JP6201861B2 - ダイヘッドおよび塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイヘッドおよび塗工装置に関するものである。

特許文献１等においてダイヘッドを用いた塗工方法が開示されており、塗工剤を、マニホールド（ペースト貯留部）とそれに続くスロット（扁平な吐出流路）を含むダイヘッドを通過させて塗工対象に向かって吐出させるようにしている。

国際公開番号ＷＯ２０１０／０８２２３０公報

ところが、図９に示すように、ダイヘッド１００における塗工剤入口１０１につながるマニホールド１０２の形状が長方形であると、塗工剤入口１０１からの塗工剤をマニホールド１０２で貯留させるとともにスロット１０３を通って吐出口１０４から吐出させる際に、マニホールド１０２の下部における幅方向（図９ではＸ方向）の角部においてスラリー状の塗工剤が滞留する。このようにしてダイヘッド１００内でスラリー状の塗工剤が滞留し、経時的に沈降する。その結果、沈降物がダイヘッド１００から流出すると、スジ引き等の塗布ムラの不良を引き起こすことが懸念される。

本発明の目的は、ダイヘッド内での塗工剤の滞留を防止し、塗工剤の沈降を抑制することができるダイヘッドおよび塗工装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、塗工剤入口からの塗工剤を貯留させるためのマニホールドと、前記マニホールドからの前記塗工剤を吐出口から吐出させるためのスロットと、を有するダイヘッドにおいて、前記塗工剤入口は、前記マニホールドの底面部に設けられ、前記スロットは、前記マニホールドの上部に設けられ、前記塗工剤を前記吐出口から横向きに吐出するように設けられており、前記マニホールドは、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて対向する壁面間の距離が、前記塗工剤入口から前記スロットに向かっていくほど大きくなっていることを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、マニホールドは、塗工剤入口からスロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて対向する壁面間の距離が、塗工剤入口からスロットに向かっていくほど大きくなっているので、ダイヘッド内での塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、塗工剤入口からの塗工剤を貯留させるためのマニホールドと、前記マニホールドからの前記塗工剤を吐出口から吐出させるためのスロットと、を有するダイヘッドにおいて、前記塗工剤入口は、前記マニホールドの底面部に設けられ、前記スロットは、前記マニホールドの上部に設けられ、前記塗工剤を前記吐出口から横向きに吐出するように設けられており、前記マニホールドは、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向における壁面と前記スロットとまでの距離が、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて前記塗工剤入口から離れるほど小さくなっていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、マニホールドは、塗工剤入口からスロットに向かう方向における壁面とスロットとまでの距離が、塗工剤入口からスロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて塗工剤入口から離れるほど小さくなっているので、ダイヘッド内での塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。

請求項３に記載のように、請求項１または２に記載のダイヘッドにおいて、塗工剤入口を複数設けてなるとよい。
請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイヘッドを使用してなる塗工装置とするとよい。

請求項５に記載のように、請求項４に記載の塗工装置において、電池電極製造用塗工装置であるとよい。

本発明によれば、ダイヘッド内での塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。

実施形態の塗工装置の斜視図。 塗工装置を破断した状態での斜視図。 （ａ）はダイヘッドの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 図３（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。 別例の塗工装置の斜視図。 別例を説明するためのダイヘッドの断面図。 別例を説明するためのダイヘッドの断面図。 別例を説明するためのダイヘッドの断面図。 課題を説明するためのダイヘッドの断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。

図１および図２に示すように、電池電極製造用の塗工装置１０は、ダイヘッド２０を備えている。この塗工装置１０は、リチウムイオン二次電池における電極の製造装置である。

塗工剤は活物質、導電助剤、バインダー、溶剤等を混練・希釈してスラリー状にしたものであり、このスラリーには比重の大きな材料を含んだ塗工剤がダイヘッド２０にポンプ等により圧送される。ポンプ等により圧送された塗工剤がダイヘッド２０を通じて水平方向に吐出される。つまり、ダイヘッド２０は塗工剤を水平方向に吐出するように横向きに設置されている。

