JPH11158670A - 金属基材の製造方法とコロナ放電脱脂処理方法および脱脂金属基材の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コロナ放電処理を金属基材の脱脂
に利用できるという全く新規な技術の提供を目的とす
る。更に本願発明は、従来技術では決して得られない残
油量と表面張力の関係を有するコロナ放電脱脂処理金属
基材を得ることができる方法と装置並びに全く新規な金
属表面脱脂技術の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明は、圧延後の金属基材を脱脂して
金属基材を製造する方法において、圧延後の金属基材に
対してエネルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロ
ナ放電処理を施して脱脂することを特徴とする。また、
本発明は、金属基材の表面脱脂方法として、エネルギー
密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を施す
ものである。また、エネルギー密度は１００〜５００Ｗ
・ｍｉｎ／ｍ²の範囲がより好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱脂金属基材を製
造する方法と装置並びに脱脂方法として画期的な技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アルミニウム箔または銅箔などの
金属箔は種々の用途に供されており、例えば、アルミニ
ウム箔を用いた包装用材料、建築パネル等においては、
有機高分子フィルムと金属箔が貼り合わせて使用され、
フレキシブルプリント配線基板においては基板上に貼り
合わせ印刷、エッチングした銅箔により電気回路が構成
され、リチウム２次電池用の集電体においてはアルミニ
ウム箔あるいは銅箔に活物質が貼着されて集電体が構成
されている。以上のように金属箔は、多くの場合におい
て他の材料、例えば、プラスチックフィルムにおいては
ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミドなどのフィル
ムあるいは紙などと貼り合わされて使用されており、包
装用としては、通気度を低くして強度的に高くした上で
化粧性も加味されて市場に供されている。

【０００３】これらの金属箔に他の材料を貼着して用い
る場合、金属箔に対する他の材料の密着性を高める必要
があり、この密着性が劣るようであると、包装用におい
ては金属箔の剥がれを引き起こし、フレキシブルプリン
ト配線基板においては回路の銅箔剥がれを引き起こし、
２次電池用集電体においては箔と活物質との密着性の低
下、ひいては、箔と活物質との界面での電子の移動を妨
げて集電性能の劣化を引き起こすおそれがある。従って
これらの目的に供される金属箔においてはその表面状態
が問題とされるが、これらの金属箔は一般に圧延加工を
経て製造されるので、金属箔の表面には圧延仕上時に圧
延ロールに潤滑用に供給された圧延油がわずかに残留し
ているものである。金属箔の表面にこのような圧延油が
残留しているようであると、他の材料との密着性が低下
するので一般的には、圧延後に必ず脱脂工程を設けて金
属箔表面の脱脂を行うようにしている。

【０００４】この種の金属箔を脱脂するには、従来、酸
またはアルカリ系もしくは界面活性剤の水溶液を用いた
湿式脱脂処理が一般的であり、一部には有機溶剤を用い
た脱脂処理も行われている。また、湿式脱脂法以外の脱
脂方法として真空雰囲気中でプラズマ処理を施す物理的
な脱脂処理方法、あるいは、金属箔を焼鈍して油を揮発
させることによる脱脂処理方法なども知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の一般
的な脱脂法のうち、水系無機酸あるいはアルカリ脱脂あ
るいは界面活性剤を用いた方法では、金属箔がアルミニ
ウム箔の場合に箔の表面に水酸化皮膜が形成されてしま
い、他の材料との接着性の試験を行った場合に水酸化皮
膜が凝集破壊を引き起こし、容易に剥離するおそれがあ
った。加えて、接着界面に水酸化皮膜が存在している
と、温度を上げた場合に接着性が著しく低下する傾向が
あった。 更に、有機溶剤による脱脂については、現状
の技術において金属箔表面の圧延油の充分な脱脂は困難
であり、他の材料との密着力を先に説明した他の脱脂法
による程度に高めることができなかった。

【０００６】一方、これらの湿式系の脱脂システムは、
酸洗浄あるいはアルカリ洗浄装置あるいは界面活性剤洗
浄装置、中和装置、水洗装置、乾燥装置の集合システム
となるので、設備としては長大であり、しかも、大量の
水を消費し、更に廃液処理施設も必要になるので、ラン
ニングコスト、設備費用の面、あるいは、省資源の面で
も好ましくない。更に、プラズマ処理を利用した表面脱
脂法にあっては、真空系で処理を行う必要があるため
に、連続処理が困難であり、バッチ処理とならざるを得
ないので、生産性が著しく劣り、設備自体も大がかりに
なる問題がある。また、湿式系の脱脂装置においては例
えばアルミニウム箔と銅箔といった異種の金属箔を同じ
装置で兼用して処理することは不可能な問題がある。

