(57)【要約】【課題】セパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層を乱すことなく、スロットダイ方式により、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。【解決手段】塗工液Ｌをセパレータ基材１上に形成された枠状の第１コート層１１の内側に塗工して第２コート層１２を形成する塗工工程を有する。塗工工程は、第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて塗工液Ｌを吐出する第１工程Ｓ４１と、吐出された塗工液Ｌを塗り拡げてその隙間Ｇを埋める第２工程と、を有する。第１工程Ｓ４１において、隙間Ｇに隣接する部分における塗工液Ｌの吐出量を他の部分における塗工液Ｌの吐出量よりも増加させる。第２工程において、隙間Ｇに隣接する部分に吐出された塗工液Ｌを隙間Ｇに塗り拡げる。【選択図】図６Ｂ
2019075333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用セパレータの製造方法であって、
所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液をセパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層の内側に塗工して第２コート層を形成する塗工工程を有し、
前記塗工工程は、前記第１コート層の内側に隙間をあけて前記塗工液を吐出する第１工程と、吐出された前記塗工液を塗り拡げて前記隙間を埋める第２工程と、を有し、
前記第１工程において、前記隙間に隣接する部分における前記塗工液の吐出量を他の部分における前記塗工液の吐出量よりも増加させ、
前記第２工程において、前記隙間に隣接する部分に吐出された前記塗工液を前記隙間に塗り拡げることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用セパレータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池用セパレータの製造方法に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１は、セパレータ基材上に少なくとも開孔部を備えるコート層を形成後、そのコート層の表面に他のコート層を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法を開示している（同文献、請求項７等を参照）。
【０００３】
上記製造方法によって製造される燃料電池用セパレータにおいて、セパレータ基材は金属からなり、複数のコート層はカーボンコート層を含んでいる（同文献、請求項２，４等を参照）。このような構成により、燃料電池内における過酷な環境下での燃料電池用セパレータの耐食性を向上することができる（同文献、第００１９段落等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の製造方法と同様にセパレータ基材上にコート層を形成して燃料電池用セパレータを製造するために、本願発明者らは、新たに次の工程を検討した。まず、セパレータ基材を用意し、その上に第１コート層を枠状に塗工する。次に、枠状に塗工された第１コート層の内側に、スロットダイ方式のコーティング技術により、第２コート層を隙間なく塗工する。本願発明者らは、このセパレータ基材上に第２コート層を塗工する工程において、新たに以下の課題を見出した。
【０００６】
枠状の第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工するために、ダイヘッドの幅方向に延びるスリットの長さを、枠状の第１コート層の内側の第２コート層を塗工する領域の幅に一致させたとする。すると、ダイヘッドの幅方向の両端部が、スリットの長さ方向の両側で、第１コート層が塗工された領域に張り出し、第１コート層に干渉して、第１コート層を乱すおそれがある。
【０００７】
また、ダイヘッドと第１コート層との干渉を回避するために、ダイヘッドの幅を小さくすると、ダイヘッドの幅方向の両端部と、スリットの長さ方向の両端部との間の間隙により、第１コート層と第２コート層との間に隙間が生じるおそれがある。また、ダイヘッドによって塗工される第２コート層の粘度は、塗工後の乾燥工程を短縮するために、高粘度化される傾向にあり、セパレータ基材上に塗工された第２コート層が濡れ拡がらず、第１コート層と第２コート層との間に隙間が残るおそれがある。
【０００８】
