KR20170074787A - 필름 제조 방법 및 필름 권출 방법 - Google Patents

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KR20170074787A
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지안 왕
다츠야 가타오카
히데유키 하마무라
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 일 실시형태에 관련된 세퍼레이터의 제조 방법은, 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 코어의 외주면에 세퍼레이터 원단을 권부하는 도공품 권취 공정에서 권취한 세퍼레이터 원단을, 코어로부터 권출하는 도공품 권출 공정을 포함하고, 도공품 권출 공정에서 코어를 회전축 방향으로 진동시킨다.

Description

필름 제조 방법 및 필름 권출 방법{METHOD FOR PRODUCING FILM AND METHOD FOR WINDING OFF FILM}
본 발명은 필름 제조 방법 및 필름 권출 방법에 관한 것이다.
필름의 제조 공정에는, 기재가 되는 필름의 권출이나, 권취 등의 여러 가지 공정이 포함된다. 필름의 제조에 관해, 특허문헌 1 에는, 오실레이션하면서 필름을 권취하는 기술이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 오실레이션하면서 권취한 광폭 웨브 롤을 협폭 웨브로 재단하여, 협폭 웨브의 롤을 권취하는 기술이 개시되어 있다.
국제 공개 제2013/099539호 (2013년 7월 4일 공개) 일본 공개특허공보 「일본 공개특허공보 2004-182434 (2004년 7월 2일 공개)」
그러나, 오실레이션하면서 필름을 권취했을 경우, 필름은 폭 방향으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 코어에 권부된다. 그 때문에, 상기 종래의 기술에서는, 필름을 권출할 때, 필름이 폭 방향으로 왜곡된 상태로 권출되어 버린다는 과제가 있다.
본 발명의 일 양태는 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 필름의 폭 방향에 있어서의 왜곡을 저감시키면서 당해 필름을 권출하는 것이 가능한 필름 제조 방법 및 필름 권출 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법은, 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어로부터 권출하는 권출 공정을 포함하고, 상기 권출 공정에서, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 권출 방법은, 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 권출하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 필름의 폭 방향에 있어서의 왜곡을 저감시키면서 당해 필름을 권출하는 것이 가능한 필름 제조 방법 및 필름 권출 방법을 제공할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1 은, 리튬 이온 이차 전지의 단면 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2(a) ∼ (c) 는, 도 1 에 나타내는 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 3(a) 및 (b) 는, 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 세퍼레이터의 제조 방법의 개략을 나타내는 플로우도이다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 도공품 권취 공정의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 6(a) 는, 도 5 에 나타내는 도공품 권취 공정에서 얻어진 권회체 (捲回體) 를 나타내는 단면도이고, (b) 는, (a) 에 나타내는 파선 프레임에 있어서의 내열 세퍼레이터 원단 (原反) 의 표면을 나타내는 확대도이고, (c) 는, 상기 도공품 권취 공정에 있어서 코어를 진동시키지 않고 내열 세퍼레이터 원단을 권취했을 경우의 내열 세퍼레이터 원단의 표면을 나타내는 참고도이다.
도 7(a) 및 (b) 는, 도 4 에 나타내는 도공품 권출 공정 및 슬릿 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
본 발명의 실시의 일형태에 대해, 도 1 내지 도 7 에 기초하여 설명하면 이하와 같다. 본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법을, 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터 (세퍼레이터라고 기재하는 경우가 있다) 의 제조에 적용했을 경우를 예로 하여 설명한다.
먼저, 리튬 이온 이차 전지에 대해 도 1 내지 도 3 에 기초하여 설명한다.
[리튬 이온 이차 전지의 구성]
리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수전해액 이차 전지는, 에너지 밀도가 높고, 그로 인해, 현재, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말 등의 기기, 자동차, 항공기 등의 이동체에 사용하는 전지로서, 또, 전력의 안정 공급에 이바지하는 정치용 (定置用) 전지로서 널리 사용되고 있다.
도 1 은, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 단면 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1 에 나타내는 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 충전시에는 방향 A 로, 방전시에는 방향 B 로 전자가 이동한다.
