塗膜付き金属箔の製造方法及び塗布装置
【課題】金属箔上に均一な厚さの塗膜を形成する。また、金属箔上に塗膜を断続的に形成する場合において、非塗布領域に不所望な塗料が付着するのを防止する。
【解決手段】帯状の金属箔１０をバックアップロール３０で支持しながら走行させ、金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料２５を塗布する。このとき、金属箔がバックアップロールの外周面に接触し始める地点Ｐを含み、且つ、地点Ｐよりも金属箔の走行方向の上流側の金属箔とバックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら塗料を塗布する。
【解決手段】帯状の金属箔１０をバックアップロール３０で支持しながら走行させ、金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料２５を塗布する。このとき、金属箔がバックアップロールの外周面に接触し始める地点Ｐを含み、且つ、地点Ｐよりも金属箔の走行方向の上流側の金属箔とバックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら塗料を塗布する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔に塗料を塗布する工程を備えた塗膜付き金属箔の製造方法に関する。また、本発明は、金属箔に塗料を塗布するための塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池に代表される非水二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して巻回して製造される。正極及び負極のそれぞれは、集電体としての金属箔に活物質含有塗料を塗布したものである。金属箔への活物質含有塗料の塗布方法としては、図５に示すように、矢印１１１の向きに走行する帯状の金属箔１１０上に、ダイコータ１２０のスロット１２１から塗料１２５を吐出して塗布するダイコータ法が用いられることが多い。金属箔１１０の支持方式としては、金属箔１１０をダイコータ１２０との間に挟むように、ダイコータ１２０に対向して配置されたバックアップロール１３０で金属箔１１０を支持するバックアップロール支持方式が一般的である。活物質含有塗料を塗布した後、当該塗料を乾燥させ、金属箔を、幅方向に多条にスリットし、更に長手方向に所定長さに裁断することにより正極及び負極が得られる。
【０００３】
リチウムイオン二次電池に使用される正極及び負極では、集電体の長手方向の終端に、活物質含有塗料が塗布されない非塗布領域を形成することが知られている（例えば特許文献１参照）。図５に示す塗布方法においてこの非塗布領域を形成するためには、例えばダイコータ１２０からの塗料の吐出を間欠的に行うことにより可能である。図６は、このようにして活物質含有塗料からなる塗膜１２６が断続的に形成された集電体としての金属箔１１０の、その長手方向に沿った断面図である。塗膜１２６は一定周期で形成され、隣り合う塗膜１２６間に非塗布領域１２８が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１８０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図５に示すバックアップロール支持方式により金属箔１１０上に活物質含有塗料１２５を塗布すると、塗膜１２６の厚みが局所的に所望する厚みより薄くなったり、更には局所的に塗膜１２６が形成されない未塗布部分が発生したりするという課題がある（この課題を「塗膜の厚み不良」という）。
【０００６】
また、図６に示すように塗膜１２６を断続的に形成すると、図７に示すように非塗布領域１２８に不所望な活物質含有塗料１２９が付着するという課題がある（この課題を「不所望付着」という）。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、金属箔上に均一な厚さの塗膜を形成することにある。また、本発明の第２の目的は、金属箔上に塗膜を断続的に形成する場合において、非塗布領域に不所望な塗料が付着するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗膜付き金属箔の製造方法は、帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の塗布装置は、帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置とを備え、前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属箔がバックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、当該地点よりも金属箔の走行方向の上流側の金属箔とバックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧装置で減圧するので、金属箔をバックアップロールの外周面に密着させることができる。従って、金属箔が弛みを有していても金属箔とダイコータのリップ先端との間の間隔（コーティングギャップ）を所望する値に一定に維持することができる。その結果、塗膜の厚み不良の発生を抑えることができる。また、非塗布領域を形成する場合には、不所望付着の発生を抑えることができる。本発明は、金属箔が幅７００ｍｍを越える広幅で、塗膜が厚み１００μｍ以下の薄膜である場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態２に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る塗布装置を用いて塗布膜付き金属箔を製造した実施例１において、減圧装置の吸引圧力と不所望付着の発生確率との関係を示した図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係る塗布装置を用いて塗布膜付き金属箔を製造した実施例２において、金属箔に印加する応力及び減圧装置の吸引圧力を変えたときの不所望付着の発生状況を示した図である。
【図５】図５は、従来のバックアップロール支持方式による塗料の塗布方法を示した図である。
【図６】図６は、活物質含有塗料からなる塗膜が長手方向に断続的に形成された金属箔の、その長手方向に沿った断面図である。
【図７】図７は、非塗布領域に不所望な活物質含有塗料が付着した金属箔の、その長手方向に沿った断面図である。
【図８】図８Ａは金属箔のロール状の巻回体から巻き出された金属箔の外観形状を示した斜視図、図８Ｂは図８Ａのように架け渡された金属箔の幅方向に沿って測定した上下方向変位の一例を示した図である。
【図９】図９Ａはバックアップロールで支持された金属箔に対するダイコータ法による塗料の塗布方法を示した拡大断面図、図９Ｂはバックアップロールで支持された金属箔に対するダイコータ法による塗料の塗布方法において非塗布領域を形成している状態を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、帯状の金属箔をバックアップロールで支持し連続走行させながら金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布したときに生じる上記の課題（即ち、塗膜の厚み不良及び不所望付着）の発生原因について鋭意検討した結果、これらの課題は金属箔に塗料を塗布するコータ（例えばダイコータ）と金属箔との間隔（これを「コーティングギャップ」という）が一定に維持されていないことに起因することを見出した。更に、コーティングギャップが一定に維持されないという課題は、塗布対象物が金属箔である場合に特に発生しやすいことを見出した。これについて、説明する。
【００１３】
