本發(fā)明涉及多孔性酰亞胺系樹脂膜制造系統(tǒng)、隔膜、及多孔性酰亞胺系樹脂膜制造方法。
背景技術(shù):
鋰離子電池是一種二次電池,其形成為下述結(jié)構(gòu):在浸漬于電解液中的正極和負(fù)極之間配置有隔膜,通過隔膜來防止正極和負(fù)極之間的直接電接觸。正極中使用鋰過渡金屬氧化物,負(fù)極中使用例如鋰、碳(石墨)等。充電時(shí),鋰離子從正極通過隔膜向負(fù)極移動(dòng),放電時(shí),鋰離子從負(fù)極通過隔膜向正極移動(dòng)。作為這樣的隔膜,近年來使用由耐熱性高且安全性高的多孔性聚酰亞胺膜形成的隔膜是已知的(例如,參見專利文獻(xiàn)1等)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-111470號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的課題
上述的多孔性聚酰亞胺膜例如通過下述工序形成:涂布形成包含微粒的聚酰胺酸或聚酰亞胺的未燒成膜,對(duì)該未燒成膜進(jìn)行燒成而形成燒成膜,從燒成膜中除去微粒。由于以往不存在于一條生產(chǎn)線中進(jìn)行上述3個(gè)工序的制造系統(tǒng),因而多孔性聚酰亞胺膜的制造效率并不是很高。因此,正在尋求制造效率更高的系統(tǒng)。
鑒于如上所述的情況,本發(fā)明的目的在于提供能夠提高多孔性酰亞胺系樹脂膜的制造效率的多孔性酰亞胺系樹脂膜制造系統(tǒng)、隔膜、及多孔性酰亞胺系樹脂膜制造方法。
用于解決課題的手段
本發(fā)明的第一方式涉及的多孔性酰亞胺系樹脂膜制造系統(tǒng)為制造多孔性酰亞胺系樹脂膜的制造系統(tǒng),其包含下述單元:涂布單元,所述涂布單元將包含聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺、及微粒的液體涂布于基材而形成未燒成膜;燒成單元,所述燒成單元對(duì)在涂布單元內(nèi)或涂布單元外從基材剝離的未燒成膜進(jìn)行燒成,從而形成包含微粒的燒成膜;和除去單元,所述除去單元將微粒從燒成膜中除去。
本發(fā)明的第二方式涉及的隔膜為利用多孔性酰亞胺系樹脂膜而形成的隔膜,多孔性酰亞胺系樹脂膜是利用本發(fā)明的第一方式涉及的多孔性酰亞胺系樹脂膜制造系統(tǒng)而制成的。
本發(fā)明的第三方式涉及的多孔性酰亞胺系樹脂膜制造方法為制造多孔性酰亞胺系樹脂膜的方法,其包括下述工序:將包含聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺、及微粒的液體涂布于基材后,從基材剝離而形成未燒成膜的工序;對(duì)未燒成膜進(jìn)行燒成而形成包含微粒的燒成膜的工序;和將微粒從燒成膜中除去的工序。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的方式,能夠提高多孔性酰亞胺系樹脂膜的制造效率。
附圖說明
[圖1]為示出本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的制造系統(tǒng)的一個(gè)例子的圖。
[圖2]為示出在本實(shí)施方式涉及的涂布單元上設(shè)置的噴嘴的一個(gè)例子的圖。
[圖3]為示出本實(shí)施方式涉及的卷繞部的一個(gè)例子的立體圖。
[圖4]為示出本實(shí)施方式涉及的燒成單元的一個(gè)例子的立體圖。
[圖5]為示出本實(shí)施方式涉及的除去單元的一個(gè)例子的立體圖。
[圖6]為示出本實(shí)施方式涉及的酰亞胺系樹脂膜的制造過程的一個(gè)例子的圖。
[圖7]為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)的一個(gè)例子的圖。
[圖8]為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)的一個(gè)例子的圖。
[圖9]為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)的一個(gè)例子的圖。
[圖10]為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)的一個(gè)例子的圖。
[圖11]為示出變形例涉及的浸蝕(etching)單元的一個(gè)例子的圖。
[圖12]為示出變形例涉及的卷繞裝置的一個(gè)例子的圖。
[圖13]為示出實(shí)施方式涉及的隔膜的一個(gè)例子的圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。以下,使用XYZ坐標(biāo)系對(duì)圖中的方向進(jìn)行說明。在該XYZ坐標(biāo)系中,將與水平面平行的平面作為XY平面。將與該XY平面平行的一個(gè)方向標(biāo)示為X方向,將與X方向正交的方向標(biāo)示為Y方向。此外,將與XY平面正交的方向標(biāo)示為Z方向。在此說明:對(duì)X方向、Y方向及Z方向各自而言,圖中的箭頭方向?yàn)?方向,與箭頭方向相反的方向?yàn)?方向。
圖1為示出制造系統(tǒng)SYS的一個(gè)例子的圖。圖1示出的制造系統(tǒng)SYS為制造多孔性樹脂膜F(多孔性酰亞胺系樹脂膜)的制造系統(tǒng)。制造系統(tǒng)SYS具備:涂布單元10,所述涂布單元10將規(guī)定的涂布液進(jìn)行涂布而形成未燒成膜FA;燒成單元20,所述燒成單元20對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行燒成,從而形成燒成膜FB;除去單元30,所述除去單元30將微粒從燒成膜FB中除去,從而形成多孔性樹脂膜F;和控制裝置(未圖示),所述控制裝置統(tǒng)籌控制上述各單元。
制造系統(tǒng)SYS例如構(gòu)成為上下2個(gè)階層,涂布單元10配置在第2層部分,燒成單元20及除去單元30配置在第1層部分。配置在同一層中的燒成單元20及除去單元30例如在Y方向上并列配置,但并不限定于此,例如也可以在X方向或X方向與Y方向的合成方向上并列配置。
需要說明的是,關(guān)于制造系統(tǒng)SYS的階層結(jié)構(gòu)、各層中的各單元的配置等,并不限定于上述方式,例如也可以將涂布單元10及燒成單元20配置在第2層部分,將除去單元30配置在第1層部分。此外,也可以將所有的單元配置在同一層中。該情況下,可以將各單元配置為一列,也可以以多列進(jìn)行配置。此外,還可以將所有的單元配置在不同的階層中。
制造系統(tǒng)SYS中,未燒成膜FA是以帶狀形成的。在涂布單元10的+Y側(cè)(未燒成膜FA的輸送方向的前方),設(shè)置有將帶狀的未燒成膜FA卷繞成卷狀的卷繞部40。在燒成單元20的-Y側(cè)(未燒成膜FA的輸送方向的后方),設(shè)置有將卷狀的未燒成膜FA向燒成單元20送出的送出部50。在除去單元30的+Y側(cè)(燒成膜FB的輸送方向的前方),設(shè)置有將多孔性樹脂膜F卷繞成卷狀的卷繞部60。
如上述那樣,在從送出部50經(jīng)過燒成單元20及除去單元30而到達(dá)卷繞部60的區(qū)間(第1層部分)內(nèi),以所謂的卷對(duì)卷(Roll-to-roll)方式進(jìn)行處理。因此,在該區(qū)間內(nèi),未燒成膜FA、燒成膜FB及多孔性樹脂膜F中的各膜是以不間斷的狀態(tài)被輸送的。
[涂布液]
這里,在對(duì)各單元進(jìn)行說明之前,對(duì)作為多孔性樹脂膜F的原料的涂布液進(jìn)行說明。涂布液包含規(guī)定的樹脂材料、微粒、和溶劑。作為規(guī)定的樹脂材料,可舉出例如聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、或聚酰胺。作為溶劑,可使用能夠?qū)⑦@些樹脂材料溶解的有機(jī)溶劑。
本實(shí)施方式中,作為涂布液,可使用微粒含有率不同的2種涂布液(第一涂布液及第二涂布液)。具體而言,以第一涂布液的微粒含有率比第二涂布液高的方式進(jìn)行制備。由此,可以保證未燒成膜FA、燒成膜FB及多孔性樹脂膜F的強(qiáng)度及柔軟性。此外,通過設(shè)置微粒含有率低的層,能夠?qū)崿F(xiàn)多孔性樹脂膜F的制造成本的降低。
例如,在第一涂布液中,樹脂材料和微粒以體積比成為19:81~45:65的方式被含有。此外,在第二涂布液中,樹脂材料和微粒以體積比成為20:80~50:50的方式被含有。但是,以使得第一涂布液的微粒含有率高于第二涂布液的微粒含有率的方式設(shè)定體積比。需要說明的是,關(guān)于各樹脂材料的體積,可使用各樹脂材料的質(zhì)量乘以其比重而求得的值。
在上述情況下,將第一涂布液的總體積作為100時(shí),若微粒的體積為65以上,則粒子均勻地分散,此外,若微粒的體積為81以內(nèi),則粒子彼此也不發(fā)生凝集地分散。因此,能夠在多孔性樹脂膜F中均勻地形成孔。此外,若微粒的體積比率在該范圍內(nèi),則能夠確保對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行成膜時(shí)的剝離性。
將第二涂布液的總體積作為100時(shí),若微粒的體積為50以上,則微粒單體均勻地分散,此外,若微粒的體積為80以內(nèi),則微粒既不會(huì)彼此凝集,并且也不會(huì)在表面產(chǎn)生裂紋等,因此能夠穩(wěn)定地形成電特性良好的多孔性樹脂膜F。
上述的2種涂布液例如可通過將預(yù)先分散有微粒的溶劑和聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺以任意的比率進(jìn)行混合而制備。此外,也可以在預(yù)先分散有微粒的溶劑中將聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺進(jìn)行聚合而制備。例如,可通過下述方式制造:在預(yù)先分散有微粒的有機(jī)溶劑中將四羧酸二酐及二胺進(jìn)行聚合而形成聚酰胺酸,或者進(jìn)一步進(jìn)行酰亞胺化而形成聚酰亞胺。
關(guān)于涂布液的粘度,優(yōu)選使其最終為300~2500cP,更優(yōu)選為400~1500cP的范圍,進(jìn)一步優(yōu)選為600~1200cP的范圍。若涂布液的粘度在該范圍內(nèi),則能夠均勻地進(jìn)行成膜。
