(57)【要約】【課題】移送中の多孔膜の振動現象を防止し、うねりやしわの発生を防止できる乾燥装置及び乾燥方法を提供する。【解決手段】前記乾燥装置は、ハウジング内で一方向に移送されている多孔膜に空気を噴射する、前記一方向に配列される複数の給気口と；前記各給気口から噴射された空気を前記ハウジングの外部に排出させるように前記一方向に配列される複数の排気口と；を含む。前記複数の給気口は、前記多孔膜を挟んで両側に互いに向かい合って配列される。【選択図】図２
2015068637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内で一方向に移送されている多孔膜に空気を噴射する、前記一方向に配列される複数の給気口と；
前記各給気口から噴射された空気を前記ハウジングの外部に排出する、前記一方向に配列される複数の排気口と；を含み、
前記複数の給気口は、前記多孔膜を挟んで両側に互いに向かい合って配列される乾燥装置。
【請求項２】
前記複数の排気口は、前記多孔膜を挟んで両側に互いに向かい合って配列される、請求項１に記載の乾燥装置。
【請求項３】
前記多孔膜が移送される方向に沿って前記給気口と前記排気口が交互に配置される、請求項１または請求項２に記載の乾燥装置。
【請求項４】
前記給気口を介して前記多孔膜に噴射される空気は、前記ハウジングの外部から内部に延長されるメイン給気管と、前記メイン給気管から分岐してそれぞれの前記給気口に連結される分岐給気管と、を介して供給される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項５】
前記ハウジング内部の空気は、前記各排気口に連結されている分岐排気管と、前記各分岐排気管が連結されるメイン排気管と、を介して前記ハウジングの外部に排出される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項６】
前記給気口には、多数の貫通穴が穿孔されている多孔板が設置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項７】
前記ハウジング内で移送される前記多孔膜は２次電池用分離膜である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の乾燥装置。
【請求項８】
ハウジング内で一方向に移送されている多孔膜の表面上に、前記一方向に配列される複数の給気口によって陽圧領域を形成するとともに、前記一方向に配列される複数の排気口によって陰圧領域を形成し、
前記陽圧領域は、前記多孔膜の両側表面上で互いに向かい合う位置に形成される乾燥方法。
【請求項９】
前記陰圧領域は、前記多孔膜の両側表面上で互いに向かい合う位置に形成される、請求項８に記載の乾燥方法。
【請求項１０】
前記多孔膜が移送される方向に沿って前記陽圧領域と前記陰圧領域が交互に形成される、請求項８または請求項９に記載の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱抵抗層を含むシート状材料を乾燥させるための乾燥装置及び乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フィルム類、紙類などのシート状材料を連続的に印刷またはコーティングするためにロールツーロール設備を使用するが、コーティングされる面が片面であるか、それとも両面であるかによってロールサポーティング乾燥方式、フローティング乾燥方式、エアナイフ乾燥方式などの多様な乾燥方式が使用されている。
【０００３】
これら方法のうち両面を同時にコーティングする方式では、コーティングされたシート状材料の汚染を防止するために、シート状材料を空気で浮上させて乾燥させるフローティング乾燥方式を主に使用する。フローティング乾燥方式は、乾燥装置の入口から出口まで乾燥させようとするコーティングされたシート状材料を一定温度で加熱された空気を使用してフローティングするが、このときに使用する乾燥装置は、フローティングするために空気を供給する給気口（または、給気ノズル）と、熱抵抗層が乾燥されながら発生した溶剤が混入した空気を排出するための排気口とを含んで構成されている。
【０００４】
ところが、従来の乾燥装置によると、給気及び排気が一側に集中して行われるので、乾燥作業が行われる区域の内部において風量の均衡が崩れやすく、移送中のシート状材料に振動が発生しやすい。その結果、乾燥していないコーティング液がシート状材料の表面に均一に塗布されないので、うねりやしわが発生するという問題がある。
【０００５】
