JP5880151B2

JP5880151B2 - 塗布工具

Info

Publication number: JP5880151B2
Application number: JP2012050653A
Authority: JP
Inventors: 金山　利彦; 利彦金山; 加藤　明; 加藤　　明
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-03-07
Also published as: JP2013184106A

Description

本発明は、特にリチウムイオン電池等の電池の電極材の塗布工程などに用いて好適な塗布工具に関するものである。

リチウムイオン電池の電極材を塗布して蓄電層を形成する塗布工程においては、近年、塗布工具（スロットダイ）が用いられることが多くなってきている。このような塗布工具は、例えば図４に断面を示すように、複数のブロック状のヘッド部材１をボルト２によって締結したヘッド本体３を備え、これらのヘッド部材１の突き合わせ面に形成されるマニホールド４に供給された塗布液を、マニホールド４からヘッド本体３の先端側（図４において上側）に延びるスリット５を介して吐出させ、このスリット５の開口部（リップ部）に対向配置された被塗布物に塗布するものである。なお、図４ではヘッド部材１の突き合わせ面間にはマニホールド４やボルト穴を避けるような形状のシム６が介装され、このシム６のマニホールド４からヘッド本体３の先端側に向けた部分が切り欠かれることによってスリット５が形成されるようになされている。

このような塗布工具のヘッド部材１やボルト２は一般にステンレス鋼等の金属材料により形成され、リップ部は塗布精度や耐摩耗性を確保するために超硬合金により形成されることもある。ところが、こうして共に金属材料により形成されたヘッド部材１にボルト２をねじ込んで締結すると、ねじ込みの際にヘッド部材１やボルト２の雌雄ネジ部から金属粉が発生し、塗布された電極材にこの金属粉が付着してしまって蓄電層にコンタミネーションを生じ、ショートの原因となるおそれがある。特に図４に示したようにヘッド部材１のネジ穴の下穴１Ａがヘッド部材１を貫通している場合にはその可能性が高い。また、ボルト２の頭部とヘッド部材１のボルト穴の座繰り面１Ｂとが摺接することによっても金属粉が発生して電極材に付着するおそれもある。

ここで、特許文献１には、ヘッド本体の軽量化と低コスト化のために、ヘッド部材全体をエンジニアリングプラスチックにより形成することが提案されている。このような塗布工具では、ボルトのねじ込みの際にヘッド部材から粉が発生してもプラスチック粉であるため、塗布された電極材に付着して蓄電層にコンタミネーションを生じても、ショートの原因となることはない。

特開２００７−３１３４１５号公報

しかしながら、このようにヘッド部材全体がプラスチックによって形成された塗布工具では、塗布液の供給圧が高い場合には、たとえエンジニアリングプラスチックであってもスリットが押し広げられるように変形してしまい、これによって電極材の塗布厚さが変化したり偏りを生じたりするおそれがある。また、リップ部に研磨を施しても、その表面粗さは金属材料よりなるヘッド部材を研磨したものと比べると粗く、塗布精度が損なわれるおそれがあるとともに、耐摩耗性も例えばリップ部を超硬合金により形成したものには及ばず、早期に寿命が潰えてヘッド部材全体を交換しなければならなくなる。

本発明は、このような背景の下になされたもので、塗布精度や寿命を損なうことなく、塗布された塗布液へのコンタミネーションを防ぐことが可能な塗布工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、複数のヘッド部材が、互いの突き合わせ面同士を対向させるようにして突き合わされた状態でボルトによって締結されてヘッド本体が形成され、上記突き合わせ面に形成された溝によってこのヘッド本体に形成されたマニホールドから、上記突き合わせ面間に形成されて上記ヘッド本体の先端側に開口するスリットを介して被塗布物に塗布液を塗布する塗布工具であって、上記ヘッド部材と上記ボルトは金属材料により形成されるとともに、上記複数のヘッド部材のうち少なくとも一つのヘッド部材には、上記ボルトが挿通される部分に、該ボルトの外径よりも大きな内径の取付穴が形成されていて、上記少なくとも一つのヘッド部材は、上記取付穴の内周と上記ボルトの外周との間に介装される樹脂材料により形成されたケースを介して、互いの上記突き合わせ面同士を対向させるようにして突き合わせた他のヘッド部材に締結されていることを特徴とする。

