(57)【要約】【課題】ダイコーティングにより一方のシート面への塗工の後、他方のシート面に塗工する場合に、ペースト塗工端部のだれを防止する。【解決手段】裏面塗工を行うスリットダイ６０において、集電体シート２０の両端部を保持部６１で支え、ペースト吐出口６３を保持部６１より段差Ｈだけ低くした状態で、集電体シート２０裏面の塗工を行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、
前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、
前記第２ダイは、前記シートの両端部を保持する保持部と、
塗工液を吐出する吐出口と、
を含み、前記吐出口が前記保持部に対して凹部であることを特徴とするダイコーティング装置。
【請求項２】
シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、
前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、
前記第２ダイは、塗工液を吐出する吐出口の後方に、前記シートを吸引する吸引部を備えることを特徴とするダイコーティング装置。
【請求項３】
シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、
前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、
前記第２ダイは、前記塗工液の流路に少なくとも１つの整流部を備えることを特徴とするダイコーティング装置。
【請求項４】
前記整流部は、前記流路の中央部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のダイコーティング装置。
【請求項５】
シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、
前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、
前記第２ダイの吐出口の前記シート進行方向または後方に、前記シートに気体を送風する送風部と、
前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚を検出する膜厚検出部と、
前記噴出量制御部は、前記膜厚検出部によって検出された、前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚に応じて、前記シート幅方向の前記気体の噴出量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするダイコーティング装置。
【請求項６】
第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、
前記第２ダイによる塗布において、前記シートを両端部で保持する保持部に対して塗工液を吐出する吐出口が凹部である状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項７】
第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、
前記第２ダイによる塗布において、塗工液を吐出する吐出口の前記シート進行方向または後方で、前記シートを前記第２ダイに吸引した状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項８】
第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、
前記第２ダイによる塗布において、前記第２ダイの前記塗工液の流路に少なくとも１つの整流部を設けた状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とするダイコーティング方法。
【請求項９】
前記整流部は、前記流路の中央部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のダイコーティング方法。
【請求項１０】
第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、
前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚を検出し、
検出された塗膜厚に応じて、前記シート幅方向の噴出量が制御された気体を、前記第２ダイの吐出口の前記シート進行方向または後方に吹き付けた状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とするダイコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートの表裏面に塗工液を塗布する塗布工程において用いられるダイコーティング装置、およびダイコーティング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集電対シートの両面に電極活物質のペーストを塗工する工程では、ダイコーティングが用いられる。通常、バックローラ付きのスリットダイを用いてシートの一方の面にペーストを塗布した後に、別のスリットダイを用いて未塗布面へのペーストの塗布が行われる。しかし、未塗布面のペースト塗布では、バックローラを使用できないため、所定の張力が付与された状態で、スリットダイ上を走行するシートの裏面にペーストを塗布することが行われている。
【０００３】
たとえば、特開２０００−３５３５１４号公報は、集電体シートの表裏面に電極活物質のペーストを塗工するダイコーターを開示する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５３５１４号公報
【特許文献２】
特開平７−６５８１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
