KR20170074733A - 기능성 필름의 제조 방법 및 기능성 필름의 제조 장치 - Google Patents

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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기능성 필름을 제조할 때의 검사 공정에서는, 검사 대상이 되는 필름의 주름 등에 기인하여 정확한 검사 결과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
[해결수단] 필름(f)을 도공 장치(23) 및 도공 필름(F)의 검사 장치(27)를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 방법이며, 소정의 처리 장치[예를 들어, 건조 장치(26)]로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치(27)까지의 반송에, 익스팬더 롤(E27)을 포함하는 1 이상의 반송 롤러(RㆍE27)를 사용한다.

Description

기능성 필름의 제조 방법 및 기능성 필름의 제조 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING FUNCTIONAL FILM}
본 발명은 기능성 필름의 제조에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 필름에 도공하는 도공 롤 및 복수의 반송 롤러를 포함하는 도공 장치에 있어서, 도공 롤의 필름 반송 방향 상류측에 익스팬더 롤러를 배치하는 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 도공액이 도포된 긴 피도공 기재를 복수의 롤러를 통해 반송한 후에, 도공 두께, 도공 폭 및 도공 결점을 검사하는 검사 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-130270호 공보(2015년 7월 16일 공개) 일본 특허 공개 제2008-006322호 공보(2008년 1월 17일 공개)
기능성 필름을 제조할 때의 검사 공정에서는, 검사 대상이 되는 필름의 주름 등에 기인하여 정확한 검사 결과가 얻어지지 않는 경우가 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법은 필름을, 필름의 검사 장치를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 방법이며, 소정의 처리 장치로부터 그 다음 처리 장치인 상기 검사 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤(확장ㆍ확폭 기능 롤러)을 사용한다.
본 발명에 따르면, 익스팬더 롤에 의해 검사 전에 필름이 폭 방향으로 신장되기 때문에, 주름의 발생이 억제되어, 검사를 정확하게 행할 수 있다.
도 1의 (a)는 리튬 이온 이차 전지의 단면 구성을 도시하는 모식도이며, (b) 내지 (d)는 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 도시하는 모식도이다.
도 2는 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 세퍼레이터의 제조(공정ㆍ장치)를 도시하는 모식도이다.
도 4는 익스팬더 롤의 종류를 도시하는 상면도이다.
도 5는 기능성 필름의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 실시 형태 2에 따른 기능성 필름 제조 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 7은 실시 형태 3에 따른 기능성 필름 제조 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 8은 실시 형태 4에 따른 기능성 필름 제조 장치의 구성을 도시하는 모식도이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태를 도 1 내지 도 8에 기초하여 설명한다.
본 발명의 실시 형태에 대해서는, 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터 필름(세퍼레이터라 기재하는 경우가 있음)을 예로 들어 설명하지만, 본 발명은 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터 필름을 제조하는 경우에 한정되는 것은 아니고, 다양한 기능성 필름의 제조에 있어서 적용할 수 있다. 기능성 필름으로서는 구체적으로, 세퍼레이터 및 기능층이 구비된 세퍼레이터 등을 들 수 있다.
(리튬 이온 이차 전지의 구성)
리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지는 에너지 밀도가 높고, 그 때문에, 현재 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 등의 기기, 자동차, 항공기 등의 이동체에 사용하는 전지로서, 또한 전력의 안정 공급에 이바지하는 정치용 전지로서 널리 사용되고 있다.
도 1의 (a)는 리튬 이온 이차 전지(1)의 단면 구성을 도시하는 모식도이다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)는 캐소드(11)와, 세퍼레이터(12)와, 애노드(13)를 구비한다. 리튬 이온 이차 전지(1)의 외부에 있어서, 캐소드(11)와 애노드(13) 사이에 외부 기기(2)가 접속된다. 그리고, 리튬 이온 이차 전지(1)의 충전 시에는 방향 A로, 방전 시에는 방향 B로 전자가 이동한다.
(세퍼레이터)
세퍼레이터(12)는 리튬 이온 이차 전지(1)의 정극인 캐소드(11)와, 그의 부극인 애노드(13) 사이에, 이들에 협지되도록 배치된다. 세퍼레이터(12)는 캐소드(11)와 애노드(13) 사이를 분리하면서, 이들 사이에서 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 세퍼레이터(12)는 그 재료로서, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등이 사용된다.
도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 도시된 리튬 이온 이차 전지(1)의 각 상태에 있어서의 모습을 도시하는 모식도이다. 도 1의 (b)는 통상의 모습을 도시하고, 도 1의 (c)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 승온하였을 때의 모습을 도시하고, 도 1의 (d)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하였을 때의 모습을 도시한다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)에는 다수의 구멍 P가 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온 이차 전지(1)의 리튬 이온(3)은 구멍 P를 통해 왕래할 수 있다.
