JP2013198843A - Coating apparatus and coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗液の吐出量のムラによる塗膜の膜厚ばらつきを低減させる技術に関する。 The present invention relates to a technique for reducing film thickness variation of a coating film due to uneven discharge amount of a coating liquid.
ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話といったモバイル機器の電源としてすでに多く採用されているリチウムイオン二次電池は、近年、電気自動車等に搭載されるなど新たな分野で注目が集まっている。例えば、自動車分野において、リチウムイオン二次電池へ要求される性能として、高容量、高出力、サイクル安定性、低コストなどが特に重要視されている。 Lithium ion secondary batteries, which are already widely used as power sources for mobile devices such as notebook personal computers and mobile phones, have recently attracted attention in new fields such as being installed in electric vehicles. For example, in the automotive field, high capacity, high output, cycle stability, low cost, etc. are particularly emphasized as performance required for lithium ion secondary batteries.
リチウムイオン二次電池は、一般に集電体と呼ばれる金属箔に、電極活物質と導電材と結着材とを含む塗液を塗工した電極板を、電気的絶縁性を有するセパレータを介して積層し、積層された電極板を外装部材に封入し、電解液を注入・密閉して製造される。
電極板は、電極活物質と導電材と結着材とを混合した塗液を調整し、集電体である基材（金属箔）に塗工し、乾燥することにより形成される。さらに、必要に応じて電極板を形成した集電体をプレスするプレス工程を経た後、プレスした集電体を所定の寸法に切断するスリット工程・裁断工程を経て、電極板が製造される。
A lithium ion secondary battery is a metal foil generally called a current collector, and an electrode plate coated with a coating liquid containing an electrode active material, a conductive material, and a binder is interposed through an electrically insulating separator. It is manufactured by laminating, enclosing the laminated electrode plates in an exterior member, and injecting and sealing the electrolyte.
The electrode plate is formed by adjusting a coating liquid in which an electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, coating the substrate on a base material (metal foil) that is a current collector, and drying. Furthermore, the electrode plate is manufactured through a pressing step of pressing the current collector on which the electrode plate is formed as necessary, and then through a slitting / cutting step of cutting the pressed current collector into a predetermined size.
リチウムイオン二次電池の電池容量は、電池全体の活物質量に依存する。そのため、容量を増やすために、一般的に、電極膜厚は５０μｍ〜１００μｍ以上に設定されているが、電極の表面形状や膜厚精度が集電性に大きな影響を与えることが知られている。また、膜厚ムラが極端になり突起形状を持つような電極では、電極の巻き取りや積層時の障害にもなる他、電極がセパレータを突き破り正極と負極の短絡を起こす要因となるため、膜厚の均一な電極を作製することが重要である。 The battery capacity of the lithium ion secondary battery depends on the amount of active material of the entire battery. Therefore, in order to increase the capacity, the electrode film thickness is generally set to 50 μm to 100 μm or more, but it is known that the surface shape and film thickness accuracy of the electrode greatly affect the current collecting property. . In addition, in the case of an electrode with uneven film thickness and having a protruding shape, it becomes an obstacle during winding and stacking of the electrode, and the electrode breaks through the separator and causes a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. It is important to produce an electrode with a uniform thickness.
また、電極板を枚葉で積層する場合には塗液を塗工した塗工部と塗液を塗工していない未塗工部とを有する間欠塗工が用いられることが多いが、この場合にも、膜厚ムラや突起形状を持つ電極は積層の不具合を引き起こすことが多いため、膜厚の均一な電極を作製することが重要である。
基材への塗工を行う方法として、塗液を連続的に基材に塗工し、集電板上の電極形状自体をスリット工程・裁断工程で制御する方法がある他、近年は間欠塗工方式も広く用いられている。工業的にこのように基材に塗膜を形成する方法として、一般的にコンマリバース、コンマダイレクト、ダイコート、リップコート等を用いられているが、リチウムイオン二次電池のように厚く均一な塗膜を得るための塗工方式として、上記した塗工方式の中でも、一定幅のスリットを有するヘッドから塗液を吐出し、被塗工物表面に所望の厚みの塗工膜を形成するスリット型ダイコータによる塗工方式が広く採用されてきた。
In addition, when laminating the electrode plates in a single sheet, intermittent coating having a coating part coated with a coating liquid and an uncoated part not coated with a coating liquid is often used. Even in this case, it is important to produce an electrode having a uniform film thickness because an electrode having uneven film thickness or a projection shape often causes defects in lamination.
As a method of applying to the base material, there is a method in which the coating liquid is continuously applied to the base material, and the electrode shape itself on the current collector plate is controlled by a slit process / cutting process. The construction method is also widely used. Industrially, comma reverse, comma direct, die coating, lip coating, etc. are generally used as a method for forming a coating film on a substrate in this way, but a thick and uniform coating like a lithium ion secondary battery is used. As a coating method for obtaining a film, among the above-described coating methods, a slit type that discharges a coating liquid from a head having a slit with a certain width and forms a coating film with a desired thickness on the surface of the object to be coated A coating method using a die coater has been widely adopted.