一般に、塗料塗布前の帯状の金属箔はロール状に巻回した巻回体として供給される。図８Ａは、金属箔１１０のロール状の巻回体１１２から帯状の金属箔１１０を巻き出し、金属箔１１０の長手方向が水平方向と平行になるように金属箔１１０を支持ロール１１５に架け渡した状態を示した斜視図である。図８Ｂは、図８Ａの架け渡された金属箔１１０の幅方向に平行な二点鎖線７Ｂに沿って測定した金属箔１１０の上下方向変位量の一例を示した図である。上下方向変位量は、金属箔１１０に、応力が３．２Ｎ／ｍｍ2となるように、長手方向に張力Ｔ（図８Ａ参照）を印加した状態で測定したものである。図８Ｂに示されているように、金属箔１１０の幅方向の両端部分に比べて中央部分が下降している。なお、上下方向変位量は金属箔１１０ごとに異なり、また、金属箔１１０の下降する部分は、図８Ｂのように常に幅方向の中央部分であるとは限らず、金属箔１１０によっては例えば幅方向の一方の端部である場合もある。このような金属箔１１０の上下方向変位は、金属箔１１０に局所的な弛みが生じていることに起因する。金属箔１１０は樹脂フィルムなどに比べて弾性係数が大きいので、金属箔１１０に印加する張力Ｔを大きくしても、上述した上下方向変位を解消することは困難である。
【００１４】
図９Ａは、バックアップロール１３０で支持された金属箔１１０にダイコータ１２０を用いて塗料１２５を塗布している状態を示した拡大断面図である。金属箔１１０の被塗布面とダイコータ１２０のリップ先端１２２との間隔（即ち、コーティングギャップ）Ｇは例えば２０μｍ〜２００μｍ程度である。このとき、金属箔１１０が図８Ｂに示したような弛みを有していると、バックアップロールロール１３０上で金属箔１１０にシワが入ったり、バックアップロール１３０よりも上流側で金属箔１１０が振動したりすることにより、金属箔１１０がバックアップロール１３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧが狭くなることがある。その結果、金属箔１１０に形成される塗膜の厚みが局所的に薄くなったり、未塗布部分が形成されたりする等の塗膜の厚み不良が発生するのである。
【００１５】
図９Ｂは、図９Ａの塗布方法において、金属箔１１０上に非塗布領域を形成している状態を示した拡大断面図である。非塗布領域の形成は、ダイコータ１２０からの塗料１２５の吐出を停止することで可能である。塗料１２５の吐出を停止してもダイコータ１２０のリップ先端１２２には塗料１２５ａが付着していることがある。このとき、金属箔１１０が図８Ｂに示したような弛みを有していると、図９Ａで説明したのと同様に金属箔１１０がバックアップロール１３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧが狭くなることがある。その結果、リップ先端１２２に付着した塗料１２５ａが金属箔１１０の非塗布領域に付着して不所望付着が発生するのである。
【００１６】
金属箔１１０の走行速度が大きくなると、バックアップロール１３０よりも上流側での金属箔１１０の振動振幅は大きくなり、また、金属箔１１０に随伴する気流は多くなる。従って、金属箔１１０とバックアップロール１３０との間に空気を巻き込みやすくなるので、金属箔１１０のバックアップロール１３０からの浮き上がり量が更に大きくなる。その結果、コーティングギャップＧが不安定となり更に狭くなりやすくなるので、塗膜の厚み不良や不所望付着は更に発生しやすくなる。
【００１７】
図８Ｂに示したような金属箔１１０の弛みは、一般に金属箔１１０の幅が大きくなるほど大きくなる。従って、金属箔１１０の幅が大きいほど、塗膜の厚み不良や不所望付着は発生しやすい。
【００１８】
本発明は、バックアップロール１３０からの金属箔１１０の浮き上がりを防止することで上記の課題を解決する。
【００１９】
本発明の塗膜付き金属箔の製造方法は、帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の塗布装置は、帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置とを備え、前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする。
【００２１】
上記の本発明の製造方法において、前記塗料をダイコータのスロットから吐出させ前記金属箔に塗布することが好ましい。また、上記の本発明の製造装置において、前記コータが、塗料を吐出するスロットを備えたダイコータであることが好ましい。このようにダイコータ法を用いることにより、ダイコータの上流側に設けられる定流量ポンプの吐出量や流量調整バルブの開度等を調整するという簡単な操作を行うだけで、ダイコータのスロットから吐出される塗料の流量を変えることができるので、塗膜の厚みや非塗布領域の形成／非形成を容易に制御することができる。また、塗料はダイコータから吐出されるまでは外気にさらされることがほとんどないので、溶媒の蒸発による塗料の濃度変化が生じにくく、バラツキの少ない塗膜を得ることができる。
【００２２】
上記の本発明の製造方法において、前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布してもよい。また、上記の本発明の製造装置は、前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布することができるように構成されていてもよい。これにより、例えばリチウムイオン二次電池の正極及び負極を効率よく製造することができる。
【００２３】
上記の本発明の製造方法において、粘着性を有する外周面を備えた粘着ロールを前記バックアップロールの外周面に接触させることが好ましい。また、上記の本発明の製造装置は、粘着性を有する外周面を有し、前記バックアップロールの外周面に接触して前記バックアップロールとともに回転する粘着ロールを更に備えることが好ましい。これにより、バックアップロールの外周面に付着した異物を粘着ロールに粘着させて取り除くことができるので、バックアップロールの外周面は常に清浄に保たれる。その結果、バックアップロールからの金属箔の浮き上がりを更に少なくすることができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着を更に改善することができる。
【００２４】
上記の本発明の製造方法において、前記金属箔が二次電池の電極に使用される集電体であることが好ましい。また、前記塗料が二次電池の電極に使用される活物質又は絶縁材料を含むことが好ましい。これにより、二次電池用の正極及び負極を、安定した品質で効率よく生産することができる。
【００２５】
以下、本発明を好適な実施形態及び実施例を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態及び実施例に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の好適な実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。所定の張力が印加された帯状の金属箔１０が、バックアップロール３０よって支持されながら矢印１１の向きに連続走行する。ダイコータ２０がバックアップロール３０と対向して配置されている。ダイコータ２０は、塗料を案内するスロット２１を有し、その金属箔１０に対向するリップ先端２２の開口からから塗料２５を吐出する。塗料２５は、金属箔１０のバックアップロール３０に支持される面とは反対側の面に塗布される。金属箔１０上に塗布された塗料２５を公知の方法で乾燥させることにより塗膜付き金属箔を製造することができる。リップ先端２２とバックアップロール３０との間隔は、金属箔１０の幅方向（図１の紙面に垂直方向）において一定である。
【００２７】
スロット２１からの塗料２５の吐出を間欠的に行うことにより、塗料２５を断続的に塗布することができ、金属箔１０の長手方向において塗膜が形成されていない非塗布領域（図６参照）を形成することができる。