여기서, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지(1)의 과충전 또는 외부 기기의 단락에 기인하는 대전류 등에 의해, 리튬 이온 이차 전지(1)는 승온하는 경우가 있다. 이 경우, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)가 융해 또는 유연화되어, 구멍 P가 폐색된다. 그리고, 세퍼레이터(12)는 수축된다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 왕래가 정지되기 때문에, 상술한 승온도 정지된다.
그러나, 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하는 경우, 세퍼레이터(12)는 급격하게 수축된다. 이 경우, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(12)는 파괴되는 경우가 있다. 그리고, 리튬 이온(3)이 파괴된 세퍼레이터(12)로부터 누출되기 때문에, 리튬 이온(3)의 왕래는 정지되지 않는다. 따라서, 승온은 계속된다.
(내열 세퍼레이터)
도 2는 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지(1)의 각 상태에 있어서의 모습을 도시하는 모식도이다. 도 2의 (a)는 통상의 모습을 도시하고, 도 2의 (b)는 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하였을 때의 모습을 도시한다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)는 내열층(4)을 더 구비할 수도 있다. 이 내열층(4)은 세퍼레이터(12)에 형성할 수 있다. 도 2의 (a)는 세퍼레이터(12)에, 기능층으로서의 내열층(4)이 형성된 구성을 도시하고 있다. 이하, 세퍼레이터(12)에 내열층(4)이 형성된 필름을, 기능층이 구비된 세퍼레이터의 일례로서, 내열 세퍼레이터(12a)라 한다. 또한, 기능층이 구비된 세퍼레이터에 있어서의 세퍼레이터(12)를 기능층에 대하여 기재라 한다.
도 2의 (a)에 도시한 구성에서는, 내열층(4)은 세퍼레이터(12)의 캐소드(11)측의 편면에 적층되어 있다. 또한, 내열층(4)은 세퍼레이터(12)의 애노드(13)측의 편면에 적층될 수도 있고, 세퍼레이터(12)의 양면에 적층될 수도 있다. 그리고, 내열층(4)에도 구멍 P와 마찬가지의 구멍이 형성되어 있다. 통상, 리튬 이온(3)은 구멍 P와 내열층(4)의 구멍을 통해 왕래한다. 내열층(4)은 그 재료로서, 예를 들어 전방향족 폴리아미드(아라미드 수지)를 포함한다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지(1)가 급격하게 승온하여, 세퍼레이터(12)가 융해 또는 유연화되어도, 내열층(4)이 세퍼레이터(12)를 보조하고 있기 때문에, 세퍼레이터(12)의 형상은 유지된다. 따라서, 세퍼레이터(12)가 융해 또는 유연화되어, 구멍 P가 폐색되는 것에 그친다. 이에 의해, 리튬 이온(3)의 왕래가 정지되기 때문에, 상술한 과방전 또는 과충전도 정지된다. 이와 같이, 세퍼레이터(12)의 파괴가 억제된다.
(세퍼레이터(기재)의 제조 플로우)
먼저, 기재 필름으로서의 세퍼레이터의 제조에 대해, 그 재료로서 주로 폴리에틸렌을 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.
예시하는 제조 방법은 열가소성 수지에 구멍 형성제를 첨가하여 필름 성형한 후, 그 구멍 형성제를 적당한 용매로 제거하는 방법이다. 구체적으로는, 세퍼레이터가, 초고분자량 폴리에틸렌을 포함하는 폴리에틸렌 수지를 재료로 하는 경우에는, 이하에 나타내는 (A) 내지 (E)의 공정을 순서대로 거치는 제조 방법이 된다(도 3의 (a) 참조).
(A) 혼련 공정
초고분자량 폴리에틸렌과, 탄산칼슘 등의 무기 충전제(구멍 형성제)를 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻는 공정.
(B) 압연 공정
혼련 공정에서 얻어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 사용하여 필름을 성형하는 공정.
(C) 제거 공정
압연 공정에서 얻어진 필름 중으로부터 무기 충전제를 제거하는 공정.
(D) 연신 공정
제거 공정에서 얻어진 필름을 연신하는 공정.
(E) 기재 검사 공정
연신된 기재를 검사하는 공정.
상기의 제조 방법에서는, 상기 제거 공정 (C)에서, 필름 중에 다수의 미세 구멍이 형성된다. 그리고, 상기 연신 공정 (D)에 의해 연신된 필름 중의 미세 구멍이 상술한 구멍 P가 된다. 이에 의해, 소정의 두께와 투기도를 갖는 폴리에틸렌 미다공막인 세퍼레이터(12)가 형성된다. 또한, 상기 공정 (D)를 상기 공정 (B)와 (C) 사이에서 행할 수도 있다.