(세퍼레이터)
세퍼레이터 (필름) (12) 는, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 정극인 캐소드 (11) 와, 그 부극인 애노드 (13) 사이에, 이들에 협지되도록 배치된다. 세퍼레이터 (12) 는, 캐소드 (11) 와 애노드 (13) 사이를 분리하면서, 이들 사이에 있어서의 리튬 이온의 이동을 가능하게 한다. 세퍼레이터 (12) 는, 그 재료로서 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등이 사용된다.
도 2(a) ∼ (c) 는, 도 1 에 나타내는 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다. 도 2(a) 는, 통상적인 모습을 나타내고, 도 2(b) 는, 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 승온했을 때의 모습을 나타내고, 도 2(c) 는, 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온했을 때의 모습을 나타낸다.
도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 에는 다수의 구멍 (P) 이 형성되어 있다. 통상적으로, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 리튬 이온 (3) 은, 구멍 (P) 을 통해 왕래할 수 있다.
여기서, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 과충전, 또는 외부 기기 (2) 의 단락에서 기인하는 대전류 등에 의해, 리튬 이온 이차 전지 (1) 는 승온하는 경우가 있다. 이 경우, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 가 융해 또는 유연화되어 구멍 (P) 이 폐색된다. 그리고, 세퍼레이터 (12) 는 수축된다. 이로써, 리튬 이온 (3) 의 왕래가 정지되기 때문에, 상기 서술한 승온도 정지된다.
그러나, 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온하는 경우, 세퍼레이터 (12) 는 급격하게 수축된다. 이 경우, 도 2(c) 에 나타내는 바와 같이, 세퍼레이터 (12) 는 파괴되는 경우가 있다. 그리고, 리튬 이온 (3) 이 파괴된 세퍼레이터 (12) 로부터 새어나오기 때문에, 리튬 이온 (3) 의 왕래는 정지되지 않는다. 그러므로, 승온은 계속된다.
(내열 세퍼레이터)
도 3(a) 및 (b) 는, 다른 구성의 리튬 이온 이차 전지 (1) 의 각 상태에 있어서의 모습을 나타내는 모식도이다. 도 3(a) 는 통상적인 모습을 나타내고, (b) 는 리튬 이온 이차 전지 (1) 가 급격하게 승온했을 때의 모습을 나타낸다.
도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 리튬 이온 이차 전지 (1) 는, 내열층 (기능층) (4) 을 추가로 구비하고 있어도 된다. 이 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 에 형성할 수 있다. 도 3(a) 는, 세퍼레이터 (12) 에, 기능층으로서의 내열층 (4) 이 형성된 구성을 나타내고 있다. 이하, 세퍼레이터 (12) 에 내열층 (4) 이 형성된 필름을, 내열 세퍼레이터 (필름) (12a) 로 한다.
도 3(a) 에 나타내는 구성에서는, 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 의 캐소드 (11) 측의 편면에 적층되어 있다. 또한, 내열층 (4) 은, 세퍼레이터 (12) 의 애노드 (13) 측의 편면에 적층되어도 되고, 세퍼레이터 (12) 의 양면에 적층되어도 된다. 그리고, 내열층 (4) 에도, 구멍 (P) 과 동일한 구멍이 형성되어 있다. 통상적으로, 리튬 이온 (3) 은, 구멍 (P) 과 내열층 (4) 의 구멍을 통해 왕래한다. 내열층 (4) 은, 그 재료로서 예를 들어 전방향족 폴리아미드 (아라미드 수지) 를 함유한다.
도 3(b) 에 나타내는 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. 그러므로, 세퍼레이터 (12) 가 융해 또는 유연화되어 구멍 (P) 이 폐색되는 것에 그친다. 이로써, 리튬 이온 (3) 의 왕래가 정지되기 때문에, 상기 서술한 과방전 또는 과충전도 정지된다. 이와 같이, 세퍼레이터 (12) 의 파괴가 억제된다.
[세퍼레이터의 제조 플로우]
다음으로, 세퍼레이터의 제조 플로우에 대해 설명한다.
도 4 는, 세퍼레이터의 제조 방법의 개략을 나타내는 플로우도이다. 세퍼레이터는, 기재가 되는 세퍼레이터 원단에 기능층이 적층된 구성을 가지고 있다. 세퍼레이터 원단에는, 폴리올레핀 등의 필름이 사용된다. 또, 기능층으로는, 내열층이나 접착제층이 예시된다.
세퍼레이터 원단에의 기능층의 적층은, 세퍼레이터 원단에, 기능층에 대응하는 도료 (재료) 등을 도공하고, 건조시킴으로써 실시된다.
