(57)【要約】【課題】  電解質膜への密着性を備えたポリフェニレンサルファイド樹脂製のバックシートを提供する。【解決手段】  電解質膜を多孔質膜で補強した補強型電解質膜の電解質膜に積層されるバックシートは、電解質膜の側の第１層シートと、該第１層シートに重なった第２層シートの２層シートのバックシートであり、第１層シートと第２層シートは、共にポリフェニレンサルファイド樹脂を用いたシートである。そして、第１層シートは、第２層シートより低融点であり、補強型電解質膜の製造過程でなされる加熱処理を受けて溶融・軟化する。【選択図】  図４
2018097916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜を多孔質膜で補強した補強型電解質膜の前記電解質膜に積層されるバックシートであって、
前記電解質膜の側の第１層シートと、
該第１層シートに重なった第２層シートとを備え、
前記第１層シートと前記第２層シートは、共にポリフェニレンサルファイド樹脂を用いたシートであり、
前記第１層シートの融点は、前記第２層シートの融点より低融点である、
バックシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強型電解質膜に用いるバックシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
補強膜である多孔質膜に電解質膜を溶融含浸させて補強した補強型電解質膜が知られている。こうした補強型電解質膜は、補強型電解質膜が組み込まれた燃料電池の耐久性向上に寄与する。補強型電解質膜の製造過程では、多孔質膜の両膜面に電解質膜とバックシートを積層し、この積層状態のまま、電解質膜の加熱処理と加水分解処理がなされている（例えば特許文献１）。
【０００３】
バックシートには、シート巻取等の取扱いの観点から、加熱処理の後工程である加水分解処理を受けた後にも、自然剥離を起こさない程度の電解質膜に対する密着性が得られることが望ましい。こうした密着性に対する要請から、フッ素系の樹脂製シート、例えばテフロンシート（テフロンは登録商標）がバックシートとして多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４９２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フッ素系の樹脂製シートは、電解質膜への密着性を備える一方で、フッ素の仕様を低減したいという要請もあることから、他の材質のバックシートが要請されている。ポリフェニレンサルファイド樹脂製シートは、安価な樹脂製シートであり、電解質膜の加熱処理に対する耐熱性も有することが知られているが、電解質膜への密着性をテフロンシートと同程度に確保する点に関して、改善の余地がある。こうしたことから、電解質膜への密着性を備えたポリフェニレンサルファイド樹脂製のバックシートが要請されるに到った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、バックシートが提供される。このバックシートは、電解質膜を多孔質膜で補強した補強型電解質膜の前記電解質膜に積層されるバックシートであって、前記電解質膜の側の第１層シートと、該第１層シートに重なった第２層シートとを備え、前記第１層シートと前記第２層シートは、共にポリフェニレンサルファイド樹脂を用いたシートであり、前記第１層シートの融点は、前記第２層シートの融点より低融点である。
【０００８】
この形態のバックシートは、電解質膜の側の第１層シートをこれに重なる第２層シートより低融点としているので、第１層シートの融点を、補強型電解質膜の製造過程でなされる加熱処理の加熱温度とすれば、この加熱処理の際に第１層シートを溶融・軟化させることが可能となる。こうして溶融・軟化した第１層シートは、電解質膜の膜表面に倣って、電解質膜の膜表面に行き渡ることから、高い密着性で電解質膜の膜面に密着する。よって、この形態のバックシートによれば、安価なポリフェニレンサルファイド樹脂製シートを用いることでコストを抑制しつつ、加熱処理の後工程である加水分解処理を受けた後にも、所望の密着性を維持できる。
【０００９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、補強型電解質膜の製造装置や製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のバックシートを含む積層膜の形成に用いられる積層膜製造装置の一例を示す説明図である。