裏面塗工用のスリットダイにおいて、集電体シートはペーストの吐出圧により部分的に持ち上げられる。このため、図１６に示すように、集電体シートの張力によりペースト塗工端部にだれが発生する。
【０００６】
また、ペーストの吐出量は、必ずしも、集電体シート幅方向で一定ではなく、吐出量にむらが生じるため、ペーストの塗膜厚にばらつきが生じることがあった。
【０００７】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるダイコーティング装置およびダイコーティング方法を提供することを目的とする。よりくわしくは、本発明は、ダイコーティングにより一方のシート面への塗工の後、他方のシート面に塗工する場合に、ペースト塗工端部のだれを防止することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、ダイコーティングにより一方のシート面への塗工の後、他方のシート面に塗工する場合に、シート幅方向のペースト塗膜を均一に行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の望ましい態様は、シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、前記第２ダイは、前記シートの両端部を保持する保持部と、塗工液を吐出する吐出口とを含み、前記吐出口が前記保持部に対して凹部であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、シートの両端部が保持部によって保持され、シートが伸ばされた状態で、第２ダイによる塗工が行われるため、塗布面端部のだれが防止できる。なお、第１の塗工液と第２の塗工液は異なっていてもよい。
【００１１】
本発明の他の望ましい態様は、シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、前記第２ダイは、塗工液を吐出する吐出口の後方に、前記シートを吸引する吸引部を備える。
【００１２】
これにより、第２ダイとシートとの幅方向のクリアランスを一定にすることができ、第２ダイによる塗工むらを防止し、塗工品質を向上させることができる。
【００１３】
本発明の他の望ましい態様は、シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、前記第２ダイは、前記塗工液の流路に少なくとも１つの整流部を備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、第２ダイから吐出される第２の塗工液の幅方向の吐出量が均等になるので、第２ダイによる塗工むらを防止し、塗工品質を向上させることができる。
【００１５】
本発明の他の望ましい態様は、前記整流部は、前記流路の中央部に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の望ましい態様は、シートの一方の面に第１の塗工液を塗布する第１ダイと、前記第１ダイによる塗布の後、前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布する第２ダイとを、含むダイコーティング装置であって、前記第２ダイの吐出口の前記シート進行方向または後方に、前記シートに気体を送風する送風部と、前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚を検出する膜厚検出部と、前記噴出量制御部は、前記膜厚検出部によって検出された、前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚に応じて、前記シート幅方向の前記気体の噴出量を制御する制御部と、を備える。
【００１７】
これによれば、第２の塗工液のシート幅方向の塗膜厚をパラメータとして、第２ダイ上のシートに吹き付けられる気体の幅方向の風量が塗膜厚がばらつかないようにフィードバック制御されるので、第２ダイによる塗工むらを防止し、塗工品質を向上させることができる。なお、前記気体は、たとえば空気である。
【００１８】
本発明の他の望ましい態様は、第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、前記第２ダイによる塗布において、前記シートを両端部で保持する保持部に対して塗工液を吐出する吐出口が凹部である状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の望ましい態様は、第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、前記第２ダイによる塗布において、塗工液を吐出する吐出口の後方で、前記シートを前記第２ダイに吸引した状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とする。
【００２０】
本発明の他の望ましい態様は、第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、前記第２ダイによる塗布において、前記第２ダイの前記塗工液の流路に少なくとも１つの整流部を設けた状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の望ましい態様は、前記整流部は、前記流路の中央部に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の望ましい態様は、第１ダイを用いてシートの一方の面に第１の塗工液を塗布した後、第２ダイを用いて前記シートの他方の面に第２の塗工液を塗布するダイコーティング方法であって、前記第２の塗工液の前記シート幅方向の塗膜厚を検出し、検出された塗膜厚に応じて、前記シート幅方向の噴出量が制御された気体を、前記第２ダイの吐出口の前記シート進行方向または後方に吹き付けた状態で、第２の塗工液を前記シートに塗布することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２４】