도 4 에서는, 기능층이 내열층 (4) 인 경우의 내열 세퍼레이터 (12a) 의 제조 플로우를 예시하고 있다. 예시하는 플로우는, 내열층 (4) 의 재료로서 전방향족 폴리아미드 (아라미드 수지) 를 사용하고, 그것을, 세퍼레이터 원단 (필름) (12c) 인 폴리올레핀 기재 필름에 적층하는 플로우의 일례이다.
이 플로우는, 기재 권출·검사 공정 (S1), 도공 공정 (S2), 석출 공정 (S3), 세정 공정 (S4), 건조 공정 (S5), 도공품 검사 공정 (S6), 도공품 권취 공정 (권취 공정) (S7), 도공품 권출 공정 (권출 공정, 필름 권출 방법) (S8) 및 슬릿 공정 (S9) 을 포함하고 있다.
(기재 제조 공정)
먼저, 기재로서의 세퍼레이터 원단 (12c) 의 제조에 대해, 그 재료로서 주로 폴리에틸렌을 함유하는 경우를 예로서 설명한다.
예시하는 제조 방법은, 열가소성 수지에 구멍 형성제를 첨가하여 필름 성형한 후, 그 구멍 형성제를 적당한 용매로 제거하는 방법이다. 구체적으로는, 세퍼레이터 원단 (12c) 이, 초고분자량 폴리에틸렌을 함유하는 폴리에틸렌 수지를 재료로 하는 경우에는, 이하에 나타내는 (가) ∼ (라) 의 공정을 순서대로 거치는 제조 방법이 된다.
(가) 혼련 공정
초고분자량 폴리에틸렌과, 탄산칼슘 등의 무기 충전제를 혼련하여 폴리에틸렌 수지 조성물을 얻는 공정.
(나) 압연 공정
혼련 공정에서 얻어진 폴리에틸렌 수지 조성물을 사용하여 필름을 성형하는 공정.
(다) 제거 공정
압연 공정에서 얻어진 필름 중으로부터 무기 충전제를 제거하는 공정.
(라) 연신 공정
제거 공정에서 얻어진 필름을 연신하여 세퍼레이터 원단 (12c) 을 얻는 공정.
상기 제조 방법에서는, 상기 제거 공정 (다) 에서, 필름 중에 다수의 미세공이 형성된다. 그리고, 상기 연신 공정 (라) 에 의해 연신된 필름 중의 미세공이 상기 서술한 구멍 (P) 이 된다. 이로써, 소정의 두께와 투기도를 갖는 폴리에틸렌 미다공막인 세퍼레이터 원단 (12c) 이 형성된다.
또, 상기 혼련 공정 (가) 에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌 100 중량부와, 중량 평균 분자량 1 만 이하의 저분자량 폴리올레핀 5 ∼ 200 중량부와, 무기 충전제 100 ∼ 400 중량부를 혼련해도 된다.
또한, 세퍼레이터 원단 (12c) 이 다른 재료를 함유하는 경우에도, 동일한 제조 공정에 의해, 세퍼레이터 원단 (12c) 을 제조할 수 있다. 또, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 제조 방법은, 구멍 형성제를 제거하는 상기 방법에 한정되지 않고, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 세퍼레이터 원단 (12c) 의 제조 공정에 계속되는 각 공정 S1 ∼ S9 에 대해 순서대로 설명한다. 또한, 각 공정은 S1 ∼ S9 의 순서로 진행된다.
(기재 권출·검사 공정 (S1))
기재 권출·검사 공정 (S1) 은, 기능 부여 세퍼레이터의 기재가 되는 세퍼레이터 원단 (12c) 을 롤로부터 권출하는 공정이다. 또, 권출한 세퍼레이터 원단 (12c) 에 대해, 다음 공정의 도공에 앞서, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 검사를 실시하는 공정이다.
(도공 공정 (S2))
도공 공정 (S2) 은, 기재 권출·검사 공정 (S1) 에서 권출한 세퍼레이터 원단 (12c) 에 내열층 (4) 의 도료 (재료) 를 도공하는 공정이다. 도공 공정 (S2) 에서는, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 일방의 면에만 도공을 실시해도 되고, 양면에 도공을 실시해도 된다.
