JP4095154B2 - 帯状物品巻回体包装具並びに防湿包装フィルム及び包装体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン二次電池の電極原反等のような帯状で重量が大きく、吸湿することによって不具合が発生する帯状物品の巻回体を包装する包装具並びに防湿包装フィルム及び包装体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リチウムイオン二次電池の電極を工場間や国際間で輸送する場合、完成品としての幅や長さに切断する以前の状態、即ち帯状の原反のまま或いは原反から製品幅に切断しただけのものをハブに巻回して包装し輸送や保管等を行っている。しかし、このような電極巻回体は水分によって特性が著しく劣化する。しかも、電極巻回体は重量物であり、被包装品の重量が２０ｋｇを超える。それ故、水分の吸収によって特性が劣化するような物品に対して一般的に行われている包装、即ち包装材に防湿性フィルムを使用し、シリカゲル等の吸湿剤を同封して行う密封包装や真空包装或いは窒素充填包装等では対応できない。
【０００３】
そこで、本出願人はリチウムイオン二次電池の電極原反等の電極巻回体を数巻、中芯を用いてその中芯を各ハブの中央貫通孔に挿通し、電極巻回体を集積して包装する防湿包装体に関し、先に特願平９−３０２７２７号を提示した。この防湿包装では次のような工程を経て包装体を形成している。先ず、厚み１００μｍ、幅約６０ｍｍの長尺電極シ−トを内径約７６ｍｍの中央貫通孔を有する外径約１２０ｍｍのハブに外径が５００ｍｍ程になるまで巻回した３０ｋｇ程の電極巻回体を用意する。次に、台車に固定された片持ちシャフトに包装体の中芯となる塩ビ製パイプを外嵌し、その中芯の中央部に緩衝材を配置した電極巻回体をそのハブ中央貫通孔に中芯が嵌まるよう通して装着し、数巻集積する。その際、緩衝材として電極巻回体の両端面にシ−ト状の発泡ポチエチレン製スペ−サーを配する。
【０００４】
次に、集積した電極巻回体を筒状の防湿フィルムで被い、フィルムの両端部を集積した電極巻回体から両側に突出する中芯の両端部の回りにそれぞれ絞り込んで結束する。その際、フィルムを絞り込むためにしわが発生し易いので、中芯に弾性シ−トを巻き付け、その上から結束する。又、防湿フィルムには絞り込む際に発生するしわを抑えるため、６０μｍ厚以下のフィルムを用いる。又、結束には輪ゴムやインシュロック等の手段を用いる。なお、防湿フィルム内にはシリカゲル等の吸湿剤を入れ、フィルム内の空気中の湿気を吸わせる。最後に、このような包装体を中芯の両端を支える木箱に収納し、蓋や表示用段ボ−ル等を被せ、その全体にポリプロピレン製バンドを掛け回して結束する等して外装包装を施す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この防湿包装では中芯を用い、集積した電極巻回体を被う防湿フィルムの両端部を両側に突出する中芯の両端部の回りにそれぞれ絞り込んで結束するため、どうしてもフィルムを絞り込む際にしわが発生し易く、気密性を維持し難い。それ故、防湿フィルムはしわを極力少なくするため薄く柔らかな構成のものにしなければならず、例えばナイロン又はポリエチレンテレフタレ−ト等の厚みが１０〜２０μｍの基材にアルミニウム又は酸化珪素等の蒸着を施し、その蒸着層に更にポリエチレン等のヒ−トシ−ル材をドライラミネ−トしたものを用いている。しかし、このような薄い防湿フィルムでは種々の物流環境に対応できない。
【０００６】
そこで、上記防湿フィルムを温度、湿度が４０℃、８０％と６０℃、９０％の恒温槽に保存した促進試験の結果を下表に示す。なお、試験では外観と電極塗膜接着強度にて評価する。

