(57)【要約】【課題】帯状基材上の塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなったり、薄くなったりすることがなく、帯状基材の長手方向に均一な膜厚の塗膜を形成できる塗料塗布装置を提供する。【解決手段】バルブ本体３０に供給室３２と流入室３３とリターン室３５を貫通する駆動軸３６を設け、駆動軸３６の駆動時、駆動軸３６の先端ストッパー３９によって係止され、供給弁ストッパー３１に当接して流入室３３から供給室３２への塗料の流入を停止する算盤玉形状の供給弁３８を駆動軸３６上に塗料流入圧で摺動可能に設け、同時に、リターン弁ストッパー３４との当接状態を離脱して流入室３３内の塗料をリターン室３５から塗料タンクにリターンするリターン弁４０を駆動軸３６に固定して設けた三方弁間欠バルブを用いる。【選択図】  図２
2004216277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体の内部を供給弁ストッパーによって供給室と流入室に、リターン弁ストッパーによって前記流入室とリターン室にそれぞれ分け、前記供給室を帯状基材上に塗料を吹き付けるノズルに接続する供給路と、前記流入室を塗料タンクに接続する流入路と、前記リターン室を塗料タンクに接続するリターン路とをそれぞれ設け、前記バルブ本体の内部の供給室と流入室とリターン室を貫通し、シリンダによって軸方向に駆動される駆動軸を設け、前記駆動軸の駆動時、前記供給室内において、駆動軸の先端ストッパーによって係止され、前記供給弁ストッパーに当接して流入室から供給室への塗料の流入を停止する算盤玉形状の供給弁を駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設け、同時に、前記リターン室内において、前記リターン弁ストッパーとの当接状態を離脱して流入室内の塗料をリターン室から塗料タンクにリターンするリターン弁を駆動軸に固定して設けた三方弁間欠バルブを用いた塗料塗布装置。
【請求項２】
駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設けた算盤玉形状の供給弁の面と駆動軸の軸線とがなす角度θ×２が９０〜１２０度である請求項１に記載の塗料塗布装置。
【請求項３】
駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設けた算盤玉形状の供給弁の貫通孔と駆動軸の先端ストッパーにかけて同一寸法のテーパーを形成した請求項１に記載の塗料塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続走行する帯状基材に塗料を塗布する塗料塗布装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、リチウムイオン電池や燃料電池等の電池においては、その製造工程において、カーボンペーパーやＰＥＴフィルム等の集電体上に活物質ペースト等の電池用ペーストを塗布することが行われている。
【０００３】
このような電池用ペーストの塗付された塗布部材を作るためには、帯状基材をバックロールに巻回して、帯状基材に対向する位置に設けたノズルから走行する帯状基材上に電池用ペーストを吹き付け、ノズルへの電池用ペーストの供給と停止を繰り返すことにより、帯状基材上に電池用ペーストが塗布された部分と、電池用ペーストが塗布されていないリード線溶接部分とを交互に形成している。
【０００４】
上記のように、間欠的に電池用ペーストを塗布する塗料塗布装置において、ノズルへの電池用ペーストの供給と停止を繰り返す従来の二方弁間欠バルブの概略構成図を図４に示す。
【０００５】
図４において、バルブ本体１の内部は弁座２を挟んでペーストの入側貯留室１ａと出側貯留室１ｂに分けられ、前記バルブ本体１の後部にシール部材３を介してシリンダ４を連設し、その内部は、前記シール部材３を貫通して先端５が前記バルブ本体１の入側貯留室１ａおよび出側貯留室１ｂ内に突出した駆動軸６の固定されたピストン７によって圧空室８ａと圧空室８ｂに分けられている。
【０００６】
