(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して直線的に移動するフープ状のパンチングメタルまたは発泡式ニッケル板からなる多孔性支持体の両面に、ノズルより吐出させたペーストを塗着する装置であって、ペーストを所望とする塗着幅で吐出する細長い吐出口を持ったノズルと、このノズルに向き合うとともに、ノズルに対して進退自在で、ノズルの吐出口の高さ方向の開口幅よりも広い幅と長さを持ったバー状もしくは梁状の支持基体を備えていて、前記多孔性支持体は、ノズルと支持基体との隙間を通過する際、ノズルより吐出されたペーストをその多孔部で、一方の面側から他方の面側へ通過させて、多孔性支持体の他方の面と支持基体との間に入り込んだペーストを、前記多孔性支持体の移動に連れてその表面を平滑化することを特徴とするニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置。
【請求項２】
前記支持基体のノズルに対する進退により、多孔性支持体の他方側の塗着ペースト量が調整できることを特徴とする請求項１に記載のニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置。
【請求項３】
ノズルの吐出口は、高さ方向の開口幅が０．５〜１５ｍｍであり、バーもしくは梁状の支持基体のノズルの吐出口と向き合った部分の高さは５〜３０ｍｍであって、支持基体のノズルの吐出口対向部分の高さは、常に前記ノズルの開口幅よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置。
【請求項４】
前記支持基体のペースト塗着済み多孔性支持体を送り出す出口側角部は８０〜９０°の鋭角で設けられていることを特徴とする請求項１、２及び３のいずれかに記載のニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置。
【請求項５】
連続して直線的に移動するフープ状のパンチングメタルまたは発泡式ニッケル板からなる多孔性支持体の両面に、ノズルより吐出させたペーストを塗着する装置であって、ペーストを所望とする塗着幅で吐出する開口幅が０．５〜１．０ｍｍの細長い吐出口を持ったノズルと、このノズルに向き合うとともに、ノズルに対して進退自在で、ノズルの吐出口の高さ方向の開口幅よりも常に広い５〜８ｍｍの幅と長さを持ったバー状もしくは梁状で、先端角度が８８〜９０°の支持基体を備えていて、前記多孔性支持体は、ノズルと支持基体との隙間を通過する際、ノズルより吐出されたペーストをその多孔部で、一方の面側から他方の面側へ通過させ、その多孔性支持体の他方の面と支持基体との間に入り込んだペーストは、前記支持基体のノズルに対する進退により、他方の面の塗着ペースト量が調整されて、前記多孔性支持体の移動に連れて支持基体により塗着されるとともに、その表面を平滑化することを特徴とするニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板、特に多孔性パンチングメタルまたは発泡式ニッケル極板の連続製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、極板の製造方法としては、活物質、結着材料等を溶媒とともに練合した後、支持体の両面或いは一方の面に電池極板材料ペースト（以下ペーストと呼ぶ）を塗着して塗膜を形成する方法が採用されている。例えば、ノズルを用いてペーストを供給、塗着する方式（特開平７−６５８１６号公報）が提案されている。この方式（図は省略）は、ペーストを定流量ポンプによりノズル内部に形成されているスロットノズルから吐出させて、連続走行する支持体上に塗着する方式である。ペーストの塗着厚みは定流量ポンプで任意に調整することが可能であり、ペーストが支持体上に塗着されるまでほとんど外気に触れない構造であるため、溶媒の蒸発によるペースト中の固形分濃度の変化が少なく、品質的に安定した製品を得ることができる利点がある。さらに、支持体の両側にノズルを配備することにより両面同時塗着が可能となり作業効率も向上するといった利点もある塗着方式である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、ノズルを用いた塗着方式は利点もあるが、一方では極めて加工精度の高いノズルを製作しないと目的とする精度の塗着厚みが得られなかったり、ペーストを供給するための定流量ポンプも、吐出量の変動が非常に小さいポンプを使用する必要性があり、その制御方法も複雑となる。
