JP6183232B2

JP6183232B2 - グラビア塗工装置

Info

Publication number: JP6183232B2
Application number: JP2014015008A
Authority: JP
Inventors: 聖司岡田; 聡前田
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015139756A

Description

本発明は、基材に塗工液を転写するグラビア塗工装置に関するものである。

従来、グラビアロールに塗布された塗工液を基材に転写するグラビア塗工装置が存在する。グラビアロールに塗工液を塗布する密閉チャンバーは、グラビアロールの回転方向下流側に配置されるドクターブレード及びグラビアロールの回転方向上流側に配置されるシールプレートによりシールされる構造となっている。

例えば、特許文献１には、グラビアロールの周面にドクターブレードとシールプレートが圧接されることにより、塗工液溜まりをシールして密閉状態を維持するように構成されるグラビア塗工装置が開示されている。ここで、ドクターブレードはグラビアロールの周面に塗布された余分な塗工液を掻き取ることにより、グラビアロール上に塗布される塗工液の厚みを均一にする。

特開２０１２−１７０８３５号公報

しかし、グラビアロールの幅が広い場合には、ドクターブレード、及び、シールプレートをグラビアロールの全幅にわたり同じ強さで当接させ難く、グラビアロールに塗布される塗工液の厚みにムラが生じる場合が有り、基材に均一な塗工層を形成し難いという問題があった。また、塗工液溜まりのシールを十分に出来ないため、塗工液が漏れ易いという問題があった。また、漏れた塗工液を回収して再利用する場合において、漏れた塗工液が乾燥して凝集物を生成し、その凝集物が塗工液に混入することで、基材に均一な塗工層を形成し難くなるという問題があった。

本発明の目的は、グラビアロールの幅が広い場合においても基材に対して均一に塗工液を転写できるグラビア塗工装置を提供することである。

本発明者らは、鋭意検討の結果、ドクターブレード、シールプレートをグラビアロールに当接する度合いを調整する調整部を設けることで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明によれば、
（１）基材の表面に塗工液を転写するグラビアロールと、前記グラビアロールに塗工液を塗布するチャンバーを有する塗工ユニットと、を備えるグラビア塗工装置であって、前記塗工ユニットは、前記グラビアロール回転方向下流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたドクターブレードと、前記グラビアロール回転方向上流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたシールプレートと、前記ドクターブレードを前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整する第１調整部と、を有し、前記第１調整部は、前記グラビアロールと対向する前記ドクターブレードの面とは反対側の面から前記ドクターブレードの厚み方向に力を加える構造であることを特徴とするグラビア塗工装置、
（２）前記第１調整部は、前記グラビアロールの幅方向に沿って、複数個配置されていることを特徴とする（１）に記載のグラビア塗工装置、
（３）基材の表面に塗工液を転写するグラビアロールと、前記グラビアロールに塗工液を塗布するチャンバーを有する塗工ユニットと、を備えるグラビア塗工装置であって、前記塗工ユニットは、前記グラビアロール回転方向下流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたドクターブレードと、前記グラビアロール回転方向上流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたシールプレートと、前記シールプレートを前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整する第２調整部と、を有し、前記第２調整部は、前記グラビアロールと対向する前記シールプレート端部とは反対側の前記シールプレート端部から、前記シールプレートの短幅方向に力を加える構造であることを特徴とするグラビア塗工装置、
（４）前記第２調整部は、前記グラビアロールの幅方向に沿って、複数個配置されていることを特徴とする（３）に記載のグラビア塗工装置、
（５）前記シールプレートを前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整する第２調整部を有し、前記第２調整部は、前記グラビアロールと対向する前記シールプレート端部とは反対側の前記シールプレート端部から前記シールプレートの短幅方向に力を加える構造であることを特徴とする（１）または（２）に記載のグラビア塗工装置、
（６）前記第２調整部は、前記グラビアロールの幅方向に沿って、複数個配置されていることを特徴とする（５）に記載のグラビア塗工装置
が提供される。

本発明によれば、グラビアロールの幅が広い場合においても基材に対して均一に塗工液を転写できるグラビア塗工装置を提供することができる。

実施の形態に係るグラビア塗工装置の断面図である。実施の形態に係るグラビア塗工装置の第１調整部及び第２調整部の配置位置を示す図である。実施の形態に係るグラビア塗工装置の第２調整部の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るグラビア塗工装置について説明するが、本発明はこの形態に限定されるものでは無い。以下の説明では、リチウムイオン二次電池用のセパレータを製造するにあたって、基材であるセパレータ基材に、塗工液を塗工することを例に挙げる。