【０００７】一方、従来から、プラスチックやガラスな
どの表面改質技術の１つとしてコロナ放電を利用した表
面処理方法が知られている。コロナ放電処理とは、大気
圧状態において一対の電極間に被処理材を挟み込み、両
電極間に交流の高電圧を印加してコロナ放電を励起し、
被処理材の表面をコロナ放電に曝すことで被処理材の表
面状態を改質する技術として知られている。そして、こ
の種のコロナ放電処理をプラスチック基材に施すなら
ば、表面部分の樹脂の主鎖を断ち切ることができ、表面
状態を改質できるので、プラスチック基材に印刷を施す
場合のインキの接着性が向上し、印刷仕上がりが向上す
る、あるいは、フレキシブルプリント基板においては銅
箔等の回路の基板に対する接着性が向上するなどの利点
を得ることができる。

【０００８】このような背景に鑑み、本願発明者らはコ
ロナ放電処理技術を用いて金属箔の表面改質処理が可能
であるか否かについて研究開発を進めている。この研究
開発の一環として本願発明者らは、圧延仕上後の銅箔に
ついてコロナ放電処理を施す種々の実験を実施した。と
ころが、圧延仕上後の銅箔に対してコロナ放電処理を施
し、コロナ放電処理後の表面残油量および表面張力など
の計測を行ってみても、特に優位な面は見られず、表面
の性状はほとんど変化が見られなかった。また、コロナ
放電処理技術の分野において、一般的には、金属の表面
は導電体でありプラスチックの場合のように表面樹脂の
主鎖が断ち切られるような性状変化もなされないので、
金属基材の表面状態の大幅な改質は困難であるとの認識
が主流となっていた。

【０００９】そこで本願発明者らは、圧延仕上げ後のア
ルミニウムの金属箔を用いてコロナ放電処理を施し、そ
の際にコロナ放電処理の条件を種々変更して実験を行な
い、アルミニウムの金属箔の表面状態について表面残油
量および表面張力の計測を行ってみたところ、驚くべき
ことに、表面張力の著しい向上効果と、残油量の著しい
減少効果を得ることができることを知見した。また、こ
の知見に基づき、圧延仕上後の銅箔に対して更に種々の
条件でコロナ放電処理を施す実験を行ってみたところ、
本願発明者らが従来は効果を得ることができないと認識
していた圧延後の銅箔に対し、コロナ放電処理により、
表面の性状、特に、残油量と表面張力を大幅に改善でき
ることを知見した。本願発明は、これらの知見に基づい
てなされたものである。

【００１０】本願発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、コロナ放電処理を金属基材の脱脂に利用できるとい
う全く新規な技術の提供を目的とする。更に本願発明
は、従来技術では決して得られない残油量と表面張力の
関係を有するコロナ放電脱脂処理金属基材を得ることが
できる方法と装置並びに全く新規な金属表面脱脂技術の
提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、圧延後の金属基材を脱脂して金属基材を製
造する方法において、圧延後の金属基材に対してエネル
ギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を
施して脱脂することを特徴とする。本願発明の金属基材
の製造方法において、圧延後の金属基材を湿式脱脂法に
より脱脂して表面の残油量を３ｍｇ／ｍ²以下に調整し
た後でエネルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロ
ナ放電処理を施して脱脂することもできる。本願発明の
金属基材の製造方法において、前記エネルギー密度を１
００〜５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすることが好ま
しい。

【００１２】次に、本願発明の脱脂処理方法は、金属基
材の表面脱脂方法として、エネルギー密度５０Ｗ・ｍｉ
ｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を施すことを特徴とす
る。この方法において、前記エネルギー密度を１００〜
５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすることでより高度な
脱脂状態を得ることができる。更にこの方法において、
金属基材を湿式脱脂法により脱脂して表面の残油量を３
ｍｇ／ｍ²以下に調整した後でエネルギー密度５０Ｗ・
ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を施して脱脂しても
良い。

【００１３】本願発明に係る効果と従来の湿式脱脂によ
る脱脂効果に比較すると、コロナ放電処理により、金属
基材において全く同じ残油量においても著しい表面張力
向上効果が得られる。これは、コロナ放電処理によって
金属基材表面の油除去効果に加え、金属基材の表面で化
学結合をしている残油の一部が酸化するなどの特殊な性
状変化を起こし、表面張力向上効果に効果的に寄与した
ためであると推定される。また、圧延後の箔状の金属基
材の表面には、圧延油、有機潤滑剤の他に、極圧添加剤
なども存在しており、これらがコロナ放電処理により効
果的に揮発除去されて表面状態の性状が改善されたもの
と思われる。

【００１４】更に本発明は、圧延後の帯状金属箔等の金
属基材を脱脂して脱脂金属基材を製造する装置におい
て、対向配置された電極対を１組以上と、前記電極対に
交流電力を印加してコロナ放電を励起する交流電力印加
手段と、該電極対の間の間隙に金属基材を供給する供給
装置と、前記電極対の間の間隙から金属基材を取り出す
取出装置を具備することを特徴とする。前記交流電力印
加手段として、コロナ放電処理のエネルギー密度を５０
Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上に調節自在な構成を採用すること
が好ましい。これらの設備は、大気中で常圧で使用可能
であり、連続処理もできるので、湿式脱脂装置等に比較
して設備としては小型化でき、取り扱いし易い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本願発明の実施の形態につ
いて詳細に説明するが、本願発明が以下に説明する実施
の形態に限定されるものではないのは勿論である。図１
はＡｌ箔や銅箔などの金属箔に対してコロナ放電処理を
施すための装置の一例を示すもので、この例の装置は、
アースされた金属製のロール１とこのロール１上に接近
離間自在に設けられた電極ロッド２とを具備して構成さ
れ、ロール１が一方の電極に、電極ロッド２が他方の電
極とされて一組の対になる電極が構成されるとともに、
電極ロッド２に電源装置（交流電力印加手段）３が接続
されていて、電極ロッド２とロール１との間に高周波電
力を投入して電極ロッド２とロール１との間にコロナ放
電を励起できるように構成されている。