ダイコータを用いて基材に塗膜を形成する場合には、通常、ポンプから送液されるスラリーをダイコータのヘッド内部のマニホールドに一旦貯め、ダイコータのヘッドを基材に近接させた状態でヘッドに設けられたスリット形状のノズルから塗液を吐出して、ヘッドと一定の間隔を保って相対的に走行する基材との間にビードと呼ばれる液溜りを形成し、この状態で基材の走行に伴って塗液を引き出して塗膜を形成する。この方式は、高い粘度の塗液の操作に適しており、適切なポンプと組み合わせることで、非常に厚みのある塗膜が得られる方式である。このようなダイコータを用いた間欠塗工装置としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。 When forming a coating film on a substrate using a die coater, the slurry fed from the pump is usually temporarily stored in a manifold inside the head of the die coater, and the die coater head is brought close to the substrate to the head. The coating liquid is ejected from the slit-shaped nozzle provided, and a liquid pool called a bead is formed between the head and the base material that runs relatively at a constant interval, and the base material travels in this state. At the same time, the coating liquid is drawn out to form a coating film. This method is suitable for the operation of a highly viscous coating liquid, and is a method in which a very thick coating film can be obtained by combining with an appropriate pump. As an intermittent coating apparatus using such a die coater, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
従来の方式では、塗液の供給を厳密に制御することで一定の膜厚の均一性を確保できるとされるが、塗液を供給するポンプやその他駆動部の振動などの影響でダイヘッドからの塗液の吐出に脈動が生じ、その結果、塗膜に周期的なムラや不規則なばらつきが発生することがあった。このようなムラやばらつきは、リチウムイオン二次電池の製造に大きく影響を及ぼすことが知られている。 In the conventional method, it is said that the uniformity of a certain film thickness can be ensured by strictly controlling the supply of the coating liquid. However, due to the influence of the pump that supplies the coating liquid and other vibrations of the drive unit, Pulsation occurs in the discharge of the coating liquid, and as a result, periodic unevenness and irregular variation may occur in the coating film. It is known that such unevenness and variation greatly affects the production of lithium ion secondary batteries.
特許文献１には、ヘッドを駆動させてマニホールド及びノズル内の塗液を吸引し、塗工始端の塗膜の厚塗りを防止する方法が記載されているが、脈動による膜厚のばらつきを低減させる手法については言及されていない。
ダイコータを用いる塗工方式において、更に均一な塗膜を得るためには、塗液を供給するポンプの振動や擦動部の不均一な動き、送液配管の振動などによる、微少な吐出の脈動や振動を完全に除去することが必要となる。
Patent Document 1 describes a method of driving the head to suck the coating liquid in the manifold and the nozzle to prevent thick coating of the coating film at the start of coating, but reduces variations in film thickness due to pulsation. There is no mention of the method of making it happen.
In order to obtain a more uniform coating film in the coating method using a die coater, minute discharge pulsation due to vibration of the pump that supplies the coating liquid, uneven movement of the rubbing part, vibration of the liquid supply piping, etc. It is necessary to completely eliminate vibration and vibration.
一般的に塗液を供給するポンプから発生する吐出脈動の影響を除く手段としては、通常エアチャンバやアキュムレータ等の蓄圧器や緩衝材を設置することが提案されており、塗液が流入する流路の圧力を一定に制御することで膜厚ばらつきを抑制する塗工装置なども提案されている（例えば特許文献２、特許文献３参照）。
リチウムイオン二次電池の電極板を作製するための塗液は、活物質を必要量、電極形状を乱さず集電体に塗工する必要があり、一般的に数千ｍＰａ．ｓ〜数万ｍＰａ．ｓの粘度で調液されるが、粘度の塗液は流動性が低く、コーティングヘッド内部の塗液供給流路から近い部分と遠い部分で内圧差が生じ、塗液の吐出量に差が生じる場合がある。
In general, as a means for eliminating the influence of discharge pulsation generated from a pump that supplies coating liquid, it has been proposed to install a pressure accumulator such as an air chamber or an accumulator or a buffer material. There has also been proposed a coating apparatus that suppresses variations in film thickness by controlling the pressure of the passage uniformly (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
The coating liquid for producing the electrode plate of the lithium ion secondary battery needs to be applied to the current collector without disturbing the required amount of the active material and the electrode shape, and is generally several thousand mPa.s. s to tens of thousands of mPa.s The viscosity of the coating liquid is low, but the viscosity of the coating liquid is low in fluidity, and an internal pressure difference occurs between a portion near and far from the coating liquid supply flow path inside the coating head, resulting in a difference in the discharge amount of the coating liquid. There is a case.
また、電極板を作製するための塗液は数千ｍＰａ．ｓ〜数万ｍＰａ．ｓ程度の粘度範囲においてはチキソトロピー性が高く、特に間欠塗工のように、コーティングヘッドから塗液を吐出し塗工している場合と吐出していない場合が頻繁に切り替わる場合にはコーティングヘッド内部の流動が一定でなく、コーティングヘッド内部の塗液供給流路から近い部分と遠い部分で内圧差が生じやすい。 The coating liquid for producing the electrode plate is several thousand mPa.s. s to tens of thousands of mPa.s In the viscosity range of about s, thixotropy is high, especially in the case where the coating liquid is discharged from the coating head and the case where it is not discharged is frequently switched, as in intermittent coating. Is not constant, and an internal pressure difference tends to occur between a portion near and far from the coating liquid supply flow path inside the coating head.
このようにコーティングヘッド内に圧力差がある場合、塗液の吐出量がヘッドの幅方向でばらつき、つまり塗膜の膜厚が基材の幅方向でばらつく場合がある。このような場合、電極内で活物質量の傾斜が存在するため、リチウムイオン二次電池の性能へ影響する場合がある。
しかしながら、特許文献２及び特許文献３では塗液をヘッドまで送液する流路における塗液圧力は制御することは可能であるが、送液流路で脈動除去を行われるためコーティングヘッド内部の圧力差を抑制することは困難である。
Thus, when there is a pressure difference in the coating head, the discharge amount of the coating liquid varies in the width direction of the head, that is, the film thickness of the coating film may vary in the width direction of the substrate. In such a case, since there is a gradient of the amount of active material in the electrode, it may affect the performance of the lithium ion secondary battery.
However, in Patent Document 2 and Patent Document 3, it is possible to control the coating liquid pressure in the flow path for feeding the coating liquid to the head, but since the pulsation is removed in the liquid feeding path, the pressure inside the coating head It is difficult to suppress the difference.
