塗工装置および塗工方法
【課題】塗液の脈動による塗膜の膜厚ばらつきを低減させる。
【解決手段】塗液を供給する塗液供給ポンプ２と、基材に塗工するコーティングヘッド７と、塗液供給ポンプ２からコーティングヘッド７までを接続するメイン配管３と、メイン配管３に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブ４とを有した塗工装置１００において、塗液供給ポンプ２から塗液流路切替えバルブ４までの間に、一時的に塗液を蓄えることのできるアキュムレータ５を設け、さらにこのアキュムレータ５のガス空間領域の上端の位置が、コーティングヘッド７の吐出口の位置よりも高い位置となるように、アキュムレータ５を配置することで、配管圧力の経時変化にも耐え、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させる。
【解決手段】塗液を供給する塗液供給ポンプ２と、基材に塗工するコーティングヘッド７と、塗液供給ポンプ２からコーティングヘッド７までを接続するメイン配管３と、メイン配管３に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブ４とを有した塗工装置１００において、塗液供給ポンプ２から塗液流路切替えバルブ４までの間に、一時的に塗液を蓄えることのできるアキュムレータ５を設け、さらにこのアキュムレータ５のガス空間領域の上端の位置が、コーティングヘッド７の吐出口の位置よりも高い位置となるように、アキュムレータ５を配置することで、配管圧力の経時変化にも耐え、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工装置および塗工方法に関し、特に、塗液の脈動による塗膜の膜厚ばらつきを低減させる塗工装置および塗工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話といったモバイル機器の小型・軽量化に伴い、これらの電源として、高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池が多く採用されている。
リチウムイオン二次電池は、一般に集電体と呼ばれる金属箔に、電極活物質と導電材と結着材とを含む塗液を塗工した電極板を、電気的絶縁性を有するセパレータを介して積層し、積層された電極板を外装部材に封入し、電解液を注入・密閉して製造される。
【０００３】
電極板は、電極活物質と導電材と結着材とを混合した塗液を調整し、集電体である基材（金属箔）に塗工し、乾燥することにより形成される。さらに、必要に応じて電極板を形成した集電体をプレスするプレス工程を経た後、プレスした集電体を所定の寸法に切断するスリット工程・裁断工程を経て、電極板が製造される。
基材への塗工を行う方法として、塗液を連続的に基材に塗工し、集電板上の電極自体をスリット工程・裁断工程で制御する方法がある。また、近年は基材上で塗液を塗工した塗工部と塗液を塗工していない未塗工部とを順次形成する、間欠塗工方式も広く用いられている。
【０００４】
集電体に塗工し、乾燥する工程では、塗液を均一に塗工する必要がある。工業的にこのように基板に塗膜を形成する方法として、一般的にコンマリバース、コンマダイレクト、ダイコート、リップコート等の方法により、間欠塗工が行われている。
一方、リチウムイオン二次電池の電池容量は、電池全体の活物質量に依存する。そのため、容量を増やすために、一般的に、電極膜厚は１００μｍ以上に設定されている。また、リチウムイオン二次電池の電極は、当該電極の表面形状や膜厚精度が集電性に大きな影響を与える他、電極の巻き取りや積層時に障害となり、また、極端な膜厚ばらつきはセパレータを突き破り正極と負極の短絡を起こす要因となるため、膜厚の均一な電極を作成することが重要である。
【０００５】
このような非常に厚い塗膜を得るための塗工方式として、上記した塗工方式の中でも、一定幅のスリットを有するヘッドから塗液を吐出し、被塗工物表面に所望の厚みの塗工膜を形成するスリット型ダイコータによる塗工方式が広く採用されてきた。
ダイコータを用いて基材に塗膜を形成する場合には、通常、ポンプから送液されるスラリーをダイコータのヘッド内部のマニホールドに一旦貯め、ダイコータのヘッドを基材に近接させた状態でヘッドに設けられたスリット形状のノズルから塗液を吐出して、ヘッドと一定の間隔を保って相対的に走行する基材との間にビードと呼ばれる液溜りを形成し、この状態で基材の走行に伴って塗液を引き出して塗膜を形成する。この方式は高い粘度の塗液の操作に適しており、適切なポンプと組み合わせることで、非常に厚みのある塗膜が得られる方式である。このようなダイコータを用いた間欠塗工装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００６】
従来の方式では、塗液の供給を厳密に制御することで一定の膜厚の均一性を確保できるとされるが、塗液を供給するポンプやその他駆動部の振動などの影響でダイヘッドからの塗液の吐出に脈動が生じ、その結果、塗膜に周期的なムラや不規則なばらつきが発生することがあった。このようなムラやばらつきはリチウムイオン二次電池の製造に大きく影響を及ぼすことが知られている。特許文献１には、ヘッドを駆動させてマニホールドおよびノズル内の塗液を吸引し、塗工始端の塗膜の厚塗りを防止する方法が記載されているが、脈動による膜厚のばらつきを低減させる手法については言及されていない。
【０００７】
ダイコータを用いる塗工方式において、更に均一な塗膜を得るためには、塗液を供給するポンプの振動や擦動部の不均一な動き、送液配管の振動などによる、微少な吐出の脈動や振動を完全に除去することが必要となる。
一般的に塗液を供給するポンプから発生する吐出脈動の影響を除く手段としては、通常エアチャンバやアキュムレータ等の蓄圧器を設置することが提案されている。
【０００８】
ここで、ダイコータを用いて基材に塗膜を間欠塗工する方式として、塗液流路切替えバルブを用いて塗液の流れを制限する方法が広く知られている。このような塗液流路切替えバルブを用いて間欠塗工を行う方式においては、送液配管内の圧力が負圧になる場合があるため、吐出脈動の影響を除く目的で送液配管に例えばアキュムレータを設置した場合、アキュムレータのエア抜けが発生するため、ポンプから発生する吐出脈動の影響を長時間抑制することは困難である。
【０００９】
また、塗液を供給するポンプから発生する吐出脈動の影響を除く手段として、ポンプとヘッドとの間に脈動を抑制するためのアキュムレータを備え、さらに、塗工停止時に塗液が流入する流路の圧力を制御し、配管内圧を一定にすることで膜厚ばらつきを抑制する塗工装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、このようにアキュムレータを設けさらに、塗工停止時に塗液が流入する流路の圧力を制御する方法にあっては、経時による塗液の流動特性変化に対応するためにはリアルタイムで圧力を調整する必要があるため、流路の圧力のモニタリングが不可欠であり、手間やコストが増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２２９４８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０７７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、少なくとも塗液を供給するポンプと、基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドまでを接続するメイン配管と、前記メイン配管に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブとを有した塗工装置において、塗液の脈動による塗膜の膜厚ばらつきを低減させることの可能な塗工装置および塗工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、塗液を供給するポンプとコーティングヘッドとの間に蓄圧部を設け、且つ、この蓄圧部の、ガスが充填されるガス空間領域の上端の高さが、コーティングヘッドの吐出口の高さよりも高くなるようにすることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の請求項１に係る塗工装置は、塗液を供給するポンプと、前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置されることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に係る塗工装置は、前記蓄圧部は、前記メイン配管の、前記ポンプと前記塗液供給バルブとの間に複数配置されることを特徴としている。