【０００４】
また、ノズルを用いた塗着方式で構造上の特徴の１つであるスロットノズル部は極めて狭く、ペースト中の異物が詰まったりして、ペースト塗着部にペーストの未塗着部である抜けすじや、或いは未塗着部の発生まで至らなくても支持体進行方向に縦すじを発生させたりして、電池極板として使用できなくなるといった問題がある。特に、両面同時塗着時にはノズルを２台対向させて用いるため、多孔性を有した支持体の使用時にはペースト同士が多孔部分においてぶつかり合いペーストに作用する圧力がかかりにくくなり、多孔部分の異物が抜けにくい。
【０００５】
さらに、加工精度が極めて高いノズルの製作費用や、同様に高精度な定流量ポンプ購入費用及び複雑な制御方法の導入等には多額な費用がかさみ、極板コストが増加するとともに、前述したスロットノズル部に挟まるペースト中の異物に関しても、製品の品質や歩留まりを考慮すると無視できない課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ノズルを用いた塗着方式による前記課題に対して、製造コストの低減を図るとともに品質的にも優れ、製造歩留まりをも向上することを可能としたニッケルカドミウム蓄電池又はニッケル水素蓄電池用極板の連続製造装置を提供することを主目的とする。
【０００７】
本発明を詳しく述べれば、連続して直線的に移動するフープ状のパンチングメタルまたは発泡式ニッケル板からなる多孔性支持体の両面に、ノズルより吐出させたペーストを塗着する装置であって、ペーストを所望とする塗着幅で吐出する細長い吐出口を持ったノズルと、このノズルに向き合うとともに、ノズルに対して進退自在でノズルの吐出口の高さ方向の開口幅よりも広い幅と長さを持ったバー状もしくは梁状の支持基体を備えていて、前記多孔性支持体は、ノズルと支持基体との隙間を通過する際、ノズルより吐出されたペーストをその多孔部で、一方の面側から他方の面側へ通過させ、多孔性穴開き鋼板または発泡式ニッケル板の他方の面と支持基体との間に入り込んだペーストを、前記多孔性支持体の移動に連れて他方の面に塗着するとともに、その表面を平滑化するものである。
【０００８】
このことにより、１台のノズルでもってフープ状のパンチングメタルまたは発泡式ニッケル板の両面にペーストが塗布され、且つその塗布された両面の塗着量は、ノズル側と支持基体側との間の隙間の大小によって塗着厚みに差を設けることが可能となる。
【０００９】
さらには、１台のノズルで多孔性支持体の両面にペーストを塗布することが可能なので、多額な設備費用を軽減するとともに、スロットノズル部でのペースト中の異物のつまりにより発生する抜けすじや縦すじを半減することが可能となる。その結果、製品コストを圧迫することなく、極板歩留まりを向上させることができることから、品質的に安定した電池を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１，２，３を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明のペースト塗着装置の概略説明図である。図１において、１は多孔性支持体（以下支持体と呼ぶ）、１３はノズル本体（以下ノズルと呼ぶ）、９はノズル１３に対向するように配備した支持基体（以下基体と呼ぶ）である。
【００１２】
ここで、支持体１はノズル１３と基体９との隙間ｔ３の中心を上方に向かって走行１２する。ノズル１３は、支持体１に対する入口側リップ６と出口側リップ７によって形成され、スロットノズル５はスロット４を介してペーストが満たされた液溜まり８に通じた構造となっている。練合調整されたペースト１４は、定量ポンプ等の定流量供給装置（図示省略）により、液溜まり８に連続供給され、スロット４のスロットノズル５により吐出され、入口側リップ面６と出口側リップ面７で平滑化されつつ、連続的に走行する支持体１上に塗着され塗着面１０が形成される。これと同時に、支持体１が多孔性であるため、ノズル１３のスロットノズル５より吐出されたペースト１４は、支持体１を通過して裏面側にも入り込み塗着される。裏面側に通過してきたペースト１４は、基体９の出口側先端角部により表面が平滑化され塗着面１１が形成されることとなる。
【００１３】
基体９は、ノズル１３と対向する位置、詳しくはペースト１４が吐出されるノズル１３のスロットノズル５と垂直に対向する位置に配備されている。この基体９の配備方法は、ペースト１４の種類により形状、大きさが微妙に異なるため特には限定しないが、本発明者らの鋭意検討の結果、図２に示した配備方法及び形状が好ましいことを見出した。
