processing of this invention may be comprised with the metal material which not only the surface layer part but the whole shows predetermined Rockwell hardness and bending strength.

本発明の金属箔加工用ローラ周面に存在する凹部は、レーザ加工により形成される。すなわち、凹部の形成には、従来のレーザを利用した穴あけ加工法を利用できる。レーザ加工には、たとえば、ローラ回転装置、レーザ発振器、加工ヘッド、導光路、マスク部およびアクチュエータを含むレーザ加工装置を使用できる。
ローラ回転装置は、たとえば、ローラ支持台および駆動装置を含む。ローラ支持台は、少なくとも表層部が所定のロックウェル硬度および抗折力を有する金属材料を含有し、周面に凹部が形成されていないローラを、その軸線回りに回転自在に支持する。駆動装置は、ローラ支持台により支持されているローラ(以下、「凹部形成用ローラ」とする)を、その軸線回りに回転駆動させる。
The concave portion present on the peripheral surface of the metal foil processing roller of the present invention is formed by laser processing. That is, a conventional drilling method using a laser can be used to form the recess. For laser processing, for example, a laser processing apparatus including a roller rotating device, a laser oscillator, a processing head, a light guide path, a mask portion, and an actuator can be used.
The roller rotating device includes, for example, a roller support base and a driving device. The roller support base supports a roller having at least a surface layer portion containing a metal material having a predetermined Rockwell hardness and a bending strength and having no concave portion formed on the peripheral surface thereof, so as to be rotatable about its axis. The drive device rotates a roller (hereinafter referred to as a “recess-forming roller”) supported by a roller support base around its axis.

レーザ発振器は、レーザ光を出力する装置である。レーザ発振器には、公知のレーザ発振器を使用でき、たとえばYAG結晶(イットリウム、アルミニウム、ガーネット)やYVO4結晶にネオジムイオンを混入してなるレーザ媒体を使用した固体レーザ発振器(Nd:YAGレーザ、Nd:YVO4レーザ)などが挙げられる。これ以外にも、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザなども使用可能である。
レーザ発振器の出力は、たとえば、50mW〜200Wである。また、レーザ光の周波数は、好ましくは100Hz〜100kHzである。レーザ光の照射時間は特に制限されないが、好ましくは、一回当たり10ps〜200nsである。照射時間が10ps未満では、レーザ光の照射による熱伝導が発生せず、原子1層分しか取り除くことができず、凹部の形成が不十分になるおそれがある。一方、200nsを超えると、凹部形成用ローラの回転によりレーザ光が凹部形成用ローラ表面をスイープするおそれがある。
The laser oscillator is a device that outputs laser light. As the laser oscillator, a known laser oscillator can be used. For example, a solid-state laser oscillator (Nd: YAG laser, Nd) using a laser medium in which neodymium ions are mixed into a YAG crystal (yttrium, aluminum, garnet) or a YVO 4 crystal. : YVO 4 laser). In addition, a carbon dioxide laser, an excimer laser, etc. can also be used.
The output of the laser oscillator is, for example, 50 mW to 200 W. The frequency of the laser light is preferably 100 Hz to 100 kHz. The irradiation time of the laser light is not particularly limited, but is preferably 10 ps to 200 ns per time. When the irradiation time is less than 10 ps, heat conduction due to laser light irradiation does not occur, and only one layer of atoms can be removed, and the formation of the recesses may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 200 ns, the laser beam may sweep the surface of the recess forming roller due to the rotation of the recess forming roller.

加工ヘッドは、レーザ発振器によるレーザ光出力方向において導光路よりも下流側に設けられる部材である。加工ヘッドは、レーザ発振器から出力され、導光路を介して送られて来るレーザ光を集光して凹部形成用ローラの外周面に照射する。加工ヘッドは、たとえば、集光レンズを含む。集光レンズは、レーザ光の進路に直交するように設けられ、導光路を介して送られて来るレーザ光を集光して凹部形成用ローラの外周面に照射する。集光レンズの焦点距離は特に制限はないが、5mm〜200mmの範囲から選択するのが好ましい。また、加工ヘッドには、アシストガスが導入される。アシストガスとしては、たとえば、酸素、窒素、ヘリウム、アルゴン、これらの2種以上の混合ガスなどが挙げられる。アシストガスの圧力は、たとえば、0.1MPa〜1MPaの範囲から選択すればよい。   The processing head is a member provided on the downstream side of the light guide in the laser beam output direction by the laser oscillator. The processing head collects the laser beam output from the laser oscillator and sent through the light guide path and irradiates the outer peripheral surface of the recess forming roller. The processing head includes, for example, a condenser lens. The condensing lens is provided so as to be orthogonal to the path of the laser light, condenses the laser light sent through the light guide path, and irradiates the outer peripheral surface of the recess forming roller. The focal length of the condenser lens is not particularly limited, but is preferably selected from the range of 5 mm to 200 mm. In addition, an assist gas is introduced into the processing head. Examples of the assist gas include oxygen, nitrogen, helium, argon, and a mixed gas of two or more of these. What is necessary is just to select the pressure of assist gas from the range of 0.1 MPa-1 MPa, for example.

導光路は、レーザ発振器によるレーザ光出力方向においてレーザ発振器よりも下流側に設けられ、レーザ発振器から出力されるレーザ光を加工ヘッドまで導く部材である。導光路は、たとえば、複数の反射ミラーを含んでいる。複数の反射ミラーを適切な位置に配置することにより、レーザ光が反射ミラーにより反射され、加工ヘッドまで導かれる。複数の反射ミラーのうち、加工ヘッドに最も近接し、レーザ光を加工ヘッドに直接導く反射ミラーは、加工ヘッドの往復動に連動するように、往復動可能に設けられている。   The light guide is a member that is provided on the downstream side of the laser oscillator in the laser light output direction of the laser oscillator and guides the laser light output from the laser oscillator to the machining head. The light guide path includes, for example, a plurality of reflection mirrors. By arranging a plurality of reflection mirrors at appropriate positions, the laser light is reflected by the reflection mirror and guided to the processing head. Of the plurality of reflection mirrors, the reflection mirror that is closest to the processing head and directly guides the laser beam to the processing head is provided so as to be able to reciprocate so as to be interlocked with the reciprocation of the processing head.