本発明は、上記従来の方法では未解決の問題に着目してなされたものであり、コーティングヘッドによって基材に塗液を塗工して形成した塗膜の幅方向の膜厚ばらつきを低減することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to an unsolved problem in the conventional method described above, and reduces variations in film thickness in the width direction of a coating film formed by applying a coating liquid onto a substrate with a coating head. The purpose is that.
前記課題を解決するために、（１）本発明の一態様は、塗液を供給するポンプと、流路を介して前記ポンプから前記塗液が供給されて前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記コーティングヘッドに配置され前記コーティングヘッド内の圧力を測定する複数の内圧測定部と、前記コーティングヘッドにおいて前記複数の内圧測定部にそれぞれが隣接して配置されて前記コーティングヘッド内の塗液を前記コーティングヘッド外に吐出するための複数の塗液吐出用開閉弁と、を有することを特徴とする塗工装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, (1) one aspect of the present invention is a pump for supplying a coating liquid, and the coating liquid is supplied from the pump via a flow path to apply the coating liquid to a substrate. A coating head, a plurality of internal pressure measuring units arranged on the coating head for measuring the pressure in the coating head, and a plurality of internal pressure measuring units arranged adjacent to each other in the coating head. And a plurality of coating liquid discharge opening / closing valves for discharging the coating liquid to the outside of the coating head.
（２）本発明の一態様では、前記内圧測定部の測定値を基に、当該内圧測定部に隣接する前記塗液吐出用開閉弁の開閉を制御する制御部をさらに有することが好ましい。
（３）本発明の一態様では、複数の隣接する前記内圧測定部及び前記塗液吐出用開閉弁は、複数の組となって、少なくとも前記コーティングヘッド内で圧力差が生じやすい複数箇所に対応する前記コーティングヘッドの各部位に配置されることが好ましい。
（４）本発明の一態様では、前記流路に前記塗液の脈動を緩衝させる脈動緩衝部をさらに有することが好ましい。
（５）本発明の一態様では、前記コーティングヘッドは、ダイコーティング法によって前記塗液を基材に塗工することが好ましい。
(2) In one aspect of the present invention, it is preferable to further include a control unit that controls opening and closing of the coating liquid discharge on-off valve adjacent to the internal pressure measurement unit based on the measurement value of the internal pressure measurement unit.
(3) In one aspect of the present invention, a plurality of adjacent internal pressure measurement units and the coating liquid discharge on-off valves are in a plurality of sets, corresponding to a plurality of locations where pressure differences are likely to occur at least in the coating head. It is preferable that the coating head is disposed at each part.
(4) In one aspect of the present invention, it is preferable that the flow path further includes a pulsation buffer portion that buffers pulsation of the coating liquid.
(5) In one aspect of the present invention, the coating head preferably coats the substrate with the coating liquid by a die coating method.
（６）本発明の一態様では、少なくとも、塗液を供給するポンプと、流路を介して前記ポンプから前記塗液が供給されて前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、前記コーティングヘッドに配置され前記コーティングヘッド内の圧力を測定する複数の内圧測定部と、前記コーティングヘッドにおいて前記複数の内圧測定部にそれぞれが隣接して配置されて前記コーティングヘッド内の塗液を吐出するための複数の塗液吐出用開閉弁と、を有する塗工装置を用いて、前記基材に塗液を塗工することを特徴とする塗工方法である。
（７）本発明の一態様では、前記内圧測定部の測定値を基に、前記塗膜の膜厚ばらつきを抑制するように当該内圧測定部に隣接する前記塗液吐出用開閉弁の開閉を制御することが好ましい。
(6) In one aspect of the present invention, at least a pump that supplies a coating liquid, a coating head that supplies the coating liquid to the substrate by supplying the coating liquid from the pump via a flow path, and A plurality of internal pressure measuring units arranged on the coating head for measuring the pressure in the coating head, and a plurality of internal pressure measuring units arranged in the coating head adjacent to each other to discharge the coating liquid in the coating head. A coating method is characterized in that a coating liquid is applied to the substrate using a coating apparatus having a plurality of coating liquid discharge opening / closing valves.
(7) In one aspect of the present invention, based on the measurement value of the internal pressure measurement unit, the coating liquid discharge on-off valve adjacent to the internal pressure measurement unit is opened and closed so as to suppress film thickness variation of the coating film. It is preferable to control.
本発明によれば、内圧測定部と塗液吐出用開閉弁とを隣接させた組をコーティングヘッドに複数配置することで、コーティングヘッド内の圧力の差を抑制できる。これにより、本発明は、コーティングヘッドによって基材に塗液を塗工して形成した塗膜の幅方向の膜厚ばらつきを低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the pressure difference in the coating head by arranging a plurality of sets in which the internal pressure measuring unit and the coating liquid discharge opening / closing valve are adjacent to each other in the coating head. Thereby, this invention can reduce the film thickness dispersion | variation in the width direction of the coating film formed by applying a coating liquid to a base material with a coating head.
以下に、本実施形態に係る塗工装置について説明する。なお、本実施形態は、以下に記載する実施形態に限定されうるものではなく、当業者の知識に基づいて設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた形態も本実施形態の範囲に含まれうるものである。
図１は、本実施形態に係る塗工装置１の一例を示す概略構成図である。
塗工装置１において、塗液タンク２は、メイン流路４を介して塗液流路切替バルブ５に繋がっている。このメイン流路４には、塗液タンク２の塗液を当該メイン流路４を介して塗液流路切替バルブ５側に供給するための塗液供給ポンプ３が配置されている。また、メイン流路４には、塗液供給ポンプ３と塗液流路切替バルブ５との間に脈動緩衝部材（例えば、アキュムレータ）６が配置されている。
Below, the coating apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated. The present embodiment is not limited to the embodiments described below, and modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and such modifications have been added. The form can also be included in the scope of the present embodiment.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a coating apparatus 1 according to the present embodiment.