このように構成された塗布工具では、ヘッド本体を構成する複数のヘッド部材は金属材料により形成されているので、研磨によってリップ部の表面粗さを滑らかにすることができるとともに耐摩耗性の向上を図ることができる。また、塗布液の供給圧が高くても変形を生じることが少ないため、塗布厚さの変化や偏りを防いで塗布精度を確保しつつ、ヘッド部材の寿命を延長することができる。

そして、これらのヘッド部材は、同じく金属材料製のボルトによって締結されるが、このボルトの外周と、少なくとも一つのヘッド部材の取付穴の内周との間には、樹脂材料よりなるケースが介装されていて、ボルトとヘッド部材とが直接接触することがない。このため、上記少なくとも一つのヘッド部材が、ボルトのネジ部がねじ込まれるヘッド部材であるときには、ボルトのねじ込みの際に雌雄ネジ部から生じるのはケースの樹脂材料粉だけとなり、また、この少なくとも一つのヘッド部材が、ボルトの頭部が摺接するヘッド部材であっても、座繰り面から発生するのはケースの樹脂材料粉だけであるので、リチウムイオン電池の電極材を塗布する場合に付着してもショートの原因となるのは避けることができる。

ここで、上記取付穴を、上記少なくとも一つのヘッド部材において上記マニホールドが形成される面とは反対側が大きな断面とされた段付き穴とするとともに、上記ケースは、この段付き穴に嵌挿可能な段付き状とすることにより、このように樹脂材料よりなるケースを介してヘッド部材を締結しても、安定した締結強度を得ることができる。また、このように安定した締結強度を確保するには、上記ボルトのネジ部と上記ケースの間にヘリカルインサートを介装してもよい。

さらに、上記複数のヘッド部材のすべてを、上記ケースを介して互いに締結すれば、ボルトの外周とヘッド部材とがすべて直接接触することがなくなり、金属粉の発生を一層確実に防止することができる。また、こうして複数のヘッド部材すべてを、ケースを介して締結した場合に、複数のヘッド部材にそれぞれ介装されたケースの互いに対向する端面同士に、一方には凹部を形成するとともに、他方には上記凹部に嵌挿可能な凸部を形成すれば、これら凹凸部の嵌合によって一層高い締結強度が得られるとともに、ボルトとヘッド部材との接触も確実に防ぐことができる。なお、上記ケースは、締結強度の確保のためにエンジニアリングプラスチックにより形成されるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、高い塗布精度の確保やヘッド部材の長寿命化を図りつつ、塗布液への金属粉の付着を防止することができ、リチウムイオン電池の電極材を塗布する場合でもコンタミネーションを防いで、製造されたリチウムイオン電池におけるショートを防止することができる。

本発明の第１の実施形態を示す側面図である。図１におけるＺＺ断面図である。本発明の第２の実施形態を示す、図１におけるＺＺ断面図に相当する断面図である。従来の塗布工具を示す断面図である。

図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示すものである。本実施形態において、ヘッド本体１１は、ステンレス鋼等の金属材料により形成された複数（本実施形態では２つ）のヘッド部材１２により構成されている。各ヘッド部材１２は長尺のブロック状をなし、その長手方向に直交する断面は、互いに平行に延びる短い上底と長い下底と、これら上下底に直交する垂直辺と、上底に鈍角に交差するとともに下底には鋭角に交差する斜辺を備えた外形台形状をなしていて、２つのヘッド部材１２は、上下底に平行な平面に関して略対称形状とされ、下底に連なる面を突き合わせ面１２Ａとして対向させるようにして締結される。

また、これらのヘッド部材１２の上記突き合わせ面１２Ａには、断面半円状をなす溝が上記長手方向に亙って、ただしヘッド部材２の長手方向両端面には開口しないように形成されており、この突き合わせ面１２Ａ同士を突き合わせて２つのヘッド部材１２を締結したときに、これらの溝によって断面円形のマニホールド１３が形成されるようになされている。なお、複数のヘッド部材１２の少なくとも１つには、このマニホールド１３に塗布液を供給するための図示されない供給路が形成されている。