シート状材料のうねりやしわの発生を防止するために、移送中のシート状材料の両側縁部をピンチロールやクリップによって支持する方法が提示されている。しかし、このような方法を活用する場合は、シート状材料の縁部がピンチロールによって広がったり、クリップによって伸びるので、最終段階でシート状材料の縁部の不良部分を除去しなければならないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２０６３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の問題を解決するための本発明は、乾燥のための空気の給気口と排気口を交互に配置するととともに、シート状材料、例えば、多孔膜を挟んで給気口同士及び排気口同士を向かい合わせることによって、移送中の多孔膜の振動現象を防止し、うねりやしわ発生を防止できる乾燥装置及び乾燥方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するための本発明によると、ハウジング内で一方向に移送されているシート状材料、例えば、多孔膜に空気を噴射する、前記一方向に配列される複数の給気口と、前記各給気口から噴射された空気を前記ハウジングの外部に排出する、前記一方向に配列される複数の排気口とを含み、前記複数の給気口は、前記多孔膜を挟んで両側に互いに向かい合って配列される乾燥装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の側面によると、ハウジング内で一方向に移送されている多孔膜の表面上に、前記一方向に配列される複数の給気口によって陽圧領域を形成するとともに、前記一方向に配列される複数の排気口によって陰圧領域を形成し、前記陽圧領域は、前記多孔膜の両側表面上で互いに向かい合う位置に形成される乾燥方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、乾燥のための空気の給気口と排気口を交互に配置するとともに、シート状材料、例えば、多孔膜を挟んで給気口同士及び排気口同士を向かい合って配置した乾燥装置及びこれを用いてシート状材料を乾燥させる方法を提供することができる。
【００１１】
本発明の乾燥装置及び乾燥方法によると、乾燥のために移送される多孔膜の両側表面での圧力を同一に維持できるようになり、その結果、多孔膜の振動現象を防止し、うねりやしわの発生を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１ａ】水平乾燥装置を概略的に示す図である。
【図１ｂ】垂直乾燥装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る乾燥装置の概略的な側面図である。
【図３ａ】乾燥装置の雰囲気乾燥区域を概略的に示す図である。
【図３ｂ】乾燥装置の直接乾燥区域を概略的に示す図である。
【図４】シート状材料が移送される平面から見た、本発明の他の実施形態に係る乾燥装置の概略的な正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る乾燥装置の給気口を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態に係る乾燥装置を図面を参照して詳細に説明する。特に、以下の説明では、本発明の実施形態に係る乾燥装置及び乾燥方法が２次電池用分離膜乾燥工程において特に乾燥装置のプリゾーンに適用された場合を例に挙げて説明するが、分離膜の他にも、多様な種類のシート状材料の乾燥に本発明が適用され得ることは当然である。本明細書において、「シート状材料」とは、例えば、分離膜などの多孔膜を含むものと見なされなければならない。
【００１４】
まず、図１ａ〜図３ｂを参照して本発明の一実施形態に係る乾燥装置について説明する。本発明の各実施形態に係る乾燥装置は、２次電池分離膜の乾燥に使用することができる。図１ａは、水平乾燥装置を概略的に示す図で、図１ｂは、垂直乾燥装置を概略的に示す図で、図２は、本発明の一実施形態に係る乾燥装置の概略的な側面図で、図３ａは、乾燥装置の雰囲気乾燥区域を概略的に示す図で、図３ｂは、乾燥装置の直接乾燥区域を概略的に示す図である。
【００１５】
２次電池に使用される分離膜は、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィンポリマーを用いて１軸または２軸に延伸して製膜された多孔性フィルムである。このような分離膜の製造時、耐熱性が低下する分離膜の短所を補完するために、または、分離膜と電極との間の粘着を改善するために、ポリオレフィン系多孔性分離膜の片面または両面上に無機粒子を含む有・無機コーティング層または有機コーティング層を形成し、耐熱性または粘着性を向上させることができる。熱抵抗層または粘着層は、ラミネーション、共押出、またはコーティングプロセスによって形成されることができる。コーティング液によって片面または両面コーティングされた分離膜を乾燥させるためには、乾燥装置が使用される。