또한, 혼련 공정에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌 100중량부와, 중량 평균 분자량 1만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 내지 200중량부와, 무기 충전제 100 내지 400중량부를 혼련할 수도 있다.
또한, 세퍼레이터가 다른 재료를 포함하는 경우라도, 마찬가지의 제조 공정에 의해 세퍼레이터를 제조할 수 있다. 또한, 세퍼레이터의 제조 방법은 구멍 형성제를 제거하는 상기 방법에 한정되지 않고, 다양한 방법을 사용할 수 있다.
이하에서는, 세퍼레이터(기재, 필름, 예를 들어 전지용 세퍼레이터)의 제조에 관한 개별의 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
〔실시 형태 1〕
도 3의 (b)에 도시한 세퍼레이터 제조 장치에서는, 연신 장치로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치까지의 반송에, 익스팬더 롤 E 및 반송 롤러(R)를 사용하고 있다.
본원에서 말하는 익스팬더 롤이란, 반송되는 필름을 확장ㆍ확폭하는 기능을 갖는 롤러이며, 이것을 필름(기재)이나 도공 필름의 반송 롤러로서 사용함으로써 필름이나 도공 필름에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소량의 주름이 발생하였다고 해도 그 주름을 펼 수 있다.
압연된 필름은 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 제거 장치에 반송되어, 무기 충전재의 제거가 행해진다.
무기 충전재가 제거된 필름은 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 연신 장치에 반송되어, 연신이 행해진다.
연신된 필름은 1 이상의 익스팬더 롤 E를 통해 검사 장치에 반송되어, 검사가 행해진다. 검사란, 예를 들어 이물 검사나 핀 홀 검사이다.
도 3의 (b)의 세퍼레이터 제조 장치에 의하면, 검사 장치에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤 E에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 주름의 발생이 방지되어 정확한 검사가 가능해진다.
익스팬더 롤 E에 대해서는, 도 4의 (a)와 같은 만곡 롤(바나나 롤이라고도 불리는, 길이 방향으로 만곡한 형상의 롤)일 수도 있고, 도 4의 (b)와 같은 비만곡의(길이 방향으로 만곡하고 있지 않은) 직선 형상 롤일 수도 있다, 도 4의 (c)와 같은 비만곡의(길이 방향으로 만곡하고 있지 않은) 직선 형상 롤로서 나선 형상의 홈을 갖는 롤일 수도 있다. 또한, 축 X는 회전하지 않고 축 X에 씌워진 통(예를 들어, 고무통)이 회전할 수도 있고, 축 X가 회전할 수도 있다. 도 4의 (a), (b) 중 어느 익스팬더 롤에 의해서도, 피반송물(필름 f나 도공 필름 F)이 반송 방향으로 전개 확포(擴怖)됨으로써 피반송물의 확장(주름 발생의 방지)이 행해진다.
또한, 만곡 롤은 마찰 부스러기가 발생하기 어렵다고 하는 장점이 있고, 비만곡의 직선 형상 롤은 중앙부에서의 과잉 신장이나 귀(耳) 부근에서의 이완이 발생하기 어렵다고 하는 장점이 있다.
익스팬더 롤의 표면에는, 고무(예를 들어, 에틸렌프로필렌 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무)나 실리콘 등의 연질재, 혹은 금속 등의 경질재가 사용된다.
익스팬더 롤의 표면은 바람직하게는 요철이 없는 곡면 형상이다. 이렇게 하면, 마찰 부스러기 등이 롤에 쌓이기 어려워져, 롤에 쌓인 마찰 부스러기가 필름이나 도공 필름 F에 부착된다는 현상을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 익스팬더 롤은 바람직하게는 필름의 폭 방향으로 연장되는 롤이다.
(기능층이 구비된 세퍼레이터의 제조 플로우)
다음에, 기능층이 구비된 세퍼레이터의 제조 플로우에 대하여 설명한다.
도 5는 기능층이 구비된 세퍼레이터의 제조 공정의 개략을 나타내는 흐름도이다.
기능층이 구비된 세퍼레이터는, 기재로서의 세퍼레이터에 기능층이 적층된 구성을 갖고 있다.
기재에는 폴리올레핀 등의 필름이 사용된다. 또한, 기능층으로서는 내열층이나 접착제층이 예시된다.
기재에의 기능층의 적층은 기재에, 기능층에 대응하는 도포재 등을 도공하고, 건조시킴으로써 행해진다.
도 5는 기능층이 내열층인 경우의, 내열 세퍼레이터의 제조 플로우를 예시하고 있다. 예시하는 플로우는 내열층의 재료로서 전방향족 폴리아미드(아라미드 수지)를 사용하고, 그것을 폴리올레핀 기재에 적층하는 플로우이다.