【図２】多孔質膜への電解質膜の溶融含浸と電解質膜の加水分解処理とを順次実行する補強膜化装置の一例を概略的に示す説明図である。
【図３】図２における３−３線に沿った積層膜の概略断面図である。
【図４】図２における４−４線に沿った積層膜の概略断面図である。
【図５】実施形態品と比較例品について電解質膜とバックシートの密着性に関する評価結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本実施形態のバックシート２２０を含む積層膜２００の形成に用いられる積層膜製造装置１０の一例を示す説明図である。図示するように、積層膜２００は、多孔質膜２３１を中央域に備え、この多孔質膜２３１の両膜面に、電解質膜２１０とバックシート２２０をこの順に積層して備える。電解質膜２１０は、後述の補強膜化装置３０において多孔質膜２３１に含浸し、多孔質膜２３１で補強される。電解質膜２１０は、高分子膜であり、側鎖にスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）を備え、プロトン伝導性を有する。多孔質膜２３１は、多孔質の高分子膜であり、電解質膜２１０の補強膜として機能する。積層膜２００は、後述する加熱処理および加水分解を経た後に両膜面のバックシート２２０が剥離されることで、電解質膜２１０を多孔質膜２３１で補強した補強型電解質膜となる。
【００１２】
積層膜製造装置１０は、電解質膜製造部１００と、バックシート貼合部１１０と、補強膜・電解質膜積層部１２０と、を備える。電解質膜製造部１００は、電解質膜２１０を形成する。電解質としては、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ：登録商標）の前駆体など、側鎖末端にフッ化スルフリル基（−ＳＯ２Ｆ）を有するパーフルオロスルホン酸ポリマーの前駆体を用いることができる。本実施形態では、電解質膜製造部１００は、ＩＥＣ（イオン交換当量）が１．３〜１．８ｍｅｇ／ｇの電解質の前駆体を用い、厚さ２〜３０μｍの電解質膜２１０を形成する。本実施形態では、側鎖末端にフッ化スルフリル基を有する電解質の前駆体を用いたが、代わりに、側鎖末端に塩化スルフリル基（−ＳＯ２Ｃｌ）を有する電解質の前駆体、あるいは、側鎖末端にスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）基を有する電解質を用いても良い。なお、電解質の前駆体のハロゲン化スルフリル基（フッ化スルフリル基、塩化スルフリル基）は、後述の加水分解処理槽３５０での加水分解処理により、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）基に容易に変換する。
【００１３】
バックシート貼合部１１０は、一対の貼合ロール１１２と、バックシート繰出ロール１１４と、を備えている。バックシート繰出ロール１１４は、バックシート２２０を繰り出す。繰り出されるバックシート２２０は、２層シートであり、第１層シート２２１を電解質膜２１０の側とし、この第１層シート２２１に第２層シート２２２を重ねて備える。第１層シート２２１と第２層シート２２２は、共にポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳと略称する）を用いたシートであり、バックシート２２０は、この両層シートを予め積層した状態で、バックシート繰出ロール１１４に巻き取られている。ＰＰＳは、パラジクロルベンゼン（ｐ−ＤＣＢ）と硫化ソーダ（Ｎａ２Ｓ）あるいは、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）とを極性溶媒中、高温加圧下で重縮合反応させて製造される結晶性の耐熱性ポリマーであり、通常、２８０℃程度の高い融点を有する。そして、重縮合反応の過程において重縮合の程度を変えたり、組成を変えることで融点を変えることができ、第１層シート２２１は、２４０〜２５０℃の融点を備える。第２層シート２２２は、２８０℃の融点であることから、第１層シート２２１は、第２層シート２２２より低融点であり、補強型電解質膜の製造過程でなされる後述の加熱処理を受けて溶融・軟化する。
【００１４】