【００１６】より詳しくは、前記ロール１は水平に設置
された回転軸５を中心として回転自在に支持され、この
回転軸５は図示略の軸受けにより支持されるとともに、
回転軸５の一端部側にはロール１をアース状態にするた
めのアース線６が接続されている。また、前述の状態の
ロール１にＡｌ箔等の箔状の金属基材７を連続供給でき
るように、ロール１の一方側（図１では左側）に供給ロ
ールなどの供給装置８が、ロール１の他方側（図１では
右側）に巻取ロールなどの取出装置９が設けられてい
る。なお、コロナ放電を励起するために具体的には、２
０ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧で周波数２０〜３０ｋＨｚ
程度の周波数で交流電力を１〜５ｍｍ程度の電極ギャッ
プに印加することで大気中で常温常圧で励起することが
できる。

【００１７】前記電極ロッド２は、金属ロッド２ａの周
囲を誘電体層２ｂで被覆して構成されたもので、その長
さ方向を前記ロール１の軸心と平行にして設置されると
ともに、電極ロッド２はその両端部を絶縁板１１で支持
され、更に絶縁板１１、１１が上下昇降自在のフレーム
１２に取り付けられていて、このフレーム１２の昇降動
作により電極ロッド２がロール１の上部に接近して所定
の間隔をあけた状態でロール１の上面と平行に対向でき
るように構成されている。

【００１８】以上の構成の装置を用いて金属基材７の脱
脂工程を行い、表面脱脂金属基材を製造するには、ま
ず、供給装置８からロール１に向けて箔状の金属基材７
を送り込むとともに、取出装置９で巻き取る動作を行
う。なおここで用いる金属基材７は、アルミニウム箔、
銅箔、鉛箔、ニッケル箔、ステンレス箔などであり、い
ずれもこの工程において脱脂を行う前の工程において圧
延加工を経て得られたものである。この圧延加工におい
ては、金属基材７がアルミニウム箔や銅箔の場合であれ
ば、溶湯状態から得たインゴットを段階的に徐々に圧延
ロールで圧下して薄く延展し、各圧延ロールに必要な圧
延油を供給しながら製造されたものである。従って金属
基材７にはその表面に少量の圧延油としてのパラフィン
系有機潤滑剤、極圧添加剤としての少量の高級脂肪酸、
アルコール、エステルなどが残存した状態で供給装置８
に巻き付けられている。

【００１９】この状態の金属基材７をロール１の上部側
に巻掛けつつ一定の速度で取出装置９で取り出す際に、
ロール１の上面と電極ロッド２との間のギャップを１〜
３ｍｍ程度に設定し、電源装置３から電極ロッド２に高
周波電力を投入し、大気中において常温で電極ロッド２
とロール１との間にコロナ放電を励起する。

【００２０】この際のコロナ放電励起に要するエネルギ
ー密度は、５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上とする必要があ
る。このエネルギー密度とは、５０Ｗの放電電力を１分
間、電極の単位面積ｍ²あたりに印加するという意味で
ある。また、金属基材７のロール１に対する供給速度
（移動速度）を高くした場合は投入電力を高くする必要
があるが、脱脂性能を向上させるためのエネルギー密度
として見ると５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上の範囲であって
も、１００〜５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲が好まし
く、１００〜４００ｍｉｎ／ｍ²の範囲がより好まし
い。エネルギー密度が小さすぎると脱脂効果が低下し、
エネルギー密度が大きすぎると、残留した圧延油が酸化
して酸化皮膜が不要に厚くなり、脱脂状態が良好になっ
ても、表面の電気抵抗が大きくなり、例えば、用途の１
つである集電体としての性能が悪くなるおそれがある。

【００２１】電極ロッド２とロール１との間でコロナ放
電が励起されると、ロール１に接してコロナ放電に曝さ
れる金属基材７の表面部分では残留した圧延油が一部蒸
発されて減少し、更に他の残留圧延油も一部特殊な酸化
状態に性状変化されるか、金属基材７の表面で特殊な結
合状態とされる。また、金属基材７の表面に残存してい
る極圧添加剤としての少量の高級脂肪酸、アルコール、
エステルなども大部分は揮発され、残りの一部は金属基
材７の表面で特殊な結合状態とされ、金属基材７の表面
には薄い酸化皮膜が形成される。これらにより、金属基
材７の表面の残油量が減少するとともに、表面張力の著
しい向上効果を示す脱脂金属基材１５を得ることができ
る。

