JP5589954B2 - 塗工方法、及び塗液用ローラ - Google Patents

Description

本発明は、塗液用ローラを用いて、ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗工方法、及び塗液用ローラに関する。

例えば、リチウム電池の製造において、厚さ１０μｍ程度のウェブ状の金属箔の表面に塗液材料を塗工することが行われている。この場合に、直径２０ｍｍ〜６０ｍｍのグラビアローラ（ウェブ搬送の逆回転）と、掻き落しブレードを用いて塗工を行うと、必要な箇所に必要とされる塗液材料を正確に塗工できることが知られている。
しかし、グラビアローラは、製造コストが高いため、リチウム電池の製造コストが高くなる問題があった。
その問題を解決するために、例えば、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成された直径６ｍｍ〜２０ｍｍのロッドコーター（ウェブ搬送の正転、ブレード無し）を用いる試みがなされている。
ここで、ロッドコーターを用いる場合には、使用する回転領域が高回転領域となるため、塗工材料が飛び散りやすく、塗工が行われる塗工部以外にも、塗工材料が付着する問題があった。その問題を解決するために、特許文献１の塗液用ローラでは、塗工部以外の箇所に対応して、マスクするためのシート基材であるマスクテープを張架している。

特開平５−１５８２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術には、次のような問題があった。
例えば、塗工を接着剤層の塗工と、活性剤層の塗工との２回に分けて行う場合に、接着剤層の厚みは、ｗｅｔで厚みを１０μｍ以下で塗工している。このとき、図５に示すようにマスクテープ２００の厚みＷが５０μｍ程度と厚いと、図６に示すようにマスクテープ２００と接している塗工材料２０６がマスクテープ２００に引きずられて端部２０６Ａの厚みが厚くなる。端部２０６Ａの厚みが厚くなると塗工材料２０６はそのまま金属箔へ転写されるため、金属箔に塗工される塗工材料の端部もそのまま厚くなる。その結果、ｄｒｙで０．２μｍ程度塗工材料の端部の厚みが厚い、いわゆる端高の問題が生じる。塗工材料の厚みがｄｒｙで０．２μｍ端高になると、続いて行う上塗りする活性剤層の塗工にも影響を与え、塗工した活性剤層の塗工液がさらに端高になる。端高となると、例えば、電池を製造するときには、金属箔を数十回巻回するため端高が累積して電池に悪影響を与える問題がある。電池を具体例として記載したがその他のウェブ状の金属箔の表面に塗液材料を塗工し巻回するものであれば同様の問題が生じる。
一方、端高を回避するためには、マスクテープの厚みを１０μｍ以下とすると良いことを、本出願人は、実験により確認している。しかし、マスクテープの厚みを１０μｍとすると、ウェブ状の金属箔をＥＰＣ制御（エッジポジションコントロール）を行ったときに、金属箔がマスクテープに干渉して、マスクテープが移動して、マイク位置の位置精度が保てなくなったり、最悪の場合には、マスクテープが破損する問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、塗工の際の端高の防止を図り、マスクテープの耐久性を向上させた塗工方法、及び塗液用ローラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の塗工方法、及び塗液用ローラは、次のような構成を有している。
（１）塗液用ローラを用いて、ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗工方法において、塗液用ローラは、塗工が行われる塗工部の両側に溝部が形成されていること、溝部の位置に、マスクテープが張架されていて、マスクテープの一部が、塗液用ローラの外周面から突出していること、を特徴とする。

（２）（１）に記載する塗工方法において、前記塗液用ローラが、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであること、前記マスクテープに撥水加工がされていること、が好ましい。

（３）(１)又は(２)に記載する塗工方法において、前記塗液材料が塗工された前記ウェブ状の金属箔は、巻回されて電池の電極を形成すること、が好ましい。

（４）ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗液用ローラにおいて、塗工が行われる塗工部の両側に溝部が形成されていること、溝部の位置に、マスクテープが張架されていて、マスクテープの一部が、塗液用ローラの外周面から突出していること、を特徴とする。

（５）（４）に記載する塗液用ローラにおいて、前記塗液用ローラが、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであること、前記マスクテープに撥水加工がされていること、が好ましい。