【００２８】
バックアップロール３０よりも金属箔１０の走行方向１１の上流側であって、金属箔１０よりもバックアップロール３０側に減圧装置４０が設けられている。減圧装置４０は、減圧室４１と、減圧室４１内の空気を排気するための排気口４２と、減圧室４１と連通した開口４３とを備えている。排気口４２は真空ポンプ等の公知の排気装置（図示せず）に接続されている。開口４３は、金属箔１０及びバックアップロール３０に向かって開口している。金属箔１０の幅方向において、開口４３の開口幅は金属箔１０の幅とほぼ同じである。減圧装置４０は、金属箔１０がバックアップロール３０の外周面に接触し始める地点Ｐを含み、且つ、地点Ｐよりも金属箔１０の走行方向１１の上流側の金属箔１０とバックアップロール３０の外周面とで形成された空間４８（バックアップロール３０の回転軸と平行な方向から見たとき、地点Ｐを頂点とする略楔状断面形状を有する空間）を所定の減圧状態に維持する。開口４３のバックアップロール３０とは反対側の端縁にはサポートロール４４が設けられている。サポートロール４４は、減圧室４１内に引き込まれる金属箔１０と接触して回転する。
【００２９】
本実施形態によれば、金属箔１０がバックアップロール３０の外周面に接触し始める地点Ｐ及びその近傍の空間４８を減圧装置４０で減圧するので、金属箔１０に随伴して金属箔１０とバックアップロール３０との間に巻き込まれる空気を少なくし、金属箔１０をバックアップロール３０の外周面に密着させることができる。従って、金属箔１０が図８Ｂに示したような弛みを有していても、金属箔１０とダイコータ２０のリップ先端２２との間の間隔（即ち、コーティングギャップ）を所望する値に一定に維持することが可能となる。その結果、塗膜の厚み不良の発生を抑えることができる。また、非塗布領域を形成する場合には、不所望付着の発生を抑えることができる。更に、本実施形態の上記の効果は、金属箔１０の走行速度が大きくなっても、また、金属箔の幅が大きくなっても、同様に得ることができる。
【００３０】
また、サポートロール４４は、バックアップロール３０よりも上流側での金属箔１０の振動を抑え、金属箔１０の走行を安定させることができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着の更なる改善に貢献する。また、金属箔１０が減圧室４１の開口の端縁に接触して傷付くのを防止することもできる。但し、サポートロール４４を省略することは可能である。
【００３１】
減圧室４１の圧力は、金属箔１０の物性、寸法、走行速度、印加される張力（応力）などに応じて適宜変更することができる。一般には排気口４２からの吸引圧力は０．６ｋＰａ以上、更に０．７ｋＰａ以上、特に０．８ｋＰａ以上が好ましい。
【００３２】
本発明において、金属箔１０や塗料２５の材料に特に制限はなく、生産しようとする製品に応じて適宜選択することができる。以下に、リチウムイオン二次電池を製造する場合を例に説明する。
【００３３】
リチウムイオン二次電池においては、金属箔１０は正極又は負極の集電体となる。金属箔１０の材料としては、化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されないが、正極の集電体としては例えばアルミニウム箔を用いることができ、負極の集電体としては例えば銅箔やニッケル箔を用いることができる。金属箔１０の厚みは特に制限はないが、一般に１０〜３０μｍ程度が好ましい。
【００３４】
塗料２５としては、正極用又は負極用の活物質を含有する公知の塗料を用いることができる。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば特に限定されないが、例えば、ＬｉＣｏＯ2等のリチウムコバルト酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4等のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のリチウムニッケル酸化物等を用いることができる。正極活物質用の塗料は、上記の正極活物質に公知の正極用導電助剤及び正極用バインダ等を混合させた混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得ることができる。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、又は塊状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の人造黒鉛等の炭素材料を用いることができる。負極活物質用の塗料は、上記の負極活物質に公知の負極用導電助剤及び負極用バインダ等を混合させた混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得ることができる。
【００３５】
また、塗料２５が絶縁材料を含有していてもよい。これにより、正極（または負極）活物質塗膜の金属箔１０の長手方向における終端に絶縁塗膜が形成された正極（または負極）を製造することができる。絶縁塗膜の形成に本実施形態を適用することにより、絶縁塗膜の厚み不良や絶縁塗膜用塗料の不所望付着を改善することができる。絶縁材料としては例えばポリイミド樹脂を用いることができる。
【００３６】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。図２において、図１に示した実施形態１の塗布装置を構成する部材と同一の部材には同じ符号を付してそれらについて説明を省略する。本実施形態２の、実施形態１と異なる点について説明する。
【００３７】
本実施形態では、バックアップロール３０の外周面に接触してバックアップロール３０とともに回転する粘着ロール５０が更に設けられている。粘着ロール５０の回転軸はバックアップロール３０の回転軸と平行である。粘着ロール５０の外周面は粘着性を有している。このため、バックアップロール３０の外周面に付着した塗料片や金属箔の削れ粉等の異物は粘着ロール５０に付着され、バックアップロール３０の外周面は常に清浄に保たれる。
【００３８】
バックアップロール３０の外周面に異物が付着していると、当該異物によって金属箔１０がバックアップロール３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧ（図９Ａ及び図９Ｂを参照）が狭くなる。その結果、塗膜の厚み不良や不所望付着が発生する可能性がある。
【００３９】
本実施形態のように、粘着ロール５０によってバックアップロール３０の外周面から異物を除去することによって、バックアップロール３０からの金属箔１０の局所的な浮き上がりをさらに防止することができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着の発生を更に抑えることができる。
【００４０】
本実施形態は、微小な異物までもが問題となる場合、例えばコーティングギャップを狭くして、薄い塗膜を形成する場合に特に効果的である。
【００４１】
粘着ロール５０としては、異物除去性能を有するものであれば特に制限はないが、例えばその外周面がブチル系ゴムやシリコン系ゴムなどの粘着性を有するゴムで被覆された公知のゴムロールを用いることができる。粘着ロール５０とバックアップロール３０との接触面積を拡大させるために、粘着ロール５０の外周面は、バックアップロール３０との接触領域でバックアップロール３０の外周面に沿って凹状に変形するように、適度な柔軟性（弾性）を有していることが好ましい。
【００４２】
塗料を塗布しているとき、粘着ロール５０を常時バックアップロール３０に接触させることが好ましいが、間欠的に接触させることもできる。また、塗料を塗布する直前のみ接触させてもよい。
【００４３】
上記の実施形態１，２は例示であって、本発明はこれらに限定されず、適宜変更することができる。
【００４４】