ダイヘッド２０の吐出口に対し所定距離だけ離間した位置にバックアップロール５０が配置されている。バックアップロール５０の外周に金属箔６０が巻き掛けられ、バックアップロール５０は自身が回転することにより金属箔６０を連続搬送可能に支持している。バックアップロール５０に支持された金属箔６０にダイヘッド２０から吐出された塗工剤が連続的に塗布される。塗工剤７０が塗布された後の金属箔６０は、その後の工程において、乾燥、プレス、打ち抜き等が行われる。

このようにして、電池電極製造用の塗工装置１０は、ダイヘッド２０からスラリー状の塗工剤を集電体としての金属箔６０に吐出して、塗布している。
図３（ａ），（ｂ）、図４に示すように、ダイヘッド２０は下ブロック２１と上ブロック２２にて構成されている。下ブロック２１の上面と上ブロック２２の下面とが接する状態で、下ブロック２１と上ブロック２２とがダイヘッド２０として一体となっている。下ブロック２１と上ブロック２２との間に、塗工剤入口からの塗工剤を貯留させるためのマニホールド２５と、マニホールド２５からの塗工剤を吐出口から吐出させるためのスロット２６が区画形成されている。本実施形態では、上ブロック２２の下面は平坦であり、下ブロック２１の上面には凹部が形成され、下ブロック２１の凹部の開口部を上ブロック２２で塞ぐようにしてマニホールド２５とスロット２６が形成されている。

下ブロック２１の下面には円形の塗工剤入口２７が形成されている。配管Ｐと連結されてポンプ等により塗工剤が塗工剤入口２７へ圧送される。ダイヘッド２０の一側面には吐出口２８が形成されている。吐出口２８の断面は、上下（Ｚ方向）に短く、左右（Ｘ方向）に長い長方形状をなしている。吐出口２８は、スロット２６の先端の開口部にて構成されている。そして、ダイヘッド２０に供給された塗工剤がマニホールド２５からスロット２６に押し出されて吐出口２８から集電体としての金属箔６０に向かって吐出される。

図４に示すように、マニホールド２５のＸ方向における幅とスロット２６の幅とは同一のＷ１である。図３（ｂ）に示すように、スロット２６は、マニホールド２５の上部側面より連続するようにＹ方向に延びている。図３（ａ）の平面視においてマニホールド２５のほぼ中央の位置に塗工剤入口２７が形成されている。

ダイヘッド２０のマニホールド２５の底面部にはテーパ状の壁面３１，３２，３３，３４が形成されている。マニホールド２５の底面部は塗工剤の入口部分であり、当該部位においては塗工剤の流路断面積が、塗工剤がスロット２６側に向かう方向の下流にいくほど大きくなっている。

図４に示すように壁面３１，３２はＸ方向において対向している。図３（ｂ）に示すように壁面３３，３４はＹ方向において対向している。
図４に示すように、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＸ方向における対向する壁面３１，３２間の距離ｄ１が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かって連続的かつ直線的に大きくなっている。また、図３（ｂ）に示すように、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＹ方向における対向する壁面３３，３４間の距離ｄ２が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かって連続的かつ直線的に大きくなっている。

マニホールド２５は、図４に示すように、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向における壁面３１，３２とスロット２６とまでの距離ｄ１０が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＸ方向において塗工剤入口２７から離れるほど連続的かつ直線的に小さくなっている。また、マニホールド２５は、図３（ｂ）に示すように、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向における壁面３３，３４とスロット２６とまでの距離（図３（ｂ）ではＹ方向での距離の差が分るようにｄ１１で示す）が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＹ方向において塗工剤入口２７から離れるほど連続的かつ直線的に小さくなっている。

このように、テーパ状の壁面３１，３２，３３，３４により、スラリー状の塗工剤の流路として断面円形の塗工剤入口２７から断面長方形状を保ちつつ上方に向かって延びている。よって、塗工剤入口２７からスロット２６に向かって徐々に流路断面が広がっており、この部位を通って塗工剤が流れるようになっている。