In the coating apparatus 1, the coating liquid tank 2 is connected to a coating liquid channel switching valve 5 via a main channel 4. In the main channel 4, a coating solution supply pump 3 for supplying the coating solution in the coating solution tank 2 to the coating solution channel switching valve 5 side through the main channel 4 is disposed. In the main channel 4, a pulsation buffer member (for example, an accumulator) 6 is disposed between the coating solution supply pump 3 and the coating solution channel switching valve 5.
塗液流路切替バルブ５には、コーティングヘッド２０に繋がる塗液供給流路７と塗液タンク２に繋がる塗液循環流路８とがそれぞれ繋がっている。これによって、塗液流路切替バルブ５は、コーティングヘッド２０から塗液を吐出する場合には、メイン流路４内の塗液を塗液供給流路７に送液し、コーティングヘッド２０から塗液を吐出しない場合には、メイン流路４内の塗液を塗液循環流路８に送液するような切替えを行う。
コーティングヘッド２０（具体的には後述の塗液吐出バルブ２２）には、塗液タンク２に繋がる塗液循環流路９が繋がっている。
The coating liquid flow path switching valve 5 is connected to a coating liquid supply path 7 connected to the
A coating
図２は、このコーティングヘッド２０の一例を示す概略構成図である。
図２に示すように、コーティングヘッド２０には、複数（本実施形態では３個）の内圧測定センサー２１、及び複数（本実施形態では３個）の塗液吐出バルブ２２が設けられている。コーティングヘッド２０において、内圧測定センサー２１と塗液吐出バルブ２２とは隣接されており、隣接された内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２が組（又は対）として使用される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of the
As shown in FIG. 2, the
各塗液吐出バルブ２２には、塗液タンク２に繋がる塗液循環流路９が繋がっている。これによって、塗液吐出バルブ２２が開弁状態になると、コーティングヘッド２０内の塗液がその開弁状態の塗液吐出バルブ２２を介して塗液循環流路９に吐出される。そして、これら各塗液吐出バルブ２２は、塗液吐出バルブ制御システム３０に電気的に接続されて、塗液吐出バルブ制御システム３０によって開閉が個別に制御される。
Each coating
また、各内圧測定センサー２１は、コーティングヘッド２０内の圧力を測定する部分である。そして、各内圧測定センサー２１は、測定値を塗液吐出バルブ制御システム３０に出力する。
塗液吐出バルブ制御システム３０は、各内圧測定センサー２１の測定値を基に、塗液吐出バルブ２２の開閉を制御する。具体的には、塗液吐出バルブ制御システム３０は、各内圧測定センサー２１の測定値を基に、要求内圧（すなわち、予め設定したしきい値）よりも高い内圧が測定された内圧測定センサー２１に隣接する（組となる）塗液吐出バルブ２２を開弁する。この塗液吐出バルブ２２の開弁によって、コーティングヘッド２０内の塗液が塗液循環流路９を介して塗液タンク２に送液される。
Each internal
The coating liquid discharge
塗工装置１は、以上のように、少なくとも、塗液を供給する塗液供給ポンプ３と、基材に塗工するコーティングヘッド２０と、塗液供給ポンプ３とコーティングヘッド２０とを繋ぐメイン流路４及び塗液供給流路７と、メイン流路４と塗液供給流路７との間に配置された塗液流路切替バルブ５とを有し、コーティングヘッド２０に内圧測定センサー２１と塗液吐出バルブ２２とが組となって複数（すなわち複数組）設けられている。
As described above, the coating apparatus 1 includes at least the coating liquid supply pump 3 that supplies the coating liquid, the
そして、塗工装置１は、コーティングヘッド２０の内圧を各内圧測定センサー２１によって詳細に測定し、内圧測定センサー２１によって要求内圧よりも高い内圧が測定されると、当該内圧測定センサー２１に隣接した塗液吐出バルブ２２のみを開弁する。
塗工装置１は、このような塗液吐出バルブ２２の開閉制御によって、コーティングヘッド２０内で生じる内圧差を抑制できる。
And the coating apparatus 1 measures the internal pressure of the
The coating apparatus 1 can suppress the internal pressure difference generated in the
これは、コーティングヘッド２０に内圧測定センサー２１と塗液吐出バルブ２２とからなる組を少なくとも２つ以上配置することで、コーティングヘッド２０の内圧が高い部分で瞬時に塗液を吐出し、その内圧の高い部分を瞬時に減圧して、コーティングヘッド２０の内圧差を抑制している。
これによって、塗工装置１は、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきを低減させることができる。
This is because by disposing at least two sets of the internal
Thereby, the coating apparatus 1 can reduce the film thickness variation of the coating film in the width direction due to the pressure difference in the
よって、コーティングヘッド２０内で圧力差が生じやすい複数箇所に対応する当該コーティングヘッド２０の各部位に内圧測定センサー２１と塗液吐出バルブ２２とからなる組をそれぞれ配置しておけば、コーティングヘッド２０の内圧が高い部分で的確かつ瞬時に塗液を吐出でき、コーティングヘッド２０の内圧差を的確になくすことができる。
なお、例えば、内圧測定センサー２１と塗液吐出バルブ２２とを隣接した組として設けていない場合、塗液吐出バルブ２２が開弁され塗液が吐出している時間及び開放のタイミングと、コーティングヘッド２０の内圧の変化の相関性が悪く、適切なバルブ開閉の制御が困難であるため、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが生じることがある。
Therefore, if a set of the internal
For example, when the internal
また、塗工装置１は、メイン流路４上で塗液供給ポンプ３と塗液流路切替バルブ５との間に脈動緩衝部材６を有している。
塗工装置１は、このように脈動緩衝部材６をメイン流路４上に配置することで、塗液供給ポンプ３から吐出された塗液の脈動を脈動緩衝部材６で吸収し（すなわち、緩衝し）、コーティングヘッド２０に脈動なく塗液を送ることができる。
Further, the coating apparatus 1 has a pulsation buffer member 6 between the coating liquid supply pump 3 and the coating liquid flow path switching valve 5 on the main flow path 4.
