JP6064857B2 - 塗工装置及び塗工方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗工装置及び塗工方法に関する。

従来、金属箔等の基材にスラリー状の塗料を塗工する塗工方法として、コンマロール方式が知られている。コンマロール方式を実施する塗工装置は、塗料を貯留するダムと、ダムからの塗料が転写されるコーティングロールと、搬送される基材をコーティングロールに接触させるバックロールとを備えている。

このような塗工装置では、一般に、基材上での塗料の塗工幅をダムの間隔によって規定しているが、ダムとコーティングロールとの間の隙間から塗料が漏れることがあり、塗工幅の維持が問題となっている。これに対し、例えば特許文献１に記載のシート電極の製造方法では、コーティングロール上にブレードを配置し、集電体の幅よりも広いペースト部分を除去することによって塗工幅を調整している。

特開平１１−３１７２２０号公報

しかしながら、上述した従来の製造方法では、コーティングロール上で塗料の除去を行っているため、塗料がコーティングロールから基材に転写される際の塗工幅の広がりを抑えることが困難である。また、塗料の表面張力等の影響によって基材上の塗料の端部の高さが中央部に比べて変動してしまうことがある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、基材への塗料の塗工状態を精度良く制御できる塗工装置及び塗工方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る塗工装置は、基材にスラリー状の塗料を所定の塗工幅で塗工する塗工装置であって、塗工幅よりも広い設定幅で塗料を貯留するダムと、ダムから設定幅で塗料が供給されるコーティングロールと、基材を搬送しながらコーティングロール上の塗料を基材に転写させるバックロールと、基材に転写された塗料のうち塗工幅よりも広い余剰部分を除去する除去部と、を備えたことを特徴としている。

この塗工装置では、ダムの設定幅が最終的な塗工幅よりも広く設定されている。これにより、コーティングロールへの塗料の供給及び基材への塗料の転写が塗工幅よりも広い幅で実行される。また、この塗工装置では、基材に塗料が転写された後、塗工幅よりも広い余剰部分を除去部によって除去し、所望の塗工幅となるように調整がなされる。したがって、この塗工装置では、ダムからの塗料の漏れに起因する塗料の広がりと、コーティングロールから基材に転写される際の塗料の広がりとをいずれも解消することが可能となる。また、基材に転写後に除去部による塗工幅の調整がなされるため、基材上の塗料の端部に高さの変動が生じることを抑制できる。

また、除去部は、バックロール上に配置されていることが好ましい。この場合、除去部による塗工幅の調整を行う際にバックロール自体が下敷きとなるため、構成を複雑化させずに基材を好適に保護できる。

また、除去部は、基材に転写された塗料の幅方向の両端部にそれぞれ配置された一対のスキージによって構成され、一対のスキージは、バックロールによる基材の搬送方向に対して裾広がりとなるように搬送方向に対して傾斜して配置され、スキージの外側端部は、基材において塗料が塗工されない未塗工部分まで延在していることが好ましい。この場合、塗料の余剰部分は、スキージに沿って基材の未塗工部分に流れる。このため、後工程で塗料の余剰部分が付着した基材の未塗工部分を除去することにより、塗料の余剰部分によって装置等が汚れてしまうことを防止できる。

また、本発明に係る塗工方法は、基材にスラリー状の塗料を所定の塗工幅で塗工する塗工方法であって、塗工幅よりも広い設定幅で塗料をコーティングロールに供給し、基材をバックロールで搬送しながらコーティングロール上の塗料を前記基材に転写させた後、基材に転写された塗料のうち塗工幅よりも広い余剰部分を除去部によって除去することを特徴としている。

この塗工方法では、ダムの設定幅が最終的な塗工幅よりも広く設定されている。これにより、コーティングロールへの塗料の供給及び基材への塗料の転写が塗工幅よりも広い幅で実行される。また、この塗工方法では、基材に塗料が転写された後、塗工幅よりも広い余剰部分を除去部によって除去し、所望の塗工幅となるように調整がなされる。したがって、この塗工方法では、ダムからの塗料の漏れに起因する塗料の広がりと、コーティングロールから基材に転写される際の塗料の広がりとをいずれも解消することが可能となる。また、基材に転写後に除去部による塗工幅の調整がなされるため、基材上の塗料の端部に高さの変動が生じることを抑制できる。

また、除去部をバックロール上に配置することが好ましい。この場合、除去部による塗工幅の調整を行う際にバックロール自体が下敷きとなるため、構成を複雑化させずに基材を好適に保護できる。

また、除去部を基材に転写された塗料の幅方向の両端部にそれぞれ配置された一対のスキージによって構成し、一対のスキージをバックロールによる基材の搬送方向に対して裾広がりとなるように搬送方向に対して傾斜して配置し、スキージの外側端部を基材において塗料が塗工されない未塗工部分まで延在させることが好ましい。この場合、塗料の余剰部分は、スキージに沿って基材の未塗工部分に流れる。このため、後工程で塗料の余剰部分が付着した基材の未塗工部分を除去することにより、塗料の余剰部分によって装置等が汚れてしまうことを防止できる。