對(duì)于上述涂布液而言,在對(duì)微粒和聚酰胺酸或聚酰亞胺進(jìn)行干燥而制成未燒成膜FA的情況下,當(dāng)微粒的材質(zhì)為下文所述的無機(jī)材料時(shí),優(yōu)選以微粒/聚酰亞胺的比率成為2~6(質(zhì)量比)的方式將微粒與聚酰胺酸或聚酰亞胺混合。進(jìn)一步優(yōu)選為3~5(質(zhì)量比)。當(dāng)微粒的材質(zhì)為下文所述的有機(jī)材料時(shí),優(yōu)選以微粒/聚酰亞胺的比率成為1~3.5(質(zhì)量比)的方式將微粒與聚酰胺酸或聚酰亞胺混合。進(jìn)一步優(yōu)選為1.2~3(質(zhì)量比)。此外,在制成未燒成膜FA時(shí),優(yōu)選以微粒/聚酰亞胺的體積比率成為1.5~4.5的方式將微粒與聚酰胺酸或聚酰亞胺混合。進(jìn)一步優(yōu)選為1.8~3(體積比)。在制成未燒成膜FA時(shí),若微粒/聚酰亞胺的質(zhì)量比或體積比為下限值以上,則能夠得到適合作為隔膜的密度的孔,若為上限值以下,則能夠在不發(fā)生粘度增加、膜中裂紋等問題的情況下穩(wěn)定地進(jìn)行成膜。在代替聚酰胺酸或聚酰亞胺而使樹脂材料為聚酰胺酰亞胺或聚酰胺的情況下,質(zhì)量比也與上文所述同樣。
以下,對(duì)各樹脂材料進(jìn)行具體說明。
<聚酰胺酸>
對(duì)于本實(shí)施方式中使用的聚酰胺酸而言,可以不受特別限定地使用將任意的四羧酸二酐與二胺聚合而得到的聚酰胺酸。四羧酸二酐及二胺的使用量沒有特別限定,但相對(duì)于1摩爾四羧酸二酐,優(yōu)選使用0.50~1.50摩爾的二胺,更優(yōu)選使用0.60~1.30摩爾,特別優(yōu)選使用0.70~1.20摩爾。
四羧酸二酐可以從一直以來作為聚酰胺酸的合成原料而使用的四羧酸二酐中適宜選擇。四羧酸二酐可以為芳香族四羧酸二酐,也可以為脂肪族四羧酸二酐,但從得到的聚酰亞胺樹脂的耐熱性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選使用芳香族四羧酸二酐。四羧酸二酐可以組合2種以上而使用。
作為芳香族四羧酸二酐的合適的具體例,可舉出均苯四甲酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、3,3’,4,4’-聯(lián)苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-聯(lián)苯四甲酸二酐、2,2,6,6-聯(lián)苯四甲酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、雙(2,3-二羧基苯基)醚二酐、2,2’,3,3’-二苯甲酮四甲酸二酐、4,4-(對(duì)亞苯基二氧基)二鄰苯二甲酸二酐、4,4-(間亞苯基二氧基)二鄰苯二甲酸二酐、1,2,5,6-萘四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、2,3,6,7-萘四甲酸二酐、1,2,3,4-苯四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,3,6,7-蒽四甲酸二酐、1,2,7,8-菲四甲酸二酐、9,9-雙鄰苯二甲酸酐芴、3,3’,4,4’-二苯基砜四甲酸二酐等。作為脂肪族四羧酸二酐,可舉出例如乙烯四甲酸二酐、丁烷四甲酸二酐、環(huán)戊烷四甲酸二酐、環(huán)己烷四甲酸二酐、1,2,4,5-環(huán)己烷四甲酸二酐、1,2,3,4-環(huán)己烷四甲酸二酐等。其中,從價(jià)格、獲得的容易性等觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選3,3’,4,4’-聯(lián)苯四甲酸二酐及均苯四甲酸二酐。此外,這些四羧酸二酐既可以單獨(dú)使用或者混合兩種以上而使用。
二胺可以從一直以來作為聚酰胺酸的合成原料而使用的二胺中適宜選擇。二胺可以為芳香族二胺,也可以為脂肪族二胺,但從得到的聚酰亞胺樹脂的耐熱性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選芳香族二胺。這些二胺可以組合2種以上而使用。
作為芳香族二胺,可舉出鍵合有1個(gè)或2~10個(gè)左右的苯基的二氨基化合物。具體而言,為苯二胺及其衍生物、二氨基聯(lián)苯化合物及其衍生物、二氨基二苯基化合物及其衍生物、二氨基三苯基化合物及其衍生物、二氨基萘及其衍生物、氨基苯基氨基茚滿及其衍生物、二氨基四苯基化合物及其衍生物、二氨基六苯基化合物及其衍生物、Cardo型芴二胺衍生物。
苯二胺為間苯二胺、對(duì)苯二胺等,作為苯二胺衍生物,為鍵合有甲基、乙基等烷基的二胺,例如2,4-二氨基甲苯、2,4-三亞苯基二胺(2,4-triphenylenediamine)等。
二氨基聯(lián)苯化合物為2個(gè)氨基苯基以彼此的苯基鍵合而成的化合物。例如,為4,4’-二氨基聯(lián)苯、4,4’-二氨基-2,2’-雙(三氟甲基)聯(lián)苯等。
二氨基二苯基化合物為2個(gè)氨基苯基中彼此的苯基介由其他基團(tuán)鍵合而成的化合物。鍵為醚鍵、磺酰鍵、硫醚鍵、基于亞烷基或其衍生基團(tuán)的鍵、亞氨基鍵、偶氮鍵、氧膦(phosphine oxide)鍵、酰胺鍵、脲撐(ureylene)鍵等。亞烷基鍵是碳原子數(shù)為1~6左右的亞烷基鍵,其衍生基團(tuán)為亞烷基中的1個(gè)以上的氫原子被鹵素原子等取代而成的基團(tuán)。
作為二氨基二苯基化合物的例子,可舉出3,3’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯基砜、3,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二苯基砜、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基硫醚、3,3’-二氨基二苯基酮、3,4’-二氨基二苯基酮、2,2-雙(對(duì)氨基苯基)丙烷、2,2’-雙(對(duì)氨基苯基)六氟丙烷、4-甲基-2,4-雙(對(duì)氨基苯基)-1-戊烯、4-甲基-2,4-雙(對(duì)氨基苯基)-2-戊烯、亞氨基二苯胺、4-甲基-2,4-雙(對(duì)氨基苯基)戊烷、雙(對(duì)氨基苯基)氧化膦、4,4’-二氨基偶氮苯、4,4’-二氨基二苯基脲、4,4’-二氨基二苯基酰胺、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、1,3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷等。
其中,從價(jià)格、獲得的容易性等觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選對(duì)苯二胺、間苯二胺、2,4-二氨基甲苯、及4,4’-二氨基二苯基醚。
二氨基三苯基化合物為2個(gè)氨基苯基與1個(gè)亞苯基均介由其他的基團(tuán)鍵合而成的化合物,其他的基團(tuán)可選擇與針對(duì)二氨基二苯基化合物所述的同樣的基團(tuán)。作為二氨基三苯基化合物的例子,可舉出1,3-雙(間氨基苯氧基)苯、1,3-雙(對(duì)氨基苯氧基)苯、1,4-雙(對(duì)氨基苯氧基)苯等。
作為二氨基萘的例子,可舉出1,5-二氨基萘及2,6-二氨基萘。
作為氨基苯基氨基茚滿的例子,可舉出5-氨基-1-(對(duì)氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿或6-氨基-1-(對(duì)氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚滿。
作為二氨基四苯基化合物的例子,可舉出4,4’-雙(對(duì)氨基苯氧基)聯(lián)苯、2,2’-雙[4-(4’-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2’-雙[4-(4’-氨基苯氧基)聯(lián)苯基]丙烷、2,2’-雙[對(duì)(間氨基苯氧基)苯基]二苯甲酮等。
關(guān)于Cardo型芴二胺衍生物,可舉出9,9-雙苯胺芴等。
脂肪族二胺例如可以是碳原子數(shù)為2~15左右的脂肪族二胺,具體而言,可舉出五亞甲基二胺、六亞甲基二胺、七亞甲基二胺等。
需要說明的是,也可以為這些二胺的氫原子被選自鹵素原子、甲基、甲氧基、氰基、苯基等的組中的至少1種取代基取代而成的化合物。
制造本實(shí)施方式中使用的聚酰胺酸的手段沒有特別限制,例如,可以使用在有機(jī)溶劑中使酸、二胺成分進(jìn)行反應(yīng)的方法等已知的方法。
四羧酸二酐與二胺的反應(yīng)通常在有機(jī)溶劑中進(jìn)行。對(duì)于四羧酸二酐與二胺的反應(yīng)中使用的有機(jī)溶劑而言,只要是能夠使四羧酸二酐及二胺溶解、且不與四羧酸二酐及二胺反應(yīng)的有機(jī)溶劑即可,沒有特別限定。有機(jī)溶劑可以單獨(dú)使用或混合2種以上而使用。
作為四羧酸二酐與二胺的反應(yīng)中使用的有機(jī)溶劑的例子,可舉出N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基己內(nèi)酰胺、N,N,N’,N’-四甲基脲等含氮極性溶劑;β-丙內(nèi)酯、γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、γ-己內(nèi)酯、ε-己內(nèi)酯等內(nèi)酯系極性溶劑;二甲基亞砜;乙腈;乳酸乙酯、乳酸丁酯等脂肪酸酯類;二甘醇二甲基醚、二甘醇二乙基醚、二氧雜環(huán)己烷、四氫呋喃、甲基溶纖劑乙酸酯、乙基溶纖劑乙酸酯等醚類;甲酚類等酚系溶劑。這些有機(jī)溶劑可以單獨(dú)使用或混合2種以上而使用。有機(jī)溶劑的使用量沒有特別限制,但優(yōu)選使生成的聚酰胺酸的含量為5~50質(zhì)量%。
這些有機(jī)溶劑中,從生成的聚酰胺酸的溶解性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基己內(nèi)酰胺、N,N,N’,N’-四甲基脲等含氮極性溶劑。
聚合溫度一般為-10~120℃,優(yōu)選為5~30℃。聚合時(shí)間根據(jù)使用的原料組成的不同而不同,但通常為3~24Hr(小時(shí))。此外,在這樣的條件下得到的聚酰胺酸的有機(jī)溶劑溶液的固有粘度優(yōu)選為1000~10萬cP(厘泊)的范圍,進(jìn)一步優(yōu)選為5000~7萬cP的范圍。