예를 들어, 도공 공정 (S2) 에서는, 세퍼레이터 원단 (12c) 에, 내열층용의 도료로서, 아라미드의 NMP (N-메틸-피롤리돈) 용액을 도공한다. 또한, 내열층 (4) 은 상기 아라미드 내열층에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내열층용의 도료로서, 알루미나와 카르복시메틸셀룰로오스와 물의 현탁액을 도공해도 된다.
도료를 세퍼레이터 원단 (12c) 에 도공하는 방법은, 세퍼레이터 원단 (12c) 을 균일하게 웨트 코팅할 수 있는 방법이면 특별히 한정은 없고, 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.
예를 들어, 캐필러리 코트법, 슬릿 다이 코트법, 스프레이 코트법, 딥 코트법, 롤 코트법, 스크린 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 바 코터법, 그라비아 코터법, 다이 코터법 등을 채용할 수 있다.
또, 세퍼레이터 원단 (12c) 에 도공되는 내열층 (4) 의 재료의 막두께는, 도공 웨트막의 두께, 및 도공액의 고형분 농도를 조절함으로써 제어할 수 있다.
이 도공 공정 (S2) 에서는, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 폭 방향에 있어서의 양단부측의 표면에 비도공 부분이 남도록 도공 (귀 (耳) 남김 도공) 하는 것이 바람직하다. 또한, 폭 방향이란, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 길이 방향과 두께 방향에 대해 대략 수직인 방향이다.
이로써, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 양단부측의 표면까지 도료를 골고루 퍼지게 하는 전체면 도공을 실시하는 경우에 생기는, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 양단부측의 표면으로부터 이면으로의 도료의 돌아 들어감을 억제하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 세퍼레이터 원단 (12c) 의 이면에 도료가 돌아 들어감으로써 생기는 제품 불량을 억제할 수 있다. 귀 남김 도공을 실시했을 경우, 후술하는 슬릿 공정 (S9) 에 있어서, 비도공 부분을 절제하면 된다.
(석출 공정 (S3))
석출 공정 (S3) 은, 도공 공정 (S2) 에 있어서 도공한 도료를 고화시키는 공정이다. 도료가 아라미드 도료인 경우에는, 예를 들어, 도공면에 수증기를 부여하여, 습도 석출에 의해 아라미드를 고화시킨다. 이로써, 내열층 (4) 이 형성된 세퍼레이터 원단 (12c) 인 내열 세퍼레이터 원단 (12b) (도 5 참조) 이 얻어진다.
(세정 공정 (S4))
세정 공정 (S4) 은, 석출 공정 (S3) 에 있어서 도료를 고화시킨 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 세정하는 공정이다. 내열층 (4) 이 아라미드 내열층인 경우에는, 세정액으로서 예를 들어, 물, 수계 용액, 알코올계 용액이 바람직하게 사용된다.
또한, 세정 공정 (S4) 은, 세정 효과를 높이기 위해서, 복수회의 세정을 실시하는 다단 세정이어도 된다.
또, 세정 공정 (S4) 후, 세정 공정 (S4) 에서 세정한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 물기를 제거하는 물기 제거 공정을 실시해도 된다. 물기 제거의 목적은, 다음 공정의 건조 공정 (S5) 에 들어가기 전에, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 에 부착된 물 등을 제거하여, 건조를 용이하게 하고, 또 건조 부족을 방지하는 것에 있다.
(건조 공정 (S5))
건조 공정 (S5) 은, 세정 공정 (S4) 에 있어서 세정한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 건조시키는 공정이다. 건조의 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 가열된 롤에 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 접촉시키는 방법이나, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 에 열풍을 분사하는 방법 등, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다.
(도공품 검사 공정 (S6))
도공품 검사 공정 (S6) 은, 건조 공정 (S5) 에 있어서 건조시킨 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 검사하는 공정이다. 이 검사를 실시할 때, 결함 지점을 적절히 마킹함으로써, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 에 결함이 혼입되는 것을 효율적으로 억제할 수 있다.
