JP4199487B2 - ペースト材料の連続脱泡装置 - Google Patents
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- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペースト材料の連続脱泡装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、広い範囲で様々なペースト材料が使用されている。例えば、電池の電極は、集電体に活物質を含有するペースト材料を塗布して製造される。このようなペースト材料は、その製造工程中において気泡が巻き込まれている。このため、この気泡を含んだ状態でペースト材料を集電体に塗布した場合には、電極の活物質層にピンホールやひび割れが発生し、電極の性能が損なわれてしまう。
【０００３】
このような問題を解決するために、従来より真空ポンプで減圧した容器中において、ペースト材料を攪拌ハネで攪拌しながら脱泡したり、或いは遠心真空脱泡等が行われていた。このようなペースト材料の脱泡技術が特開平１１−２１３９９０号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のペースト材料の脱泡方法においては、バッチ処理によりペースト材料の脱泡処理が行われており、バッチ処理のロット間でのペースト材料の水分量のばらつきが大きくなって、ペースト材料を集電体に塗布して電極を構成する場合に、電極の品質のばらつきが大きい等の問題があった。
【０００５】
また、バッチ処理となるので各ペースト材料のロット毎に在庫時間が異なるので、これによってもペースト材料への含有水分量のばらつきが大きくなるという問題もあった。
【０００６】
更に、バッチ処理のため脱泡工程、塗布工程等への材料の移動時にペースト材料に異物が混入する可能性も大きかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、連続工程によりペースト材料の脱泡処理を行うことができるペースト材料の連続脱泡装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ペースト材料の連続脱泡装置であって、容器と、前記容器内を減圧する減圧手段と、前記容器の内壁を構成するスクリーンと、前記容器内に設けられ、前記スクリーンにペースト材料を押しつけつつかき取るかき取り手段と、前記容器に脱泡前のペースト材料を供給する供給手段と、前記スクリーンの細孔から前記かき取り手段によって押し出された脱泡後のペースト材料を連続的に排出する排出手段と、を備え、排出手段は、容器に接続され、脱泡後のペースト材料を排出する排出管と、排出管に設けられるバルブと、排出管に接続され、脱泡後のペースト材料を貯める完成品タンクと、を有し、該ペースト材料を貯めた完成品タンク内は、減圧されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、減圧容器内で、かき取り手段によりペースト材料をスクリーンに押しつけることにより、スクリーンの細孔から押し出された脱泡後のペースト材料を連続的に排出することができるので、ペースト材料の連続的かつ確実な脱泡処理を行うことができる。さらに、排出されたペースト材料を減圧された完成体タンクに貯めることで、ここでも連続してより細かい気泡を脱泡することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】
図１には、本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を使用したペースト材料の製造工程の説明図が示される。図１において、予備タンク１００に原材料を投入し、攪拌機１０２によって投入した原材料を攪拌し、荒混練が行われる。予備タンク１００に投入される原材料は、例えば電池電極用のペースト材料を製造する場合には、直径２〜３ｍｍ程度の活性炭と直径１ｍｍ程度のカーボンブラックと粉体のセルロース系増粘材（ＭＣ，ＣＭＣ）と水である。
【００１２】
上記荒混練された原材料は、モーノポンプ１０４により混練機１０６に供給される。この混練機１０６では、回転軸によって回転されるリング１０８により原材料が混練機１０６の内壁と擦られることによって粉砕、混練される。これにより、原材料は直径４〜５μｍ程度まで粉砕され、ペースト材料となる。この混練機１０６にはモーノポンプ１０４から連続的に荒混練された原材料が供給され、混練機１０６によって粉砕されたペースト材料が混練機１０６の上部よりクーラー１１０、バルブＶ１を介して中間タンク１１２に供給される。中間タンク１１２に供給されたペースト材料には、脱泡前であるので大量の気泡が含まれている。