マスク部は、導光路の途中に設けられ、レーザ光の輪郭を所望形状に整形する部材である。マスク部には、形成しようとする凹部と同じ開口形状を有する貫通孔であるレーザ通過孔が形成されている。レーザ通過孔を通過したレーザ光は、輪郭がレーザ通過孔の開口形状に成形され、加工ヘッドの集光レンズによりレーザ通過孔の開口形状と同じ像が凹部形成用ローラの外周面に結像される。すなわち、レーザ通過孔の開口形状が、凹部の開口形状になる。   The mask portion is a member that is provided in the middle of the light guide path and shapes the contour of the laser light into a desired shape. A laser passage hole, which is a through hole having the same opening shape as the concave portion to be formed, is formed in the mask portion. The contour of the laser beam that has passed through the laser passage hole is shaped into the opening shape of the laser passage hole, and the same image as the opening shape of the laser passage hole is formed on the outer peripheral surface of the recess forming roller by the condenser lens of the processing head. The That is, the opening shape of the laser passage hole becomes the opening shape of the recess.

アクチュエータは、レーザ発振器、加工ヘッド、導光路およびマスク部の鉛直方向下方に設けられ、これらの装置および部材を一体的にかつ往復動可能に支持する。アクチュエータは、これらの装置および部材を凹部形成用ローラの長手方向に平行に往復動させる。
このようなレーザ加工装置は、広く市販されている。また、ローラ回転装置を備えないレーザ加工装置においても、ローラ回転装置を所定の位置に装着することにより、凹部形成のためのレーザ加工を実施できる。
The actuator is provided vertically below the laser oscillator, the processing head, the light guide path, and the mask portion, and supports these devices and members integrally and reciprocally. The actuator reciprocates these devices and members in parallel with the longitudinal direction of the recess forming roller.
Such laser processing apparatuses are widely commercially available. Even in a laser processing apparatus that does not include a roller rotating device, laser processing for forming a recess can be performed by mounting the roller rotating device at a predetermined position.

レーザ加工装置により、凹部形成用ローラ周面にレーザ光を連続的または間歇的に照射することにより、凹部が形成される。凹部が形成されると、凹部形成用ローラを回転させるか、アクチュエータにより加工ヘッドなどを凹部形成用ローラの長手方向に移動させ、新たに凹部が形成される。この操作を繰り返すことにより、凹部形成用ローラの所望の領域に凹部が形成され、本発明の金属箔加工用ローラが得られる。
なお、レーザ加工により凹部を形成すると、凹部のローラ周面での開口の縁に沿って隆起が形成される場合がある。このような隆起は、たとえば、研磨加工などにより除去するのが好ましい。研磨加工は公知の方法に従って実施できる。たとえば、研磨材としてダイヤモンド粒子を用い、かつ研磨パッドを備える研磨装置を用い、水などの媒体の供給下に行われる。
The laser processing apparatus, by morphism continuously or intermittently irradiation with a laser beam for forming recesses rollers circumference, recesses are formed. When the concave portion is formed, the concave portion forming roller is rotated or the machining head is moved in the longitudinal direction of the concave portion forming roller by the actuator to newly form the concave portion. By repeating this operation, a concave portion is formed in a desired region of the concave portion forming roller, and the metal foil processing roller of the present invention is obtained.
When the recess is formed by laser processing, a ridge may be formed along the edge of the opening on the roller peripheral surface of the recess. Such ridges are preferably removed by, for example, polishing. Polishing can be performed according to a known method. For example, the diamond particles used as an abrasive and a polishing apparatus using with a polishing pad, is carried out under supply of media bodies, such as water.

次に、本発明の金属箔加工用ローラを用いる凸部形成金属箔の製造について、具体的に説明する。図1は金属箔加工装置10の構成を模式的に示す側面図である。図2は図1に示す金属箔加工装置10の要部(加工手段4)の構成を拡大して示す斜視図である。図3は金属箔加工用ローラ1の構成を示す図面である。図3(a)は金属箔加工用ローラ1の外観を示す斜視図である。図3(b)は図3(a)に示す金属箔加工用ローラ1の表面領域1xを拡大して示す斜視図である。   Next, the production of the convex-formed metal foil using the metal foil processing roller of the present invention will be specifically described. FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of the metal foil processing apparatus 10. FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a configuration of a main part (processing means 4) of the metal foil processing apparatus 10 shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the metal foil processing roller 1. FIG. 3A is a perspective view showing the appearance of the metal foil processing roller 1. FIG. 3B is an enlarged perspective view showing the surface region 1x of the metal foil processing roller 1 shown in FIG.

凸部形成金属箔2は、表面に凸部が形成された金属箔であり、たとえば、図1に示す金属箔加工装置10により製造できる。金属箔加工装置10は、金属箔供給手段3、加工手段4および金属箔巻取り手段5を含む。
金属箔供給手段3は、具体的には、金属箔供給ローラである。金属箔供給ローラは、図示しない支持手段により軸線回りに回転可能に軸支されている。金属箔供給ローラの周面には、金属箔8が捲回されている。この金属箔8は、加工手段4の圧接ニップ部6に供給される。
The convex portion forming metal foil 2 is a metal foil having a convex portion formed on the surface, and can be manufactured by, for example, the metal foil processing apparatus 10 shown in FIG. The metal foil processing apparatus 10 includes a metal foil supply unit 3, a processing unit 4, and a metal foil winding unit 5.
The metal foil supply means 3 is specifically a metal foil supply roller. The metal foil supply roller is pivotally supported by a support means (not shown) so as to be rotatable around an axis. A metal foil 8 is wound around the peripheral surface of the metal foil supply roller. This metal foil 8 is supplied to the pressure nip 6 of the processing means 4.

