JP6303511B2

JP6303511B2 - グラビア塗工装置

Info

Publication number: JP6303511B2
Application number: JP2014002271A
Authority: JP
Inventors: 聖司岡田; 聡前田
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: JP2015128758A

Description

本発明は、基材に塗工液を転写するグラビア塗工装置に関するものである。

従来より、グラビアロールにより基材に塗工液を塗布することが行われており、グラビアロールには塗工液を保持する所定のセルパターンがその周面に設けられている。

例えば、特許文献１にはセルパターンとして螺旋状溝が設けられたグラビアロールが開示されている。

特開２００３−１０７５０号公報

しかし、螺旋状溝が設けられたグラビアロールを用いると、基材にグラビアロールの塗工液を転写した際に、基材の片方の端部の塗工層が盛り上がるといった現象が起こりやすく、厚みが均一な塗工層を形成することが困難であった。また、塗工液を転写した基材をロール状に巻き取る際に、基材端部の塗工層の盛り上がりにより、基材が伸びたり、シワが発生するなど、ロール巻き取りする際の問題となっていた。

本発明の目的は、基材に厚みが均一な塗工層を形成できるグラビア塗工装置を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、グラビアロール上の塗工液の一部を、基材に転写する前に除去することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、
（１）基材の表面に塗工液を転写するグラビアロールと、前記グラビアロールに塗工液を塗布するチャンバーを有する塗工ユニットと、を備え、前記グラビアロールは、グラビアロール周面に沿って螺旋状溝を有しており、前記グラビアロールに塗工液を塗布した後であって、かつ、前記グラビアロール上の塗工液を前記基材の表面に転写する前に、前記グラビアロール上の塗工液の一部を除去する除去装置を備え、前記除去装置は、前記基材に転写する前記グラビアロール上の塗工液の内、基材端部に転写される塗工液の一部を除去することを特徴とするグラビア塗工装置、
（２）前記基材端部は、前記グラビアロールを所定方向に回転させた場合の前記グラビアロールの螺旋状溝の進行方向側であることを特徴とする（１）に記載のグラビア塗工装置、
（３）前記除去装置は、前記グラビアロール上の塗工液の一部を除去するための流体を吹き出す流体吹き出し装置を備え、前記流体吹き出し装置から吹き出される前記流体の吹き出し方向は、グラビアロール幅の中央からグラビアロール幅の端方向であることを特徴とする（１）または（２）に記載のグラビア塗工装置、
（４）前記流体吹き出し装置から吹き出される前記流体は、気体であることを特徴とする（３）に記載のグラビア塗工装置、
が提供される。

本発明によれば、基材に厚みが均一な塗工層を形成できるグラビア塗工装置を提供することができる。

実施の形態に係るグラビア塗工装置の構成を示す図である。実施の形態に係るグラビアロールとエアー吹き出し装置の配置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るグラビア塗工装置について説明するが、本発明はこの形態に限定されるものでは無い。以下の説明では、リチウムイオン二次電池用のセパレータを製造するにあたって、基材であるセパレータ基材に、塗工液を塗布することを例に挙げる。

図１に示すように、グラビア塗工装置２は、搬送されるセパレータ基材１００に塗工液を連続塗布するものであって、セパレータ基材１００の表面に接触して塗工液を転写するグラビアロール４と、グラビアロール４に塗工液を塗布する密閉式のチャンバー６を有する塗工ユニット８と、塗工液が塗布されたグラビアロール４から塗工液の一部を除去するエアー吹き出し装置１０とを備えている。塗工ユニット８のチャンバー６には、図示しない塗工液供給手段から塗工液供給口６ａを介して塗工液が供給され、塗工液返送口６ｂを介して塗工液供給手段に塗工液が返送される。チャンバー６には、グラビアロール４の周面に対向する側に、グラビアロール４の軸方向に延びる開口部が形成されている。グラビアロール４の回転方向下流のチャンバー６の開口端部には、例えばＰＥＴなどの樹脂製のドクターブレード１２がグラビアロール４の周面に当接するように配置され、グラビアロール４の回転方向上流のチャンバー６の開口端部には、例えばＰＥＴなどの樹脂製のシールプレート１４がグラビアロール４の周面に当接するように配置されている。