また、前記駆動軸６の先端５には螺着されたナット９によって移動量が規制される弁体１０が固定され、弁体１０は出側貯留室１ｂ内において前記弁座２に当接する弁部材１１ａと肉厚が薄く大径の円板１１ｂにより形成されている。
【０００７】
上記二方弁間欠バルブを用いて、走行する帯状基材上に電池用ペーストを塗布する間欠塗布装置は従来から考えられているが（例えば、特許文献１参照）、その装置によると、例えば、リチウム電池用ペーストの場合、吐出流量は約２〜３Ｌ／ｍｉｎであり、ペースト圧力が高くなり、ペースト圧力により弁部材１１ａが押されて弁体１０は開放可能となるが、弁体１０の開放後、ペーストが入側貯留室１ａから出側貯留室１ｂに流出する際に、バルブ本体１の内壁面と弁体１０の円板１１ｂとの隙間が狭く、入側貯留室１ａ内のペーストの内圧が急激に高くなるため、塗布開始時にペーストが多量に送り込まれて帯状基材上の塗布始端部から約２０ｍｍまでペーストの膜厚が約３０〜１００μｍ厚くなる。
【０００８】
一方、燃料電池用ペーストの場合、吐出流量は前記リチウム電池用ペーストの場合の約１／１０の１０〜２０ｃｃ／ｍｉｎであり、ペースト圧力が極端に低く、弁体１０の弁部材１１ａに加わるペースト圧力が低く、塗布開始時における弁体１０の開放に遅れが生じ、帯状基材上の塗布始端部から約１０ｍｍまでペーストの膜厚が約５〜２０μｍ薄くなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３８２７６号公報（第３頁  段落００１１〜段落００１２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の塗料塗布装置によると、帯状基材上の塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなったり、薄くなったりする。塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなった場合は、後工程の圧延時に厚く塗布された塗膜が剥がれて脱落したり、また、塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に薄くなった場合は、塗膜が形成された帯状基材を層状に重ねるとき、塗料の膜厚が部分的に薄くなった部分が数十層重なるため、スタック構成ができないという問題があり、これらの問題は、電池製造時、集電体上に活物質ペーストを塗布して触媒層を形成する場合のように、帯状基材上に活物質ペーストが塗布された部分と、活物質ペーストが塗布されていないリード線溶接部分とを交互に形成する必要のある間欠塗布装置においては顕著になる。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するもので、走行する帯状基材上の塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなったり、薄くなったりすることがなく、帯状基材の長手方向に均一な膜厚の塗膜を形成できる塗料塗布装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、バルブ本体の内部を供給弁ストッパーによって供給室と流入室に、リターン弁ストッパーによって前記流入室とリターン室にそれぞれ分け、前記供給室を帯状基材上に塗料を吹き付けるノズルに接続する供給路と、前記流入室を塗料タンクに接続する流入路と、前記リターン室を塗料タンクに接続するリターン路とをそれぞれ設け、前記バルブ本体の内部の供給室と流入室とリターン室を貫通し、シリンダによって軸方向に駆動される駆動軸を設け、前記駆動軸の駆動時、前記供給室内において、駆動軸の先端ストッパーによって係止され、前記供給弁ストッパーに当接して流入室から供給室への塗料の流入を停止する算盤玉形状の供給弁を駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設け、同時に、前記リターン室内において、前記リターン弁ストッパーとの当接状態を離脱して流入室内の塗料をリターン室から塗料タンクにリターンするリターン弁を駆動軸に固定して設けた三方弁間欠バルブを用いた塗料塗布装置であり、走行する帯状基材上の塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなったり、薄くなったりすることがなく、帯状基材の長手方向に均一な膜厚の塗膜を形成できるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、バルブ本体の内部を供給弁ストッパーによって供給室と流入室に、リターン弁ストッパーによって前記流入室とリターン室にそれぞれ分け、前記供給室を帯状基材上に塗料を吹き付けるノズルに接続する供給路と、前記流入室を塗料タンクに接続する流入路と、前記リターン室を塗料タンクに接続するリターン路とをそれぞれ設け、前記バルブ本体の内部の供給室と流入室とリターン室を貫通し、シリンダによって軸方向に駆動される駆動軸を設け、前記駆動軸の駆動時、前記供給室内において、駆動軸の先端ストッパーによって係止され、前記供給弁ストッパーに当接して流入室から供給室への塗料の流入を停止する算盤玉形状の供給弁を駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設け、同時に、前記リターン室内において、前記リターン弁ストッパーとの当接状態を離脱して流入室内の塗料をリターン室から塗料タンクにリターンするリターン弁を駆動軸に固定して設けた三方弁間欠バルブを用いた塗料塗布装置であり、塗料流入圧で摺動可能な供給弁を駆動軸上に設けることにより、微少流量の塗料流入圧によっても供給弁を駆動でき、供給弁が算盤玉形状であることにより、流入室から供給室へ塗料が流入する場合、供給室の中心部分へも流速分布が生じ、供給室内部に塗料の滞留部分が生じないという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設けた算盤玉形状の供給弁の面と駆動軸の軸線とがなす角度θ×２が９０〜１２０度である請求項１に記載の塗料塗布装置であり、角度θ×２が９０〜１２０度であることにより、塗料流入圧の供給弁の面に対する分力による供給弁の開放遅れおよび開放の速くなるのを防止するという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、駆動軸上に塗料流入圧で摺動可能に設けた算盤玉形状の供給弁の貫通孔と駆動軸の先端ストッパーにかけて同一寸法のテーパーを形成した請求項１に記載の塗料塗布装置であり、供給弁の貫通孔と駆動軸の先端ストッパーにかけて同一寸法のテーパーを形成したことにより、供給弁が駆動軸上を摺動する段階で、供給弁と駆動軸が線接触になるという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態であるリチウムイオン２次電池ペーストの塗料塗布装置の概略構成図であり、１２は下流側リップ１３と上流側リップ１４と、前記下流側リップ１３と上流側リップ１４の間に形成されたスリットギャップＧ＝０．５ｍｍ、塗布幅４８０ｍｍの塗料押し出しスリット１５と、前記スリット１５への塗料供給源となる塗料の溜まりであるマニホールド１６とより構成されるノズル、１７は前記マニホールド１６に接続され、ピストン１８を矢印Ａ方向もしくはＢ方向に移動させるエアーシリンダ１９によってマニホールド１６内の塗料を吸引、排出させる吸引手段、２０は、供給路２１が前記ノズル１２のマニホールド１６に、流入路２２がフィルター２３、ポンプ２４を介して塗料タンク２５に、リターン路２６が塗料タンク２５にそれぞれ接続された三方弁間欠バルブ、２７はバックロール２８に巻回され、前記ノズル１２のスリット１５を構成する下流側リップ１３の先端と、距離ｄ＝２００μｍを隔てて対向走行する帯状基材、２９は帯状基材２７上に塗布された塗膜である。
【００１８】
また、図２は前記図１の三方弁間欠バルブ２０の概略構成図であり、３０はその内部が供給弁ストッパー３１によって供給室３２と流入室３３に、リターン弁ストッパー３４によって前記流入室３３とリターン室３５にそれぞれ分けられたバルブ本体、３６は前記バルブ本体３０の内部の供給室３２と流入室３３とリターン室３５を貫通し、シリンダ３７によって軸方向に駆動される駆動軸、３８は前記駆動軸３６の駆動時、前記供給室３２内において、駆動軸３６の先端ストッパー３９によって係止され、前記供給弁ストッパー３１に当接して流入室３３から供給室３２への塗料の流入を停止し、駆動軸３６の非駆動時、塗料流入圧で駆動軸３６上を摺動可能な円錐の低辺部分を合わせた算盤玉形状の供給弁、４０は前記算盤玉形状の供給弁３８が供給弁ストッパー３１に当接して流入室３３から供給室３２への塗料の流入を停止しているとき、前記リターン室３５内において、前記リターン弁ストッパー３４との当接状態を離脱する駆動軸３６上の位置に固定して取付けられたリターン弁である。