請求項３に係る塗工装置は、前記複数の蓄圧部のうち、前記ポンプにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積は、前記塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積と同一またはそれ以上であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に係る塗工装置は、前記塗液供給バルブに接続され前記塗液を前記メイン配管に循環する循環流路を有し、前記塗液供給バルブは、前記コーティングヘッド側と前記循環流路側とで切り換えて前記塗液を供給するようになっていることを特徴としている。
請求項５に係る塗工装置は、前記蓄圧部は前記メイン配管から分岐した分岐配管に配置されることを特徴としている。
【００１５】
請求項６に係る塗工装置は、前記蓄圧部は、アキュムレータであることを特徴としている。
また、本発明の請求項７に係る塗工方法は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塗工装置を用いて、基材に塗液を塗工することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗液を供給するポンプと、前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置した。そのため、配管圧力の経時変化にも耐え、ポンプから発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させることができる。
【００１７】
特に、ポンプと塗液供給バルブとの間に複数の蓄圧部を設け、塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部のガス空間領域の容積を、ポンプにより近い側の蓄圧部のガス空間領域の容積と同等以上とした。そのため、塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部が、間欠塗工のための塗液供給バルブの動作に伴うメイン配管の圧力変動の影響を受け、その結果、ガス空間領域のガスが抜けたとしても、ガス空間領域を圧力変動を抑制するためのクッションとして動作させることができる。そのため、より確実に膜厚ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る塗工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗工装置とアキュムレータとの位置関係の一例を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗工装置と複数のアキュムレータとの位置関係の一例を説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態に係る塗工装置について説明する。なお、本発明の実施の形態は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の実施の形態の範囲に含まれうるものである。
図１は、本発明の実施形態に係る塗工装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２０】
本実施形態における塗工装置１００において、塗液タンク１は、塗液供給ポンプ２に接続されており、メイン配管３にて塗液流路切替えバルブ４と繋がっている。また、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間にアキュムレータ５および圧力計６を備えている。
塗液流路切替えバルブ４には、コーティングヘッド７に向かう塗液供給流路８と塗液タンク１に向かう塗液循環流路９とが設けられている。
【００２１】
なお、図１に示した塗工装置１００では、塗液循環流路９を塗液タンク１に接続しているが、塗液供給ポンプ２と塗液タンク１との間の塗液供給配管１０へ接続して、塗液を循環させるようにしてもよい。
また、図１ではアキュムレータ５を一つのみ設けているが、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間に複数個設けてもよい。
【００２２】
図２は、図１に示す塗工装置１００とアキュムレータ５との位置関係を説明するための断面模式図である。
図２に示すように、アキュムレータ５はメイン配管３に設けられ、このメイン配管３は塗液流路切替えバルブ４と接続され、この塗液流路切替えバルブ４に設けられた一方の塗液供給流路８にコーティングヘッド７が接続されている。
【００２３】
そして、メイン配管３、塗液流路切替えバルブ４を経て、塗液供給流路８から供給された塗液は、コーティングヘッド７のマニホールド７ａに供給され、スロット７ｂから吐出口１１を通して、図示しない基材に向かって吐出される。
このアキュムレータ５は、液体、スラリー等の圧力エネルギを気体の圧力エネルギに変換して蓄えておく蓄圧器である。本発明において用いるアキュムレータ５は、一般的なアキュムレータであれば特に限定されない。アキュムレータ５は、ハウジンングと、該ハウジング内でピストンや袋等により画成された、所定圧力のガスを封入したガス空間領域１４と、メイン配管３から塗液が流入する蓄圧室１３とを含んで構成される。
【００２４】
塗液供給ポンプ２から吐出された高圧の塗液は、メイン配管３を通って一部がアキュムレータ５のガス空間領域１４に封入されたガスを圧縮しながらアキュムレータ５の蓄圧室１３に蓄えられる。これによって、塗液供給ポンプ２の脈動は、ガス空間領域１４に封入されたガスがクッションの役目を果たして吸収されるようになっている。
そして、アキュムレータ５は、図２に示すように、アキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置が、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように配置されるようになっている。
【００２５】
図３は、塗工装置１００に、複数のアキュムレータを配置した場合の一例を示す、断面模式図である。
メイン配管３内において、塗液流路切替えバルブ４により近い位置にアキュムレータ５が接続され、塗液供給ポンプ２により近い位置にアキュムレータ５ａが接続される。このアキュムレータ５ａは、前記アキュムレータ５と同等の機能構成を有する。
【００２６】
そして、塗液は、図３に示すように、メイン配管３、塗液流路切替えバルブ４を経て、塗液供給流路８に供給され、この塗液供給流路８から供給された塗液は、コーティングヘッド７のマニホールド７ａに供給され、スロット７ｂから吐出口１１を通して、図示しない基材に向かって吐出される。
そして、アキュムレータ５および５ａは、それぞれ所定圧力のガス（例えば、窒素ガス）を封入したガス空間領域１４、１４ａと、メイン配管３から塗液が流入する蓄圧室１３、１３ａとを備える。このとき、ガス空間領域１４の容積は、ガス空間領域１４ａの容積以上である。そして、図３に示すように、アキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置およびアキュムレータ５ａのガス空間領域１４ａの上端１２ａの位置がともに、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように配置される。
【００２７】