【００１３】
中間タンク１１２からは、脱泡前のペースト材料がバルブＶ２を介して本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を構成する容器１０に供給される。容器１０の内部には、多数の細孔が形成されたスクリーン１２が設けられており、このスクリーン１２により容器１０の内壁が構成されている。また、容器内には、本発明に係るかき取り手段に相当するスクレーパ１４が設けられている。このスクレーパ１４は、モータ（Ｍ）により回転され、容器１０に供給されたペースト材料をスクリーン１２に押しつけつつかき取る機能を有する。
【００１４】
また、容器１０には、本発明の減圧手段に相当する真空ポンプ１６がバルブＶ４を介して接続されており、これにより容器１０内が減圧される。
【００１５】
更に、容器１０には、容器１０から排出される脱泡後のペースト材料を受け取るための完成品タンク１８がバルブＶ３、排出管３０を介して接続されている。
【００１６】
中間タンク１１２から容器１０に脱泡前のペースト材料を供給する場合には、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ４を開とし、バルブＶ５を閉として、真空ポンプ１６により容器１０および完成品タンク１８内を減圧状態としながらペースト材料の供給が行われる。この場合、中間タンク１１２から容器１０に供給されるペースト材料の供給量は、例えば容器１０または中間タンク１１２にレベル監視装置１１４を設けておき、これにより中間タンク１１２から所定量のペースト材料を供給する構成としてもよい。また、中間タンク１１２から容器１０へのペースト材料の供給量は、他の計量装置を使用することもできる。これにより、中間タンク１１２から容器１０に所定量のペースト材料を供給することが可能となる。この中間タンク１１２、バルブＶ２、レベル監視装置１１４により、本発明に係る供給手段が構成される。
【００１７】
図２には、図１に示されたスクリーン１２、スクレーパ１４の部分断面図が示される。図２において、容器１０に供給されたペースト材料２０には、気泡２２が含まれている。このようなペースト材料２０は、スクレーパ１４によりスクリーン１２に押しつけられつつかき取られる。このかき取り動作中にペースト材料２０がスクリーン１２に形成された細孔２４から押し出される。この際に、ペースト材料２０に含まれる気泡２２のうち、直径が１００μｍ〜１ｍｍ程度の大きな気泡がつぶされる。また、この際には、上述したとおり、容器１０内が真空ポンプ１６により減圧されており、この場合の圧力は６６５０〜１３３００Ｐａ（５０〜１００トール）程度とされているので、ペースト材料２０に含まれる気泡２２の径を常圧時よりも大きくでき、スクリーン１２とスクレーパ１４とにより気泡２２をつぶしやすくする事が出来る。
【００１８】
また、スクレーパ１４によってかき取り動作を行うことにより、高粘度でかつチクソ性のあるペースト材料を常に流動化することができ、過大な剪断力がスクレーパ１４にかかることを回避することができる。
【００１９】
なお、上記スクリーン１２の細孔２４は、その径が２０〜４００μｍ程度とするのが好適である。径が２０μｍより小さくなるとペースト材料２０が詰まりやすくなり、４００μｍより大きくなると、気泡をつぶす効果が小さくなってしまう。スクレーパ１４の回転速度は、ペースト材料の脱泡処理量やペースト材料の粘度により決定されるが、５ｒｐｍ〜３００ｒｐｍの範囲とするのが好適である。
【００２０】
以上のようにして、スクレーパ１４によりスクリーン１２の細孔２４から押し出されたペースト材料２０は、バックアッププレート２６の開口部２８から連続的に排出される。
【００２１】
開口部２８から排出された脱泡後のペースト材料は、容器１０に接続された排出管３０とバルブＶ３を介して完成品タンク１８に貯められていく。この場合の排出管３０、バルブＶ３、完成品タンク１８が本発明に係る排出手段に相当する。この場合、容器１０のみならず排出管３０、完成品タンク１８も真空ポンプ１６により６６５０〜１３３００Ｐａ（５０〜１００トール）程度に減圧されているので、容器１０から排出されたペースト材料中に含まれる直径１００μｍ以下の小さな気泡も脱泡することができる。
【００２２】
以上のように、本実施形態にかかる脱泡装置では、容器１０から完成品タンク１８に連続的にペースト材料が排出されてくるので、バッチ処理の場合に比べて水分量のばらつきを低く抑えることができる。また、予備タンク１００から完成品タンク１８までを閉回路とする事が出来るので、異物の浸入を回避できる。
【００２３】