【００１６】
本発明の一実施形態に係る乾燥装置は、図１ａに示したように、例えば、分離膜などのシート状材料１を水平方向に移送させながら乾燥作業を実施する水平乾燥装置１００、または、図１ｂに示したように、シート状材料１を垂直方向に移送させながら乾燥作業を実施する垂直乾燥装置２００であってもよい。
【００１７】
本発明の一実施形態に係る乾燥装置は、水平乾燥装置１００あるいは垂直乾燥装置２００など、その方式や形態を問わず、内部空間が複数の区域に区画されていてもよい。乾燥装置は、コーティング液が塗布されたシート状材料１がこれら複数の区域を連続的に通過しながら漸進的に乾燥できるように構成される。
【００１８】
コーティング液が塗布された直後、最初に乾燥作業が実施される第１の乾燥炉内の区域はプリゾーン（ｐｒｅ  ｚｏｎｅ）であって、図１ａ及び図１ｂに示したように、プリゾーンとしての雰囲気乾燥区域１１０、２１０は、乾燥装置内でシート状材料の移動方向を基準にして最も上流側に配置される。
【００１９】
図２に示したように、シート状材料１、例えば、分離膜などの多孔膜を乾燥させるために使用される本発明の一実施形態に係る乾燥装置の第１の乾燥炉は、一方向にシート状材料１が移送されるように内部が空いている中空のハウジング１０と、このハウジング１０内で移送されているシート状材料１に空気を噴射する複数の給気口２０と、これら各給気口２０から噴射された空気をハウジング１０の外部に排出させる複数の排気口３０とを含む。
【００２０】
コーティング液が塗布されたシート状材料１は、ハウジング１０の下側から進入し、上側に、すなわち、ハウジング１０内で垂直方向上側に移送されるように構成されてもよい。
【００２１】
移送されるシート状材料１の両側には、それぞれ複数の給気口２０が互いに間隔を置いて上下に配列されており、同様に、複数の排気口３０が互いに間隔を置いて上下に配列されている。図２を参照すると、各給気口２０と各排気口３０は交互に配置されている。
【００２２】
また、移送されるシート状材料１の両側に配置された各給気口２０と各排気口３０は、互いに向かい合うように配置され、本発明の一実施形態に係る乾燥装置は、全体的にシート状材料１を中心に左右対称の構造を有する。シート状材料１の両側に互いに向かい合うように配置された各給気口２０と各排気口３０の空気の流速及び流量を互いに同一に制御し、張力の発生を基本的に除去あるいは減少させることによってシート状材料１の振動を防止することができる。
【００２３】
以下、図３ａ及び図３ｂを参照して本実施形態に係る乾燥装置の効果についてより具体的に説明する。１番目の区域である雰囲気乾燥区域１１０、２１０内では、コーティング作業が実施されたシート状材料１に対して雰囲気乾燥方式を用いて乾燥作業が行われ、この雰囲気乾燥区域１１０、２１０の下流側に配置される直接乾燥区域１３０、２３０内では、シート状材料１の表面に空気を直接噴射する直接乾燥方式を用いて乾燥作業が行われる。
【００２４】
図３ａには、垂直乾燥装置のプリゾーンとしての雰囲気乾燥区域２１０の一例が示されている。雰囲気乾燥区域２１０は、シート状材料１にコーティング液が塗布された直後に乾燥作業が実施される区域であるので、ノズルを使用してシート状材料１に対して直接空気を噴射する場合、コーティング液が押されるという問題が発生し得る。このような問題を防止するために、雰囲気乾燥区域２１０には、１個〜２個の給気口２１１を介して高温（例えば、１２０℃）の空気を雰囲気乾燥区域２１０の内部に供給し、内部に高温の雰囲気を形成することによってシート状材料１に対する乾燥作業を実施し、１個〜２個の排気口２１２を介して雰囲気乾燥区域２１０内部の空気を吸い込んで排出させる構造の乾燥装置が設置された。ところが、このような構造を有する雰囲気乾燥区域２１０の乾燥装置によると、給気及び排気が一側に集中して行われるので、給気及び排気が集中した部分での風量の不均衡によって移送中のシート状材料に振動が発生し、その結果、乾燥前のコーティング液がシート状材料の表面に均一に塗布されないので、うねりやしわが発生し得る。
【００２５】