(도공품 권취 공정 (S7))
도공품 권취 공정 (S7) 은, 도공품 검사 공정 (S6) 을 거친 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 원통 형상의 코어에 권취하는 공정이다. 코어에 권취한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 그대로 폭이 넓은 상태로 원단으로서 출하 등이 되어도 된다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 도공품 권취 공정 (S7) 의 일례를 나타내는 상면도이다. 또한, 도면 중 MD 는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 반송 방향을 나타낸다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 도공품 권취 공정 (S7) 에서는, 원통 형상의 코어 (87) 를 회전축 방향 (세퍼레이터의 폭 방향 (TD) 이라고 기재하는 경우가 있다) 으로 진동 (오실레이션) 시키면서, 코어 (87) 의 외주면에 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권부한다. 이로써, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 길이 방향을 따라 두께 불균일 (75) 이 생겼을 경우에도, 당해 두께 불균일 (75) 을 폭 방향 (TD) 으로 분산시키면서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 코어 (87) 에 권취하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 코어 (87) 의 외주면에 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권부한 상태에 있어서의 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 표면의 평면성을 개선하는 것이 가능해진다.
도 6(a) 는, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서 얻어진 권회체 (5) 를 나타내는 단면도이고, 도 6(b) 는, 도 6(a) 에 나타내는 파선 프레임 (C) 에 있어서의 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 표면 상태를 나타내는 확대도이고, 도 6(c) 는, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서 코어 (87) 를 진동시키지 않고 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권취했을 경우의 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 표면 상태를 나타내는 참고도이다.
권회체 (5) 란, 코어 (87) 의 외주면에 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 중첩적으로 권부한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 두루마리이다.
폭 방향 (TD) 으로 코어 (87) 를 진동시키면서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 코어 (87) 에 권취했을 경우, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 폭 방향 (TD) 으로 주기적으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 코어 (87) 에 권부된다.
그 때문에, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서 얻어진 권회체 (5) 에서는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 단부 (E) 가 가지런하지 않고, 코어 (87) 의 진폭에 따른 요철이 단부 (E) 에 생긴다.
도공품 권취 공정 (S7) 에서는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 길이 방향을 따라 생긴 두께 불균일 (75) 을 폭 방향 (TD) 으로 분산시키면서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 이 코어 (87) 에 권취되기 때문에, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 두께 불균일 (75) 의 권취 위치는 코어 (87) 의 양 진폭 (편진폭 × 2) 분만큼 분산된다. 그 때문에, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이, 두께 불균일 (75) 에서 기인하여 생기는 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 표면에 있어서의 융기 (76) 를 낮게 할 수 있다.
한편, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서 코어 (87) 를 진동시키지 않고 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권취했을 경우, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 두께 불균일 (75) 의 권취 위치는 일정하다. 그 때문에, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 권취수가 증가함에 따라 두께 불균일 (75) 에서 기인하는 융기 (76) 가 강조되어, 융기 (76) 가 높아진다.
이와 같이, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 으로 코어 (87) 를 진동시키면서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권취함으로써, 권회체 (5) 에 있어서의 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 표면의 평면성을 개선하는 것이 가능해진다.
코어 (87) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 모터나 유압 실린더 등을 사용한 오실레이션 장치에 의해, 코어 (87) 의 내측에 관통 형성된 제 1 권취 롤러 (80) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키는 방법 등을 들 수 있다.
또, 코어 (87) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키는 진동 패턴은 특별히 한정되지 않지만, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 길이 방향으로 평균을 냈을 때, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 치우치지 않고 진동시키는 진동 패턴인 것이 바람직하다. 코어 (87) 의 진동 패턴은 일정 속도이어도 되지만, 왕복 운동의 운동 방향이 전환되는 점에 가까워짐에 따라 이동 속도가 작아지는 진동 패턴인 것이 바람직하다.
도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서의 코어 (87) 의 진폭은, 1 ㎜ 이상, 30 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 코어 (87) 의 진폭을 상기 범위로 설정함으로써, 권회체 (5) 에 있어서의 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 표면의 평면성을 개선하는 효과를 바람직하게 얻을 수 있다.
또, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서의 코어 (87) 의 진동 주기는, 예를 들어 2 s 이상, 180 s 이하이고, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 반송 속도 (권취 속도) 는, 예를 들어 0.01 m/s 이상, 5 m/s 이하인 것이 바람직하다. 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서의 코어 (87) 의 진동 주기 및 반송 속도를 상기 범위로 설정함으로써, 제품의 생산성을 유지하면서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 에 과잉인 부하를 부여하지 않고 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권취하는 것이 가능해진다.