図３には、所定のシリンダに脱泡後のペースト材料を入れ、シリンダ内を減圧していった場合に、シリンダ内のペースト材料の粉面の高さが３％上昇する圧力が示される。この圧力が高いほど含有される気泡が多いことになる。図３において、横軸には、中間タンク１１２の内容物（Ａ）、真空ポンプ１６による減圧を行わない場合の容器１０からの排出製品（Ｂ）、真空ポンプ１６による減圧を行った場合の容器１０からの排出製品（Ｃ）がそれぞれ示される。また縦軸は、シリンダの減圧圧力が示される。なお、縦軸に示される４０×１０2Ｐａは、３０℃における飽和空気圧である。図３に示されるように、容器１０内のペースト材料を真空ポンプ１６で減圧しつつスクレーパ１４でかき落とす処理を行うことにより、ペースト材料を極めて良く脱泡することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空ポンプで減圧にしつつスクレーパによりペースト材料をスクリーンに押しつけ、スクリーンに形成された細孔を通過させることによりペースト材料中に含まれる気泡をつぶすことができると共に、微細な気泡は真空ポンプにより除去することができる。これにより、連続的に、かつ高い効率でペースト材料の脱泡処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を使用したペースト材料の生産工程を示す図である。
【図２】 図１に示されたスクリーン及びスクレーパの部分断面図である。
【図３】 本発明に係る連続脱泡装置の脱泡効果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 容器、１２ スクリーン、１４ スクレーパ、１６ 真空ポンプ、１８完成品タンク、２０ ペースト材料、２２ 気泡、２４ 細孔、２６ バックアッププレート、２８ 開口部、１００ 予備タンク、１０２ 攪拌機、１０４モーノポンプ、１０６ 混練機、１０８ リング、１１０ クーラー、１１２中間タンク、１１４ レベル監視装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペースト材料の連続脱泡装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、広い範囲で様々なペースト材料が使用されている。例えば、電池の電極は、集電体に活物質を含有するペースト材料を塗布して製造される。このようなペースト材料は、その製造工程中において気泡が巻き込まれている。このため、この気泡を含んだ状態でペースト材料を集電体に塗布した場合には、電極の活物質層にピンホールやひび割れが発生し、電極の性能が損なわれてしまう。
【０００３】
このような問題を解決するために、従来より真空ポンプで減圧した容器中において、ペースト材料を攪拌ハネで攪拌しながら脱泡したり、或いは遠心真空脱泡等が行われていた。このようなペースト材料の脱泡技術が特開平１１−２１３９９０号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のペースト材料の脱泡方法においては、バッチ処理によりペースト材料の脱泡処理が行われており、バッチ処理のロット間でのペースト材料の水分量のばらつきが大きくなって、ペースト材料を集電体に塗布して電極を構成する場合に、電極の品質のばらつきが大きい等の問題があった。
【０００５】
また、バッチ処理となるので各ペースト材料のロット毎に在庫時間が異なるので、これによってもペースト材料への含有水分量のばらつきが大きくなるという問題もあった。
【０００６】
更に、バッチ処理のため脱泡工程、塗布工程等への材料の移動時にペースト材料に異物が混入する可能性も大きかった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、連続工程によりペースト材料の脱泡処理を行うことができるペースト材料の連続脱泡装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ペースト材料の連続脱泡装置であって、容器と、前記容器内を減圧する減圧手段と、前記容器の内壁を構成するスクリーンと、前記容器内に設けられ、前記スクリーンにペースト材料を押しつけつつかき取るかき取り手段と、前記容器に脱泡前のペースト材料を供給する供給手段と、前記スクリーンの細孔から前記かき取り手段によって押し出された脱泡後のペースト材料を連続的に排出する排出手段と、を備え、排出手段は、容器に接続され、脱泡後のペースト材料を排出する排出管と、排出管に設けられるバルブと、排出管に接続され、脱泡後のペースト材料を貯める完成品タンクと、を有し、該ペースト材料を貯めた完成品タンク内は、減圧されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、減圧容器内で、かき取り手段によりペースト材料をスクリーンに押しつけることにより、スクリーンの細孔から押し出された脱泡後のペースト材料を連続的に排出することができるので、ペースト材料の連続的かつ確実な脱泡処理を行うことができる。さらに、排出されたペースト材料を減圧された完成体タンクに貯めることで、ここでも連続してより細かい気泡を脱泡することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】