加工手段4は、図1および図2に示すように、2つの金属箔加工用ローラ1を含んでいる。2つの金属箔加工用ローラ1は、互いの軸線が平行になるように圧接される。これにより、圧接ニップ部6が形成される。圧接ニップ部6は、金属箔8のような薄肉シート状物が通過可能である。また、金属箔加工用ローラ1は、それぞれ、図示しない支持手段により回転可能に軸支され、図示しない駆動手段により軸線回りに回転駆動可能に設けられている。2つの金属箔加工用ローラ1は両方を駆動ローラとしてもよく、または一方を駆動ローラとし、他方を駆動ローラの回転に伴って回転する従動ローラとしてもよい。なお、金属加工用ローラ1がたわみ変形を防止するため、図示しないバックローラがそれぞれの金属加工用ローラ1に圧接されている。金属加工用ローラ1とバックアップローラは、互いの軸線が平行になっている。2つの金属箔加工用ローラ1の回転駆動により、金属箔8が圧接ニップ部6の入口から出口へと導かれ、金属箔8に加圧成形が施される。これにより、金属箔8の表面に凸部9が形成された凸部形成金属箔2が得られる。   The processing means 4 includes two metal foil processing rollers 1 as shown in FIGS. 1 and 2. The two metal foil processing rollers 1 are pressed against each other so that their axes are parallel to each other. Thereby, the press-contact nip part 6 is formed. The press-contact nip 6 can pass a thin sheet-like material such as a metal foil 8. Each of the metal foil processing rollers 1 is rotatably supported by a support means (not shown) and is rotatably driven around an axis by a drive means (not shown). Both of the two metal foil processing rollers 1 may be drive rollers, or one may be a drive roller and the other may be a driven roller that rotates as the drive roller rotates. In order to prevent the metal working roller 1 from being bent and deformed, a back roller (not shown) is brought into pressure contact with each metal working roller 1. The metal processing roller 1 and the backup roller have mutually parallel axes. By rotating the two metal foil processing rollers 1, the metal foil 8 is guided from the inlet to the outlet of the press-contact nip 6, and the metal foil 8 is pressed. Thereby, the convex part formation metal foil 2 in which the convex part 9 was formed in the surface of the metal foil 8 is obtained.

金属箔加工用ローラ1は、周面に複数の凹部1aが形成された本発明のローラである。
金属箔加工用ローラ1周面における凹部1aの配列パターンは、本実施の形態では次のようになる。図3(b)に示すように、金属箔加工用ローラ1の長手方向に複数の凹部1aがピッチP1で連なった列を1つの行単位7とする。複数の行単位7は、金属箔加工用ローラ1の円周方向にピッチP2で配列されている。ピッチP1およびピッチP2は、任意に設定できる。なお、金属箔加工用ローラ1の円周方向において、1つの行単位7と、それに隣り合う行単位7とは、凹部1aが金属箔加工用ローラ1の長手方向にずれるように配列されている。
本実施の形態では、凹部1aの長手方向のずれは0.5P1であるが、これに限定されず、任意の設定が可能である。また、本実施の形態では、金属箔加工用ローラ1周面における凹部1aの開口形状は、ほぼ円形であるが、これに限定されず、たとえば、ほぼ楕円形、ほぼ菱形、ほぼ正三角形、ほぼ正方形、ほぼ正六角形、ほぼ正八角形などでもよい。
The metal foil processing roller 1 is a roller according to the present invention in which a plurality of recesses 1a are formed on a peripheral surface.
In this embodiment, the arrangement pattern of the recesses 1a on the circumferential surface of the metal foil processing roller 1 is as follows. As shown in FIG. 3 (b), a row in which a plurality of recesses 1 a are connected at a pitch P 1 in the longitudinal direction of the metal foil processing roller 1 is defined as one row unit 7. The plurality of row units 7 are arranged at a pitch P 2 in the circumferential direction of the metal foil processing roller 1. The pitch P 1 and the pitch P 2 can be set arbitrarily. In the circumferential direction of the metal foil processing roller 1, one row unit 7 and the adjacent row unit 7 are arranged so that the recesses 1 a are displaced in the longitudinal direction of the metal foil processing roller 1. .
In this embodiment, the longitudinal displacement of the recess 1a is a 0.5P 1, without being limited thereto, it is possible to arbitrarily set. Further, in the present embodiment, the opening shape of the recess 1a on the circumferential surface of the metal foil processing roller 1 is substantially circular, but is not limited to this, and is, for example, substantially elliptical, substantially rhombus, substantially equilateral triangle, It may be a square, a substantially regular hexagon, a substantially regular octagon, or the like.

凹部1aの金属箔加工用ローラ1周面に垂直な方向の断面は、該断面の金属箔加工用ローラ1周面に平行な方向の幅が金属箔加工用ローラ1周面から凹部1aの底部に向けて徐々に小さくなるテーパ形状を有している。これにより、加圧成形終了後における、凸部形成金属箔2の金属箔加工用ローラ1からの離型性が向上する。
金属箔加工用ローラ1の直径は特に制限されないが、好ましくは30mmから200mm程度である。また、2つの金属箔加工用ローラ1の圧接圧(線圧)は特に制限されないが、好ましくは、5kN・cm〜20kN・cm程度である。
The cross section of the recess 1a in the direction perpendicular to the peripheral surface of the metal foil processing roller 1 has a width in the direction parallel to the peripheral surface of the metal foil processing roller 1 from the peripheral surface of the metal foil processing roller 1 to the bottom of the recess 1a. It has a taper shape that gradually decreases toward. Thereby, the release property from the roller 1 for metal foil processing of the convex part formation metal foil 2 after completion | finish of press molding improves.
The diameter of the metal foil processing roller 1 is not particularly limited, but is preferably about 30 mm to 200 mm. The pressure contact pressure (linear pressure) of the two metal foil processing rollers 1 is not particularly limited, but is preferably about 5 kN · cm to 20 kN · cm.