【００１９】
なお、前記図１の場合と同様、バルブ本体３０の供給室３２にはノズル１２に接続する供給路２１と、流入室３３にはフィルター２３、ポンプ２４を介して塗料タンク２５に接続する流入路２２と、リターン室３５には塗料タンク２５に接続するリターン路２６とがそれぞれ設けられている。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は前記図２の三方弁間欠バルブの一部拡大断面図であり、図３（ａ）に示すように、駆動軸３６には先端ストッパー３９にかけてテーパー４１が形成され、図３（ｂ）に示すように、駆動軸３６上を摺動可能な算盤玉形状の供給弁３８の貫通孔４２にも前記駆動軸３６のテーパー４１と同一寸法のテーパー４３が形成されている。
【００２１】
従って、算盤玉形状の供給弁３８が駆動軸３６の先端ストッパー３９に係止された状態では前記両テーパー４１、４３の面はピッタリと合い、テーパー４１の前端部の径Ａ−Ａとテーパー４３の前端部の径ａ−ａは同じで、テーパー４１の後端部の径Ｂ−Ｂとテーパー４３の後端部の径ｂ−ｂとは同じである。
【００２２】
以上の構成の塗料塗布装置により、厚み１０μｍ、幅５００ｍｍの負極銅箔集電体である帯状基材２７上に炭素材、ＣＭＣおよび水を混錬した負極用ペーストを、また、厚み２０μｍ、幅５００ｍｍの正極アルミ箔集電体である帯状基材２７上にＬｉＣｏＯ２、導電性カーボンブラック、フッ素系樹脂、ＣＭＣおよび水を混錬した正極用ペーストを、それぞれ３００〜４００ｍｍの所定のピッチで間欠的に塗布し、乾燥、圧延する。帯状基材２７上への塗料塗布を停止するときは、三方弁間欠バルブの駆動軸３６をシリンダ３７によって軸方向に引き、先端ストッパー３９で駆動軸３６上を摺動する算盤玉形状の供給弁３８を供給弁ストッパー３１に押し付け、流入室３３から供給室３２への塗料の流入を遮断し、同時に、駆動軸３６上に固定されたリターン弁４０とリターン弁ストッパー３４との当接状態を離脱させて流入室３３からリターン室３５への塗料の流入を開始させる。
【００２３】
この場合、流入室３３から供給室３２への塗料の流入を遮断してノズル１２への塗料供給を停止すると同時に、ノズル１２のピストン１８をエアーシリンダ１９によって矢印Ａ方向に移動させ、ノズル１２のスリット１５内やノズル１２と帯状基材２７の隙間に存在する塗料を吸引することにより、帯状基材２７の塗布終端部における塗料切れがよくなる。
【００２４】
次に、塗布再開時には、三方弁間欠バルブの駆動軸３６をシリンダ３７によって軸方向に押し出し、リターン弁４０とリターン弁ストッパー３４とを当接状態として流入室３３からリターン室３５への塗料の流入を遮断し、同時に、流入路２２から流入室３３に流入してくる塗料流入圧により算盤玉形状の供給弁３８を駆動軸３６上を摺動させ、供給弁３８と供給弁ストッパー３１の当接状態を離脱させて流入室３３から供給室３２への塗料の流入を再開させ、ノズル１２のピストン１８をエアーシリンダ１９によって矢印Ｂ方向に移動させ、前記のように、吸引していた塗料をノズル１２のマニホールド１６内に戻すことにより、帯状基材２７の塗布再開が安定して行われることになる。
【００２５】
前記の場合、三方弁間欠バルブの流入室３３から供給室３２への塗料の流入、遮断を制御する供給弁３８は、その貫通孔４２のテーパー４３が駆動軸３６のテーパー４１と同一寸法であるので、供給弁３８が駆動軸３６の先端ストッパー３９に係止された状態では前記両テーパー４１、４３の面は面接触でピッタリと合うが、供給弁３８が駆動軸３６上を摺動する段階では、供給弁３８と駆動軸３６の接触は面接触ではなく、供給弁３８の貫通孔４２の径ａ−ａにおけるテーパー４３の前端部で線接触することになり、供給弁３８と駆動軸３６の接触抵抗は極めて小さなものとなるため、塗布開始時において流入路２２から流入室３３に流入してくる塗料が微少流量で塗料流入圧が小さくても、供給弁３８の駆動軸３６上の摺動が安定し、供給弁３８の開放動作が確実に行われるものである。
