JP2015218008A - 塗工システム - Google Patents

Abstract

【課題】塗工する基材の表面に油等が付着していても、蛇行制御が安定して行える塗工システムを提供する。【解決手段】ロールツーロール方式で搬送される基材５０を塗工する塗工システム１である。塗工装置５，６の下流側に配置される乾燥装置８と、蛇行制御装置とを備える。蛇行制御装置は、基材５０の縁部５０ａを挟み込む回転自在なローラ２１，２２を有する挟持部７と、ローラ２１，２２の回転方向の傾斜角度を制御する角度制御部９ａとを有している。ローラ２１，２２の表面に付着した油を除去する付着油除去装置３０が、挟持部７に付設されている。【選択図】図５

Description

本発明は、電極材等の製造過程において、シート状の基材をロールツーロール方式で搬送しながら連続的に塗工する塗工システムに関し、その中でも特に、基材の蛇行制御技術に関する。

基材の蛇行制御技術は、例えば、特許文献１に開示されている。そこには、基材のシワを防止するために、基材の左右に対向して位置する一組の基材挟持部材が、搬送方向に沿って複数配置された状態で搬送装置に設けられている。

これら基材挟持部材は、押付ローラと平板、あるいは、押付ローラ２つの組み合わせで構成されていて、基材の搬送方向に対して傾斜した状態で、基材の幅方向の両縁部をそれぞれ挟持している。

そして、基材の両縁部の位置をセンサで検出し、その検出結果に基づいて、押付ローラの傾斜角度を変えることにより、基材の蛇行修正を行っている。

また、本発明に関し、洗浄しながら塗工する、電池用電極の製造装置が開示されている（特許文献２）。

特許文献２の製造装置は、集電箔に活物質を塗工する装置である。集電箔の表面には圧延油が付着しているため、濡れ性が悪く、そのまま活物質を塗工すると、塗工された活物質の幅にばらつきが生じる。

そこで、その製造装置には、活物質を塗工する塗工部の上流側に、アセトン等の洗浄剤を含んだ回転ブラシが基材の表面に接して洗浄を行う洗浄部が備えられている。洗浄部は、基材の両側部にそれぞれ配置されており、これら洗浄部で基材の洗浄を行っている。

特開２００１−３１６００６号公報 特開２０１２−２０４１３４号公報

基材の両縁部をローラで挟持し、これらローラの走行方向の傾斜角度を制御して基材の蛇行を制御する塗工システムでは、基材の表面に油等が付着していると、ローラが滑って蛇行制御が不安定になるおそれがある。

そこで、本発明の目的は、塗工する基材の表面に油が付着していても、蛇行制御が安定して行える塗工システムを提供することにある。

開示する塗工システムは、ロールツーロール方式で搬送される基材を塗工する。この塗工システムは、前記基材に塗工液を塗布する塗工装置と、前記塗工装置の下流側に配置され、前記塗工液を乾燥させる乾燥装置と、前記基材の蛇行を制御する蛇行制御装置と、を備える。

前記蛇行制御装置は、前記乾燥装置の上流側において、搬送される前記基材の両側に対向状に配置され、各々が当該基材の縁部の表面を挟み込む回転自在なローラを有している、２つの挟持部と、前記挟持部の各々における、前記基材の搬送方向に対する前記ローラの回転方向の傾斜角度を制御する角度制御部と、を有している。そして、前記ローラの表面に付着した油を除去する付着油除去装置が、前記挟持部に付設されている。

すなわち、この塗工システムによれば、ロールツーロール方式で搬送される基材の蛇行を制御するために、基材の縁部を挟み込み、回転方向の傾斜角度が制御される回転自在なローラを有する挟持部が備えられていて、そのローラの表面に付着した油を除去する付着油除去装置が、挟持部に付設されている。

従って、基材の表面に付着した油がローラの表面に乗り移っても、付着油除去装置で除去することができるので、ローラの滑りを防いで蛇行制御を安定して行える。

例えば、前記付着油除去装置は、指示を受けた時にのみ前記ローラに係合して作動するようにするとよい。

そうすれば、付着油除去装置が、常時、挟持部と係わらずに済むため、ランニングコストの抑制等が図れる。

具体的には、前記付着油除去装置は、前記基材の縁部の表面との接触位置に向かう前記ローラの表面に、洗浄液を供給する液供給部と、前記接触位置と、前記液供給部によって洗浄液が供給される液供給位置との間で、先端縁が前記ローラの表面に接して洗浄液を掻き取る掻き取り板と、前記掻き取り板によって掻き取られる洗浄液が、前記接触位置へ漏出するのを阻止する液回収部と、を有しているようにすることができる。