ドクターブレード１２の先端部およびシールプレート１４の先端部は、それぞれグラビアロール４の周面に圧接されることにより、開口部の上端部および下端部をシールしてチャンバー６を密閉状態に維持するように構成されている。

ドクターブレード１２は、チャンバー内においてグラビアロール４の周面に塗布された余分な塗工液を掻き取ることにより、グラビアロール４の周面に塗工される塗工液の厚みを調節する機能を有している。

このグラビア塗工装置２においては、グラビアロール４の上下に、テンションバックアップロール１６がグラビアロールに対向するように設置されており、このテンションバックアップロール１６とグラビアロール４との間にセパレータ基材１００が導入される。そして、導入されたセパレータ基材１００を下方から上方に搬送すると共に、セパレータ基材１００の搬送方向と逆方向にグラビアロール４を回転駆動しつつ、グラビアロール４をセパレータ基材１００に当接させることにより、セパレータ基材１００の表面に塗工液が転写される。

図２に、グラビア塗工装置２を図１の矢印２０の方向から見た場合におけるグラビアロール４及びエアー吹き出し装置１０を示す。グラビアロール４の周面には、螺旋状溝のセルパターン１８が形成されている。グラビアロール４が矢印３０の方向に回転する場合、セパレータ基材１００とグラビアロール４が接する箇所では、グラビアロール４上の塗工液は矢印４０の方向に流動する。

エアー吹き出し装置１０は、グラビアロール４上に塗布された塗工液の内、前記グラビアロールを所定方向に回転させた場合の前記グラビアロールの螺旋状溝の進行方向側、すなわち、塗工液の進行方向（矢印４０）側の基材端部に転写される塗工液の一部をグラビアロール４上から除去するように配置されている。ここで、エアー吹き出し装置１０から吹き出されるエアーの吹き出し方向は、グラビアロール幅の中央からグラビアロール幅の塗工液の進行方向（矢印４０）側の端に向かうように設定される。

前記の基材端部に転写されるグラビアロール上の塗工液を除去する割合としては、基材に転写された塗工層が均一となるように除去すればよい。すなわち、塗工液を除去した後の基材端部に転写されるグラビアロール上の塗工液の最小厚みは、グラビアロールの幅中央におけるグラビアロール上の塗工液厚みに対し、通常１％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％以上であって、通常１００％未満、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下、さらに好ましくは７０％以下である。
前記グラビアロール上の塗工液の最小厚みが前記範囲にあると、基材にグラビアロールの塗工液を転写した際に、基材の片方の端部の塗工層が盛り上がることを抑制することができる。

なお、エアー吹き出し装置１０から吹き出されるエアーの量や圧力を調整バルブ１１により制御し、グラビアロール４上の塗工液の一部を除去する程度を調整できるようにしても良い。

このグラビア塗工装置２によれば、セパレータ基材１００の表面に塗工液を転写する場合には、螺旋状溝のセルパターン１８が形成されたグラビアロール４上に塗布された塗工液の内、塗工液の進行方向（矢印４０）側の基材端部に転写される塗工液の一部を、セパレータ基材１００に転写する前に、エアー吹き出し装置１０からエアーを吹き付けることで除去することができる。そのため、セパレータ基材１００にグラビアロール４の塗工液を転写した際に、セパレータ基材１００の端部の塗工層が盛り上がるといった現象が生じず、厚みが均一な塗工層を形成することができる。

セパレータ基材１００としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や芳香族ポリアミド樹脂を含む微多孔膜または不織布；無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コート；など公知のものを用いることができる。

セパレータ基材１００に塗工する塗工液の粘度は、セパレータ基材に均一に塗工できる観点から、好ましくは１０ｃＰ以上、より好ましくは５０ｃＰ以上、特に好ましくは１００ｃＰ以上であり、好ましくは５００ｃＰ以下、より好ましくは３００ｃＰ以下、特に好ましくは２００ｃＰ以下である。塗工液の粘度は、粘度・粘弾性測定装置（レオストレスＨＡＡＫＥＲＳ６０００、英弘精機株式会社製）を用いて、温度２３℃、せん断速度領域１０００（１／ｓ）時の粘度である。