バックシート２２０は、通常、２０〜１００μｍのシート厚とされ、本実施形態では、バックシート２２０を第１層シート２２１と第２層シート２２２とが積層した２層シートとした。第１層シート２２１と第２層シート２２２のシート厚は、種々調整可能であるが、シート形態の維持や薄様シートの積層化を図る観点から、並びに第１層シート２２１のなす後述の密着性確保等の観点から、本実施形態では、バックシート２２０のシート厚を５０μｍとし、第１層シート２２１のシート厚を１０μｍ、第２層シート２２２のシート厚を４０μｍとした。なお、第２層シート２２２のシート厚が第１層シート２２１のシート厚より大きければ、各層シートのシート厚は適宜変更可能である。こうして得られたバックシート２２０は、予めバックシート繰出ロール１１４に巻き取られており、このバックシート繰出ロール１１４から一対の貼合ロール１１２に送り出される。この際、バックシート２２０は、電解質膜２１０の側に第１層シート２２１が位置するよう貼合ロール１１２に送り出される。バックシート貼合部１１０は、一対の貼合ロール１１２の２つのロールの間に、電解質膜２１０と、バックシート２２０とを挟んで通過させることにより、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆにバックシート２２０の第１層シート２２１が密着した状態で、電解質膜２１０とバックシート２２０とを積層する。
【００１５】
補強膜・電解質膜積層部１２０は、一対の積層ロール１２２と、ペースト押出機１２４と、延伸機１２６と、を備える。ペースト押出機１２４は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のファインパウダーとアイソパー（アイソパーは登録商標）とを混合し、帯状に押し出すことで帯状の補強膜２３０を形成する。延伸機１２６は、帯状の補強膜２３０を厚さ１〜５μｍ、気孔率４０〜６０％程度に延伸し、約３５０℃で焼成して、多孔質膜２３１を形成し、多孔質膜２３１を積層ロール１２２に送り出す。例えば、延伸機１２６は、一対のロールを用い、その間に補強膜２３０を通過させながら押圧することにより、補強膜２３０を延伸してもよい。本実施形態では、補強膜・電解質膜積層部１２０は、ペースト押出機１２４を有し、補強膜２３０を製造しているが、別途作成された補強膜２３０を用いてもよい。
【００１６】
本実施形態では、多孔質膜２３１を得るための補強膜２３０として、ポリテトラフルオロエチレンを用いたが、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、共重合成分を１０モル％含むポリテトラフルオロエチレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂：、ポリシロキサン；ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのメタクリレート系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）などのスチレン系樹脂；ポリアミド；ポリイミド（ＰＩ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリアミドイミド；ポリエステルイミド；ポリカーボネート（ＰＣ）；ポリアセタール；ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）などのポリアリーレンエーテル；ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）；ポリアリレート；ポリアリール；ポリスルホン（ポリサルホン）；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）（ポリエーテルサルホン）；ポリウレタン類；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）などのポリエーテルケトン類；ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸エチルなどのポリアクリル酸エステル類；ポリブトオキシメチレンなどのポリビニルエステル類；ポリシロキサン類；ポリサルファイド類；ポリフォスファゼン類；ポリトリアジン類；ポリカーボラン類；ポリノルボルネン；エポキシ系樹脂；ポリビニルアルコール；ポリビニルピロリドン；ポリイソプレンやポリブタジエンなどのポリジエン類；ポリイソブチレンなどのポリアルケン類；フッ化ビニリデン系樹脂、ヘキサフルオロプロピレン系樹脂、ヘキサフルオロアセトン系樹脂などの樹脂（熱可塑性樹脂など）のいずれかを用いても良い。
【００１７】