本発明によれば、少なくとも塗液を供給する塗液供給ポンプ２と、基材に塗工するコーティングヘッド７と、塗液供給ポンプ２からコーティングヘッド７までを接続するメイン配管３と、メイン配管３に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブ４とを有した塗工装置であって、塗液供給ポンプ２から塗液流路切替えバルブ４までの間に、一時的に塗液を蓄えることのできるアキュムレータ５のみ、またはアキュムレータ５および５ａを設け、これらアキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置およびアキュムレータ５ａのガス空間領域１４ａの上端１２ａの位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように、アキュムレータ５のみまたはアキュムレータ５および５ａを配置している。そのため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動は、アキュムレータ５により、またはアキュムレータ５および５ａにより吸収されることになる。したがって、配管圧力の経時変化にも耐え、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動による膜厚のばらつきを低減させる塗工装置を提供することができる。
【００２８】
ここで、アキュムレータ５、５ａの素材は特に限定されることはなく、使用する溶剤への耐性があり、液漏れ、ガス漏れが生じない一般的な素材であれば問題ない。
また、アキュムレータ５、５ａは、塗液が蓄えられないガス空間領域１４、１４ａと、メイン配管３から塗液が流入して塗液が蓄えられる蓄圧室１３、１３ａとを備える構成であればよい。したがって、例えばメイン配管３にＬ字型配管を接続し、その上にストレート管をつなげ、先端をガスケットで密閉したもの等であってもよく、要は、蓄圧することができればよい。
【００２９】
塗液を蓄えていないガス空間領域１４、１４ａは、塗液の流入量に応じて圧縮・膨張する物質で満たされていればよく、空気、窒素ガスなどの気体であることが好ましい。つまり、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動はガス空間領域１４、１４ａ内の気体がクッションの役目を果たして吸収される。したがって、塗液を蓄えないガス空間領域１４、１４ａは、塗液の流入量に応じて圧縮・膨張する物質で満たされていればよい。
【００３０】
前述のように、本発明の実施形態に係る塗工装置１００は、アキュムレータが複数備えられてもよく、この場合、複数のアキュムレータ５、５ａそれぞれのガス空間領域１４、１４ａの上端１２、１２ａの位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置にあればよい。
また、各アキュムレータ上端１２、１２ａとコーティングヘッド７の吐出口１１との差は３００〔ｍｍ〕以内であることが好ましい。３００〔ｍｍ〕以上であると、アキュムレータ５、５ａの構成部材が大きくなり製造コストが増加する他、アキュムレータ５、５ａに蓄えられる塗液が多くなるため、塗液のロスが増加する場合がある。
【００３１】
また、従来の塗工装置のように、アキュムレータの上端の位置を規定しない場合、アキュムレータの上端の位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも低い位置であるときには、配管内圧が高く、アキュムレータがすべて塗液で満たされてしまうため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動を低減することができない可能性がある。
また、このようにアキュムレータの上端の位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも低い場合には、アキュムレータに圧空を送り込むことでアキュムレータがすべて塗液で満たされることを防止することができる。しかしながら、圧空を送り込むためには、コンプレッサーが必要となるため、塗工装置が煩雑になり、コストも増大するという問題がある。
【００３２】
本発明の塗工装置１００は、単に、ガス空間領域１４、１４ａの上端の位置を、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高くするだけで、ガス空間領域１４、１４ａが塗液で満たされることを回避することができる。したがって、簡易な構成で実現することができる。
図３に示す、本発明の実施形態に係る塗工装置１００に備えられた複数のアキュムレータ５、５ａは、ガス空間領域１４、１４ａの容積が、塗液供給ポンプ２により近い側のアキュムレータ５ａよりも塗液流路切替えバルブ４側のアキュムレータ５の方が大きいか、等しくなるアキュムレータであればよい。塗液流路切替えバルブ４側のアキュムレータ５は、塗液供給ポンプ２により近い側のアキュムレータ５ａよりも間欠塗工による塗液流路切替えの際のメイン配管３の圧力の変動の影響を受けやすい。そのため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動を抑制するクッションの役目を果たしているガス空間領域１４から、気体が流出しやすい。その結果、ガス空間領域１４から気体が流出した場合にはアキュムレータ５がクッションの役目を果たさなくなる可能性がある。
【００３３】
しかしながら、塗液流路切替えバルブ４により近い側のアキュムレータ５のガス空間領域１４気体が流出することを考慮して、ガス空間領域１４の容積を設定することによって、ガス空間領域１４から気体が流出した場合であっても、クッションの役目を十分果たすことができる。
また、アキュムレータ５、５ａの状態を把握するために、メイン配管３内に圧力計６を設置し、アキュムレータ５、５ａの圧力を測定することが好ましい。圧力計６はメイン配管３内の、どの位置に設置してもかまわないが、通常アキュムレータの近くに設置することが好ましく、複数のアキュムレータ５、５ａに対しては、それぞれの近くに圧力計を設置することが好ましい。
【００３４】
本発明の実施形態に係る塗工装置１００における塗液供給ポンプ２としては、有機溶剤対応の一般的なポンプを使用することができるが、回転容積型のポンプが好ましく、特にモーノポンプが好ましい。
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００におけるメイン配管３としては、有機溶剤対応の一般的なポンプ用配管を使用することができる。
【００３５】
本発明の実施形態に係る塗工装置１００におけるコーティングヘッド７としては、間欠塗工が可能なダイヘッドが好ましい。ダイヘッドは、所定の幅の直方体形状の金属ブロックからなり、先端部が斜めに削り取られた、一般的なくさび型のものを使用することができ、吐出口１１の形状は特に限定されない。
本発明の実施形態に係る塗工装置１００における塗液流路切替えバルブ４としては、塗液の流れをコーティングヘッド７へ向かう塗液供給流路８と、メイン配管３へ循環させる塗液循環流路９とで切り替えることができるものであればよく、例えば、有機溶剤に対応した一般的な電磁弁やピストン、ダイアフラムにより流路を制御する仕組みのバルブが使用できる。
【００３６】
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００においては、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間に、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動などの塗液の圧力変動を緩衝する緩衝材を備えてもよい。
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００においては、アキュムレータ５を、前記メイン配管３に直接設けてもよく、或いは、メイン配管３から分岐した配管に設けてもよい。メイン配管３から分岐した配管にアキュムレータ５を設けることによって、前記塗液供給ポンプ２から前記コーティングヘッド７への送液は何ら阻害されることはなく、且つ吐出脈動などの吐液の圧力変動を抑制することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、塗液流路切替えバルブ４により、流路を切り換えることで間欠塗工を行う場合について説明したがこれに限るものではなく、バルブを開閉動作することで間欠塗工を行う場合であっても適用することができる。
【実施例１】
【００３８】
以下に、本発明に係る塗工装置１００について、具体的な実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明は下記実施例によって制限されるものではない。
（実施例１）
＜塗工装置＞
