(57)【要約】【課題】塗工バーにより基材上において塗工液を均して塗工膜を形成する塗工装置において、前記基材と前記塗工バーとの間隙の大きさを確保しつつ、より薄い塗工膜を形成する。【解決手段】基材を搬送する搬送部と、搬送される前記基材上に、塗工液を供給する塗工液供給部と、前記基材の搬送方向における、前記塗工液供給部よりも下流側において、前記基材との間に間隙を有し、前記間隙を通過する前記塗工液を前記基材の上面において均し、塗工膜を形成する塗工バーとを備え、前記塗工膜の膜厚が、前記間隙の最小距離の９０パーセント以下である塗工装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に塗工膜を形成する塗工装置であって、
前記基材を搬送する搬送部と、
搬送される前記基材上に、塗工液を供給する塗工液供給部と、
前記基材の搬送方向における、前記塗工液供給部よりも下流側において、前記基材との間に間隙を有し、前記間隙を通過する前記塗工液を前記基材の上面において均し、前記塗工膜を形成する塗工バーとを備え、
前記塗工膜の膜厚が、前記間隙の最小距離の９０パーセント以下である塗工装置。
【請求項２】
前記膜厚が、前記間隙の最小距離の７５パーセント以下である請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
前記間隙を通過する前記塗工液にかかる圧力の最大値が、１４ｋＰａ以上である請求項１または２に記載の塗工装置。
【請求項４】
前記間隙が、前記基材の搬送方向において、上流側から下流側にかけて次第に小さくなる請求項１から３の何れか１項に記載の塗工装置。
【請求項５】
前記塗工バーは、平面形状の底面を有し、前記底面と、前記基材の塗工面とがなす角度が、５度以下である請求項４に記載の塗工装置。
【請求項６】
前記間隙と重畳し、かつ、前記基材の下面と接するバックアップロールをさらに備えた請求項１から５の何れか１項に記載の塗工装置。
【請求項７】
前記搬送部が、前記バックアップロールを含む請求項６に記載の塗工装置。
【請求項８】
前記塗工バーに対する前記基材の搬送速度の最高速度が毎分８０ｍ以上である請求項１から７の何れか１項に記載の塗工装置。
【請求項９】
前記塗工バーの、前記基材の搬送方向における厚みが２０ｍｍ以上である請求項１から８の何れか１項に記載の塗工装置。
【請求項１０】
前記塗工膜が、ポリアミドを含む請求項１から９の何れか１項に記載の塗工装置。
【請求項１１】
請求項１から１０の何れか１項に記載の塗工装置を備えた電池用セパレータの製造装置。
【請求項１２】
基材と、該基材上の塗工膜とを備えた積層フィルムの製造方法であって、
前記基材を搬送する搬送工程を備え、
前記搬送工程において、搬送される前記基材上に、塗工液を供給する塗工液供給工程と、前記塗工液供給工程に次いで、前記塗工液を、前記基材と塗工バーとの間における間隙に通過させて、前記塗工液を前記基材の上面において均し、前記塗工膜を形成する塗工膜形成工程とを備え、
前記塗工膜の膜厚が、前記間隙の最小距離の９０パーセント以下である積層フィルムの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載された積層フィルムの製造方法を備えた電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に塗工膜を形成する塗工装置、および当該塗工装置を備えた電池用セパレータの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ベースロールと膜厚制御手段との間の間隙に、基材であるフィルム材料を通過させることにより、ベースロールと膜厚制御手段とによって堰き止められた塗料を、フィルム材料に塗布する塗布装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２５８５０号公報（２０００年１１月２８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の塗工装置において、より薄い塗工膜を形成する場合には、基材と塗工バー等の膜厚制御手段との間隙の大きさをさらに小さくする必要がある。しかしながら、塗工装置によっては、当該間隙の大きさに機械的な限界がある場合が考えられる。また、間隙の大きさがあるマージンを下回った場合、塗工バーと基材とが接触する等の不良が生じる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る塗工装置は、基材に塗工膜を形成する塗工装置であって、前記基材を搬送する搬送部と、搬送される前記基材上に、前記塗工液を供給する塗工液供給部と、前記基材の搬送方向における、前記塗工液供給部よりも下流側において、前記基材との間に間隙を有し、前記間隙を通過する前記塗工液を前記基材の上面において均し、前記塗工膜を形成する塗工バーとを備え、前記塗工膜の膜厚が、前記間隙の最小距離の９０パーセント以下である。
【０００６】
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る積層フィルムの製造方法は、基材と、該基材上の塗工膜とを備えた積層フィルムの製造方法であって、前記基材を搬送する搬送工程を備え、前記搬送工程において、搬送される前記基材上に、塗工液を供給する塗工液供給工程と、前記塗工液供給工程に次いで、前記塗工液を、前記基材と塗工バーとの間における間隙に通過させて、前記塗工液を前記基材の上面において均し、前記塗工膜を形成する塗工膜形成工程とを備え、前記塗工膜の膜厚が、前記間隙の最小距離の９０パーセント以下である。