The coating apparatus 1 arranges the pulsation buffering member 6 on the main flow path 4 in this way, so that the pulsation buffering member 6 absorbs the pulsation of the coating liquid discharged from the coating liquid supply pump 3 (that is, buffering). The coating liquid can be sent to the
例えば、このような脈動緩衝部材６を配置しない場合には、脈動が生じたままコーティングヘッド２０に塗液が送液され、コーティングヘッド２０内の圧力差を内圧測定センサー２１によって高い精度で測定することが困難になる。この場合、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが生じることがある。よって、本実施形態に係る塗工装置１は、脈動緩衝部材６をメイン流路４上に配置することで、コーティングヘッド２０内の圧力差を内圧測定センサー２１によって高い精度で測定可能とし、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきを、より確実に低減させることができる。
For example, when such a pulsation buffering member 6 is not disposed, the coating liquid is fed to the
以下、本実施形態に係る塗工装置１の各構成について詳細に説明する。
塗液供給ポンプ３としては、有機溶剤対応の一般的なポンプを使用することができ、例えばモーノポンプ、ダイアフラムポンプ、サインポンプ、ベローズポンプ、チューブフラムポンプ、プランジャポンプ、シリンジポンプなどから塗料粘度と吐出量、摺動異物等の特性に合わせて選択できる。要求される吐出量は、一定時間内に基材へ塗工する量により決定され、要求吐出量を送液するポンプ回転数が規格内であれば特に制限されることはないが、回転数規格の下限域及び上限域での使用をさけることが好ましい。
Hereinafter, each structure of the coating apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated in detail.
As the coating liquid supply pump 3, a general pump compatible with organic solvents can be used. For example, paint viscosity and discharge from a mono pump, diaphragm pump, sine pump, bellows pump, tube diaphragm pump, plunger pump, syringe pump, etc. The amount can be selected according to the characteristics such as sliding foreign matter. The required discharge amount is determined by the amount applied to the substrate within a certain time, and is not particularly limited as long as the pump rotation speed for feeding the required discharge volume is within the standard, but the rotation speed standard It is preferable to avoid use in the lower limit range and the upper limit range.
また、メイン流路４としては、有機溶剤対応の一般的なポンプ用配管を使用することができるが、吐出量と吐出時の圧力損失を考慮して、適切な太さや管内形状を選択ことが好ましい。
また、塗液流路切替バルブ５としては、コーティングヘッド２０に塗液を供給する塗液供給流路７と、塗液タンク２に塗液を戻す塗液循環流路８とを切り替えることが出来るものであれば良い。塗液流路切替バルブ５として、例えば、有機溶剤に対応した一般的な電磁弁やピストン、ダイアフラムにより流路を制御する仕組みのバルブが使用できる。
In addition, as the main flow path 4, a general pump pipe corresponding to an organic solvent can be used, but it is possible to select an appropriate thickness and shape in the pipe in consideration of the discharge amount and the pressure loss at the time of discharge. preferable.
Further, as the coating liquid flow path switching valve 5, it is possible to switch between a coating liquid supply path 7 that supplies the coating liquid to the
また、脈動緩衝部材６としては、送液手段から発生する吐出脈動の影響を打ち消す効果を備え、塗液に使用する有機溶剤に耐性を有したものであれば特に限定はされない。ここで、一般的に送液手段から発生する吐出脈動の影響を除く手段としては、通常エアチャンバやアキュムレータ等の蓄圧器を配置する方法や、種々の発泡弾性体を流路内に配置する方法が提案されている。アキュムレータ等の畜圧器は、液体、スラリー等の圧力エネルギを気体の圧力エネルギに変換して蓄える。 The pulsation buffering member 6 is not particularly limited as long as it has an effect of canceling the influence of the discharge pulsation generated from the liquid feeding means and has resistance to the organic solvent used for the coating liquid. Here, as a means for removing the influence of discharge pulsation generally generated from the liquid feeding means, a method of arranging a pressure accumulator such as an air chamber or an accumulator or a method of arranging various foamed elastic bodies in a flow path Has been proposed. An accumulator such as an accumulator converts pressure energy, such as liquid and slurry, into gas pressure energy and stores it.