(도공품 권출 공정 (S8))
도공품 권출 공정 (S8) 은, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서 얻어진 권회체 (5) 로부터 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 공정이다. 도공품 권출 공정 (S8) 에서는, 폭 방향 (TD) 으로 코어 (87) 를 진동 (오실레이션) 시키면서, 코어 (87) 로부터 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출한다. 이로써, 반송 방향 (MD) 에 대해, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 곧은 상태에 가깝게 하여, 권출하는 것이 가능해진다. 또한, 도공품 권출 공정 (S8) 의 자세한 것은 후술한다.
(슬릿 공정 (S9))
슬릿 공정 (S9) 은, 도공품 권출 공정 (S8) 에 있어서 권출한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 소정의 제품폭으로 슬릿 (절단) 하는 공정이다. 구체적으로는, 슬릿 공정 (S9) 에서는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 리튬 이온 이차 전지 (1) 등의 응용 제품에 적합한 폭인 제품폭으로 슬릿한다.
생산성을 높이기 위해서, 통상적으로, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 그 폭이 제품폭 이상이 되도록 제조된다. 그리고, 일단 제품폭 이상으로 제조된 후에, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 제품폭으로 슬릿되어 내열 세퍼레이터 (12a) 가 된다.
(도공품 권출 공정 (S8) 의 상세)
도 7(a) 및 (b) 는, 도 4 에 나타내는 도공품 권출 공정 (S8) 및 슬릿 공정 (S9) 의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 7(a) 에 나타내는 바와 같이, 도공품 권출 공정 (S8) 및 슬릿 공정 (S9) 은, 권출·슬릿 장치 (8) 에 의해 실시된다.
권출·슬릿 장치 (8) 는, 회전 가능하게 지지된 원주 형상의 권출 롤러 (81), 롤러 (82 ∼ 85), 및 복수의 제 2 권취 롤러 (86) 를 구비한다. 권출·슬릿 장치 (8) 에는, 도시되지 않은 칼날이 복수 형성된다. 권회체 (5) 는, 권출 롤러 (81) 에 끼워진다.
상기 서술한 바와 같이, 권회체 (5) 에서는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 폭 방향 (TD) 으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 코어 (87) 에 중첩적으로 권부된다. 그 때문에, 도공품 권출 공정 (S8) 에 있어서, 코어 (87) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키지 않고 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출했을 경우, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 폭 방향 (TD) 으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 슬릿 공정 (S9) 에 반송된다. 이 경우, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 제품화가 불가능한 폭 방향 (TD) 으로 물결친 귀 부분 (양단부 (E)) 을 포함하기 때문에, 제품의 생산성이 악화된다.
그래서, 도 7(a) 및 (b) 에 나타내는 바와 같이, 도공품 권출 공정 (S8) 에서는, 폭 방향 (TD) 으로 코어 (87) 를 진동시키면서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출한다.
구체적으로는, 도공품 권출 공정 (S8) 에서는, 권출한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 에 있어서의 왜곡이 작아지도록 코어 (87) 의 진동을 제어한다.
예를 들어, 권출한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 단부 (E) 의 위치를 검출하는 에지 검출 장치를 권출 직후에 반송로에 형성하고, 에지 검출 장치가 검출한 정보에 기초하여, 코어 (87) 의 진동을 피드백 제어한다.
또는, 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서의 오실레이션 정보 (진동 주기, 진폭, 위상 등의 정보) 를 취득하고, 당해 정보를 도공품 권출 공정 (S8) 에서 사용하는 오실레이션 장치에 입력함으로써, 코어 (87) 의 진동을 제어해도 된다.
이로써, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 에 있어서의 왜곡을 없애고, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 곧은 상태에 가깝게 하여, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 다음 공정인 슬릿 공정 (S9) 에서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 슬릿할 때, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 에 있어서 제품화가 불가능한, 양단부 (E) 에 있어서 폭 방향 (TD) 으로 물결친 귀 부분의 폭 (요동폭) 이 감소하기 때문에, 제품의 생산성의 악화를 억제할 수 있다.
도공품 권출 공정 (S8) 에서는, 도공품 권출 공정 (S8) 에 있어서의 코어 (87) 의 진폭 및 진동 주기는, 상기 서술한 도공품 권취 공정 (S7) 에 있어서의 코어 (87) 의 진폭 및 진동 주기와 동일한 것이 바람직하다. 이로써, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 에 있어서의 왜곡을 바람직하게 없애면서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 것이 가능해진다.