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成により、基材と塗工バーとの間隙の大きさを確保しつつ、より薄い塗工膜を形成する塗工装置を提供でき、積層フィルムの製造方法において、不良の発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る塗工装置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る塗工装置の、塗工バーの下部周辺を拡大した概略図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る積層フィルムの製造工程を説明するためフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態１に係る積層フィルムの製造工程における、塗工装置を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る積層フィルムの製造工程における、塗工バーの下部周辺を拡大した概略図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る塗工装置を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態２に係る塗工装置の、塗工バーの下部周辺を拡大した概略図である。
【図８】本発明の比較形態に係る塗工装置を示す概略図である。
【図９】本発明の比較形態に係る塗工装置の、塗工バーの下部周辺を拡大した概略図である。
【図１０】本発明の各実施形態および比較形態のそれぞれに係る積層フィルムの製造工程において、塗工液にかかる圧力を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態１に係る塗工装置の奏する効果を、本発明の比較形態に係る塗工装置の課題と比較して示す概略図である。
【図１２】本発明の変形例に係る塗工装置を示す概略図である。
【図１３】本発明の変形例に係る塗工装置の、塗工バーの下部周辺を拡大した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
〔実施形態１〕
本実施形態においては、基材上に塗工液を供給し、塗工バーにより当該基材上において塗工液を均すことにより、塗工膜を形成する塗工装置を例に挙げて説明を行う。ここで、基材Ｆの上下面のうち、基材Ｆの塗工膜が形成される面を上面、基材Ｆの塗工膜が形成されない面を下面として説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る塗工装置２を示す概略図である。なお、図１においては、塗工装置２に、基材Ｆを設置し、基材Ｆの搬送を開始しようとする様子を図示している。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る塗工装置２は、搬送部４と、塗工液供給部６と、塗工バー８と、バックアップロール１０とを備える。搬送部４は、捲出ローラ１２と巻取ローラ１４とを備える。
【００１２】
搬送部４は、基材Ｆを搬送する機構を備えている。搬送部４を使用した、基材Ｆの搬送工程においては、はじめに、例えば、予め捲出ローラ１２捲回された基材Ｆの一端を、捲出ローラ１２から捲き出し、巻取ローラ１４に固定することにより、基材Ｆを塗工装置２に設置する。次いで、捲出ローラ１２と巻取ローラ１４とを、図１に示す回転方向Ｒの方向に回転させることにより、基材Ｆを、図１に示す搬送方向Ｃの方向に搬送する。これにより、基材Ｆの搬送の間、捲出ローラ１２に捲回されている基材Ｆが捲き出され、巻取ローラ１４に巻き取られる。
【００１３】
ここで、捲出ローラ１２と巻取ローラ１４との双方が、互いに協同して動作し、基材Ｆを搬送する、駆動ローラであってもよい。また、巻取ローラ１４のみが駆動ローラであり、捲出ローラ１２は従動ロールであってもよい。この場合、巻取ローラ１４に基材Ｆが巻き取られることにより、基材Ｆにかかる張力によって、捲出ローラ１２から基材Ｆが捲き出されてもよい。
【００１４】
塗工液供給部６は、捲出ローラ１２から捲き出された基材Ｆの上方において、当該基材Ｆと重畳する位置に配される。
【００１５】
塗工バー８は、塗工液供給部６に対し、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける下流側に配される。塗工バー８についても、塗工液供給部６の下方を通過した基材Ｆの上方において、当該基材Ｆと重畳する位置に配される。このために、塗工装置２においては、塗工バー８と基材Ｆとの間に間隙１６が形成されている。
【００１６】
バックアップロール１０は、基材Ｆの下面と接する。このために、基材Ｆとバックアップロール１０との間の摩擦力により、基材Ｆの搬送に伴って、バックアップロール１０は、図１に示す回転方向Ｒの方向に回転する。すなわち、バックアップロール１０は、基材Ｆの搬送に伴って回転する、従動ロールであってよい。また、バックアップロール１０は、巻取ローラ１４と協同して動作し、基材Ｆを搬送する、駆動ローラであってもよい。すなわち、バックアップロール１０は、搬送部４に含まれていてもよい。また、バックアップロール１０は、捲出ローラ１２と巻取ローラ１４との双方と協同して動作する駆動ローラであってもよい。また、バックアップロール１０は、塗工バー８および間隙１６と重畳する位置に配されてもよい。当該構成により、より効率的に基材Ｆを搬送可能な塗工装置２を提供できる。
【００１７】
次に、本実施形態における塗工バー８の形状および間隙１６の形状について、図２を参照してより詳細に説明する。図２は、図１における、塗工バー８の下部、および間隙１６の周囲について拡大した概略図である。なお、バックアップロール１０と基材Ｆとが接触する位置においては、基材Ｆはバックアップロール１０の外周面に沿って湾曲する。しかしながら、図２においては、図示の簡単のために、バックアップロール１０の図示を省略した上、基材Ｆが水平であるとみなして図示している。
【００１８】