例えば、上記の実施形態１，２では、塗料をダイコータ２０で塗布したが、塗料の塗布方法はこのようなダイコート法に限定されない。例えばリバースコート法、グラビアコート法、コンマリバースコート法、コンマダイレクトコート法、バーコート法など、バックアップロールで金属箔を支持した状態で、金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する各種塗布方法に本発明を適用することができる。
【００４５】
上記の実施形態１，２では、非塗布領域を形成するために塗料の供給を中断したが、非塗布領域を形成する方法はこれに限定されない。例えば、金属箔とコータ（実施形態１，２ではダイコータ２０）との間隔（即ち、コーティングギャップ）を拡大することにより非塗布領域を形成してもよい。
【００４６】
上記の実施形態１，２では、バックアップロール及びコータ（実施形態１，２ではダイコータ２０）は、金属箔１０を上下方向に挟むように配置されていたが、これらの配置は任意に変更することができる。
【００４７】
塗膜と塗膜との間の非塗布領域に、当該塗膜とは異なる材料からなる塗膜を形成してもよい。
【００４８】
本発明は、帯状の金属箔上に塗膜を断続的に形成する場合に限定されず、連続的に形成する場合にも適用することができる。この場合には非塗布領域は形成されないので不所望付着という課題は発生しないが、塗膜の厚み不良という課題を改善することができる。
【００４９】
本発明によって得られた塗膜付き金属箔は、リチウムイオン二次電池の正極及び負極に限定されず、多様な分野に使用することができる。
【００５０】
本発明の金属箔は、図８Ｂに例示したような弛みを有する金属箔である必要はなく、このような弛みを実質的に有しない金属箔であってもよい。弛みを有しない金属箔であっても、金属箔に空気が随伴して金属箔とバックアップロールとの間に空気層が形成されて、コーティングギャップが狭くなる場合がある。本発明は、このような場合にも上述した効果を奏する。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
実施形態１（図１参照）で説明した塗布装置を用いて、帯状の金属箔１０の片面に塗料２５を断続的に塗布した。金属箔１０として厚さ１５μｍ、幅１０００ｍｍの、特に大きな弛みを有するアルミニウム箔を用いた。塗料２５としてリチウムイオン二次電池の正極活物質含有塗料として一般的な塗料を用いた。金属箔１０に長手方向に４８０Ｎの張力をかけながら１６ｍ／分で連続的に走行させた。ダイコータ２０のリップ先端２２とバックアップロール３０との間の間隔を１４０μｍとした。ダイコータ２０からの塗料２５の吐出／停止を繰り返すことにより、金属箔１０の長手方向に、長さ３５０ｍｍの塗膜、長さ２０ｍｍの非塗布領域を交互に形成した。塗布した塗料２５を公知の方法で乾燥させて、塗布膜付き金属箔を得た。
【００５２】
減圧装置４０の排気口４２からの吸引圧力を０．００、０．１７、０．２０、０．２２、０．６０、０．６８ｋＰａの６通りに変えた。それぞれの吸引圧力下で得られた塗布膜付き金属箔について、連続する１０個の非塗布領域のうち目視にて塗料が付着していると認められる非塗布領域の数を数え、その割合を不所望付着の発生確率（％）として求めた。結果を図３に示す。
【００５３】
図３に示されているように、不所望付着の発生確率は、減圧装置４０の吸引圧力が大きくなるほど低減した。本実施例の条件では、吸引圧力が０．６８ｋＰａのとき不所望付着が発生しなかった。
【００５４】
（実施例２）
厚さ１５μｍ、幅１０００ｍｍで、弛みが実施例１より相対的に小さな金属箔１０の片面に、実施例１と同様にして塗布膜付き金属箔を製造した。但し、本実施例では、減圧装置４０の排気口４２からの吸引圧力を０．００ｋＰａ及び０．６８ｋＰａの２通りに変え、それぞれの吸引圧力において、金属箔１０に印加する引っ張り応力を０〜２５Ｎ／ｍｍ2の間で変更した。各条件で得られた塗布膜付き金属箔について非塗布領域への塗料の付着の有無（即ち、不所望付着の発生の有無）を調べた。結果を図４に示す。
【００５５】
図４に示されているように、不所望付着の発生の有無は、吸引圧力と金属箔への印加応力とによって影響を受けた。そして、不所望付着を発生させないためには、吸引圧力が０．００ｋＰａのときは金属箔１０に１６Ｎ／ｍｍ2以上の応力を印加する必要があるのに対して、吸引圧力が０．６８ｋＰａのときは金属箔１０に１０Ｎ／ｍｍ2以上の応力を印加すれば十分であった。
【００５６】
金属箔は弾性係数が小さいので、大きな応力を印加してもその弛みを解消することは困難であり、応力が大きすぎると金属箔が破断してしまうことがある。図４に示されているように、減圧装置４０を用いることにより、不所望付着が発生する、金属箔への印加応力の下限値を低下させることができる。従って、不所望付着の発生と金属箔の破断とをともに防止することができる条件範囲を拡大することができる。
【００５７】
なお、図４に示された不所望付着が発生しないための吸引圧力及び応力の数値範囲は一例に過ぎない。これらの数値範囲は、金属箔や塗布条件などが異なれば図４と異なるものとなることは容易に推測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の利用分野は特に制限はなく、バックアップロールで支持されながら走行する金属箔に塗料を塗布するあらゆる用途に利用することができる。特に、リチウムイオン二次電池の正極及び負極の製造に好ましく利用することができる。本発明は、金属箔の走行速度が速くなっても、また、金属箔の幅が大きくなっても、塗布厚み不良や不所望付着の発生を抑制することができるので、塗膜付き金属箔の生産性を向上させることができ、その工業的価値は大きい。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 金属箔
２０ ダイコータ（コータ）
２１ スロット
２５ 塗料
３０ バックアップロール
４０ 減圧装置
５０ 粘着ロール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔に塗料を塗布する工程を備えた塗膜付き金属箔の製造方法に関する。また、本発明は、金属箔に塗料を塗布するための塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池に代表される非水二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して巻回して製造される。正極及び負極のそれぞれは、集電体としての金属箔に活物質含有塗料を塗布したものである。金属箔への活物質含有塗料の塗布方法としては、図５に示すように、矢印１１１の向きに走行する帯状の金属箔１１０上に、ダイコータ１２０のスロット１２１から塗料１２５を吐出して塗布するダイコータ法が用いられることが多い。金属箔１１０の支持方式としては、金属箔１１０をダイコータ１２０との間に挟むように、ダイコータ１２０に対向して配置されたバックアップロール１３０で金属箔１１０を支持するバックアップロール支持方式が一般的である。活物質含有塗料を塗布した後、当該塗料を乾燥させ、金属箔を、幅方向に多条にスリットし、更に長手方向に所定長さに裁断することにより正極及び負極が得られる。
【０００３】
リチウムイオン二次電池に使用される正極及び負極では、集電体の長手方向の終端に、活物質含有塗料が塗布されない非塗布領域を形成することが知られている（例えば特許文献１参照）。図５に示す塗布方法においてこの非塗布領域を形成するためには、例えばダイコータ１２０からの塗料の吐出を間欠的に行うことにより可能である。図６は、このようにして活物質含有塗料からなる塗膜１２６が断続的に形成された集電体としての金属箔１１０の、その長手方向に沿った断面図である。塗膜１２６は一定周期で形成され、隣り合う塗膜１２６間に非塗布領域１２８が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１８０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図５に示すバックアップロール支持方式により金属箔１１０上に活物質含有塗料１２５を塗布すると、塗膜１２６の厚みが局所的に所望する厚みより薄くなったり、更には局所的に塗膜１２６が形成されない未塗布部分が発生したりするという課題がある（この課題を「塗膜の厚み不良」という）。