一方、図３ｂには、垂直乾燥装置の直接乾燥区域２３０の一例が示されている。直接乾燥区域２３０は、上流側に配置された雰囲気乾燥区域２１０で実施された雰囲気乾燥によってコーティング液の乾燥が少なくとも部分的に行われた状態であるので、シート状材料１の表面に直接空気を噴射し、迅速に乾燥が行われるようにする。このために、直接乾燥区域２３０の内部には、シート状材料１の移送方向に沿って、多数の給気ノズル２３１がシート状材料１の両側で互い違いに配列（すなわち、ジグザグ式で配列）され、給気ノズル２３１を介して高温高圧の空気をシート状材料１に直接噴射することによって乾燥作業が実施される。直接乾燥区域２３０内部の空気は、一側に設置された排気口２３２を介して吸い込まれて排出される。ところが、直接乾燥区域２３０においても、排気口２３２が一側に偏って配置されることによって、乾燥させようとするシート状材料１の一側面と他側面との間で圧力分布が異なり、気流の速度差が発生し、制御が難しくなるので、シート状材料１の振動が激しく発生するという問題が発生し得る。
【００２６】
しかし、図２に示したように、シート状材料１の両側にそれぞれ向かい合うように配置される各給気口２０及び各排気口３０を含む本発明の一実施形態に係る乾燥装置は、図３ａに示したように、給気口２１１及び排気口２１２がそれぞれ１個〜２個ずつ配置される乾燥装置に比べて、ハウジング内部空間の圧力分布を均一に維持することができ、移送されるシート状材料１の振動をより確実に防止することができる。
【００２７】
再び図２を参照すると、給気口２０を介してシート状材料１に噴射される空気は、図２から見ると、シート状材料１の左右側にそれぞれ設置されたメイン給気管２５と、このメイン給気管２５から分岐してそれぞれの給気口２０に連結される分岐給気管２６を介して供給される。
【００２８】
また、給気口２０を介してシート状材料１に噴射された空気は、コーティング液の揮発成分と共にそれぞれの排気口３０内に吸い込まれた後、それぞれの排気口３０に連結されている分岐排気管３６と、それぞれの分岐排気管３６が連結されるメイン排気管３５とを介してハウジング１０の外部に排出される。メイン排気管３５も、図２から見ると、シート状材料１の左右側にそれぞれ設置される。
【００２９】
図２には、メイン給気管２５がハウジング１０の下端を通過してハウジング内に延長され、メイン排気管３５がハウジング１０の上端を通過してハウジングの外側に延長される場合を示しているが、これは例示に過ぎず、メイン給気管がハウジングの上端や左右側壁を通過するように変更されてもよく、メイン排気管がハウジングの下端や左右側壁を通過するように変更されてもよい。
【００３０】
交互に上下方向に配列された給気口２０と排気口３０は、同一の寸法の長さ（すなわち、図４における左右方向長さ）を有してもよく、給気口２０が排気口３０より大きい幅（すなわち、図４における上下方向長さ）を有してもよい。給気口２０及び排気口３０の左右方向長さは、移送されるシート状材料１の幅に比べて大きい寸法を有する方が有利である。
【００３１】
以下、図４及び図５を参照して本発明の他の実施形態に係る乾燥装置について説明する。図４及び図５に示したように、シート状材料１に噴射される空気が１ヶ所に集中することを防止し、空気が緩やかに噴射されるように、給気口２０には多数の貫通穴２２が穿孔されている多孔板２１が設置されてもよい。図面には示していないが、給気口２０の全体面積にわたって均一な圧力で給気が可能になるように、給気口と分岐給気管との間、分岐給気管の内部、または分岐給気管とメイン給気管との間に一つ以上の多孔板がさらに設置されてもよい。
【００３２】
図４に示したように、排気口３０に多孔板２１が設置されてもよい。また、図面には示していないが、排気口と分岐排気管との間、分岐排気管の内部、または分岐排気管とメイン排気管との間に一つ以上の多孔板がさらに設置されてもよい。
【００３３】
図５には、板状体に多数の円形貫通穴２２が穿孔された形態の多孔板２１が例示されているが、貫通穴の形態が変更されてもよく、多孔板２１は、略菱形の形状の穴が形成された網形態を有するように変更されてもよい。
【００３４】
本発明によると、給気口２０から噴射される空気の流速及び流量を調節すると同時に、給気口２０の前面に多孔板２１を設置することによって、コーティング液が塗布された直後のシート状材料に対して直接空気を噴射し、乾燥作業を実施することができる。
【００３５】
本発明の各実施形態に係る乾燥装置は、プリゾーンとしての雰囲気乾燥区域のみならず、直接乾燥区域に適用することも可能である。直接乾燥区域への適用のため、乾燥装置は、図２または４に示したような給気口２０を活用することができる。
【００３６】
続いて、上述したように構成された本発明の各実施形態に係る乾燥装置の動作を図面を参照して説明する。
【００３７】