（６）(４)又は(５)に記載する塗液用ローラにおいて、前記塗液材料が塗工された前記ウェブ状の金属箔は、巻回されて電池の電極を形成すること、が好ましい。

次に、本発明に係る塗工方法、及び塗液用ローラの作用及び効果について説明する。
（１）（３）塗液用ローラを用いて、ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗工方法において、塗液用ローラは、塗工が行われる塗工部の両側に溝部が形成されていること、溝部の位置に、マスクテープが張架されていて、マスクテープの一部が、塗液用ローラの外周面から突出していること、を特徴とするので、例えば、５０μｍ程度の厚いマスクテープを用いても、マスクテープのほとんどの部分を溝内に収納して、塗液用ローラの外周面から突出する量を１０μｍ程度とすることができる。そのため、端高の量を０．０５μｍ以下とすることができ、活性剤層を上に塗工するときにも、活性剤層の端高に悪影響を与えることがない。同時に、マスクテープが５０μｍの厚みを有しており、かつ溝により位置決めされているので、ＥＰＣ制御により、金属箔がマスクテープに干渉しても、位置ずれを発生することがなく、また、破損することもない。

（２）（４）さらに、塗液用ローラが、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであること、マスクテープに撥水加工がされていること、を特徴とするので、塗工材料がマスクテープにより、引き上げられることが少なくなるため、端高を上記（１）（３）の場合と比較して、さらに、半減して、０．０２μｍ以下とすることができる。

（３）（６）さらに、塗液材料が塗工されたウェブ状の金属箔は、巻回されて電池の電極を形成することにより、電池を製造したときに端高が累積して電池に悪影響を与えることを防止することができる。

本実施形態に係る塗液用ローラを用いた塗工方法の断面図である。 本実施形態に係る塗液用ローラの断面図である。 本実施形態に係る塗液用ローラを用いた塗工方法の外観斜視図である。 本実施形態に係るｄｒｙ端高量の厚さ計測測定実験結果である。 従来技術に係る塗液用ローラを用いた塗工方法の断面図である。 従来技術に係る図５に示す塗液用ローラを用いた塗工方法の一部拡大断面図である。

次に、本発明の一実施形態の塗液用ローラ、及び塗液用ローラを用いた塗工方法について図面を参照して説明する。

＜塗液用ローラの構成＞
図３に塗液用ローラ１の外観斜視図を示す。
図３の塗液用ローラ１は、図示しない塗工装置の要部を示す。塗工装置は、本実施形態においては、リチウム電池の製造において、厚さ１０μｍ程度のウェブ状の金属箔５の表面に塗液材料６を塗工するための装置である。塗工装置の全体像は示さないが、塗液用ローラ１以外に係る部分は、従来技術における塗工装置と変わりがないため説明を割愛する。

図１に、塗液用ローラ１を用いた塗工方法の断面図を示す。図２に、塗液用ローラ１の断面図を示す。
図３に示すように塗液用ローラ１は、円筒の筒形状のものであり、本実施形態においては中心軸１ａを中心に矢印Ｐ方向に反時計回りに回転する。塗液用ローラ１は、金属箔５の矢印Ｅと同方向に正転する。本実施形態において塗液用ローラ１のロッド径は６〜２０ｍｍの径とする。また、塗液用ローラ１は、外周面１２に螺旋状の溝であるポケット（図示しない）が形成されたロッドコーターである。螺旋状の溝は、３〜２０μｍに切削又は転造により成型される。螺旋状の溝の一つのポケットの断面積は、約０．００２ｍｍ^２である。

塗液用ローラ１の外周円周状にマスクテープ２が張架されている。マスクテープ２は、本実施形態においてＰＥＴフィルムが使われている。図２に示すように、塗液用ローラ１の外周円周状に２本のテープ溝部１１が形成されている。テープ溝部１１間の間幅Ｈは、塗液材料６を金属箔５に塗工する塗工幅で決定される。テープ溝部１１の深さＦは、本実施形態において４０μｍである。また、テープ溝１１の横幅Ｇは、本実施形態において１０〜２０ｍｍである。