【０００６】
また、図６に示すように塗膜１２６を断続的に形成すると、図７に示すように非塗布領域１２８に不所望な活物質含有塗料１２９が付着するという課題がある（この課題を「不所望付着」という）。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、金属箔上に均一な厚さの塗膜を形成することにある。また、本発明の第２の目的は、金属箔上に塗膜を断続的に形成する場合において、非塗布領域に不所望な塗料が付着するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の塗膜付き金属箔の製造方法は、帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の塗布装置は、帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置とを備え、前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属箔がバックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、当該地点よりも金属箔の走行方向の上流側の金属箔とバックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧装置で減圧するので、金属箔をバックアップロールの外周面に密着させることができる。従って、金属箔が弛みを有していても金属箔とダイコータのリップ先端との間の間隔（コーティングギャップ）を所望する値に一定に維持することができる。その結果、塗膜の厚み不良の発生を抑えることができる。また、非塗布領域を形成する場合には、不所望付着の発生を抑えることができる。本発明は、金属箔が幅７００ｍｍを越える広幅で、塗膜が厚み１００μｍ以下の薄膜である場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態２に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る塗布装置を用いて塗布膜付き金属箔を製造した実施例１において、減圧装置の吸引圧力と不所望付着の発生確率との関係を示した図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１に係る塗布装置を用いて塗布膜付き金属箔を製造した実施例２において、金属箔に印加する応力及び減圧装置の吸引圧力を変えたときの不所望付着の発生状況を示した図である。
【図５】図５は、従来のバックアップロール支持方式による塗料の塗布方法を示した図である。
【図６】図６は、活物質含有塗料からなる塗膜が長手方向に断続的に形成された金属箔の、その長手方向に沿った断面図である。
【図７】図７は、非塗布領域に不所望な活物質含有塗料が付着した金属箔の、その長手方向に沿った断面図である。
【図８】図８Ａは金属箔のロール状の巻回体から巻き出された金属箔の外観形状を示した斜視図、図８Ｂは図８Ａのように架け渡された金属箔の幅方向に沿って測定した上下方向変位の一例を示した図である。
【図９】図９Ａはバックアップロールで支持された金属箔に対するダイコータ法による塗料の塗布方法を示した拡大断面図、図９Ｂはバックアップロールで支持された金属箔に対するダイコータ法による塗料の塗布方法において非塗布領域を形成している状態を示した拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、帯状の金属箔をバックアップロールで支持し連続走行させながら金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布したときに生じる上記の課題（即ち、塗膜の厚み不良及び不所望付着）の発生原因について鋭意検討した結果、これらの課題は金属箔に塗料を塗布するコータ（例えばダイコータ）と金属箔との間隔（これを「コーティングギャップ」という）が一定に維持されていないことに起因することを見出した。更に、コーティングギャップが一定に維持されないという課題は、塗布対象物が金属箔である場合に特に発生しやすいことを見出した。これについて、説明する。
【００１３】
一般に、塗料塗布前の帯状の金属箔はロール状に巻回した巻回体として供給される。図８Ａは、金属箔１１０のロール状の巻回体１１２から帯状の金属箔１１０を巻き出し、金属箔１１０の長手方向が水平方向と平行になるように金属箔１１０を支持ロール１１５に架け渡した状態を示した斜視図である。図８Ｂは、図８Ａの架け渡された金属箔１１０の幅方向に平行な二点鎖線７Ｂに沿って測定した金属箔１１０の上下方向変位量の一例を示した図である。上下方向変位量は、金属箔１１０に、応力が３．２Ｎ／ｍｍ2となるように、長手方向に張力Ｔ（図８Ａ参照）を印加した状態で測定したものである。図８Ｂに示されているように、金属箔１１０の幅方向の両端部分に比べて中央部分が下降している。なお、上下方向変位量は金属箔１１０ごとに異なり、また、金属箔１１０の下降する部分は、図８Ｂのように常に幅方向の中央部分であるとは限らず、金属箔１１０によっては例えば幅方向の一方の端部である場合もある。このような金属箔１１０の上下方向変位は、金属箔１１０に局所的な弛みが生じていることに起因する。金属箔１１０は樹脂フィルムなどに比べて弾性係数が大きいので、金属箔１１０に印加する張力Ｔを大きくしても、上述した上下方向変位を解消することは困難である。
【００１４】
図９Ａは、バックアップロール１３０で支持された金属箔１１０にダイコータ１２０を用いて塗料１２５を塗布している状態を示した拡大断面図である。金属箔１１０の被塗布面とダイコータ１２０のリップ先端１２２との間隔（即ち、コーティングギャップ）Ｇは例えば２０μｍ〜２００μｍ程度である。このとき、金属箔１１０が図８Ｂに示したような弛みを有していると、バックアップロールロール１３０上で金属箔１１０にシワが入ったり、バックアップロール１３０よりも上流側で金属箔１１０が振動したりすることにより、金属箔１１０がバックアップロール１３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧが狭くなることがある。その結果、金属箔１１０に形成される塗膜の厚みが局所的に薄くなったり、未塗布部分が形成されたりする等の塗膜の厚み不良が発生するのである。
【００１５】
図９Ｂは、図９Ａの塗布方法において、金属箔１１０上に非塗布領域を形成している状態を示した拡大断面図である。非塗布領域の形成は、ダイコータ１２０からの塗料１２５の吐出を停止することで可能である。塗料１２５の吐出を停止してもダイコータ１２０のリップ先端１２２には塗料１２５ａが付着していることがある。このとき、金属箔１１０が図８Ｂに示したような弛みを有していると、図９Ａで説明したのと同様に金属箔１１０がバックアップロール１３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧが狭くなることがある。その結果、リップ先端１２２に付着した塗料１２５ａが金属箔１１０の非塗布領域に付着して不所望付着が発生するのである。
【００１６】
金属箔１１０の走行速度が大きくなると、バックアップロール１３０よりも上流側での金属箔１１０の振動振幅は大きくなり、また、金属箔１１０に随伴する気流は多くなる。従って、金属箔１１０とバックアップロール１３０との間に空気を巻き込みやすくなるので、金属箔１１０のバックアップロール１３０からの浮き上がり量が更に大きくなる。その結果、コーティングギャップＧが不安定となり更に狭くなりやすくなるので、塗膜の厚み不良や不所望付着は更に発生しやすくなる。