以下で説明する実施形態は、具体例として、電池用シート電極を製造する場合の適用例である。
【００２５】
図１は、実施形態に係るダイコーティング装置１０を示す概略図である。
【００２６】
集電体シート２０は、巻出し部３０から繰り出され、バックローラ４０により部分的に巻回されて走行する。タンク４２には電極活物質のペーストが収容され、ポンプ４４によって吸引された電極活物質のペーストがスリットダイ５０に供給される。スリットダイ５０は、吐出口が集電体シート２０を挟んでバックローラ４０と所定の間隔で対向した形で設けられている。スリットダイ５０によって、走行する集電体シート２０の一方の面（以下、便宜的に表面という）に、電極活物質のペーストが塗工される。
【００２７】
表面に電極活物質のペーストが塗工された集電体シート２０は、ローラ５２によって部分的に巻回された後、スリットダイ６０に送られる。集電体シート２０は、所定の張力を受けながらスリットダイ６０上を走行する。スリットダイ６０には、ポンプ４６によってタンク４２から吸引された電極活物質のペーストが供給される。スリットダイ６０により、集電体シート２０の裏面に電極活物質のペーストが塗工される。
【００２８】
その後、集電体シート２０は乾燥炉７０内を走行し、塗工された電極活物質が乾燥され、集電体シート２０はローラ５４，５６によって部分的に巻回された後、巻取り部８０により巻き取られる。
【００２９】
なお、集電体シートが正極の場合には、集電体シート２０には、たとえばアルミ箔が用いられ、電極活物質としては、たとえば、正極活物質、正極活物質に導電性を付与する導電材（カーボングラファイトなど）、およびこれらを結着させる結着剤（有機バインダーなど）を有機溶剤などに混合溶解させたものが用いられる。また、集電体シートが負極の場合には、集電体シート２０には、たとえば銅箔が用いられ、電極活物質としては、負極活物質（グラファイトなど）を溶剤に溶かしたものなどが用いられる。
【００３０】
図２は、スリットダイ６０の斜視図である。また、図３は、スリットダイ６０の断面図である。本実施形態のスリットダイ６０は、ペースト吐出口６３と集電体シート２０を保持する保持部６１との間に段差Ｈが設けられている。
【００３１】
スリットダイ６０の寸法および塗工条件の具体例を一つ挙げるとすれば、スリットダイ６０のスリット幅Ｓは５００μｍ、段Ｈは１００μｍ、幅Ａは１００ｍｍ、幅Ｂは１０ｍｍ、幅Ｃは１０４ｍｍであり、電極活物質のペースト塗布量は１５ｍｇ／ｃｍ２、電極活物質ペースト吐出圧は１００ＫＰａ、電極活物質のペースト粘度は３０００ｍＰａ・Ｓである。
【００３２】
これによれば、集電体シート２０は、その両側が保持部６１により保持され、所定の張力を受け、幅方向に伸ばされた状態で、裏面に電極活物質のペーストが塗工されるため、塗膜端部にだれが生じたり、塗膜の厚さが不均一になることが防止され、塗工精度または塗膜品質を向上させることができる。
【００３３】
次に、他の実施形態にかかるダイコーティング装置１２について説明する。図４は、ダイコーティング装置１２を示す概略図である。ダイコーティング装置１２の基本構成は図１と同様であるので、同様な構成については説明を省略する。
ダイコーティング装置１２は、スリットダイ６２をスリットダイ６０に代えて備える。スリットダイ６２は、真空ポンプ４８に連結され、後述する吸引穴を負圧にすることにより集電体シート２０が吸引される。真空ポンプとしては、集電体シートにコンタミネーションを発生させないために、ドライポンプ、または油回転ポンプとコールドトラップを併用して用いることが好適である。
【００３４】
図５は、スリットダイ６２の斜視図である。スリットダイ６２のスリット１０４は、両端がシム１０２により仕切られている。スリット幅Ｔ（または、シム厚）は、典型的には、０．２〜０．７ｍｍである。スリットダイ６２のスリットダイ５０側の台には、吸引穴１００が設けられている。吸引穴１００は、真空ポンプ４８に連結されており、吸引穴１００の上方を走行する集電体シート２０は、吸引穴１００の方に吸引される。吸引圧力は、０．１〜１ｋＰａが好適である。スリットダイ６２の段差Ｉは、たとえば５０〜１００μｍである。
【００３５】
このように、吸引穴１００により集電体シート２０を吸引することにより、スリット１０４上方における集電体シート２０の傾きが防止でき、集電体シート２０裏面の塗工をむらなく、均一に行うことができる。
【００３６】
また、塗工中に集電体シートがばたつく（振動する）ことが防止されるので、目付変動を減少させることができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、吸引穴１００はスリットダイ６２のスリットダイ５０側の台（すなわち、ペースト塗工前）に設けられている。
【００３８】
次に、さらに他の実施形態にかかるダイコーティング装置１４について説明する。図６は、ダイコーティング装置１４を示す概略図である。ダイコーティング装置１４の基本構成は図１と同様であるので、同様な構成については説明を省略する。図７は、スリットダイ６４の斜視図である。スリットダイ６４ａにはペーストを供給するための配管が連結されている。スリットダイ６４ａとスリットダイ６４ｂは、シム３００を介して組み付けられ、ペーストの流路が形成されている。スリットダイ６４ａとスリットダイ６４ｂの上面は、段差があってもよい。
【００３９】
図８は、シム３００のＡ−Ａ’断面図を示す。シム３００は、中央部に整流用柱３０２を備える。整流用柱３０２の幅Ｗは、たとえば３ｍｍである。スリット幅Ｕは、たとえば、２００ｍｍである。整流用柱３０２は、シム３００上面より短いことが望ましく、オフセットＬは、たとえば１０ｍｍが好適である。また、スリットダイ６４ａの供給口との連結部の幅Ｒは、スリット幅Ｕより長くなっている。
【００４０】
図９は、スリットダイ６４ａのＢ−Ｂ’断面図を示す。スリットダイ６４ａには、幅Ｒ、高さＶの矩形状のペースト供給口が設けられ、シム３００、およびスリットダイ６４ａ，ｂによって形成される空間にペーストが供給される。
【００４１】