本発明は、セパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層を乱すことなく、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる燃料電池用セパレータの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、燃料電池用セパレータの製造方法であって、所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液をセパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層の内側に塗工して第２コート層を形成する塗工工程を有し、前記塗工工程は、前記第１コート層の内側に隙間をあけて前記塗工液を吐出する第１工程と、吐出された前記塗工液を塗り拡げて前記隙間を埋める第２工程と、を有し、前記第１工程において、前記隙間に隣接する部分における前記塗工液の吐出量を他の部分における前記塗工液の吐出量よりも増加させ、前記第２工程において、前記隙間に隣接する部分に吐出された前記塗工液を前記隙間に塗り拡げることを特徴とする燃料電池用セパレータの製造方法である。
【００１０】
上記態様の燃料電池用セパレータの製造方法は、たとえば、スロットダイ方式またはダイコート法によって塗工液を塗工する塗工装置を使用して実施することが可能である。塗工装置は、たとえば、セパレータ基材上に塗工される第２コート層の幅方向を長手方向とするダイヘッドを備え、このダイヘッドにスリットが設けられている。スリットは、ダイヘッドの長手方向に延びている。塗工装置は、たとえば、ダイヘッドのスリットから塗工液を吐出するとともに、ダイヘッドとセパレータ基材をダイヘッドの長手方向に直交する塗工方向に相対移動させて、セパレータ基材上に塗工液を塗工する。
【００１１】
塗工工程は、前述のように、所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液をセパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層の内側に塗工して第２コート層を形成する工程である。塗工液の粘度は、セパレータ基材上に所定の厚さの第２コート層を形成可能な粘度であれば、特に限定はされないが、たとえば、一般的なスロットダイ方式のコーティングに用いられる塗工液と同様に１００［ｍＰａ・ｓ］以上であることが好ましい。
【００１２】
なお、セパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層の形成方法は、特に限定されない。第１コート層は、たとえば、スクリーン印刷法、インクジェット法、ロールツーロール法、エレクトロスプレーコーティング、その他の適宜の方法によって、セパレータ基材の表面に形成することができる。
【００１３】
塗工工程は、前述のように、枠状の第１コート層の内側に隙間をあけて塗工液を吐出する第１工程と、この第１工程においてセパレータ基材上に吐出された塗工液を塗り拡げ、その塗工液と第１コート層との間の隙間を埋める第２工程と、を有している。
【００１４】
すなわち、第１工程では、たとえばダイヘッドのスリットから枠状の第１コート層の内側に吐出される塗工液の両端部と、第１コート層の内縁との間に、隙間が形成されることが許容される。そのため、塗工液を塗出するスリットの延在方向の両端部を枠状の第１コート層の内縁よりも内側に配置することができ、スリットの両端部の外側に位置するダイヘッドの長手方向の両端部も、枠状の第１コート層の内縁よりも内側に配置することが可能になる。
【００１５】
したがって、第１工程では、ダイヘッドの長手方向の両端部と第１コート層との干渉を回避しつつ、ダイヘッドとセパレータ基材を塗工方向に相対移動させ、第１コート層に乱れを生じさせることなく、枠状の第１コート層の内側に塗工液を塗工することができる。このとき、スリットの延在方向の両端部の外側に位置し、塗工液が吐出されないダイヘッドの長手方向の両端部は、スリットから吐出された塗工液と第１コート層との間の隙間の上を通過する。
【００１６】
ここで、最終的に第２コート層が塗工される領域である枠状の第１コート層の内側の領域を、塗工領域とする。この塗工領域は、枠状の第１コート層の内縁に隣接する端部領域と、その端部領域の内側の中間領域とに分けられる。第１工程では、塗工領域の端部領域を除く中間領域に塗工液が吐出され、塗工領域の中間領域に吐出された塗工液と第１コート層との間に隙間が形成される。
【００１７】
さらに、第１工程では、前述のように、第１コート層との間の隙間に隣接する部分における塗工液の吐出量を、他の部分における塗工液の吐出量よりも増加させる。前述の塗工領域の中間領域を、さらに塗工領域の端部領域に隣接する中間領域端部と、その中間領域端部の内側の中間領域中間部に分ける。この場合、第１工程は、中間領域端部における塗工液の吐出量を、中間領域中間部における塗工液の吐出量よりも増加させる工程であるといえる。