또한, 코어 (87) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 모터나 유압 실린더 등을 사용한 오실레이션 장치에 의해, 코어 (87) 에 내측에 관통 형성된 권출 롤러 (81) 를 폭 방향 (TD) 으로 진동시키는 방법 등을 들 수 있다.
도공품 권출 공정 (S8) 에서는, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은 코어 (87) 로부터 경로 U 또는 L 로 권출된다. 권출한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 롤러 (83) 를 경유하여 롤러 (84) 에 반송된다. 반송되는 공정에 있어서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은, 반송 방향 (MD) 에 대해 대략 평행하게 슬릿된다. 이로써, 세퍼레이터 원단 (12c) 이 제품폭으로 슬릿된 복수의 내열 세퍼레이터 (12a) 가 제조된다.
제조된 복수의 내열 세퍼레이터 (12a) 는, 각각 제 2 권취 롤러 (86) 에 끼워진 코어 (88) 에 권취된다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 세퍼레이터의 제조 방법은, 코어 (87) 를 회전축 방향 (폭 방향 (TD)) 으로 진동시키면서 코어 (87) 의 외주면에 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권부하는 도공품 권취 공정 (S7) 에서 권취한 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을, 코어 (87) 로부터 권출하는 도공품 권출 공정 (S8) 을 포함하고, 도공품 권출 공정 (S8) 에서, 코어 (87) 를 회전축 방향 (폭 방향 (TD)) 으로 진동시킨다.
코어 (87) 를 회전축 방향으로 진동 (오실레이션) 시키면서 코어 (87) 의 외주면에 권부된 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 경우, 통상적으로, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 은 폭 방향 (TD) 으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 권출된다.
본 실시형태에 관련된 세퍼레이터의 제조 방법에서는, 도공품 권출 공정 (S8) 에서 코어 (87) 의 진동을 적절히 제어함으로써, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 에 있어서의 왜곡을 없애면서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 도공품 권출 공정 (S8) 에서, 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 의 폭 방향 (TD) 에 있어서의 왜곡을 저감시키면서 내열 세퍼레이터 원단 (12b) 을 권출하는 것이 가능한 세퍼레이터의 제조 방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법을, 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터의 제조에 적용했을 경우를 예로 하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법은, 리튬 이온 이차 전지용 세퍼레이터 이외의 각종 필름의 제조에 적용할 수 있다.
[보충]
본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법은, 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어로부터 권출하는 권출 공정을 포함하고, 상기 권출 공정에서, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키는 것을 특징으로 하고 있다.
코어를 회전축 방향으로 진동 (오실레이션) 시키면서 당해 코어의 외주면에 권부된 필름을 권출하는 경우, 통상적으로, 필름은 당해 필름의 폭 방향 (코어의 회전축 방향) 으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 권출된다.
상기의 구성에서는, 권출 공정에서 코어의 진동을 적절히 제어함으로써, 상기 왜곡을 없애면서 필름을 권출하는 것이 가능해진다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 필름의 폭 방향에 있어서의 왜곡을 저감시키면서 당해 필름을 권출하는 것이 가능한 필름 제조 방법을 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법에서는, 상기 권취 공정에서, 상기 필름은, 상기 회전축 방향으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 상기 코어에 중첩적으로 권부되어 있고, 상기 권출 공정에서, 권출한 상기 필름에 있어서의 상기 왜곡이 작아지도록 상기 코어의 진동을 제어하는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 의하면, 권출 공정에서, 권출한 필름에 있어서의 상기 왜곡이 작아지도록 코어의 진동을 제어함으로써, 권출 공정에서 필름을 곧은 상태에 가깝게 하여 권출할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법에서는, 상기 권출 공정에 있어서의 상기 코어의 진동 주기 및 진폭은, 상기 권취 공정에 있어서의 상기 코어의 진동 주기 및 진폭과 동일한 것이 바람직하다.