図１には、本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を使用したペースト材料の製造工程の説明図が示される。図１において、予備タンク１００に原材料を投入し、攪拌機１０２によって投入した原材料を攪拌し、荒混練が行われる。予備タンク１００に投入される原材料は、例えば電池電極用のペースト材料を製造する場合には、直径２〜３ｍｍ程度の活性炭と直径１ｍｍ程度のカーボンブラックと粉体のセルロース系増粘材（ＭＣ，ＣＭＣ）と水である。
【００１２】
上記荒混練された原材料は、モーノポンプ１０４により混練機１０６に供給される。この混練機１０６では、回転軸によって回転されるリング１０８により原材料が混練機１０６の内壁と擦られることによって粉砕、混練される。これにより、原材料は直径４〜５μｍ程度まで粉砕され、ペースト材料となる。この混練機１０６にはモーノポンプ１０４から連続的に荒混練された原材料が供給され、混練機１０６によって粉砕されたペースト材料が混練機１０６の上部よりクーラー１１０、バルブＶ１を介して中間タンク１１２に供給される。中間タンク１１２に供給されたペースト材料には、脱泡前であるので大量の気泡が含まれている。
【００１３】
中間タンク１１２からは、脱泡前のペースト材料がバルブＶ２を介して本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を構成する容器１０に供給される。容器１０の内部には、多数の細孔が形成されたスクリーン１２が設けられており、このスクリーン１２により容器１０の内壁が構成されている。また、容器内には、本発明に係るかき取り手段に相当するスクレーパ１４が設けられている。このスクレーパ１４は、モータ（Ｍ）により回転され、容器１０に供給されたペースト材料をスクリーン１２に押しつけつつかき取る機能を有する。
【００１４】
また、容器１０には、本発明の減圧手段に相当する真空ポンプ１６がバルブＶ４を介して接続されており、これにより容器１０内が減圧される。
【００１５】
更に、容器１０には、容器１０から排出される脱泡後のペースト材料を受け取るための完成品タンク１８がバルブＶ３、排出管３０を介して接続されている。
【００１６】
中間タンク１１２から容器１０に脱泡前のペースト材料を供給する場合には、バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ４を開とし、バルブＶ５を閉として、真空ポンプ１６により容器１０および完成品タンク１８内を減圧状態としながらペースト材料の供給が行われる。この場合、中間タンク１１２から容器１０に供給されるペースト材料の供給量は、例えば容器１０または中間タンク１１２にレベル監視装置１１４を設けておき、これにより中間タンク１１２から所定量のペースト材料を供給する構成としてもよい。また、中間タンク１１２から容器１０へのペースト材料の供給量は、他の計量装置を使用することもできる。これにより、中間タンク１１２から容器１０に所定量のペースト材料を供給することが可能となる。この中間タンク１１２、バルブＶ２、レベル監視装置１１４により、本発明に係る供給手段が構成される。
【００１７】
図２には、図１に示されたスクリーン１２、スクレーパ１４の部分断面図が示される。図２において、容器１０に供給されたペースト材料２０には、気泡２２が含まれている。このようなペースト材料２０は、スクレーパ１４によりスクリーン１２に押しつけられつつかき取られる。このかき取り動作中にペースト材料２０がスクリーン１２に形成された細孔２４から押し出される。この際に、ペースト材料２０に含まれる気泡２２のうち、直径が１００μｍ〜１ｍｍ程度の大きな気泡がつぶされる。また、この際には、上述したとおり、容器１０内が真空ポンプ１６により減圧されており、この場合の圧力は６６５０〜１３３００Ｐａ（５０〜１００トール）程度とされているので、ペースト材料２０に含まれる気泡２２の径を常圧時よりも大きくでき、スクリーン１２とスクレーパ１４とにより気泡２２をつぶしやすくする事が出来る。
【００１８】
また、スクレーパ１４によってかき取り動作を行うことにより、高粘度でかつチクソ性のあるペースト材料を常に流動化することができ、過大な剪断力がスクレーパ１４にかかることを回避することができる。
【００１９】
