(57)【要約】【課題】塗布膜の幅方向のばらつきを軽減し，塗布膜の形状の安定化を図るダイ塗工装置を提供すること。【解決手段】ダイヘッド１００は，被塗布面であるウェブと対向するリップ面が，吐出口２１に対して，幅方向に位置するシムリップ面２０Ｂと，搬送方向の上流側に位置するダイリップ面１１Ａと，下流側に位置するダイリップ面１２Ａとで構成される。そして，シムリップ面２０Ｂの接触角βがダイリップ面１２Ａの接触角αよりも大きい。このことから，シムリップ面２０Ｂの方がダイリップ面１２Ａと比較して毛細管力が小さく，濡れ難い。【選択図】            図３
2011120987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続走行するウェブ上に塗布液を塗布するダイ塗工装置において，
前記ウェブに対向するダイヘッドのリップ面は，
前記塗布液の吐出口と，
前記吐出口と接し，前記吐出口の前記ウェブの搬送方向の下流側に位置する面領域である第１面と，
前記吐出口と接し，前記吐出口の前記ウェブの幅方向の両側に位置する面領域である第２面と，
を有し，
前記第１面の前記塗布液に対する接触角αが，前記第２面の前記塗布液に対する接触角βよりも小さいことを特徴とするダイ塗工装置。
【請求項２】
請求項１に記載するダイ塗工装置において，
前記接触角αと前記接触角βとの比である接触角比（β／α）が２以上であることを特徴とするダイ塗工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載するダイ塗工装置において，
前記ダイヘッドは，
一対のダイブロックと，
前記一対のダイブロックに挟まれ，前記塗布液の流路となる溝が形成されたシムと，
を備え，
前記一対のダイブロックが前記シムの溝を挟むことによって前記吐出口を形成し，
前記第１面は，前記ウェブの搬送方向の下流側に配置された前記ダイブロックのリップ面であり，
前記第２面は，前記シムのリップ面であることを特徴とするダイ塗工装置。
【請求項４】
請求項３に記載するダイ塗工装置において，
前記第１面と前記第２面とで材料が異なることを特徴とするダイ塗工装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載するダイ塗工装置において，
前記ウェブに対向するダイヘッドのリップ面は，
前記吐出口と接し，前記吐出口の前記ウェブの搬送方向の上流側に位置する面領域である第３面を有し，
前記第３面の前記塗布液に対する接触角γが，前記第２面の前記塗布液に対する接触角βよりも小さいことを特徴とするダイ塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，連続走行する帯状の支持体（以下，「ウェブ」とする）上にダイ塗工方式にて塗布液を塗布するダイ塗工装置に関する。さらに詳細には，ダイ塗工装置のダイヘッドの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，連続走行するウェブ上に，ダイ塗工方式にて塗布液を塗布して塗布膜を形成するダイ塗工装置が広く知られている。このダイ塗工装置は，例えば，非水型２次電池の電極の製造において，電極板の製造に利用されている。
【０００３】
前述したダイ塗工装置による塗工では，塗布液の吐出口が形成されたダイヘッドをウェブと対向させ，吐出口から押し出された塗布液をウェブ上に塗布する。ダイヘッドは，例えば，特許文献１や特許文献２に開示されているように，塗布液の流路となる溝が形成されたシムを一対のダイブロックが挟む構成を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３０９００号公報
【特許文献２】特開２００４−２７５８１０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，前記した従来のダイ塗工装置には，次のような問題があった。すなわち，図７に示すように，ダイヘッド９０の吐出口２１から押し出された塗布液３０は，ウェブ４０の幅方向（ウェブ４０の搬送方向に直交する方向，図７の紙面横方向）に広がりながら塗布膜を形成する。つまり，塗布膜の幅がシム２０の開口幅よりも大きくなる。この塗布液３０の広がり（図７中のＷ０）は，ダイヘッド９０のリップ面とウェブ４０表面とのギャップ（図７中のＧ）に生じる毛細管力によるものと考えられる。
【０００６】
