JP6629662B2

JP6629662B2 - 間欠塗工装置及びその方法

Info

Publication number: JP6629662B2
Application number: JP2016085138A
Authority: JP
Inventors: 隼也當麻; 裕史笹野
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: JP2017192906A

Description

本発明は、基材に対し間欠塗工を実施する間欠塗工装置及びその方法に関するものである。

最近、二次電池の基材に電極を形成するために、間欠塗工装置が用いられている。この間欠塗工方法は、基材に第１塗工部を間欠塗工した後、その上に第２塗工部を積層するように２回目の間欠塗工を行って、電極を形成している。

特開２０１５−２６４７１号公報

しかし、上記間欠塗工装置が、図７に示すように、第１塗工部１００の上に第２塗工部１０２を間欠塗工するときに、第１塗工部１００の端部にある段差によって第２塗工部１０２が途切れて塗工不良が発生するという問題点があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、基材に間欠塗工された第１塗工部の上に第２塗工部を間欠塗工する場合に、第１塗工部の端部で第２塗工部が途切れて塗工不良が発生しない間欠塗工装置及びその方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１塗工部が搬送方向に沿って予め間欠塗工されている基材の前記第１塗工部の上に、第２塗工部を間欠塗工する間欠塗工装置であって、塗工ロールと、前記塗工ロールに塗工液を間欠塗工する第１ダイと、前記塗工ロールに前記塗工液を間欠塗工する第２ダイと、前記塗工ロールと隣接し、前記基材を搬送するリバースロールと、制御部と、を有し、前記塗工ロールの回転方向に沿って前記第１ダイ、前記第２ダイの順番に配され、前記制御部は、前記第１ダイを用いて、前記塗工ロールに始端塗工層を塗工した後、前記第１塗工部の搬送方向の長さを開けて前記塗工ロールに終端塗工層を塗工し、前記始端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の始端部を覆う量に相当し、前記終端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の終端部を覆う量に相当するように制御し、前記第２ダイを用いて、前記始端塗工層の上から本体塗工層の塗工を開始し、前記塗工ロールの上に連続して塗工し、その後に前記終端塗工層の上に塗工してから前記本体塗工層の塗工を終了し、前記始端塗工層、前記終端塗工層、及び、前記本体塗工層が一体となった前記塗工ロールの上の第２塗工部を、前記リバースロールで搬送されている前記基材の前記第１塗工部の上に被せるように転写する、間欠塗工装置である。

また、本発明は、塗工ロールと、前記塗工ロールに塗工液を間欠塗工する第１ダイと、前記塗工ロールに前記塗工液を間欠塗工する第２ダイと、前記塗工ロールと隣接し、前記基材を搬送するリバースロールと、を有し、前記塗工ロールの回転方向に沿って前記第１ダイ、前記第２ダイの順番に配された間欠塗工装置を用いて、第１塗工部が搬送方向に沿って予め間欠塗工されている基材の前記第１塗工部の上に、第２塗工部を間欠塗工する間欠塗工方法であって、前記第１ダイによって、前記塗工ロールに始端塗工層を塗工した後、前記第１塗工部の搬送方向の長さを開けて前記塗工ロールに終端塗工層を塗工し、前記始端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の始端部を覆う量に相当し、前記終端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の終端部を覆う量に相当するように制御し、前記第２ダイによって、前記始端塗工層の上から本体塗工層の塗工を開始し、前記塗工ロールの上に連続して塗工し、その後に前記終端塗工層の上に塗工してから前記本体塗工層の塗工を終了し、前記始端塗工層、前記終端塗工層、及び、前記本体塗工層が一体となった前記塗工ロールの上の第２塗工部を、前記リバースロールで搬送されている前記基材の前記第１塗工部の上に被せるように転写する、間欠塗工装置の間欠塗工方法である。

本発明によれば、第２塗工部が、本体塗工層と始端塗工層と終端塗工層の一体となった構造であるため、リバースロールで基材にある第１塗工部に転写しても、第１塗工部の端部において塗工液が途切れる塗工不良が発生しない。

本発明の実施形態１を示す間欠塗工装置の全体図である。（ａ）は第１工程における説明図、（ｂ）は第２工程における説明図、（ｃ）は第３工程における説明図、（ｄ）は第４工程における説明図、（ｅ）は第５工程における説明図である。第６工程における説明図である。第７工程における説明図であって、縦断面図である。第７工程における説明図であって、平面図である。実施形態２を示す間欠塗工装置の全体図である。従来の基材の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態の間欠塗工装置１０、１００について図面に基づいて説明する。