상기의 구성에서는, 권출 공정에 있어서의 코어의 진동 주기 및 진폭을, 권취 공정에 있어서의 코어의 진동 주기 및 진폭에 일치시킴으로써, 상기 왜곡을 바람직하게 없애면서 필름을 권출하는 것이 가능해진다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 권출 공정에서 필름을 곧은 상태에 바람직하게 가깝게 하여 권출할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법에서는, 권출한 상기 필름의 폭 방향에 있어서의 단부의 위치를 검출하고, 검출한 정보에 기초하여, 상기 코어의 진동을 제어하는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 의하면, 권출한 필름의 폭 방향에 있어서의 단부의 검출 결과에 기초하여, 당해 필름에 있어서의 상기 왜곡이 작아지도록 코어의 진동을 피드백 제어하는 것이 가능해진다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 권출 공정에서 필름을 보다 곧은 상태에 가깝게 하여 권출할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법에서는, 상기 권출 공정에서 권출한 상기 필름을, 소정의 제품폭으로 슬릿하는 슬릿 공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
상기의 구성에서는, 권출 공정에서 권출한 상기 왜곡을 저감시킨 필름이 슬릿 공정에 도입된다. 그 때문에, 슬릿 공정에서 필름을 슬릿할 때, 제품화가 불가능한, 필름의 폭 방향의 양단부에 있어서 당해 폭 방향으로 물결친 부분의 폭 (요동폭) 을 감소시키는 것이 가능해진다.
따라서, 상기의 구성에 의하면, 제품의 생산성의 악화를 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태에 관련된 필름 제조 방법에서는, 상기 필름은, 당해 필름의 표면 및 이면 중 적어도 일방에 기능층이 형성된 것이어도 된다.
본 발명의 일 양태는, 표면 및 이면 중 적어도 일방에 기능층이 형성된 필름에 대해서도 적용 가능하다.
상기의 구성에 의하면, 기능층이 형성된 필름에 있어서의 상기 왜곡을 저감시키면서 당해 필름을 권출할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관련된 필름 권출 방법은, 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 권출하는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 서술한 바와 같이, 코어를 회전축 방향으로 진동 (오실레이션) 시키면서 당해 코어의 외주면에 권부된 필름을 권출하는 경우, 통상적으로 당해 필름은 코어의 회전축 방향 (필름의 폭 방향) 으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 권출된다.
상기의 구성에서는, 코어의 진동을 적절히 제어함으로써, 상기 왜곡을 없애면서 필름을 권출하는 것이 가능해진다.
따라서 상기의 구성에 의하면, 필름의 폭 방향에 있어서의 왜곡을 저감시키면서 당해 필름을 권출하는 것이 가능한 필름 권출 방법을 실현할 수 있다.
본 발명은 상기 서술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 청구항에 나타낸 범위에서 여러 가지 변경이 가능하고, 상이한 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1 리튬 이온 이차 전지
4 내열층 (기능층)
12 세퍼레이터 (필름)
12a 내열 세퍼레이터 (필름)
12b 내열 세퍼레이터 원단 (필름)
12c 세퍼레이터 원단 (필름)
87 코어
S7 도공품 권취 공정 (권취 공정)
S8 도공품 권출 공정 (권출 공정, 필름 권출 방법)
S9 슬릿 공정
E 단부
TD 폭 방향 (회전축 방향)

Claims (7)

  1. 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어로부터 권출하는 권출 공정을 포함하고,
    상기 권출 공정에서, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 권취 공정에서, 상기 필름은, 상기 회전축 방향으로 물결치듯이 왜곡된 상태로 상기 코어에 중첩적으로 권부되어 있고,
    상기 권출 공정에서, 권출한 상기 필름에 있어서의 상기 왜곡이 작아지도록 상기 코어의 진동을 제어하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 권출 공정에 있어서의 상기 코어의 진동 주기 및 진폭은, 상기 권취 공정에 있어서의 상기 코어의 진동 주기 및 진폭과 동일한 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    권출한 상기 필름의 폭 방향에 있어서의 단부의 위치를 검출하고, 검출한 정보에 기초하여, 상기 코어의 진동을 제어하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 권출 공정에서 권출한 상기 필름을, 소정의 제품폭으로 슬릿하는 슬릿 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름은, 당해 필름의 표면 및 이면 중 적어도 일방에 기능층이 형성된 것임을 특징으로 하는 필름 제조 방법.
  7. 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 당해 코어의 외주면에 필름을 권부하는 권취 공정에서 권취한 상기 필름을, 상기 코어를 회전축 방향으로 진동시키면서 권출하는 것을 특징으로 하는 필름 권출 방법.
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