【００１８】
これにより、第１工程において、第１コート層の内側に第１コート層と隙間をあけて吐出された塗工液は、その隙間に隣接する部分において、他の部分よりも多く塗工液が吐出された状態になっている。換言すると、第１工程の終了後に、上記中間領域端部に吐出された塗工液は、上記中間領域中間部に吐出された塗工液よりも多くなっている。
【００１９】
また、前述のように、第２工程において、第１コート層の内側に隙間をあけて吐出された塗工液を塗り拡げて、第１コート層との間の隙間を埋めることで、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる。この第２工程では、第１工程において第１コート層の内側に隙間をあけて吐出された塗工液のその隙間に隣接する部分を、その隙間に塗り拡げる。
【００２０】
すなわち、第２工程では、第１コート層の内側に吐出された塗工液のうち、第１コート層との間の隙間に隣接する部分に吐出された塗工液を、その隙間に塗り拡げる。換言すると、第２工程では、塗工領域の端部領域に隣接する中間領域端部に吐出された塗工液を、塗工領域の端部領域に塗り拡げる。ここで、第１コート層の内側に吐出された塗工液のうち、第１コート層との間の隙間に隣接する部分には、他の部分よりも多く塗工液が吐出されている。すなわち、上記中間領域端部に吐出された塗工液は、前述のように、上記中間領域中間部に吐出された塗工液よりも多くなっている。
【００２１】
そのため、第１コート層の内側に吐出された塗工液のうち、第１コート層との間の隙間に隣接する部分に吐出された余剰の塗工液を塗り拡げて、その隙間を確実に埋めることができ、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる。換言すると、中間領域端部に吐出された過剰な塗工液を、その中間領域端部に隣接する端部領域に塗り拡げ、塗工領域の全体に均一に塗工液を塗工し、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、セパレータ基材上に形成された枠状の第１コート層を乱すことなく、第１コート層の内側に第２コート層を隙間なく塗工することができる燃料電池用セパレータの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態を示す工程図。
【図２】図１に示す塗工工程を説明する斜視図。
【図３】図２のダイヘッドの一例を示す正面図。
【図４Ａ】図２のダイヘッドの一例を示す下面図。
【図４Ｂ】図２のダイヘッドの一例を示す下面図。
【図４Ｃ】図２のダイヘッドの一例を示す下面図。
【図４Ｄ】図２のダイヘッドの一例を示す下面図。
【図５】図２のダイヘッドの一例を示すV−V線に沿う断面図。
【図６Ａ】図１に示す塗工工程を説明する平面図。
【図６Ｂ】図１に示す塗工工程を説明する正面図。
【図６Ｃ】図１に示す塗工工程を説明する正面図。
【図７】スロットダイ方式による塗工工程の課題の一例を説明する平面図。
【図８Ａ】スロットダイ方式による塗工工程の課題の一例を説明する平面図。
【図８Ｂ】図８Ａに示す第１コート層と第２コート層を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態を説明する。
【００２５】
一般に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード電極およびカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を、一対の燃料電池用セパレータによって挟持した発電セルを構成している。燃料電池は、通常、複数の燃料電池セルが積層されて燃料電池スタックを構成するとともに、定置用の他、燃料電池車両に組み込まれることにより、車載用燃料電池システムとして使用されている。
【００２６】
燃料電池用セパレータは、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックを構成する部材であって、充分なガス不透過性を備えることによって、隣り合う燃料電池セルのそれぞれに供給される燃料ガスおよび酸化ガスが混じり合うのを防いでいる。たとえば、金属製の燃料電池用セパレータは、金属板をプレスするという簡便な方法によって製造することができるため、製造工程を簡素化および短期化して生産性を向上させ、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００２７】