さらに、ヘッド部材１２の突き合わせ面１２Ａ間には、外形が突き合わせ面１２Ａと同じ寸法、形状で、上記マニホールド１３および次述する取付穴の突き合わせ面への開口部分に同形の穴が開けられたシム１４が介装されている。このシム１４は、やはりステンレス鋼等の金属材料により形成された一定厚さの薄板状のもので、マニホールド１３の開口部分の穴からヘッド本体１１の先端側（図１および図２において上側）の部分は、マニホールド１３の長手方向の幅より僅かに小さな一定幅でさらに切り欠かれており、このようなシム１４を突き合わせ面１２Ａ間に介装してヘッド部材１２を締結することにより、ヘッド本体１１にはマニホールド１３から先端側に開口するスリット１５が形成される。

一方、ヘッド部材１２のマニホールド１３よりもヘッド本体１１後端側（図１および図２において下側）には、ヘッド部材１２の断面において上記上底をなす面から下底をなす突き合わせ面１２Ａに貫通するように、取付穴１６が形成されている。本実施形態における取付穴１６は、突き合わせ面１２Ａに対向する方向から見て、マニホールド１３を形成する上記溝よりも長手方向両側に長い範囲で延びる長円状、すなわち同径の半円の両端同士をこれらの半円に接する互いに平行な２本の直線で結んだ断面形状をなしており、またマニホールド１３が形成される突き合わせ面１２Ａとは反対の上記上底をなす面側が、一回り大きな断面となるような段付き穴とされている。

そして、この取付穴１６には、樹脂材料によって形成されたケース１７が嵌挿されており、複数のヘッド部材１２はこのケース１７を介して、ステンレス鋼等の金属材料よりなるボルト１８により締結される。従って、取付穴１６はボルト１８の外径よりも大きな内径とされ、本実施形態では図２に示すように頭部も含めたボルト１８の外径よりも大径とされる。ここで、ケース１７は、特許文献１に記載されたポリフェニレンサルファイドやポリカーボネート、ポリエーテルケトン、ポリイミド等のエンジニアリングプラスチック（ナイロン系樹脂）により形成されている。

また、ケース１７は、取付穴１６に嵌挿可能な断面長円状で、さらにヘッド部材１２の上記上底をなす面側に嵌め入れられる部分が、取付穴１６と同様に一回り大きな断面となる段付き状とされている。さらにまた、本実施形態では、複数のヘッド部材１２のすべてにそれぞれ上述のような取付穴１６が形成されてケース１７が嵌挿されており、これらすべてのヘッド部材１２が上記ケース１７を介して締結されている。

さらに、２つのヘッド部材１２によってヘッド本体１１が形成される本実施形態の塗布工具では、これらのヘッド部材２にそれぞれ介装されるケース１７の上記突き合わせ面１２Ａにおいて互いに対向する端面同士のうち、一方のケース（図２において左側のケース）１７の端面には、該ケース１７の断面がなす長円を一回り小さくしたような断面長円状をなして凹む凹部１７Ａが形成されている。

これに対して、他方のケース（図２において右側のケース）１７の端面には、同じく該ケース１７がなす長円を一回り小さくしたような断面長円状をなして突出する凸部１７Ｂが形成されており、この凸部１７Ｂは、この他方のケース１７が嵌挿されたヘッド部材１２の突き合わせ面１２Ａを越えて突出して、一方のケース１７の上記凹部１７Ａに嵌挿可能とされている。なお、こうして嵌挿させられた凸部１７Ｂの突端面と凹部１７Ａの底面との間には僅かな隙間が形成される。

さらにまた、上記一方のケース１７における凹部１７Ａの底面には、該凹部１７Ａの断面がなす上記長円の両端部における半円の中心の位置と、これらの中心を結ぶ直線を等分割した複数（本実施形態では４つ）の位置とに、ネジ穴１７Ｃが形成されている。これらのネジ穴１７Ｃは、本実施形態では止まり穴状とされている。これに対して、他方のケース１７には、凹凸部１７Ａ、１７Ｂを嵌合させたときに上記ネジ穴１７Ｃとそれぞれ同軸となるように、ネジ穴１７Ｃと同数の貫通穴１７Ｄが形成されており、これらの貫通穴１７Ｄの凸部１７Ｂとは反対側の開口部は一段大径とされて座繰りが施されている。