なお、本実施の形態では、圧接ニップ部6を形成する2つのローラを本発明の金属箔加工用ローラ1としているが、それに限定されない。たとえば、2つのローラの一方を本発明の金属箔加工用ローラ1とし、他方を、表面に凹部が形成されず、表面が平滑なローラとしてもよい。その場合、厚み方向の一方の表面に凸部が形成された凸部形成用金属箔が得られる。
また、上記のように、圧接ニップ部6に通過させて金属箔8を圧縮加工することにより、凹部1aと金属箔8の表面とで囲まれた密閉空間が形成され、この密閉空間には空気が残留する。金属箔加工用ローラ1による金属箔8への加圧力(圧接圧)が上記に示した適切な範囲にある場合、この密閉空間は、金属箔8が加工されている間維持され、凹部1aの底面と金属箔8の表面とは、これらの間に残留する空気が介在することにより、非接触状態が保たれる。
In the present embodiment, the two rollers forming the press-contact nip 6 are the metal foil processing roller 1 of the present invention, but the present invention is not limited to this. For example, one of the two rollers may be the metal foil processing roller 1 of the present invention, and the other may be a roller having a smooth surface without forming a recess on the surface. In that case, a convex portion-forming metal foil having a convex portion formed on one surface in the thickness direction is obtained.
Further, as described above, the metal foil 8 is compressed by passing it through the pressure nip 6 to form a sealed space surrounded by the concave portion 1a and the surface of the metal foil 8, and in this sealed space, air is sealed. Remains. When the pressing force (pressure contact pressure) applied to the metal foil 8 by the metal foil processing roller 1 is within the appropriate range described above, this sealed space is maintained while the metal foil 8 is processed, and the recess 1a The bottom surface and the surface of the metal foil 8 are kept in a non-contact state due to the presence of air remaining between them.

金属箔巻取り手段5は、具体的には、金属箔巻取りローラである。金属箔巻取りローラは、図示しない支持手段により軸線回りに回転可能に軸支されている。また、金属箔巻取りローラは、図示しない駆動手段により回転駆動される。金属箔巻取りローラは、回転しながら、加工手段4により形成された凸部形成金属箔2をその周面に巻き取る。
金属箔加工装置10によれば、金属箔8を加圧成形することにより、凸部形成金属箔2が製造される。
The metal foil winding means 5 is specifically a metal foil winding roller. The metal foil winding roller is pivotally supported by a supporting means (not shown) so as to be rotatable around an axis. Further, the metal foil winding roller is rotationally driven by a driving means (not shown). The metal foil winding roller winds around the circumferential surface of the convex-formed metal foil 2 formed by the processing means 4 while rotating.
According to the metal foil processing apparatus 10, the convex-formed metal foil 2 is manufactured by press-molding the metal foil 8.

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
レーザ加工装置(スペクトラ・フィジックス(株)製)に、レーザ発振器としてNb:YAGレーザを装着した。加工ヘッドから出力されるレーザ光の強度を1回の照射あたり23μJに設定した。また、集光レンズおよび焦点距離を調整して、加工ヘッドの結像倍率を16倍に設定した。すなわち、加工ヘッドの結像サイズは、レーザ加工用マスクの開口の1/16倍になる。レーザ加工用マスクとしては、厚さ0.3mm、寸法22mm×22mmのステンレス鋼板(SUS304)に放電加工を施し、形状がほぼ菱形であるレーザ通過孔を形成したものを用いた。レーザ通過孔の菱形の開口径(長い方の対角線の長さ)は、0.32mmであった。短い方の対角線の長さは0.16mmであった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
Example 1
An Nb: YAG laser was mounted as a laser oscillator in a laser processing apparatus (Spectra Physics Co., Ltd.). The intensity of the laser beam output from the processing head was set to 23 μJ per irradiation. Further, the focusing lens and focal length were adjusted, and the imaging magnification of the processing head was set to 16 times. That is, the imaging size of the processing head is 1/16 times the opening of the laser processing mask. As the laser processing mask, a stainless steel plate (SUS304) having a thickness of 0.3 mm and dimensions of 22 mm × 22 mm was subjected to electric discharge machining to form a laser passage hole having a substantially rhombus shape. The diamond-shaped opening diameter of the laser passage hole (the length of the longer diagonal line) was 0.32 mm. The length of the shorter diagonal line was 0.16 mm.

このレーザ加工装置のローラ回転装置と芯押し台との間に、鍛鋼ローラ(大同マシナリー(株)製、直径50mm、ローラ幅100mm、鍛鋼のロックウェル硬度:AスケールでHRA84.9、抗折力:4.0GPa、鍛鋼組成:重量比率で、炭素1%、シリコン0.24%、マンガン0.36%、クロム1.46%および残部鉄)を装着し、該鍛鋼ローラ表面に、照射時間50ナノ秒、照射間隔1ミリ秒で、レーザ光を照射した。レーザ光の照射後、レーザ光照射領域を鍛鋼ロールの長手方向に20μmまたは円周方向に29μm移動させ、同様にレーザ光を照射した。なお、円周方向の移動は、鍛鋼ローラを回転させることにより行った。円周方向に移動して5400個の凹部を形成した後、長手方向に20μm移動し、円周方向に14.5μm回転させた後、円周方向に5400個の凹部を形成する作業を繰り返した。ローラの幅方向に4500回移動させて90mm加工した。このようにして凹部2430万個を千鳥格子状に形成し、本発明の金属箔加工用ローラを作製した。   A forged steel roller (Daido Machinery Co., Ltd., diameter: 50 mm, roller width: 100 mm, Rockwell hardness of forged steel: HRA84.9 on A scale, bending strength : 4.0 GPa, forged steel composition: by weight, carbon 1%, silicon 0.24%, manganese 0.36%, chromium 1.46% and balance iron), and the forged steel roller surface was irradiated for 50 hours. Laser light was irradiated at nanoseconds and an irradiation interval of 1 millisecond. After the laser beam irradiation, the laser beam irradiation region was moved 20 μm in the longitudinal direction of the forged steel roll or 29 μm in the circumferential direction, and the laser beam was irradiated in the same manner. The circumferential movement was performed by rotating a forged steel roller. After moving in the circumferential direction to form 5400 concave portions, moving 20 μm in the longitudinal direction, rotating 14.5 μm in the circumferential direction, and then repeating the operation of forming 5400 concave portions in the circumferential direction. . It was moved 4500 times in the width direction of the roller and processed 90 mm. In this way, 24.3 million recesses were formed in a staggered pattern, and the metal foil processing roller of the present invention was produced.