塗液タンク１に塗液供給ポンプ２としてモーノポンプ（兵神装備株式会社製）を接続し、モーノポンプの吐出口から塗液流路切替えバルブ４まで、および、塗液流路切替えバルブ４からコーティングヘッド７としてのダイヘッドをまでをメイン配管３にて接続した。
【００３９】
モーノポンプと塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータ５ａとしてのアキュムレ―タＡを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータ５としてのアキュムレータＢを、それぞれ設置した。また、塗液流路切替えバルブ４から塗液タンク１へ塗液を戻す塗液循環流路９を設けた。塗液流路切替えバルブ４としては、電磁弁制御のバルブを使用した。
【００４０】
アキュムレータＡのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置から５〔ｃｍ〕高く、アキュムレータＢのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置から７．５〔ｃｍ〕高くなるよう、それぞれのアキュムレータＡ，Ｂを設置し、アキュムレータＢのガス空間領域１４の容積は、アキュムレータＡのガス空間領域１４ａの容積よりも１．５倍となるよう調整した。
＜塗液＞
マンガン酸リチウム、ポリフッ化ビニリデン、導電補助剤、Ｎ−メチルピロリドンを混合し、粘度が５０００〔ｍＰａ.ｓ〕の塗液を調整した。
＜基材＞
塗工基材として、３００〔ｍｍ〕巾、厚さが７５〔μｍ〕のＰＥＴフィルムを使用した。
＜塗工条件＞
塗液供給ポンプ２のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、６０分間、間欠塗工を行い、塗膜を作成した。
【００４１】
（実施例２）
塗液供給ポンプ２としてのモーノポンプと塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＣを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＤをそれぞれ設置し、アキュムレータＣおよびＤのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置からともに５〔ｃｍ〕高くし、アキュムレータＣおよびＤのガス空間領域１４および１４ａの容積が、等しくなるように調整した。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
（比較例１）
モーノポンプ（塗液供給ポンプ２）と塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＥを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＦを、それぞれ設置し、アキュムレータＥおよびＦのガス空間領域の上端はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１からともに５〔ｃｍ〕低くした。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
（比較例２）
モーノポンプ（塗液供給ポンプ２）と塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＧを、塗液流路切替えバルブの塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＨを、それぞれ設置し、アキュムレータＧのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口の位置から８〔ｃｍ〕高く、アキュムレータＨのガス空間領域の上端の位置はダイヘッドの吐出口の位置から４〔ｃｍ〕高くなるよう、それぞれのアキュムレータを設置し、アキュムレータＨのガス空間領域の容積が、アキュムレータＦのガス空間領域の容積の０．５倍となるよう調整した。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
【００４２】
（評価）
実施例１、２および比較例１、２にて作成された塗膜のうち、塗工開始直後と６０分間塗工後の塗膜の中心部から２０〔ｍｍ〕×１００〔ｍｍ〕の断片をそれぞれ切り出し、接触式連続式膜厚計（アンリツ株式会社製）を用いて膜厚を測定し、下記（１）式から、膜厚の最小値Ｈｍｉｎに対する最高値Ｈｍａｘの増加率Ｈｉ（％）を求めた。
【００４３】
Ｈｉ＝（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／Ｈｍｉｎ×１００ ……（１）
その結果を、表１に示す。
なお、表１において、増加率Ｈｉが２％を超えていない場合は「○」、２〜６％であった場合は「△」、６％を超えている場合は「×」で示している。
【００４４】
【表１】
【００４５】
前記（実施例１）および（実施例２）の塗工装置１００においては、塗工開始直後から６０分後まで安定的に膜厚が均一な塗膜を塗工することができた。
一方、（比較例１）の塗工装置においては、塗工開始直後から塗膜の膜厚にばらつきが見られた。これは、アキュムレータのガス空間領域の上端の位置がコーティングヘッドの吐出口１１よりも低い位置にあったため、アキュムレータへかかる塗液圧力が高く、アキュムレータが塗液で満たされてしまい、アキュムレータの効果が弱まったためと推察した。
【００４６】
また、（比較例２）の塗工装置においては、塗工開始直後は塗膜の膜厚は均一であったが、６０分後には塗膜の膜厚にばらつきが見られた。これは、メイン配管３内の圧力が経時で変動したため、塗液流路切替えバルブ４に近いアキュムレータが塗液で満たされてしまい、アキュムレータの効果が弱まったためと推察した。
以上より本発明の効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の塗工装置によれば、間欠塗工した塗膜において、従来の塗工装置よりも配管圧力の経時変化にも耐え、ポンプから発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させる塗工装置を提供することができるという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。したがって、本発明は厳密な電極の膜厚制御が必要となるリチウムイオン二次電池の電極塗工に好適に活用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 塗液タンク
２ 塗液供給ポンプ
３ メイン配管
４ 塗液流路切替えバルブ
５、５ａ アキュムレータ
６ 圧力計
７ コーティングヘッド
８ 塗液供給流路
９ 塗液循環流路
１０ 塗液供給配管
１１ 吐出口
１２、１２ａ アキュムレータガス空間領域上端
１３、１３ａ 蓄圧室
１４、１４ａ ガス空間領域
１００ 塗工装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工装置および塗工方法に関し、特に、塗液の脈動による塗膜の膜厚ばらつきを低減させる塗工装置および塗工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話といったモバイル機器の小型・軽量化に伴い、これらの電源として、高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池が多く採用されている。
リチウムイオン二次電池は、一般に集電体と呼ばれる金属箔に、電極活物質と導電材と結着材とを含む塗液を塗工した電極板を、電気的絶縁性を有するセパレータを介して積層し、積層された電極板を外装部材に封入し、電解液を注入・密閉して製造される。
【０００３】
電極板は、電極活物質と導電材と結着材とを混合した塗液を調整し、集電体である基材（金属箔）に塗工し、乾燥することにより形成される。さらに、必要に応じて電極板を形成した集電体をプレスするプレス工程を経た後、プレスした集電体を所定の寸法に切断するスリット工程・裁断工程を経て、電極板が製造される。
基材への塗工を行う方法として、塗液を連続的に基材に塗工し、集電板上の電極自体をスリット工程・裁断工程で制御する方法がある。また、近年は基材上で塗液を塗工した塗工部と塗液を塗工していない未塗工部とを順次形成する、間欠塗工方式も広く用いられている。
【０００４】