<聚酰亞胺>
對(duì)于本實(shí)施方式中使用的聚酰亞胺而言,只要是能夠溶解在用于涂布液的有機(jī)溶劑中的可溶性聚酰亞胺,則對(duì)其結(jié)構(gòu)、分子量沒有限定,可以使用已知的聚酰亞胺。關(guān)于聚酰亞胺,可以在側(cè)鏈上具有羧基等能夠縮合的官能團(tuán)或在燒成時(shí)能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)等的官能團(tuán)。
為了形成可溶于有機(jī)溶劑的聚酰亞胺,使用用于在主鏈上導(dǎo)入柔軟的彎曲結(jié)構(gòu)的單體,例如,使用乙二胺、六亞甲基二胺、1,4-二氨基環(huán)己烷、1,3-二氨基環(huán)己烷、4,4’-二氨基二環(huán)己基甲烷等脂肪族二胺;2-甲基-1,4-苯二胺、鄰聯(lián)甲苯胺、間聯(lián)甲苯胺、3,3’-二甲氧基聯(lián)苯胺、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺等芳香族二胺;聚氧乙烯二胺、聚氧丙烯二胺、聚氧丁烯二胺等聚氧化烯二胺;聚硅氧烷二胺;2,3,3’,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐、3,4,3’,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷二苯甲酸酯基-3,3’,4,4’-四甲酸二酐等是有效的。此外,使用具有提高在有機(jī)溶劑中的溶解性的官能團(tuán)的單體、例如使用2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二氨基聯(lián)苯、2-三氟甲基-1,4-苯二胺等氟化二胺也是有效的。此外,除了上述用于提高聚酰亞胺的溶解性的單體以外,還可以在不妨礙溶解性的范圍內(nèi),并用與上述<聚酰胺酸>欄中記載的單體相同的單體。
對(duì)本發(fā)明中使用的、制造能夠溶解于有機(jī)溶劑中的聚酰亞胺的手段沒有特別限制,例如可以使用下述已知的方法:針對(duì)聚酰胺酸進(jìn)行化學(xué)酰亞胺化或加熱酰亞胺化,并使其溶解于有機(jī)溶劑中的方法等。作為這樣的聚酰亞胺,可舉出脂肪族聚酰亞胺(全脂肪族聚酰亞胺)、芳香族聚酰亞胺等,優(yōu)選芳香族聚酰亞胺。作為芳香族聚酰亞胺,可以為將具有式(1)表示的重復(fù)單元的聚酰胺酸經(jīng)熱或化學(xué)性閉環(huán)反應(yīng)而獲得的物質(zhì)、或者將具有式(2)表示的重復(fù)單元的聚酰亞胺溶解于溶劑中而得到的物質(zhì)。式中,Ar表示芳基。
<聚酰胺酰亞胺>
對(duì)于本實(shí)施方式中使用的聚酰胺酰亞胺而言,只要是能夠溶解在用于涂布液的有機(jī)溶劑中的可溶性聚酰胺酰亞胺,則對(duì)其結(jié)構(gòu)、分子量沒有限定,可以使用已知的聚酰胺酰亞胺。關(guān)于聚酰胺酰亞胺,可以在側(cè)鏈上具有羧基等能夠縮合的官能團(tuán)或在燒成時(shí)能促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)等的官能團(tuán)。
本實(shí)施方式中使用的聚酰胺酰亞胺可以不受特別限定地使用下述物質(zhì):使任意的偏苯三酸酐和二異氰酸酯反應(yīng)而得到的物質(zhì)、將通過任意的偏苯三酸酐的反應(yīng)性衍生物與二胺的反應(yīng)而得到的前體聚合物進(jìn)行酰亞胺化而得到的物質(zhì)。
作為上述任意的偏苯三酸酐或其反應(yīng)性衍生物,可舉出例如偏苯三酸酐、偏苯三酸酐氯化物等偏苯三酸酐鹵化物、偏苯三酸酐酯等。
作為二異氰酸酯,可舉出例如間苯二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、4,4’-氧化雙(苯基異氰酸酯)、4,4’-二異氰酸酯二苯基甲烷、雙[4-(4-異氰酸酯苯氧基)苯基]砜、2,2’-雙[4-(4-異氰酸酯苯氧基)苯基]丙烷等。
作為二胺,可舉出與在上述聚酰胺酸的說明中例示的二胺相同的二胺。
<聚酰胺>
作為聚酰胺,優(yōu)選由二羧酸和二胺得到的聚酰胺,特別優(yōu)選芳香族聚酰胺。
作為二羧酸,可舉出馬來酸、富馬酸、衣康酸、甲基馬來酸、二甲基馬來酸、苯基馬來酸、氯代馬來酸、二氯代馬來酸、氟代馬來酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、及聯(lián)苯甲酸等。
作為二胺,可舉出與在上述聚酰胺酸的說明中例示的二胺相同的二胺。
<微粒>
接下來,對(duì)微粒進(jìn)行說明。對(duì)微粒而言,可使用例如圓球率高、粒徑分布指數(shù)小的微粒。這樣的微粒在液體中的分散性優(yōu)異,成為不彼此凝集的狀態(tài)。作為微粒的粒徑(平均直徑),例如,可設(shè)定為100~2000nm左右。通過使用如上所述的微粒,能夠使通過在后續(xù)的工序中除去微粒而得到的多孔性樹脂膜F的孔徑一致。因此,能夠使向利用多孔性樹脂膜F形成的隔膜施加的電場(chǎng)均勻。
需要說明的是,作為微粒的材質(zhì),只要是在涂布液所含有的溶劑中不溶、且在后續(xù)的工序中能夠從多孔性樹脂膜F中除去的材質(zhì),則可以不受特別限定地采用已知的材質(zhì)。例如,無機(jī)材料中,可舉出二氧化硅(silica)、氧化鈦、氧化鋁(Al2O3)等金屬氧化物。此外,有機(jī)材料中,可舉出高分子量烯烴(聚丙烯、聚乙烯等)、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、纖維素、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚等有機(jī)高分子微粒。此外,作為微粒的一個(gè)例子,可舉出(單分散)球形二氧化硅粒子等膠體二氧化硅、碳酸鈣等。該情況下,能夠使多孔性樹脂膜F的孔徑更均勻。
此外,對(duì)于第一涂布液中包含的微粒和第二涂布液中包含的微粒而言,圓球率、粒徑、材料等各種規(guī)格可以相同,也可以彼此不同。優(yōu)選地,第一涂布液中包含的微粒的粒徑分布指數(shù)比第二涂布液中包含的微粒小或者與之相同?;蛘?,優(yōu)選地,第一涂布液中包含的微粒的圓球率比第二涂布液中包含的微粒小或者與之相同。此外,優(yōu)選地,第一涂布液中包含的微粒與第二涂布液中包含的微粒相比微粒的粒徑(平均直徑)更小,特別優(yōu)選地,第一涂布液中包含的微粒為100~1000nm(更優(yōu)選為100~600nm),第二涂布液中包含的微粒為500~2000nm(更優(yōu)選為700~2000nm)。通過采用比第二涂布液中包含的微粒的粒徑小的粒徑作為第一涂布膜中包含的微粒的粒徑,能夠使多孔性樹脂膜F表面的孔的開口比例高且均勻。此外,與使多孔性樹脂膜F整體為第一涂布液中包含的微粒的粒徑的情況相比,還能夠提高膜的強(qiáng)度。
需要說明的是,對(duì)于上述涂布液而言,除了包含規(guī)定的樹脂材料、微粒和溶劑之外,還可以根據(jù)需要而包含脫模劑、分散劑、縮合劑、酰亞胺化劑、表面活性劑等各種添加劑。
[涂布單元]
涂布單元10具有輸送部11、第一噴嘴12、第二噴嘴13、干燥部14和剝離部15。
輸送部11具有輸送基材(基材)S、基材送出輥11a、支承輥11b~11d、基材卷繞輥11e和輸出輥11f。
輸送基材S是以帶狀形成的。將輸送基材S從基材送出輥11a送出,以具有張力的方式架設(shè)于支承輥11b~11d,利用基材卷繞輥11e進(jìn)行卷繞。作為輸送基材S的材質(zhì),可舉出例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,但并不限定于此,也可以為不銹鋼等金屬材料。
各輥11a~11f例如形成為圓筒狀,各自沿X方向平行地配置。需要說明的是,各輥11a~11f并不限定于沿X方向平行的配置,也可以將至少1個(gè)輥以相對(duì)于X方向傾斜的方式配置。例如,也可以將各輥11a~11f沿Z方向平行地配置,以Z方向上的高度位置相同的方式配置。該情況下,輸送基材S將以相對(duì)于水平面(XY平面)豎立的狀態(tài)沿著水平面移動(dòng)。
基材送出輥11a以卷繞有輸送基材S的狀態(tài)而配置。支承輥11b被配置于基材送出輥11a的+Z側(cè),并且被配置于比基材送出輥11a更靠-Y側(cè)。此外,支承輥11c被配置于支承輥11b的+Z側(cè),并且被配置于比支承輥11b更靠+Y側(cè)。通過這3個(gè)輥(基材送出輥11a、支承輥11b、11c)的配置,輸送基材S由包含支承輥11b的-Y側(cè)端部的面所支撐。
此外,支承輥11d被配置于支承輥11c的+Y側(cè),并且被配置于支承輥11c的-Z側(cè)。該情況下,通過支承輥11b~11d這3個(gè)輥的配置,輸送基材S由包含支承輥11c的+Z側(cè)端部的面所支撐。
需要說明的是,也可將支承輥11d配置在與支承輥11c的高度位置(Z方向上的位置)大致相等的高度位置。該情況下,輸送基材S是以與XY平面大致平行的狀態(tài)沿+Y方向從支承輥11c向支承輥11d輸送的。
基材卷繞輥11e被配置于支承輥11d的-Z側(cè)。輸送基材S是沿-Z方向從支承輥11d向基材卷繞輥11e輸送的。輸出輥11f被配置于支承輥11d的+Y側(cè)且-Z側(cè)。輸出輥11f將利用干燥部14形成的未燒成膜FA沿+Y方向輸送。該未燒成膜FA被輸出輥11f輸出至涂布單元10的外部。
需要說明的是,上述的輥11a~11f不限于圓筒形,也可以形成有圓錐型的冠頂(crown)。該情況下,對(duì)于輥11a~11f的撓性校正而言是有效的,輸送基材S或下文所述的未燒成膜FA能夠與輥11a~11f均等地接觸。此外,在輥11a~11f上可以形成有輻射型的冠頂。該情況下,對(duì)于防止輸送基材S或未燒成膜FA的曲折而言是有效的。此外,在輥11a~11f上也可以形成有凹型的冠頂(X方向上的中央部以凹形彎曲的部分)。該情況下,能夠在沿X方向賦予張力的同時(shí)對(duì)輸送基材S或未燒成膜FA加以輸送,因此,對(duì)于防止褶皺的產(chǎn)生而言是有效的。對(duì)于以下的輥而言,也可以與上述同樣地為具有圓錐型、輻射型、凹型等的冠頂?shù)臉?gòu)成。