図１は、本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法の一実施形態を示す工程図である。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００は、たとえば、裁断工程Ｓ１０と、トリミング工程Ｓ２０と、第１コート層形成工程Ｓ３０と、塗工工程Ｓ４０と、成形工程Ｓ５０と、を有している。詳細については後述するが、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００は、塗工工程Ｓ４０に特徴を有している。以下、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００の各工程について詳細に説明する。
【００２８】
（裁断工程）
裁断工程Ｓ１０は、母材Ｍから燃料電池用セパレータ１０の材料であるセパレータ基材１を裁断する工程である。裁断工程Ｓ１０は、たとえば、母材Ｍとしてステンレス鋼鈑のロールを用い、ロールから引き出されたステンレス鋼鈑を所定の形状および寸法に裁断する工程である。裁断工程Ｓ１０では、たとえば、母材Ｍのステンレス鋼鈑を、おおむね長方形の平板状のセパレータ基材１に裁断する。
【００２９】
（トリミング工程）
トリミング工程Ｓ２０は、裁断工程Ｓ１０で裁断されたセパレータ基材１を所望の形状にトリミングする工程である。トリミング工程Ｓ２０では、たとえば、セパレータ基材１の端部を打ち抜いて複数の貫通孔を形成し、セパレータ基材１に燃料ガス、酸化ガス、および冷却液等の通路となる複数のマニホールド開口部１ａを形成する。
【００３０】
（第１コート層形成工程）
第１コート層形成工程Ｓ３０は、セパレータ基材１の表面の周縁部に、枠状の第１コート層１１を形成する工程である。ここで、枠状とは、図１に示すようにセパレータ基材１の表面の周縁部の全周にわたって第１コート層１１が形成されている場合だけでなく、セパレータ基材１の表面の一側縁や対向する両側縁など、周縁部の一部に第１コート層１１が形成されている場合も含む。第１コート層１１の材料は、たとえば、セパレータ基材１に絶縁性や耐食性を付与し、またはセパレータ基材１の流路を封止するシール材との接着性を確保するために、樹脂材料を用いることができる。
【００３１】
第１コート層１１の形成方法は、特に限定されない。たとえば、スクリーン印刷法、インクジェット法、ロールツーロール法、エレクトロスプレーコーティング、その他の適宜の方法によって、セパレータ基材１の表面の周縁部に第１コート層１１を枠状に形成することができる。たとえば、スクリーン印刷によって第１コート層１１を形成することで、マニホールド開口部等が形成されたセパレータ基材１の複雑な形状の周縁部に第１コート層１１を正確に形成することができる。また、第１コート層１１を構成する樹脂材料としては、たとえば、熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００３２】
図７は、枠状の第１コート層１１の内側にスロットダイ方式によって隙間なく第２コート層１２を形成する塗工工程Ｓ４０の課題の一例を説明する平面図である。図７に示すように、セパレータ基材１の周縁部に枠状に形成された第１コート層１１の内側に隙間なく第２コート層１２を塗工するために、ダイヘッド２０の幅方向に延びるスリット２１の長さｌを、枠状の第１コート層１１の内側の第２コート層１２を塗工する領域の幅Ｗに一致させたとする。
【００３３】
すると、ダイヘッド２０の幅方向の両端部２０ｅ，２０ｅが、スリット２１の長さｌ方向の両側で、第１コート層１１が塗工された領域に張り出し、第１コート層１１に干渉して、第１コート層１１を乱すおそれがある。ここで、第１コート層１１の乱れは、たとえば、第１コート層１１にダイヘッド２０が接触することによる第１コート層１１の損傷、剥離、欠損、変形などを含む。
【００３４】
図８Ａは、スロットダイ方式による塗工工程Ｓ４０の課題の別の一例を説明する平面図である。図８Ｂは、図８Ａに示す第１コート層１１と第２コート層１２を示す正面図である。図７に示すようなダイヘッド２０と第１コート層１１との干渉を回避するために、図８Ａに示すように、ダイヘッド２０の幅ｗを小さくすることが考えられる。
【００３５】
しかし、ダイヘッド２０の幅ｗを小さくすると、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、ダイヘッド２０の幅方向の両端部２０ｅ，２０ｅと、スリット２１の長さｌ方向の両端部２１ｅ，２１ｅとの間の間隙ｇにより、第１コート層１１と第２コート層１２との間に隙間Ｇが生じるおそれがある。また、ダイヘッド２０から吐出される塗工液Ｌの粘度は、第２コート層１２の塗工後の乾燥工程を短縮するために、高粘度化される傾向にあり、セパレータ基材１上に塗工された第２コート層１２が濡れ拡がらず、第１コート層１１と第２コート層１２との間に隙間Ｇが残るおそれがある。第１コート層１１と第２コート層１２との間の隙間Ｇは、気泡などの不良を発生させる原因となる。