上記のギャップＧが常に一定であれば，毛細管力も一定に保たれる。そのため，塗布液３０の広がりＷ０も一定になり，毛細管力が塗布膜の品質に与える影響は小さい。しかし，実際には，バックアップロール５０の偏心やダイヘッドの組み付け時の誤差によって，ギャップＧにばらつきが生じる。そのため，塗布液３０の広がりＷ０にもばらつきがあり，塗布膜の形状の安定化を妨げる。
【０００７】
本発明は，前記した従来のダイヘッドが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，塗布膜の幅方向のばらつきを軽減し，塗布膜の形状の安定化を図るダイ塗工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題の解決を目的としてなされたダイ塗工装置は，連続走行するウェブ上に塗布液を塗布するダイ塗工装置であって，ウェブに対向するダイヘッドのリップ面は，塗布液の吐出口と，吐出口と接し，吐出口のウェブの搬送方向の下流側に位置する面領域である第１面と，吐出口と接し，吐出口のウェブの幅方向の両側に位置する面領域である第２面とを有し，第１面の塗布液に対する接触角αが，第２面の塗布液に対する接触角βよりも小さいことを特徴としている。
【０００９】
すなわち，本発明のダイ塗工装置におけるダイヘッドのリップ面は，第１面の接触角αが第２面の接触角βよりも小さいことから，第１面の方が第２面と比較して毛細管力が大きい。つまり，第２面の方が第１面と比較して，濡れ性が弱く，毛細管力の影響が小さい。そのため，塗布液は，吐出口に対して第２面側（幅方向側）に広がり難く，第１面側（搬送方向下流側）に積極的に流れる。このことから，塗布膜の幅ばらつきの抑制が期待できる。
【００１０】
また，本発明のダイ塗工装置は，接触角αと接触角βとの比である接触角比（β／α）が２以上であるとよい。この構成によれば，第１面と第２面との濡れ性の差がより明確になり，塗布液が搬送方向下流側に，より積極的に流れる。よって，塗布膜の幅ばらつきの抑制がより期待できる。
【００１１】
また，本発明のダイ塗工装置のダイヘッドとしては，例えば，一対のダイブロックと，その一対のダイブロックに挟まれ，塗布液の流路となる溝が形成されたシムとを備え，その一対のダイブロックがシムの溝を挟むことによって吐出口を形成し，第１面は，ウェブの搬送方向の下流側に配置されたダイブロックのリップ面であり，第２面は，シムのリップ面である構成が該当する。
【００１２】
また，上記のダイヘッドは，第１面と第２面とで材料が異なるとよい。すなわち，第１面と第２面とが異なるパーツであり，各パーツを異なる材料で形成することで，高精度でかつ持続性に優れたリップ面を形成できる。
【００１３】
また，本発明のダイヘッドのリップ面は，吐出口と接し，吐出口のウェブの搬送方向の上流側に位置する面領域である第３面を有し，第３面の塗布液に対する接触角γが，第２面の塗布液に対する接触角βよりも小さいとよい。この構成により，塗布液は，吐出口に対して第２面側（幅方向側）よりも第３面側（搬送方向上流側）の方が濡れ性が強い。このことから，塗布膜の幅ばらつきの抑制がより期待できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，塗布膜の幅方向のばらつきを軽減し，塗布膜の形状の安定化を図るダイ塗工装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態にかかるダイ塗工装置の概要を示す図である。
【図２】実施の形態にかかるダイヘッドの概要構成を示す分解図である。
【図３】図２に示したダイヘッドの各パーツを重ね合わせた状態を示す斜視図である。
【図４】ダイヘッドおよび塗布膜を，バックアップローラ側から見てウェブを透視した状態の図である。
【図５】実施の形態にかかるダイヘッドの，塗布部の概略構成を示す幅方向断面図である。
【図６】接触角比と幅ばらつきの関係を示すグラフである。
【図７】従来の形態にかかるダイヘッドの，塗布部の概略構成を示す幅方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下，本発明にかかるダイ塗工装置を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，以下の形態では，非水型２次電池の電極を製造する際に利用されるダイ塗工装置として本発明を適用する。
【００１７】