塗工液には、セパレータに機能性を付与する物質、及び溶媒、必要に応じてその他物質を含む。セパレータに機能性を付与する物質は、二次電池用セパレータに付与したい機能に応じて適宜選択でき、例えば、セパレータに耐熱性を付与したい場合には、塗工液に耐熱性の物質を含む塗工液を選択する。

耐熱性の物質としては、例えば無機粒子、有機粒子を使用することができる。無機粒子としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、ＢａＴｉＯ₂、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子；窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子；シリコーン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子；硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子；タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子等が用いられる。これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等されていてもよく、また単独でも２種以上の組合せからなるものでもよい。これらの中でも、非水系電池を製造した際の電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子であることが好ましい。

有機粒子としては、その溶融温度は、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１５０℃以上、特に好ましくは１８０℃以上である。具体的には、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子粒子や、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミド等の耐熱性高分子粒子などが例示できる。また、これらの有機粒子を構成する有機樹脂（高分子）は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体（ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体）、架橋体（前記の耐熱性高分子の場合）であってもよい。

セパレータに機能性を付与する物質の平均粒子径（体積平均のＤ５０平均粒子径）は、通常０．１μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上であり、通常５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下である。平均粒子径を前記範囲とすることにより、分散状態の制御と均質な所定の厚さの膜が得られ易くなる。

溶媒としては、塗工液中の固形分を均一に分散し得るものであれば特に制限されない。溶媒としては、水および有機溶媒のいずれも使用できる。有機溶媒としては、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、クロロホルム、ピリジン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ｎ−ブチルフタレート、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチルアセテート、二硫化炭素、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン、Ｎ−メチルピロリドン等が例示される。これらの溶媒は単独でも混合溶媒でも使用することができる。

塗工液の固形分濃度は、塗工液を塗工可能な粘度となる濃度であれば特に限定されないが、通常１０質量％以上６０質量％以下である。

塗工液を均一に混合調整する混合装置は、上記成分を均一に混合できる装置であれば特に限定はされず、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどを使用することができる。

なお、上述の実施の形態においては、エアーを吹き付けてグラビアロール上に塗布された塗工液の一部を除去しているが、エアーは液体であっても良い。

なお、上述の実施の形態においては、エアー吹き出し装置を用いてグラビアロール上に塗布された塗工液の一部を除去しているが、エアー吹き出し装置に代えて、ブレード等を用いて物理的に塗工液の一部を除去する構成としても良い。

なお、エアー吹き出し装置を用いると、連続的に塗工液を除去し易く、かつ、塗工液を除去した周辺箇所の塗工液組成も変化し難いため、ロングランで基材に均一な塗工層を形成できるため好ましい。

２…グラビア塗工装置、４…グラビアロール、６…チャンバー、８…塗工ユニット、１０…エアー吹き出し装置、１１…調整バルブ、１２…ドクターブレード、１４…シールプレート、１６…テンションバックアップロール、１８…セルパターン、３０…グラビアロールの回転方向、４０…塗工液の進行方向、１００…セパレータ基材

Claims

基材の表面に塗工液を転写するグラビアロールと、前記グラビアロールに塗工液を塗布するチャンバーを有する塗工ユニットと、を備え、
前記グラビアロールは、グラビアロール周面に沿って螺旋状溝を有しており、
前記グラビアロールに塗工液を塗布した後であって、かつ、前記グラビアロール上の塗工液を前記基材の表面に転写する前に、前記グラビアロール上の塗工液の一部を除去する除去装置を備え、
前記除去装置は、前記基材に転写する前記グラビアロール上の塗工液の内、基材端部に転写される塗工液の一部を除去するための流体を吹き出す流体吹き出し装置を備え、
前記流体吹き出し装置から吹き出される前記流体の吹き出し方向は、グラビアロール幅の中央からグラビアロール幅の端方向であることを特徴とするグラビア塗工装置。
前記基材端部は、前記グラビアロールを所定方向に回転させた場合の前記グラビアロールの螺旋状溝の進行方向側であることを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗工装置。
前記流体吹き出し装置から吹き出される前記流体は、気体であることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗工装置。