図１に示すように、グラビア塗工装置２は、搬送されるセパレータ基材１００に塗工液を連続塗工するものであって、セパレータ基材１００の表面に接触して塗工液を転写するグラビアロール４と、グラビアロール４に塗工液を塗布する密閉式のチャンバー６を有する塗工ユニット８を備えており、塗工ユニット８は、チャンバー６内に塗工液を供給する塗工液供給口１０と、チャンバー６内の塗工液を返送する塗工液返送口１２とを有している。

このグラビア塗工装置２においては、グラビアロール４の上下に、グラビアロール４に対向するように設置されたテンションバックアップロール１４とグラビアロール４との間にセパレータ基材１００が導入される。そして、導入されたセパレータ基材１００を下方から上方に搬送すると共に、セパレータ基材１００の搬送方向と逆方向にグラビアロール４を回転駆動しつつ、グラビアロール４をセパレータ基材１００に当接させることにより、セパレータ基材１００の表面に塗工液が転写される。

グラビアロール４は、例えばスチール製のパイプ等から構成されるロール本体４ａと、ロール本体４ａの両端部に設けられた回転軸４ｂを有している。またロール本体４ａの周面には、所定のセルパターンが形成されている。ここでグラビアロール４のセルパターンとしては、連続した形状のものが好ましく、例えば、ヘリカル環状である凹部、或いは亀甲型、格子型などの連続幾何学模様の凹部等が形成されたものなど用いることができる。

塗工ユニット８のチャンバー６には、グラビアロール４の周面に対向する面に、グラビアロール４の軸方向に延びる開口部が形成されている。グラビアロール４の回転方向下流のチャンバー６の開口端部には、例えばＰＥＴなどの樹脂製のドクターブレード１６がグラビアロール４の周面に当接するように配置され、グラビアロール４の回転方向上流のチャンバー６の開口端部には、例えばＰＥＴなどの樹脂製のシールプレート１８がグラビアロール４の周面に当接するように配置されている。ここでシールプレート１８は、間隔を置いて配置された３個のシールプレート１８ａ，１８ｂ、１８ｃにより構成されている。

ドクターブレードの厚みは、通常０．１〜１０ｍｍであり、ドクターブレードの短幅は通常１０〜５００ｍｍであり、ドクターブレードの長幅は、通常１００〜５０００ｍｍであり、ドクターブレードの長幅は、ドクターブレードの短幅の通常２倍以上である。なお、ドクターブレードは、ドクターブレードの長幅の端部がグラビアロール周面に当接するように配置される。

また、シールプレートの厚みは、通常０．１〜１０ｍｍであり、シールプレートの短幅は通常１０〜５００ｍｍであり、シールプレートの長幅は、通常１００〜５０００ｍｍであり、シールプレートの長幅は、シールプレートの短幅の通常２倍以上である。なお、シールプレートは、シールプレートの長幅の端部がグラビアロール周面に当接するように配置される。

なお、シールプレートは、塗工液をシールするため１枚であってもよく、グラビアロール周面に付着した気泡を効率的に除去する観点からシールプレートが複数枚配置されていることが好ましい。

ドクターブレード１６の先端部およびシールプレート１８の先端部は、それぞれグラビアロール４の周面に圧接されることにより、開口部の上端部および下端部をシールしてチャンバー６を密閉状態に維持するように構成されている。

なお、図示していないが、ドクターブレード１６およびシールプレート１８でシールしきれなかった塗工液は、回収されて、再び塗工液供給口１０より供給される。

塗工ユニット８には、ドクターブレード１６をグラビアロール４周面に当接する度合いを調整する第１調整部２０が設けられている。第１調整部２０は、第１調整ねじ２２及びカム部材２４を備えており、第１調整ねじ２２をねじ込むと、カム部材２４が、グラビアロール４の回転軸４ｂに対して平行に固定された軸周りに回転し、ドクターブレード１６を、グラビアロール４と対向するドクターブレード１６の面とは反対側の面からドクターブレード１６の厚み方向に、グラビアロール４に対して押し付ける。図２は、塗工ユニット８をチャンバー６の開口部側から視た図である。この図２に示すように、第１調整部２０は、ドクターブレード１６を全幅に亘り均一な力でグラビアロール４の周面に対して圧接するために、矢印Ｘの位置、即ち、グラビアロール４の幅方向に等間隔で複数個配置されている。