集電体に塗工し、乾燥する工程では、塗液を均一に塗工する必要がある。工業的にこのように基板に塗膜を形成する方法として、一般的にコンマリバース、コンマダイレクト、ダイコート、リップコート等の方法により、間欠塗工が行われている。
一方、リチウムイオン二次電池の電池容量は、電池全体の活物質量に依存する。そのため、容量を増やすために、一般的に、電極膜厚は１００μｍ以上に設定されている。また、リチウムイオン二次電池の電極は、当該電極の表面形状や膜厚精度が集電性に大きな影響を与える他、電極の巻き取りや積層時に障害となり、また、極端な膜厚ばらつきはセパレータを突き破り正極と負極の短絡を起こす要因となるため、膜厚の均一な電極を作成することが重要である。
【０００５】
このような非常に厚い塗膜を得るための塗工方式として、上記した塗工方式の中でも、一定幅のスリットを有するヘッドから塗液を吐出し、被塗工物表面に所望の厚みの塗工膜を形成するスリット型ダイコータによる塗工方式が広く採用されてきた。
ダイコータを用いて基材に塗膜を形成する場合には、通常、ポンプから送液されるスラリーをダイコータのヘッド内部のマニホールドに一旦貯め、ダイコータのヘッドを基材に近接させた状態でヘッドに設けられたスリット形状のノズルから塗液を吐出して、ヘッドと一定の間隔を保って相対的に走行する基材との間にビードと呼ばれる液溜りを形成し、この状態で基材の走行に伴って塗液を引き出して塗膜を形成する。この方式は高い粘度の塗液の操作に適しており、適切なポンプと組み合わせることで、非常に厚みのある塗膜が得られる方式である。このようなダイコータを用いた間欠塗工装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００６】
従来の方式では、塗液の供給を厳密に制御することで一定の膜厚の均一性を確保できるとされるが、塗液を供給するポンプやその他駆動部の振動などの影響でダイヘッドからの塗液の吐出に脈動が生じ、その結果、塗膜に周期的なムラや不規則なばらつきが発生することがあった。このようなムラやばらつきはリチウムイオン二次電池の製造に大きく影響を及ぼすことが知られている。特許文献１には、ヘッドを駆動させてマニホールドおよびノズル内の塗液を吸引し、塗工始端の塗膜の厚塗りを防止する方法が記載されているが、脈動による膜厚のばらつきを低減させる手法については言及されていない。
【０００７】
ダイコータを用いる塗工方式において、更に均一な塗膜を得るためには、塗液を供給するポンプの振動や擦動部の不均一な動き、送液配管の振動などによる、微少な吐出の脈動や振動を完全に除去することが必要となる。
一般的に塗液を供給するポンプから発生する吐出脈動の影響を除く手段としては、通常エアチャンバやアキュムレータ等の蓄圧器を設置することが提案されている。
【０００８】
ここで、ダイコータを用いて基材に塗膜を間欠塗工する方式として、塗液流路切替えバルブを用いて塗液の流れを制限する方法が広く知られている。このような塗液流路切替えバルブを用いて間欠塗工を行う方式においては、送液配管内の圧力が負圧になる場合があるため、吐出脈動の影響を除く目的で送液配管に例えばアキュムレータを設置した場合、アキュムレータのエア抜けが発生するため、ポンプから発生する吐出脈動の影響を長時間抑制することは困難である。
【０００９】
また、塗液を供給するポンプから発生する吐出脈動の影響を除く手段として、ポンプとヘッドとの間に脈動を抑制するためのアキュムレータを備え、さらに、塗工停止時に塗液が流入する流路の圧力を制御し、配管内圧を一定にすることで膜厚ばらつきを抑制する塗工装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、このようにアキュムレータを設けさらに、塗工停止時に塗液が流入する流路の圧力を制御する方法にあっては、経時による塗液の流動特性変化に対応するためにはリアルタイムで圧力を調整する必要があるため、流路の圧力のモニタリングが不可欠であり、手間やコストが増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２２９４８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０７７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、少なくとも塗液を供給するポンプと、基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドまでを接続するメイン配管と、前記メイン配管に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブとを有した塗工装置において、塗液の脈動による塗膜の膜厚ばらつきを低減させることの可能な塗工装置および塗工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、塗液を供給するポンプとコーティングヘッドとの間に蓄圧部を設け、且つ、この蓄圧部の、ガスが充填されるガス空間領域の上端の高さが、コーティングヘッドの吐出口の高さよりも高くなるようにすることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の請求項１に係る塗工装置は、塗液を供給するポンプと、前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置されることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に係る塗工装置は、前記蓄圧部は、前記メイン配管の、前記ポンプと前記塗液供給バルブとの間に複数配置されることを特徴としている。
請求項３に係る塗工装置は、前記複数の蓄圧部のうち、前記ポンプにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積は、前記塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積と同一またはそれ以上であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に係る塗工装置は、前記塗液供給バルブに接続され前記塗液を前記メイン配管に循環する循環流路を有し、前記塗液供給バルブは、前記コーティングヘッド側と前記循環流路側とで切り換えて前記塗液を供給するようになっていることを特徴としている。
請求項５に係る塗工装置は、前記蓄圧部は前記メイン配管から分岐した分岐配管に配置されることを特徴としている。
【００１５】
請求項６に係る塗工装置は、前記蓄圧部は、アキュムレータであることを特徴としている。
また、本発明の請求項７に係る塗工方法は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塗工装置を用いて、基材に塗液を塗工することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、塗液を供給するポンプと、前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置した。そのため、配管圧力の経時変化にも耐え、ポンプから発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させることができる。
【００１７】
特に、ポンプと塗液供給バルブとの間に複数の蓄圧部を設け、塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部のガス空間領域の容積を、ポンプにより近い側の蓄圧部のガス空間領域の容積と同等以上とした。そのため、塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部が、間欠塗工のための塗液供給バルブの動作に伴うメイン配管の圧力変動の影響を受け、その結果、ガス空間領域のガスが抜けたとしても、ガス空間領域を圧力変動を抑制するためのクッションとして動作させることができる。そのため、より確実に膜厚ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る塗工装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗工装置とアキュムレータとの位置関係の一例を説明するための断面模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗工装置と複数のアキュムレータとの位置関係の一例を説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態に係る塗工装置について説明する。なお、本発明の実施の形態は、以下に記載する実施の形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の実施の形態の範囲に含まれうるものである。