図１に示すマスクテープ２の厚みＩは、本実施形態においては５０μｍである。また、マスクテープ２の幅Ｊは、本実施形態においては１０〜２０ｍｍであり、テープ溝部１１の横幅Ｇと同じ長さとする。そのため、マスクテープ２がテープ溝部１１に挿入されると、幅が同じ長さであるため隙間がない。
また、図１に示すようにマスクテープ２をテープ溝部１１に挿入すると塗液用ローラ１の外周面１２から表出する。マスクテープ２の外周面１２から表出した表出高Ｋは、本実施形態においてはマスクテープ２の厚みＩからテープ溝部１１の深さＦを引いた１０μｍとなる。
本実施形態においてはある一定の深さＦ、厚みＩを示したが、深さＦ、厚みＩは、表出高Ｋを決定するために変更することができる。

＜塗工装置の作用効果＞
本実施形態における塗工装置を用いることにより、リチウム電池の製造において、厚さ１０μｍ程度のウェブ状の金属箔５の表面に塗液材料６を塗工することができる。
具体的には、図３に示す金属箔５が図中矢印Ｅ方向へ流れ塗液用ローラ１を通過する際に塗液材料６が転写され塗工がされる。

本実施形態においては、図１に示すようにマスクテープ２の外周面１２から表出した表出高Ｋは、マスクテープ２の厚みＩからテープ溝部１１の深さＦを引いた１０μｍとなっている。本出願人は、端高を回避するためには、マスクテープの厚みを１０μｍ以下とすると良いことを実験により確認している。したがって、本実施形態によればマスクテープ２の表出高Ｋを１０μｍとすることができるため、塗工部がマスクテープにより引きずられ端部の端高が生じることを防止することができる。よって、後に実験データで説明する従来技術に係る図６に示す塗工方法のように、マスクテープ２００に塗工材料２０６が引きずられて塗工材料２０６の端部２０６Ａの厚みが０．２μｍ厚くなることがない。

また、本実施形態においてはマスクテープ２の厚みを５０μｍとしている。そのため、後の実験データで説明するように、マスクテープの耐久性を確保することができる。
また、本実施形態においてマスクテープ２はテープ溝部１１に挿入され張架されている。そのため、マスクテープ２がずれることにより塗工幅がずれることがない。よって、ウェブ状の金属箔５をＥＰＣ制御（エッジポジションコントロール）を行ったときに、金属箔５がマスクテープ２に干渉して、マスクテープ２が移動して、マイク位置の位置精度が保てなくなったり、マスクテープ２が破損するということが生じることがない。したがって、金属箔５の表面に塗工幅が安定した塗液材料６を塗工することが可能となる。

以上から、本実施形態によれば、マスクテープ２の表出高を１０μｍ以下とすることで端高を防止することができ、また、マスクテープ２の厚みを確保し耐久性を持たせつつ、さらに、マスクテープ２をテープ溝１１に固定することで塗工幅がずれることを防止することができる。

また、塗液材料が塗工されたウェブ状の金属箔は、巻回されてリチウム電池の電極を形成する。ウェブ状の金属箔を巻回する際に、端高を防止することができるため、端高が累積してリチウム電池に悪影響を与えることを防止することができる。

＜実験データ＞
図４に、本実施例において実験を行ったｄｒｙ端高量の厚さ計測測定実験結果を示す。ここでｄｒｙ端高量とは、金属箔５の表面に塗液材料６を塗工した後に、乾燥装置により乾燥させた後に、金属箔５の塗液材料６の端部の高さ量である。

本実験では、以下の４つの実験対象Ａ１〜Ａ４を対象に実験を行った。実験対象Ａ１は、従来技術に係る図５に示すようにテープ溝部を設けないものであり、厚さ３μｍのＰＥＴの薄膜テープを用いたものである。実験対象Ａ２は、従来技術に係る図５に示すようにテープ溝を設けないものであり、厚さ５０μｍのＰＥＴの厚いテープを用いたものである。実験対象Ａ３は、本実施形態における図１に示すようにテープ溝の高さを４０μｍ設け、厚さ５０μｍのＰＥＴの厚いテープを用いたものである。実験対象Ａ４は、本実施形態における図１に示すようにテープ溝の高さを４０μｍ設け、厚さ５０μｍの撥水加工がされたテフロン（登録商標）の厚いテープを用いたものである。
実験結果においては、塗工後の塗工幅のズレを目視で確認した。また、塗工後のマスクテープの耐久性を目視で確認した。さらに、塗液材料のｄｒｙ端高量は分光エリプソによる厚さ計測により測定している。