なお、上記スクリーン１２の細孔２４は、その径が２０〜４００μｍ程度とするのが好適である。径が２０μｍより小さくなるとペースト材料２０が詰まりやすくなり、４００μｍより大きくなると、気泡をつぶす効果が小さくなってしまう。スクレーパ１４の回転速度は、ペースト材料の脱泡処理量やペースト材料の粘度により決定されるが、５ｒｐｍ〜３００ｒｐｍの範囲とするのが好適である。
【００２０】
以上のようにして、スクレーパ１４によりスクリーン１２の細孔２４から押し出されたペースト材料２０は、バックアッププレート２６の開口部２８から連続的に排出される。
【００２１】
開口部２８から排出された脱泡後のペースト材料は、容器１０に接続された排出管３０とバルブＶ３を介して完成品タンク１８に貯められていく。この場合の排出管３０、バルブＶ３、完成品タンク１８が本発明に係る排出手段に相当する。この場合、容器１０のみならず排出管３０、完成品タンク１８も真空ポンプ１６により６６５０〜１３３００Ｐａ（５０〜１００トール）程度に減圧されているので、容器１０から排出されたペースト材料中に含まれる直径１００μｍ以下の小さな気泡も脱泡することができる。
【００２２】
以上のように、本実施形態にかかる脱泡装置では、容器１０から完成品タンク１８に連続的にペースト材料が排出されてくるので、バッチ処理の場合に比べて水分量のばらつきを低く抑えることができる。また、予備タンク１００から完成品タンク１８までを閉回路とする事が出来るので、異物の浸入を回避できる。
【００２３】
図３には、所定のシリンダに脱泡後のペースト材料を入れ、シリンダ内を減圧していった場合に、シリンダ内のペースト材料の粉面の高さが３％上昇する圧力が示される。この圧力が高いほど含有される気泡が多いことになる。図３において、横軸には、中間タンク１１２の内容物（Ａ）、真空ポンプ１６による減圧を行わない場合の容器１０からの排出製品（Ｂ）、真空ポンプ１６による減圧を行った場合の容器１０からの排出製品（Ｃ）がそれぞれ示される。また縦軸は、シリンダの減圧圧力が示される。なお、縦軸に示される４０×１０2Ｐａは、３０℃における飽和空気圧である。図３に示されるように、容器１０内のペースト材料を真空ポンプ１６で減圧しつつスクレーパ１４でかき落とす処理を行うことにより、ペースト材料を極めて良く脱泡することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空ポンプで減圧にしつつスクレーパによりペースト材料をスクリーンに押しつけ、スクリーンに形成された細孔を通過させることによりペースト材料中に含まれる気泡をつぶすことができると共に、微細な気泡は真空ポンプにより除去することができる。これにより、連続的に、かつ高い効率でペースト材料の脱泡処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るペースト材料の連続脱泡装置を使用したペースト材料の生産工程を示す図である。
【図２】 図１に示されたスクリーン及びスクレーパの部分断面図である。
【図３】 本発明に係る連続脱泡装置の脱泡効果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 容器、１２ スクリーン、１４ スクレーパ、１６ 真空ポンプ、１８完成品タンク、２０ ペースト材料、２２ 気泡、２４ 細孔、２６ バックアッププレート、２８ 開口部、１００ 予備タンク、１０２ 攪拌機、１０４モーノポンプ、１０６ 混練機、１０８ リング、１１０ クーラー、１１２中間タンク、１１４ レベル監視装置。
Claims (1)
- 容器と、
前記容器内を減圧する減圧手段と、
前記容器の内壁を構成するスクリーンと、
前記容器内に設けられ、前記スクリーンにペースト材料を押しつけつつかき取るかき取り手段と、
前記容器に脱泡前のペースト材料を供給する供給手段と、
前記スクリーンの細孔から前記かき取り手段によって押し出された脱泡後のペースト材料を連続的に排出する排出手段と、
を備え、
排出手段は、
容器に接続され、脱泡後のペースト材料を排出する排出管と、
排出管に設けられるバルブと、
排出管に接続され、脱泡後のペースト材料を貯める完成品タンクと、
を有し、該ペースト材料を貯めた完成品タンク内は、減圧されることを特徴とするペースト材料の連続脱泡装置。
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2002
- 2002-07-03 JP JP2002194849A patent/JP4199487B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2004033924A (ja) | 2004-02-05 |
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