【００２２】この形態で得られた脱脂金属基材１５であ
るならば、表面が充分に脱脂されて残油量が少ないとと
もに表面の酸化皮膜も充分に薄いので、他の材料との密
着性に優れる。具体的には、アルミニウム箔あるいは銅
箔において活物質を貼着して２次電池用の電極を構成す
る場合に活物質の密着性に優れ、活物質との電子のやり
とりも円滑になされるようになる。より具体的には、リ
チウム２次電池においてアルミニウム箔または銅箔にリ
チウム酸コバルトなどの活物質を貼着する場合に用いて
好適な脱脂金属基材１５が得られる。また、アルミニウ
ム箔を包装用材料として用いる場合、建材パネルなどで
有機フィルムを貼り合わせて使用する場合等に他の材料
との接合性も良好にすることができる。

【００２３】以上のようにコロナ放電処理を施して脱脂
した脱脂金属基材１５にあっては、後述の実施例で説明
する如く残油量が少なく、高い表面張力を示す。しかも
この脱脂金属基材１５にあっては、残油量の割に極めて
高い表面張力を示すので、従来の湿式脱脂法により得ら
れる表面脱脂金属基材とは全く異なるものである。即
ち、従来の湿式脱脂法によって金属基材の表面残油量を
減少させた基材とは表面残油の性状が異なり、本発明に
より得られた脱脂金属基材１５は、この表面残油のコロ
ナ放電による酸化と表面の結合状態が従来の湿式脱脂法
による性状とは全く異なるので、この相違に起因して特
に高い表面張力状態を得ることができるものと思われ
る。

【００２４】次に、図１と図２に示す脱脂装置であるな
らば、従来の湿式脱脂法の如く酸洗浄あるいはアルカリ
洗浄装置、中和装置、水洗装置、乾燥装置などの集合シ
ステムとはならず、装置全体を小型化できるとともに、
処理液や廃液も出ないので、環境衛生的にも有利であ
り、更に、真空排気を必要とするプラズマ脱脂などの物
理的な脱脂法とは異なり、大気中で実現できるために連
続処理と大量処理が容易にできる特徴を有する。また、
金属箔としてアルミニウムからなるもの銅からなるもの
に限らず、他の種々の金属箔を区別無く脱脂することが
できる上に、アルミニウム箔を脱脂した後で銅箔を脱脂
するなどのように、１つの装置で異種金属の箔を自由に
脱脂することができるので、使用する溶液や薬液に応じ
て脱脂する基材が限定されていた従来の湿式脱脂法とは
異なる優れた特徴を有する。

【００２５】ところで、図１に示す装置で脱脂する金属
基材７は、圧延工程を経られているので、その表面には
微量の圧延油が残留している。この微量の圧延油が３ｍ
ｇ／ｍ²以下の範囲であれば、前述の如くコロナ放電脱
脂処理が可能であるが。３ｍｇ／ｍ²を超える量の残油
が存在すると、コロナ放電処理による脱脂処理効果が出
難くなり、５ｍｇ／ｍ²を超える量の残油が存在すると
コロナ放電処理による脱脂処理効果が殆ど出なくなる。
このため、通常のアルミニウム箔においては圧延仕上が
り状態で残油量が３ｍｇ／ｍ²程度以下であるので問題
ないが、銅箔の場合は残油量がこれよりも多い（概ね５
ｍｇ／ｍ²を超える量）ので、このような金属基材に対
しては、一旦、金属基材を湿式系の一般的な脱脂法で簡
単に脱脂して残油量を３ｍｇ／ｍ²程度以下としてから
コロナ放電脱脂処理を施すことが好ましい。このように
本願発明のコロナ放電脱脂技術は、従来の一般的な水系
あるいは有機系の湿式脱脂処理方法に加えて行うことも
できる。

【００２６】図３〜図７は、本発明の実施に用いる脱脂
処理装置の他の形態を示すもので、この形態の装置は、
箱形のフレーム２０とその内部に個々に水平に架設され
た複数の電極ロッド２１と、電極ロッド２１に対して接
近離間自在に水平に設けられたロール２２とを主体とし
て構成されている。前記フレーム２０の内上部には、複
数の排気筒２５が互いに離間して水平に架設され、各排
気筒２５の底部側に支持フレーム２６に保持された形で
複数の碍子２７・・・と絶縁板２８、２８を介して電極ロ
ッド２１・・・が設けられている。この形態の装置では前
記絶縁板２８、２８に６本ずつ電極ロッド２１が装着さ
れ（図６参照）、絶縁板２８、２８に装着された６本の
電極ロッド２１がロール２２の外周面の軌跡に沿うよう
に、即ち、各電極ロッド２１がロール２２の外周面に接
近した場合に各電極ロッド２１がロール周面と等しい距
離離間するように電極ロッド２１が配置されている。な
お、両端部を絶縁板２８、２８で支持された６本一組の
電極ロッド２１は、この形態では４組設けられていて、
図５に示すようにロール２２を電極ロッド群に接近させ
た場合にロール２２の上半分程度の面積を複数の電極ロ
ッド２１で覆うことができるように配置されている。