このようにすれば、ローラの表面についた油を効果的に除去することができる。

前記挟持部の各々が、前記基材が略水平方向に向かって搬送される横向き搬送領域に設置されている場合には、基材の上方に配置されている前記ローラを、弾性を有する素材からなるようにするとよい。

そうすれば、ローラの弾性を利用して、ローラと液回収部との間の隙間を精度高く塞ぐことができる。従って、液回収部を基材の上側に安心して配置できる。

本発明の塗工システムによれば、塗工する基材の表面に油等が付着していても、蛇行制御が安定して行えるので、高精度な塗工が実現できる。

本実施形態の塗工システムを示す概略図である。 塗工システムで塗工処理された基材の構成を示す概略断面図である。 制御ローラ対（挟持部）の設置部分を示す概略斜視図である。 図３を上方から見た概略平面図である。 付着油除去装置の構造を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１に、本実施形態の塗工システム１を示す。この塗工システム１は、長尺の基材５０をロールツーロール方式で搬送する両面塗工システムであり、基材５０の両面に塗工液を塗布して乾燥させる一連の処理が、連続して行えるように構成されている。

なお、ここでいう「ロールツーロール方式」とは、ロール状に巻かれた基材５０を巻き出して間欠的又は連続的に搬送し、再度、基材５０をロール状に巻き取る方式である。その搬送過程において、その基材５０の表面に塗工が施される。

（基材）
図２に、この塗工システム１で塗工処理された基材５０’の一例として、電池の電極材を示す。塗工前の基材５０は、帯状の金属薄膜からなるシート材５１（集電箔）と、その両面の各々に形成された、黒鉛などの活物質の層（活物質層５２）とで構成されている。用いる活物質の選択により、負極又は正極の電極材が形成される。

なお、シート材５１は銅を圧延して形成されている（圧延材）。圧延時には、その表面に圧延油が付与されるため、通常、シート材５１の表面には、圧延油が付着している。

各活物質層５２の幅はシート材５１の幅よりも小さく形成されており、塗工前の基材５０及び塗工後の基材５０’は、いずれも、その両縁部の各々に、同程度の幅で活物質層５２からシート材５１が露出した縁部（露出縁部５０ａ）を有している。

このような塗工前の基材５０は、芯材にロール状に巻かれた状態で塗工システム１にセットされる。この塗工システム１では、難燃材を含む塗工液が基材５０の両面に塗工される。それにより、図２に示すように、塗工後の基材５０’の両面の各々には、活物質層５２を覆う耐熱保護層５３が形成されている。

（塗工システム）
塗工システム１は、巻出し装置２、巻取り装置３、複数のガイドローラ４ａ，４ｂ，４ｃ、第１塗工装置５、第２塗工装置６、制御ローラ対７（挟持部）、フローティングドライヤー８（乾燥装置）、コントローラ９などで構成されている。

コントローラ９は、制御プログラムなどの各種ソフトウェアと、これらソフトウェアを実装したコンピュータとで構成されており、塗工システム１の全体を総合的に制御している。

巻出し装置２は、ロール状の基材５０を巻き出す支持台２ａと、基材５０を所定の速度で送り出す上流側のローラ対２ｂとを有している。巻取り装置３は、基材５０’をロール状に巻き取る支持台３ａと、基材５０’を引き込む下流側のローラ対３ｂとを有している。なお、巻出し装置２には、搬送される基材５０をその幅方向に変位させて、基材５０の搬送状態を制御する機能も備えられている。

上流側及び下流側のローラ対２ｂ，３ｂの各々は、基材５０（５０’）を挟み込んでその搬送速度を制御する２つの送りローラで構成されている。上流側のローラ対２ｂは、下流側のローラ対３ｂと連動するように制御される。

上流側のローラ対２ｂの下流側には、塗工ゾーンが設けられている。この塗工ゾーンに、第１ガイドローラ４ａ、第２ガイドローラ４ｂ、第１塗工装置５、第２塗工装置６が設置されている。符合１０は、塗工ゾーンにおける基材５０の位置ずれ等、基材５０の搬送状態を検出するセンサである。

具体的には、塗工ゾーンには、略鉛直方向（上下方向）を上向きに基材５０を搬送する上向き搬送領域ＵＡと、上向き搬送領域ＵＡの下流側に連なって、略水平方向に基材５０を搬送する横向き搬送領域ＨＡとが設定されている。