【００１７】
図８Ｂに示したような金属箔１１０の弛みは、一般に金属箔１１０の幅が大きくなるほど大きくなる。従って、金属箔１１０の幅が大きいほど、塗膜の厚み不良や不所望付着は発生しやすい。
【００１８】
本発明は、バックアップロール１３０からの金属箔１１０の浮き上がりを防止することで上記の課題を解決する。
【００１９】
本発明の塗膜付き金属箔の製造方法は、帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の塗布装置は、帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置とを備え、前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする。
【００２１】
上記の本発明の製造方法において、前記塗料をダイコータのスロットから吐出させ前記金属箔に塗布することが好ましい。また、上記の本発明の製造装置において、前記コータが、塗料を吐出するスロットを備えたダイコータであることが好ましい。このようにダイコータ法を用いることにより、ダイコータの上流側に設けられる定流量ポンプの吐出量や流量調整バルブの開度等を調整するという簡単な操作を行うだけで、ダイコータのスロットから吐出される塗料の流量を変えることができるので、塗膜の厚みや非塗布領域の形成／非形成を容易に制御することができる。また、塗料はダイコータから吐出されるまでは外気にさらされることがほとんどないので、溶媒の蒸発による塗料の濃度変化が生じにくく、バラツキの少ない塗膜を得ることができる。
【００２２】
上記の本発明の製造方法において、前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布してもよい。また、上記の本発明の製造装置は、前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布することができるように構成されていてもよい。これにより、例えばリチウムイオン二次電池の正極及び負極を効率よく製造することができる。
【００２３】
上記の本発明の製造方法において、粘着性を有する外周面を備えた粘着ロールを前記バックアップロールの外周面に接触させることが好ましい。また、上記の本発明の製造装置は、粘着性を有する外周面を有し、前記バックアップロールの外周面に接触して前記バックアップロールとともに回転する粘着ロールを更に備えることが好ましい。これにより、バックアップロールの外周面に付着した異物を粘着ロールに粘着させて取り除くことができるので、バックアップロールの外周面は常に清浄に保たれる。その結果、バックアップロールからの金属箔の浮き上がりを更に少なくすることができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着を更に改善することができる。
【００２４】
上記の本発明の製造方法において、前記金属箔が二次電池の電極に使用される集電体であることが好ましい。また、前記塗料が二次電池の電極に使用される活物質又は絶縁材料を含むことが好ましい。これにより、二次電池用の正極及び負極を、安定した品質で効率よく生産することができる。
【００２５】
以下、本発明を好適な実施形態及び実施例を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態及び実施例に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の好適な実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。所定の張力が印加された帯状の金属箔１０が、バックアップロール３０よって支持されながら矢印１１の向きに連続走行する。ダイコータ２０がバックアップロール３０と対向して配置されている。ダイコータ２０は、塗料を案内するスロット２１を有し、その金属箔１０に対向するリップ先端２２の開口からから塗料２５を吐出する。塗料２５は、金属箔１０のバックアップロール３０に支持される面とは反対側の面に塗布される。金属箔１０上に塗布された塗料２５を公知の方法で乾燥させることにより塗膜付き金属箔を製造することができる。リップ先端２２とバックアップロール３０との間隔は、金属箔１０の幅方向（図１の紙面に垂直方向）において一定である。
【００２７】
スロット２１からの塗料２５の吐出を間欠的に行うことにより、塗料２５を断続的に塗布することができ、金属箔１０の長手方向において塗膜が形成されていない非塗布領域（図６参照）を形成することができる。
【００２８】
バックアップロール３０よりも金属箔１０の走行方向１１の上流側であって、金属箔１０よりもバックアップロール３０側に減圧装置４０が設けられている。減圧装置４０は、減圧室４１と、減圧室４１内の空気を排気するための排気口４２と、減圧室４１と連通した開口４３とを備えている。排気口４２は真空ポンプ等の公知の排気装置（図示せず）に接続されている。開口４３は、金属箔１０及びバックアップロール３０に向かって開口している。金属箔１０の幅方向において、開口４３の開口幅は金属箔１０の幅とほぼ同じである。減圧装置４０は、金属箔１０がバックアップロール３０の外周面に接触し始める地点Ｐを含み、且つ、地点Ｐよりも金属箔１０の走行方向１１の上流側の金属箔１０とバックアップロール３０の外周面とで形成された空間４８（バックアップロール３０の回転軸と平行な方向から見たとき、地点Ｐを頂点とする略楔状断面形状を有する空間）を所定の減圧状態に維持する。開口４３のバックアップロール３０とは反対側の端縁にはサポートロール４４が設けられている。サポートロール４４は、減圧室４１内に引き込まれる金属箔１０と接触して回転する。
【００２９】
本実施形態によれば、金属箔１０がバックアップロール３０の外周面に接触し始める地点Ｐ及びその近傍の空間４８を減圧装置４０で減圧するので、金属箔１０に随伴して金属箔１０とバックアップロール３０との間に巻き込まれる空気を少なくし、金属箔１０をバックアップロール３０の外周面に密着させることができる。従って、金属箔１０が図８Ｂに示したような弛みを有していても、金属箔１０とダイコータ２０のリップ先端２２との間の間隔（即ち、コーティングギャップ）を所望する値に一定に維持することが可能となる。その結果、塗膜の厚み不良の発生を抑えることができる。また、非塗布領域を形成する場合には、不所望付着の発生を抑えることができる。更に、本実施形態の上記の効果は、金属箔１０の走行速度が大きくなっても、また、金属箔の幅が大きくなっても、同様に得ることができる。
【００３０】
また、サポートロール４４は、バックアップロール３０よりも上流側での金属箔１０の振動を抑え、金属箔１０の走行を安定させることができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着の更なる改善に貢献する。また、金属箔１０が減圧室４１の開口の端縁に接触して傷付くのを防止することもできる。但し、サポートロール４４を省略することは可能である。
【００３１】
減圧室４１の圧力は、金属箔１０の物性、寸法、走行速度、印加される張力（応力）などに応じて適宜変更することができる。一般には排気口４２からの吸引圧力は０．６ｋＰａ以上、更に０．７ｋＰａ以上、特に０．８ｋＰａ以上が好ましい。
【００３２】
本発明において、金属箔１０や塗料２５の材料に特に制限はなく、生産しようとする製品に応じて適宜選択することができる。以下に、リチウムイオン二次電池を製造する場合を例に説明する。
【００３３】
リチウムイオン二次電池においては、金属箔１０は正極又は負極の集電体となる。金属箔１０の材料としては、化学的に安定な電子伝導体であれば特に限定されないが、正極の集電体としては例えばアルミニウム箔を用いることができ、負極の集電体としては例えば銅箔やニッケル箔を用いることができる。金属箔１０の厚みは特に制限はないが、一般に１０〜３０μｍ程度が好ましい。