実施形態１

実施形態１の間欠塗工装置１０について図１〜図５に基づいて説明する。

本実施形態の間欠塗工装置１０は、リチウムイオン電池などの２次電池における金属箔、金属網、フィルムなどの長尺状の基材１の上に２層の塗工部を塗工して、電極を形成するものである。なお、この間欠塗工装置１０に至るまでに基材１には、第１塗工部２が搬送方向に沿って、かつ、所定間隔毎に間欠塗工されて乾燥状態（ドライの状態）となっている。そして、間欠塗工装置１０は、この第１塗工部２の上に第２塗工部３を間欠塗工して積層し前記した電極を形成する。

（１）間欠塗工装置１０の構成
間欠塗工装置１０の構成について図１に基づいて説明する。間欠塗工装置１０は、多層ダイ１２、塗工ロール１４、リバースロール１６、塗工液を間欠供給するシステム、制御部５２を有し、塗工ロール１４の一側方に多層ダイ１２が配され、他の側方にリバースロール１６が回転自在に配されている。

塗工ロール１４は、金属製のロールであって、基材１の搬送速度Ｖと同期して回転する。

多層ダイ１２は、基材１に第２塗工部３を間欠塗工するものであり、第１本体１８、第２本体２０、蓋体２２を含み、先端が細くなっている。第１本体１８の上面には、第１液溜め部２４が設けられ、第１液溜め部２４の上面を第２本体２０が被せられている。第１本体１８と第２本体２０の間で、かつ、第１液溜め部２４から多層ダイ１２の先端に向かって第１スリット２６が設けられ、その先端が第１吐出口２８を形成している。第２本体２０の上面には、第２液溜め部３０が設けられ、第２本体２０の上面に蓋体２２が被せられている。第２本体２０と蓋体２２の間で、かつ、第２液溜め部３０から多層ダイ１２の先端に向かって第２スリット３２が設けられ、その先端が第２吐出口３４を形成している。この多層ダイ１２の第１吐出口２８と第２吐出口３４から塗工ロール１４の表面に塗工液が幅方向に間欠塗工される。

リバースロール１６は、ゴム製であり、基材１を抱えるようにして、基材１を下から上に搬送するものであり、塗工ロール１４と最も近接する位置で、塗工ロール１４に塗工された第２塗工部３が転写される。このリバースロール１６において搬送されている基材１には、上記したように予め搬送方向に沿って所定間隔毎に第１塗工部２が塗工され、乾燥してドライの状態になっている。そして、塗工ロール１４から転写される第２塗工部３は、この第１塗工部２の上に積層されるように転写される。

第１液溜め部２４に塗工液を間欠供給するシステムについて説明する。このシステムは、塗工液を溜めた第１タンク３６、第１ポンプ３８、間欠バルブ４０、第１循環路４２から構成されている。第１ポンプ３８は、第１タンク３６内の塗工液を間欠バルブ４０に供給し、間欠バルブ４０は制御部５２の制御によって第１液溜め部２４に塗工液を第１液溜め部２４に間欠供給する。なお、不要な塗工液は、第１循環路４２を用いて第１タンク３６に循環される。第２液溜め部３０に塗工液を間欠供給するシステムも上記のシステムと同様であり、第２タンク４４、第２ポンプ４６、第２間欠バルブ４８、第２帰還路５０を有し、制御部５２の制御によって第２液溜め部３０に間欠供給する。なお、第１タンク３６と第２タンク４４に溜められている塗工液は、同じ塗工液である。

（２）間欠塗工方法
次に、間欠塗工装置１０の間欠塗工方法について図２〜図５に基づいて説明する。本実施形態の間欠塗工は、上記で説明したように、基材１に予め設けられている第１塗工部２の上に第２塗工部３を積層する。そのために、次のような工程で間欠塗工を行う。

第１工程において、図２（ａ）に示すように、基材１の搬送速度Ｖと同期して回転している塗工ロール１４の表面に、多層ダイ１２は、第１吐出口２８から塗工液を吐出して始端塗工層４を形成する（時刻ｔ０）。始端塗工層４を形成する塗工量Ｍは、第１塗工部２の始端部を覆う量に相当する。制御部５２は、第１間欠バルブ４０を制御することにより、始端塗工層４が塗工できる塗工液の量Ｍを第１液溜め部２４に間欠供給する。また、多層ダイ１２によって第２塗工部３を塗工ロール１４に塗工する位置は、リバースロール１６によって搬送される基材１の第１塗工部２の位置と対応するように、制御部５２は、基材１の搬送速度Ｖ、リバースロール１６の回転速度、塗工ロール１４の回転速度に基づいて第１間欠バルブ４０と第２間欠バルブ４８を制御する。