形成された凹部の開口形状はほぼ菱形であり、開口径(菱形の長い方の対角線の長さ)は20μmであった。菱形の短い方の対角線長さは10μmであった。また、凹部の底面はドーム状であり、凹部の深さは約12μmであった。凹部の長手方向(鍛鋼ロールの幅方向)のピッチは約20μm、短手方向(鍛鋼ロールの円周方向)のピッチは約29μmであった。   The opening shape of the formed recess was approximately rhombus, and the opening diameter (length of the longer diagonal of the rhombus) was 20 μm. The diagonal length of the shorter rhombus was 10 μm. The bottom surface of the recess was dome-shaped, and the depth of the recess was about 12 μm. The pitch in the longitudinal direction of the recess (width direction of the forged steel roll) was about 20 μm, and the pitch in the short side direction (circumferential direction of the forged steel roll) was about 29 μm.

この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着した。金属箔加工装置10の圧接ニップ部における加圧力を線圧で約14.7kN・cm(1500kgf/cm)に設定し、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を圧接ニップ部に通過させて加工を行った。加工後の銅箔表面に、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成された。凸部10個の平均高さをレーザ顕微鏡(商品名:VK−9500、キーエンス社製)で測定した結果、7.0μmであった。銅箔を100m/1巻として20巻で2000m加工を行ったが、銅箔表面に形成された凸部の形状はほぼ同等で、凸部高さも7.0μmであった。金属箔加工用ローラの表面をレーザ顕微鏡で観察した結果、クラックやチッピングは生じていなかった。   The two metal foil processing rollers were mounted on the metal foil processing apparatus 10. The pressing force at the pressure nip portion of the metal foil processing apparatus 10 is set to about 14.7 kN · cm (1500 kgf / cm) as a linear pressure, and processing is performed by passing a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm through the pressure nip portion. went. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. As a result of measuring the average height of 10 convex portions with a laser microscope (trade name: VK-9500, manufactured by Keyence Corporation), it was 7.0 μm. The copper foil was processed at a volume of 100 m / 1 and 20 turns to 2000 m, but the shape of the protrusion formed on the copper foil surface was almost the same, and the height of the protrusion was 7.0 μm. As a result of observing the surface of the metal foil processing roller with a laser microscope, no cracks or chipping occurred.

(実施例2)
超硬合金製ローラ(富士ダイス(株)製、直径50mm、幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA90.0、抗折力:3.1GPa、炭化タングステン粒子およびコバルト(結着剤)を含有)を用いる以外は、実施例1と同様にして本発明の金属箔加工用ローラを作製した。
この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、圧接ニップ部における圧力を約14.7kN・cm(1500kgf/cm)から約9.8kN・cm(1000kgf/cm)に変更する以外は、実施例1と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面には、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。レーザ顕微鏡(VK−9500)での測定による凸部10個の平均高さは、6.5μmであった。銅箔を100m/1巻として10巻で1000m加工を行ったが、銅箔表面に形成された凸部の形状はほぼ均一で、凸部高さは6.7μmであった。また、加工後の金属箔加工用ローラの表面をレーザ顕微鏡で観察した結果、クラックやチッピングの発生は認められなかった。引き続き銅箔を累計2000m加工した。銅箔表面に形成された凸部の形状は初期とほぼ同等で、凸部の高さは6.5μmであった。なお、金属箔加工用ローラの表面を顕微鏡で観察した結果、一部に炭化タングステン粒子が脱落したチッピング箇所が認められた。
(Example 2)
Cemented carbide roller (Fuji Dice Co., Ltd., diameter 50 mm, width 100 mm, Rockwell hardness: A scale HRA 90.0, bending strength: 3.1 GPa, tungsten carbide particles and cobalt (binder) The metal foil processing roller of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that (1) was used.
The two metal foil processing rollers are mounted on the metal foil processing apparatus 10, and the pressure at the pressure nip is changed from about 14.7 kN · cm (1500 kgf / cm) to about 9.8 kN · cm (1000 kgf / cm). Except for this, a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 1. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. The average height of 10 convex portions as measured with a laser microscope (VK-9500) was 6.5 μm. The copper foil was processed at a volume of 100 m / 1 and processed 1000 times with 10 rolls. The shape of the protrusions formed on the surface of the copper foil was almost uniform and the height of the protrusions was 6.7 μm. Moreover, as a result of observing the surface of the metal foil processing roller after processing with a laser microscope, generation of cracks and chipping was not observed. Subsequently, a total of 2000 m of copper foil was processed. The shape of the convex part formed on the copper foil surface was almost the same as the initial stage, and the height of the convex part was 6.5 μm. In addition, as a result of observing the surface of the metal foil processing roller with a microscope, a chipping portion where tungsten carbide particles dropped out was observed in part.

(実施例3)
超硬合金製ローラ(富士ダイス株式会社製、直径50mm、幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA89.0、抗折力:3.3GPa、炭化タングステン粒子およびコバルト(結着剤)を含有)を用いる以外は実施例1と同様にして本発明の金属箔加工用ローラを作製した。
この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、圧接ニップ部における圧力を約14.7kN・cm(1500kgf/cm)から約9.8kN・cm(1000kgf/cm)に変更する以外は、実施例1と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面に、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。レーザ顕微鏡(VK−9500)で測定による凸部10個の平均高さは、6.3μmであった。さらに、銅箔を100m/1巻として20巻で2000m加工を行ったところ、銅箔表面に形成された凸部の形状は初期とほぼ同じで、凸部10個の平均高さは6.4μmであった。加工後の金属箔加工用ローラの表面を顕微鏡で観察した結果、クラックやチッピングの発生は認められなかった。
(Example 3)
Carbide alloy roller (Fuji Die Co., diameter 50 mm, width 100 mm, Rockwell hardness: A scale HRA89.0, transverse rupture strength: 3.3 GPa, containing tungsten carbide particles and cobalt (binder)) A metal foil processing roller of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that was used.
The two metal foil processing rollers are mounted on the metal foil processing apparatus 10, and the pressure at the pressure nip is changed from about 14.7 kN · cm (1500 kgf / cm) to about 9.8 kN · cm (1000 kgf / cm). Except for this, a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 1. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the surface of the processed copper foil. The average height of 10 convex portions as measured with a laser microscope (VK-9500) was 6.3 μm. Furthermore, when the copper foil was processed into 2000 m with 20 rolls with 100 m / 1 roll, the shape of the protrusions formed on the copper foil surface was almost the same as the initial, and the average height of the 10 protrusions was 6.4 μm. Met. As a result of observing the surface of the metal foil processing roller after processing with a microscope, generation of cracks and chipping was not observed.