図２に示す通り、塗工バー８は、平面形状の底面１８を有する。底面１８は、図２に示す、基材Ｆの塗工面ＦＳとの間に、角度θをなすように形成されている。ここで、図２にしめすように、基材Ｆの塗工面ＦＳが水平であるとした場合には、角度θは、底面１８が水平面に対して成す角度である。しかしながら、これに限られず、角度θは、基材Ｆの塗工面ＦＳが曲面を有している場合においても、以下のように規定されてもよい。
【００１９】
例えば、図１に示すように、基材Ｆがバックアップロール１０と当接し、当該バックアップロール１０の外周面に沿って湾曲することにより、塗工面ＦＳが曲面となっている場合を検討する。この場合、角度θは、間隙１６の最小距離となる塗工バー８上の点と、バックアップロール１０の円の中心とを結ぶ直線が、バックアップロール１０上の外周面と交差する点における、バックアップロール１０の接線と、底面１８とが成す角度である。
【００２０】
また、間隙１６には、図２に示すように、間隙の入口１６Ａと、間隙の出口１６Ｂとが形成されている。入口１６Ａは、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける上流側における、底面１８の端部と、塗工面ＦＳとの間に形成される。対して、出口１６Ｂは、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける下流側における、底面１８の端部と、塗工面ＦＳとの間に形成される。
【００２１】
ここで、底面１８が、塗工面ＦＳとの間に角度をなすことにより、間隙１６の大きさ、すなわち、底面１８から塗工面ＦＳまでの距離が、塗工バー８の幅方向、すなわち、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて異なっている。特に、本実施形態においては、間隙１６は、基材Ｆの搬送方向において、上流側の入口１６Ａから、下流側の出口１６Ｂにかけて、次第に小さくなっている。このため、間隙１６の最小距離は、出口１６Ｂの高さと同一となる。
【００２２】
塗工バー８は、幅方向、すなわち、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて、厚みを有する。特に、塗工バー８は、入口１６Ａと出口１６Ｂとの距離である厚みｄ１を有する。また、奥行き方向、すなわち、図２の紙面に向かう方向においては、塗工バー８は略同一の形状を有している。したがって、奥行き方向において、間隙１６の大きさは略同一である。
【００２３】
次に、本実施形態に係る塗工装置を使用して、基材に塗工膜を形成し、積層フィルムを製造する方法について、図３から図５を参照して、詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態に係る積層フィルムの製造方法は、搬送部４によって基材Ｆを搬送する、搬送工程を備えている。搬送工程は、例えば、前述した捲出ローラ１２および巻取ローラ１４を回転させることにより、基材Ｆを捲出ローラ１２から捲き出し、巻取ローラ１４に巻き取らせることにより実施する。
【００２５】
図３は、上述の搬送工程において、捲出ローラ１２から捲き出された基材Ｆが、巻取ローラ１４に巻き取られるまでの各工程について説明するためのフローチャートである。また、図４は、塗工装置２を使用した積層フィルムの製造方法について示すための、塗工装置２の概略図である。
【００２６】
本実施形態における搬送工程において、はじめに、基材Ｆを捲出ローラ１２から捲き出す（ステップＳ２）。捲出ローラ１２から捲き出された基材Ｆは、塗工液供給部６の下方を通過する。
【００２７】
次いで、塗工液供給部６から、基材Ｆ上に、図４に示す塗工液Ｍを供給する、塗工液供給工程を実施する（ステップＳ４）。塗工液供給工程は、例えば、塗工液供給部６の下部から塗工液を吐出することにより実施してもよい。これにより、塗工バー８の上流側において、基材Ｆ上に、塗工液Ｍの液だまりが形成される。
【００２８】
次いで、塗工バー８を用いて塗工膜を形成する、塗工膜形成工程を実施する（ステップＳ６）。塗工膜形成工程においては、基材Ｆの搬送により、塗工液Ｍを間隙１６に通過させる。ここで、間隙１６の大きさは、塗工液Ｍの液だまりの厚みよりも低いため、塗工液Ｍの液だまりが、塗工バー８により基材Ｆ上において均される。
【００２９】
これにより、塗工バー８よりも、基材Ｆの搬送方向Ｃの下流側においては、基材Ｆ上に塗工膜Ｔが形成される。これにより、基材Ｆと、当該基材Ｆ上の塗工膜Ｔを備えた積層フィルムＳが、塗工膜形成工程によって得られる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、塗工バー８と重畳する位置において、基材Ｆの下面がバックアップロール１０と接触する。これにより、基材Ｆの、塗工バー８により塗工液Ｍが均される位置において、基材Ｆがバックアップロール１０によって支持される。このため、基材Ｆが、塗工バー８によって押し下げられた塗工液Ｍから受ける力により撓むことに起因する、塗工膜Ｔの厚みばらつきを抑制することができる。
【００３１】
最後に、当該積層フィルムＳは巻取ローラ１４に巻き取られる（ステップＳ８）。捲出ローラ１２に捲回されていた基材Ｆを全て捲き出し、形成された積層フィルムＳを全て巻取ローラ１４に巻き取った時点において、基材Ｆの搬送を停止し、搬送工程を完了してもよい。これにより、本実施形態における積層フィルムの製造工程が完了する。なお、本実施形態の搬送工程は、塗工液Ｍを供給する前の基材Ｆに対する処理を行う工程、巻き取られる前の積層フィルムＳに対する処理を行う工程、または、基材Ｆの塗工膜Ｔが形成された面とは逆側の面である下面に、さらに他の塗工膜を形成する工程を備えていてもよい。
【００３２】
巻き取られる前の積層フィルムＳに対する処理としては、塗工膜Ｔに含まれる溶剤を揮発させる乾燥処理、塗工膜Ｔに含まれる樹脂等の固形物を析出させる析出処理、塗工膜Ｔに含まれる溶剤を洗浄除去する洗浄処理、当該洗浄処理において用いられる洗浄溶剤を揮発させる洗浄溶剤乾燥処理等が挙げられる。