図１は、本発明の実施形態に係る塗工装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２０】
本実施形態における塗工装置１００において、塗液タンク１は、塗液供給ポンプ２に接続されており、メイン配管３にて塗液流路切替えバルブ４と繋がっている。また、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間にアキュムレータ５および圧力計６を備えている。
塗液流路切替えバルブ４には、コーティングヘッド７に向かう塗液供給流路８と塗液タンク１に向かう塗液循環流路９とが設けられている。
【００２１】
なお、図１に示した塗工装置１００では、塗液循環流路９を塗液タンク１に接続しているが、塗液供給ポンプ２と塗液タンク１との間の塗液供給配管１０へ接続して、塗液を循環させるようにしてもよい。
また、図１ではアキュムレータ５を一つのみ設けているが、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間に複数個設けてもよい。
【００２２】
図２は、図１に示す塗工装置１００とアキュムレータ５との位置関係を説明するための断面模式図である。
図２に示すように、アキュムレータ５はメイン配管３に設けられ、このメイン配管３は塗液流路切替えバルブ４と接続され、この塗液流路切替えバルブ４に設けられた一方の塗液供給流路８にコーティングヘッド７が接続されている。
【００２３】
そして、メイン配管３、塗液流路切替えバルブ４を経て、塗液供給流路８から供給された塗液は、コーティングヘッド７のマニホールド７ａに供給され、スロット７ｂから吐出口１１を通して、図示しない基材に向かって吐出される。
このアキュムレータ５は、液体、スラリー等の圧力エネルギを気体の圧力エネルギに変換して蓄えておく蓄圧器である。本発明において用いるアキュムレータ５は、一般的なアキュムレータであれば特に限定されない。アキュムレータ５は、ハウジンングと、該ハウジング内でピストンや袋等により画成された、所定圧力のガスを封入したガス空間領域１４と、メイン配管３から塗液が流入する蓄圧室１３とを含んで構成される。
【００２４】
塗液供給ポンプ２から吐出された高圧の塗液は、メイン配管３を通って一部がアキュムレータ５のガス空間領域１４に封入されたガスを圧縮しながらアキュムレータ５の蓄圧室１３に蓄えられる。これによって、塗液供給ポンプ２の脈動は、ガス空間領域１４に封入されたガスがクッションの役目を果たして吸収されるようになっている。
そして、アキュムレータ５は、図２に示すように、アキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置が、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように配置されるようになっている。
【００２５】
図３は、塗工装置１００に、複数のアキュムレータを配置した場合の一例を示す、断面模式図である。
メイン配管３内において、塗液流路切替えバルブ４により近い位置にアキュムレータ５が接続され、塗液供給ポンプ２により近い位置にアキュムレータ５ａが接続される。このアキュムレータ５ａは、前記アキュムレータ５と同等の機能構成を有する。
【００２６】
そして、塗液は、図３に示すように、メイン配管３、塗液流路切替えバルブ４を経て、塗液供給流路８に供給され、この塗液供給流路８から供給された塗液は、コーティングヘッド７のマニホールド７ａに供給され、スロット７ｂから吐出口１１を通して、図示しない基材に向かって吐出される。
そして、アキュムレータ５および５ａは、それぞれ所定圧力のガス（例えば、窒素ガス）を封入したガス空間領域１４、１４ａと、メイン配管３から塗液が流入する蓄圧室１３、１３ａとを備える。このとき、ガス空間領域１４の容積は、ガス空間領域１４ａの容積以上である。そして、図３に示すように、アキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置およびアキュムレータ５ａのガス空間領域１４ａの上端１２ａの位置がともに、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように配置される。
【００２７】
本発明によれば、少なくとも塗液を供給する塗液供給ポンプ２と、基材に塗工するコーティングヘッド７と、塗液供給ポンプ２からコーティングヘッド７までを接続するメイン配管３と、メイン配管３に設けられた間欠塗工に使用できる塗液流路切替えバルブ４とを有した塗工装置であって、塗液供給ポンプ２から塗液流路切替えバルブ４までの間に、一時的に塗液を蓄えることのできるアキュムレータ５のみ、またはアキュムレータ５および５ａを設け、これらアキュムレータ５のガス空間領域１４の上端１２の位置およびアキュムレータ５ａのガス空間領域１４ａの上端１２ａの位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置となるように、アキュムレータ５のみまたはアキュムレータ５および５ａを配置している。そのため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動は、アキュムレータ５により、またはアキュムレータ５および５ａにより吸収されることになる。したがって、配管圧力の経時変化にも耐え、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動による膜厚のばらつきを低減させる塗工装置を提供することができる。
【００２８】
ここで、アキュムレータ５、５ａの素材は特に限定されることはなく、使用する溶剤への耐性があり、液漏れ、ガス漏れが生じない一般的な素材であれば問題ない。
また、アキュムレータ５、５ａは、塗液が蓄えられないガス空間領域１４、１４ａと、メイン配管３から塗液が流入して塗液が蓄えられる蓄圧室１３、１３ａとを備える構成であればよい。したがって、例えばメイン配管３にＬ字型配管を接続し、その上にストレート管をつなげ、先端をガスケットで密閉したもの等であってもよく、要は、蓄圧することができればよい。
【００２９】
塗液を蓄えていないガス空間領域１４、１４ａは、塗液の流入量に応じて圧縮・膨張する物質で満たされていればよく、空気、窒素ガスなどの気体であることが好ましい。つまり、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動はガス空間領域１４、１４ａ内の気体がクッションの役目を果たして吸収される。したがって、塗液を蓄えないガス空間領域１４、１４ａは、塗液の流入量に応じて圧縮・膨張する物質で満たされていればよい。
【００３０】
前述のように、本発明の実施形態に係る塗工装置１００は、アキュムレータが複数備えられてもよく、この場合、複数のアキュムレータ５、５ａそれぞれのガス空間領域１４、１４ａの上端１２、１２ａの位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高い位置にあればよい。
また、各アキュムレータ上端１２、１２ａとコーティングヘッド７の吐出口１１との差は３００〔ｍｍ〕以内であることが好ましい。３００〔ｍｍ〕以上であると、アキュムレータ５、５ａの構成部材が大きくなり製造コストが増加する他、アキュムレータ５、５ａに蓄えられる塗液が多くなるため、塗液のロスが増加する場合がある。
【００３１】
また、従来の塗工装置のように、アキュムレータの上端の位置を規定しない場合、アキュムレータの上端の位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも低い位置であるときには、配管内圧が高く、アキュムレータがすべて塗液で満たされてしまうため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動を低減することができない可能性がある。