【００１４】
図２は、図１に示した基体９付近を部分拡大した概略図である。
【００１５】
まず、基体９はスロットノズル５の中心線Ｃに対して、基体先端面１５の中心が直角に交わるように配備される。この基体先端寸法Ｌはペースト１４の種類、性状により異なるため特には限定しないが、ペースト１４の粘度がＢ型粘度計（トキメック社製）、２５℃の測定で１０〜５０Ｐａｓの範囲が好ましい。また、スロットノズル５の中心線に対して上下同一寸法にすることが好ましいが、塗着面１１の平滑度に応じて、本発明の主旨を逸脱しない程度で調整することは何等制約されるものではない。ここで重要なことは、ノズル１３のスロットノズル５の開口ギャップに対して、基体９の先端面１５が常に大きく設定されていなければならないことである。基体先端面１５がスロットノズル５のギャップより小さく設定すれば、ペースト１４が基体先端面１５から溢れ出し、良好な塗着面１１が得られない。スロットノズル５のギャップは０．５〜１５ｍｍの範囲が好ましく、０．５〜１．０ｍｍの範囲が最適である。０．５ｍｍよりも狭い場合には、ギャップにペースト中の異物が詰まり、ペーストの未塗着部である抜けすじが生じる。逆に、ギャップが１５ｍｍよりも大きい場合には、吐出量が安定しないために塗着面１０、１１の厚みのばらつきや平滑性が劣り好ましくない。
【００１６】
また、基体先端面１５の寸法は５〜３０ｍｍの範囲が好ましく、５〜８ｍｍの範囲が最適である。５ｍｍよりも小さい場合には、ペーストが基体を乗り越えるために塗着面の平滑性が損なわれ、３０ｍｍよりも大きい場合には、ペーストと基体との接触距離が長くなるためと推測される縦すじが発生するので好ましくない。
【００１７】
次に、基体先端角度θ１に関しては８０°〜９０°の範囲が好ましく、８８°〜９０°の範囲が最適である。この基体先端角度θ１が８０°以下になると、支持体１の多孔部から通過してきたペースト１４が掻き取られたり、ペースト１４中の異物が先端下側に滞留しやすくなって縦すじを発生させたり、適切な塗着厚が得られなくなる場合がある。その結果、良好な塗着面１１が形成できなくなるといった不具合が生じる場合があるので好ましくない。また、基体先端角度θ１が９０°以上になると平滑機能が損なわれて、等ピッチの縦すじが発生しやすくなり、同様に良好な塗着面１１が得られなくなる。
【００１８】
基体９の設置角度θ２に関しては、スロットノズル５の中心線Ｃに対し９０°が好ましいのであるが、塗着面１１の平滑性を考慮する意味で、若干上下方向に調整することは何等限定されるものではない。
【００１９】
次に、基体９と支持体１との隙間ｔ１は図３に示した様に、モータ１８を利用した進退可能な調整機構を備えた装置により調整した。図３は基体の進退を行うための概略装置図である。基体９は支持基体固定台１６上に固定されており、さらに支持基体固定台１６は固定台２１上に取り付けたスライドガイド２２上に設置されている。支持基体固定台１６はボールネジを介してモータ１８に接続される。ボールネジ１７とモータ１８は、モータ軸１９に取り付けたカップリング２０により接続される。モータ１８は正・逆回転可能なモータ１８であり、その回転方向を変えることによりボールネジ１７の回転もモータ１８の回転と同一方向の回転を伴う。このことにより支持基体固定台１６がボールネジ１７の回転方向により、固定台２１に取付けてあるスライドガイド２２上を進退することとなる。
【００２０】
この装置を用いて基体９と支持体１との隙間ｔ１を調整することによりノズル１３側で得られる塗着面１０の塗着厚とは異なった塗着厚を有する塗着面１１を得ることが可能となる。使用するペースト１４の性状、支持体１の多孔度合いにより異なるが、例えば、図１に示した隙間の比率をｔ１：ｔ２＝５：５〜０．５：９．５の範囲になるように基体９を配備すると、基体９側の塗着面１１は、ノズル１３側の塗着面１０と同一の塗着厚だけでなく、さらに塗着厚の薄い塗着面１１が広範囲に得られることが判った。すなわち、１台のノズルを用いて両面同時塗着が可能であるだけでなく、支持体１の表裏において塗着厚の異なる塗着面も同時に得られる。ｔ１とｔ２の隙間調整に関しては、ここでは基体９を動かして調整したが、ノズル１３側を動かしても、また、支持体１の走行位置でもって調整しても全く同様の結果が得られるが、設備調整上難しい面が考えられるので基体９を進退させる方式が、ｔ１の隙間調整が容易でコスト的にも安価で済む。
【００２１】