【００２７】前記ロール２２は回転軸３０によりフレー
ム２０の下部側に水平に支持され、前記回転軸３０を支
持した下部フレーム３１がフレーム２０に対して上下に
移動自在に設けられていて、ロール２２と電極ロッド２
１・・・は相対的に接近離間自在に構成されている。な
お、図４において符号３２は回転速度センサ、３３はロ
ール２２のアースを取るためのブラシ接点、３４はフレ
ーム２０上に設置されて前記電極ロッド２１とロール２
２との間に高周波高電圧を印加するための電源装置（交
流電力印加装置）、３５は排気筒２５の端部側に設けら
れた吸塵機等の排気装置、８はロール２２に金属箔など
の金属基材７を供給するための供給ロール等の供給装
置、９はロール２２から処理済みの脱脂金属基材１５を
巻き取るための巻取ロール等の取出装置をそれぞれ示し
ている。

【００２８】以上の構成の装置を用いて金属基材７の脱
脂工程を行い、表面脱脂金属基材１５を製造するには、
まず、供給装置８からロール２２に向けて箔状の金属基
材７を一定の速度で送り込むとともに、取出装置９で巻
き取る動作を行う。

【００２９】この状態の金属基材７をロール２２の上部
側に巻掛けつつ一定の速度で取出装置９で取り出す際
に、ロール２の上面と電極ロッド２１・・・との間のギャ
ップを１〜３ｍｍ程度に設定し、電源装置３４から電極
ロッド２１・・・に高周波高電力を投入し、大気中におい
て常温で電極ロッド２１・・・とロール２２との間にコロ
ナ放電を励起する。この際のコロナ放電励起に要するエ
ネルギー密度は、先の形態の場合と同様に５０Ｗ・ｍｉ
ｎ／ｍ²以上とする必要がある。

【００３０】なお、この例の装置では複数の電極ロッド
２１を設けているので、金属基材７に印加するべきコロ
ナ放電処理のエネルギー密度を先の形態の場合と同じ数
値とする場合に、１本当たりの電極ロッド２１に投入す
る電力量を先の形態の場合よりも小さくすることができ
る。なお、１本の電極ロッドに対してあまりに多くのエ
ネルギー密度をかけてコロナ放電処理すると金属基材７
の表面にコロナ放電による損傷を与えるおそれがあるの
で好ましくない。また、エネルギー密度が５０Ｗ・ｍｉ
ｎ／ｍ²を下回るようであると脱脂効果は十分ではな
い。

【００３１】電極ロッド２１・・・とロール２２との間で
コロナ放電が励起されると、ロール２２に接してコロナ
放電に曝される金属基材７の表面部分では残留した圧延
油、極圧添加剤等が大部分蒸発されて減少し、更に他の
残留物も金属基材７の表面と特殊な化学結合状態とされ
るか、一部特殊な酸化及び表面に極性基を生成するなど
の状態に性状変化される。これにより、先の形態の場合
と同様に、金属基材７の表面の残油量が減少するととも
に、表面張力の著しい向上効果を得ることができる。

【００３２】図８は脱脂金属基材を製造する装置の更に
他の形態を示すものである。この形態の如く、供給装置
４０と取出装置４１との間に、複数のロール４２（この
形態では４基）をそれぞれ水平に、かつ、設置位置が交
互に上下するように（図８に示すように側面千鳥状配置
状態に）設け、複数のロール４２の内、金属基材４７を
ロール上部側に巻掛けるものを１つおきに、金属基材４
７をロール下部側に巻掛けるものを１つおきに配置して
この形態の装置が構成されている。そして、各ロール４
２の基材巻掛け部分にギャップを介して電極ロッド４３
を接近離間自在に配置することでこの形態の装置が構成
されている。

【００３３】この形態の装置にあっては、基材４７の上
面を１番目のロール４２でコロナ放電処理により脱脂し
た後で基材４７の裏面を２番目のロール４２でコロナ放
電処理により脱脂し、更に、基材４７の上面を３番目の
ロール４２でコロナ放電処理により脱脂し、最後に基材
４７の裏面を４番目のロール４２でコロナ放電処理によ
り脱脂する。この形態の如く複数のロール４２を配置し
てコロナ放電処理することで、金属基材４７の表面と裏
面を一括して脱脂することができ、両面脱脂金属基材４
８を得ることができる。また、金属基材４７を脱脂する
場合に、本形態の如く２本のロール４２、４２で脱脂し
ても良く、３本以上のロールを用いる方法または装置を
採用しても良い。

【００３４】次にこの形態の如く複数のロール４２で金
属基材４７をコロナ放電脱脂処理する場合に、複数のロ
ール４２で印加するエネルギー密度の合計として５０Ｗ
・ｍｉｎ／ｍ²以上の値となるように各ロール４２での
エネルギー密度を設定することが好ましい。