圖2(a)為示出第一噴嘴12的一個(gè)例子的立體圖。如圖1及圖2(a)所示,第一噴嘴12在輸送基材S上形成第一涂布液Q1的涂布膜(以下,記為第一涂布膜F1)。第一噴嘴12具有噴出第一涂布液Q1的噴出口12a。噴出口12a以例如長(zhǎng)度方向上的尺寸與輸送基材S的X方向上的尺寸大致相同的方式而形成。
第一噴嘴12被配置于噴出位置P1。噴出位置P1為相對(duì)于支承輥11b的-Y方向上的位置。第一噴嘴12以噴出口12a朝向+Y方向的方式而傾斜配置。因此,噴出口12a朝向輸送基材S中的被支承輥11b的-Y側(cè)端部支撐的部分。第一噴嘴12針對(duì)該輸送基材S,沿水平方向從噴出口12a噴出第一涂布液Q1。
圖2(b)為示出第二噴嘴13的一個(gè)例子的立體圖。如圖1及圖2(b)所示,第二噴嘴13在輸送基材S上以與第一涂布膜F1重疊的方式形成第二涂布液Q2的涂布膜(以下,記為第二涂布膜F2)。第二噴嘴13具有噴出第二涂布液Q2的噴出口13a。噴出口13a以例如長(zhǎng)度方向上的尺寸與輸送基材S的X方向上的尺寸大致相同的方式而形成。
第二噴嘴13被配置于噴出位置P2。噴出位置P2為相對(duì)于支承輥11c的+Z方向上的位置。第二噴嘴13以噴出口13a朝向-Z方向的方式而配置。因此,噴出口13a朝向輸送基材S中的被支承輥11c的+Z側(cè)端部支撐的部分。第二噴嘴13針對(duì)該輸送基材S,沿重力方向從噴出口13a噴出第二涂布液Q2。
需要說明的是,第一噴嘴12及第二噴嘴13可以是能夠在X方向、Y方向及Z方向中的至少一個(gè)方向上移動(dòng)的。此外,也可將第一噴嘴12及第二噴嘴13設(shè)置為能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)。此外,第一噴嘴12及第二噴嘴13也可按下述方式設(shè)置:在不噴出涂布液時(shí),被配置于未圖示的待機(jī)位置,在噴出涂布液時(shí),從待機(jī)位置分別移動(dòng)至上述的噴出位置P1、P2。此外,也可設(shè)置進(jìn)行第一噴嘴12及第二噴嘴13的預(yù)備噴出動(dòng)作的部分。
第一噴嘴12及第二噴嘴13分別介由連接配管(未圖示)等而與涂布液供給源(未圖示)連接。對(duì)于第一噴嘴12及第二噴嘴13而言,例如可在內(nèi)部設(shè)置有保持規(guī)定量的涂布液的保持部(未圖示)。該情況下,第一噴嘴12及第二噴嘴13還可以具有對(duì)保持在上述保持部中的液狀體的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)溫部。
對(duì)于從第一噴嘴12或第二噴嘴13噴出的各涂布液的涂出量、第一涂布膜F1或第二涂布膜F2的膜厚,可以通過各噴嘴、各連接配管(未圖示)、或與涂布液供給源(未圖示)連接的泵(未圖示)的壓力、輸送速度、各噴嘴位置或輸送基材S與噴嘴的距離等來進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一涂布膜F1或第二涂布膜F2的膜厚例如分別為0.5μm~500μm。
如本實(shí)施方式這樣使用2種涂布液(第一涂布液Q1及第二涂布液Q2)的情況下,優(yōu)選的是,在例如0.5μm~10μm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)由第一涂布液Q1形成的第一涂布膜F1的膜厚,在例如1μm~50μm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)由第二涂布液Q2形成的第二涂布膜F2的膜厚。
需要說明的是,在第一噴嘴12及第二噴嘴13之間,還可以配置用于使第一涂布膜F1干燥的干燥部(未圖示)。該干燥部?jī)?yōu)選具備加熱干燥部。作為加熱干燥部,優(yōu)選使用熱風(fēng)送風(fēng)部、紅外線加熱器。加熱溫度為例如50℃~150℃的范圍,優(yōu)選為50℃~100℃的范圍。通過在使第一涂布膜F1干燥之后形成第二涂布膜F2,從而例如能夠抑制用于第二涂布液中的微粒與第一涂布膜F1中的微粒混雜。
如圖1所示,干燥部14被配置在第二噴嘴13的+Y側(cè)的、位于支承輥11c和支承輥11d之間的位置。干燥部14使涂布于輸送基材S上的兩層涂布膜(第一涂布膜F1及第二涂布膜F2)干燥,從而形成未燒成膜FA。
干燥部14具有腔室14a和加熱部14b。腔室14a收容輸送基材S及加熱部14b。加熱部14b對(duì)在輸送基材S上形成的第一涂布膜F1及第二涂布膜F2進(jìn)行加熱。作為加熱部14b,可使用例如紅外線加熱器等。加熱部14b以50℃~100℃左右的溫度對(duì)涂布膜進(jìn)行加熱。
剝離部15是將未燒成膜FA從輸送基材S剝離的部分。本實(shí)施方式中,通過操作者的手工操作來進(jìn)行未燒成膜FA的剝離,但并不限定于此,也可以使用機(jī)械手(manipulator)等自動(dòng)地進(jìn)行。將從輸送基材S剝離的未燒成膜FA利用輸出輥11f輸出至涂布單元10的外部,并輸送至卷繞部40。此外,將剝離未燒成膜FA后的輸送基材S利用基材卷繞輥11e進(jìn)行卷繞。
[卷繞部(1)]
圖3為示意性地示出涂布單元10的+Y側(cè)的構(gòu)成的立體圖。
如圖3所示,在涂布單元10的+Y側(cè),設(shè)置有將未燒成膜FA輸出的輸出口10b。將從輸出口10b輸出的未燒成膜FA利用卷繞部40進(jìn)行卷繞。
卷繞部40構(gòu)成為在軸承41中安裝有軸構(gòu)件SF。軸構(gòu)件SF將從輸出口10b輸出的未燒成膜FA進(jìn)行卷繞而形成卷狀體R。軸構(gòu)件SF設(shè)置為能針對(duì)軸承41進(jìn)行裝卸。軸構(gòu)件SF被安裝于軸承41中時(shí),其以能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)的方式而被支撐。卷繞部40具有使安裝于軸承41中的軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)。
需要說明的是,卷繞部40中,以未燒成膜FA中的第一涂布膜F1側(cè)的面配置于外側(cè)的方式對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行卷繞。例如,通過利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使軸構(gòu)件SF沿圖1的逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),從而使得未燒成膜FA被卷繞。通過以形成了卷狀體R的狀態(tài)將軸構(gòu)件SF從軸承41卸下,從而能夠使卷狀體R移動(dòng)至其他的單元。
需要說明的是,在圖1及圖3中,卷繞部40以與涂布單元10獨(dú)立的方式配置,但并不限定于此。例如,也可將卷繞部40配置于涂布單元10的內(nèi)部。該情況下,可以不在涂布單元10中配置輸出口10b,而從輸出輥11f(或從支承輥11d)開始對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行卷繞從而形成卷狀體R。
[送出部]
圖4為示意性地示出燒成單元20的-Y側(cè)的構(gòu)成的立體圖。
如圖4所示,在燒成單元20的-Y側(cè),設(shè)置有將未燒成膜FA輸入的輸入口20a。送出部50針對(duì)輸入口20a送出未燒成膜FA。
送出部50構(gòu)成為可在軸承51中安裝軸構(gòu)件SF。軸構(gòu)件SF能夠與安裝于卷繞部40的軸承41中的軸構(gòu)件SF通用。因此,能夠?qū)木砝@部40卸下的軸構(gòu)件SF安裝于送出部50的軸承51中。由此,能夠?qū)⒗镁砝@部40而形成的卷狀體R配置于送出部50。需要說明的是,對(duì)于軸承51及卷繞部40的軸承41而言,可以設(shè)定為各自距離臺(tái)面的高度相等,也可以設(shè)定在高度不同的位置。
軸構(gòu)件SF被安裝于軸承51中時(shí),其以能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)的方式而被支撐。送出部50具有使安裝于軸承51中的軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)。通過利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使軸構(gòu)件SF沿圖1的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),從而使得構(gòu)成卷狀體R的未燒成膜FA向輸入口20a送出。需要說明的是,由于在上述的卷繞部40中,以未燒成膜FA中的第一涂布膜F1側(cè)的面配置于外側(cè)的方式對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行卷繞,因此,在從卷狀體R中將未燒成膜FA拉出時(shí),第一涂布膜F1側(cè)將被配置于上方。
[燒成單元]
在本實(shí)施方式中,燒成單元20為對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行高溫處理的單元。燒成單元20對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行燒成,從而形成包含微粒的燒成膜FB。燒成單元20具有腔室21、加熱部22和輸送部23。腔室21具有將未燒成膜FA輸入的輸入口20a、和將燒成膜FB輸出的輸出口20b。腔室21收容加熱部22及輸送部23。
加熱部22對(duì)輸入至腔室31內(nèi)的未燒成膜FA進(jìn)行加熱。加熱部22具有在Y方向上并列配置的多個(gè)加熱器22a。作為該加熱器22a,可以使用例如紅外線加熱器等。加熱部22遍及從腔室21的內(nèi)部的-Y側(cè)端部至+Y側(cè)端部的范圍而配置。加熱部22能夠在Y方向的大致整體范圍內(nèi)對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行加熱。加熱部22可以于120℃~450℃左右對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行加熱。利用加熱部22進(jìn)行加熱的加熱溫度根據(jù)未燒成膜FA的輸送速度、未燒成膜FA的構(gòu)成成分等來進(jìn)行適宜調(diào)節(jié)。