【００３６】
このような課題を解決するために、本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００は、以下の塗工工程Ｓ４０を採用している。
【００３７】
（塗工工程）
図２は、図１に示す塗工工程Ｓ４０を説明する斜視図である。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００は、前述のように、この塗工工程Ｓ４０に特徴を有している。塗工工程Ｓ４０は、所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液Ｌをセパレータ基材１上に形成された枠状の第１コート層１１の内側に塗工して第２コート層１２を形成する工程である。
【００３８】
塗工工程Ｓ４０は、たとえば、スロットダイ方式またはダイコート法によって塗工液Ｌを塗工する塗工装置を使用して実施することが可能である。塗工装置は、たとえば、セパレータ基材１上に塗工される第２コート層１２の幅方向を長手方向とするダイヘッド２０を備え、このダイヘッド２０にスリット２１が設けられている。
【００３９】
塗工液Ｌを吐出する吐出口としてのスリット２１は、ダイヘッド２０の長手方向である幅方向に延びている。塗工装置は、たとえば、ダイヘッド２０のスリット２１から塗工液Ｌを吐出するとともに、ダイヘッド２０とセパレータ基材１をダイヘッド２０の長手方向に直交する塗工方向Ｄに相対移動させて、セパレータ基材１上に塗工液Ｌを塗工する。
【００４０】
ダイヘッド２０に対するセパレータ基材１の相対移動速度は、たとえば、約０．０１［ｍ／ｍｉｎ］から約２００［ｍ／ｍｉｎ］程度の範囲である。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００において、ダイヘッド２０に対するセパレータ基材１の相対移動速度は、たとえば、約１０［ｍ／ｍｉｎ］から約２０［ｍ／ｍｉｎ］程度の範囲であることが好ましい。
【００４１】
図３は、図２に示すダイヘッド２０の一例を示す正面図である。図３に示す例において、ダイヘッド２０を高さ方向に貫通し、先端に開口するスリット２１に連通する塗工液流路２２は、スリット２１に隣接する先端部において、ダイヘッド２０の幅方向およびスリット２１の延在方向に沿う方向の幅が、他の部分の幅よりも拡大されている。図３に示す例において、塗工液流路２２の先端部の幅は、ダイヘッド２０の先端のスリット２１に向けて漸次拡大している。
【００４２】
図４Ａから図４Ｄは、それぞれ、図２のダイヘッド２０の一例を示す下面図である。これら図４Ａから図４Ｄに示す例において、ダイヘッド２０のスリット２１は、延在方向の両端部２１ｅ，２１ｅにおいて、開口面積がその他の部分よりも拡大されている。より具体的には、ダイヘッド２０の長手方向すなわち幅方向に直交する塗工方向Ｄにおいて、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅの幅は、その両端部２１ｅ，２１ｅの間の中間部２１ｉの幅よりも拡大されている。
【００４３】
図４Ａおよび図４Ｄに示す例において、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅは、スリット２１の延在方向における両端に近づくほどスリット２１の幅が拡大する台形状または鳩尾状の開口形状を有している。図４Ｂに示す例において、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅは、スリット２１の中間部２１ｉの幅よりも大きい直径の円形状の開口形状を有し、スリット２１全体として鉄アレイ状の形状を呈している。図４Ｃに示す例において、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅは、中間部２１ｉに対してステップ状に幅が拡大され、スリット２１全体としてＨ字型の形状を呈している。
【００４４】
図４Ｄに示す例において、ダイヘッド２０は、塗工方向Ｄの一側における幅方向両側の角部が面取りされ、または円弧状のＲ形状に加工されている。なお、図４Ａから図４Ｄに示すスリット２１およびダイヘッド２０の形状は、あくまでも一例であり、任意の形状を採用することが可能である。たとえば、拡大されたスリット２１の端部２１ｅの形状は、任意の形状の多角形であってもよい。
【００４５】