また、コーティングヘッド２０としては、ダイコーティングに使用できるダイコータであれば特に限定はされないが、塗工量、塗工速度、塗工形状などを考慮すると、スロットダイ方式で塗工することが好ましい。ダイヘッドは、所定の幅の直方体形状の金属ブロックからなり、先端部が斜めに削り取られた、一般的なくさび型のものを使用することができ、吐出口（リップ）の形状は特に限定されない。また、ヘッドの刃先形状、マニホールド形状、マニホールド容量、ヘッド内面の鏡面度、シム形状、塗液供給口径、及び塗液供給位置は特定のものに限定されるものではない。
The
また、内圧測定センサー２１としては、塗液に使用する有機溶剤に耐性を有し、コーティングヘッド２０内の塗液の流動を妨げるものでなければ良い。例えば、内圧測定センサー２１として、隔膜式圧力計や圧力トランスデューサが選択できる。好ましくは、コーティングヘッド２０内の微細な圧力差の変動を検知できる内圧測定センサーが良く、内圧を０．０１ｋＰａ〜０．１ｋＰａまで測定できる分解能を有するものが好ましい。さらに好ましくは、圧力差の変動に高速応答が可能な１ｍｓ／ｐｏｉｎｔ〜１０ｍｓ／ｐｏｉｎｔの分解能を有するものが好ましい。
Further, the internal
また、塗液吐出バルブ２２としては、コーティングヘッド２０内の塗液の流動を妨げるものでなければ良い。塗液吐出バルブ２２として、例えば、有機溶剤に対応した一般的な電磁弁やピストン、ダイアフラムにより流路を制御する仕組みのバルブが使用できる。好ましくは、コーティングヘッド２０内の微細な圧力差の変動に追随して高速で駆動するバルブが良く、１０ｍｓ〜１０００ｍｓでの動作が可能な電磁弁が好ましい。
これは、バルブ開閉の応答が１０００ｍｓを超える場合には、わずかな時間に増減したコーティングヘッド２０内の圧力を調整することが困難であるため、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが生じることがあるからである。
The coating
This is because, when the valve opening / closing response exceeds 1000 ms, it is difficult to adjust the pressure in the
また、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を設けるために、マニホールド内の圧力を直接測定し、さらにマニホールド内から直接塗液を吐出できるようコーティングヘッド２０に加工を施しても良い。また、コーティングヘッド２０に接続している配管との接続部をコーティングヘッド２０の一部と見なし、その接続部に内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を配置しても良い。
Further, in order to provide the internal
また、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２は、コーティングヘッド２０において、少なくともコーティングヘッド２０内で圧力差が生じやすい複数箇所の部位に配置されていれば良い。これは、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２が一組のみ設けられた場合には、コーティングヘッド２０内の圧力差を正確に把握することが困難であるため、コーティングヘッド２０内の圧力差による幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが生じることがあるからである。
Further, the internal
また、前述したようにコーティングヘッド２０と塗液供給流路７との接続位置（塗液供給位置）は特に限定されるものではないが、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２は、塗液供給位置に応じて、要求される最低の配置数が異なることが好ましい。すなわち、コーティングヘッド２０内で圧力差が生じやすい箇所にすべて配置されていることが好ましい。例えば、塗液供給位置がコーティングヘッド２０のどちらか一方の端にある場合には、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２は、コーティングヘッド２０と塗液供給流路７との接続部、及びその反対端に一組ずつ配置される。また、塗液供給位置がコーティングヘッド２０の中央にある場合には、内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２は、コーティングヘッド２０と塗液供給流路７との接続部、及びコーティングヘッド２０との両端に一組ずつ配置される。
Further, as described above, the connection position (coating liquid supply position) between the
また、塗液吐出バルブ制御システム３０としては、一般的なバルブ制御装置であれば、特に限定されないが、好ましくはコーティングヘッド２０内の微細な圧力差の変動に追随して塗液吐出バルブ２２を開閉することができる自動制御装置が良い。
また、前述の実施形態では、特に間欠塗工を行う場合について説明していないが、間欠塗工に必要な吸引バルブや切替バルブ、循環流路を追加する場合であっても適用することができる。
また、前述の実施形態では、内圧測定センサー２１は、例えば、内圧測定部を構成する。また、塗液吐出バルブ２２は、例えば、塗液吐出用開閉弁を構成する。
Further, the coating liquid discharge
Moreover, although the case where intermittent coating is performed is not particularly described in the above-described embodiment, the present invention can be applied even when a suction valve, a switching valve, and a circulation channel necessary for intermittent coating are added. .
In the above-described embodiment, the internal
本実施形態に係る塗工装置１について、実施例を説明する。また、ここでは、実施例と対比する比較例も説明する。なお、本実施形態は、この実施例によって制限されるものではない。
（実施例１）
＜塗工装置＞
塗液タンク２に塗液供給ポンプ３としてモーノポンプを接続し、モーノポンプの吐出口から塗液流路切替バルブ５までを呼び径１Ｓ、長さ９００ｍｍのメイン流路４にて接続した。また、メイン流路４上のモーノポンプと塗液流路切替バルブ５との間に、脈動緩衝部材６として大気を密封したアキュムレータを設置した。
An example is described about the coating apparatus 1 which concerns on this embodiment. Here, a comparative example to be compared with the example will also be described. In addition, this embodiment is not restrict | limited by this Example.
Example 1
<Coating device>
A MONO pump was connected to the coating liquid tank 2 as the coating liquid supply pump 3, and the main liquid passage 4 having a nominal diameter of 1S and a length of 900 mm was connected from the outlet of the MONO pump to the coating liquid flow path switching valve 5. Further, an accumulator that sealed the atmosphere was installed as a pulsation buffer member 6 between the mono pump on the main flow path 4 and the coating liquid flow path switching valve 5.
また、塗液流路切替バルブ５からは２方向に流路が分かれ、コーティングヘッド２０としての全長５００ｍｍのスロットダイ方式のダイヘッドまでを内径１０ｍｍのテフロン（登録商標）チューブで接続し塗液供給流路７とし、塗液流路切替バルブ５から塗液タンク２へは内径１５ｍｍのテフロン（登録商標）チューブで接続し塗液循環流路８とした。また、塗液供給流路７はダイヘッドの右端に接続した。塗液流路切替バルブ５としては、圧空制御のバルブを使用した。
Further, the flow path is divided into two directions from the coating liquid flow path switching valve 5, and a
また、内圧測定センサー２１としての圧力トランスデューサＡと、塗液吐出バルブ２２としての電磁弁制御のバルブＡを一組として、コーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の配管へそれぞれ設置した。同様に圧力トランスデューサＢと電磁弁制御のバルブＢをコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の反対端に接続した配管へそれぞれ設置した。よって、コーティングヘッド２０へは、合計２組の内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を設置した。また、各塗液吐出バルブ２２には、塗液タンク２に向かう塗液循環流路９として内径１０ｍｍのテフロン（登録商標）チューブを接続した。
さらに、電磁弁制御バルブＡ及びＢは、バルブ開閉を制御する塗液吐出バルブ制御システム３０と結線し、各バルブの開閉を制御する圧空を制御した。
Further, the pressure transducer A as the internal
Further, the solenoid valve control valves A and B were connected to a coating liquid discharge
＜塗液及び基材＞
マンガン酸リチウム、ポリフッ化ビニリデン、導電補助剤をそれぞれ９０：５：５の比率で混合したの、溶媒としてＮ−メチルピロリドンで希釈し、粘度が５０００〔ｍＰａ.ｓ〕の塗液を調整した。塗工基材としては、３２０〔ｍｍ〕巾、厚さが１２〔μｍ〕のアルミニウム箔を使用した。
<Coating liquid and substrate>
Lithium manganate, polyvinylidene fluoride, and a conductive additive were mixed in a ratio of 90: 5: 5, respectively, and diluted with N-methylpyrrolidone as a solvent to prepare a coating solution having a viscosity of 5000 [mPa.s]. As the coating substrate, an aluminum foil having a width of 320 [mm] and a thickness of 12 [μm] was used.