輸送部23具有輸送帶23a、驅(qū)動(dòng)輥23b、從動(dòng)輥23c和張力輥23d、23e。輸送帶23a是以無端狀形成的,沿Y方向配置。輸送帶23a是使用對(duì)未燒成膜FA的燒成溫度具有耐久性的材料而形成的。輸送帶23a在具有張力的狀態(tài)下以與XY平面大致平行的方式架設(shè)于驅(qū)動(dòng)輥23b和從動(dòng)輥23c之間。將未燒成膜FA及燒成膜FB以載置于輸送帶23a上的狀態(tài)沿+Y方向輸送。
驅(qū)動(dòng)輥23b被配置于腔室21的內(nèi)部的+Y側(cè)端部。驅(qū)動(dòng)輥23b例如形成為圓筒狀,與X方向平行地配置。在驅(qū)動(dòng)輥23b中設(shè)置有例如馬達(dá)(motor)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)輥23b設(shè)置為:通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)。通過驅(qū)動(dòng)輥23b旋轉(zhuǎn),使得輸送帶23a沿圖1的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。通過輸送帶23a旋轉(zhuǎn),從而將載置于輸送帶23a上的未燒成膜FA及燒成膜FB沿+Y方向輸送。
從動(dòng)輥23c被配置于腔室21的內(nèi)部的-Y側(cè)端部。從動(dòng)輥23c例如形成為圓筒狀,與X方向平行地配置。從動(dòng)輥23c以與驅(qū)動(dòng)輥23b相同的直徑而形成,以Z方向上的位置(高度位置)與驅(qū)動(dòng)輥23b大致相等的方式配置。從動(dòng)輥23c設(shè)置為能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)。從動(dòng)輥23c追隨輸送帶23a的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
張力輥23d被配置于從動(dòng)輥23c的+Z側(cè)。張力輥23d與X方向平行地配置,且設(shè)置為能夠圍繞著X軸旋轉(zhuǎn)。張力輥23d設(shè)置為能夠沿Z方向進(jìn)行上下移動(dòng)。張力輥23d能夠在其與從動(dòng)輥23c之間夾住未燒成膜FA。張力輥23d能夠以夾住未燒成膜FA的狀態(tài)而旋轉(zhuǎn)。
張力輥23e被配置于驅(qū)動(dòng)輥23b的+Z側(cè)。張力輥23e與X方向平行地配置,且設(shè)置為能夠圍繞著X軸旋轉(zhuǎn)。張力輥23e設(shè)置為能夠沿Z方向進(jìn)行上下移動(dòng)。張力輥23e能夠在其與驅(qū)動(dòng)輥23b之間夾住燒成膜FB。張力輥23e能夠以夾住燒成膜FB的狀態(tài)而旋轉(zhuǎn)。
通過形成為張力輥23d、23e在各自與從動(dòng)輥23c及驅(qū)動(dòng)輥23b之間分別夾住未燒成膜FA及燒成膜FB的狀態(tài),從而在不間斷的未燒成膜FA及燒成膜FB中的被夾住的2個(gè)位置之間的部分中,來自外部的張力將被削弱。由此,能夠防止對(duì)未燒成膜FA及燒成膜FB施加過度的負(fù)荷??梢詫?duì)張力輥23d、23e進(jìn)行調(diào)節(jié)以使得不向配置于腔室21內(nèi)的未燒成膜FA及燒成膜FB施加張力。
[除去單元]
除去單元30具有腔室31、浸蝕部32、清洗部33、干燥部34和輸送部35。腔室31具有將燒成膜FB輸入的輸入口30a、和將多孔性樹脂膜F輸出的輸出口30b。腔室31收容浸蝕部32、清洗部33、干燥部34及輸送部35。
浸蝕部32對(duì)燒成膜FB進(jìn)行浸蝕,將燒成膜FB中包含的微粒除去,從而形成多孔性樹脂膜F。浸蝕部32中,通過將燒成膜FB浸漬于能夠?qū)⑽⒘H芙饣蚍纸獾慕g液中從而除去微粒。浸蝕部32中設(shè)置有供給這樣的浸蝕液的供給部(未圖示)、能夠儲(chǔ)存浸蝕液的儲(chǔ)存部。
清洗部33對(duì)浸蝕后的多孔性樹脂膜F進(jìn)行清洗。清洗部33被配置于浸蝕部32的+Y側(cè)(多孔性樹脂膜F的輸送方向的前方)。清洗部33具有供給清洗液的供給部(未圖示)。此外,還可以具有對(duì)清洗多孔性樹脂膜F后的廢液進(jìn)行回收的回收部(未圖示)、進(jìn)行多孔性樹脂膜F的排液的排液部(未圖示)等。
干燥部34對(duì)清洗后的多孔性樹脂膜F進(jìn)行干燥。干燥部34被配置于清洗部33的+Y側(cè)(多孔性樹脂膜F的輸送方向的前方)。干燥部34中設(shè)置有對(duì)多孔性樹脂膜F進(jìn)行加熱的加熱部等。
輸送部35經(jīng)過浸蝕部32、清洗部33及干燥部34而輸送燒成膜FB及多孔性樹脂膜F。輸送部35具有輸送帶35a、驅(qū)動(dòng)輥35b和從動(dòng)輥35c。需要說明的是,除了驅(qū)動(dòng)輥35b及從動(dòng)輥35c以外,還可以在浸蝕部32、清洗部33、干燥部34的內(nèi)部配置支撐輸送帶35a的支承輥。
輸送帶35a是以無端狀形成的,沿Y方向配置。輸送帶35a是使用對(duì)上述浸蝕液具有耐久性的材料而形成的。輸送帶35a在具有張力的狀態(tài)下以與XY平面大致平行的方式架設(shè)于驅(qū)動(dòng)輥35b和從動(dòng)輥35c之間。燒成膜FB及多孔性樹脂膜F載置于輸送帶35a上。
驅(qū)動(dòng)輥35b被配置于腔室31的內(nèi)部的+Y側(cè)端部。驅(qū)動(dòng)輥35b例如形成為圓筒狀,與X方向平行地配置。在驅(qū)動(dòng)輥35b中設(shè)置有例如馬達(dá)等旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)輥35b設(shè)置為:通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)。通過驅(qū)動(dòng)輥35b旋轉(zhuǎn),使得輸送帶35a沿圖1的順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。通過輸送帶35a旋轉(zhuǎn),從而將載置于輸送帶35a上的燒成膜FB及多孔性樹脂膜F沿+Y方向輸送。
從動(dòng)輥35c被配置于腔室31的內(nèi)部的-Y側(cè)端部。從動(dòng)輥35c例如形成為圓筒狀,與X方向平行地配置。從動(dòng)輥35c以與驅(qū)動(dòng)輥35b相同的直徑而形成,以Z方向上的位置(高度位置)與驅(qū)動(dòng)輥35b大致相等的方式配置。從動(dòng)輥35c設(shè)置為能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)。從動(dòng)輥35c追隨輸送帶35a的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
需要說明的是,對(duì)于除去單元30而言,并不限定于通過浸蝕而將微粒除去的情況。例如,使用與聚酰亞胺相比能在更低的溫度下分解的有機(jī)材料作為微粒的材質(zhì)的情況下,可以通過對(duì)燒成膜FB進(jìn)行加熱從而使微粒分解。作為這樣的有機(jī)材料,只要是與聚酰亞胺相比能在更低的溫度下分解的有機(jī)材料,則可不受特別限定地使用。例如,可舉出由線性聚合物、已知的解聚性聚合物形成的樹脂微粒。通常的線性聚合物在熱分解時(shí)聚合物的分子鏈會(huì)被隨機(jī)地切斷,解聚性聚合物是在熱分解時(shí)聚合物分解成單體的聚合物。兩者均通過分解至成為低分子量體或CO2而從燒成膜FB中消失。該情況下的微粒的分解溫度優(yōu)選為200~320℃,更優(yōu)選為230~260℃。若分解溫度為200℃以上,則即使在涂布液中使用了高沸點(diǎn)溶劑的情況下也能夠進(jìn)行成膜,燒成單元20中的燒成條件的選擇幅度變寬。此外,若分解溫度低于320℃,則能夠不對(duì)燒成膜FB施以熱損傷地僅使微粒消失。
[卷繞部(2)]
圖5為示意性地示出除去單元30的+Y側(cè)的構(gòu)成的立體圖。
如圖5所示,在除去單元30的+Y側(cè),設(shè)置有將多孔性樹脂膜F輸出的輸出口30b。將從輸出口30b輸出的多孔性樹脂膜F利用卷繞部60進(jìn)行卷繞。
卷繞部60構(gòu)成為在軸承61中安裝有軸構(gòu)件SF。軸構(gòu)件SF將從輸出口30b輸出的多孔性樹脂膜F卷繞而形成卷狀體RF。軸構(gòu)件SF設(shè)置為能針對(duì)軸承61進(jìn)行裝卸。軸構(gòu)件SF被安裝于軸承61時(shí),其以能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)的方式而被支撐。卷繞部60具有使安裝于軸承61中的軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)。通過利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn),從而使得多孔性樹脂膜F被卷繞。通過以形成了卷狀體RF的狀態(tài)將軸構(gòu)件SF從軸承61卸下,從而能夠回收卷狀體RF。
[制造方法]
接下來,對(duì)使用如上所述地構(gòu)成的制造系統(tǒng)SYS來制造多孔性樹脂膜F的運(yùn)作的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖6(a)~(f)為示出多孔性樹脂膜F的制造過程的一個(gè)例子的圖。
首先,在涂布單元10中形成未燒成膜FA。在涂布單元10中,使基材送出輥11a旋轉(zhuǎn)而送出輸送基材S,將輸送基材S搭掛于支承輥11b~11d后,利用基材卷繞輥11e進(jìn)行卷繞。然后,從基材送出輥11a開始依次送出輸送基材S,同時(shí)利用基材卷繞輥11e進(jìn)行卷繞。
在該狀態(tài)下,使第一噴嘴12配置于第一位置P1,將噴出口12a朝向+Y方向。由此,使噴出口12a朝向輸送基材S中被支承輥11b支撐的部分。然后,使第一涂布液Q1從噴出口12a噴出。將第一涂布液Q1從噴出口12a向+Y方向噴出,到達(dá)輸送基材S后,伴隨輸送基材S的移動(dòng)而涂布于輸送基材S上。由此,如圖6(a)所示,在輸送基材S上形成由第一涂布液Q1形成的第一涂布膜F1。在第一涂布膜F1中,樹脂材料A1中以規(guī)定的體積比含有微粒A2。