実験対象Ａ１においては、薄膜テープを用いていることから、表出高は３μｍとなり塗工部がマスクテープにより引きずられ端部の端高が生じることを防止することができた。その結果、ｄｒｙ端高量は８．２ｎｍ（＝０．０８２μｍ）であり最小の値であった。他方、塗液用ローラに直接巻きつけた薄膜テープでは、使用により塗液用ローラからズレが生じ塗工幅のズレが発生する結果となった。また、耐久性に関しては厚みが３μｍの薄膜テープであることから１〜２回使用すると使用できなくなり耐久性は最も少ない結果となった。

実験対象Ａ２においては、厚みが５０μｍの厚いテープを用いていることから耐久性は２０回以上使用した場合であっても使用することができた。他方、図５に示すように塗液用ローラに直接巻きつけた厚いテープでは、使用により塗液用ローラからズレが生じ塗工幅のズレが発生する結果となった。また、図６に示すように厚いテープを使用していることにより表出高は５０μｍとなり塗工部がマスクテープにより引きずられ端部の端高となる。その結果、ｄｒｙ端高量は２４９．４ｎｍ（＝０．２４９４μｍ）となり活性剤層をさらに上に塗工した場合には、活性剤層の端高に悪影響を与える量となった。

実験対象Ａ３においては、厚みが５０μｍの厚いテープを用いていることから耐久性は２０回以上使用した場合であっても使用することができた。また、厚いテープに対して図１に示すようにテープ溝部１１を設けていることから、テープ溝部１１にマスクテープが張架されるため塗工幅のズレが発生しなかった。さらに、テープ溝部１１の高さを４０μｍ設けているためマスクテープの外周面から表出した表出高Ｋは１０μｍとなる。そのため、マスクテープによるｄｒｙ端高が発生するのを防止することができる結果、ｄｒｙ端高量を４６．０ｎｍ（＝０．０４６μｍ）とすることができた。ｄｒｙ端高の量を０．０５μｍ以下とすることができれば、活性剤層を上に塗工するときにも、活性剤層の端高に悪影響を与えることがないため、実験対象Ａ３におけるｄｒｙ端高量は許容範囲内の結果となった。

実験対象Ａ４においては、厚みが５０μｍの厚いテープを用いていることから耐久性は２０回以上使用した場合であっても使用することができた。また、厚いテープに対して図１に示すようにテープ溝部１１を設けていることから、テープ溝部１１にマスクテープが張架されるため塗工幅のズレが発生しなかった。さらに、テープ溝部１１の高さを４０μｍ設けているためマスクテープの外周面から表出した表出高Ｋは１０μｍとなる。そのため、マスクテープによるｄｒｙ端高が発生するのを防止することができる結果、ｄｒｙ端高量を２０．０ｎｍ（＝０．０２０μｍ）とすることができた。ｄｒｙ端高の量を０．０５μｍ以下とすることができれば、活性剤層を上に塗工するときにも、活性剤層の端高に悪影響を与えることがないため、実験対象Ａ４におけるｄｒｙ端高量は許容範囲内の結果となった。

さらに、実験対象Ａ４においては、撥水加工がされたテフロンの厚いテープを用いていることにより、塗布部のｄｒｙ端高を防止することができ、ｄｒｙ端高量を２０．０ｎｍ（＝０．０２０μｍ）とすることができた。すなわち、マスクテープに撥水加工がされたテープを使用することにより、未塗工部全面が撥水部で保持されることで、図６に示すようなマスクテープへの液周りを起こすことがなく、液のマスクテープに対する引き上げを少なくすることができる。そのため、端部の塗工部が波打つことを防止することができるためである。その結果として、実験対象Ａ３と比較して、ｄｒｙ端高量をさらに、半減して、０．０２μｍ以下とすることができた。