【００３５】

【実施例】「実施例１」圧延仕上がり状態の厚さ２０μ
ｍのアルミニウム箔を複数用意し、これらに対して水系
アルカリ脱脂、有機溶剤（Ｎ-パラフィン）脱脂とコロ
ナ放電処理による脱脂をそれぞれ施してそれらの効果を
評価した。なお、アルミニウム箔の製造においては、パ
ラフィン系の圧延油とエステル系の極圧添加剤とが圧延
ロールに供給されて圧延加工されているので、圧延仕上
げ状態のアルミニウム箔には微量の圧延油等の残留物が
付着していることになる。また、得られた脱脂アルミニ
ウム箔に対してリチウム電池用活物質のバインダー（フ
ッ化ビニリデン）との接着性を評価した。なお、水系脱
脂とは、基材を水洗浄した後に、６０℃のＰＨ１１のア
ルカリ水溶液に１０秒間浸漬して脱脂した後で再度水洗
浄し、熱風乾燥する処理とした。以上の結果を以下の第
１表に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示す結果から明らかなように、コロ
ナ放電処理による脱脂を行った場合に、水系アルカリ液
に浸漬して行う従来の脱脂方法を超える優れた表面張力
を得ることができることが判明した。第１表に示す結果
から、コロナ放電処理のエネルギー密度を３０Ｗ・ｍｉ
ｎ／ｍ²に設定した場合、残油量の減少量が少ない上
に、表面張力向上効果が殆ど見られない。このため、有
機溶剤脱脂を超える優れた表面張力と少ない残油量を達
成するためには、コロナ放電処理のエネルギー密度を５
０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上に設定する必要があることが明
らかになった。また、２次電池用活物質の貼着などの目
的において活物質との高い密着性を確保するためには、
５０ダイン（dyne）／cm程度以上が必要とされているの
で、この目的のためには、コロナ放電処理のエネルギー
密度を１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上に設定することがよ
り好ましいことが判明した。

【００３８】次に、コロナ放電処理のエネルギー密度の
上限を５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²に設定することが好まし
い。これは、コロナ放電処理のエネルギー密度を１００
Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上とすることで優れた表面張力と残
油量を両立できるが、エネルギー密度の上昇に伴って酸
化皮膜の厚さが増加する（酸化皮膜の成長が見られる）
又は生成された極性基が分解除去されているためであ
る。この酸化皮膜の厚さが大きくなりすぎると、表面で
の電気抵抗が増大し、例えば、リチウムイオン２次電池
用集電体として好ましくなくなる。よって、コロナ放電
処理のエネルギー密度は５０〜５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²
の範囲であっても、５０〜４００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範
囲が好ましく、１００〜４００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲
がより好ましいことが判明した。

【００３９】「実施例２」厚さ５０μｍの圧延仕上がり
後の銅箔について、有機溶剤脱脂およびコロナ放電脱脂
処理を加えた材料について、表面の濡れ性、防錆効果へ
の影響、およびバインダーとの接着性を調べた。バイン
ダーとの接着性については、実施例１と同等の方法（セ
ロテープによる剥離テスト）で行い、防錆効果を評価す
るために湿度９０％、５０℃の環境促進テストを行っ
た。それらの結果をまとめて以下の表２に示す。また、
表２の試料Ｎｏ.２、３については、有機脱脂液の中に
は防錆剤（ベンゾトリアゾール）を添加しており、乾燥
時に箔表面に残留し、防錆効果を発すると考えられる。
また、表面の濡れ性（表面張力）については、実施例１
と同等の方法で行った結果を以下の表２に併せて示す。
表２においてコロナ処理は３００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²のパ
ワーでコロナ放電脱脂処理を施したものである。

【００４０】 「表２」 表面処理条件 表面張力 セロテープテスト 防錆テスト 試料 （dyne/cm²） （変色テスト ）Ｎｏ.１ 有機溶剤脱脂のみ ３４ ２ × Ｎｏ.２ 有機溶剤脱脂 ３６ ２ ○ ＋防錆剤 Ｎｏ.３ 有機溶剤脱脂＋防 ６０ ５ ○ 錆剤＋コロナ処理

【００４１】表２に示す結果から、有機溶剤脱脂を行っ
て防錆剤を添加することに加えてコロナ放電脱脂処理を
行うことで、防錆剤の防錆効果を維持した上で表面張力
を大幅に増大させることができることが明らかになっ
た。

【００４２】「実施例３」次に、本願発明に係るコロナ
放電脱脂処理の効果と一般的な水系脱脂処理の効果の相
違について実験した。表１に示す実施例１で得られたコ
ロナ放電処理脱脂により得られた脱脂金属基材にあって
は、コロナ放電脱脂処理時に印加するエネルギー密度を
上昇させることで徐々に残油量が減少して表面張力が向
上する。また、表１に示す如く有機溶剤脱脂を行った上
に更にコロナ放電処理脱脂を施して得た脱脂金属基材に
あっても同様に印加するエネルギー密度を上昇させるこ
とで徐々に残油量が減少して表面張力が向上する。な
お、水系脱脂とは、基材を水洗浄した後に、６０℃のＰ
Ｈ１１のアルカリ水溶液に１０秒間浸漬して脱脂した後
で再度水洗浄し、熱風乾燥する処理とした。更に、表１
に示す水系アルカリ液に浸漬して行う脱脂処理において
処理時間の調節により残油量を調整した場合に得られる
残油量と表面張力の関係を求めた。