【００３４】
塗料２５としては、正極用又は負極用の活物質を含有する公知の塗料を用いることができる。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば特に限定されないが、例えば、ＬｉＣｏＯ2等のリチウムコバルト酸化物、ＬｉＭｎ2Ｏ4等のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ2等のリチウムニッケル酸化物等を用いることができる。正極活物質用の塗料は、上記の正極活物質に公知の正極用導電助剤及び正極用バインダ等を混合させた混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得ることができる。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば特に限定されないが、例えば、天然黒鉛、又は塊状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等の人造黒鉛等の炭素材料を用いることができる。負極活物質用の塗料は、上記の負極活物質に公知の負極用導電助剤及び負極用バインダ等を混合させた混合物に、溶剤を加えて十分に混練して得ることができる。
【００３５】
また、塗料２５が絶縁材料を含有していてもよい。これにより、正極（または負極）活物質塗膜の金属箔１０の長手方向における終端に絶縁塗膜が形成された正極（または負極）を製造することができる。絶縁塗膜の形成に本実施形態を適用することにより、絶縁塗膜の厚み不良や絶縁塗膜用塗料の不所望付着を改善することができる。絶縁材料としては例えばポリイミド樹脂を用いることができる。
【００３６】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る塗布装置の概略構成を示した断面図である。図２において、図１に示した実施形態１の塗布装置を構成する部材と同一の部材には同じ符号を付してそれらについて説明を省略する。本実施形態２の、実施形態１と異なる点について説明する。
【００３７】
本実施形態では、バックアップロール３０の外周面に接触してバックアップロール３０とともに回転する粘着ロール５０が更に設けられている。粘着ロール５０の回転軸はバックアップロール３０の回転軸と平行である。粘着ロール５０の外周面は粘着性を有している。このため、バックアップロール３０の外周面に付着した塗料片や金属箔の削れ粉等の異物は粘着ロール５０に付着され、バックアップロール３０の外周面は常に清浄に保たれる。
【００３８】
バックアップロール３０の外周面に異物が付着していると、当該異物によって金属箔１０がバックアップロール３０から局所的に浮き上がり、コーティングギャップＧ（図９Ａ及び図９Ｂを参照）が狭くなる。その結果、塗膜の厚み不良や不所望付着が発生する可能性がある。
【００３９】
本実施形態のように、粘着ロール５０によってバックアップロール３０の外周面から異物を除去することによって、バックアップロール３０からの金属箔１０の局所的な浮き上がりをさらに防止することができるので、塗膜の厚み不良や不所望付着の発生を更に抑えることができる。
【００４０】
本実施形態は、微小な異物までもが問題となる場合、例えばコーティングギャップを狭くして、薄い塗膜を形成する場合に特に効果的である。
【００４１】
粘着ロール５０としては、異物除去性能を有するものであれば特に制限はないが、例えばその外周面がブチル系ゴムやシリコン系ゴムなどの粘着性を有するゴムで被覆された公知のゴムロールを用いることができる。粘着ロール５０とバックアップロール３０との接触面積を拡大させるために、粘着ロール５０の外周面は、バックアップロール３０との接触領域でバックアップロール３０の外周面に沿って凹状に変形するように、適度な柔軟性（弾性）を有していることが好ましい。
【００４２】
塗料を塗布しているとき、粘着ロール５０を常時バックアップロール３０に接触させることが好ましいが、間欠的に接触させることもできる。また、塗料を塗布する直前のみ接触させてもよい。
【００４３】
上記の実施形態１，２は例示であって、本発明はこれらに限定されず、適宜変更することができる。
【００４４】
例えば、上記の実施形態１，２では、塗料をダイコータ２０で塗布したが、塗料の塗布方法はこのようなダイコート法に限定されない。例えばリバースコート法、グラビアコート法、コンマリバースコート法、コンマダイレクトコート法、バーコート法など、バックアップロールで金属箔を支持した状態で、金属箔のバックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する各種塗布方法に本発明を適用することができる。
【００４５】
上記の実施形態１，２では、非塗布領域を形成するために塗料の供給を中断したが、非塗布領域を形成する方法はこれに限定されない。例えば、金属箔とコータ（実施形態１，２ではダイコータ２０）との間隔（即ち、コーティングギャップ）を拡大することにより非塗布領域を形成してもよい。
【００４６】
上記の実施形態１，２では、バックアップロール及びコータ（実施形態１，２ではダイコータ２０）は、金属箔１０を上下方向に挟むように配置されていたが、これらの配置は任意に変更することができる。
【００４７】
塗膜と塗膜との間の非塗布領域に、当該塗膜とは異なる材料からなる塗膜を形成してもよい。
【００４８】
本発明は、帯状の金属箔上に塗膜を断続的に形成する場合に限定されず、連続的に形成する場合にも適用することができる。この場合には非塗布領域は形成されないので不所望付着という課題は発生しないが、塗膜の厚み不良という課題を改善することができる。
【００４９】
本発明によって得られた塗膜付き金属箔は、リチウムイオン二次電池の正極及び負極に限定されず、多様な分野に使用することができる。
【００５０】
本発明の金属箔は、図８Ｂに例示したような弛みを有する金属箔である必要はなく、このような弛みを実質的に有しない金属箔であってもよい。弛みを有しない金属箔であっても、金属箔に空気が随伴して金属箔とバックアップロールとの間に空気層が形成されて、コーティングギャップが狭くなる場合がある。本発明は、このような場合にも上述した効果を奏する。
【実施例】
【００５１】
（実施例１）
実施形態１（図１参照）で説明した塗布装置を用いて、帯状の金属箔１０の片面に塗料２５を断続的に塗布した。金属箔１０として厚さ１５μｍ、幅１０００ｍｍの、特に大きな弛みを有するアルミニウム箔を用いた。塗料２５としてリチウムイオン二次電池の正極活物質含有塗料として一般的な塗料を用いた。金属箔１０に長手方向に４８０Ｎの張力をかけながら１６ｍ／分で連続的に走行させた。ダイコータ２０のリップ先端２２とバックアップロール３０との間の間隔を１４０μｍとした。ダイコータ２０からの塗料２５の吐出／停止を繰り返すことにより、金属箔１０の長手方向に、長さ３５０ｍｍの塗膜、長さ２０ｍｍの非塗布領域を交互に形成した。塗布した塗料２５を公知の方法で乾燥させて、塗布膜付き金属箔を得た。
【００５２】
減圧装置４０の排気口４２からの吸引圧力を０．００、０．１７、０．２０、０．２２、０．６０、０．６８ｋＰａの６通りに変えた。それぞれの吸引圧力下で得られた塗布膜付き金属箔について、連続する１０個の非塗布領域のうち目視にて塗料が付着していると認められる非塗布領域の数を数え、その割合を不所望付着の発生確率（％）として求めた。結果を図３に示す。
【００５３】
図３に示されているように、不所望付着の発生確率は、減圧装置４０の吸引圧力が大きくなるほど低減した。本実施例の条件では、吸引圧力が０．６８ｋＰａのとき不所望付着が発生しなかった。
【００５４】
（実施例２）