(実施例4)
鍛鋼ローラ(大同マシナリー(株)製、直径50mm、幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA83.9、抗折力:5.5GPa)を用いる以外は実施例1と同様にして本発明の金属箔加工用ローラを作製した。鍛鋼の組成は重量比率で、炭素1.1%、シリコン0.22%、マンガン0.38%、クロム1.76%および残部鉄であった。
この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、圧接ニップ部における圧力を約9.8kN・cm(1000kgf/cm)から約19.6kN・cm(2000kgf/cm)に変更する以外は、実施例1と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面には、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。レーザ顕微鏡(VK−9500)での測定による凸部10個の平均高さは、5.8μmであった。さらに、銅箔を100m/1巻として20巻で2000m加工を行ったところ、銅箔表面に形成された凸部の形状は初期とほぼ同じで、凸部10個の平均高さは5.7μmであった。加工後の金属箔加工用ローラの表面を顕微鏡で観察した結果、クラックやチッピングは生じていなかった。
Example 4
The metal of the present invention is the same as in Example 1 except that a forged steel roller (Daido Machinery Co., Ltd., diameter 50 mm, width 100 mm, Rockwell hardness: A scale HRA 83.9, bending strength: 5.5 GPa) is used. A foil processing roller was produced. The composition of the forged steel was, by weight, 1.1% carbon, 0.22% silicon, 0.38% manganese, 1.76% chromium and the balance iron.
The two metal foil processing rollers are mounted on the metal foil processing apparatus 10, and the pressure at the pressure nip is changed from about 9.8 kN · cm (1000 kgf / cm) to about 19.6 kN · cm (2000 kgf / cm). Except for this, a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 1. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. The average height of 10 convex portions as measured with a laser microscope (VK-9500) was 5.8 μm. Further, when the copper foil was processed at a volume of 100 m / 1 and 20 turns to 2000 m, the shape of the protrusions formed on the surface of the copper foil was almost the same as the initial, and the average height of the 10 protrusions was 5.7 μm Met. As a result of observing the surface of the metal foil processing roller after processing with a microscope, no cracks or chipping occurred.

(実施例5)
ダイス鋼ローラ(大同マシナリー(株)製、直径50mm、ローラ幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA81.2、抗折力:5.8GPa)を用いる以外は実施例1と同様にして本発明の金属箔加工用ローラを作製した。ダイス鋼の組成は、炭素1.4%、シリコン0.4%、マンガン0.6%、クロム11.2%、モリブデン0.9%、バナジウム0.3%および残部鉄であった。
この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、実施例4と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面には、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。レーザ顕微鏡(VK−9500)での測定による凸部10個の平均高さは、4.9μmであった。さらに、銅箔を100m/1巻として20巻で2000m加工を行ったところ、銅箔表面に形成された凸部の形状は初期とほぼ同じで、凸部10個の平均高さは5.0μmであった。加工後の金属箔加工用ローラの表面を顕微鏡で観察した結果、クラックやチッピングは生じていなかった。
(Example 5)
The present invention is the same as that of Example 1 except that a die steel roller (Daido Machinery Co., Ltd., diameter 50 mm, roller width 100 mm, Rockwell hardness: H scale 81.2, bending strength: 5.8 GPa) is used. A metal foil processing roller was prepared. The composition of the die steel was carbon 1.4%, silicon 0.4%, manganese 0.6%, chromium 11.2%, molybdenum 0.9%, vanadium 0.3% and the balance iron.
The two metal foil processing rollers were mounted on the metal foil processing apparatus 10, and a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 4. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. The average height of 10 convex portions as measured with a laser microscope (VK-9500) was 4.9 μm. Furthermore, when the copper foil was processed to 2000 m with 20 rolls with 100 m / 1 roll, the shape of the protrusions formed on the copper foil surface was almost the same as the initial, and the average height of the 10 protrusions was 5.0 μm. Met. As a result of observing the surface of the metal foil processing roller after processing with a microscope, no cracks or chipping occurred.

(比較例1)
超硬合金ローラ(富士ダイス(株)製、直径50mm、幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA94.0、抗折力:1.5GPa、炭化タングステン粒子およびコバルト(結着剤)を含有)を用いる以外は実施例1と同様にして金属箔加工用ローラを作製した。この金属箔加工用ローラ周面の凹部は、開口形状および開口径にばらつきが認められた。特に開口形状は、ほぼ菱形のものも認められたが、楕円形状のものが多数認められた。
(Comparative Example 1)
Cemented carbide roller (Fuji Dice Co., Ltd., diameter 50 mm, width 100 mm, Rockwell hardness: A scale HRA 94.0, bending strength: 1.5 GPa, containing tungsten carbide particles and cobalt (binder)) A metal foil processing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that was used. Variations in the opening shape and the opening diameter of the recesses on the peripheral surface of the metal foil processing roller were recognized. In particular, the shape of the opening was almost diamond-shaped, but many were elliptical.

この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、圧接ニップ部における圧力を約14.7kN・cm(1500kgf/cm)から約9.8kN・cm(1000kgf/cm)に変更する以外は、実施例1と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面には、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。すなわち、凸部の形状にはばらつきがあった。レーザ顕微鏡(VK−9500)での測定による凸部10個の平均高さは、7.2μmであった。さらに、銅箔を100m/1巻として10巻で1000m加工を行ったところ、銅箔表面に形成された凸部には、変形したものが多数認められた。凸部10個の平均高さは6.2μmであった。加工後の金属箔加工用ローラの表面を顕微鏡で観察した結果、炭化タングステン(WC)の粒子が欠け落ちて、凹部の変形やロール表面が荒れている状態が観察された。   The two metal foil processing rollers are mounted on the metal foil processing apparatus 10, and the pressure at the pressure nip is changed from about 14.7 kN · cm (1500 kgf / cm) to about 9.8 kN · cm (1000 kgf / cm). Except for this, a tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 1. Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. That is, there was variation in the shape of the convex portion. The average height of 10 convex portions as measured with a laser microscope (VK-9500) was 7.2 μm. Furthermore, when the copper foil was processed at a volume of 100 m / 1 and processed 10 times to 1000 m, a large number of deformed protrusions were observed on the surface of the copper foil. The average height of 10 convex portions was 6.2 μm. As a result of observing the surface of the metal foil processing roller after processing with a microscope, it was observed that the tungsten carbide (WC) particles were chipped off and the recesses were deformed and the roll surface was rough.