上記表から期間が長くなるに連れ不具合が発生しており、更に温度と湿度が高いと不具合の発生が加速される傾向にあり、温度の上昇に脆いことが判る。
【０００７】
このような不具合を解決するため、耐熱性に優れた防湿フィルムの使用が考えられる。例えば２０μｍ厚のポリエチレンフィルムに２５μｍ厚程度のポリエチレンを介して７μｍ厚のアルミホイルをラミネ−トし、更にシ−ル材としてポリエチレンを２５μｍ厚程度施したものを用いる。すると、構成材料の総厚みが８０μｍ程となって厚くなり、しわが発生し易い。又、アルミホイルは折れに弱く、折れ曲がった部分にピンホ−ル状の穴等が開くため、防湿性能が低下して使用に適さない。
【０００８】
しかし、防湿包装での防湿性能は基本的に防湿フィルムに頼る部分が大きく、より高性能な防湿フィルムを使用することが不可欠である。又、軽量物や粉末等の比較的手軽に扱えるものの場合、防湿フィルムを密封する熱溶着等を容易に行えるが電極巻回体のような重量の大きな帯状物品巻回体の場合、設備による自動化によって包装時の人的負担を軽減すると共に、事故防止を重視しなければならない。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、帯状物品巻回体の包装形態を自動化し易く、防湿性能を優れたものにすることが可能な帯状物品巻回体包装具を提供し、更に帯状物品巻回体防湿包装フィルムと帯状物品巻回体包装体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の帯状物品巻回体包装具には中央に貫通孔を有するハブに帯状物品を巻回して形成した帯状物品巻回体の両端面を被って挾持する２枚の側板と、その帯状物品巻回体を挾持する両側板に掛け回して全体を結束するバンドとを備える。そして、上記各側板の中央に貫通孔をそれぞれ設け、その各側板の内側側面の中央貫通孔の縁部付近に、ハブの中央貫通孔に嵌まりかつ相対する４分の１円弧部分を形成する支持突部をそれぞれ設け、支持突部間には隙間が形成され、その各側板の外側側面に相対する側板との位置合わせ用凹部又は貫通孔を設け、更に各側板の外側側面と外周面に結束バンドを側板の表面より突出しないように収納できるバンド収納溝を形成する。
【００１１】
又、本発明の帯状物品巻回体防湿包装フィルムでは帯状物品巻回体の包装に用いる防湿フィルムを基材にプラスチックフィルムを使用し、その基材の包装使用時に内側に向く一面にアルミ箔をラミネ−トし、更にそのアルミ箔にプラスチックフィルムをラミネ−トした積層体にする。
【００１２】
又、本発明の帯状物品巻回体包装体では帯状物品巻回体の両端面を２枚の側板にて被って挾持し、その全体を防湿フィルムにて密封包装して単一巻回体包装体を形成し、その単一巻回体包装体を包装体中に含まれる帯状物品巻回体の両端面が上下方向になるように平置きして複数個の単一巻回体を積み重ね、その全体をプラスチックフィルムにて密封包装して複数巻回体包装体を形成し、その複数巻回体包装体に更に外装包装を施す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図１〜９を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明を適用した電極巻回体包装具によるリチウムイオン二次電池用電極巻回体に対する包装過程を示す斜視図、図２はその電極巻回体包装具に備える側板の外側側面から見た側面図である。この電極巻回体包装具は２枚の側板と結束バンドとから構成する。そして、各側板１に図２に示すような硬質プラスチック等をブロー成形した強度の大きな方形板を使用する。何故なら、リチウムイオン二次電池用電極巻回体は重量が大きいばかりでなく、その電極原反は基板をアルミ箔や銅箔にし、そこに付着する塗膜も厚く、圧延工程を経ているため、非常に引っ張り強度が弱く、巻きテンションを強くすることができない。それ故、電極巻回体に横方向即ちその両端面に直角方向の力が加わると、段ずれ等が発生し易く、強度の大きい両側板１にて電極巻回体を挾持する必要があるからである。