本発明によれば、基材への塗料の塗工状態を精度良く制御できる。

本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略側面図である。 図１に示した塗工装置をコンマロールを取り除いて示す概略平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る塗工装置及び塗工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る塗工装置の一実施形態を示す概略側面図である。また、図２には、図１に示した塗工装置の概略平面図である。図２では、説明の便宜上、コンマロールを取り除いた状態の塗工装置を示している。図１及び図２に示すように、塗工装置１は、ダム２と、コーティングロール３と、バックロール４と、コンマロール５と、一対のスキージ（除去部）６，６を含んで構成されている。

この塗工装置１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電界質二次電池に用いられる電極を製造する装置であり、リバース型のコンマロール方式によって金属箔（基材）１１の一面側に電極ペースト（塗料）Ｐを所定の塗工幅Ｗ１（図２参照）で塗工するようになっている。なお、本実施形態では、金属箔１１の長手方向に沿って電極ペーストＰが連続して塗工される連続塗工を例示しているが、金属箔１１の長手方向に沿って電極ペーストＰが間欠的に塗工される間欠塗工であってもよい。

電極ペーストＰは、例えば活物質、バインダ、及び溶剤を含むスラリー状のペーストである。電極ペーストＰには、例えばアセチレンブラック等の導電助剤が更に含まれていてもよい。活物質は、正極活物質及び負極活物質のいずれであってもよい。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物は、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含んで構成される。

負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。

ダム２は、電極ペーストＰを貯留する部分である。ダム２には、電極ペーストＰの供給管、ポンプ、液面センサ等が配置されており、電極ペーストＰが適宜供給される。このダム２は、一対のダム部材１２，１２によって構成されている。ダム部材１２は、例えば板状をなしており、内側面１２ａ，１２ａ間の間隔が塗工幅Ｗ１よりも広い設定幅Ｗ２となるようにコーティングロール３の表面に突き当てられている。これにより、コーティングロール３には、塗工幅Ｗ１よりも広い設定幅Ｗ２で電極ペーストＰが供給される。なお、ダム部材１２の先端側のコーティングロール３への突き当て部分は、例えばスポンジ等の材料によって形成されている。

コーティングロール３は、ダム２から電極ペーストＰの供給を受けて一方向（ここでは時計回り方向）に回転するロールである。また、バックロール４は、コーティングロール３に対向して配置され、金属箔１１を一方向に搬送するようにコーティングロール３と同方向に回転可能に設けられたロールである。

コーティングロール３の駆動及びバックロール４の駆動は、不図示の駆動手段によって制御される。駆動手段により、バックロール４は、金属箔１１をコーティングロール３に接触させる進出位置と、金属箔１１をコーティングロール３から離間させる退避位置との間で駆動する。また、コーティングロール３は、バックロール４が進出位置に位置しているときに回転し、バックロール４が退避位置に位置しているときに回転を停止する。コーティングロール３とバックロール４との協働により、コーティングロール３に供給された電極ペーストＰが設定幅Ｗ２で金属箔１１の一面側に転写される。

コンマロール５は、コーティングロール３に供給される電極ペーストＰの厚みを調整するロールである。コンマロール５は、ダム２によるコーティングロール３への電極ペーストＰの供給位置において、コーティングロール３の外周面に対して所定の間隔をもって配置されている。コーティングロール３とコンマロール５との間の隙間を通ることで、電極ペーストＰの厚みの調整がなされる。

一対のスキージ６，６は、金属箔１１に転写された電極ペーストＰのうち塗工幅Ｗ１よりも広い余剰部分Ｐａを除去する部材である。スキージ６，６は、図２に示すように、バックロール４による金属箔１１の搬送方向に対して裾広がりとなるように搬送方向に対して傾斜して配置されている。スキージ６は、例えば樹脂によって形成され、バックロール４上に配置されている。スキージ６の内側端部６ａは、スキージ６，６間の間隔が塗工幅Ｗ１と一致するように配置されている。このようなスキージ６，６を通過することにより、設定幅Ｗ２で金属箔１１に転写された電極ペーストＰの余剰部分Ｐａが除去され、金属箔１１上の電極ペーストＰの幅が塗工幅Ｗ１に調整される。

塗工幅Ｗ１で電極ペーストＰが塗工された金属箔１１は、乾燥工程等を経て所定の形状に分割される。本実施形態では、例えば図２に示すように、電極ペーストＰの塗工部分が幅方向に２分割されると共に長手方向に所定の長さで分割され、矩形の電極２１が形成される。また、金属箔１１上において、電極ペーストＰの塗工部分の両脇は、電極ペーストＰが塗工されない未塗工部分１１ａとなっている。この未塗工部分１１ａは、電極２１におけるタブ２２の形成スペースとなっている。また、スキージ６の外側端部６ｂは、金属箔１１からはみ出さないように未塗工部分１１ａまで延在している。これにより、スキージ６で除去された電極ペーストＰの余剰部分Ｐａは、スキージ６に沿って未塗工部分１１ａの縁部に流れることとなる。