一対の積層ロール１２２は、多孔質膜２３１の両膜面に、バックシート２２０が積層済みの電解質膜２１０を配置して、「バックシート２２０−電解質膜２１０−多孔質膜２３１−電解質膜２１０−バックシート２２０」の５層構造の積層膜２００を形成する。しかも、電解質膜２１０とバックシート２２０との積層は、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに第１層シート２２１が密着した状態となる。こうして得られた積層膜２００は、多孔質膜２３１の両膜面に電解質膜２１０とバックシート２２０とをこの順に積層された積層膜であり、各膜の膜幅は同じとされている。本実施形態では、積層膜製造装置１０において、１００〜５００ｍｍの膜幅の積層膜２００を１００〜５００ｍの長さで連続形成し、その積層膜２００を、次の工程が実行される後述の補強膜化装置３０に搬送する。次工程への積層膜２００の搬送は、搬送ローラーを用いたローラー搬送とできる他、積層膜２００を巻取ロールに巻き取り、巻取ロール単位で行っても良い。
【００１８】
図２は、多孔質膜２３１への電解質膜２１０の溶融含浸と電解質膜２１０の加水分解処理とを順次実行する補強膜化装置３０の一例を概略的に示す説明図である。補強膜化装置３０は、積層膜加熱と電解質膜含浸を図る含浸機器群３１と加水分解を図る加水分解機器群３２とを備え、両機器群の間において積層膜２００をローラー搬送する。なお、含浸機器群３１で積層膜加熱と電解質膜含浸とがなされた積層膜２００を巻取ロールに巻き取り、この巻取ロールから加水分解機器群３２に積層膜２００を送り出してもよい。
【００１９】
含浸機器群３１は、搬送ローラー３００と、第１ヒートロール３１０と、第２ヒートロール３２０と、搬送ローラー３３０で構成される。搬送ローラー３００は、積層膜２００を第１ヒートロール３１０に搬送する。積層膜２００は、第１ヒートロール３１０のロール表面に沿って第２ヒートロール３２０に搬送される。第１ヒートロール３１０と第２ヒートロール３２０は、２４０℃〜２６０℃に加熱されており、それぞれのロール表面に接触した積層膜２００を加熱する。この加熱温度は、第１層シート２２１の融点と同程度の温度である。また、第１ヒートロール３１０と第２ヒートロール３２０は、搬送されてくる積層膜２００をロール間に挟み込み、このロール間において、積層膜２００を０．１〜０．８ＭＰａの圧力（ニップ圧）で加圧する。上記のヒートローラの加熱を受けて積層膜２００の電解質膜２１０は溶融して軟化し、溶融済みの電解質膜２１０は、多孔質膜２３１に含浸する。溶融・軟化した電解質膜２１０の多孔質膜２３１への含浸は、ロール間における加圧により起きると共に、搬送に際して加えられるテンションによりヒートロール表面に押し付けられつつ搬送される間にも起きる。
【００２０】
含浸機器群３１に搬送された電解質膜２１０は、次のようにして多孔質膜２３１に含浸する。図３は、図２における３−３線に沿った積層膜２００の概略断面図である。図４は、図２における４−４線に沿った積層膜２００の概略断面図である。
【００２１】
積層膜２００は、第１ヒートロール３１０に到る手前においては、図１に示したように、多孔質膜２３１の両膜面に電解質膜２１０とバックシート２２０とが単に積層した状態であって、未加熱であることから、初期膜厚Ｔｓのままである。この積層膜２００は、更なる搬送により、第１ヒートロール３１０のロール表面に密着し、第１ヒートロール３１０により加熱される。積層膜２００は、ロール表面からの加熱を受けつつ搬送され、図２に示す第１ヒートロール３１０と第２ヒートロール３２０とのロール間に到達する。このロール間まで達するまでの間において、積層膜２００の電解質膜２１０は、第１ヒートロール３１０のロール表面からの加熱により溶融・軟化し、多孔質膜２３１に含浸する。また、積層膜２００は、ロール間に達した以降において、第２ヒートロール３２０のロール表面に密着してこの第２ヒートロール３２０により加熱されるので、この間においても、電解質膜２１０は、溶融・軟化して多孔質膜２３１に含浸する。第１ヒートロール３１０および第２ヒートロール３２０のロール表面からの加熱は、バックシート２２０についてもなされ、バックシート２２０の第１層シート２２１と第２層シート２２２とは加熱を受ける。第２層シート２２２は、その融点が２８０℃と高いことから、溶融はしない。これに対し、第２層シート２２２より低融点の第１層シート２２１は、ロール表面からの加熱を受けて溶融・軟化する。第１層シート２２１の溶融・軟化については後述する。
【００２２】