また、塗工ユニット８には、シールプレート１８をグラビアロール４周面に当接する度合いを調整する第２調整部２６が設けられている。第２調整部２６は、第２調整ねじ２８を備えており、第２調整ねじ２８をねじ込むことにより、シールプレート１８を、グラビアロール４に対向するシールプレート１８端部の反対側のシールプレート１８端部からシールプレート１８の短幅方向に、グラビアロール４の周面に押し付ける。
ここで、図３に示すように第２調整部２６は、シールプレート１８ａに設けられている第２調整部２６ａ（図３（ａ）参照）、シールプレート１８ｂに設けられている第２調整部２６ｂ（図３（ｂ）参照）、シールプレート１８ｃに設けられている第２調整部２６ｃ（図３（ｃ）参照）により構成されている。
第２調整部２６ａ、２６ｂ、２６ｃにそれぞれ備えられた第２調整ねじ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにより、シールプレート１８ａ、１８ｂ、１８ｃのグラビア周面に当接する度合いをそれぞれ調整する。
ここで、図２に示すように、シールプレート１８ａに設けられた第２調整部２６ａは、矢印Ｙ１の位置、即ち、グラビアロールの幅方向に複数個配置され、シールプレート１８ｂに設けられた第２調整部２６ｂは、矢印Ｙ２の位置、即ち、グラビアロールの幅方向に複数個配置され、シールプレート１８ｃに設けられた第２調整部２６ｃは、矢印Ｙ３の位置、即ち、グラビアロールの幅方向に複数個配置され、それぞれのシールプレートを全幅に渡ってグラビアロールへの当接度合いを調整する。

シールプレートを複数枚配置する場合、少なくとも一枚のシールプレートのグラビアロール周面に当接する度合いを調整部により調整していればよい。中でも、グラビアロール回転方向の最下流のシールプレートを除くシールプレートのグラビアロール周面に当接する度合いを調整部により調整していることが好ましく、全てのシールプレートのグラビアロール周面に当接する度合いを調整部により調整していることがより好ましい。

また、複数枚のシールプレートをまとめてグラビアロール周面に当接する度合いを調整部により調整してもよく、グラビアロール周面に付着した気泡を効率的に除去する観点から、各シールプレート毎でグラビアロール周面に当接する度合いを調整部により調整することが好ましい。

セパレータ基材１００としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や芳香族ポリアミド樹脂を含む微多孔膜または不織布、無機セラミック粉末を含む多孔質の樹脂コートなど公知のものを用いることができる。

セパレータ基材１００に塗工する塗工液の粘度は、セパレータ基材に均一に塗工できる観点から、好ましくは１０ｃＰ以上、より好ましくは５０ｃＰ以上、特に好ましくは１００ｃＰ以上であり、好ましくは５００ｃＰ以下、より好ましくは３００ｃＰ以下、特に好ましくは２００ｃＰ以下である。塗工液の粘度は、粘度・粘弾性測定装置（レオストレスＨＡＡＫＥＲＳ６０００、英弘精機株式会社製）を用いて、温度２３℃、せん断速度領域１０００（１／ｓ）時の粘度である。

塗工液には、セパレータに機能性を付与する物質、及び溶媒、必要に応じてその他物質を含む。セパレータに機能性を付与する物質は、二次電池用セパレータに付与したい機能に応じて適宜選択でき、例えば、セパレータに耐熱性を付与したい場合には、塗工液に耐熱性の物質を含む塗工液を選択する。

耐熱性の物質としては、例えば無機粒子、有機粒子を使用することができる。無機粒子としては、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化チタン、ＢａＴｉＯ₂、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物粒子；窒化アルミニウム、窒化硼素等の窒化物粒子；シリコーン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶粒子；硫酸バリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム等の難溶性イオン結晶粒子；タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子等が用いられる。これらの粒子は必要に応じて元素置換、表面処理、固溶体化等されていてもよく、また単独でも２種以上の組合せからなるものでもよい。これらの中でも、非水系電池を製造した際の電解液中での安定性と電位安定性の観点から酸化物粒子であることが好ましい。

有機粒子としては、その溶融温度は、好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１５０℃以上、特に好ましくは１８０℃以上である。具体的には、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、架橋ポリジビニルベンゼン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体架橋物、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの各種架橋高分子粒子や、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリアラミド、ポリアセタール、熱可塑性ポリイミド等の耐熱性高分子粒子などが例示できる。また、これらの有機粒子を構成する有機樹脂（高分子）は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体（ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体）、架橋体（前記の耐熱性高分子の場合）であってもよい。