接著,使第二噴嘴12配置于第二位置P2,將噴出口13a朝向-Z方向。由此,使噴出口13a朝向輸送基材S中被支承輥11c支撐的部分。然后,使第二涂布液Q2從噴出口13a噴出。將第二涂布液Q2從噴出口13a向-Z方向噴出,到達(dá)形成于輸送基材S上的第一涂布膜F1上后,伴隨輸送基材S的移動(dòng)而涂布于第一涂布膜F1上。由此,如圖6(b)所示,在第一涂布膜F1上形成由第二涂布液形成的第二涂布膜F2。在第二涂布膜F2中,樹脂材料A1中以規(guī)定的體積比含有微粒A2。需要說明的是,對(duì)于微粒含有率而言,設(shè)定為第一涂布膜F1較第二涂布膜F2大。
需要說明的是,由于在將噴出口12a、13a朝向輸送基材S中被支承輥11b、11c支撐的部分的狀態(tài)下涂布第一涂布液Q1及第二涂布液Q2,因而在第一涂布液Q1及第二涂布液Q2到達(dá)輸送基材S時(shí),作用于輸送基材S的力由支承輥11b、11c承受。因此,能夠抑制輸送基材S發(fā)生撓曲、振動(dòng)等,能夠在輸送基材S上以均勻的厚度穩(wěn)定地形成第一涂布膜F1及第二涂布膜F2。
接著,輸送基材S移動(dòng)而將第一涂布膜F1及第二涂布膜F2的層疊部分輸入至干燥部14的腔室14a內(nèi)時(shí),在干燥部14中進(jìn)行第一涂布膜F1及第二涂布膜F2的干燥。干燥部14中,使用加熱部14b,以例如50℃~100℃左右的溫度對(duì)第一涂布膜F1及第二涂布膜F2進(jìn)行加熱。若為該溫度范圍,則能夠在輸送基材S中不產(chǎn)生翹曲、變形等的情況下對(duì)第一涂布膜F1及第二涂布膜F2進(jìn)行加熱。通過對(duì)第一涂布膜F1及第二涂布膜F2的層疊體進(jìn)行干燥,從而如圖6(c)所示那樣形成了未燒成膜FA。
需要說明的是,本說明書中,所謂層疊體,是指包含上述第一涂布膜F1及上述第二涂布膜F2的未燒成膜。形成本發(fā)明涉及的多孔性酰亞胺系樹脂膜時(shí),在第一液體及第二液體中分別使用聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺中的同種樹脂的情況下,包含形成的上述第一涂布膜F1及上述第二涂布膜F2的未燒成膜(或多孔性酰亞胺系樹脂膜)雖然實(shí)質(zhì)上為1層,但是由于形成了微粒含有率不同的未燒成膜(或具有孔隙率不同的區(qū)域的多孔性酰亞胺系樹脂膜),因此在本說明書中,將包括第一液體及第二液體中使用了同種樹脂的情況在內(nèi)的情況均稱為層疊體。
接著,輸送基材S移動(dòng),未燒成膜FA的前端部分到達(dá)支承輥11d(剝離部15)時(shí),通過例如操作者的手工操作,將該前端部分從輸送基材S剝離。本實(shí)施方式中,由于作為輸送基材S的材料使用的是例如PET,因此在使第一涂布膜F1及第二涂布膜F2干燥而形成未燒成膜FA時(shí),變得容易從輸送基材S剝離,因而操作者能夠容易地進(jìn)行剝離。
將未燒成膜FA的前端部分剝離后,輸送基材S繼續(xù)移動(dòng),利用第一噴嘴12形成第一涂布膜F1。此外,繼續(xù)利用第二噴嘴13形成第二涂布膜F2,并利用干燥部14形成未燒成膜FA。由此,以帶狀形成未燒成膜FA,從干燥部14向+Y側(cè)輸出的未燒成膜FA的長(zhǎng)度逐漸變長(zhǎng)。操作者在剝離部15中持續(xù)對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行剝離。然后,被剝離的未燒成膜FA的前端變?yōu)榈竭_(dá)卷繞部40的軸構(gòu)件SF的長(zhǎng)度時(shí),操作者通過手工操作而將未燒成膜FA搭掛于輸出輥11f,同時(shí)將未燒成膜FA的前端部分安裝至軸構(gòu)件SF。然后,隨著未燒成膜FA依次形成并被剝離,在卷繞部40中使軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn)。由此,將剝離的未燒成膜FA依次從涂布單元10中輸出,并利用卷繞部40的軸構(gòu)件SF進(jìn)行卷繞而形成卷狀體R。如圖6(d)所示,構(gòu)成卷狀體R的未燒成膜FA為從輸送基材S剝離的狀態(tài),表面及背面同時(shí)露出。
需要說明的是,對(duì)于將未燒成膜FA的前端部分剝離的操作、及將剝離的前端部分安裝至軸構(gòu)件SF的操作等而言,并不限于操作者通過手工操作而進(jìn)行的方式,例如也可使用機(jī)械手等自動(dòng)地進(jìn)行。此外,為了提高未燒成膜FA的剝離性,也可以預(yù)先在輸送基材S的表面形成脫模層。
將規(guī)定的長(zhǎng)度的未燒成膜FA卷繞在軸構(gòu)件SF上后,將未燒成膜FA切斷,同時(shí)將軸構(gòu)件SF連同卷狀體R一起從軸承41卸下。然后,將新的軸構(gòu)件SF安裝于卷繞部40的軸承41,將未燒成膜FA的切取端部安裝至該軸構(gòu)件SF并使其旋轉(zhuǎn),繼續(xù)形成未燒成膜FA,由此能夠制作新的卷狀體R。
另一方面,例如操作者將從軸承41中連同卷狀體R一起卸下的軸構(gòu)件SF輸送至送出部50,并安裝于軸承51。該軸構(gòu)件SF的輸送動(dòng)作及安裝動(dòng)作也可以使用機(jī)械手、輸送裝置等自動(dòng)地進(jìn)行。將軸構(gòu)件SF安裝于軸承51后,通過使軸構(gòu)件SF旋轉(zhuǎn)而將未燒成膜FA從卷狀體R中依次拉出,并將未燒成膜FA輸入至燒成單元20的腔室21內(nèi)。需要說明的是,在將未燒成膜FA的前端輸入至腔室21時(shí),可以通過操作者手工操作而進(jìn)行,也可以使用機(jī)械手等自動(dòng)地進(jìn)行。
將輸入至腔室21內(nèi)的未燒成膜FA載置于輸送帶23a上,隨著輸送帶23a的旋轉(zhuǎn)而向+Y方向輸送。需要說明的是,可以使用張力輥23d、23e對(duì)張力進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后,在輸送未燒成膜FA的同時(shí)使用加熱部22對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行燒成。
燒成時(shí)的溫度根據(jù)未燒成膜FA的結(jié)構(gòu)的不同而不同,優(yōu)選為120℃~375℃左右,更優(yōu)選為150℃~350℃。此外,在微粒中包含有機(jī)材料的情況下,必須設(shè)定為比其熱分解溫度更低的溫度。需要說明的是,在涂布液包含聚酰胺酸的情況下,優(yōu)選在該燒成中使其完成亞胺化,但未燒成膜FA由聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺構(gòu)成、利用燒成單元20對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行高溫處理的情況不在此限。
此外,對(duì)于燒成條件而言,例如,在涂布液包含聚酰胺酸及/或聚酰亞胺的情況下,可以采用經(jīng)3小時(shí)從室溫升溫至375℃后、于375℃保持20分鐘的方法,或者可以進(jìn)行如下所述的階段性加熱:以50℃的幅度從室溫階段性地升溫至375℃(各步驟保持20分鐘),最終于375℃保持20分鐘等。此外,也可以將未燒成膜FA的端部固定于SUS制的模板等中從而防止變形。
通過這樣的燒成,從而如圖6(e)所示那樣形成了燒成膜FB。在燒成膜FB中,在經(jīng)酰亞胺化或高溫處理的樹脂層A3的內(nèi)部包含微粒A2。燒成膜FB的膜厚可以通過用例如測(cè)微計(jì)等測(cè)定多個(gè)位置的厚度并取平均值而求得。作為優(yōu)選的平均膜厚,在用于隔膜等的情況下,優(yōu)選為3μm~500μm,更優(yōu)選為5μm~100μm,進(jìn)一步優(yōu)選為10μm~30μm。
對(duì)于在燒成單元20中形成的燒成膜FB,若從燒成單元20中輸出,則將其不經(jīng)卷繞地輸入至除去單元30。需要說明的是,在將燒成膜FB的前端部分輸入至除去單元30時(shí),可以通過操作者手工操作而進(jìn)行,也可以使用機(jī)械手等自動(dòng)地進(jìn)行。
將輸入至除去單元30的燒成膜FB載置于輸送帶35a上,隨著輸送帶35a的旋轉(zhuǎn)而向+Y方向輸送。在除去單元30中,隨著燒成膜FB的輸送,首先在浸蝕部32中進(jìn)行微粒A2的除去。作為微粒A2的材質(zhì)使用例如二氧化硅的情況下,在浸蝕部32中將燒成膜FB浸漬于低濃度的氟化氫水溶液等浸蝕液中。由此,微粒A2溶解于浸蝕液中而被除去,如圖6(f)所示,形成了在樹脂層A3的內(nèi)部包含多孔部A4的多孔性樹脂膜F。
然后,隨著輸送帶35a的旋轉(zhuǎn),將多孔性樹脂膜F依次輸入至清洗部33及干燥部34中。在清洗部33中,利用清洗液對(duì)多孔性樹脂膜F進(jìn)行清洗,并進(jìn)行排液。此外,在干燥部34中,對(duì)排液后的多孔性樹脂膜F進(jìn)行加熱,除去清洗液。然后,將多孔性樹脂膜F從除去單元30中輸出,利用卷繞部60的軸構(gòu)件SF進(jìn)行卷繞。
如前文所述,由于本實(shí)施方式涉及的制造系統(tǒng)SYS包含:涂布單元10,其將包含聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺的樹脂材料A1、及微粒A2的涂布液(第一涂布液Q1及第二涂布液Q2)涂布于輸送基材S而形成未燒成膜FA;燒成單元20,其對(duì)在該涂布單元10內(nèi)從輸送基材S剝離的未燒成膜FA進(jìn)行燒成,從而形成包含微粒的燒成膜FB;和除去單元30,其將微粒A2從燒成膜FB中除去,因此,能夠以一套流程進(jìn)行未燒成膜FA的形成、未燒成膜FA的燒成(燒成膜FB的形成)、及微粒A2的除去(多孔性樹脂膜F的形成)這3個(gè)工序。由此,能夠提高多孔性樹脂膜F的制造效率。
此外,由于涂布單元(10)在基材(輸送基材S)上形成帶狀的未燒成膜(FA),因此可適用于卷對(duì)卷方式等的制造工序,能夠高效地形成多孔性酰亞胺系樹脂膜(多孔性樹脂膜F)。
此外,對(duì)于除去單元(20)而言,由于將利用燒成單元(10)燒成而得的燒成膜(FB)不經(jīng)卷繞地依次引入并除去微粒(A2),因此能夠效率良好地進(jìn)行從燒成到微粒除去的工序。