次に、電池電極製造用の塗工装置１０の作用について説明する。
図３（ａ），（ｂ）、図４に示すように、ダイヘッドにおけるマニホールド２５の入口部分をテーパ形状にすることにより、ダイヘッド２０内でのスラリー状の塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。その結果、沈降物がダイヘッド２０から流出することを防止してスジ引き等の塗布ムラの不良の発生を未然に回避することができる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）マニホールド２５とスロット２６とを有するダイヘッド２０の構成として、マニホールド２５は、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＸ，Ｙ方向における対向する壁面間の距離ｄ１，ｄ２が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かっていくほど大きくなっている。よって、ダイヘッド内での塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。

（２）マニホールド２５とスロット２６とを有するダイヘッド２０の構成として、マニホールド２５は、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向における壁面とスロット２６とまでの距離ｄ１０，ｄ１１が、塗工剤入口２７からスロット２６に向かうＺ方向に直交するＸ，Ｙ方向において塗工剤入口２７から離れるほど小さくなっている。よって、ダイヘッド内での塗工剤の滞留する空間が小さくなり、塗工剤の沈降を抑制することができる。

（３）塗工装置１０の構成として、上記（１）または（２）のダイヘッドを使用してなるので、ダイヘッド内での塗工剤の滞留を防止して沈降を抑制することができる。
（４）特に（３）の塗工装置１０は、電池電極製造用塗工装置であるので、高品質な電池の電極を製造することができる。

本発明は、実施形態に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図５に示すように、ダイヘッド２０から塗工剤７０を間欠的に吐出させる場合に適用してもよい。

・図６に示すように、ダイヘッド２０におけるマニホールド２５の底面が水平方向に延び、底面角部における壁面３５，３６が円弧形状となっていてもよい。
・図７に示すように、ダイヘッド２０におけるマニホールド２５の底面が水平方向に延び、底面角部における壁面３７，３８が直線的に延びる斜状面となっていてもよい。

・図８に示すように、ダイヘッド２０における塗工剤入口（２７ａ，２７ｂ）を複数設けてもよい。これにより、幅方向でのスラリー状の塗工剤の滞留を更に防止することができる。

・ダイヘッドはスラリーを吐出するときに横向きになるように配置したが、これに限らない。例えば、ダイヘッド２０は、塗工剤を上方向に吐出するように上向きに設置してもよい。

・リチウムイオン二次電池に適用したが、これに限ることなく、他の二次電池に適用したり、また一次電池、キャパシタ等に適用してもよい。

１０…塗工装置、２０…ダイヘッド、２５…マニホールド、２６…スロット、２７…塗工剤入口、２８…吐出口、３１…壁面、３２…壁面、３３…壁面、３４…壁面、ｄ１…距離、ｄ２…距離、ｄ１０…距離、ｄ１１…距離。

Claims (5)

1. 塗工剤入口からの塗工剤を貯留させるためのマニホールドと、
   前記マニホールドからの前記塗工剤を吐出口から吐出させるためのスロットと、
   を有するダイヘッドにおいて、
   前記塗工剤入口は、前記マニホールドの底面部に設けられ、
   前記スロットは、前記マニホールドの上部に設けられ、前記塗工剤を前記吐出口から横向きに吐出するように設けられており、
   前記マニホールドは、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて対向する壁面間の距離が、前記塗工剤入口から前記スロットに向かっていくほど大きくなっていることを特徴とするダイヘッド。
2. 塗工剤入口からの塗工剤を貯留させるためのマニホールドと、
   前記マニホールドからの前記塗工剤を吐出口から吐出させるためのスロットと、
   を有するダイヘッドにおいて、
   前記塗工剤入口は、前記マニホールドの底面部に設けられ、
   前記スロットは、前記マニホールドの上部に設けられ、前記塗工剤を前記吐出口から横向きに吐出するように設けられており、
   前記マニホールドは、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向における壁面と前記スロットとまでの距離が、前記塗工剤入口から前記スロットに向かう方向に直交する方向であって、互いに直交する２つの方向のそれぞれにおいて前記塗工剤入口から離れるほど小さくなっていることを特徴とするダイヘッド。
3. 前記塗工剤入口を複数設けてなることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイヘッドを使用してなることを特徴とする塗工装置。
5. 電池電極製造用塗工装置であることを特徴とする請求項４に記載の塗工装置。