【００１４】
又、各側板１を上下左右対称構造にし、両側板１の構造、大きさ等を同一にする。そこで、各側板１の中央に大径の貫通孔２をそれぞれ設け、その中央貫通孔２の上下の両側近傍に中央貫通孔２より等距離離して小径の貫通孔３をそれぞれ設ける。その際、各側板１を左右に２等分する垂直線上に沿って３個の貫通孔２、３が並ぶようにする。そして、各側板１の外側に向ける側面４に結束バンドを側板１の表面より突出しないように収納できる深さのバンド収納溝５を井桁状に配置してそれぞれ形成する。その際、２本のバンド収納溝５を水平な上下の外周面６と平行となるように、又２本のバンド収納溝５を垂直な左右の外周面６と平行となるようにそれぞれ配設する。しかも、これ等のバンド収納溝５の８箇所ある各端の延長部に当る部分が各側板１の外周面６を横切るように、各側板１の外周面６にもバンド収納溝７をそれぞれ形成する。又、各側板１の外周面６の４隅部８をそれぞれ面取りする。なお、小径の貫通孔３に替えて外側側面４に小径の凹所を設けてもよい。
【００１５】
又、各側板１の内側に向ける側面９にその中央貫通孔２の相対する上下の縁部付近から内側側面９に対し垂直方向に円弧状の支持突部１０をそれぞれ突設する（図３参照）。この各支持突部１０は中央貫通孔２の相対する上下内面から中心に向かって突出している円弧状の突部１１とそれぞれ一体化しており、大略中央貫通孔２に嵌まる同心円筒の相対する４分の１円弧部分にそれぞれ相当する。但し、各支持突部１０と一体に結合する突部１１とは内径を等しくするが、外径は異ならせて、支持突部１０の方を大きくする。
【００１６】
又、各側板１の内側側面９には両支持突起１０の直ぐ外側に、その中央貫通孔２と同心円状に幅が狭く、その幅とほぼ等しい深さのハブ嵌合溝１２をそれぞれ形成する。又、そのハブ嵌合溝１２より少し離れた外側に、更に中央貫通孔２と同心円状に幅が広くて側板１の外周面６の近くまで達し、深さが浅い凹所１３をそれぞれ形成する。そして、各凹所１３にそこに一面側が半分嵌まって他面側が半分突出する発泡ポリエチレン等のプラスチック製スペーサー１４をそれぞれ設置する。なお、この各発泡スペーサー１４は緩衝材であり、電極巻回体１５の巻回した電極１６の両端面１７にそれぞれ柔軟に接触して保護するためのものである。
【００１７】
包装時には、先ず両側板１を電極巻回体１５に装着する。その際、図３に示すように電極巻回体１５をその両端面１７が左右方向になるように立て、その電極巻回体１５の両側に各側板１を配置してその内側側面９を対応する端面１７に向けて立てる。しかし、この電極巻回体１５は上述したように厚み１００μｍ、幅約６０ｍｍの長尺電極シ−トを内径約７６ｍｍの中央貫通孔１８を有する外径約１２０ｍｍのハブ１９に外径が５００ｍｍ程になるまで巻回した３０ｋｇ程の重量物である。しかも、電極巻回体１５は塗膜の脆さから簡単に扱えない。そこで、中央部２０の幅を約８０ｍｍにしたハブ１９を用い、巻回した電極１６よりハブ中央部２０を両側にそれぞれ１０ｍｍずつ突出させる。
【００１８】