이 플로우는 도공, 석출, 세정, 건조의 공정을 포함하고 있다. 그리고, 내열층을 기재에 적층한 후에, 검사와, 그것에 이어지는 슬릿이 행해진다.
다음에, 기능층이 구비된 세퍼레이터의 각 공정에 대하여 설명한다.
(기능층이 구비된 세퍼레이터의 제조 공정)
기능층으로서, 아라미드 수지에 의한 내열층을 갖는 내열 세퍼레이터의 제조 공정에는 (a) 내지 (g)의 각 공정이 포함된다.
즉, 순서대로 (a) 기재로서의 세퍼레이터(필름)의 권출ㆍ기재 체크 공정, (b) 도포재(기능 재료)의 도공 공정, (c) 가습 등에 의한 석출 공정, (d) 세정 공정, (e) 건조 공정, (f) 도공품 검사 공정, (g) 권취 공정이 포함된다. 또한, 상기 (a) 내지 (g) 외에, (a) 권출ㆍ기재 체크 공정 전에 기재 제조(성막) 공정이, 또한 (g) 권취 공정 후에 슬릿 공정을 두는 경우도 있다. 또한, 기능층의 구성에 따라서는, (c) 가습 등에 의한 석출 공정, (d) 세정 공정은 생략할 수도 있다.
이하, (a) 내지 (g)의 순으로 설명한다.
(a) 기재 권출 공정ㆍ기재 체크 공정
기능층이 구비된 세퍼레이터의 기재가 되는 세퍼레이터 원단 필름을 롤러로부터 권출하는 공정이다. 그리고, 권출한 기재에 대해, 다음 공정인 도공에 앞서, 기재의 검사를 행하는 공정이다.
(b) 도포재 도공 공정
(a)에서 권출한 기재에, 기능 재료로서의 도포재를 도공하는 공정이다.
여기에서는, 기능층으로서의 내열층을 기재에 적층하는 방법에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 기재에, 내열층용의 도포재로서 아라미드의 NMP(N-메틸-피롤리돈) 용액을 도공한다. 또한, 내열층은 상기의 아라미드 내열층에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내열층용의 도포재로서, 무기 필러를 포함하는 현탁액(알루미나와 카르복시메틸셀룰로오스와 물을 포함하는 현탁액 등)을 도공할 수도 있다.
도포재를 기재에 도공하는 방법은 균일하게 웨트 코팅할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 없고, 다양한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 모세관 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 롤러 코팅법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 그라비아 코터법, 바 코터법, 다이 코터법 등을 채용할 수 있다.
내열층(4)의 두께는 도공되는 도포재의 두께 또는 도포재 중의 고형분 농도를 조절함으로써 제어할 수 있다.
또한, 기능층은 기재의 편면에만 형성될 수도, 양면에 형성될 수도 있다.
(c) 석출 공정
석출 공정은 (b)에 있어서 도공한 도포재를 고화시키는 공정이다. 도포재가 아라미드의 NMP 용액인 경우에는, 예를 들어 도공면에 수증기를 부여하여, 습도 석출에 의해 아라미드를 고화시킨다.
(d) 세정 공정
세정 공정은 (c)에 있어서 석출된 도포재를 세정하여 용제를 제거하는 공정이다. 용제를 제거함으로써, 기재 상에 아라미드 내열층이 형성된다. 내열층이 아라미드 내열층인 경우에는, 세정액으로서, 예를 들어 물, 수계 용액, 알코올계 용액이 적절하게 사용된다.
(e) 건조 공정
(d)에서 세정한 기능층이 구비된 세퍼레이터를 건조시키는 공정이다.
건조의 방법은 특별하게 한정되지 않고, 예를 들어 가열된 롤러에 기능층이 구비된 세퍼레이터를 접촉시키는 방법이나, 기능층이 구비된 세퍼레이터에 열풍을 분사하는 방법 등, 다양한 방법을 사용할 수 있다.
(g) 도공품 검사 공정
건조된 기능층이 구비된 세퍼레이터를 검사하는 공정이다.
이 검사를 행할 때, 결함 개소를 제거하기 쉽도록, 적절히 결함을 마킹할 수도 있다.
(h) 권취 공정
검사를 거친 기능층이 구비된 세퍼레이터를 권취하는 공정이다.
이 권취에는, 적절히 원통 형상의 코어 등을 사용할 수 있다.
권취된 기능층이 구비된 세퍼레이터는 그대로 광폭의 상태로 원단으로서 출하 등이 될 수도 있다. 혹은, 필요에 따라서, 제품 폭 등의 협폭으로 슬릿하여, 슬릿 세퍼레이터로 하는 것도 가능하다.