このように、シムの中央部に整流用柱を設けることにより、集電体シート中央部のペースト吐出量を抑えることができ、集電体シートにかかる張力の影響を減少させ、集電体シート中央部の盛り上がりを抑制することができる。このため、集電体シートに均一にペーストを塗工することが可能となる。
【００４２】
図１０は、シムの変形例である。シム３０４は、整流用柱３０６，３０８，３１０を備える。このように、整流用柱は複数でもよく、集電体シートの幅、ペーストの粘度などの条件に応じて、整流用柱の数を変えたり、オフセットＬを変えたりして、整流効果を最適化することが可能である。
【００４３】
図１１は、さらに他の実施形態に係るダイコーティング装置１６を示す概略図である。また、図１２は、スリットダイ６６付近の斜視図である。ダイコーティング装置１６の基本構成は図１と同様であるので、同様な構成については説明を省略する。スリットダイ６６のペースト吐出口の乾燥炉７０側には、送風機４０４から送られるエアを噴出するエアノズル４００が設けられている。エアノズル４００から噴出するエアは、集電体シート２０の表面側に当たる。エアノズル４００からのエアの噴出量はエアバルブ４０２により調節可能である。エアバルブ４０２は、制御部４０６により制御されている。具体的には、図１２に示すように、エアノズル４００は、エアノズル４００ａ〜ｄからなり、エアノズル４００ａ〜ｄには、それぞれエアバルブ４０２ａ〜ｄが設けられている。従って、エアノズル４００ａ〜ｄからのエアの噴出量は各々独立して制御可能である。
【００４４】
塗膜厚センサ４０８は、乾燥炉７０から出てきた集電体シート２０裏面の塗膜厚を検出する。塗膜厚は、集電体シート２０の幅方向の複数箇所において検出される。検出された塗膜厚に関する情報は、制御部４０６に送信される。
【００４５】
制御部４０６は、塗膜厚センサ４０８からの塗膜厚に関する情報に基づいて、エアバルブ４０２ａ〜ｄを制御し、エアノズル４００ａ〜ｄからのエアの噴出量を調節する。具体的には、集電体シート２０の幅方向において塗膜厚が厚い部位には、エア噴出量が多くなるようにし、逆に、塗膜厚が薄い部位には、エア噴出量が少なくなるようにする。
【００４６】
これにより、図１３に示すように、ペーストが集電体シート２０の幅方向に均一に塗工され、塗工むらが防止される。
【００４７】
図１４に示すダイコーティング装置１８は、図１１のダイコーティング装置１６の変形例である。ダイコーティング装置１８では、エアノズル４００ａ〜ｄおよびエアバルブ４０２ａ〜ｄに代えて、エアノズル５００および角度変更装置５０２が設けられている。エアノズル５００は、具体的には、図１５に示すように、集電体シート２０の幅方向に所定の間隔で設けられたエアノズル５００ａ〜ｄを備える。送風機４０４から送られるエアは、各エアノズル５００ａ〜ｄから集電体シート２０表面に向けて吹き付けられる。
【００４８】
エアノズル５００の角度は角度変更装置５０２により可変である。角度変更装置５０２は、制御部４０６によって制御される。
【００４９】
制御部４０６は、塗膜厚センサ４０８からの塗膜厚に関する情報に基づいて、角度変更装置５０２を制御し、エアノズル５００ａ〜ｄから集電体シート２０表面に吹き付けられるエアの量を調節する。具体的には、集電体シート２０の幅方向において塗膜厚が厚い部位がある場合には、その部位に吹き付けられるエアの量が少なくなるように、エアノズルを集電体シート２０から遠ざける方向に、エアノズル５００の角度を変える。
【００５０】
これにより、ペーストが集電体シート２０の幅方向に均一に塗工され、塗工むらが防止される。
【００５１】
なお、エアノズル４００，５００はスリットダイ６６によるペースト塗工前の集電体シート２０表面上方に設けてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、ダイコーティングにより一方のシート面への塗工の後、他方のシート面に塗工する場合に、ペースト塗工端部のだれを防止することができる。
【００５３】
また、ダイコーティングにより一方のシート面への塗工の後、他方のシート面に塗工する場合に、シート幅方向のペースト塗膜を均一に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るダイコーティング装置１０を示す概略図である。
【図２】スリットダイ６０の斜視図である。
【図３】スリットダイ６０の断面図である。
【図４】ダイコーティング装置１２を示す概略図である。
【図５】スリットダイ６２の斜視図である。
【図６】ダイコーティング装置１４を示す概略図である。
【図７】スリットダイ６４の斜視図である。
【図８】シム３００のＡ−Ａ’断面図を示す。
【図９】スリットダイ６４ａのＢ−Ｂ’断面図を示す。
【図１０】シム３０４のＡ−Ａ’断面図を示す。
【図１１】ダイコーティング装置１６を示す概略図である。
【図１２】スリットダイ６６付近の斜視図である。
【図１３】ダイコーティング装置１６による裏面塗工の様子を示す図である。
【図１４】ダイコーティング装置１８を示す概略図である。
【図１５】ダイコーティング装置１８による裏面塗工の様子を示す図である。
【図１６】従来のダイコーティングにより生じるペースト端部のだれを示す図である。
【符号の説明】
１０，１２，１４，１６，１８  ダイコーティング装置、２０  集電体シート、３０  巻出し部、４０  バックローラ、４２  タンク、４４，４６  ポンプ、４８  真空ポンプ、５０，６０，６２，６４，６６  スリットダイ、５２，５４，５６  ローラ、、６１  保持部、６３  ペースト吐出口、７０  乾燥炉、８０巻取り部、１００  吸引穴、１０２，３００，３０４  シム、３０２，３０６，３０８，３１０  整流用柱、４００，５００  エアノズル、４０２  エアバルブ、４０４  送風機、４０６  制御部、４０８  塗膜厚センサ、５０２  角度変更装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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