第２工程において、図２（ｂ）に示すように、始端塗工層４が、第２吐出口３４の位置に来ると、多層ダイ１２は、第２吐出口３４から塗工液の吐出を開始して本体塗工層５を形成する（時刻ｔ１）。この場合に、本体塗工層５が、始端塗工層４の上に被さるように塗工する。

第３工程において、図２（ｃ）に示すように、始端塗工層４に被せた後に、さらに多層ダイ１２は、第２吐出口３４から塗工ロール１４に連続して塗工液を吐出し、本体塗工層５を形成する（時刻ｔ１）。なお、制御部５２は、第２間欠バルブ４８を用いて、本体塗工層５が塗工できる塗工液の量を時刻ｔ１からｔ４まで第２液溜め部３０に供給する。なお、単位時間当たりの供給量は、本体塗工層５の厚みによって決まる。

第４工程において、図２（ｄ）に示すように、本体塗工層５が、第１塗工部２の搬送方向の長さＬに等しくなるときに（時刻ｔ３）、多層ダイ１２は、第１吐出口２８から塗工ロール１４に吐出して終端塗工層２８を形成する。このときに（時刻ｔ３）、第２吐出口３４から本体塗工層５の吐出は続いている。終端塗工層４５の塗工量Ｍは、第１塗工部２の終端部を覆う量に相当する。なお、制御部５２は、第１間欠バルブ４０を用いて終端塗工層６が塗工できる塗工液の量Ｍを第１液溜め部２４に間欠供給する。

第５工程において、図２（ｅ）に示すように、第２吐出口３４から本体塗工層５の塗工を続け、終端塗工層６を覆ったとき（時刻ｔ４）、第２吐出口３４からの間欠塗工を終了する。これにより、本体塗工層５の長さは、第１塗工部２の搬送方向の長さＬより長くなる。

第６工程において、図３に示すように、塗工ロール１４上に形成された第２塗工部３と第１塗工部２が重なるようにしつつ、塗工ロール１４の第２塗工部３を、基材１の第１塗工部２の上に転写する。

第７工程において、図４、図５に示すように、第１塗工部２の上に第２塗工部３が転写されると、第１塗工部２の上に本体塗工層５が積層され、第１塗工部２の始端部が始端塗工層４に覆われ、終端部が終端塗工層６に覆われる。そのため、本体塗工層５が、第１塗工部２を覆ったときに、塗工液の途切れが端部の段差で発生しても、途切れの部分に始端塗工層４と終端塗工層６が覆い被さるように積層されるため、第１塗工部２の両端部で第２塗工部３が途切れない。

ここで、図２（ａ）〜（ｅ）、図３、図４では、始端塗工層４、本体塗工層５、終端塗工層６とは別の塗工層のように記載しているが、始端塗工層４、本体塗工層５及び終端塗工層６は同じ塗工液で塗工されているため、これら塗工層は一体であり、始端塗工層４、本体塗工層５、終端塗工層６により第２塗工部３が形成される。

（３）効果
本実施形態によれば、第１塗工部２の上を本体塗工層５で積層し、このときに第１塗工部２の始端部と終端部とに本体塗工層５の途切れが発生しても、その上を始端塗工層４及び終端塗工層６が覆うため、第１塗工部２の始端部と終端部とで塗工液の途切れが発生することなく、２層の塗工部を形成できる。

また、金属製の塗工ロール１４に塗工された第２塗工部３を、ゴム製のリバースロール１６によって搬送される基材１の第１塗工部２の上に転写するため、基材１に第１塗工部２による厚みがあっても、確実に間欠塗工を行うことができる。

実施形態２

実施形態２の間欠塗工装置１００について図６に基づいて説明する。実施形態１では、第１吐出口２８と第２吐出口３４の２つを有する多層ダイ１２で第２塗工部３を間欠塗工したが、本実施形態では、これに代えて、図６に示すように、２つのダイ１０２、１０４を用いる。

第１ダイ１０２では始端塗工層４と終端塗工層６を形成し、第２ダイ１０４では本体塗工層５を形成する。この場合に、塗工ロール１４の回転方向に沿って第１ダイ１０２、第２ダイ１０４の順番に設ける。