すると、図１に示すような平行に配置した２枚の板状支持アーム２１でハブ１９を下支えして電極巻回体１５を巻き取り装置（図示なし）より外し、その両側に各側板１をそれぞれ配置できる。その際、各側板１の左右外側から各中央貫通孔２に１本ずつ円柱状支持アーム２２の小径先端部２３をそれぞれ挿入し、その各中央貫通孔２の上下に位置する小径の貫通孔３に側板位置決めピン２４の先端部付近をそれぞれ挿入し、更に各外側側面４の上下端部付近の中央にある点線位置を側板供給具２５の先端に備えた吸盤で支持して、各側板１を電極巻回体１５の対応位置に向けてそれぞれ移動する。
【００１９】
すると、電極巻回体１５の両側から各側板１の両支持突部１０とその中に嵌まる支持アーム２２とをハブ１９の中央貫通孔１８にそれぞれ挿入できる。但し、各側板１の両突部１０を中央貫通孔１８内で嵌め合わせて円筒状にする必要がある。そこで、例えば右側の側板１を側板位置決めピン２４を用いて図１に示した位置より９０°回転させ、両側板１を位置合わせする。そして、各側板１の両支持突部１０と支持アーム２２をハブ１９の中央貫通孔１８内に嵌めた後、ハブ１９を下支えしている２枚の支持アーム２１を電極巻回体１５から開放する。更に、各側板１の両支持部１０をハブ１９の中央貫通孔１８内にそれぞれ挿入し、各側板１の両支持部１０の外側にある溝１２の内部に、ハブ１９の中央部２０をそれぞれ嵌合する。すると、各側板１に備えた発泡スペーサー１４が電極巻回体１５の両端面１７をそれぞれ被って接触する。なお、各側板１のハブ中央貫通孔１８に嵌まる両支持突部１０のみでは電極巻回体１５の支えが不安定であるため、各側板１の中央貫通孔２に嵌まる支持アーム２２によって更に電極巻回体１５を支える。
【００２０】
２枚の側板１で電極巻回体１５を挾持した後、支持アーム２２を挿入したまま、電極巻回体１５を挾持する両側板１にポリプロピレン製等のバンドを掛け回す。その際、支持アーム２２と側板位置決めピン２４を利用すると、両側板１等の全体を簡単に９０°回転できる。そこで、全体を適宜回転させながら、図４に示すようにバンド２６を各側板１の溝５、７に嵌め、掛け回して結束し井桁状に配置する。
【００２１】
このように、包装装置に電極巻回体支持等に用いる支持アーム２１、２２、側板位置決めピン２４、側板供給具２５等を備えておき、電極巻回体１５を２枚の側板１で挾持し、バンド２６を掛け回して結束する等の動作を自動的に行わせると、電極巻回体１５に包装具２７を簡単に装着できる。しかも、その包装状態が良好となり、巻回した電極１６の段ずれ等も発生し難く、更なる包装の自動化に適したものになる。
【００２２】
そこで、包装具装着済み電極巻回体１５の防湿性能を高度な状態に保持するため、包装用の防湿フィルムにアルミ箔を用いるが、破れ難くする手段としてアルミ箔の両面にプラスチックフィルムをラミネ−トする。しかし、アルミ箔の両面にプラスチックフィルムをラミネ−トし難いため、防湿フィルムの基材にプラスチックフィルムを使用し、その基材の包装使用時に内側に向く一面にアルミ箔をラミネ−トし、更にそのアルミ箔にプラスチックフィルムをラミネ−トして積層体を形成する。そして、防湿フィルムを袋にして用いるが、その袋内面に更にヒ−トシ−ル材となるポリエチレン樹脂等を付着すると防湿性を一層保持し易くなる。
【００２３】
このような防湿袋２８は図５に示すように相対する一端部２９を閉じ、他端部に開口３０を設け、内部に包装具装着済み電極巻回体１５を収納するため、その外形に合わせた収納空間を有する箱状に形成する。そして、包装時には包装具装着済み電極巻回体１５を立てたまま、上方より防湿袋２８を被せ、更に両端部に開口３１をそれぞれ設けた筒状の緩衝スペーサー３２で被う。その後、全体を転倒装置にて９０°回転させて平置きし、その防湿袋２８の開口端部３２を温度が２００℃あるヒーターブロックにて、１ｋｇｆ程度の圧力を加えて３秒間挟み込みヒ−トシ−ルする。
【００２４】