이하에서는, 기능층이 구비된 세퍼레이터(기능성 필름, 예를 들어 전지용 세퍼레이터)의 제조에 관한 개별 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
〔실시 형태 2〕
도 6은 실시 형태 2의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치의 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 6의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치(20)는 권출한 필름 f(기재)를 도공 장치(23) 및 도공 필름 F의 검사 장치(27)를 포함하는 복수의 처리 장치(23 내지 27)에 순차적으로 반송함으로써 기능층이 구비된 세퍼레이터를 제조하는 장치이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치(20)는 상기 (b) 도포재 도공 공정을 행하는 도공 장치(23)와, 상기 (c) 석출 공정을 행하는 석출 장치(24)와, 상기 (d) 세정 공정을 행하는 세정 장치(25)와, 상기 (e) 건조 공정을 행하는 건조 장치(26)와, 상기 (f) 도공품 검사 공정을 행하는 검사 장치(27)를 포함한다.
필름 f는 도공 장치(23), 석출 장치(24), 세정 장치(25) 및 건조 장치(26)를 거쳐, 검사 장치(27)에 필름 F로서 반송되어, 각 장치(23 내지 27)에서 대응하는 처리가 행해진다.
도공 장치(23)는, 예를 들어 그라비아 코터법의 기구를 갖고, 그라비아 롤(23a) 및 닥터 블레이드(23b)를 구비한다. 이 기구에서는, 그라비아 롤(23a)의 상단이 필름 f에 접함과 함께 하단이 도포재 P에 침지되어 있어, 그라비아 롤(23a)을 회전시킴으로써, 그라비아 롤(23a)의 표면 오목부의 도포재가 필름 f에 도공된다. 또한, 그라비아 롤 표면의 여분의 도포재는 닥터 블레이드(23b)에 의해 긁어 내어진다.
도 6의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치에서는, 건조 장치(26)로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치(27)까지의 반송에, 익스팬더 롤 E27 및 반송 롤러(R)를 사용하고 있다.
구체적으로는, 권출된 필름 f는 익스팬더 롤 E23을 포함하는 1 이상의 반송 롤러를 통해 도공 장치(23)에 반송되어, 도공 처리(도포재의 도포)가 이루어진다.
제조 대상인 기능층이 구비된 세퍼레이터가 전지용 세퍼레이터인 경우에는, 예를 들어 필름 f에 폴리올레핀 다공질 필름을 사용하고, 필름 f에 도포재(도공액)를 도포함으로써 폴리올레핀 다공질 필름 상에 다공질층을 형성한다.
도공 처리가 완료된 필름(도공 필름 F)은 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 석출 장치(24)에 반송되어, 도포재의 석출 처리가 행해진다.
석출 처리가 완료된 도공 필름 F는 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 세정 장치(25)에 반송되어, 석출된 도포재의 세정이 행해진다.
세정 처리가 완료된 도공 필름 F는 익스팬더 롤 E26을 통해 건조 장치(26)에 반송되어, 세정된 도포재의 건조가 행해진다.
건조 처리가 완료된 도공 필름 F는 익스팬더 롤 E27을 통해 검사 장치(27)에 반송되어, 건조된 도공 필름 F(예를 들어, 적층 다공질 필름)의 검사가 행해진다. 검사로서는, 예를 들어 도공 검사, 이물 검사 및 핀 홀 검사를 들 수 있다.
도 6의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치에 의하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤 E27에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 주름의 발생이 방지되어 정확한 검사가 가능해진다. 또한, 익스팬더 롤 E27을 검사 장치(27)의 바로 앞에 배치할 수도 있다.
또한, 도공 장치(23)에 의한 도공의 근방에서 익스팬더 롤 E23에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 주름의 발생이 방지되어 균일한 도공이 가능해진다. 또한, 익스팬더 롤 E23을 도공 장치(23)의 바로 앞에 배치할 수도 있다.
또한, 도 6의 구성에서는, 익스팬더 롤간의 반송 거리(E23→E26과 E26→E27)를 10m 이상으로 설정하여, 비교적 고가이며 또한 기재와의 마찰에 의해 부스러기가 발생하기 쉬운 익스팬더 롤의 사용수를 최소한으로 하고 있다. 이에 의해, 필요한 확장(주름 발생의 방지)을 담보하면서, 비용 삭감 및 부스러기 청소의 수고를 적게 할 수 있다.
익스팬더 롤 E23ㆍE26ㆍE27 각각에 대해서는, 도 4의 (a)와 같은 만곡 롤(바나나 롤이라고도 불리는, 길이 방향으로 만곡한 형상의 롤)일 수도 있고, 도 4의 (b)와 같은 비만곡의(길이 방향으로 만곡하고 있지 않은) 직선 형상 롤일 수도 있다.