このようなケース１７が取付穴１６に嵌挿されたヘッド部材１２は、一方のケース１７の凹部１７Ａに他方のケース１７の凸部１７Ｂを嵌挿しつつ、上述のように間にシム１４を挟み込むようにして互いの突き合わせ面１２Ａを対向させて突き合わせた上で、他方のケース１７の貫通穴１７Ｄに挿通したボルト１８のネジ部を一方のケース１７のネジ穴１７Ｃにねじ込むことにより、締結されてヘッド本体１１に構成される。従って、この状態で、取付穴１６の内周とボルトの外周との間には、図２に示すようにケース１７が介装されることになる。

このように構成された塗布工具では、ヘッド本体１１を形成する複数のヘッド部材１２はステンレス鋼等の金属材料により形成されているので、スリット１５が開口するヘッド本体１１先端側のリップ部を研磨によって表面粗さが滑らかになるように形成することができる。また、ヘッド部材１２の剛性が高いため、塗布液の供給圧が高い場合でも変形を抑えることができるので、被塗布物への塗布液の塗布厚さに変化や偏りが生じるのを防ぐことができ、高い塗布精度を確保することができる。さらに、耐摩耗性も高いので、ヘッド部材１２の長寿命化を図ることができる。なお、リップ部をより剛性や耐摩耗性の高い超硬合金により形成すれば、一層の寿命の延長と塗布精度の向上を図ることができる。

その一方で、上記構成の塗布工具では、このような金属材料よりなる複数のヘッド部材１２を、同じ金属材料製のボルト１８によって締結するのに、このヘッド部材１２に形成された取付穴１６の内周とボルト１８の外周との間に、樹脂材料よりなるケース１７を介装して、このケース１７を介して複数のヘッド部材１２を締結してヘッド本体１１に形成している。このため、ボルト１８のネジ部は一方のケース１７のネジ穴１７Ｃにねじ込まれるとともに、ボルト１８の頭部も他方のケースの座繰り面に摺接することになり、たとえねじ込みによってネジや座繰り面が削られても、樹脂材料よりなるケース１７が削られて樹脂の粉が発生するだけとなるので、リチウムイオン電池等の電池の電極材の塗布工程などにおいて、万一発生した粉が電極材に付着したとしても、電極にショートが生じるのは避けることができる。

また、本実施形態では、上記取付穴１６が、マニホールド１３が形成された突き合わせ面１２Ａと反対側が一段大きな断面とされた段付き穴形状とされるとともに、ケース１７も突き合わせ面１２Ａとは反対側が一回り大きな形状とされて取付穴１６に嵌挿可能とされており、このようなケース１７を介してヘッド部材１２を締結することにより、段部によってケース１７を強く取付穴１６に引き込んで、ヘッド部材１２の締結強度の安定化を図ることができる。

なお、本実施形態では、取付穴１６が突き合わせ面１２Ａに対向する方向から見て長円状とされるとともに、ケース１７もこの取付穴１６に嵌挿可能な断面長円形状をなしているが、取付穴１６およびケース１７を断面円形の段付き状としてヘッド部材１２の複数箇所に形成、嵌挿するようにしてもよい。また、このように取付穴１６およびケース１７を断面円形とする場合には、段付き状とすることなく、取付穴１６の内周に雌ネジを形成するとともにケース１７の外周にはこの雌ネジに螺合する雄ネジを形成して、ネジ止めによりケース１７を取付穴１６とボルト１８との間に介装することも可能である。

さらに、本実施形態では、複数（２つ）のヘッド部材１２のすべてにボルト１８よりも径の大きな取付穴１６が形成されて、ボルト１８との間に介装されたケース１７を介して締結されており、ボルト１８のネジ部とヘッド部材１２との接触による金属粉の発生は勿論、ボルト１８の頭部とヘッド部材１２との接触による金属粉の発生も防ぐことが可能となる。