すると、図６に示すような包装具装着済み電極巻回体１５を防湿袋２８で密封包装し、その中央部を緩衝スペーサー３２で被った単一巻回体包装体３３が完成する。なお、防湿袋２８を形成する際に一端部２９を先に閉じる等の各接着もヒーターブロックにて行なう。このようなヒーターブロックの接着面は平面（フラット）より波状の曲面にする方がヒ−トシ−ル強度が大きくなり、接着むらも発生し難い。又、ヒ−トシ−ルの実施前に防湿袋２８の内部空気を脱気するとよく、防湿性に対する信頼性が高まると同時に、防湿袋２８に穴開き等の事故が発生している場合の発見が容易になる。なお、各側板１の外側側面４と外周面６にバンド収納溝５、７を設け、その深さを収納したバンド２６が側板１の表面より突出しないようにするのは、防湿袋２８の内面にバンド２６が接触して防湿袋２８が破れるのを防止するためである。又、各側板１の外周面６をアール形状にすると、その外周面６が防湿袋２８の内面と接触しても、防湿袋２８を破る危険性が少なくなり好適となる。
【００２５】
このような単一巻回体包装体３３はその包装体中に含まれる電極巻回体１５の両端面１７が上下方向になるように平置きして数段積み重ねポリエチレンフィルム等のプラスチック製袋にて包装する。その際、図７に示すように先ずリフト（図示せず）上に置いた足付きパレットトレー３４の内部に、一端部を閉じたプラスチック製袋３５を開口３６を上にして広げて置き、その中に単一巻回体包装体３３を順次入れて例えば４段積み重ねる。その後、プラスチック製袋３５を脱気し、その開口端部３７をヒーターブロックにて同様に閉じてヒ−トシ−ルする。すると、４個の単一巻回体包装体３３をプラスチック製袋３５にて密封包装した複数巻回体包装体３８が完成する。なお、単一巻回体包装体３３の形成時、防湿袋２８を被せた後に緩衝スペーサー３２を被せるのは、単一巻回体包装体３３の積み重ねの際に防湿袋２８の擦れ、荷ずれを良く防止するためであり、緩衝スペーサー３２の省略も可能である。
【００２６】
その後、図８に示すようにして複数巻回体包装体３８に対し、両端部に開口３９を設けた筒状の強化段ボール４０とキャップ状の強化段ボール４１を上からそれぞれ被せて外装包装する。そして、図９に示すようにその全体にバンド２６を掛け回して結束し一体に結合する。このようにして、電極巻回体包装体４２を完成すると、防湿フィルムから防湿袋２８を形成し、その防湿袋２８の開口端部３２を閉鎖するまでに行なう各接着を一般的な面状のヒ−トシ−ル方法にて実施できるため、耐熱性のある防湿フィルムの高度な防湿性能を期待できる。又、プラスチック製袋３５による防湿効果も合わせて期待できる。従って、通常の陸上輸送、航空機輸送、船舶輸送等の種々の環境条件下において、コンテナ輸送等による輸送保証が可能となり、長期的な保管においても十分な保証が可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、請求項１記載の発明では２枚の側板を用いて帯状物品巻回体の両端面を被って挾持し、バンド掛けする際、各側板をその中央貫通孔を利用して自在に回転し支持すると共に、帯状物品巻回体をも支持することができる。又、各側板の外面に設けた凹部又は貫通孔を利用して相対する側板との位置合わせを行なえる。又、各側板の内側側面の中央貫通孔の縁部付近に設けた支持突部をハブの中央貫通孔に嵌めて帯状物品巻回体を支持することができる。それ故、帯状物品巻回体に包装具たる２枚の側板とバンドを簡単に装着でき、自動化し易い。
【００２８】
そして、包装状態が良好となって巻回した帯状物品の段ずれ等も発生し難くなる。又、各側板の外側側面と外周面に設けたバンド収納溝をバンドが側板の表面より突出しないように収納できる深さにしているため、バンドによってその後包装する防湿フィルム等に損傷を与える恐れもない。従って、包装形態が自動化に適し、防湿性能を優れたものにするすることができる。