각 익스팬더 롤(E23·E26·E27)의 표면에는, 고무(예를 들어, 에틸렌프로필렌 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무)나 실리콘 등의 연질재, 혹은 금속 등의 경질재가 사용된다. 또한, 익스팬더 롤의 표면은 요철(예를 들어, 홈)이 없는 곡면 형상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 마찰 부스러기 등이 롤에 쌓이기 어려워져, 롤에 쌓인 마찰 부스러기가 필름 f나 도공 필름 F에 부착된다고 하는 현상을 억제할 수 있다.
〔실시 형태 3〕
도 7은 실시예 2의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치의 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 7의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치(20)는 권출 장치(21)로부터 권출한 필름 f(기재)를 도공 장치(23) 및 도공 필름 F의 검사 장치(27)를 포함하는 복수의 처리 장치(23 내지 27)에 순차적으로 반송함으로써 기능층이 구비된 세퍼레이터를 제조하는 장치이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치(20)는 상기 (a) 기재 권출 공정 및 기재 체크 공정을 행하는, 권출 장치(21) 및 필름 체크 장치(22)와, 상기 (b) 도포재 도공 공정을 행하는 도공 장치(23)와, 상기 (c) 석출 공정을 행하는 석출 장치(24)와, 상기 (d) 세정 공정을 행하는 세정 장치(25)와, 상기 (e) 건조 공정을 행하는 건조 장치(26)와, 상기 (f) 도공품 검사 공정을 행하는 검사 장치(27)를 포함한다.
권출 장치(21)로부터 권출된 필름 f는 필름 체크 장치(22), 도공 장치(23), 석출 장치(24), 세정 장치(25) 및 건조 장치(26)를 거쳐, 검사 장치(27)에 필름 F로서 반송되어, 각 장치(22 내지 27)에서 대응하는 처리가 행해진다.
도 7의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치에서는, 권출 장치(21)로부터 그 다음 처리 장치인 필름 체크 장치(22)까지의 반송에, 익스팬더 롤 E22 및 반송 롤러(R)를 사용하고 있다.
구체적으로는, 권출 장치(21)로부터 권출된 필름 f는 익스팬더 롤 E22 및 반송 롤러(R)를 통해 필름 체크 장치(22)에 반송되어, 필름 체크 처리가 행해진다. 필름 체크 처리를 패스한 필름 f는 익스팬더 롤 E23 및 반송 롤러(R)를 통해 도공 장치(23)에 반송되어, 도공 처리(도포재의 도포)가 이루어진다.
제조 대상인 기능층이 구비된 세퍼레이터가 전지용 세퍼레이터인 경우에는, 예를 들어 필름 f에 폴리올레핀 다공질 필름을 사용하고, 필름 f에 도포재(도공액)를 도포함으로써 폴리올레핀 다공질 필름 상에 다공질층을 형성한다.
도공 처리가 완료된 필름(도공 필름 F)은 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 석출 장치(24)에 반송되어, 도포재의 석출 처리가 행해진다.
석출 처리가 완료된 도공 필름 F는 1 이상의 반송 롤러 R을 통해 세정 장치(25)에 반송되어, 석출된 도포재의 세정이 행해진다.
세정 처리가 완료된 도공 필름 F는 익스팬더 롤 E26을 통해 건조 장치(26)에 반송되어, 세정된 도포재의 건조가 행해진다.
건조 처리가 완료된 도공 필름 F는 익스팬더 롤 E27을 통해 검사 장치(27)에 반송되어, 건조된 도공 필름(예를 들어, 적층 다공질 필름)의 검사가 행해진다. 검사로서는, 예를 들어 도공 검사, 이물 검사 및 핀 홀 검사를 들 수 있다.
도 7의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치에 의하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤 E27에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 주름의 발생이 방지되어 정확한 검사가 가능해진다. 또한, 익스팬더 롤 E27을 검사 장치(27)의 바로 앞에 배치할 수도 있다.
또한, 도공 장치(23)에 의한 도공의 근방에서 익스팬더 롤 E23에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 적절한 도공이 가능해진다. 또한, 익스팬더 롤 E23을 도공 장치(23)의 바로 앞에 배치할 수도 있다.
또한, 필름 체크 장치(22)에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤 E22에 의한 확장이 이루어지기 때문에, 주름의 발생이 방지되어 정확한 필름 체크 처리가 가능해진다.
또한, 도 7과 같이 익스팬더 롤 E22를 권출 장치(21)의 바로 뒤에 배치함으로써, 권출 직후에 필름 f의 주름의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 권출 직후의 주름을 제거할 수도 있다.
또한, 도 7의 구성에서는, 익스팬더 롤간의 반송 거리(E22→E23, E23→E26, E26→E27)를 10m 이상으로 설정하여, 비교적 고가이며 또한 기재와의 마찰에 의해 부스러기가 발생하기 쉬운 익스팬더 롤의 사용수를 최소한으로 하고 있다. 이에 의해, 필요한 확장(주름의 발생 방지)을 담보하면서, 비용 삭감 및 부스러기 청소의 수고를 적게 할 수 있다.