【００２６】
また、供給弁３８の形状が円錐の低辺部分を合わせた算盤玉形状であるので、供給弁３８の開放時、流入室３３から算盤玉形状の供給弁３８を超えて供給室３２へ流れる塗料は供給弁３８の算盤玉形状の傾斜面を下って供給室３２の中心部分へも流れることになり、供給室３２の中心部分に塗料の滞留が生じることがなくなる。
【００２７】
以上のように、塗布開始時において流入路２２から流入室３３に流入してくる塗料が微少流量で塗料流入圧が小さくても、供給弁３８の開放動作が確実に行われ、また、供給弁３８の開放時、供給室３２の中心部分に塗料の滞留が生じないということは、流入路２２から流入室３３に流入してくる塗料の塗料流入圧が供給室３２内にスムーズに伝達されるということであり、塗布開始時において供給弁３８の開放遅れによる塗布始端部での薄塗りがなくなると共に、流入室３３から供給室３２への塗料の流れの不均一性および塗料の流れの滞りによる流入室３３内の塗料内圧の急上昇で塗布始端部に厚塗りが生じることもなくなり、結局、帯状基材２７の長手方向に均一な膜厚の塗膜２９を形成でき、塗膜２９の形成された帯状基材２７を所定の厚さに圧延しても、塗布始端部の剥がれによる塗膜２９の脱落もなくなるという効果が得られる。
【００２８】
なお、前記図３（ａ）、（ｂ）に示す駆動軸３６と供給弁３８の一部拡大断面図において、供給弁３８の面４４と駆動軸３６の軸線４５とがなす角度θ×２が９０度以下の鋭角の場合は、流入路２２から流入室３３に流入してくる塗料の塗料流入圧の供給弁３８の面４４に対する分力が小さくなり、塗料が微少流量であると、供給弁３８の開放遅れによる塗布始端部で薄塗りが生じ易く、逆に、角度θ×２が１２０度以上の鈍角の場合は、塗料流入圧の供給弁３８の面４４に対する分力が大きくなり過ぎ、供給弁３８の開放が速くなり、塗布始端部で厚塗りが生じ易いという問題があるので、角度θ×２が９０〜１２０度であることが望ましい。
【００２９】
また、スリットギャップＧは塗料粘度によって適宜５０〜５００μｍの範囲で設定される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塗料塗布装置によれば、走行する帯状基材上の塗布始端部で塗料の膜厚が部分的に厚くなったり、薄くなったりすることがなく、帯状基材の長手方向に均一な膜厚の塗膜を形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるリチウムイオン２次電池ペーストの塗料塗布装置の概略構成図
【図２】図１の三方弁間欠バルブ２０の概略構成図
【図３】（ａ）図２の三方弁間欠バルブの一部拡大断面図
（ｂ）図２の三方弁間欠バルブの一部拡大断面図
【図４】従来の塗料塗布装置に用いる二方弁間欠バルブの概略構成図
【符号の説明】
１，３０  バルブ本体
１ａ  入側貯留室
１ｂ  出側貯留室
２  弁座
３  シール部材
４，３７  シリンダ
５  先端
６，３６  駆動軸
７，１８  ピストン
８ａ，８ｂ  圧空室
９  ナット
１０  弁体
１１ａ  弁部材
１１ｂ  円板
１２  ノズル
１３  下流側リップ
１４  上流側リップ
１５  スリット
１６  マニホールド
１７  吸引手段
１９  エアーシリンダ
２０  三方弁間欠バルブ
２１  供給路
２２  流入路
２３  フィルター
２４  ポンプ
２５  塗料タンク
２６  リターン路
２７  帯状基材
２８  バックロール
２９  塗膜
３１  供給弁ストッパー
３２  供給室
３３  流入室
３４  リターン弁ストッパー
３５  リターン室
３８  供給弁
３９  先端ストッパー
４０  リターン弁
４１，４３  テーパー
４２  貫通孔
４４  面
４５  軸線
【図１】
2004216277.tif 000003
【図２】
2004216277.tif 000004
【図３】
2004216277.tif 000005
【図４】
2004216277.tif 000006