【００２９】
又、請求項２記載の発明では防湿フィルムにアルミ箔の層を介在することにより、フィルムの柔軟性が増し、防湿性能を高度に保持できる。又、アルミ箔の両面にプラスチックフィルムをラミネ−トすることにより、フィルムを破れ難くすることができる。それ故、防湿フィルムが帯状物品巻回体の包装に適したものになる。
【００３０】
又、請求項３記載の発明では２枚の側板にて帯状物品巻回体の両端面を保護し、その全体を防湿フィルムにて密封包装するため、形成した単一巻回体包装体の包装状態が良好となって取り扱い易くなり、巻回した帯状物品の段ずれ等が発生し難く、防湿性能も優れたものになる。しかも、単一巻回体包装体を平置きして複数個積み重ね、プラスチックフィルムにて密封包装して複数巻回体包装体を形成すると、更に防湿性能が向上する。又、その複数巻回体包装体に外装包装を施すことによって、帯状物品巻回体包装体が種々の環境条件下の輸送や長期保管に適したものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電極巻回体包装具によるリチウムイオン二次電池用電極巻回体に対する包装過程を示す斜視図である。
【図２】同電極巻回体包装具を構成する１側板の外側に向く側面を示す側面図である。
【図３】同電極巻回体包装具を構成する２側板と電極巻回体との包装具装着時における対応関係を示す正面図である。
【図４】同包装具装着済み電極巻回体を示す斜視図である。
【図５】同包装具装着済み電極巻回体に対する防湿袋と緩衝スペーサーとの被覆過程を示す斜視図である。
【図６】同電極巻回体の単一巻回体包装体を示す斜視図である。
【図７】同単一巻回体包装体を複数個積み重ねて複数巻回体包装体を形成する過程を示す斜視図である。
【図８】同複数巻回体包装体に対する外装用強化段ボールの被覆過程を示す斜視図である。
【図９】完成した電極巻回体包装体を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…側板 ２、１８…中央貫通孔 ３…小径貫通孔 ４…外側側面 ５、７…バンド収納溝 ６…外周面 ９…内側側面 １０…支持突部 １２…ハブ嵌合溝１３…スペーサー設置用凹所 １４…発泡スペーサー １５…電極巻回体 １６…巻回した電極 １７…端面 １９…ハブ ２０…ハブ中央部 ２１、２２…支持アーム ２４…側板位置決めピン ２５…側板供給具 ２６…バンド ２７…包装具 ２８…防湿袋 ３２…緩衝スペーサー ３３…単一巻回体包装体 ３４…パレットトレー ３５…プラスチック製袋 ３８…複数巻回体包装体 ４０、４１…外装用強化段ボール ４２…電極巻回体包装体

Claims (1)

1. 中央に貫通孔を有するハブに帯状物品を巻回して形成した帯状物品巻回体の両端面を被って挟持する２枚の側板と、
   前記帯状物品巻回体を挟持する該両側板に掛け回して全体を結束するバンドとからなる帯状物品巻回体包装具において、
   前記各側板の中央に貫通孔をそれぞれ設け、
   前記各側板の内側側面の該中央貫通孔の縁部付近に、前記ハブの中央貫通孔に嵌まりかつ相対する４分の１円弧部分を形成する支持突部をそれぞれ設け、
   前記支持突部間には隙間が形成され、
   前記各側板の外側側面に相対する側板との位置合わせ用凹部又は貫通孔を設け、
   更に前記各側板の外側側面と外周面に前記結束バンドを該側板の表面より突出しないように収納できる深さのバンド収納溝を形成することを特徴とする帯状物品巻回体包装具。

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