JP6974413B2 - セパレータフィルム製造装置及びセパレータフィルムの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100の装置構成を示すブロック図である。実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100は、主に、リチウムイオン電池に用いられるセパレータフィルムの製造に使用される。セパレータフィルム製造装置100は、原料供給装置101と、押出機102と、Tダイ103と、キャスト機104と、縦延伸機105と、第1横延伸機106と、抽出乾燥装置107と、縦収縮型第2横延伸機110と、巻取機111とを有している。
縦収縮型第2横延伸機110は、第1方向Xに離間した一対の移動経路である、左移動経路1Lと、右移動経路1Rとを有する。左移動経路1Lは、往路2と復路3とを交差させることなく無端状に接続させた、一連の左レール構造体4Lを有する。右移動経路1Rは、往路2と復路3とを交差させることなく無端状に接続させた、一連の右レール構造体4Rを有する。
左レール構造体4Lと右レール構造体4Rとは、それぞれ往路レールユニット10と復路レールユニット11と、を有している。左レール構造体4Lと右レール構造体4Rとの双方の往路レールユニット10は、第1方向Xにおける搬送エリア1Aの両外側に沿って配置されている。左レール構造体4Lと右レール構造体4Rとの双方の復路レールユニット11は、第1方向Xにおける往路レールユニット10の両外側に沿って配置されている。これらの往路レールユニット10と復路レールユニット11とは、搬送方向Yにおける入口側傾斜部6pから上流側の範囲と、搬送方向Yにおける出口側傾斜部7pから下流側の範囲とを除いた領域に設けられている。
往路レールユニット10は、左移動経路1L及び右移動経路1Rごとに設けられており、左移動経路1L及び右移動経路1Rの往路2に沿って、連続的に構成されている。往路レールユニット10は、上側基準レール10aと、下側基準レール10bと、を備えており(図4参照)、上側基準レール10aは、重力方向Zにおいて下側基準レール10bの上側に位置している。上側基準レール10aと下側基準レール10bとは、重力方向Zに沿って上下に一定の距離だけ離間させた状態において、互いに平行に対向させて配置されている。
復路レールユニット11は、左移動経路1L及び右移動経路1Rごとに設けられており、左移動経路1L及び右移動経路1Rの復路3に沿って、連続的に構成されている。復路レールユニット11は、上側基準レール11aと、下側基準レール11bと、を備えており(図4参照)、上側基準レール11aは、重力方向Zにおいて下側基準レール11bの上側に位置している。上側基準レール11aと下側基準レール11bとは、重力方向Zに沿って上下に一定の距離だけ離間させた状態において、互いに平行に対向させて配置されている。
縦収縮型第2横延伸機110は、複数のレールブロック12を有している。1つのレールブロック12には、往路ブロック13と復路ブロック14とからなる1組のブロック構造が設けられている(図4参照)。左レール構造体4Lと右レール構造体4Rとは、複数のレールブロック12を左移動経路1Lや右移動経路1Rに沿って並べることで、往路2と復路3を無端状に接続させた一連の左レール構造体4L及び右レール構造体4Rが構成されている。
縦収縮型第2横延伸機110は、左移動経路1Lや右移動経路1Rに沿って移動可能な無端状のクリップチェーン8,9を有している。左移動経路1L側のクリップチェーン8と、右移動経路1R側のクリップチェーン9とは、互いに同一の構成を有している。クリップチェーン8,9は、原反フィルム5aの横方向X両端に配置され、原反フィルム5aを把持して延伸することが可能になっており、それぞれ入口側スプロケット6と出口側スプロケット7とに巻き掛けられている。
クリップ18は、クリップ本体部18aと、把持部材18pと、を備えている(図3参照)。クリップ本体部18aは、原反フィルム5aの横方向Xにおける両縁部を、把持部材18pとによって把持する部分である支持面18Sa(図4参照)を備えている。
間隔調整機構19は、搬送方向Y、或いは、クリップチェーン8,9の移動方向に沿って隣り合う2つのクリップ18同士の間に配置されている(図3参照)。即ち、複数のクリップ18と複数の間隔調整機構19とは、1つずつ交互に無端状に連結されており、間隔調整機構19は、複数のクリップ18のうち互いに隣り合うクリップ18同士を接続している。間隔調整機構19は、隣り合うクリップ18同士の間隔を調整する機能を有している。ここで、説明の都合上、搬送方向Yに沿って隣り合う2つのクリップ18のうち、一方のクリップ18を第1クリップ18−1とし、他方のクリップ18を第2クリップ18−2として説明する。
移動機構20は、重力方向Zにおけるクリップ18の上側と下側との双方に配置される走行ユニット25及び転動ユニット26を有している(図4参照)。移動機構20は、クリップ18に1つずつ搭載されており、クリップ18を、左移動経路1Lや右移動経路1Rに沿って移動させることが可能になっている。