【００４３】これらの結果を基に、金属基材の表面にお
いて脱脂後に残存する残油量とその残油量の際に得られ
た表面張力との相関関係を図９に示す。また、表１に示
した実験結果に加え、コロナ放電脱脂処理時のエネルギ
ー密度を調整して残油量を１.０ｍｇ／ｍ²とした場合に
得られた表面張力は４９dyne/cm²であり、有機溶剤脱脂
に加えてコロナ放電脱脂処理時のエネルギー密度を調整
して残油量を１.０ｍｇ／ｍ²とした場合に得られた表面
張力は５０dyne/cm²であった。これらの結果において、
コロナ放電脱脂処理のみで得られた表面張力値を図９に
・印で示し、有機溶剤脱脂に加えてコロナ放電脱脂処理
も施した試料で得られた表面張力値を図９に△印で示
す。

【００４４】図９に示す結果から明らかなように、本願
発明で得られる脱脂金属基材の残油量と表面張力の関係
と、水系脱脂による脱脂金属基材の残油量と表面張力の
関係は明らかに異なっている。これらの比較から、本願
発明で得られた脱脂金属基材にあっては、同じ程度の残
油量であっても、水系脱脂によるものよりも一層高い
（２０dyne/cm²程度高い）表面張力を示すことが判明し
た。これは、コロナ放電処理脱脂により、基材表面の残
油等の微量残留物の性状が異なり、一部が酸化される
か、表面に極性基を生成するか又は金属表面と化学結合
するなど、表面の残油等の微量残留物が特殊な性状に変
化しているためであると思われる。

【００４５】図９に示す関係から、残油量と表面張力と
の関係において具体的には、残油量１.５ｍｇ／ｍ²以
上、２.５ｍｇ／ｍ²以下の範囲において、水系脱脂処理
で２５〜３２ダイン／ｃｍであるものが、コロナ放電処
理脱脂では３６ダイン／ｃｍ以上で４２ダイン／ｃｍ程
度まで、残油量１.０ｍｇ／ｍ²以上、１.５ｍｇ／ｍ²以
下の範囲において、水系脱脂処理で２５〜３２ダイン／
ｃｍであるものが、コロナ放電処理脱脂では３８ダイン
／ｃｍ以上で４９ダイン／ｃｍ程度まで、残油量０.５
ｍｇ／ｍ²以上、１.０ｍｇ／ｍ²以下の範囲において、
水系脱脂処理で３２〜４３ダイン／ｃｍであるものが、
コロナ放電処理脱脂では４９ダイン／ｃｍ以上で６０ダ
イン／ｃｍ程度まで、残油量０.１ｍｇ／ｍ²以上、０.
５ｍｇ／ｍ²以下の範囲において、水系脱脂処理で４３
〜５６ダイン／ｃｍであるものが、コロナ放電処理脱脂
では６０ダイン／ｃｍ以上で７２ダイン／ｃｍ程度まで
の値がそれぞれ得られる。以上のことから、本願発明で
得られるコロナ放電脱脂処理金属基材は、従来の湿式脱
脂法では得られない特殊な表面状態とされた結果、従来
の湿式脱脂方法では得られない優れた特性を有している
ことが明らかになった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法に
よれば、圧延後の金属基材を脱脂して金属基材を製造す
る方法において、エネルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²
以上のコロナ放電処理を施して脱脂することにより金属
基材を製造するので、充分なエネルギー密度を有するコ
ロナ放電脱脂処理により効果的に表面の残油量を少なく
して表面張力の高い状態の金属基材を製造することがで
きる。そして、本発明によれば、同じレベルの残油量の
割に従来の脱脂法よりも高い表面張力を示す金属基材を
製造することができる。また、コロナ放電処理は常温常
圧の大気中で処理できる方法なので、雰囲気を真空ある
いは減圧雰囲気などに調整する必要のあったプラズマ処
理に比べて格段に扱いやすく、また、連続処理が可能な
ので脱脂金属基材の大量製造が可能な効果がある。

【００４７】前記コロナ放電処理による脱脂を行って金
属基材を製造する際に、予め、圧延後の金属基材を湿式
脱脂法により脱脂して表面の残油量を３ｍｇ／ｍ²以下
に調整した後でエネルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以
上のコロナ放電処理を施して脱脂することで、確実に表
面の残油量を減少させることができ、同じレベルの残油
量であるならば、従来方法よりも著しく表面張力の高い
金属基材を製造することができる。また、コロナ放電処
理は常温常圧の大気中で処理できる方法なので、雰囲気
を真空あるいは減圧雰囲気などに調整する必要のあった
プラズマ処理に比べて格段に扱いやすく、また、連続処
理が可能なので金属基材の連続大量脱脂処理が可能な効
果がある。更に、前記コロナ放電処理時のエネルギー密
度を１００〜５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすること
で、表面残油量をより少なくすることができ、残油量の
割に高い表面張力を示す金属基材を得ることができる。