【００３３】
塗工バー８による塗工膜Ｔの形成工程、および形成される塗工膜Ｔの構成について、図５を参照してより詳細に説明する。図５は、図４における、塗工バー８の下部、および間隙１６の周囲について拡大した概略図であり、図２に対応する位置における拡大概略図である。
【００３４】
基材Ｆの搬送方向Ｃに沿った搬送により、基材Ｆ上の塗工液Ｍは、入口１６Ａと出口１６Ｂとを順に通過することにより、間隙１６を通過する。本実施形態において、塗工液Ｍが入口１６Ａを通過する際、塗工液Ｍの液だまりの厚みは、入口１６Ａの大きさよりも大きいため、入口１６Ａを通過する塗工液Ｍの厚みは、入口１６Ａの大きさに制限される。さらに塗工液Ｍが、基材Ｆの搬送方向Ｃに沿って、間隙１６中を進行すると、間隙１６の大きさが次第に小さくなるために、塗工液Ｍの厚みについても次第に小さくなる。
【００３５】
ここで、間隙１６中を進行する塗工液Ｍが、塗工バー８と基材Ｆとの間隙１６に応じて変形を強いられるために、塗工液Ｍには圧力がかかる。塗工液Ｍにかかる圧力は、間隙１６の大きさが最も小さくなる、出口１６Ｂの付近において最も大きくなる。
【００３６】
塗工液Ｍは、上述した圧力が強くかかった状態において、出口１６Ｂを通過し、間隙１６を通過し終える。この際、塗工液Ｍには、塗工バー８の底面１８との摩擦に起因する、搬送方向Ｃとは逆向きの力が働く。ここで、当該逆向きの力が働く領域を逆流領域ＲＡと称する。逆流領域ＲＡは、塗工液Ｍにかかる圧力が高くなるほど、塗工バー８の底面１８から、基材Ｆの上面に向かって広がっていく。
【００３７】
逆流領域ＲＡ内においては、塗工液Ｍの搬送方向Ｃへの流れが阻害される。このため、塗工液Ｍは、逆流領域ＲＡから離れた基材Ｆの上面に近い領域を流動しようとする。すなわち、塗工バー８の底面１８に逆流領域ＴＡが適度に形成されるように塗工液Ｍにかかる圧力を制御することにより、塗工液Ｍの厚みを出口１６Ｂよりも小さくすることができる。
【００３８】
ゆえに、本実施形態においては、出口１６Ｂの大きさよりも膜厚の小さい塗工膜Ｔが形成される。すなわち、塗工膜Ｔの膜厚ｄ２は、出口１６Ｂの大きさ、すなわち、間隙１６の最小距離よりも小さくなる。したがって、塗工装置２を用いて、塗工バー８と基材Ｆとの間隙１６の最小距離よりも小さい膜厚を有する塗工膜Ｔが形成された積層フィルムＳを得られる。
【００３９】
本実施形態に係る塗工装置２によって、塗工バー８と基材Ｆとの間隙１６の最小距離を確保しつつ、より薄膜の塗工膜Ｔを形成することができる。このため、機械的な制限から、間隙１６の最小距離がある大きさ以上に制限された場合であっても、本実施形態に係る塗工装置２により、当該間隙１６の最小距離よりも小さい膜厚を有する塗工膜Ｔを形成できる。
【００４０】
さらに、本実施形態においては、薄膜の塗工膜Ｔを形成する場合であっても、当該塗工膜Ｔの膜厚の大きさよりも、間隙１６の最小距離を大きく確保することができる。このために、本実施形態に係る塗工装置２においては、薄膜の塗工膜Ｔを形成する場合に、塗工バー８と基材Ｆとが接触することによる、不良の発生を低減でき、積層フィルムＳの製造の歩留まり改善につながる。
【００４１】
本実施形態においては、間隙１６が、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて、上流側から下流側にかけて、次第に小さくなる。このため、間隙１６を通過する塗工液Ｍにかかる圧力は、間隙１６の最も下流側である出口１６Ｂの付近において最も高くなる。したがって、上記構成により、間隙１６を通過する塗工液Ｍに対し、より効率的に圧力をかけ、塗工膜Ｔの膜厚をより効率よく低減することができる。
【００４２】
本実施形態における積層フィルムＳは、基材Ｆとして多孔質フィルムを、塗工膜Ｔとして耐熱層を備えた、電池用セパレータであってもよい。すなわち、本実施形態に係る塗工装置２は、電池用セパレータの製造装置に含まれていてもよい。また、電池用セパレータの製造方法における、多孔質フィルム上の耐熱層の形成方法として、本実施形態に係る積層フィルムＳの製造方法を適用してもよい。
【００４３】
また、塗工膜Ｔが電池用セパレータの耐熱層である場合、塗工膜Ｔは、アラミド樹脂等のポリアミドを含んでいてもよい。この場合、ポリアミドを含む塗工液Ｍを、塗工バー８により、多孔質フィルムである基材Ｆ上に均すことによって、ポリアミドを含む塗工膜Ｔが得られる。
【００４４】
ポリアミド樹脂としては、具体的には、例えば、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）、ポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）、ポリ（パラベンズアミド）、ポリ（メタベンズアミド）、ポリ（４，４’−ベンズアニリドテレフタルアミド）、ポリ（パラフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（メタフェニレン−４，４’−ビフェニレンジカルボン酸アミド）、ポリ（パラフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（メタフェニレン−２，６−ナフタレンジカルボン酸アミド）、ポリ（２−クロロパラフェニレンテレフタルアミド）、パラフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体、メタフェニレンテレフタルアミド／２，６−ジクロロパラフェニレンテレフタルアミド共重合体等が挙げられる。このうち、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）がより好ましい。
【００４５】