レール移動機構27は、間隔調整範囲27b−Z(図2参照)に亘って設けられており、間隔調整範囲27b−Zは、原反フィルム5aの搬送方向Yにおいて、原反フィルム5aの収縮を開始させる位置から、少なくとも把持解除点18p−OFFまでの範囲に設定される。把持解除点18p−OFFは、クリップ18によって原反フィルム5aを把持しながら搬送方向Yに搬送する際におけるクリップ18での把持を解除する位置になっている。
本実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100が有する縦収縮型第2横延伸機110は、以上のような構成を含み、以下、その動作について説明する。セパレータフィルム製造装置100でのセパレータフィルムの製造時には、抽出乾燥装置107で液状可塑剤を抽出し、多数の微細孔が開孔した原反フィルム5aが抽出乾燥装置107(図1参照)から縦収縮型第2横延伸機110に搬送される。縦収縮型第2横延伸機110は、抽出乾燥装置107から搬送された原反フィルム5aを、入口側スプロケット6が位置する側から搬送エリア1Aに位置させる(図2参照)。その際に、原反フィルム5aは、原反フィルム5aの長手方向、即ち、縦方向が縦収縮型第2横延伸機110の第2方向Yになり、原反フィルム5aの長手方向と厚さ方向との双方に直交する幅方向、即ち、横方向が縦収縮型第2横延伸機110の第1方向Xになる向きで、搬送エリア1Aに位置させる。
上述したように、本実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100や、本実施形態1に係るセパレータフィルムの製造方法では、抽出乾燥装置107で液状可塑剤を抽出して多数の微細孔が開孔した原反フィルム5aを、抽出乾燥装置107の後工程側に配置される縦収縮型熱処理装置である縦収縮型第2横延伸機110で横方向Xに延伸させ、さらに、原反フィルム5aを把持するクリップ18の間隔を調整することにより、横方向Xと縦方向Yに収縮させている。これにより、横方向Xへの延伸によって微細孔の大きさの調整が行われるとともに、原反フィルム5aに発生した横方向Xの残留応力と縦方向Yの残留応力とのいずれも、原反フィルム5aの収縮によって除去することができる。即ち、原反フィルム5aを横方向Xに収縮させることにより横方向Xの残留応力を除去することができ、原反フィルム5aを縦方向Yに収縮させることにより縦方向Yの残留応力を除去することができる。このため、縦方向Yの残留応力に起因する、製品フィルム5bの縦方向Yの熱収縮を抑制することができる。
実施形態2に係るセパレータフィルム製造装置100は、実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100と略同様の構成であるが、第2横延伸機115を備え、また、縦収縮型第2横延伸機110が縦収縮型第3横延伸機120として用いられる点に特徴がある。前段の第2横延伸機115で横延伸を行っているため、縦収縮型第3横延伸機120では横延伸は行わずに縦横に収縮させながら処理を行うという相違点はあるが、他の構成は実施形態1と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。
図7は、実施形態2に係るセパレータフィルム製造装置100の装置構成を示すブロック図である。実施形態2に係るセパレータフィルム製造装置100は、実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100と同様に、主に、リチウムイオン電池に用いられるセパレータフィルムの製造に使用される。実施形態2に係るセパレータフィルム製造装置100は、実施形態1に係るセパレータフィルム製造装置100と同様に、原料供給装置101と、押出機102と、Tダイ103と、キャスト機104と、縦延伸機105と、第1横延伸機106と、抽出乾燥装置107と、巻取機111とを有している。
実施形態2に係るセパレータフィルム製造装置100においても、縦収縮型熱処理装置である縦収縮型第3横延伸機120は、第2横延伸機115によって横方向Xに延伸することによって残留応力が発生した原反フィルム5aの縦方向Yの残留応力を、原反フィルム5aの縦方向Yの収縮によって除去することができる。これにより、製品フィルム5bの縦方向Yの熱収縮を抑制することができ、第2横延伸機115で原反フィルム5aを横方向Xへ延伸にした後に、高温での原反フィルム5aの曝露時間を長くしたり、ロールアニールやエージングを行ったりすることなく、製品フィルム5bの縦熱収縮率を低下させることができる。従って、第2横延伸機115を備える既存のセパレータフィルム製造装置100においても、縦収縮型第3横延伸機120を追加するのみで、製品フィルム5bの縦熱収縮率を低下させることができる。この結果、既存のセパレータフィルム製造装置100においても、容易に製造時間の長時間化や装置構成の煩雑化を抑えつつ、セパレータフィルムの縦熱収縮率を低下させることができる。