익스팬더 롤 E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27 각각에 대해서는, 도 4의 (a)와 같은 만곡 롤(바나나 롤이라고도 불림)일 수도 있고, 도 4의 (b)와 같은 비만곡의 직선 형상 롤일 수도 있다.
각 익스팬더 롤(E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27)의 표면에는, 고무(예를 들어, 에틸렌프로필렌 고무, 아크릴로니트릴부타디엔 고무)나 실리콘 등의 연질재, 혹은 금속 등의 경질재가 사용된다. 또한, 익스팬더 롤의 표면은 요철(예를 들어, 홈)이 없는 곡면 형상인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 마찰 부스러기 등이 롤에 쌓이기 어려워져, 롤에 쌓인 마찰 부스러기가 필름 f나 도공 필름 F에 부착된다고 하는 현상을 억제할 수 있다.
〔실시 형태 4〕
도 7의 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치를 도 8과 같이 구성할 수도 있다. 즉, 건조 장치(26)에서의 건조 처리가 완료된 도공 필름 F를 2개의 익스팬더 롤 E27aㆍE27b 및 반송 롤러(R)를 통해 검사 장치(27)에 반송하여, 건조된 도공 필름(예를 들어, 적층 다공질 필름)의 검사를 행한다.
여기에서는, 익스팬더 롤 E27aㆍE27b 사이에, 익스팬더 롤이 아닌 반송 롤러 R을 배치하고, 2개의 익스팬더 롤 E27aㆍE27b의 형상 및 표면 재질 중 적어도 한쪽을 상이하게 한다. 예를 들어, 익스팬더 롤 E27a를, 도 4의 (b)와 같은 비만곡의 직선 형상 롤(표면은 경질재)로 하고, 익스팬더 롤 E27b를, 도 4의 (a)와 같은 만곡 롤(표면은 연질재)로 한다.
이렇게 하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 특성이 상이한 2개의 익스팬더 롤 E27aㆍE27b에 의한 효과적인 확장(주름 발생의 방지)이 이루어지기 때문에, 보다 정확한 검사가 가능해진다.
또한, 2개의 익스팬더 롤(E27aㆍE27b) 중 한쪽(E27a)으로부터 다른 쪽(E27b)으로의 반송 경로 상에, 익스팬더 롤이 아닌 반송 롤러(R)가 배치되어 있기 때문에, 각 익스팬더 롤에 있어서의 접촉각을 크게 할 수 있다.
〔정리〕
이상과 같이, 본 기능성 필름의 제조 방법은 필름(f)을, 필름(F)의 검사 장치(27)를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 방법이며, 소정의 처리 장치[예를 들어, 건조 장치(26)]로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치(27)까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤(E27)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에 의하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤(E27)에 의한 확장(주름 발생의 억제)이 이루어지기 때문에, 정확한 검사가 가능해진다.
필름의 검사에는, 검사 장치의 설치 공간을 확보하기 위해서 등, 작업 공간이 필요해진다. 따라서, 검사를 행하는 장소에 있어서는 반송 롤간의 거리가 길어지는 경향이 있고, 그 결과로서 필름에 주름이 발생하기 쉽다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 필름(f)을 권출하는 권출 장치(21)로부터 그 다음 처리 장치인 필름 체크 장치(22)까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤(E22)을 사용할 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 필름 체크 장치(22)에 의한 검사의 직전에 익스팬더 롤(E22)에 의한 확장(주름 발생의 방지)이 이루어지기 때문에, 정확한 필름 체크 처리가 가능해진다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 필름 체크 장치(22)로부터 도공 장치(23)까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤(E23)을 사용할 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 도공 장치(23)에 의한 도공의 근방에서 익스팬더 롤(E23)에 의한 확장(주름 발생의 방지)이 이루어지기 때문에, 균일한 도공이 가능해진다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 도공 장치(23)로부터 상기 소정의 처리 장치[예를 들어, 건조 장치(26)]까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤(E26)을 사용할 수도 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 상기 소정의 처리 장치는 도공 필름(F)의 건조 장치(26)로 할 수도 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 1개의 익스팬더 롤과 반송 경로 상의 다음 익스팬더 롤 사이의 반송 거리(E22→E23, E23→E26, E26→E27)를 10m 이상으로 할 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 비교적 고가이며 또한 마찰 부스러기가 발생하기 쉬운 익스팬더 롤(E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27)의 사용수를 최소한으로 하고 있다. 이에 의해, 필요한 확장(주름 발생의 방지)을 담보하면서, 비용 삭감 및 부스러기 청소의 수고를 적게 할 수 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 익스팬더 롤(E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27)은 만곡 롤일 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 마찰 부스러기가 발생하기 어렵다고 하는 장점이 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 익스팬더 롤(E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27)은 비만곡의 직선 형상 롤일 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 중앙부에서의 과잉 신장이나 귀 부근에서의 이완이 발생하기 어렵다고 하는 장점이 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 익스팬더 롤(E22ㆍE23ㆍE26ㆍE27)의 표면은 요철이 없는 곡면 형상일 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 마찰 부스러기 등이 롤에 쌓이기 어려워져, 롤에 쌓인 마찰 부스러기가 필름 f나 도공 필름 F에 부착된다고 하는 현상을 억제할 수 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 소정의 처리 장치[예를 들어, 건조 장치(26)]로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치(27)까지의 반송에 사용하는 복수의 반송 롤러에, 2개의 익스팬더 롤(E27aㆍE27b)이 포함될 수도 있다.