変更例

上記実施形態では、２次電池の基材に電極を形成する場合について説明したが、これに限らず、他の基材に２層の塗工部を間欠塗工するときにも適用してもよい。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・基材、２・・・第１塗工部、３・・・第２塗工部、４・・・始端塗工層、５・・・本体塗工層、６・・・終端塗工層、１０・・・間欠塗工装置、１２・・・多層ダイ、１４・・・塗工ロール、１６・・・リバースロール、５２・・・制御部

Claims

第１塗工部が搬送方向に沿って予め間欠塗工されている基材の前記第１塗工部の上に、第２塗工部を間欠塗工する間欠塗工装置であって、
塗工ロールと、
前記塗工ロールに塗工液を間欠塗工する第１ダイと、
前記塗工ロールに前記塗工液を間欠塗工する第２ダイと、
前記塗工ロールと隣接し、前記基材を搬送するリバースロールと、
制御部と、
を有し、
前記塗工ロールの回転方向に沿って前記第１ダイ、前記第２ダイの順番に配され、
前記制御部は、
前記第１ダイを用いて、前記塗工ロールに始端塗工層を塗工した後、前記第１塗工部の搬送方向の長さを開けて前記塗工ロールに終端塗工層を塗工し、前記始端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の始端部を覆う量に相当し、前記終端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の終端部を覆う量に相当するように制御し、
前記第２ダイを用いて、前記始端塗工層の上から本体塗工層の塗工を開始し、前記塗工ロールの上に連続して塗工し、その後に前記終端塗工層の上に塗工してから前記本体塗工層の塗工を終了し、
前記始端塗工層、前記終端塗工層、及び、前記本体塗工層が一体となった前記塗工ロールの上の第２塗工部を、前記リバースロールで搬送されている前記基材の前記第１塗工部の上に被せるように転写する、
間欠塗工装置。
前記制御部は、前記本体塗工層の搬送方向の長さが、前記第１塗工部の搬送方向の長さより長くなるように制御する、
請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記第１ダイと前記第２ダイとが一体となった多層ダイである、
請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記第１ダイと前記第２ダイとが別体である、
請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記塗工ロールが金属製であり、前記リバースロールがゴム製である、
請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記塗工液を溜めた第１塗工タンクと、
前記第１塗工タンクから前記塗工液を供給する第１ポンプと、
前記第１ポンプから供給された前記塗工液を前記第１ダイに、前記制御部の制御によって間欠供給する第１間欠バルブと、
前記塗工液を溜めた第２塗工タンクと、
前記第２塗工タンクから前記塗工液を供給する第２ポンプと、
前記第２ポンプから供給された前記塗工液を前記第２ダイに、前記制御部の制御によって間欠供給する第２間欠バルブと、
を有する請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記基材が、２次電池の基材である、
請求項１に記載の間欠塗工装置。
前記第１塗工部と前記第２塗工部を積層した塗工部は、前記２次電池の電極である、
請求項７に記載の間欠塗工装置。
塗工ロールと、
前記塗工ロールに塗工液を間欠塗工する第１ダイと、
前記塗工ロールに前記塗工液を間欠塗工する第２ダイと、
前記塗工ロールと隣接し、前記基材を搬送するリバースロールと、
を有し、前記塗工ロールの回転方向に沿って前記第１ダイ、前記第２ダイの順番に配された間欠塗工装置を用いて、第１塗工部が搬送方向に沿って予め間欠塗工されている基材の前記第１塗工部の上に、第２塗工部を間欠塗工する間欠塗工方法であって、
前記第１ダイによって、前記塗工ロールに始端塗工層を塗工した後、前記第１塗工部の搬送方向の長さを開けて前記塗工ロールに終端塗工層を塗工し、前記始端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の始端部を覆う量に相当し、前記終端塗工層を塗工する前記塗工液の量が、前記第１塗工部の終端部を覆う量に相当するように制御し、
前記第２ダイによって、前記始端塗工層の上から本体塗工層の塗工を開始し、前記塗工ロールの上に連続して塗工し、その後に前記終端塗工層の上に塗工してから前記本体塗工層の塗工を終了し、
前記始端塗工層、前記終端塗工層、及び、前記本体塗工層が一体となった前記塗工ロールの上の第２塗工部を、前記リバースロールで搬送されている前記基材の前記第１塗工部の上に被せるように転写する、
間欠塗工装置の間欠塗工方法。