＜塗工方法＞
塗液供給ポンプ３のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、間欠塗工を行い、塗膜を作製した。ここで基材へ塗工している間、圧力トランスデューサＡ及び圧力トランスデューサＢにてダイヘッドの内圧を測定し、圧力が高かった側の圧力トランスデューサと組になっているバルブを開閉し、ダイヘッドの内圧差をなくして塗膜を作製した。
（実施例２）
<Coating method>
The pump rotation speed of the coating liquid supply pump 3 was set to 30 [rpm], and intermittent coating was performed to prepare a coating film. During the coating on the substrate, the internal pressure of the die head is measured by the pressure transducer A and the pressure transducer B, and the valve paired with the pressure transducer on the side where the pressure is high is opened and closed. A coating film was prepared with no difference.
(Example 2)
＜塗工装置＞
圧力トランスデューサＡと、電磁弁制御のバルブＡを一組として、コーティングヘッド２０の右端に設けられたコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の配管へそれぞれ設置した。また、同様に圧力トランスデューサＢと電磁弁制御のバルブＢをコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の反対端に接続した配管へそれぞれ設置した。さらに、電磁弁制御のバルブＡとバルブＢとの中間に、圧力トランスデューサＣと電磁弁制御のバルブＣを、コーティングヘッド２０を加工してそれぞれ設置した。よって、コーティングヘッド２０へは、合計３組の内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を設置した。これ以外は実施例１と同様の塗工装置とした。
<Coating device>
The pressure transducer A and the valve A for electromagnetic valve control were installed as a set on the piping at the connection portion between the
＜塗工方法＞
塗液供給ポンプ３のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、間欠塗工を行い、塗膜を作製した。塗液及び基材は実施例１と同様とした。基材へ塗工している間、圧力トランスデューサＡ、圧力トランスデューサＢ及び圧力トランスデューサＣにてダイヘッドの内圧を測定し、圧力が高かった圧力トランスデューサと組になっているバルブを開閉し、ダイヘッドの内圧差をなくして塗膜を作製した。
（比較例１）
<Coating method>
The pump rotation speed of the coating liquid supply pump 3 was set to 30 [rpm], and intermittent coating was performed to prepare a coating film. The coating liquid and the substrate were the same as in Example 1. While applying to the substrate, the internal pressure of the die head is measured by the pressure transducer A, the pressure transducer B, and the pressure transducer C, and the valve paired with the pressure transducer having a high pressure is opened and closed. A coating film was prepared with no difference.
(Comparative Example 1)
＜塗工装置＞
圧力トランスデューサＡと、電磁弁制御のバルブＡを一組として、コーティングヘッド２０の右端に設けられたコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の配管へそれぞれ設置した。よって、コーティングヘッド２０へは、合計１組の内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を設置した。これ以外は、実施例１と同様の塗工装置とした。
<Coating device>
The pressure transducer A and the valve A for electromagnetic valve control were installed as a set on the piping at the connection portion between the
＜塗工方法＞
塗液供給ポンプ３のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、間欠塗工を行い、塗膜を作製した。また、塗液及び基材は実施例１と同様とした。基材へ塗工している間、圧力トランスデューサＡにてダイヘッドの内圧を測定し、圧力が増加した場合に塗液吐出バルブＡを開閉して、圧力トランスデューサＡで測定される圧力を調整して塗膜を作製した。
<Coating method>
The pump rotation speed of the coating liquid supply pump 3 was set to 30 [rpm], and intermittent coating was performed to prepare a coating film. The coating liquid and the substrate were the same as in Example 1. While coating the substrate, the pressure transducer A measures the internal pressure of the die head. When the pressure increases, the coating liquid discharge valve A is opened and closed, and the pressure measured by the pressure transducer A is adjusted. A coating film was prepared.
（比較例２）
＜塗工装置＞
電磁弁制御のバルブＡをコーティングヘッド２０の右端に設けられたコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の配管へ設置し、圧力トランスデューサＡをコーティングヘッド２０と塗液供給流路７の接続部の反対端に接続した配管へ設置した。よって、コーティングヘッド２０へは、隣接しない内圧測定センサー２１及び塗液吐出バルブ２２を設置した。これ以外は、実施例１と同様の塗工装置とした。
(Comparative Example 2)
<Coating device>
An electromagnetic valve control valve A is installed in the pipe at the connection between the
＜塗工方法＞
塗液供給ポンプ３のポンプ回転数を３０〔ｒｐｍ〕とし、間欠塗工を行い、塗膜を作製した。塗液及び基材は実施例１と同様とした。また、基材へ塗工している間、圧力トランスデューサＡにてダイヘッドの内圧を測定し、圧力が増加した場合に塗液吐出バルブＡを開閉して、圧力トランスデューサＡで測定される圧力を調整して塗膜を作製した。
（評価）
<Coating method>
The pump rotation speed of the coating liquid supply pump 3 was set to 30 [rpm], and intermittent coating was performed to prepare a coating film. The coating liquid and the substrate were the same as in Example 1. In addition, while applying to the substrate, the internal pressure of the die head is measured by the pressure transducer A, and when the pressure increases, the coating liquid discharge valve A is opened and closed to adjust the pressure measured by the pressure transducer A. Thus, a coating film was prepared.