また、このようにアキュムレータの上端の位置がコーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも低い場合には、アキュムレータに圧空を送り込むことでアキュムレータがすべて塗液で満たされることを防止することができる。しかしながら、圧空を送り込むためには、コンプレッサーが必要となるため、塗工装置が煩雑になり、コストも増大するという問題がある。
【００３２】
本発明の塗工装置１００は、単に、ガス空間領域１４、１４ａの上端の位置を、コーティングヘッド７の吐出口１１の位置よりも高くするだけで、ガス空間領域１４、１４ａが塗液で満たされることを回避することができる。したがって、簡易な構成で実現することができる。
図３に示す、本発明の実施形態に係る塗工装置１００に備えられた複数のアキュムレータ５、５ａは、ガス空間領域１４、１４ａの容積が、塗液供給ポンプ２により近い側のアキュムレータ５ａよりも塗液流路切替えバルブ４側のアキュムレータ５の方が大きいか、等しくなるアキュムレータであればよい。塗液流路切替えバルブ４側のアキュムレータ５は、塗液供給ポンプ２により近い側のアキュムレータ５ａよりも間欠塗工による塗液流路切替えの際のメイン配管３の圧力の変動の影響を受けやすい。そのため、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動を抑制するクッションの役目を果たしているガス空間領域１４から、気体が流出しやすい。その結果、ガス空間領域１４から気体が流出した場合にはアキュムレータ５がクッションの役目を果たさなくなる可能性がある。
【００３３】
しかしながら、塗液流路切替えバルブ４により近い側のアキュムレータ５のガス空間領域１４気体が流出することを考慮して、ガス空間領域１４の容積を設定することによって、ガス空間領域１４から気体が流出した場合であっても、クッションの役目を十分果たすことができる。
また、アキュムレータ５、５ａの状態を把握するために、メイン配管３内に圧力計６を設置し、アキュムレータ５、５ａの圧力を測定することが好ましい。圧力計６はメイン配管３内の、どの位置に設置してもかまわないが、通常アキュムレータの近くに設置することが好ましく、複数のアキュムレータ５、５ａに対しては、それぞれの近くに圧力計を設置することが好ましい。
【００３４】
本発明の実施形態に係る塗工装置１００における塗液供給ポンプ２としては、有機溶剤対応の一般的なポンプを使用することができるが、回転容積型のポンプが好ましく、特にモーノポンプが好ましい。
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００におけるメイン配管３としては、有機溶剤対応の一般的なポンプ用配管を使用することができる。
【００３５】
本発明の実施形態に係る塗工装置１００におけるコーティングヘッド７としては、間欠塗工が可能なダイヘッドが好ましい。ダイヘッドは、所定の幅の直方体形状の金属ブロックからなり、先端部が斜めに削り取られた、一般的なくさび型のものを使用することができ、吐出口１１の形状は特に限定されない。
本発明の実施形態に係る塗工装置１００における塗液流路切替えバルブ４としては、塗液の流れをコーティングヘッド７へ向かう塗液供給流路８と、メイン配管３へ循環させる塗液循環流路９とで切り替えることができるものであればよく、例えば、有機溶剤に対応した一般的な電磁弁やピストン、ダイアフラムにより流路を制御する仕組みのバルブが使用できる。
【００３６】
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００においては、塗液供給ポンプ２と塗液流路切替えバルブ４との間に、塗液供給ポンプ２から発生する吐出脈動などの塗液の圧力変動を緩衝する緩衝材を備えてもよい。
また、本発明の実施形態に係る塗工装置１００においては、アキュムレータ５を、前記メイン配管３に直接設けてもよく、或いは、メイン配管３から分岐した配管に設けてもよい。メイン配管３から分岐した配管にアキュムレータ５を設けることによって、前記塗液供給ポンプ２から前記コーティングヘッド７への送液は何ら阻害されることはなく、且つ吐出脈動などの吐液の圧力変動を抑制することができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、塗液流路切替えバルブ４により、流路を切り換えることで間欠塗工を行う場合について説明したがこれに限るものではなく、バルブを開閉動作することで間欠塗工を行う場合であっても適用することができる。
【実施例１】
【００３８】
以下に、本発明に係る塗工装置１００について、具体的な実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明は下記実施例によって制限されるものではない。
（実施例１）
＜塗工装置＞
塗液タンク１に塗液供給ポンプ２としてモーノポンプ（兵神装備株式会社製）を接続し、モーノポンプの吐出口から塗液流路切替えバルブ４まで、および、塗液流路切替えバルブ４からコーティングヘッド７としてのダイヘッドをまでをメイン配管３にて接続した。
【００３９】
モーノポンプと塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータ５ａとしてのアキュムレ―タＡを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータ５としてのアキュムレータＢを、それぞれ設置した。また、塗液流路切替えバルブ４から塗液タンク１へ塗液を戻す塗液循環流路９を設けた。塗液流路切替えバルブ４としては、電磁弁制御のバルブを使用した。
【００４０】
アキュムレータＡのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置から５〔ｃｍ〕高く、アキュムレータＢのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置から７．５〔ｃｍ〕高くなるよう、それぞれのアキュムレータＡ，Ｂを設置し、アキュムレータＢのガス空間領域１４の容積は、アキュムレータＡのガス空間領域１４ａの容積よりも１．５倍となるよう調整した。
＜塗液＞
マンガン酸リチウム、ポリフッ化ビニリデン、導電補助剤、Ｎ−メチルピロリドンを混合し、粘度が５０００〔ｍＰａ.ｓ〕の塗液を調整した。
＜基材＞
塗工基材として、３００〔ｍｍ〕巾、厚さが７５〔μｍ〕のＰＥＴフィルムを使用した。
＜塗工条件＞
塗液供給ポンプ２のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、６０分間、間欠塗工を行い、塗膜を作成した。
【００４１】
（実施例２）
塗液供給ポンプ２としてのモーノポンプと塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＣを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＤをそれぞれ設置し、アキュムレータＣおよびＤのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１の位置からともに５〔ｃｍ〕高くし、アキュムレータＣおよびＤのガス空間領域１４および１４ａの容積が、等しくなるように調整した。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
（比較例１）
モーノポンプ（塗液供給ポンプ２）と塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＥを、塗液流路切替えバルブ４の塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＦを、それぞれ設置し、アキュムレータＥおよびＦのガス空間領域の上端はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口１１からともに５〔ｃｍ〕低くした。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
（比較例２）