積層フィルムＳが電池用セパレータである場合には、底面１８と、基材Ｆの塗工面ＦＳとがなす角度θが、１０度以下であることが好ましく、５度以下であることがより好ましい。また、塗工バー８に対する基材Ｆの搬送速度の最高速度は、毎分４０ｍ以上であることが好ましく、毎分８０ｍ以上であることがより好ましい。さらに、塗工バー８の、搬送方向Ｃにおける厚みｄ１は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００４６】
上述した条件下においては、塗工膜Ｔの膜厚ｄ２は、間隙１６の最小距離の９０パーセント以下とすることができる。このために、本実施形態においては、塗工バー８と基材Ｆとの距離を確保しつつ、より効率よく薄膜の塗工膜Ｔを形成することができる。
【００４７】
塗工バー８を通過した後の塗工膜Ｔの膜厚ｄ２は、間隙１６の最小距離の８５パーセント以下であることが好ましく、８０パーセント以下であることがより好ましく、７５パーセント以下であることがさらに好ましい。
【００４８】
上記構成により、塗工装置２を使用して、薄膜の塗工膜Ｔを基材Ｆに塗工する場合であっても、塗工バー８と基材Ｆとの間の距離をより広げることができる。したがって、塗工バー８と基材Ｆとが接触する等の不具合をより抑制することができる。
【００４９】
なお、塗工バー８に対する基材Ｆの搬送速度の最高速度が、毎分８０ｍ以上であることにより、積層フィルムＳの製造速度を高めることもできる。
【００５０】
塗工液Ｍのせん断粘度は、せん断速度が１０（１／ｓ）の場合、１５Ｐ以上４０Ｐ以下であることが好ましく、せん断速度が１００（１／ｓ）のとき、５Ｐ以上２０Ｐ以下であることが好ましく、せん断速度が１０００（１／ｓ）のとき、０．５Ｐ以上５Ｐ以下であることが好ましい。
【００５１】
〔実施形態２〕
図６は、本実施形態に係る塗工装置２を示す概略図である。なお、図６においても、塗工装置２に、基材Ｆを設置し、基材Ｆの搬送を開始しようとする様子を図示している。
【００５２】
本実施形態に係る塗工装置２は、前実施形態に係る塗工装置２と比較して、塗工バー８の代わりに、底面形状の異なる塗工バー２０を備える点を除いて、同一の構成を備える。
【００５３】
塗工バー２０についても、塗工液供給部６に対し、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける下流側に配され、塗工液供給部６の下方を通過した基材Ｆの上方において、当該基材Ｆと重畳する位置に配される。塗工バー２０の形状が塗工バー８の形状と異なるために、本実施形態において、塗工装置２には、塗工バー２０と基材Ｆとの間に、間隙１６と異なる形状を有する、間隙２２が形成されている。
【００５４】
次に、本実施形態における塗工バー２０の形状および間隙２２の形状について、図７を参照してより詳細に説明する。図７は、図６における、塗工バー２０の下部、および間隙２２の周囲について拡大した概略図である。
【００５５】
図７に示すように、塗工バー２０は、底面２４を有する。底面２４は、略滑らかな曲面形状を有する。基材Ｆの搬送方向Ｃにおける上流側における、底面２４の端部と、塗工面ＦＳとの間に、入口２２Ａが形成される。また、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける下流側における、底面２４の端部と、塗工面ＦＳとの間に、出口２２Ｂが形成される。底面２４の接線と、基材Ｆの塗工面ＦＳとがなす角度θが１０度となる底面２４上の点と、塗工面ＦＳとの間に、入口２２Ｃが形成される。底面２４の接線と、基材Ｆの塗工面ＦＳとがなす角度θが５度となる底面２４上の点と、塗工面ＦＳとの間に、入口２２Ｄが形成される。
【００５６】
本実施形態においても、図６に示すように、基材Ｆがバックアップロール１０と当接し、当該バックアップロール１０の外周面に沿って湾曲することにより、塗工面ＦＳが曲面となっている場合を検討する。この場合、底面２４上のある点における角度θは、当該点と、バックアップロール１０の円の中心とを結ぶ直線が、バックアップロール１０上の外周面と交差する点における、バックアップロール１０の接線と、底面２４とが成す角度である。
【００５７】
塗工バー２０は、幅方向、すなわち、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて、入口２２Ａと、出口２２Ｂとの距離である厚みｄ３を有する。また、塗工バー２０は、幅方向において、入口２２Ｃと、出口２２Ｂとの距離である厚みｄ５を有し、入口２２Ｄと、出口２２Ｂとの距離である厚みｄ６を有する。
【００５８】
前記厚みｄ５は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１３ｍｍ以上であることがより好ましく、２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、厚みｄ５は、３０ｍｍ以下とすることができ、２８ｍｍ以下とすることもできる。前記厚みｄ６は、５．５ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、厚みｄ６は、２０ｍｍ以下とすることができ、１５ｍｍ以下とすることもできる。
【００５９】
本実施形態においても、底面２４の形状のために、間隙２２は、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて、上流側から下流側にかけて、次第に小さくなる。このため、間隙２２の最小距離は、出口２２Ｂの高さと同一となる。なお、塗工バー２０は、塗工バー８と同様に、奥行き方向における形状が同一であってもよい。
【００６０】
積層フィルムＳが電池用セパレータである場合には、塗工バー２０に対する基材Ｆの搬送速度の最高速度は、毎分８０ｍ以上であることが好ましい。
【００６１】