なお、上述した実施形態1、2に係るセパレータフィルム製造装置100では、キャスト機104で冷却固化されたシートを、キャスト機104と抽出乾燥装置107との間で延伸する工程では、縦延伸機105と第1横延伸機106とを用いて行っているが、シートを延伸してフィルム状にする工程は、1つの装置で行ってもよい。即ち、実施形態1、2に係るセパレータフィルム製造装置100では、キャスト機104と抽出乾燥装置107との間でシートを延伸する工程では、縦方向の延伸と横方向の延伸とを逐次行う、逐次2軸延伸を行っているが、縦方向の延伸と横方向の延伸とを同時に行う、同時2軸延伸により行ってもよい。この場合、キャスト機104と抽出乾燥装置107との間には、縦延伸機105と第1横延伸機106との代わりに、シートの縦方向の延伸と横方向の延伸とを同時に行うことのできる、同時2軸延伸機が配置される。原反フィルム5aから液状可塑剤を抽出して原反フィルム5aを乾燥させた後に、原反フィルム5aを縦方向Yに収縮させることができれば、その前の工程でシートを延伸する手法は、縦方向の延伸と横方向の延伸とを逐次行っても同時に行っても、どちらでもよい。
発明者らは、セパレータフィルムの縦熱収縮率を低下させることのできる、原反フィルム5aの搬送時における収縮率についての試験を行った。次に、原反フィルム5aの搬送時の縦方向収縮率と、搬送後の製品フィルム5bの熱収縮率との関連性についての評価試験について説明する。なお、ここでいう縦方向収縮率は、縦収縮型第2横延伸機110や縦収縮型第3横延伸機120での搬送直前の原反フィルム5a、或いは搬送開始時の原反フィルム5aに対する縦方向Yの収縮率になっており、実質的には、原反フィルム5aを把持するクリップ18同士の間隔の収縮率になっている。
Claims (7)
- ポリオレフィン系樹脂と液状可塑剤とを溶融混練後に成形して得られたシートに対して縦延伸と横延伸とを行うことにより多孔性フィルム状にした原反フィルムから前記液状可塑剤を抽出する抽出装置と、
前記原反フィルムを把持するクリップを複数備えるクリップチェーンを有し、前記クリップチェーンを走行させることにより前記原反フィルムを縦方向に搬送し、オーブンにより前記原反フィルムに対して加熱しつつ前記原反フィルムを横方向に延伸させると共に、間隔調整範囲で前記クリップの間隔を調整することにより前記原反フィルムを縦方向に収縮可能な縦収縮型熱処理装置と、
前記縦収縮型熱処理装置によって前記原反フィルムを縦方向に収縮させた後のフィルムである製品フィルムを巻き取る巻取機と、
を備え、
前記間隔調整範囲は、前記原反フィルムの搬送方向において前記原反フィルムの収縮を開始させる位置から、前記クリップでの前記原反フィルムの把持を解除する位置である把持解除点までの範囲に少なくとも設定され、
前記オーブンは、前記原反フィルムの搬送方向において前記把持解除点よりも上流側に配置され、
前記縦収縮型熱処理装置は、前記間隔調整範囲で前記原反フィルムを縦方向に搬送しながら縦方向に収縮させ、前記原反フィルムの搬送方向における前記オーブンの下流側に位置する前記把持解除点に到達した、前記原反フィルムを縦方向へ収縮させることにより残留応力が除去された前記製品フィルムを前記巻取機に送り出すことを特徴とするセパレータフィルム製造装置。 - 前記縦収縮型熱処理装置は、
前記クリップの間隔を調整するために配置された調整レールと、
複数の前記クリップのうち互いに隣り合う前記クリップ同士を接続すると共に、前記調整レールに当接して前記クリップの間隔を調整する間隔調整機構と、
を有する請求項1に記載のセパレータフィルム製造装置。 - 前記抽出装置で前記液状可塑剤を抽出した前記原反フィルムを縦方向に搬送しながら前記原反フィルムを横方向に延伸する第2横延伸機を備え、
前記縦収縮型熱処理装置は、前記第2横延伸機によって横方向に延伸した前記原反フィルムを縦方向に収縮可能である請求項1または2に記載のセパレータフィルム製造装置。 - 前記縦収縮型熱処理装置は、前記原反フィルムを横方向に延伸させた後、横方向における前記クリップの間隔を小さくすることにより前記原反フィルムを横方向に収縮させる請求項1〜3のいずれか1項に記載のセパレータフィルム製造装置。
- ポリオレフィン系樹脂と液状可塑剤とを溶融混練後に成形して得られたシートに対して縦延伸と横延伸とを行うことにより多孔性フィルム状にした原反フィルムから前記液状可塑剤を抽出する工程と、
前記液状可塑剤を抽出した前記原反フィルムを縦方向に搬送しながら前記原反フィルムに対して加熱し、前記原反フィルムを横方向に延伸させた後、前記原反フィルムを縦方向に収縮させる工程と、
前記原反フィルムを縦方向に収縮させた後のフィルムである製品フィルムを巻き取る工程と、
を含み、
前記原反フィルムに対する加熱は、前記原反フィルムの搬送方向における前記原反フィルムの縦方向への収縮を終了させる位置よりも上流側で終了させ、
前記製品フィルムは、前記原反フィルムに対する加熱を終了させる位置より前記原反フィルムの搬送方向における下流側に位置する、前記原反フィルムの縦方向への収縮を終了させる位置に到達した、前記原反フィルムを縦方向へ収縮させることにより残留応力が除去された前記製品フィルムを、前記製品フィルムを巻き取る工程で巻き取るセパレータフィルムの製造方法。 - 前記原反フィルムを横方向に延伸させた後、前記原反フィルムを横方向に収縮させる請求項5に記載のセパレータフィルムの製造方法。
- 前記原反フィルムは、縦方向の収縮率を6%以上20%以下の範囲内で縦方向に収縮させる請求項5または6に記載のセパレータフィルムの製造方法。
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