此外,由于具備將從基材(輸送基材S)剝離的未燒成膜(FA)進(jìn)行卷繞而形成卷狀體(R)的卷繞部(40),因此能夠容易地進(jìn)行單元之間的輸送。
此外,卷狀體(R)為從基材(輸送基材S)剝離的帶狀的未燒成膜(FA)的卷狀體的情況下,由于燒成單元(10)將未燒成膜從卷狀體中依次拉出并進(jìn)行燒成,因此能夠高效地形成燒成膜FB。
此外,由于作為液體使用至少微粒(A2)的含有率彼此不同的第一液體(第一涂布液Q1)及第二液體(第二涂布液Q2),并通過涂布單元(10)將第一液體及第二液體涂布于基材(輸送基材S)從而形成以至少微粒含有率不同的方式層疊而成的未燒成膜(FA),因此,在將以該未燒成膜為基礎(chǔ)而形成的多孔性酰亞胺系樹脂膜(多孔性樹脂膜F)用作隔膜的情況下,離子能夠順利地移動(dòng),并且,與僅用第一涂布液Q1形成相同孔隙率的多孔性酰亞胺系樹脂膜的情況相比,更能夠確保作為膜的強(qiáng)度。
此外,對(duì)于本實(shí)施方式涉及的多孔性樹脂膜F的制造方法而言,由于其包括:將包含聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺的樹脂材料A1、及微粒A2的涂布液(第一涂布液Q1及第二涂布液Q2)涂布于輸送基材S后,從輸送基材S剝離而形成未燒成膜FA的工序;對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行燒成,從而形成包含微粒A2的燒成膜FB的工序;和將微粒A2從燒成膜FB中除去的工序,因此,能夠以一套流程進(jìn)行未燒成膜FA的形成、未燒成膜FA的燒成(燒成膜FB的形成)、及微粒A2的除去(多孔性樹脂膜F的形成)這3個(gè)工序。由此,能夠提高多孔性樹脂膜F的制造效率。
此外,由于未燒成膜(FA)是以帶狀形成的,因此可適用于卷對(duì)卷方式等的制造工序,能夠高效地形成多孔性酰亞胺系樹脂膜(多孔性樹脂膜F)。
此外,由于通過將燒成膜(FB)不經(jīng)卷繞地依次引入而將微粒(A2)從燒成膜中除去,因此能夠效率良好地進(jìn)行從燒成到微粒除去的工序。
此外,由于將從基材(輸送基材S)剝離的未燒成膜(FA)進(jìn)行卷繞而形成卷狀體(R),因此能夠容易地進(jìn)行單元之間的輸送。
此外,卷狀體為從基材(輸送基材S)剝離的帶狀的未燒成膜(FA)的卷狀體(R)的情況下,由于將未燒成膜從卷狀體中依次拉出并進(jìn)行燒成,因此能夠高效地形成燒成膜FB。
此外,由于作為液體使用至少微粒(A2)的含有率彼此不同的第一液體(第一涂布液Q1)及第二液體(第二涂布液Q2),并通過將第一液體及第二液體涂布于基材(輸送基材S)從而形成以至少微粒(A2)的含有率不同的方式層疊而成的未燒成膜(FA),因此,能夠制造在用作隔膜時(shí)離子能順利地移動(dòng)、并且能確保作為膜的強(qiáng)度的多孔性酰亞胺系樹脂膜(多孔性樹脂膜F)。
[變形例]
雖然在上述實(shí)施方式中,舉出在涂布單元10和燒成單元20之間配置有卷繞部40的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。圖7為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)SYS2的一部分的例子的圖。
例如,如圖7所示,可以不設(shè)置卷繞部40,而構(gòu)成為將從涂布單元10中輸出的未燒成膜FA輸入至燒成單元20中。該情況下,燒成單元20將從涂布單元10中輸出的、介由中繼輥70而輸送的未燒成膜FA依次引入并進(jìn)行燒成,從而形成燒成膜FB。
如上所述,燒成單元(20)將從基材(輸送基材S)剝離的未燒成膜(FA)不經(jīng)卷繞地依次引入并進(jìn)行燒成,因此,能夠連續(xù)地進(jìn)行從未燒成膜FA的形成到燒成膜FB的形成為止的工序。
此外,雖然在上述實(shí)施方式中,舉出在設(shè)置于涂布單元10內(nèi)部的剝離部15中將未燒成膜FA從輸送基材S剝離的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。例如,也可以在涂布單元10中將未燒成膜FA和輸送基材S不經(jīng)剝離地進(jìn)行一體化卷繞,在涂布單元10的外部在浸漬于液體中的同時(shí)將未燒成膜FA從輸送基材S剝離。圖8為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)SYS3的一部分的例子的圖。
例如,如圖8所示,涂布單元10具有將未燒成膜FA和輸送基材S不經(jīng)剝離地進(jìn)行一體化卷繞的卷繞部73。卷繞部73具有軸承16及軸構(gòu)件SF2。軸承16被配置于支承輥11d的-Z側(cè)。軸構(gòu)件SF2設(shè)置為能針對(duì)軸承16進(jìn)行裝卸。軸構(gòu)件SF2被安裝于軸承16中時(shí),其以能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)的方式而被支撐。涂布單元10中設(shè)置有使安裝于軸承16中的軸構(gòu)件SF2旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)。通過利用該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使軸構(gòu)件SF2旋轉(zhuǎn),由此將未燒成膜FA和輸送基材S進(jìn)行一體化卷繞,從而形成卷狀體RS。
在涂布單元10的外部設(shè)置有軸承71。在該軸承71的-Z側(cè)設(shè)置有浸漬部72。浸漬部72具有容器72a、收容于該容器72a中的液體72b、和浸于該液體72b中的輥72c。作為液體72b,例如可舉出水等。
利用軸構(gòu)件SF2對(duì)未燒成膜FA及輸送基材S進(jìn)行一體化卷繞而形成卷狀體RS時(shí),首先將軸構(gòu)件SF2從軸承16卸下。然后,將軸構(gòu)件SF2安裝于設(shè)置在涂布單元10外部的軸承71。
將軸構(gòu)件SF2安裝于軸承71后,將未燒成膜FA和輸送基材S從卷狀體RS中拉出并浸漬于液體72b中。例如,使得未燒成膜FA和輸送基材S的層疊體搭掛于輥72c的下側(cè)。該情況下,從卷狀體RS中拉出的未燒成膜FA和輸送基材S依次浸漬于液體72b中。例如,操作者在未燒成膜FA及輸送基材S浸漬于液體72b中的狀態(tài)下將未燒成膜FA從輸送基材S剝離。
如上所述,由于具備將包含基材(輸送基材S)的未燒成膜(FA)進(jìn)行卷繞而形成卷狀體(RS)的卷繞部(73),因此能夠容易地進(jìn)行單元之間的輸送。此外,卷狀體為包含基材(輸送基材S)的帶狀的未燒成膜(FA)的卷狀體(RS)的情況下,由于具備將基材從卷狀體中拉出后浸漬于規(guī)定的液體(液體72b)中、并將未燒成膜從該基材剝離的浸漬部(72),因此能夠穩(wěn)定地進(jìn)行剝離。
此外,作為使未燒成膜FA浸漬于液體72b中的方式,并不限定于將未燒成膜FA從輸送基材S剝離的情況。例如,也可以將從輸送基材S剝離的未燒成膜FA浸漬于水等液體中。圖9為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)SYS4的一部分的例子的圖。
如圖9所示,在涂布單元10的+Y側(cè)設(shè)置有第二浸漬部74。第二浸漬部74具有容器74a、收容于該容器74a中的液體74b、和浸于該液體74b中的輥74c。從涂布單元10中輸出的未燒成膜FA介由輥74c而浸漬于液體74b中。該情況下,可以使未燒成膜FA在液體74b中浸漬例如10秒~5分鐘左右、優(yōu)選為30秒~40秒左右。由此,能夠抑制在對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行燒成時(shí)形成褶皺。
使從輸送基材S剝離的未燒成膜FA浸漬于水等液體中時(shí),可以在浸漬后利用卷繞部40對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行卷繞,也可以在浸漬后不經(jīng)過卷繞部40。
此外,使從輸送基材S剝離的未燒成膜FA浸漬于水等液體中后,可以具有對(duì)該未燒成膜FA進(jìn)行加壓的工序。作為進(jìn)行加壓的手段,可舉出對(duì)該未燒成膜FA進(jìn)行按壓的工序。由此,能夠抑制在對(duì)未燒成膜FA進(jìn)行干燥或燒成時(shí)形成褶皺。
需要說明的是,在未燒成膜FA的浸漬后不經(jīng)過卷繞部40的情況下,將介由中繼輥而輸送的未燒成膜FA依次引入并進(jìn)行燒成,從而形成燒成膜FB。由此,由于燒成單元(20)將從基材(輸送基材S)剝離的未燒成膜(FA)不經(jīng)卷繞地依次引入并進(jìn)行燒成,因此能夠連續(xù)地進(jìn)行從未燒成膜FA的形成到燒成膜FB的形成為止的工序。在將上述被輸送的未燒成膜FA引入燒成單元前,可以設(shè)置對(duì)浸漬時(shí)附著的液體進(jìn)行干燥或吸水的工序。
此外,除了上述實(shí)施方式的構(gòu)成以外,還可以設(shè)置對(duì)由除去單元30形成的多孔性樹脂膜F進(jìn)行后處理的后處理單元。圖10為示出變形例涉及的制造系統(tǒng)SYS5的一個(gè)例子的圖。
如圖10所示,在除去單元30和卷繞部60之間配置有后處理單元80。作為該后處理單元80,可以使用例如對(duì)多孔性樹脂膜F進(jìn)行除電處理的防靜電單元81。防靜電單元81中搭載有例如電離器(Ionizer)等除電裝置。
如上所述,由于具備對(duì)除去了微粒(A2)的燒成膜(多孔性樹脂膜F)進(jìn)行防靜電處理的防靜電單元(81),因此能夠從微粒除去后的多孔性樹脂膜F中除去靜電。
此外,作為后處理單元80,可以使用例如將多孔性樹脂膜F的一部分除去的浸蝕單元82。圖11(a)為示意性地示出浸蝕單元82的一個(gè)例子的圖。如圖11(a)所示,浸蝕單元82具有收容有處理液82b的收容部82a。作為處理液82b,可以使用例如堿溶液等。通過將多孔性樹脂膜F以規(guī)定時(shí)間浸漬于處理液82b中,從而如圖11(b)所示那樣,多孔部A4的內(nèi)部被除去。該情況下,多孔部A4的毛邊被除去,并且連通性得以確保。