(比較例2)
ダイス鋼ローラ(大同マシナリー(株)製、直径50mm、幅100mm、ロックウェル硬度:AスケールでHRA78.0、抗折力:8GPa)を用いる以外は実施例1と同様にして本発明の金属箔加工用ローラを作製した。ダイス鋼の組成は、炭素0.4%、シリコン1.1%、マンガン0.5%、クロム5.0%、モリブデン1.0%、バナジウム1.0%および残部鉄であった。この金属箔加工用ローラ周面の凹部は、開口形状および開口径にばらつきが認められた。特に開口形状は、ほぼ菱形のものも認められたが、楕円形状のものが多数認められた。
(Comparative Example 2)
The metal foil of the present invention was the same as in Example 1 except that a die steel roller (Daido Machinery Co., Ltd., diameter 50 mm, width 100 mm, Rockwell hardness: A scale HRA 78.0, bending strength: 8 GPa) was used. A processing roller was produced. The composition of the die steel was carbon 0.4%, silicon 1.1%, manganese 0.5%, chromium 5.0%, molybdenum 1.0%, vanadium 1.0% and the balance iron. Variations in the opening shape and the opening diameter of the recesses on the peripheral surface of the metal foil processing roller were recognized. In particular, the shape of the opening was almost diamond-shaped, but many were elliptical.

この金属箔加工用ローラ2本を金属箔加工装置10に装着し、圧接ニップ部における圧力を約9.8kN・cm(1000kgf/cm)、約14.7kN・cm(1500kgf/cm)または約19.6kN・cm(2000kgf/cm)に設定する以外は、実施例1と同様にして、幅80mm、厚み26μmのタフピッチ銅箔を加工した。加工後の銅箔表面には、金属箔加工用ローラの凹部に対応する凸部が形成されていた。すなわち、凸部の形状にはばらつきがあった。レーザ顕微鏡(VK−9500)での測定による凸部10個の平均高さはそれぞれ2.2μm(約9.8kN・cm)、2.3μm(約14.7kN・cm)、2.3μm(約19.6kN・cm)であった。圧接ニップ部における圧力を高めても、凸部高さが増加しないことが判明した。これは圧力を高めるほど金属箔加工用ローラが扁平化し、該ローラ表面と銅箔とが接する面積が増加し、銅箔に実際にかかる加重が高まらないためである考えられる。   The two metal foil processing rollers are mounted on the metal foil processing apparatus 10, and the pressure at the pressure nip is about 9.8 kN · cm (1000 kgf / cm), about 14.7 kN · cm (1500 kgf / cm), or about 19 A tough pitch copper foil having a width of 80 mm and a thickness of 26 μm was processed in the same manner as in Example 1 except that it was set to 0.6 kN · cm (2000 kgf / cm). Convex portions corresponding to the concave portions of the metal foil processing roller were formed on the processed copper foil surface. That is, there was variation in the shape of the convex portion. The average height of the ten convex portions measured by a laser microscope (VK-9500) is 2.2 μm (about 9.8 kN · cm), 2.3 μm (about 14.7 kN · cm), 2.3 μm (about 19.6 kN · cm). It has been found that the height of the convex portion does not increase even when the pressure at the pressure nip is increased. This is considered to be because the metal foil processing roller becomes flatter as the pressure is increased, the area where the roller surface and the copper foil are in contact with each other increases, and the actual load applied to the copper foil does not increase.

実施例1〜5および比較例1〜2の結果から、本発明の金属箔加工用ローラを用いると、1000m以上の銅箔に対して高さ4μm以上で、形状がほぼ均一な凸部を、数千万個単位で安定的に形成できることが明らかである。本発明の金属箔加工用ローラとは、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPaである金属材料からなるローラに凹部が形成されたものである。
また、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2以下または抗折力が3GPa以下である金属材料からなる金属箔加工用ローラを用いると、ローラが扁平化し、圧接ニップ部における圧力を高めても、銅箔に高さ3μm以上の凸部を形成できないことが明らかである。さらに、ロックウェル硬度がAスケールでHRA90.0以上または抗折力6GPa以上である金属材料を含有する金属箔加工用ローラを用いると、チッピングが生じて凹部が変形し、ローラ表面が荒れるため、安定して加工が出来ないことがわかった。
From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, when using the metal foil processing roller of the present invention, a convex portion having a height of 4 μm or more and a substantially uniform shape with respect to a copper foil of 1000 m or more, It is clear that it can be stably formed in units of tens of millions. The metal foil machining roller of the present invention, which Rockwell hardness of HRA81.2~90.0 in A scale and transverse rupture strength is concave roller is made of a metal material is 3GPa~6GPa formed It is.
Further, when a metal foil processing roller made of a metal material having a Rockwell hardness of A scale and HRA of 81.2 or less or a bending strength of 3 GPa or less is used, even if the roller is flattened and the pressure at the press nip is increased, It is clear that a convex part having a height of 3 μm or more cannot be formed on the copper foil. Furthermore, when a metal foil processing roller containing a metal material having a Rockwell hardness of A scale of HRA 90.0 or higher or a bending strength of 6 GPa or higher is used, chipping occurs, the concave portion is deformed, and the roller surface becomes rough. It was found that stable processing was not possible.

本発明の金属箔加工用ローラは、各種金属箔の表面に凸部を形成するために好適に利用できる。特に、本発明の金属箔加工用ローラは、高い耐久性を示すので、凸部を有する金属箔を量産する場合でも、効率良くかつ非常に低い不良品率で製造でき、工業的に有利である。   The metal foil processing roller of the present invention can be suitably used for forming convex portions on the surfaces of various metal foils. In particular, since the metal foil processing roller of the present invention exhibits high durability, even when mass-producing metal foil having convex portions, it can be produced efficiently and at a very low defective product rate, which is industrially advantageous. .