［ダイ塗工装置の構成］
図１は，本形態のダイ塗工装置２００の塗布部の概要を示している。ダイ塗工装置２００は，塗布液３０を貯蔵する塗布液タンク３１と，塗布液３０を受給し，その塗布液３０を吐出するダイヘッド１００と，被塗布体であるウェブ４０を支持するバックアップローラ５０とを備えている。ダイヘッド１００は，ウェブ４０を介してバックアップローラ５０と対向している。
【００１８】
ウェブ４０は，バックアップローラ５０に巻回された状態で，バックアップローラ５０上を連続走行する。バックアップローラ５０は，ウェブ４０の連続走行に従動して回転する。なお，バックアップローラ５０が回転駆動され，その回転に伴ってウェブ４０が連続走行するように構成してもよい。
【００１９】
ダイヘッド１００には，塗布液タンク３１内の塗布液３０が供給され，その塗布液３０がダイヘッド１００のリップ面に設けられた吐出口から押し出される。すなわち，ダイ塗工装置２００は，ダイヘッド１００の吐出口から塗布液３０を押し出しながら，連続走行するウェブ４０上に塗布液３０を塗布する。これにより，ウェブ４０上に塗布膜４１が形成される。
【００２０】
ウェブ４０は，非水型２次電池の電極板となる基材であり，正極用であれば例えばアルミ箔が該当し，負極用であれば例えば銅箔が該当する。また，塗布液３０としては，正極活物質ペースト（例えば，ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2 ））や負極活物質ペースト（例えば，グラファイト）が該当する。
【００２１】
［ダイヘッドの構成］
図２は，本形態のダイヘッド１００を分解した状態を示している。図３は，図２に示したダイヘッド１００を組み付けた状態を示している。
【００２２】
本形態のダイヘッド１００は，一対のダイブロック１０（以下，ウェブ４０の搬送方向に対して上流側に配置されるダイブロックを「ダイブロック１１」とし，下流側に配置されるダイブロックを「ダイブロック１２」とする）と，ダイブロック１１，１２に挟まれるシム２０とを備えている。ダイブロック１１には，ダイブロック１１を貫通する孔１５が設けられている。この孔１５が，塗布液３０の受給口となる。なお，塗布液３０の受給口は，ダイブロック１２に設けてもよい。
【００２３】
シム２０には，ストレート状のスリット２２が設けられている。このスリット２２により，ダイブロック１１，１２がシム２０を挟むと，ダイヘッド１００内に空隙が形成される。この空隙が塗布液３０の流路となる。当該流路は，ダイブロック１１の孔１５と連続しており，受給した塗布液３０が流し込まれる。また，当該流路（スリット２２）は，シム２０の一辺まで到達しており，ダイブロック１１，１２が挟むことで，塗布液３０の吐き出し口となる吐出口２１が形成される。なお，スリット２２の形状は，ストレート状に限らず，例えばテーパー状であってもよい。
【００２４】
ダイヘッド１００は，吐出口２１が形成される面がウェブ４０と対向するリップ面となる。このリップ面は，ダイブロック１１の先端面であるダイリップ面１１Ａと，ダイブロック１２の先端面であるダイリップ面１２Ａと，シム２０の先端面であるシムリップ面２０Ｂとによって構成される。シムリップ面２０Ｂは，吐出口２１によって分割されており，吐出口２１の両端に配置される。吐出口２１は，ダイリップ面１１Ａ，１２Ａおよびシムリップ面２０Ｂ，２０Ｂによって囲まれた矩形状をなし，各リップ面１１Ａ，２０Ｂ，１２Ａ，２０Ｂと接している。
【００２５】
図４は，ダイヘッド１００および塗布膜４１を，バックアップローラ５０側から見て，さらにウェブ４０を透視した状態を示している。ダイヘッド１００は，吐出口２１の幅方向（吐出口２１の両端のシムリップ面２０Ｂ，２０Ｂの対向方向）と，ウェブ４０の幅方向とが平行するように配置される。そして，ウェブ４０の連続走行とダイヘッド１００による塗布液３０の吐出が同時に実施されることで，ウェブ４０上，ダイヘッド１００との対向部よりも下流側に塗布膜４１が形成される。
【００２６】
さらに，ダイヘッド１００は，ダイブロックとシム２０とで異なる材料を使用している。具体的には，ダイブロック１０の方が，シム２０よりも，塗布液３０に対する濡れ性に優れた材料を使用している。すなわち，ダイリップ面１１Ａ，１２Ａの塗布液３０に対する接触角αが，シムリップ面２０Ｂの塗布液３０に対する接触角βよりも小さくなるような材料で構成される。
【００２７】
［塗布膜の幅ばらつき］