本発明に用いる支持体１は、ニッケルメッキを施したパンチングメタル、発泡式ニッケル板、不織布であっても用いることができる。特に連続供給、極板として所定寸法に切断した場合の集電機能を考えるとニッケルメッキを施したパンチングメタル、発泡式ニッケル板が好ましい。前記パンチングメタルの厚みは、５０〜２００μｍの範囲が好ましく、６０〜１２０μｍの範囲が最適である。また、発泡式ニッケル板の厚みは、４００〜２５００μｍの範囲が好ましく、５００〜１５００μｍの範囲が最適である。
【００２２】
基体９の材質としては、超硬材、ハイス材、鉄鋼、ステンレス鋼材等の金属類及びこれら金属類の表面にメッキ処理を施したもの、さらには樹脂類等を用いても何等限定されるものではないが、特には基体９の耐磨耗性を考慮すると金属類が好ましい。
【００２３】
基体先端面１５の表面粗さは、ＩＳＯ規格に記載されている仕上げ記号０．１Ｓ〜４Ｓの範囲で使用できるが、塗着面１１の表面に縦すじ等の不具合が発生しない程度の加工面精度が必要で、仕上げ記号０．１Ｓ〜０．４Ｓ程度が好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の具体例を図面の図１、図２を用いて詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
実施例１では、ニッケルカドミウム蓄電池に使用する負極板を用いて説明する。
【００２６】
ポリビニールアルコール１重量部を溶解させたエチレングリコール溶液４０重量部に、平均粒径１μｍの酸化カドミニウムを主成分とする粉末１００重量部を加え、６０分間混練、分散させてペースト１４を調合した。このペースト１４の粘度をＢ型粘度計を用いて、２５℃の温度で測定すると４０ｐａｓであった。このようにして調合したペースト１４を支持体１上に塗着した。支持体１は、厚さ８０μｍ、幅６００ｍｍ、形態としては開口率４３％のニッケルメッキを施したパンチングメタルを用いた。
【００２７】
塗着方法としては、図２に示すように、支持体１の一方の面にノズル１３を、ノズル１３と支持体１を介して対向する位置に基体９を配備した。支持体１は、塗着装置（図示省略）の巻き出し部より繰り出され、図１中の下方より上方に向かって走行する。塗着部でペースト１４を両面に塗着された支持体１は、１１０℃で６０分間乾燥させた後、巻き取り部で巻き取った。
【００２８】
ここで、ノズル１３のスロットノズル５のギャップは０．５ｍｍ、入口側リップ２、出口側リップ３の幅は１．５ｍｍ、ノズル１３と支持体１の隙間ｔ２を０．２５ｍｍ、塗着幅５７５ｍｍ、搬送速度は５ｍ／ｍｉｎとした。また、基体９のノズル吐出口と向かい合った先端寸法Ｌは５ｍｍとし、ノズル１３のスロットノズル中心線Ｃに対して上下２．５ｍｍずつ振り分けられる位置に、基体設置角度θ２が９０°となるように配備した。基体先端角度θ１は９０°、基体９の材質はステンレス鋼材を用い、基体先端面１５の表面粗さは仕上げ記号で０．５Ｓとした。基体９と支持体１の隙間ｔ１は０．２５ｍｍとした。
【００２９】
次に、ロールプレスにて０．６０ｍｍの厚さになるまでプレスした後、濃度２０重量％の水酸化カリウム水溶液を用いて化成を行い負極板を得た。このようにして得た基体９と支持体１の隙間ｔ１とノズル１３と支持体１との隙間ｔ２の比率が５：５からなる塗着面１０、１１の塗着厚みを測定した。
【００３０】
塗着厚みの測定は、デジタルマイクロメータ（ミツトヨ製）を用いて、最初に支持体１も含んだ全塗着厚みを測定し、基体９側で形成された塗着面１１の乾燥塗着膜を削り取ってから、再度、残りの全厚を測定して、差し引いた値を、塗着面１１側の乾燥塗着厚みとした。次に、塗着面１１側の乾燥塗着膜を削り取った試料から、その全厚みを測定し、ノズル１３で形成された塗着面１０の乾燥塗着膜を同様に削り取ってから、支持体１だけの厚みを差し引いた値を塗着面１０側の乾燥塗着膜厚みとした。以上のようにして測定した乾燥塗着厚みの測定結果を（表１）に示した。
【００３１】
同様にして、ｔ１：ｔ２＝３：７、ｔ１：ｔ２＝０．５：９．５の比率になるように、基体９の位置を調整して、塗着面１０、１１の塗着厚みを測定した結果を（表１）に示した。
【００３２】
【表１】
0004461545.tif 000002
【００３３】
（表１）の結果から明らかなように、１台のダイノズルを用いて支持体１の両面にペースト１４を塗着することができ、且つ支持体１の表裏において塗着厚みの異なる乾燥塗着膜を同時に形成することができた。
【００３４】
（実施例２）
実施例１に変えてニッケル水素蓄電池に使用する負極板を用いて説明する。
【００３５】