【００４８】一方、本発明の脱脂方法では、従来着目さ
れていなかったコロナ放電処理という技術を用いて金属
基材の表面を脱脂することができる。そして、コロナ放
電処理時のエネルギー密度を５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上
とすることで、金属基材の表面を確実に脱脂することが
できる。また、金属基材を湿式脱脂法により脱脂して表
面の残油量を３ｍｇ／ｍ²以下に調整した後でエネルギ
ー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を施
して脱脂することによっても残油量の少ない、表面張力
の高い状態に金属基材を脱脂処理することができる。こ
の脱脂処理時のコロナ放電処理のエネルギー密度を１０
０〜５００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすることで、金属
基材表面をより表面張力の高い状態とすることができ
る。

【００４９】次に、本発明装置において、対向配置され
た電極対を１組以上と、前記電極対に交流電力を印加し
てコロナ放電を励起する交流電力印加手段と、該電極対
の間の間隙に金属基材を供給する供給装置と、前記電極
対の間の間隙から金属基材を取り出す取出手段を具備す
る装置であるならば、電極対の間に金属基材を供給して
取り出す間に、電極間に交流電力を印加してコロナ放電
を励起することにより金属基材表面の残油を飛ばすと同
時に一部残留する油も特殊な性状に変化させることで、
残油量の少ない、表面張力の高い金属基材を得ることが
できる。

【００５０】また、前記交流電力印加手段に対してコロ
ナ放電処理のエネルギー密度を５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以
上に調節自在に構成することで、コロナ放電処理を行う
際のエネルギー密度を脱脂のために必要充分な値に容易
に設定することができ、残油量の少ない、残油量の割に
表面張力の高い金属基材を製造できる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施に用いるコロナ放電脱脂処理装
置の一形態を示す正面略図。

【図２】 同形態の装置の要部を示す側面図。

【図３】 本発明の実施に用いるコロナ放電脱脂処理装
置の他の形態を示す正面略図。

【図４】 同形態を示す側面略図。

【図５】 同形態のロールと電極ロッドを離間した状態
の斜視図。

【図６】 同形態の電極ロッドの支持構造部分を示す斜
視図。

【図７】 同形態の電源装置とロールと電極ロッドの接
続関係を示す図。

【図８】 本発明の実施に用いるコロナ放電脱脂処理装
置の更に別の形態を示す側面略図。

【図９】 実施例で得られたコロナ放電脱脂処理金属基
材の表面張力の測定結果を示す図。

【符号の説明】

１、２２・・・ロール、２、２１・・・電極ロッド、３、３４
・・・電源装置（高周波電力印加手段）、７・・・金属基材、
８・・・供給装置、９・・・取出装置、１５・・・脱脂金属基
材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 健二 静岡県裾野市平松85番地 三菱アルミニウ ム株式会社富士製作所内 (72)発明者 川井 正彦 東京都港区芝２丁目３番３号 三菱アルミ ニウム株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延後の金属基材を脱脂して金属基材を
   製造する方法において、圧延後の金属基材に対してエネ
   ルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理
   を施して脱脂することを特徴とする金属基材の製造方
   法。
2. 【請求項２】 圧延後の金属基材を湿式脱脂法により脱
   脂して表面の残油量を３ｍｇ／ｍ²以下に調整した後で
   エネルギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電
   処理を施して脱脂することを特徴とする金属基材の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記エネルギー密度を１００〜５００Ｗ
   ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすることを特徴とする請求項１
   または２記載の金属基材の製造方法。
4. 【請求項４】 金属基材の表面脱脂方法として、エネル
   ギー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を
   施すことを特徴とする金属基材のコロナ放電脱脂処理方
   法。
5. 【請求項５】 金属基材を湿式脱脂法により脱脂して表
   面の残油量を３ｍｇ／ｍ²以下に調整した後でエネルギ
   ー密度５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上のコロナ放電処理を施
   して脱脂することを特徴とする金属基材のコロナ放電脱
   脂処理方法。
6. 【請求項６】 前記エネルギー密度を１００〜５００Ｗ
   ・ｍｉｎ／ｍ²の範囲とすることを特徴とする請求項５
   記載の金属基材のコロナ放電脱脂処理方法。
7. 【請求項７】 圧延後の帯状金属箔等の金属基材を脱脂
   して脱脂金属基材を製造する装置において、対向配置さ
   れた電極対を１組以上と、前記電極対に交流電力を印加
   してコロナ放電を励起する交流電力印加手段と、該電極
   対の間の間隙に金属基材を供給する供給装置と、前記電
   極対の間の間隙から金属基材を取り出す取出手段を具備
   することを特徴とする脱脂金属基材の製造装置。
8. 【請求項８】 前記交流電力印加手段がコロナ放電処理
   のエネルギー密度を５０Ｗ・ｍｉｎ／ｍ²以上に調節自
   在に構成されてなることを特徴とする請求項７記載の脱
   脂金属基材の製造装置。