図２に示したように、本発明の各実施形態に係る乾燥装置は、移送されるシート状材料１の両側に設置される複数の給気口２０からシート状材料１の表面に対して直接空気が噴射されるように構成される。
【００３８】
本発明の各実施形態によると、移送されるシート状材料１に直接空気を噴射しながらもシート状材料１にテンションが加えられないので、シート状材料１の振動現象が発生しないようにシート状材料１を挟んで給気口２０が互いに向かい合うように配置される。それによって、給気口２０から噴射される空気によって生じる陽圧領域がシート状材料１の両側表面において互いに対応する位置に形成される。また、本発明の各実施形態によると、給気口２０によって形成される陽圧領域がシート状材料１の両側表面上で略同一の圧力値を有するように、互いに向かい合う給気口２０での風速及び風量が設定される。
【００３９】
また、移送されるシート状材料１に直接空気を噴射しながらも乾燥していないコーティング液がシート状材料１の表面上で押されないように、給気口２０には、多数の貫通穴２２を有する多孔板２１が設置されてもよい。
【００４０】
一方、給気口２０を介して噴射された空気は、給気口２０と交互に配列される排気口３０を介して吸い込まれ、ハウジング１０の外部に排出される。本発明の各実施形態によると、ハウジング１０内部の気流を一定にし、シート状材料１の振動を防止できるように、シート状材料１を挟んで排気口３０が互いに向かい合うように配置される。それによって、排気口３０を介して吸い込まれる空気によって生じる陰圧領域がシート状材料１の両側表面において互いに対応する位置に形成される。また、本発明の各実施形態によると、排気口３０によって形成される陰圧領域がシート状材料１の両側表面上で略同一の圧力値を有するように、互いに向かい合う排気口３０での風速及び風量が設定される。
【００４１】
本明細書において、「陽圧領域」とは、シート状材料の表面において給気口を介して噴射される空気によって周辺より圧力の高い領域を意味し、「陰圧領域」とは、シート状材料の表面において排気口を介して吸い込まれる空気によって周辺より圧力の低い領域を意味する。
【００４２】
本発明の各実施形態によると、シート状材料１の一側及び他側でそれぞれ上下に配列された給気口２０における流量を各給気口間の流量偏差±５％以内に設定することによって、互いに向かい合うように配置された給気口２０の流量も同一に維持することができる。
【００４３】
それによって、乾燥のために移送されるシート状材料１の両側表面での圧力を同一に維持することができ、シート状材料に加えられるテンションを除去することによってシート状材料の振動現象を防止し、うねりやしわの発生を防止できるようになる。
【００４４】
以上では、本発明に係る乾燥装置及び乾燥方法が２次電池用分離膜乾燥工程において垂直乾燥装置のプリゾーン、すなわち、雰囲気乾燥区域に適用された例を説明したが、分離膜などの多孔膜の他にも、多様な種類のシート状材料の乾燥に本発明を適用することができる。
【００４５】
また、本発明は、垂直乾燥装置の直接乾燥区域に適用されてもよく、水平乾燥装置の雰囲気乾燥区域または直接乾燥区域に適用されてもよい。
【００４６】
本発明が水平乾燥装置に適用される場合は、水平方向に移送されるシート状材料の上下に各給気口と各排気口を配置し、給気口同士と排気口同士を互いに向かい合うように配置することによって、乾燥装置は、全体的にシート状材料を中心に上下対称の構造を有するように構成する。このとき、シート状材料が自体の重量によって垂れる量を勘案し、下側に配置された給気口から噴射される空気の風速及び風量は、上側に配置された給気口から噴射される風速及び風量より大きくする必要がある。
【００４７】
以上、本発明は、例示された図面を参照して説明されたが、以上で説明した実施形態と図面によって限定されず、特許請求の範囲内で本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な修正及び変形が可能であることは当然である。
【符号の説明】
【００４８】
１    シート状材料、
１０  ハウジング、
２０  給気口、
２１  多孔板、
２２  貫通穴、
２５  メイン給気管、
２６  分岐給気管、
３０  排気口、
３５  メイン排気管、
３６  分岐排気管。
【図１ａ】
2015068637.tif 000003
【図１ｂ】
2015068637.tif 000004
【図２】
2015068637.tif 000005
【図３ａ】
2015068637.tif 000006
【図３ｂ】
2015068637.tif 000007
【図４】
2015068637.tif 000008
【図５】
2015068637.tif 000009