続いて，本形態のダイヘッド１００における，塗布膜４１の幅ばらつきを抑制するメカニズムについて説明する。
【００２８】
本形態のダイヘッド１００のように，リップ面のうち，吐出口２１に対して搬送方向下流側の面領域（ダイリップ面１２Ａ）の接触角αを，吐出口２１に対して幅方向両側の面領域（シムリップ面２０Ｂ）の接触角βよりも小さくすることで，図５に示すように，塗布液３０の幅方向の広がり（図５中のＷ１）を抑制することが期待できる（つまり，本形態である図５中のＷ１＜従来の形態である図７中のＷ０）。
【００２９】
すなわち，塗布液３０の幅方向の広がり量は，ダイヘッド１００のリップ面とウェブ４０との間に作用する毛細管力に基づく。この毛細管力ｈは，次の式（１）によって求められる。
ｈ＝２Ｔｃｏｓθ／ρｇｒ      （１）
式（１）中，Ｔは表面張力，θは接触角，ρは密度，ｇは重力加速度，ｒは内径（ここではダイヘッド１００のリップ面とウェブ４０とのギャップ（図６中のＧ））をそれぞれ意味している。
【００３０】
式（１）から分かるように，毛細管力ｈはｃｏｓθの値によって大きく異なる。つまり，ｃｏｓθが大きいほど毛細管力ｈが強くなる。そこで，シムリップ面２０Ｂについて，毛細管力ｈが弱くなる，つまり接触角θが大きい材料を使用する。これにより，塗布液３０は，吐出口２１から幅方向に広がり難くなる。また，毛細管力ｈが弱いと，内径ｒ（ギャップＧ）の変動に伴う毛細管力ｈの変動量も小さい。
【００３１】
さらに，単純にシムリップ面２０Ｂ側を濡れ難くするだけではなく，シムリップ面２０Ｂとダイリップ面１２Ａとで濡れ性に差を付ける。具体的には，シムリップ面２０Ｂの接触角θがダイリップ面１２Ａの接触角θよりも大きくなる材料を使用し，幅方向に作用する毛細管力を搬送方向に作用する毛細管力よりも弱くする。これにより，塗布液３０は，吐出口２１から幅方向よりも搬送方向に広がり易くなる。このように，吐出口２１から吐き出される塗布液３０を，搬送方向に積極的に流すようにすることで，幅方向への広がりおよびそのばらつきを抑制することが期待できる。
【００３２】
なお，接触角θを制御する方法として，本形態ではダイブロック１０とシム２０とで異なる材料を使用しているが，これに限るものではない。例えば，シムリップ面２０Ｂに対して撥水コーティング処理を施してもよい。また，シムリップ面２０Ｂに対して粗面化処理を施してもよい。なお，撥水コーティング処理は，リップ面の洗浄等によって性能が劣化する問題があり，耐久性が低い。また，粗面化処理では，表面の凹凸を高精度に形成することが困難である。材料の違いによって接触角θに差を付ける方法は，これらの問題が生じないため好ましい。
【００３３】
［実施例］
続いて，塗布膜４１の幅ばらつきを調査した実験結果について説明する。この実験では，シムリップ面２０Ｂとダイリップ面１１Ａ，１２Ａとの接触角比（シムリップ面の接触角β／ダイリップ面の接触角α）を求め，その接触角比と塗布膜４１の幅ばらつきとの関係を調査した。
【００３４】
この実験では，ダイブロック１０にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用し，接触角比を変えるため，シム２０のサンプルを幾つか用意して実験を行った。なお，本実験を行う上での，塗布液３０の物性やダイ塗工装置２００の構成は，次の通りとする。
表面張力Ｔ＝０．０３５〜０．０７５Ｎ／ｍ
密度ρ＝１．３〜１．７ｇ／ｃｍ3
内径ｒ＝３０〜１００μｍ
内径ｒの値は，ダイヘッド１００のリップ面とウェブ４０とのギャップＧを意味する。
【００３５】
以下，実験結果を表１に示す。本実験では，シム２０のサンプルとして，それぞれＳＵＳ３０４，ＰＥＴ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥを材料とする同形状のシムを用意した。また，「ＰＥＴ−１」と「ＰＥＴ−２」は，同じ材料で２つのサンプルを試験したことを意味する。「ＰＴＦＥ−１」と「ＰＴＦＥ−２」も同様である。
【表１】
2011120987.tif 000003
【００３６】