(Evaluation)
表１には、実施例１、２及び比較例１、２にて測定されたコーティングヘッド２０の内圧を示す。また、表１には、塗液吐出バルブ２２にてバルブを開閉したのちの内圧を下段の括弧内に示す。
また、実施例１、２及び比較例１、２にて作製された塗膜を幅方向で４０ｍｍ短冊状にそれぞれ切り出し、接触式連続式膜厚計（アンリツ株式会社製）を用いて膜厚を測定し、下記（１）式から、右端の膜厚のＨｒに対する中央部及び左端の膜厚Ｈの変動比Ｈｉ（％）を求めた。
Ｈｉ＝（Ｈ−Ｈｒ）／Ｈｒ×１００ ・・・（１）
その結果も表１に示す。
Table 1 shows the internal pressure of the
In addition, the coating films prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were cut into 40 mm strips in the width direction, and the film thickness was measured using a contact-type continuous film thickness meter (manufactured by Anritsu Corporation). The variation ratio Hi (%) of the film thickness H at the center and the left end with respect to Hr at the right end film thickness was obtained from the following equation (1).
Hi = (H−Hr) / Hr × 100 (1)
The results are also shown in Table 1.
なお、表１において、変動比Ｈｉが２％を超えていない場合は「○」で示し、２〜５％であった場合は「△」で示し、５％を超えている場合は「×」で示している。
（実施例１）及び（実施例２）の塗工装置においては、コーティングヘッド２０の内圧を複数個の内圧測定センサー２１にて詳細に測定し、複数設けられた塗液吐出バルブ２２を開閉することで、コーティングヘッド２０の内圧を安定させ、幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが抑制された均一な塗膜を塗工することができた。
In Table 1, when the fluctuation ratio Hi does not exceed 2%, it is indicated by “◯”, when it is 2-5%, it is indicated by “Δ”, and when it exceeds 5%, “×”. Is shown.
In the coating apparatus of (Example 1) and (Example 2), the internal pressure of the
一方、（比較例１）の塗工装置においては、コーティングヘッド２０の内圧を１箇所のみ測定し、隣接する塗液吐出バルブ２２で内圧を一定することはできたが、幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが見られた。これは、コーティングヘッド２０の内圧差が測定できなかったため適切なバルブ開閉ができなかったためと推察した。
また、（比較例１）の塗工装置においては、コーティングヘッド２０の内圧を１箇所のみ測定し、隣接していない塗液吐出バルブ２２を開閉したが、バルブの開閉と内圧変動の相関性を取ることが困難であり、さらに、幅方向の塗膜の膜厚ばらつきが見られた。これは、コーティングヘッド２０の内圧差が測定できず、さらにバルブと内圧測定センサーが隣接していなかったため、バルブ開閉による変動を適切に測定できなかったためと推察した。
以上より、本実施形態における効果が確認できた。
On the other hand, in the coating apparatus of (Comparative Example 1), the internal pressure of the
Further, in the coating apparatus of (Comparative Example 1), the internal pressure of the
As mentioned above, the effect in this embodiment has been confirmed.
本実施形態の塗工装置によれば、ダイコーティング法で塗工した塗膜において、従来の塗工装置よりもコーティングヘッド内の圧力差を正確に測定し、バルブ開閉により圧力差を調整することで、幅方向の塗膜の膜厚ばらつきを低減させる塗工装置を提供することができるという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。したがって、本発明は厳密な電極の膜厚制御が必要となるリチウムイオン二次電池の電極塗工に好適に活用することができる。 According to the coating apparatus of this embodiment, in the coating film applied by the die coating method, the pressure difference in the coating head is measured more accurately than the conventional coating apparatus, and the pressure difference is adjusted by opening and closing the valve. Therefore, since the remarkable effect that the coating apparatus which reduces the film thickness variation of the coating film of the width direction can be provided is produced, industrial utility value is high. Therefore, the present invention can be suitably used for electrode coating of a lithium ion secondary battery that requires strict control of the electrode film thickness.
１ 塗工装置、２ 塗液タンク、３ 塗液供給ポンプ、４ メイン流路、５ 塗液流路切替えバルブ、６ 脈動緩衝部材、７ 塗液供給流路、８ 塗液循環流路、９ 塗液循環流路、２０ コーティングヘッド、２１ 内圧測定センサー、２２ 塗液吐出バルブ、３０ 塗液吐出バルブ制御システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coating apparatus, 2 coating liquid tank, 3 coating liquid supply pump, 4 main flow path, 5 coating liquid flow path switching valve, 6 pulsation buffer member, 7 coating liquid supply flow path, 8 coating liquid circulation flow path, 9 coating Liquid circulation path, 20 coating head, 21 internal pressure measurement sensor, 22 coating liquid discharge valve, 30 coating liquid discharge valve control system
Claims (7)
流路を介して前記ポンプから前記塗液が供給されて前記塗液を基材に塗工するコーティングヘッドと、
前記コーティングヘッドに配置され前記コーティングヘッド内の圧力を測定する複数の内圧測定部と、
前記コーティングヘッドにおいて前記複数の内圧測定部にそれぞれが隣接して配置されて前記コーティングヘッド内の塗液を前記コーティングヘッド外に吐出するための複数の塗液吐出用開閉弁と、
を有することを特徴とする塗工装置。 A pump for supplying the coating liquid;
A coating head in which the coating liquid is supplied from the pump via a flow path to apply the coating liquid to a substrate;
A plurality of internal pressure measuring units arranged on the coating head and measuring the pressure in the coating head;
A plurality of coating liquid discharge on-off valves that are arranged adjacent to the plurality of internal pressure measuring units in the coating head and discharge the coating liquid in the coating head to the outside of the coating head;
The coating apparatus characterized by having.
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