積層膜２００には、その表裏面において、第１ヒートロール３１０と第２ヒートロール３２０とによるニップ圧が作用すると共に、搬送に際して加えられるテンションによりヒートロール表面への押し付け力が作用する。こうした加圧下での加熱処理により、溶融・軟化した電解質膜２１０は、図３に示すように、膜厚中央域の多孔質膜２３１に、その両膜面から含浸する。そして、積層膜２００は、多孔質膜２３１への電解質膜２１０の含浸、およびニップ圧や押し付け力の作用により、初期膜厚Ｔｓより薄い含浸過程膜厚Ｔｍとなる。
【００２３】
第２ヒートロール３２０を通過した積層膜２００は、多孔質膜２３１への電解質膜２１０の含浸の完了により、図４に示すように、含浸過程膜厚Ｔｍより薄い最終膜厚Ｔｅとなる。この状態の積層膜２００では、多孔質膜２３１が電解質膜２１０の膜厚のほぼ中央域に存在して、この多孔質膜２３１の全域に電解質膜２１０が含浸していることになる。こうして電解質膜２１０の含浸が完了した積層膜２００は、図２に示すように、搬送ローラー３３０を経て加水分解機器群３２の加水分解処理槽３５０に搬送され、積層膜２００に含まれる電解質膜２１０が加水分解される。加水分解処理槽３５０は、アルカリ処理槽や洗浄層、酸化処理槽と言った複数の槽を備え、各槽を積層膜２００が通過する間に、電解質膜２１０にアルカリ処理、酸化処理を処し、電解質膜２１０を加水分解する。これにより、電解質膜２１０は、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）基を備えたプロトン伝導性を有する電解質膜となる。そして、加水分解後の積層膜２００は、搬送ローラー３６０を経て、膜電極接合体の製造装置、或いは燃料電池製造装置に送り出される。なお、搬送ローラー３６０の下流にて積層膜２００を巻取ロールに巻き取り、この巻取ロールから膜電極接合体の製造装置や燃料電池製造装置に積層膜２００を送り出してもよい。
【００２４】
以上説明した積層膜２００を構成する本実施形態のバックシート２２０は、電解質膜２１０の側の第１層シート２２１をこれに重なる第２層シート２２２より低融点とし、補強型電解質膜の製造過程でなされる加熱処理の際に第１層シート２２１を溶融・軟化させる。こうして溶融・軟化した第１層シート２２１は、図３と図４の拡大図示に示すように、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆの表面凹凸に倣って、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆの全域に行き渡ることから、高い密着性で電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着する。よって、積層膜２００を構成する本実施形態のバックシート２２０によれば、フッ素系の樹脂シートに代わって安価なＰＰＳシートを使用することでコストを抑制しつつ、加熱処理の後工程である加水分解処理を受けた後にも、所望の密着性を維持できる。以下、この密着性維持について実証する。
【００２５】
図５は実施形態品と比較例品について電解質膜とバックシートの密着性に関する評価結果を示す説明図である。この評価結果における実施形態品と比較例品は以下の通りのバックシート２２０を用いた。
【００２６】
実施形態品は、既述したように、第１層シート２２１と第２層シート２２２とが積層した２層シートのバックシート２２０とし、バックシート２２０のシート厚は５０μｍで、第１層シート２２１のシート厚は１０μｍ、第２層シート２２２のシート厚は４０μｍである。なお、第１層シート２２１と第２層シート２２２は、共にＰＰＳを用いたシートであり、バックシート２２０は、この両層シートを予め積層したバックシートである。
【００２７】
比較例品１〜比較例品４のそれぞれのバックシートは、ＰＰＳを用いた単層シートのバックシートであり、そのシート厚は５０μｍである。図５に示すように、比較例品１のバックシートは、何の表面処理がなされていない。よって、比較例品１のバックシートを、便宜上、無処理バックシートと称する。比較例品２は、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着する側のシート表面にプラズマ照射を行うプラズマ処理がなされている。よって、比較例品２のバックシートを、便宜上、プラズマ処理バックシートと称する。比較例品３は、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着する側のシート表面に火炎を吹き付ける火炎処理がなされている。よって、比較例品３のバックシートを、便宜上、火炎処理バックシートと称する。比較例品４は、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着する側のシート表面に細粒のブラストを吹き付けるブラスト処理がなされている。よって、比較例品４のバックシートを、便宜上、ブラスト処理バックシートと称する。また、上記の表面処理がなされたバックシートを総称する場合には、表面処理バックシートと称する。