상기 방법에 의하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 2개의 익스팬더 롤(E27aㆍE27b)에 의한 확장(주름 발생의 방지)이 이루어지기 때문에, 보다 정확한 검사가 가능해진다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 상기 2개의 익스팬더 롤의 형상 및 표면 재질 중 적어도 한쪽이 상이할 수도 있다.
이와 같이, 검사 장치(27) 앞에, 형상 및 표면 재질 중 적어도 한쪽이 상이한 2개의 익스팬더 롤(E27aㆍE27b)을 사용함으로써, 보다 효과적인 확장(주름 발생의 방지)이 가능해진다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 2개의 익스팬더 롤(E27aㆍE27b) 중 한쪽(E27a)으로부터 다른 쪽(E27b)으로의 반송 경로 상에 익스팬더 롤이 아닌 반송 롤러(R)이 배치되어 있을 수도 있다. 이렇게 하면, 각 익스팬더 롤에 있어서의 접촉각을 크게 할 수 있다.
본 기능성 필름의 제조 방법에서는, 기능성 필름은 폴리올레핀 다공질 필름(f)에 다공질층을 형성한 적층 다공질 필름일 수도 있다.
본 기능성 필름의 제조 장치는 필름을, 필름의 검사 장치를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 장치로서, 소정의 처리 장치로부터 그 다음 처리 장치인 상기 검사 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤이 사용되고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 검사 장치(27)에 의한 검사의 근방에서 익스팬더 롤(E27)에 의한 확장(주름 발생의 방지)이 이루어지기 때문에, 정확한 검사가 가능해진다.
본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 상기 실시 형태를 기술 상식에 기초하여 적절히 변경한 것이나 그들을 조합하여 얻어지는 것도 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
1 : 리튬 이온 이차 전지
4 : 내열층(기능층)
11 : 캐소드
12 : 세퍼레이터(기재)
12a : 내열 세퍼레이터(기능층이 구비된 세퍼레이터)
13 : 애노드
20 : 기능층이 구비된 세퍼레이터 제조 장치
21 : 권출 장치
22 : 필름 체크 장치
23 : 도공 장치
24 : 석출 장치
25 : 세정 장치
26 : 건조 장치
27 : 검사 장치
f : 필름
F : 도공 필름
R : 반송 롤러
EㆍE22 내지 E27, E27aㆍE27b : 익스팬더 롤

Claims (14)

  1. 필름을, 필름의 검사 장치를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 방법이며,
    소정의 처리 장치로부터 그 다음 처리 장치인 상기 검사 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 필름을 권출하는 권출 장치로부터 그 다음 처리 장치인 필름 체크 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필름 체크 장치로부터 도공 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도공 장치로부터 상기 소정의 처리 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤을 사용하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 처리 장치는 도공 필름의 건조 장치인 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1개의 익스팬더 롤과 반송 경로 상의 다음 익스팬더 롤 사이의 반송 거리를 10m 이상으로 하고 있는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 익스팬더 롤은 만곡 롤인 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 익스팬더 롤은 비만곡의 직선 형상 롤인 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 익스팬더 롤의 표면은 요철이 없는 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정의 처리 장치로부터 그 다음 처리 장치인 검사 장치까지의 반송 경로 상에, 2개의 익스팬더 롤이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 2개의 익스팬더 롤의 형상 및 표면 재질 중 적어도 한쪽이 상이한 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 2개의 익스팬더 롤의 한쪽으로부터 다른 쪽으로의 반송 경로 상에, 익스팬더 롤이 아닌 반송 롤러가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 필름은, 폴리올레핀 다공질 필름에 다공질층을 형성한 적층 다공질 필름인 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  14. 필름을, 필름의 검사 장치를 포함하는 복수의 처리 장치에 순차적으로 반송하는 기능성 필름의 제조 장치이며,
    소정의 처리 장치로부터 그 다음 처리 장치인 상기 검사 장치까지의 반송에, 1 이상의 익스팬더 롤이 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 장치.
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