「接触角α」，「接触角β」は，一般的な接触角計で求めた塗布膜３０に対する静的接触角である。「幅ばらつき」は，サンプルごとに塗布膜４１を形成し，その塗布膜４１の幅測定を複数ポイントで実施し，その測定値を基に標準偏差を求め，さらに接触角比が１のとき（つまり，シム２０にステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用）の標準偏差を１００とした場合の，各サンプルの標準偏差の大きさを示している。つまり，「幅ばらつき」の値が１００より小さい場合にはシム２０にステンレス鋼を使用したものより塗布膜４１の幅が安定していることを意味し，さらにその値が小さいほど，塗布膜４１の幅が安定していることを意味する。なお，図６は，表１の実験結果を，横軸を接触角比，縦軸を塗布膜４１の幅ばらつきとして，グラフ化したものである。
【００３７】
本実験結果によると，接触角比が１よりも大きい，すなわちシムリップ面２０Ｂの接触角βがダイリップ面１２Ａの接触角αよりも大きい場合には，幅ばらつきが接触角比１のときと比較して小さい。そのため，塗布膜４１の幅が安定することがわかる。さらに，その接触角比を２以上とすると，接触角比が１．４程度のときと比較して大幅に幅ばらつきが小さい。そのため，塗布膜４１の幅が著しく安定することがわかる。すなわち，接触角比が１より大きければ幅ばらつきを抑制する効果があり，さらに接触角比が２以上であることで著しく幅ばらつきを抑制することができることがわかる。
【００３８】
以上詳細に説明したように本形態のダイ塗工装置２００は，ダイヘッド１００のリップ面が，吐出口２１に対して，幅方向に位置するシムリップ面２０Ｂ（第２面の一例）と，搬送方向の上流側に位置するダイリップ面１１Ａ（第３面の一例）と，下流側に位置するダイリップ面１２Ａ（第１面の一例）とで構成され，シムリップ面２０Ｂの接触角がダイリップ面１１Ａ，１２Ａの接触角よりも大きい。このことから，シムリップ面２０Ｂの方がダイリップ面１１Ａ，１２Ａと比較して，濡れ性が弱い。そのため，塗布液３０は，吐出口２１に対してシムリップ面２０Ｂ側（幅方向側）に広がり難く，ダイリップ側１１Ａ，１２Ａ（搬送方向下流側）に積極的に流れる。このことから，塗布膜４１の幅ばらつきの抑制が期待できる。
【００３９】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本ダイ塗工装置の用途は，２次電池用の電極板の製造工程に限らず，ダイ塗工方式によって塗布膜を形成する用途に広く適用可能である。
【００４０】
また，実施の形態では，ダイヘッド１００の上流側のダイブロック１１と下流側のダイブロック１２とで同じ材料を使用しているが，異なる材料であってもよい。例えば，上流側のダイブロック１１についてシム２０と同じ材料を使用してもよい。また，ダイブロック１１についてダイブロック１２よりも濡れ性に優れた材料を用いてもよい。すなわち，少なくとも下流側のダイブロック１２の接触角がシム２０の接触角よりも小さければよい。なお，より積極的に塗布液３０を搬送方向に流す場合には，実施の形態のように両ダイブロック１１，１２ともに，接触角がシム２０の接触角よりも小さい材料を使用することが望ましい。
【００４１】
また，実施の形態では，ダイヘッド１００がダイブロック１１，１２，シム２０の３パーツを重ね合わせた構造であり，リップ面を各パーツに合わせてダイリップ面１１Ａ，１２Ａ，シムリップ面２０Ｂの３面に区別しているがこれに限るものではない。例えば，すべてが一体であり，リップ面の一部を表面加工することにより，吐出口の幅方向の両端の領域と，搬送方向の上流領域および下流領域とに区別してもよい。
【００４２】
また，実施の形態では，プレート状の１枚のシム２０によって吐出口２１を形成しているが，これに限るものではない。例えば，スリットが形成されたシムプレートを複数枚用意し，それらを重ね合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１１    （上流側の）ダイブロック
１１Ａ  （上流側の）ダイリップ面
１２    （下流側の）ダイブロック
１２Ａ  （下流側の）ダイリップ面
２０    シム
２０Ｂ  シムリップ面
２１    吐出口
３０    塗布液
４０    ウェブ
４１    塗布膜
５０    バックアップローラ
１００  ダイヘッド
２００  ダイ塗工装置
【図１】
2011120987.tif 000004
【図２】
2011120987.tif 000005
【図３】
2011120987.tif 000006
【図４】
2011120987.tif 000007
【図５】
2011120987.tif 000008
【図６】
2011120987.tif 000009
【図７】
2011120987.tif 000010