凸部形成金属箔加工装置の構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of a convex part formation metal foil processing apparatus. 図1に示す凸部形成金属箔加工装置の要部の構成を拡大して示す斜視図である。It is a perspective view which expands and shows the structure of the principal part of the convex part formation metal foil processing apparatus shown in FIG. 金属箔加工用ローラの構成を示す図面である。図3(a)は金属箔加工用ローラの外観を示す斜視図である。図3(b)は図3(a)に示す金属箔加工用ローラの表面領域を拡大して示す斜視図である。It is drawing which shows the structure of the roller for metal foil processing. Fig.3 (a) is a perspective view which shows the external appearance of the roller for metal foil processing. FIG. 3B is an enlarged perspective view showing the surface area of the metal foil processing roller shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属箔加工用ローラ
1a 凹部
2 凸部形成金属箔
3 金属箔供給手段
4 加工手段
5 金属箔巻取り手段
6 圧接ニップ部
7 行単位
8 金属箔
9 凸部
10 金属箔加工装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal foil processing roller 1a Concave part 2 Convex part formation metal foil 3 Metal foil supply means 4 Processing means 5 Metal foil winding means 6 Pressure nip part 7 Line unit 8 Metal foil 9 Convex part 10 Metal foil processing apparatus

Claims (8)

複数の凹部がレーザ加工により周面に形成され、銅箔または銅合金箔である金属箔に前記周面を圧接させて前記金属箔表面に複数の柱状の高さ4μm以上の凸部を形成して、リチウム二次電池用の負極集電体を得るための負極集電体加工用ローラであって、
少なくとも前記凹部が形成される表層部は、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPaである金属材料からなり、
前記周面に垂直な方向における前記凹部の断面形状が、前記周面から前記凹部の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であ負極集電体加工用ローラ。
A plurality of recesses are formed on the circumferential surface by laser processing to form a height 4μm or more protrusions of the plurality of columnar to the metal foil surface is pressed against the peripheral surface to the metal foil is a copper foil or copper alloy foil Te, a negative electrode current collector processing rollers in order to obtain a negative electrode current collector for a lithium secondary battery,
Surface portion at least the recess is formed, Rockwell hardness of HRA81.2~90.0 in A scale and transverse rupture strength is Ri Do a metallic material is 3GPa~6GPa,
The cross-sectional shape of the recess in a direction perpendicular to the peripheral surface, wherein the circumferential surface toward the bottom surface of the recess, the negative electrode current collector processing rollers sectional width Ru gradually or successively smaller tapered der .
前記凹部の開口形状が、ほぼ円形、ほぼ楕円形、ほぼ菱形またはほぼ正多角形である請求項1に記載の負極集電体加工用ローラ。 2. The negative electrode current collector processing roller according to claim 1, wherein an opening shape of the concave portion is a substantially circular shape, a substantially oval shape, a substantially rhombus shape, or a substantially regular polygon shape. 前記凹部の開口径が1μm〜35μmである請求項1または2に記載の負極集電体加工用ローラ。 Anode current collector processing rollers according to claim 1 or 2 opening diameter is 1μm~35μm of the recess. 前記周面における前記金属箔加工用ローラの軸線方向の前記凹部のピッチが4μm以上である請求項1〜のいずれか1項に記載の負極集電体加工用ローラ。 Anode current collector processing rollers according to any one of claims 1 to three pitches is 4μm or more of the recesses in the axial direction of the metal foil machining roller in the circumferential surface. 前記金属材料のロックウェル硬度がAスケールでHRA83.9〜89.0であり、前記金属材料の抗折力が3.3GPa〜5.5GPaである請求項1〜のいずれか1項に記載の負極集電体加工用ローラ。 The Rockwell hardness of the metallic material is HRA83.9~89.0 in A scale according to any one of claims 1-4 transverse rupture strength is 3.3GPa~5.5GPa of the metallic material Negative electrode current collector processing roller. 前記金属材料が超硬合金、サーメット、ハイス鋼、ダイス鋼および鍛鋼よりなる群から選ばれる少なくとも1種の高融点金属材料である請求項1〜のいずれか1項に記載の負極集電体加工用ローラ。 The metallic material is cemented carbide, cermet, high-speed steel, a negative electrode current collector according to any one of claims 1 to 5, at least one high melting point metal material selected from die steel and the group consisting of forged steel Processing roller. 前記凹部の前記底面と、前記金属箔の表面とが接触しないように用いられる請求項1〜のいずれか1項の負極集電体加工用ローラ。 The negative electrode current collector processing roller according to any one of claims 1 to 6 , wherein the roller is used so that the bottom surface of the recess does not contact the surface of the metal foil. 少なくとも一方が、レーザ加工により形成された複数の凹部を周面に有する負極集電体加工用ローラからなる一対のローラを圧接して形成される圧接ニップ部に、銅箔または銅合金箔である金属箔を供給して、前記金属箔の表面に柱状の高さ4μm以上の凸部を形成して、リチウム二次電池用の負極集電体を得る負極集電体加工方法であって、
前記負極集電体加工用ローラの少なくとも前記凹部の形成される表層部は、ロックウェル硬度がAスケールでHRA81.2〜90.0であり、かつ抗折力が3GPa〜6GPaである金属材料からなり、
前記周面に垂直な方向における前記凹部の断面形状が、前記周面から前記凹部の底面に向けて、断面幅が徐々にまたは連続的に小さくなるテーパ形状であることを特徴とする負極集電体加工方法。
At least one is a copper foil or a copper alloy foil in a pressure nip formed by pressure- contacting a pair of rollers made of a negative electrode current collector processing roller having a plurality of concave portions formed by laser processing on the peripheral surface A negative electrode current collector processing method of supplying a metal foil, forming a columnar convex portion having a height of 4 μm or more on the surface of the metal foil, and obtaining a negative electrode current collector for a lithium secondary battery ,
The surface layer portion where at least the concave portion of the negative electrode current collector processing roller is formed is made of a metal material having a Rockwell hardness of A scale of HRA 81.2 to 90.0 and a bending strength of 3 GPa to 6 GPa. Do Ri,
Cross-sectional shape of the recess in a direction perpendicular to the peripheral surface, towards the said peripheral surface to the bottom surface of the recess, cross-sectional width, characterized in gradually or successively smaller tapered der Rukoto anode current Electrical processing method.
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