【００２８】
図５に示す水接触角は、実施例品のバックシート２２０における第１層シート２２１の表面、比較例品１の無処理バックシートの表面、比較例品２のプラズマ処理バックシートの処理表面、比較例品３の火炎処理バックシートの処理表面、および比較例品４のブラスト処理バックシートの処理表面について、液適法、或いは拡散・収縮法等の既存手法にて測定した。実施形態品および各比較例品のそれぞれのバックシートの水接触角は、６０〜８０°であった。
【００２９】
図５に示す含浸後密着強度と加水分解後密着強度を得るに当たっては、次のようにして、実施形態品と各比較例品のバックシートごとに積層膜２００を製造した。まず、実施形態品および各比較例品のそれぞれのバックシートを図１の積層膜製造装置１０に送り出し、未含浸・未加水分解の積層膜２００を実施形態品と各比較例品のバックシートごとに製造する。その後、実施形態品と各比較例品のバックシートごとの未含浸・未加水分解の積層膜２００を補強膜化装置３０の含浸機器群３１と加水分解機器群３２に順次搬送し、電解質膜の溶融・含浸と加水分解処理が済んだ積層膜２００を、実施形態品と各比較例品のバックシートごとに製造する。そして、含浸機器群３１による電解質膜の溶融・含浸が行われただけの積層膜２００を、図２の第２ヒートロール３２０の下流域で切断して含浸後密着強度測定シートとする。また、含浸機器群３１による電解質膜の溶融・含浸と加水分解機器群３２による加水分解処理とが行われたバックシート２２０を、図２の搬送ローラー３６０の下流域で切断して加水分解後密着強度測定シートとする。
【００３０】
図５に示す含浸後密着強度は、実施形態品と各比較例品のバックシートごとに得られた含浸後密着強度測定シートについて、１８０°剥離強度測定法にて測定した。実施形態品と各比較例品のバックシートごとの含浸後密着強度は、３５〜６０Ｎ／ｍであった。図５に示す加水分解後密着強度は、実施形態品と各比較例品のバックシートごとに得られた加水分解後密着測定シートについて、１８０°剥離強度測定法にて測定した。実施形態品と各比較例品のバックシートごとの加水分解後密着強度は、０Ｎ／ｍまたは１Ｎ／ｍであった。
【００３１】
図５に示す評価結果から、以下の解析ができる。水接触角が小さいとバックシートの表面粗さが増すので、電解質膜の溶融・含浸の過程において、溶融・軟化した電解質膜２１０がバックシートの表面の微細な凹凸に入り込み、密着強度が高まると想定される。比較例品２のプラズマ処理バックシートを含む含浸後密着強度測定シートは、電解質膜の溶融・含浸が行われた状態では、大きな密着強度で電解質膜２１０に密着する。この密着強度の高まりは、水接触角が小さいことに起因すると言える。実施形態品のバックシート２２０と比較例品１および比較例品３〜４のそれぞれの含浸後密着強度測定シートにあっては、比較例品２より水接触角が大きいとは言え、良否判定密着強度の２５Ｎ／ｍを越える密着強度で電解質膜２１０に密着しているので、良判定である。
【００３２】
その一方、加水分解後密着強度については、実施形態品のバックシート２２０を含む加水分解後密着強度測定シートのみが、ゼロＮ／ｍを超える１Ｎ／ｍの加水分解後密着強度を得ることができた。つまり、比較例品１〜４のそれぞれの含浸後密着強度測定シートにあっては、加水分解後密着強度がゼロであるので、電解質膜の溶融・含浸とその後工程の加水分解処理とを受けた後において、自然剥離を起こし得ることになる。これに対し、実施形態品のバックシート２２０を含む加水分解後密着強度測定シート、即ち積層膜２００については、電解質膜の溶融・含浸とその後工程の加水分解処理とを受けた後におけるバックシート２２０の自然剥離を抑制できると言える。こうした結果は、次のように説明できる。
【００３３】