第１ガイドローラ４ａ及び第２ガイドローラ４ｂは、基材５０の一方の面（第２塗工面）に接する状態で、上向き搬送領域ＵＡに互いに間隔をあけて配置されている。上向き搬送領域ＵＡでは、基材５０は、第１ガイドローラ４ａ及び第２ガイドローラ４ｂに接することにより、張力が作用した緊張状態で鉛直方向を上向きに誘導されている。

そして、第２ガイドローラ４ｂに巻き掛けられることにより、基材５０は、緊張状態のまま略水平方向に搬送方向が変更され、横向き搬送領域ＨＡへと誘導されている。

第１塗工装置５及び第２塗工装置６は、いずれもグラビアキス塗工方式の塗工装置からなる。

第１塗工装置５は、第１ガイドローラ４ａと第２ガイドローラ４ｂの間を走行する基材５０の他方の面（第１塗工面）と接するように、上向き搬送領域ＵＡに設置されており、基材５０の第１塗工面に塗工液を塗布する。

第２塗工装置６は、略水平方向に延びる基材５０の第２塗工面に下方から接するように、横向き搬送領域ＨＡに設置されており、基材５０の第２塗工面に塗工液を塗布する。

塗布した塗工液を乾燥させるために、塗工ゾーンの下流側には、フローティングドライヤー８が配置されている。

フローティングドライヤー８は、塗工液が両面に塗布された基材５０を搬送しながら乾燥させる乾燥機である。フローティングドライヤー８の内部には、基材５０に向けてドライエアーを吹き付ける送風機８ａが、搬送方向に沿って上下互い違いに設置されている。フローティングドライヤー８は、搬入口８ｂから受け入れた基材５０を、浮遊した状態で搬送しながら乾燥し、搬出口８ｃから基材５０’を払い出す。

フローティングドライヤー８の下流側の搬出口８ｃの外側には、第３ガイドローラ４ｃが設置されている。基材５０’は、この第３ガイドローラ４ｃに支持されて巻取り装置３へと誘導されている。

フローティングドライヤー８の上流側の搬入口８ｂの外側の、横向き搬送領域ＨＡには、制御ローラ対７が設置されている。

制御ローラ対７は、搬送される基材５０をその幅方向に変位させて、基材５０の搬送状態を制御する機能を有している。その機能により、この塗工システム１では、フローティングドライヤー８の内部で基材５０のバタツキが抑制され、乾燥の安定化が図られるとともに、巻出し装置２との協働により、塗工ゾーンで基材５０の蛇行が抑制され、塗工の安定化が図られる。

図３に示すように、制御ローラ対７は、基材５０の左右両側に位置する２つで構成され、基材５０を挟んで対向した位置に配置されている。各制御ローラ対７は、制御ローラ２１及びサポートローラ２２を有している。これらが上下に並置された状態で、鉛直方向に延びた支持ロッド２３に、支持部材２４を介して支持されている。制御ローラ２１及びサポートローラ２２は、略水平方向に互いに平行に延びる回転軸Ｒを中心に回転自在となっている。

基材５０の上方に配置されている制御ローラ２１は、合成樹脂製又はゴム製であり、例えばＮＢＲ等、弾性を有し、耐摩耗性、耐油性に優れた素材からなる。サポートローラ２２は、アルミニウム等の金属製である。制御ローラ２１は、サポートローラ２２に向かって弾性力で付勢されており、制御ローラ２１とサポートローラ２２との間には、一定の押圧力が作用するように設定されている。

基材５０の搬送時には、左右の露出端部５０ａの両面が、左右の制御ローラ対７により挟み込まれて支持される。

図１にも示すように、左右の各支持ロッド２３は、回動装置２５に回動可能に支持されており、左右の各制御ローラ対７は、各支持ロッド２３を介して姿勢制御されている。詳しくは、コントローラ９には、センサ１０の検出値に基づいて左右の各支持ロッド２３を回動制御する角度制御部９ａが備えられていて、この角度制御部９ａが、各回動装置２５を制御することで各支持ロッド２３が回動する。

それにより、基材５０の搬送時における左右の各制御ローラ対７は、基材５０の搬送方向に対し、各々の回転方向が傾いて特定の方向に向くように、常時、姿勢制御されている。すなわち、制御ローラ対７は、角度制御部９ａとともに蛇行制御装置を構成している。