以上説明したように、塗工装置１では、ダム２の設定幅Ｗ２が最終的な塗工幅Ｗ１よりも広く設定されている。これにより、コーティングロール３への電極ペーストＰの供給及び金属箔１１への電極ペーストＰの転写が塗工幅Ｗ１よりも広い幅で実行される。また、塗工装置１では、金属箔１１に電極ペーストＰが転写された後、塗工幅Ｗ１よりも広い余剰部分Ｐａをスキージ６によって除去し、所望の塗工幅Ｗ１となるように調整がなされる。したがって、この塗工装置１では、ダム２からの電極ペーストＰの漏れに起因する電極ペーストＰの広がりと、コーティングロール３から金属箔１１に転写される際の電極ペーストＰの広がりとをいずれも解消することが可能となる。また、金属箔１１に転写後にスキージ６による塗工幅Ｗ１の調整がなされるため、電極ペーストＰの端部にスキージ６が接触することで、表面張力等に起因する電極ペーストＰの端部の高さ変動を抑制できる。

また、塗工装置１では、スキージ６がバックロール４上に配置されている。このため、スキージ６による塗工幅Ｗ１の調整を行う際にバックロール４自体が下敷きとなるため、構成を複雑化させずに金属箔１１を好適に保護できる。

また、塗工装置１では、金属箔１１に転写された電極ペーストＰの幅方向の両端部にそれぞれ配置された一対のスキージ６，６によって除去部を構成し、一対のスキージ６，６をバックロール４による金属箔１１の搬送方向に対して裾広がりとなるように搬送方向に対して傾斜して配置している。さらに、スキージ６の外側端部６ｂを金属箔１１上の未塗工部分１１ａまで延在させている。このような構成により、電極ペーストＰの余剰部分Ｐａをスキージ６に沿って未塗工部分１１ａに流すことが可能となる。この場合、後工程で電極ペーストＰの余剰部分Ｐａが付着した未塗工部分１１ａを除去することにより、余剰部分Ｐａによって装置等が汚れてしまうことを防止できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、一対のスキージ６，６を金属箔１１の搬送方向に対して裾広がりとなるように配置しているが、一対のスキージ６，６は、必ずしも裾広がりに配置する必要はなく、金属箔１１の搬送方向に対して直交して配置してもよい。また、スキージ６の配置位置は、バックロール４上に限られず、金属箔１１が乾燥炉に搬送される前であれば任意の位置に設定できる。この場合、金属箔１１の保護の点から、スキージ６の配置位置に対応して金属箔１１を支持する支持部材を金属箔１１の他面側に配置しておくことが好ましい。除去部は、スキージ６に限られず、吸引除去装置等であってもよい。また、スキージ６の外側端部６ｂは、金属箔１１からはみ出して未塗工部分１１ａの外側まで延在していてもよい。

１…塗工装置、２…ダム、３…コーティングロール、４…バックロール、６…スキージ（除去部）、６ｂ…外側端部、１１…金属箔（基材）、Ｐ…電極ペースト（塗料）、Ｐａ…余剰部分、Ｗ１…塗工幅、Ｗ２…設定幅。

Claims (4)

1. 基材にスラリー状の塗料を所定の塗工幅で塗工する塗工装置であって、
   前記塗工幅よりも広い設定幅で前記塗料を貯留するダムと、
   前記ダムから前記設定幅で前記塗料が供給されるコーティングロールと、
   前記基材を搬送しながら前記コーティングロール上の前記塗料を前記基材に転写させるバックロールと、
   前記基材に転写された前記塗料のうち前記塗工幅よりも広い余剰部分を除去する除去部と、を備え、
   前記除去部は、前記基材に転写された前記塗料の幅方向の両端部にそれぞれ配置された一対のスキージによって構成され、
   前記一対のスキージは、前記バックロールによる前記基材の搬送方向に対して裾広がりとなるように前記搬送方向に対して傾斜して配置され、前記スキージの外側端部は、前記基材において前記塗料が塗工されない未塗工部分まで延在していることを特徴とする塗工装置。
2. 前記除去部は、前記バックロール上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
3. 基材にスラリー状の塗料を所定の塗工幅で塗工する塗工方法であって、
   前記塗工幅よりも広い設定幅で前記塗料をコーティングロールに供給する工程と、
   前記基材をバックロールで搬送しながら前記コーティングロール上の前記塗料を前記基材に転写させた後、前記基材に転写された前記塗料のうち前記塗工幅よりも広い余剰部分を除去部によって除去する工程と、を有し、
   前記除去部を前記基材に転写された前記塗料の幅方向の両端部にそれぞれ配置された一対のスキージによって構成し、
   前記一対のスキージを前記バックロールによる前記基材の搬送方向に対して裾広がりとなるように前記搬送方向に対して傾斜して配置し、前記スキージの外側端部を前記基材において前記塗料が塗工されない未塗工部分まで延在させることを特徴とする塗工方法。
4. 前記除去部を前記バックロール上に配置することを特徴とする請求項３記載の塗工方法。

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