ただし、ボルト１８の頭部とヘッド部材１２の例えば座繰り面との接触による金属粉の発生は、ネジ部の接触による金属粉の発生の可能性より低く、また頭部と座繰り面との間にエンジニアリングプラスチック等の樹脂材料よりなるワッシャを介装することで防ぐこともできるので、樹脂材料よりなるケース１７は、ボルト１８のネジ部がねじ込まれるヘッド部材１２の取付穴１６だけに介装されていてもよい。また、ボルト１８がねじ込まれるヘッド部材１２のネジ穴が止まり穴状であって金属粉が発生しても塗布液に付着するおそれがない場合などには、逆にケース１７はボルト１８の頭部が摺接するヘッド部材１２の取付穴１６だけに介装されていてもよい。

さらにまた、本実施形態では、上述のように複数のヘッド部材１２のすべてをケース１７を介して締結する場合に、これらのケース１７の互いに対向する端面同士に，互いに嵌合可能な凹凸部１７Ａ、１７Ｂが形成されており、これによってもヘッド部材１２同士の締結強度の向上を図ることができるとともに、ボルト１８との接触も確実に回避することができ、さらに万一ボルト１８から金属粉が発生しても、凹凸部１７Ａ、１７Ｂの嵌合によって封止して、塗布液への付着を防ぐことができる。また、一方のケース１７のネジ穴１７Ｃが止まり穴状であるので、やはり金属粉が発生しても塗布液に付着するのを防ぐことができる。

さらに、ケース１７は上述したようにエンジニアリングプラスチックであるので、十分な締結強度を確保することができる。なお、上記実施形態では、ボルト１８のネジ部を一方のケース１７に形成されたネジ穴１７Ｃに直接ねじ込むようにしているが、図３に示す本発明の第２の実施形態のように、ヘリカルインサート１９を介してねじ込むようにすれば、一層安定した締結強度を確保することができる。なお、この図３に示す第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。また、シム１４を用いずに、ヘッド部材１２の突き合わせ面１２Ａに直接スリット１５を形成してもよい。

１１ヘッド本体
１２ヘッド部材
１２Ａヘッド部材１２の突き合わせ面
１３マニホールド
１４シム
１５スリット
１６取付穴
１７ケース
１７Ａ一方のケース１７の凹部
１７Ｂ他方のケース１７の凸部
１８ボルト
１９ヘリカルインサート

Claims

複数のヘッド部材が、互いの突き合わせ面同士を対向させるようにして突き合わされた状態でボルトによって締結されてヘッド本体が形成され、上記突き合わせ面に形成された溝によってこのヘッド本体に形成されたマニホールドから、上記突き合わせ面間に形成されて上記ヘッド本体の先端側に開口するスリットを介して被塗布物に塗布液を塗布する塗布工具であって、上記ヘッド部材と上記ボルトは金属材料により形成されるとともに、上記複数のヘッド部材のうち少なくとも一つのヘッド部材には、上記ボルトが挿通される部分に、該ボルトの外径よりも大きな内径の取付穴が形成されていて、上記少なくとも一つのヘッド部材は、上記取付穴の内周と上記ボルトの外周との間に介装される樹脂材料により形成されたケースを介して、互いの上記突き合わせ面同士を対向させるようにして突き合わせた他のヘッド部材に締結されていることを特徴とする塗布工具。
上記取付穴は、上記ヘッド部材において上記マニホールドが形成される面とは反対側が大きな断面とされた段付き穴とされるとともに、上記ケースは、この段付き穴に嵌挿可能な段付き状とされていることを特徴とする請求項１に記載の塗布工具。
上記ボルトのネジ部と上記ケースの間にはヘリカルインサートが介装されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の塗布工具。
上記複数のヘッド部材のすべてが上記ケースを介して互いに締結されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の塗布工具。
上記複数のヘッド部材にはそれぞれ上記ケースが介装されており、これらのケースの互いに対向する端面同士には、一方に凹部が形成されるとともに、他方には上記凹部に嵌挿可能な凸部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の塗布工具。
上記ケースが、エンジニアリングプラスチックにより形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の塗布工具。