以上詳細に説明したように、本実施形態における塗液用ローラを用いた塗工方法によれば以下の効果を有する。
すなわち、塗液用ローラ１は、塗工が行われる塗工部の両側にテープ溝部１１が形成され、テープ溝部１１の位置に、マスクテープ２が張架され、マスクテープ２の一部が、塗液用ローラ１の外周面１２から突出していることにより、例えば、５０μｍ程度の厚いマスクテープ２を用いても、マスクテープ２のほとんどの部分をテープ溝部１１内に収納することができる。そのため、塗液用ローラ１の外周面１２から突出するマスクテープ２の量を１０μｍ程度とすることができる。よって、ｄｒｙ端高の量を０．０５μｍ以下とすることができ、活性剤層を上に塗工するときにも、活性剤層の端高に悪影響を与えることがない。
また、マスクテープ２が５０μｍの厚みを有しており、かつテープ溝部１１により位置決めされているので、ＥＰＣ制御により、金属箔５がマスクテープ２に干渉しても、位置ずれを発生することがなく、また、破損することもない。

さらに、塗液用ローラ１が、外周面１２に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであり、マスクテープ２に撥水加工がされていることにより、塗液材料６がマスクテープ２により、引き上げられることが少なくなる。そのため、端高を上記実施形態の場合と比較して、さらに、半減して、０．０２μｍ以下とすることができる。

上記実施例に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、本実施形態においては表出高Ｋを１０μｍとしたが、表出高Ｋはテープ溝の高さにより変更することができる。すなわち、表出高Ｋはマスクテープの厚みからテープ溝を引いた分となるため、テープ溝の高さを変更することにより表出高Ｋを変更することができる。

例えば、本実施例では、撥水加工がされたマスクテープにテフロンを用いたが撥水加工がされたものであればよい。例えば、今後撥水加工がされたマスクテープ等が発明された場合に応用することができる。

例えば、本実施例ではリチウム電池に使用するために塗液材料をウェブ状の金属箔に塗工することとしたが、その他のウェブ状の金属箔の表面に塗液材料を塗工し巻回するものであれば本実施例で示した塗工方法及び塗液用ローラを使用することができる。それにより、端高を防止することができ、端高が累積することによる製品の精度の悪化を防止すること、及び製品の性能の低下を防止することができる。

１ 塗液用ローラ
１１ テープ溝部
１２ 外周面
２ マスクテープ
５ 金属箔
６ 塗液材料

Claims (6)

1. 塗液用ローラを用いて、ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗工方法において、
   前記塗液用ローラは、前記塗工が行われる塗工部の両側に溝部が形成されていること、
   前記溝部の位置に、マスクテープが張架されていて、前記マスクテープの一部が、前記塗液用ローラの外周面から突出していること、
   を特徴とする塗工方法。
2. 請求項１に記載する塗工方法において、
   前記塗液用ローラが、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであること、
   前記マスクテープに撥水加工がされていること、
   を特徴とする塗工方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載する塗工方法において、
   前記塗液材料が塗工された前記ウェブ状の金属箔は、巻回されて電池の電極を形成すること、
   を特徴とする塗工方法。
4. ウェブ状の金属箔に塗液材料を塗工する塗液用ローラにおいて、
   前記塗工が行われる塗工部の両側に溝部が形成されていること、
   前記溝部の位置に、マスクテープが張架されていて、前記マスクテープの一部が、前記塗液用ローラの外周面から突出していること、
   を特徴とする塗液用ローラ。
5. 請求項４に記載する塗液用ローラにおいて、
   前記塗液用ローラが、外周面に螺旋状の溝であるポケットが形成されたロッドコーターであること、
   前記マスクテープに撥水加工がされていること、
   を特徴とする塗液用ローラ。
6. 請求項４又は請求項５に記載する塗液用ローラにおいて、
   前記塗液材料が塗工された前記ウェブ状の金属箔は、巻回されて電池の電極を形成すること、
   を特徴とする塗液用ローラ。
   

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