本実施形態における塗工装置２を用いた積層フィルムの製造方法は、前実施形態における塗工装置２を用いた積層フィルムの製造方法と同一であってもよい。本実施形態においても、塗工膜形成工程において、塗工液Ｍは、上述した圧力が強くかかった状態において、出口２２Ｂを通過し、間隙２２を通過し終える。この際、前実施形態において説明した逆流領域ＲＡを、塗工液Ｍにかかる圧力の制御により生じさせることにより、塗工液Ｍの厚みは、出口２２Ｂよりも小さくなる。
【００６２】
ゆえに、本実施形態においても、塗工膜Ｔの膜厚ｄ２は、出口２２Ｂの大きさ、すなわち、間隙２２の最小距離よりも小さくなる。したがって、塗工装置２を用いて、塗工バー２０と基材Ｆとの間隙２２の最小距離よりも小さい膜厚を有する塗工膜Ｔが形成された積層フィルムＳを得られる。本実施形態に係る塗工装置２は、前実施形態に係る塗工装置２と同様の効果を奏する。
【００６３】
上述した各実施形態に係る塗工装置２が奏する効果を、図８に示す比較形態に係る塗工装置２Ａの課題と比較して、より詳細に説明する。図８は、比較形態に係る塗工装置２Ａを示す概略図である。なお、図８においても、塗工装置２Ａに、基材Ｆを設置し、基材Ｆの搬送を開始しようとする様子を図示している。
【００６４】
比較形態に係る塗工装置２Ａは、前述までの各実施形態に係る塗工装置２と比較して、塗工バー８または塗工バー２０の代わりに、底面形状の異なる塗工バー２６を備える点を除いて、同一の構成を備える。塗工装置２Ａは、塗工バー２６と基材Ｆとの間に、間隙２８を有する。
【００６５】
図８における、塗工バー２６の下部、および間隙２８の周囲について拡大した概略図である、図９を参照すると、塗工バー２６は、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける、塗工バー２６の幅方向の中点が、最も低くなる底面３０を有する。なお、比較形態において、間隙２８は、基材Ｆの搬送方向Ｃにおいて、上流側から塗工バー２６の中点までは次第に小さくなるものの、塗工バー２６の中点から下流側までは次第に大きくなる。
【００６６】
比較形態においては、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける上流側における、底面３０の端部と、塗工面ＦＳとの間に入口２８Ａが形成される点について、上述した各実施形態と差異はない。しかしながら、間隙の出口を、塗工膜形成工程において、塗工液に最も圧力がかかる位置とすると、出口２８Ｂは、底面３０と、塗工面ＦＳとの間の距離が最も近くなる点に形成され、入口２８Ａと出口２８Ｂとを結ぶ底面３０と、基材Ｆの塗工面ＦＳとがなす角度θは４５度であり、前実施形態に係る塗工装置２の底面１８と、基材Ｆとがなす角度θと比較して大きい。
【００６７】
このために、塗工装置２Ａは、上述した各実施形態に係る塗工装置２と比較して、間隙２８を通過する塗工液Ｍにかかる最大圧力が低い。
【００６８】
塗工バー２６は、入口２８Ａと、出口２８Ｂとの距離である厚みｄ１０を有する。
【００６９】
ここで、上述した各実施形態において、塗工バーと基材Ｆとの間の間隙を通過する塗工液Ｍにかかる圧力と、塗工膜Ｔの厚みｄ２との関係を、下記表１を参照して説明する。
【００７０】
ここでは、実施形態１に係る塗工装置２の出口１６Ｂに相当する、塗工バー８と塗工面ＦＳの間隙１６の最小距離を通過する塗工液Ｍにかかる圧力について計算した。前記塗工バー８における角度θは５度とし、厚みｄ１は２０ｍｍとした。
【００７１】
また、塗工バー通過後の塗工膜の膜厚が、４５μｍになるように、塗工バーと塗工面ＦＳとの間隙の最小距離を設定した。
【００７２】
塗工液Ｍにかかる圧力は、下記塗工液１の粘度−せん断速度実測データを用いて、有限体積法により、各区画間の質量および運動量の収支を計算し、各区間の速度ベクトルおよび圧力の分布を出力することにより算出した。
【００７３】
また、実際に塗工液１を基材Ｆへ塗工し、形成された塗工膜の測定結果から、塗工バーと塗工面ＦＳとの間隙の最小距離に対する、塗工バー通過後の塗工膜の膜厚（以下クリアランス比と呼ぶ）を求めた。ここで、基材Ｆには膜厚１３．５μｍのポリエチレン多孔質フィルムを用いた。
【００７４】
塗工バー８に対する基材Ｆの搬送速度が、毎分８０ｍの場合を実施例１、毎分４５ｍの場合を実施例２、毎分３３ｍの場合を実施例３とした。
【００７５】
表１における実施例１〜３の圧力の最大値とクリアランス比との関係から、クリアランス比が９９パーセントになる圧力の最大値を外挿すると、７ｋＰａであることがわかった。すなわち、間隙１６の出口１６Ｂ付近における塗工液Ｍにかかる圧力が７ｋＰａ以上になると、塗工バー８を通過した後の塗工膜Ｔの膜厚ｄ２が、間隙１６の最小距離の９９パーセント以下となることがわかる。同様の計算により、間隙の出口付近における塗工液Ｍにかかる圧力が１０ｋＰａになると、間隙の最小距離の９０パーセントとなることがわかった。また、当該圧力が１４ｋＰａ以上になると、塗工バー８を通過した後の塗工膜Ｔの膜厚ｄ２が、間隙１６の最小距離の７５パーセント以下となり、効率的に薄膜の塗工膜Ｔを基材Ｆに塗工できることがわかる。
【００７６】
（塗工液１の製造）
攪拌翼、温度計、窒素流入管および粉体添加口を有する、３リットルのセパラブルフラスコに、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）２２００ｇ、塩化カルシウム粉末１５１ｇを加えた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を摂氏１００度に昇温して、当該塩化カルシウム粉末を完全に溶解させた。次いで、当該セパラブルフラスコの内容物を室温に冷却した後に、パラフェニレンジアミン６８．２３ｇを加え完全に溶解させた。次いで、テレフタル酸ジクロライド１２４．９７ｇをセパラブルフラスコに加え、摂氏２０度において１時間撹拌した。これにより、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）の６重量パーセント溶液を得た。
【００７７】
得られたポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）溶液１００ｇに、ＮＭＰ３００ｇを加え、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）の１．５重量パーセント溶液を得た。得られた１．５重量パーセント溶液にアルミナＣ（日本アエロジル社製）６ｇ、ＡＫＰ３０００（住友化学社製）６ｇを加え、２４０分間攪拌した。さらに炭酸カルシウム０．７３ｇを加え、２４０分間攪拌し、塗工液１を得た。
【００７８】
【表１】
2020175331.tif 000003
【００７９】
次に、上述した各実施形態、および比較形態において、間隙を通過する塗工液にかかる圧力を、図１０を参照して説明する。図１０は、上述した各実施形態、および比較形態において、間隙を通過する塗工液にかかる圧力を縦軸に、塗工液の圧力を測定している位置から、間隙の出口までの距離を横軸に示したグラフである。
【００８０】
上述の圧力の測定において、上述した各形態に係る塗工装置において、基材Ｆ上に塗工液Ｍを供給し、基材Ｆを搬送方向Ｃに沿って搬送することにより、塗工液Ｍを間隙に通過させて、塗工液Ｍにかかる圧力を測定した。なお、各実施形態における塗工バーと塗工面ＦＳの間隙の最小距離は７０μｍとし、塗工液Ｍには上記塗工液１を用いた。
【００８１】
実施形態１に係る塗工装置の塗工バー８における角度θは５度とし、厚みｄ１は２０ｍｍとした。塗工バー８に対する基材Ｆの搬送速度が、毎分８０ｍの場合を実施例４とし、毎分４５ｍの場合を実施例５とした。なお、実施例４および５は、塗工バーと塗工面ＦＳの間隙の最小距離の点において実施例１および実施例２とは異なるが、塗工時にかかる圧力の最大値は、実施例４が２１ｋＰａ、実施例５が１６ｋＰａであったことから、塗工バーと塗工面ＦＳの間隙の最小距離が１５μｍ程度異なっていても、得られる結果には差がほとんどなく、クリアランス比も同様の結果が得られる。
【００８２】
次いで、実施形態２に係る塗工装置の塗工バー２０におけるｄ５は１７ｍｍ、ｄ６は８ｍｍとした。塗工バー２０に対する基材Ｆの搬送速度が、毎分８０ｍの場合を実施例６、毎分４５ｍの場合を実施例７とした。
【００８３】
さらに、比較形態に係る塗工装置２Ａの間隙２８を通過する塗工液Ｍにかかる圧力について計算し、塗工バー２６に対する基材Ｆの搬送速度が、毎分８０ｍの場合を比較例１、毎分４５ｍの場合を比較例２とした。
【００８４】
上述した各計算において、図１０から明らかであるように、間隙の入口を通過した塗工液Ｍにかかる圧力は次第に増加し、間隙の出口付近における塗工液Ｍにかかる圧力が最大となった。
【００８５】
ここで、実施例４、実施例５、および実施例６において、塗工液Ｍにかかる圧力の最大値が１４ｋＰａを超えた。ゆえに、上述の実施例３の結果から、実施例４〜６の構成によれば、クリアランス比を７５パーセント以下とすることが可能である。また、実施例７において、塗工液Ｍにかかる圧力の最大値が７ｋＰａを超えた。ゆえに、上述した理由から、実施例７の構成によれば、塗工バーを通過した後の塗工膜Ｔの膜厚ｄ２を、間隙の最小距離よりも小さくすることができる。
【００８６】
なお、実施例１と実施例２、および、実施例３と、実施例４との比較から、塗工バー８に対する基材Ｆの搬送速度が、塗工液Ｍにかかる圧力に影響することが理解される。また、実施例１、実施例３および比較例１の比較等から、塗工バーの形状が塗工液Ｍにかかる圧力に影響することが理解される。
【００８７】
対して、比較例１および比較例２において、塗工液Ｍにかかる圧力の最大値が７ｋＰａを下回った。このことから、上述の実施例１〜３の結果から、比較例１および２の構成では、塗工バーを通過した後の塗工膜の膜厚を、間隙の最小距離以下にすることができないといえる。
【００８８】
図１１は、比較形態に係る塗工装置２Ａの課題、および上述した各実施形態に係る塗工装置２の奏する効果について説明するための概略図である。図１１の（ａ）は、比較形態に係る塗工装置２Ａの間隙２８の周囲についての拡大図であり、図１１の（ｂ）は、前実施形態に係る塗工装置２の間隙１６の周囲についての拡大図である。図１１の各図は、何れも、塗工膜形成工程において、塗工液Ｍが間隙を通過する様子を示している。
【００８９】
比較形態において、間隙２８を通過する塗工液Ｍには、十分な圧力がかからず、比較形態に係る塗工装置２Ａによって形成される塗工膜Ｔの膜厚ｄ４は、間隙の最小距離よりも小さくならない。
【００９０】
対して、前実施形態において、間隙１６を通過する塗工液Ｍには、十分に高い圧力がかかり、塗工バー８の底面１８において、塗工膜Ｔの膜厚ｄ２を、間隙１６の最小距離よりも低減させられるだけの逆流領域ＲＡが生じる。このために、前実施形態に係る塗工装置２によって形成される塗工膜Ｔの膜厚ｄ２は、間隙の最小距離よりも小さくなる。
【００９１】
なお、本実施形態においても、塗工バー２０に対する基材Ｆの搬送速度が毎分８０ｍ以上である場合には、間隙２２を通過する塗工液Ｍには、１４ｋＰａを超える圧力が掛かり易いため、塗工バー２０の底面２４において、塗工膜Ｔの膜厚ｄ２を、間隙２２の最小距離よりも低減させられるだけの逆流領域が生じ易い。このために、塗工バー２０に対する基材Ｆの搬送速度が毎分８０ｍ以上である場合には、本実施形態に係る塗工装置２によって形成される塗工膜Ｔの膜厚ｄ２が、間隙２２の最小距離よりも小さくなり易い。上述の点においても、上述した各実施形態において、塗工バーに対する基材Ｆの搬送速度は、毎分８０ｍ以上であることが好ましい。
【００９２】
なお、各実施形態において、塗工液Ｍにかかる圧力は好ましくは２５ｋＰａ以下である。塗工液Ｍにかかる圧力が２５ｋＰａ以下であることにより、逆流領域ＲＡが塗工バーの底面から基材面ＦＳにまで及ぶことを防止でき、塗工性の低下を低減できる。
【００９３】