加水分解処理の過程では、アルカリ処理並びに酸処理により、電解質膜２１０においてその組成成分の化学反応が起き、この化学反応は、比較例品１〜４の表面処理バックシートの表面の微小凹凸に入り込んでいた電解質膜部位でも起きる。よって、化学反応の進行に伴いバックシート表面の微小凹凸への入り込みに伴う密着性が低下し、比較例品１〜４のそれぞれの加水分解後密着強度測定シートでは加水分解後密着強度が得られない。実施形態品のバックシート２２０を電解質膜２１０に密着させた加水分解後密着強度測定シートでは、第１層シート２２１の水接触角が大きいことから、微小凹凸への入り込みによる密着性はさほど得られず、微小凹凸への入り込みに伴う密着性の低下はあまり影響を与えない。それでいながら、実施形態品のバックシート２２０を電解質膜２１０に密着させた加水分解後密着強度測定シートで自然剥離を抑制できる密着強度を確保できたのは、第１に、既述したように、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着した第１層シート２２１が、低融点である故に加熱処理の際に溶融・軟化し、図３と図４の拡大図示に示すように、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆの表面凹凸に倣って、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆのほぼ全域に行き渡るからである。第２に、シート貼付面２１０ｆの表面凹凸に倣ったシート貼付面への行き渡りに伴って、高い密着性で電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆに密着するからである。なお、水接触角が小さいために微小凹凸への入り込みによる密着性が高まる比較例品２の加水分解後密着強度測定シートで自然剥離を抑制できる加水分解後密着強度を得られないのは、本実施形態のように、電解質膜２１０のシート貼付面２１０ｆの側におけるバックシートの溶融・軟化が起きないからである。詳しくは、バックシートの溶融・軟化が起きない故に、図３や図４の拡大図に示すシート貼付面２１０ｆの表面凹凸に倣ったシート貼付面２１０ｆへのバックシートの行き渡りが起きないからである。
【００３４】
本実施形態のバックシート２２０を用いた補強型電解質膜を製造するには、バックシート繰出ロール１１４に巻き取るバックシートを、低融点の第１層シート２２１と高融点の第２層シート２２２とが積層した２層シートのバックシート２２０に変えるだけで済む。よって、本実施形態のバックシート２２０を有する故に自然剥離が抑制可能な積層膜２００を、既存の設備構成を流用して容易に得ることができる。
【００３５】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００３６】
既述した実施形態では、多孔質膜２３１の両膜面に電解質膜２１０を積層したが、多孔質膜２３１の一方の膜面に電解質膜２１０を積層し、多孔質膜２３１の他方の膜面と電解質膜２１０の膜面とにバックシート２２０をそれぞれ積層するようにしてもよい。この場合には、図１に示す積層膜製造装置１０における一方のバックシート貼合部１１０から、電解質膜製造部１００を省略すればよい。そして、多孔質膜２３１の一方の膜面には、大きな膜厚の電解質膜２１０を積層し、多孔質膜２３１の一方の膜面に積層した電解質膜２１０に、第１層シート２２１と第２層シート２２２とを積層したバックシート２２０を少なくとも積層し、その際には、電解質膜２１０に第１層シート２２１を密着させてバックシート２２０を積層すればよい。
【００３７】
既述した実施形態では、積層膜２００を加熱する手段として第１ヒートロール３１０と第２ヒートロール３２０を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、搬送過程にある積層膜２００やロール表面の積層膜２００に対向してヒーター等の種々の加熱手段を設けるような公正とすることも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…積層膜製造装置
３０…補強膜化装置
３１…含浸機器群
３２…加水分解機器群
１００…電解質膜製造部
１１０…バックシート貼合部
１１２…貼合ロール
１１４…バックシート繰出ロール
１２０…補強膜・電解質膜積層部
１２２…積層ロール
１２４…ペースト押出機
１２６…延伸機
２００…積層膜
２１０…電解質膜
２１０ｆ…シート貼付面
２２０…バックシート
２２１…第１層シート
２２２…第２層シート
２３０…補強膜
２３１…多孔質膜
３００…搬送ローラー
３１０…第１ヒートロール
３２０…第２ヒートロール
３３０…搬送ローラー
３５０…加水分解処理槽
３６０…搬送ローラー
Ｔｅ…最終膜厚
Ｔｍ…含浸過程膜厚
Ｔｓ…初期膜厚
【図１】
2018097916.tif 000003
【図２】
2018097916.tif 000004
【図３】
2018097916.tif 000005
【図４】
2018097916.tif 000006
【図５】
2018097916.tif 000007