使用浸蝕單元82作為后處理單元80的情況下,在利用浸蝕單元82進(jìn)行后處理之后,可以進(jìn)一步進(jìn)行多孔性樹脂膜F的干燥工序或后烘烤處理工序。干燥工序或后烘烤處理工序的溫度根據(jù)多孔性樹脂膜F的樹脂的種類而適宜設(shè)定即可,例如為100~300℃。
使用浸蝕單元82作為后處理單元80的情況下,可以在上述除去單元30中的干燥部34中進(jìn)行排液,不進(jìn)行干燥或加熱地將多孔性樹脂膜F輸送至浸蝕單元82中。該情況下,在干燥部34中的排液中,將附著于清洗后的多孔性樹脂膜F上的液體除去。優(yōu)選在干燥部34中設(shè)置有吸水輥等,通過使吸水輥與多孔性樹脂膜F接觸,從而能夠在輸送多孔性樹脂膜F的同時(shí)吸收附著于多孔性樹脂膜F上的液體。
如上所述,由于包含將除去了微粒(A2)的燒成膜(多孔性樹脂膜F)的一部分除去的浸蝕單元(82),因此多孔性樹脂膜F中包含的多孔部A4的內(nèi)面變得光滑,并且能夠確保連通性。
此外,雖然上述實(shí)施方式中,作為卷繞部40、60,舉出使軸構(gòu)件SF在軸承41、61中進(jìn)行裝卸的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此,例如也可以使用如圖12所示的卷繞裝置90。以下,舉出使用卷繞裝置90代替卷繞部40的情況為例來進(jìn)行說明。
如圖12所示,卷繞裝置90具有框架91、軸構(gòu)件SF、軸承92、驅(qū)動(dòng)部93、中繼輥94a~94e、和輥支承部95。框架91支撐軸構(gòu)件SF、軸承92、驅(qū)動(dòng)部93、中繼輥94a~94e、輥支承部95的各部分。
軸構(gòu)件SF將從涂布單元10中輸出的未燒成膜FA進(jìn)行卷繞而形成卷狀體R。軸構(gòu)件SF設(shè)置為能針對(duì)軸承92進(jìn)行裝卸。軸構(gòu)件SF被安裝于軸承92時(shí),其以能夠圍繞著與X方向平行的軸線旋轉(zhuǎn)的方式而被軸承92支撐。通過以形成了卷狀體R的狀態(tài)將軸構(gòu)件SF從軸承92卸下,從而能夠?qū)⒕頎铙wR移動(dòng)或回收至其他的單元中。
中繼輥94a~94e在調(diào)節(jié)未燒成膜FA的張力的同時(shí)將未燒成膜FA輸送至軸構(gòu)件SF。中繼輥94a~94e例如形成為圓筒狀,各自與X方向平行地配置。本實(shí)施方式中,未燒成膜FA按照中繼輥94a、94b、94c、94d、94e的順序而架設(shè),但并不限定于此,也可以不使用一部分中繼輥。需要說明的是,也可以使中繼輥94a~94e中的至少1個(gè)能夠通過輥支承部95而移動(dòng)。例如,可以使輥支承部95能夠?qū)⒅欣^輥94b沿Z方向或Y方向移動(dòng)。此外,也可以構(gòu)成為通過輥支承部95使中繼輥94b圍繞著與X軸平行的軸線AX旋轉(zhuǎn)。該情況下,通過使中繼輥94b移動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))的量(距離)反饋到軸承92的卷繞速度中,從而能夠使未燒成膜FA的張力保持恒定。此外,也可以為下述的構(gòu)成:使位于中繼輥94b的-Y側(cè)的、介由支軸而配置的可移動(dòng)的重物(未圖示)移動(dòng),從而變更對(duì)中繼輥94b施加的負(fù)荷。該情況下,通過利用上述重物來調(diào)節(jié)對(duì)中繼輥94b施加的負(fù)荷,從而能夠調(diào)節(jié)未燒成膜FA的張力。
對(duì)于中繼輥94a~94e而言,并不限于與X方向平行地配置,也可以相對(duì)于X方向傾斜地配置。此外,中繼輥R21~R25不限于圓筒形,也可以使用形成有圓錐型、輻射型、凹型等的冠頂?shù)闹欣^輥。
需要說明的是,上述的卷繞裝置90也可以代替卷繞部60而使用。此外,通過使軸構(gòu)件SF向與卷繞未燒成膜FA等膜時(shí)相反的方向旋轉(zhuǎn),能夠?qū)⑽礋赡A等膜送出。因此,也可以使用卷繞裝置90代替例如上述的送出部50。
[隔膜]
接下來,對(duì)實(shí)施方式涉及的隔膜100進(jìn)行說明。圖13為示出鋰離子電池200的一個(gè)例子的模式圖,其示出的是一部分被切開的狀態(tài)。如圖13所示,鋰離子電池200具有兼具正極端子的金屬殼體201、和負(fù)極端子202。在金屬殼體201的內(nèi)部設(shè)置有正極201a、負(fù)極202a、和隔膜100,它們浸漬于未圖示的電解液中。將隔膜100配置于正極201a和負(fù)極202a之間,防止正極201a和負(fù)極202a之間的電接觸。作為正極201a,使用鋰過渡金屬氧化物,作為負(fù)極202a,使用例如鋰、碳(石墨)等。
上述實(shí)施方式中記載的多孔性樹脂膜F可作為該鋰離子電池200的隔膜100使用。該情況下,通過使例如形成有第一涂布膜F1的面為鋰離子電池的負(fù)極202a側(cè),從而能夠提高電池性能。需要說明的是,雖然圖13中舉出方型的鋰離子電池200的隔膜100為例進(jìn)行了說明,但并不限定于此。上述的多孔性樹脂膜F在圓筒型、層壓型等任意類型的鋰離子電池的隔膜中均可使用。需要說明的是,除了鋰離子電池的隔膜以外,上述的多孔性樹脂膜F還可以作為燃料電池電解質(zhì)膜、氣體或液體的分離用膜、低介電常數(shù)材料而使用。
以上,對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行了說明,但是本發(fā)明并不限定于上文所作的說明,可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
例如,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出使用微粒含有率不同的2種涂布液來形成未燒成膜FA的情況為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此,也可以使用1種涂布液形成未燒成膜。該情況下,可以不使用第一噴嘴12及第二噴嘴13中的任意一方,也可以將一個(gè)噴嘴省去。將一個(gè)噴嘴省去的情況下,優(yōu)選將第一噴嘴12省去而使用第二噴嘴13。
此外,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出利用燒成單元20形成燒成膜FB后、將燒成膜FB不經(jīng)卷繞地輸入至除去單元30中的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此,也可以為將燒成膜FB進(jìn)行卷繞的方式。該情況下,可以使用上述變形例中說明的卷繞裝置90。
此外,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出涂布單元10、燒成單元20、及除去單元30各配置1臺(tái)的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。例如,也可以將上述單元中的至少1個(gè)單元設(shè)置為多臺(tái)。該情況下,通過將例如每單位時(shí)間內(nèi)能處理的未燒成膜FA、燒成膜FB或多孔性樹脂膜F的分量(例如長(zhǎng)度等)少的單元配置地較多,從而能夠提高制造系統(tǒng)SYS整體的制造效率。
此外,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出涂布單元10、燒成單元20、除去單元30、及后處理單元80(防靜電單元81、浸蝕單元82)中的各單元將未燒成膜FA、燒成膜FB或多孔性樹脂膜F中的各膜沿Y方向輸送的情況為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。例如,可以使任意的單元將膜沿X方向、Y方向、Z方向或它們的合成方向輸送,也可以在1個(gè)單元內(nèi)適宜變更輸送方向。
此外,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出進(jìn)行涂布單元10中的涂布、燒成單元20中的燒成、除去單元30中的除去這3個(gè)工序的情況為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。例如,在作為涂布膜的材料使用聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、或聚酰胺的情況下,可以不進(jìn)行燒成。因此,在不進(jìn)行燒成的情況下,通過例如在燒成單元20和除去單元30之間設(shè)置卷繞裝置及送出裝置等,從而能夠?qū)⑼坎紗卧?0中形成的未燒成膜FA以不經(jīng)過燒成單元20的方式輸入至除去單元30中。此外,不進(jìn)行燒成的情況下,制造多孔性酰亞胺系樹脂膜的制造系統(tǒng)可以為包含下述單元的制造系統(tǒng):涂布單元,所述涂布單元將包含聚酰胺酸、聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺或聚酰胺、及微粒的液體涂布于基材而形成未燒成膜;和除去單元,所述除去單元從在所述涂布單元內(nèi)或所述涂布單元外從所述基材剝離的所述未燒成膜中除去所述微粒。需要說明的是,在不進(jìn)行燒成的情況下,將多孔性樹脂膜F從除去微粒的除去單元30中輸出后,可以進(jìn)行上述的后烘烤處理工序。在后烘烤處理工序前,可以經(jīng)過后處理單元80及/或浸蝕單元82。
此外,雖然在上述實(shí)施方式及變形例中,舉出通過所謂的卷對(duì)卷方式形成多孔性樹脂膜F的構(gòu)成為例而進(jìn)行了說明,但并不限定于此。例如,在除去單元30中的處理結(jié)束后將多孔性樹脂膜F從除去單元30中輸出的情況下,可以不利用卷繞部60進(jìn)行卷繞,而是以規(guī)定的長(zhǎng)度切斷,并回收切斷后的膜。
附圖標(biāo)記說明
SYS、SYS2、SYS3、SYS4、SYS5…制造系統(tǒng)(多孔性酰亞胺系樹脂制造系統(tǒng)) F…多孔性樹脂膜(多孔性酰亞胺系樹脂膜)FA…未燒成膜 FB…燒成膜 S…輸送基材(基材) Q1…第一涂布液 F1…第一涂布膜 Q2…第二涂布液 F2…第二涂布膜A1…樹脂材料 A2…微粒 R、RS、RF…卷狀體 10…涂布單元12…第一噴嘴 13…第二噴嘴 14…干燥部 15…剝離部 20…燒成單元 30…除去單元 32…浸蝕部 40、60、73…卷繞部 72…浸漬部 80…后處理單元 81…防靜電單元 82…浸蝕單元 90…卷繞裝置 100…隔膜 200…鋰離子電池