通常、左右の制御ローラ対７は、図４に示すように、基材５０の搬送方向に対して回転方向が所定の傾斜角度θＲ，θＬで傾斜し、下流側の間隔が上流側よりも広くなるように、搬送方向に向かってハの字状に開いた状態に姿勢制御されている。

そして、基材５０の搬送時には、常時、各制御ローラ対７の傾斜角度θＲ，θＬは微調整されていて、基材５０は、その幅方向に変位する。それにより、搬送される基材５０の蛇行やバタツキが抑制され、高品質な電極材の製造が可能となっている。

ところが、制御ローラ対７が挟み込む露出端部５０ａの表面には、圧延油が付着している。そのため、圧延油が制御ローラ２１又はサポートローラ２２に乗り移り、これら２１，２２が滑って、蛇行制御が不安定になるおそれがある。

そこで、この塗工システム１では、蛇行制御が安定して行えるように、各制御ローラ対７に、制御ローラ２１又はサポートローラ２２に付着した圧延油を除去する付着油除去装置３０が付設されている。

（付着油除去装置）
本実施形態の付着油除去装置３０は、図３に仮想線で示すように、２つの付着油除去ユニット３１，３１で構成されていて、これらが左右の各制御ローラ対７に対して左右対称状に設置されている。

図５に示すように、各付着油除去ユニット３１は、制御ローラ２１に対して設置される上側ユニット３１ａと、サポートローラ２２に対して設置される下側ユニット３１ｂとを有している。

上側ユニット３１ａ及び下側ユニット３１ｂは、いずれも、液供給部３３、掻き取り板３４、液回収部３５などで構成されており、基材５０に対して上下対称状に配置されている。

液供給部３３は、露出端部５０ａの表面と接触する位置（接触位置）に向かうローラ２１，２２の表面に、洗浄液を供給する。上側ユニット３１ａの液供給部３３は、制御ローラ２１の上方から制御ローラ２１の表面に向けて洗浄液を下向きに噴射し、下側ユニット３１ｂの液供給部３３は、サポートローラ２２の下方からサポートローラ２２の表面に向けて洗浄液を上向きに噴射する。

洗浄液は、圧延油が基材５０から除去できるものであれば、適宜選択して使用できる。例えば、アルコールやアセトン等の有機系溶剤を主体とする洗浄剤や、有機系溶剤と水とを組み合わせた洗浄剤などがある。

洗浄液は、霧状に噴射（噴霧）するのが好ましい。そうすれば、ローラ２１，２２の表面に洗浄液をより均一に付着させることができ、付着量を多くしても洗浄液の液だれを防止できる。

掻き取り板３４は、例えば、ポリエステル等の耐油性、耐摩擦性に優れた合成樹脂を用いて形成された板状の部材からなる。掻き取り板３４は、接触位置と、液供給部３３によってローラの表面に洗浄液が供給される位置（液供給位置）との間の位置で、ローラ２１，２２の表面に付着した洗浄液を掻き取るように構成されている。

詳しくは、掻き取り板３４は、その一方の側縁部に、ローラ２１，２２の幅寸法よりも長い、先が尖った刃状部３４ａを有している。その刃状部３４ａが、回転するローラ２１，２２の表面に横断した状態で接触することにより、ローラ２１，２２の表面に付着した洗浄液が掻き取られる。

掻き取り板３４は、略水平方向に変位可能となっており、ローラ２１，２２の表面に刃状部３４ａが接した使用位置と、ローラ２１，２２の表面から刃状部３４ａが離れた待機位置とに変位する。

液回収部３５は、ローラ２１，２２に対向する開口３５ａを側方に有する容器状の部材からなり、掻き取り板３４と一体に構成されている。液回収部３５は、ローラ２１，２２に近接して配置され、その内部が略密閉状態となるように構成されている。

液回収部３５は、掻き取り板３４によって掻き取られる洗浄液を回収し、洗浄液が接触位置へ漏出するのを阻止している。液回収部３５に回収された洗浄液は、排出口３５ｂを通じて排出される。

この塗工システム１では、基材５０の上側に、弾性を有する制御ローラ２１を配置しているため、その弾性を利用して、制御ローラ２１と液回収部３５との間の隙間を簡単な構造で精度高く塞ぐことができる。従って、洗浄液の漏出が確実性をもって阻止できるので、基材５０の上側に液回収部３５を安心して配置することができる。