セパレータに機能性を付与する物質の平均粒子径（体積平均のＤ５０平均粒子径）は、通常０．１μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上であり、通常５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下である。平均粒子径を前記範囲とすることにより、分散状態の制御と均質な所定の厚さの膜が得られ易くなる。

溶媒としては、塗工液中の固形分を均一に分散し得るものであれば特に制限されない。溶媒としては、水および有機溶媒のいずれも使用できる。有機溶媒としては、トルエン、キシレン、メチレンクロライド、クロロホルム、ピリジン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ｎ−ブチルフタレート、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチルアセテート、二硫化炭素、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン、Ｎ−メチルピロリドン等が例示される。これらの溶媒は単独でも混合溶媒でも使用することができる。

塗工液の固形分濃度は、塗工液を塗工可能な粘度となる濃度であれば特に限定されないが、通常１０質量％以上６０質量％以下である。

塗工液を均一に混合調整する混合装置は、上記成分を均一に混合できる装置であれば特に限定はされず、ボールミル、サンドミル、顔料分散機、擂潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、プラネタリーミキサーなどを使用することができる。

次に、この実施の形態に係るグラビア塗工装置２を用いたセパレータ基材１００への塗工液の転写について説明する。セパレータ基材１００は、グラビア塗工装置２まで搬送され、グラビア塗工装置２によりセパレータ基材１００に塗工液が転写される。

この場合に、グラビアロール４の幅方向に沿って第１調整部２０を複数個配置することにより、ドクターブレード１６をグラビアロール４周面に当接する度合いをグラビアロール４の幅方向にわたり精密に調整することが可能となる。その結果、グラビアロール４の幅が広い場合においても、グラビアロール４の周面に塗工される塗工液の厚みを均一に調整することが容易になり、セパレータ基材１００に均一に塗工液を転写できるグラビア塗工装置２を提供することができる。

また、グラビアロール４の幅方向に沿って第２調整部２６を複数個配置することにより、シールプレート１８をグラビアロール４周面に当接する度合いをグラビアロール４の幅方向にわたり精密に調整することが可能となる。その結果、グラビアロール４の幅が広い場合においても、グラビアロール４に付着した気泡をグラビアロール４の幅方向にわたり除去することが可能となり、気泡がチャンバー６内に浸入するのを防止でき、チャンバー６内の気泡が再びグラビアロール４に付着することを抑制することができる。従って、グラビアロール４の幅が広い場合においても、セパレータ基材１００に均一に塗工液を転写できるグラビア塗工装置２を提供することができる。

なお、上述の実施形態では、第１および第２調整部を備えているが、何れか一方のみを備えていても良い。

２…グラビア塗工装置、４…グラビアロール、６…チャンバー、８…塗工ユニット、１０…塗工液供給口、１２…塗工液返送口、１４…テンションバックアップロール、１６…ドクターブレード、１８…シールプレート、２０…第１調整部、２２…第１調整ねじ、２４…カム部材、２６…第２調整部、２８…第２調整ねじ、１００…セパレータ基材

Claims

基材の表面に塗工液を転写するグラビアロールと、前記グラビアロールに塗工液を塗布するチャンバーを有する塗工ユニットと、を備えるグラビア塗工装置であって、
前記塗工ユニットは、前記グラビアロール回転方向下流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたドクターブレードと、
前記グラビアロール回転方向上流の前記チャンバーの開口端部に、前記グラビアロール周面に当接するように配置されたシールプレートと、
前記ドクターブレードを前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整する第１調整部と、を有し、
前記第１調整部は、前記グラビアロールと対向する前記ドクターブレードの面とは反対側の面から、前記ドクターブレードの厚み方向に力を加える構造であり、
前記シールプレートが前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整する第２調整部を有し、
前記第２調整部は、前記グラビアロールと対向する前記シールプレート端部とは反対側の前記シールプレート端部から、前記シールプレートの短幅方向に力を加える構造であり、
前記シールプレートは複数枚配置され、複数枚のシールプレートそれぞれについて前記グラビアロール周面に当接する度合いを調整することを特徴とするグラビア塗工装置。
前記第１調整部は、前記グラビアロールの幅方向に沿って、複数個配置されていることを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗工装置。
前記第２調整部は、前記グラビアロールの幅方向に沿って、複数個配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗工装置。