平均粒径が２５μｍからなるＡＢ５系の水素吸蔵合金を主成分とする粉末１００重量部とイオン交換水２５重量部を混練、分散させてペースト１４を調合し、実施例１と同様にして、ペースト粘度を測定すると、２５ｐａｓであった。このペーストが塗着される支持体は、厚さ１００μｍ、幅５１０ｍｍ、形態としては開口率５８％のニッケルメッキを施したパンチングメタルを用いた。
【００３６】
ここで、スロットノズル５のギャップは１．５ｍｍ、隙間ｔ１は０．１８ｍｍ、ｔ２を０．４２ｍｍ、先端寸法Ｌは１０．０ｍｍとし、中心線Ｃに対して上下５．０ｍｍずつ振り分け、角度θ１は８５°、θ２は９０°、塗布幅は４８０ｍｍとした。その他の条件は、実施例１と同様にして塗着し、１１５℃で５０分間乾燥させた後、ロールプレスして厚みが０．５２ｍｍの負極板を得た。このようにして得た隙間ｔ１とｔ２の比率が３：７からなる塗着面１０、１１の塗着状態を実施例１同様に目視観察した。同様にして、角度θ１が７５°、８０°、９０°、９５°の塗着状態を目視観察した結果を（表２）に示す。
【００３７】
【表２】
0004461545.tif 000003
【００３８】
（表２）中の○印は塗着欠陥が全く観察されない塗着状態を示し、×印は前記塗着欠陥項目が観察され製品として好ましくない塗着状態を示す。表２の結果から明らかなように、角度θ１が７５°の場合には、塗着面１１上にペースト１４が掻き取られたような痕跡が発生したり、ペースト中の微小異物が滞留しやすくなって塗着むらや縦すじが顕著に発生したりして、良好な塗着面１１が得られなかった。また、角度θ１が９５°の場合においては、等ピッチの縦すじが発生し同様に良好な塗着面１１が得られなかった。角度θ１が８０°、８５°、９０°の場合においては、塗着面１１上に塗着欠陥は観察されず、良好な塗着面を得ることができた。
【００３９】
（実施例３）
実施例１に変えてニッケル水素蓄電池に使用する正極板を用いて説明する。
【００４０】
平均粒径が１０μｍからなる水酸化ニッケルを主成分とする粉末１００重量部とイオン交換水２００重量部を混練、分散させてペースト１４を調合した。実施例１と同様にして、測定したペースト粘度は、１５ｐａｓであった。このペーストが塗着される支持体は、厚さ１４１０μｍ、幅５００ｍｍ、形態としては開口率９３％の発泡式ニッケル板を用いた。
【００４１】
ここで、スロットノズル５のギャップは１．０ｍｍ、隙間ｔ１は０．４ｍｍ、ｔ２を０．４ｍｍ、基体先端寸法Ｌは８．０ｍｍとし、中心線Ｃに対して上下４．０ｍｍずつ振り分け、角度θ１は９０°、θ２は９０°とした。その他の条件は、実施例１と同様にして塗着し、１２５℃で４０分間乾燥させた後、ロールプレスにて厚みが０．７７ｍｍの正極板を得た。このようにして得られた隙間ｔ１とｔ２の比率が５：５からなる塗着面１０、１１の塗着状態を実施例１同様に目視観察したところ、塗着欠陥が全く観察されない塗着状態を得ることができた。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の方法によれば１台のノズルで支持体の両面にペーストが塗着され、且つその塗着された両面の厚みは、ノズル側と基体側とで厚み差を設けることが可能となる。
【００４３】
さらには、１台のノズルで支持体の両面にペーストを塗着させることが可能なので、多額な設備費用を軽減するとともに、スロットノズル部での異物による抜けすじや縦すじを半減することが可能となる。その結果、製品コストを圧迫することなく、製品歩留まりを向上させることができることから、品質的に安定した電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いられるペースト塗着装置の概略説明図
【図２】図１に示した基体付近の一部を拡大して示す概略説明図
【図３】本発明の実施に用いられる支持基体の進退調整装置の概略図
【符号の説明】
１    多孔性支持体
２    入口側リップ
３    出口側リップ
４    スロット
５    スロットノズル
６    入口側リップ面
７    出口側リップ面
８    液溜まり
９    支持基体
１０  塗着面
１１  塗着面
１２  支持体走行方向
１３  ノズル本体
１４  ペースト
１５  支持基体先端面
ｔ１  支持基体と支持体との隙間
ｔ２  ノズル本体と支持体との隙間
ｔ３  ノズル本体と支持基体との隙間
Ｌ    支持基体先端の寸法
θ１  支持基体先端角度
θ２  支持基体設置角度
Ｃ    スロットノズル中心線
【図１】
0004461545.tif 000004
【図２】
0004461545.tif 000005
【図３】
0004461545.tif 000006