さらに、図１１を参照して、上述した各実施形態に係る塗工装置２の奏する他の効果について詳細に説明する。
【００９４】
上述までの搬送工程において、塗工液供給部６から供給された塗工液Ｍの液だまりには、図１１の各図に示すように、搬送される基材Ｆに同伴するガスＡが、当該液だまり中に進入する場合がある。基材Ｆの搬送速度の増加に伴い、ガスＡは塗工液Ｍの液だまりに、より進入しやすくなる傾向がある。
【００９５】
比較形態に係る塗工装置２Ａの場合、上述した塗工膜Ｔの製造条件においては、間隙２８を通過する塗工液Ｍにかかる圧力が小さい。このために、当該圧力によって生じる逆流領域ＲＡが小さくなり、基材Ｆの搬送に伴い同伴するガスＡを押し返すことが困難となる。したがって、図１１の（ａ）に示すように、塗工液Ｍの液だまり中のガスＡが、矢印Ａ１の方向に向かって進行し、間隙２８を通過する場合がある。
【００９６】
ガスＡが間隙２８を通過した場合、基材Ｆ上の当該ガスＡが存在していた位置においては、塗工液Ｍが存在しない、または、塗工液Ｍの量が低減する。また、ガスＡが間隙２８を通過せず、間隙２８付近に滞留した場合、基材Ｆ上の当該ガスＡが存在していた位置においては、塗工液Ｍが連続的に存在せず、あるいは、塗工液Ｍの量が連続的に低減する。このために、当該位置における基材Ｆ上には、正常に塗工膜Ｔが形成されず、塗工不良Ｅが形成されるために、均一な塗工膜Ｔを得られない場合がある。
【００９７】
一方、前実施形態に係る塗工装置２の場合、上述した塗工膜Ｔの製造条件においては、間隙１６を通過する塗工液Ｍに、十分に高い圧力がかかり、逆流領域ＲＡが大きく形成される。このために、当該圧力によって、基材Ｆの搬送に伴い同伴するガスＡが押し返される。したがって、図１１の（ｂ）に示すように、塗工液Ｍの液だまり中のガスＡが、矢印Ａ２の方向、すなわち、基材Ｆに対し上方に向かって進行し、間隙１６を通過するガスＡの量を低減することができる。
【００９８】
ゆえに、前実施形態に係る塗工装置２の場合、塗工液Ｍの液だまり中のガスＡを、間隙１６を通過する前に効率よく押し返し、間隙１６を通過するガスＡの量を低減することができる。したがって、前実施形態に係る塗工装置２は、比較形態に係る塗工装置２Ａと比較して、塗工不良Ｅの少ない、より均一な塗工膜Ｔを形成することができる。
【００９９】
上記効果を奏するために、間隙２２を通過する塗工液Ｍにかかる圧力は、７ｋＰａ以上であることが好ましく、１３ｋＰａ以上であることが好ましく、１４ｋＰａ以上であることがさらに好ましい。
【０１００】
なお、本実施形態に係る塗工装置２においても、塗工液Ｍの液だまり中にガスＡが進入した場合であっても、上述の圧力により、間隙２２を通過する空気Ａの量を低減することができる。
【０１０１】
〔変形例〕
図１２は、本変形例に係る塗工装置２を示す概略図である。なお、図１２においても、塗工装置２に、基材Ｆを設置し、基材Ｆの搬送を開始しようとする様子を図示している。
【０１０２】
本実施形態に係る塗工装置２は、実施形態１に係る塗工装置２と比較して、塗工バー８の代わりに、塗工バー８Ａを備える点を除いて、同一の構成を備える。
【０１０３】
塗工バー８Ａについても、塗工液供給部６に対し、基材Ｆの搬送方向Ｃにおける下流側に配され、塗工液供給部６の下方を通過した基材Ｆの上方において、当該基材Ｆと重畳する位置に配される。
【０１０４】
図１３は、本変形例に係る塗工装置の、塗工バー８Ａの下部、および間隙１６の周囲について拡大した概略図である。
【０１０５】
塗工バー８Ａの形状は、塗工バー８の形状と一部異なる。特に、塗工バー８Ａは、塗工バー８と比較して、搬送方向Ｃにおいて、入口１６Ａと出口１６Ｂとの距離である厚みｄ１よりも大きい、厚みｄ７を有している。すなわち、厚みｄ７は、搬送方向Ｃにおける、底面１８の端部間の距離よりも大きい。
【０１０６】
しかしながら、塗工バー８Ａの底面１８の形状は、塗工バー８の底面１８の形状と同一である。また、本変形例において、塗工バー８Ａは、塗工バー８Ａと基材Ｆとの距離が、塗工バー８と基材Ｆとの距離と同一となる位置に配置される。このために、本変形例においても、塗工装置２には、塗工バー８Ａと基材Ｆとの間に、間隙１６が形成されている。
【０１０７】
本変形例のように、底面１８のよりも大きい厚みを、塗工バー８Ａが備えている場合であっても、塗工バー８Ａの形状のうち、塗工膜Ｔの形成に関わる部分は、塗工バー８Ａの入口１６Ａから出口１６Ｂまでの、間隙１６の形状のみである。本変形例における間隙１６の形状が、実施形態１における間隙１６の形状と同一であるために、本変形例に係る塗工装置２は、実施形態１に係る塗工装置２と同様の効果を奏する。
【０１０８】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
２          塗工装置
４          搬送部
６          塗工液供給部
８、２０    塗工バー
１０        バックアップロール
１６、２２  間隙
１８、２４  底面
Ｆ          基材
Ｍ          塗工液
Ｔ          塗工膜
Ｓ          積層フィルム
【図１】
2020175331.tif 000004
【図２】
2020175331.tif 000005
【図３】
2020175331.tif 000006
【図４】
2020175331.tif 000007
【図５】
2020175331.tif 000008
【図６】
2020175331.tif 000009
【図７】
2020175331.tif 000010
【図８】
2020175331.tif 000011
【図９】
2020175331.tif 000012
【図１０】
2020175331.tif 000013
【図１１】
2020175331.tif 000014
【図１２】
2020175331.tif 000015
【図１３】
2020175331.tif 000016