本実施形態の各付着油除去装置３０は、コントローラ９からの指示を受けた時にのみ、各ローラ２１，２２に係合して作動するように制御されている。

具体的には、図１に示すように、コントローラ９には、付着油除去装置３０の作動を制御するローラ洗浄制御部９ｂが設けられていて、ローラ洗浄制御部９ｂにより、液供給部３３からの洗浄液の噴射、掻き取り板３４及び液回収部３５の変位の動作が制御されている。

例えば、コントローラ９が、オペレータから作動指示を受けた場合や、予めコントローラ９に設定されているプログラムに基づく作動タイミングとなった場合に、ローラ洗浄制御部９ｂは、各付着油除去装置３０を作動させる。

各付着油除去装置３０が作動すると、掻き取り板３４及び液回収部３５は、待機位置から使用位置に変位し、液供給部３３からの洗浄液が噴射される。そうすることで、圧延油は、洗浄液と接触し、各ローラ２１，２２の表面から浮き上がる。

そうして除去され易くなった圧延油は、掻き取り板３４で掻き取られ、液回収部３５に回収されるため、ローラ２１，２２の表面に付着した圧延油を効果的に除去することができる。

所定時間、各付着油除去装置３０が作動すると、洗浄液の噴射が停止し、掻き取り板３４及び液回収部３５は、使用位置から元の待機位置に復帰する。

このように、通常は、各付着油除去装置３０が、各制御ローラ対７から離れて独立し、指示を受けた時にのみ作動するようにすれば、ローラ２１，２２の耐久性の向上やランニングコストの抑制等が図れる。

（その他）
本発明にかかる塗工システムは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、挟持部を構成しているサポートローラに代えて、板状のサポートプレートや塊状のサポートブロックを用いてもよい。付着油除去装置は、必ずしも全ての制御ローラ及びサポートローラに付設する必要はない。

更には、上述した付着油除去装置の形態は、一例である。例えば、洗浄液を含浸させたスポンジ等からなる押し当て部材を制御し、必要に応じて各ローラの表面に押し当ててもよい。

掻き取り板がローラの表面に付着した洗浄液を掻き取る位置（液掻き取り位置）と、接触位置との間に、ローラの表面に乾燥空気を噴射する乾燥部を設けてもよい。そうすれば、ローラの表面の乾燥を、よりいっそう促進させることができる。

１ 塗工システム
５ 第１塗工装置
６ 第２塗工装置
７ 制御ローラ対７（挟持部）
８ フローティングドライヤー（乾燥装置）
９ コントローラ
９ａ 角度制御部
９ｂ ローラ洗浄制御部
２１ 制御ローラ
２２ サポートローラ
３０ 付着油除去装置
５０ 基材
５０ａ 露出縁部

Claims (4)

1. ロールツーロール方式で搬送される基材を塗工する塗工システムであって、
   前記基材に塗工液を塗布する塗工装置と、
   前記塗工装置の下流側に配置され、前記塗工液を乾燥させる乾燥装置と、
   前記基材の蛇行を制御する蛇行制御装置と、
   を備え、
   前記蛇行制御装置は、
   前記乾燥装置の上流側において、搬送される前記基材の両側に対向状に配置され、各々が当該基材の縁部の表面を挟み込む回転自在なローラを有している、２つの挟持部と、
   前記挟持部の各々における、前記基材の搬送方向に対する前記ローラの回転方向の傾斜角度を制御する角度制御部と、
   を有し、
   前記ローラの表面に付着した油を除去する付着油除去装置が、前記挟持部に付設されている塗工システム。
2. 請求項１に記載の塗工システムにおいて、
   前記付着油除去装置は、指示を受けた時にのみ、前記ローラに係合して作動する塗工システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の塗工システムにおいて、
   前記付着油除去装置は、
   前記基材の縁部の表面との接触位置に向かう前記ローラの表面に、洗浄液を供給する液供給部と、
   前記接触位置と、前記液供給部によって洗浄液が供給される液供給位置との間で、先端縁が前記ローラの表面に接して洗浄液を掻き取る掻き取り板と、
   前記掻き取り板によって掻き取られる洗浄液が、前記接触位置へ漏出するのを阻止する液回収部と、
   を有している塗工システム。
4. 請求項３に記載の塗工システムにおいて、
   前記挟持部の各々は、前記基材が略水平方向に向かって搬送される横向き搬送領域に設置されていて、
   基材の上方に配置されている前記ローラが、弾性を有する素材からなる塗工システム。

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