モーノポンプ（塗液供給ポンプ２）と塗液流路切替えバルブ４との間のメイン配管３に、モーノポンプの吐出口に近い位置にアキュムレータＧを、塗液流路切替えバルブの塗液供給口吐出口に近い位置にアキュムレータＨを、それぞれ設置し、アキュムレータＧのガス空間領域の上端の位置はダイヘッド（コーティングヘッド７）の吐出口の位置から８〔ｃｍ〕高く、アキュムレータＨのガス空間領域の上端の位置はダイヘッドの吐出口の位置から４〔ｃｍ〕高くなるよう、それぞれのアキュムレータを設置し、アキュムレータＨのガス空間領域の容積が、アキュムレータＦのガス空間領域の容積の０．５倍となるよう調整した。これ以外は実施例１と同様の条件下で、塗膜を作成した。
【００４２】
（評価）
実施例１、２および比較例１、２にて作成された塗膜のうち、塗工開始直後と６０分間塗工後の塗膜の中心部から２０〔ｍｍ〕×１００〔ｍｍ〕の断片をそれぞれ切り出し、接触式連続式膜厚計（アンリツ株式会社製）を用いて膜厚を測定し、下記（１）式から、膜厚の最小値Ｈｍｉｎに対する最高値Ｈｍａｘの増加率Ｈｉ（％）を求めた。
【００４３】
Ｈｉ＝（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ）／Ｈｍｉｎ×１００ ……（１）
その結果を、表１に示す。
なお、表１において、増加率Ｈｉが２％を超えていない場合は「○」、２〜６％であった場合は「△」、６％を超えている場合は「×」で示している。
【００４４】
【表１】
【００４５】
前記（実施例１）および（実施例２）の塗工装置１００においては、塗工開始直後から６０分後まで安定的に膜厚が均一な塗膜を塗工することができた。
一方、（比較例１）の塗工装置においては、塗工開始直後から塗膜の膜厚にばらつきが見られた。これは、アキュムレータのガス空間領域の上端の位置がコーティングヘッドの吐出口１１よりも低い位置にあったため、アキュムレータへかかる塗液圧力が高く、アキュムレータが塗液で満たされてしまい、アキュムレータの効果が弱まったためと推察した。
【００４６】
また、（比較例２）の塗工装置においては、塗工開始直後は塗膜の膜厚は均一であったが、６０分後には塗膜の膜厚にばらつきが見られた。これは、メイン配管３内の圧力が経時で変動したため、塗液流路切替えバルブ４に近いアキュムレータが塗液で満たされてしまい、アキュムレータの効果が弱まったためと推察した。
以上より本発明の効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の塗工装置によれば、間欠塗工した塗膜において、従来の塗工装置よりも配管圧力の経時変化にも耐え、ポンプから発生する吐出脈動による膜厚ばらつきを低減させる塗工装置を提供することができるという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。したがって、本発明は厳密な電極の膜厚制御が必要となるリチウムイオン二次電池の電極塗工に好適に活用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 塗液タンク
２ 塗液供給ポンプ
３ メイン配管
４ 塗液流路切替えバルブ
５、５ａ アキュムレータ
６ 圧力計
７ コーティングヘッド
８ 塗液供給流路
９ 塗液循環流路
１０ 塗液供給配管
１１ 吐出口
１２、１２ａ アキュムレータガス空間領域上端
１３、１３ａ 蓄圧室
１４、１４ａ ガス空間領域
１００ 塗工装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗液を供給するポンプと、
前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、
前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、
当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、
前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、
当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、
前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置されることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記蓄圧部は、前記メイン配管の、前記ポンプと前記塗液供給バルブとの間に複数配置されることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項３】
前記複数の蓄圧部のうち、前記ポンプにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積は、前記塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積と同一またはそれ以上であることを特徴とする請求項２記載の塗工装置。
【請求項４】
前記塗液供給バルブに接続され前記塗液を前記メイン配管に循環する循環流路を有し、
前記塗液供給バルブは、前記コーティングヘッド側と前記循環流路側とで切り換えて前記塗液を供給するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項５】
前記蓄圧部は前記メイン配管から分岐した分岐配管に配置されることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項６】
前記蓄圧部は、アキュムレータであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塗工装置を用いて、基材に塗液を塗工することを特徴とする塗工方法。
【請求項１】
塗液を供給するポンプと、
前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、
前記ポンプから前記コーティングヘッドに前記塗液を移送するためのメイン配管と、
当該メイン配管に設けられ前記コーティングヘッドに前記塗液を間欠的に供給する塗液供給バルブと、
前記メイン配管に設けられた蓄圧部と、を備え、
当該蓄圧部は、大気圧のガスが充填され且つ前記メイン配管から流入する前記塗液を一時的に蓄える蓄圧室を有し、
前記蓄圧部は、前記蓄圧室の前記ガスが充填されるガス空間領域の上端の位置が、前記コーティングヘッドの吐出口の位置よりも相対的に高くなるように配置されることを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
前記蓄圧部は、前記メイン配管の、前記ポンプと前記塗液供給バルブとの間に複数配置されることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項３】
前記複数の蓄圧部のうち、前記ポンプにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積は、前記塗液供給バルブにより近い側の蓄圧部の前記ガス空間領域の容積と同一またはそれ以上であることを特徴とする請求項２記載の塗工装置。
【請求項４】
前記塗液供給バルブに接続され前記塗液を前記メイン配管に循環する循環流路を有し、
前記塗液供給バルブは、前記コーティングヘッド側と前記循環流路側とで切り換えて前記塗液を供給するようになっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項５】
前記蓄圧部は前記メイン配管から分岐した分岐配管に配置されることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
【請求項６】
前記蓄圧部は、アキュムレータであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の塗工装置を用いて、基材に塗液を塗工することを特徴とする塗工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７１０４４（Ｐ２０１３−７１０４４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１０６０（Ｐ２０１１−２１１０６０）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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