厚さ１５μｍ、幅１０００ｍｍで、弛みが実施例１より相対的に小さな金属箔１０の片面に、実施例１と同様にして塗布膜付き金属箔を製造した。但し、本実施例では、減圧装置４０の排気口４２からの吸引圧力を０．００ｋＰａ及び０．６８ｋＰａの２通りに変え、それぞれの吸引圧力において、金属箔１０に印加する引っ張り応力を０〜２５Ｎ／ｍｍ2の間で変更した。各条件で得られた塗布膜付き金属箔について非塗布領域への塗料の付着の有無（即ち、不所望付着の発生の有無）を調べた。結果を図４に示す。
【００５５】
図４に示されているように、不所望付着の発生の有無は、吸引圧力と金属箔への印加応力とによって影響を受けた。そして、不所望付着を発生させないためには、吸引圧力が０．００ｋＰａのときは金属箔１０に１６Ｎ／ｍｍ2以上の応力を印加する必要があるのに対して、吸引圧力が０．６８ｋＰａのときは金属箔１０に１０Ｎ／ｍｍ2以上の応力を印加すれば十分であった。
【００５６】
金属箔は弾性係数が小さいので、大きな応力を印加してもその弛みを解消することは困難であり、応力が大きすぎると金属箔が破断してしまうことがある。図４に示されているように、減圧装置４０を用いることにより、不所望付着が発生する、金属箔への印加応力の下限値を低下させることができる。従って、不所望付着の発生と金属箔の破断とをともに防止することができる条件範囲を拡大することができる。
【００５７】
なお、図４に示された不所望付着が発生しないための吸引圧力及び応力の数値範囲は一例に過ぎない。これらの数値範囲は、金属箔や塗布条件などが異なれば図４と異なるものとなることは容易に推測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の利用分野は特に制限はなく、バックアップロールで支持されながら走行する金属箔に塗料を塗布するあらゆる用途に利用することができる。特に、リチウムイオン二次電池の正極及び負極の製造に好ましく利用することができる。本発明は、金属箔の走行速度が速くなっても、また、金属箔の幅が大きくなっても、塗布厚み不良や不所望付着の発生を抑制することができるので、塗膜付き金属箔の生産性を向上させることができ、その工業的価値は大きい。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 金属箔
２０ ダイコータ（コータ）
２１ スロット
２５ 塗料
３０ バックアップロール
４０ 減圧装置
５０ 粘着ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、
前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項２】
前記塗料をダイコータのスロットから吐出させ前記金属箔に塗布する請求項１に記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項３】
前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布する請求項１又は２に記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項４】
粘着性を有する外周面を備えた粘着ロールを前記バックアップロールの外周面に接触させる請求項１〜３のいずれかに記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項５】
前記金属箔が二次電池の電極に使用される集電体であり、前記塗料が二次電池の電極に使用される活物質又は絶縁材料を含む請求項１〜４のいずれかに記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項６】
帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、
前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、
前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置と
を備え、
前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
前記コータが、塗料を吐出するスロットを備えたダイコータである請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布することができる請求項６又は７に記載の塗布装置。
【請求項９】
粘着性を有する外周面を有し、前記バックアップロールの外周面に接触して前記バックアップロールとともに回転する粘着ロールを更に備える請求項６〜８のいずれかに記載の塗布装置。
【請求項１】
帯状の金属箔をバックアップロールで支持しながら走行させ、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布する工程を含む塗膜付き金属箔の製造方法であって、
前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧しながら、前記塗料を塗布することを特徴とする塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項２】
前記塗料をダイコータのスロットから吐出させ前記金属箔に塗布する請求項１に記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項３】
前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布する請求項１又は２に記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項４】
粘着性を有する外周面を備えた粘着ロールを前記バックアップロールの外周面に接触させる請求項１〜３のいずれかに記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項５】
前記金属箔が二次電池の電極に使用される集電体であり、前記塗料が二次電池の電極に使用される活物質又は絶縁材料を含む請求項１〜４のいずれかに記載の塗膜付き金属箔の製造方法。
【請求項６】
帯状の金属箔を支持しながら走行させるバックアップロールと、
前記バックアップロールと対向して配置され、前記金属箔の前記バックアップロールとは反対側の面に塗料を塗布するコータと、
前記バックアップロールよりも前記金属箔の走行方向の上流側に配置された減圧装置と
を備え、
前記減圧装置は、前記金属箔が前記バックアップロールの外周面に接触し始める地点を含み、且つ、前記地点よりも前記金属箔の走行方向の上流側の前記金属箔と前記バックアップロールの外周面とで形成された空間を減圧することを特徴とする塗布装置。
【請求項７】
前記コータが、塗料を吐出するスロットを備えたダイコータである請求項６に記載の塗布装置。
【請求項８】
前記塗料を前記金属箔に断続的に塗布することができる請求項６又は７に記載の塗布装置。
【請求項９】
粘着性を有する外周面を有し、前記バックアップロールの外周面に接触して前記バックアップロールとともに回転する粘着ロールを更に備える請求項６〜８のいずれかに記載の塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０４５６５（Ｐ２０１１−２０４５６５Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７２３９０（Ｐ２０１０−７２３９０）
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２６日（２０１０．３．２６）
【出願人】（５１１０８４５５５）日立マクセルエナジー株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
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