換言すると、スリット２１は、延在方向の両端部２１ｅ，２１ｅにおける塗工液Ｌの吐出量が他の部分における塗工液Ｌの吐出量よりも多くなる形状であれば、任意の形状に形成することができる。ここで、塗工液Ｌの吐出量とは、たとえば、スリット２１の各部において、スリット２１の延在方向の単位長さ当たりに吐出される単位時間当たりの塗工液Ｌの体積である。
【００４６】
スリット２１全体から吐出される塗工液Ｌの単位時間あたりの総吐出量は、たとえば、約１００［ｍｍ３／ｓ］から約２０００［ｍｍ３／ｓ］程度の範囲内であり、セパレータ基材１の表面に形成された枠状の第１コート層１１の内側に形成する第２コート層１２の体積、塗装時間に応じて設定される。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００において、塗工液Ｌの単位時間あたりの総吐出量は、望ましくは約１２００［ｍｍ３／ｓ］程度である。
【００４７】
図２に示すように、塗工工程Ｓ４０に使用するダイヘッド２０の幅ｗは、ダイヘッド２０の幅方向の両端部２０ｅ，２０ｅが、セパレータ基材１の表面に形成された第１コート層１１に干渉しないように、枠状の第１コート層１１の内側に形成する第２コート層１２の幅Ｗにおおむね等しくすることができる。
【００４８】
図５は、図２のダイヘッド２０の一例を示すV−V線に沿う断面図である。図５に示す例において、ダイヘッド２０は、スリット２１に隣接するブレード２３を有している。ブレード２３は、たとえば、スリット２１に対して塗工方向Ｄの後方側に、スリット２１の開口よりも突出させて設けられ、ダイヘッド２０の幅方向の一端から他端まで延びている。
【００４９】
ブレード２３は、スリット２１から吐出された塗工液Ｌをセパレータ基材１の表面に塗り拡げるために設けられる。また、図４Ｄに示す例のように、ダイヘッド２０の塗工方向Ｄの一側が面取りまたはＲ加工されている場合には、この面取りまたはＲ加工された一側が塗工方向Ｄの後方側に配置され、この塗工方向Ｄの後方側の一側にブレード２３が設けられる。
【００５０】
なお、ダイヘッド２０に対してセパレータ基材１を移動させる場合、セパレータ基材１の送り方向における前方が塗工方向Ｄの後方であり、セパレータ基材１の送り方向における後方が塗工方向Ｄの前方である。逆に、セパレータ基材１に対してダイヘッド２０を移動させる場合、ダイヘッド２０の送り方向における前方が、塗工方向Ｄの前方であり、ダイヘッド２０の送り方向における後方が、塗工方向Ｄの後方である。
【００５１】
セパレータ基材１の表面と、ダイヘッド２０の先端すなわちブレード２３の先端との間の距離は、たとえば、約１０［μｍ］から約５００［μｍ］程度までの範囲であり、塗工工程Ｓ４０において塗工する第２コート層１２の厚さに応じて設定される。本実施形態の燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００において、セパレータ基材１の表面と、ダイヘッド２０の先端すなわちブレード２３の先端との間の距離は、たとえば、約５０［μｍ］から約７５［μｍ］程度までの範囲であることが望ましい。
【００５２】
図６Ａは、図１に示す塗工工程Ｓ４０を説明する平面図である。塗工工程Ｓ４０は、前述のように、所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液Ｌをセパレータ基材１上に形成された枠状の第１コート層１１の内側に塗工して第２コート層１２を形成する工程である。塗工液Ｌの粘度は、セパレータ基材１上に所定の厚さの第２コート層１２を形成可能な粘度であれば、特に限定はされないが、たとえば、一般的なスロットダイ方式のコーティングに用いられる塗工液Ｌと同様に１００［ｍＰａ・ｓ］以上であることが好ましい。
【００５３】
第２コート層１２の材料である塗工液Ｌとしては、たとえば、約５０［重量％］程度のカーボンブラックと、約３０［重量％］程度のバインダーとしての熱硬化性樹脂と、約２０［重量％］程度の溶剤との混合材を使用することができる。第２コート層１２は、たとえば、セパレータ基材１の耐食性と導電性を確保するために形成される。
【００５４】
図６Ｂおよび図６Ｃは、図６Ａに示す塗工工程Ｓ４０を説明する正面図である。塗工工程Ｓ４０は、図６Ｂに示すように、第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて塗工液Ｌを吐出する第１工程Ｓ４１と、図６Ｃに示すように、吐出された塗工液Ｌを塗り拡げて隙間Ｇを埋める第２工程Ｓ４２と、を有している。
【００５５】
（塗工工程：第１工程）
第１工程Ｓ４１では、第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて塗工液Ｌを吐出するとともに、その隙間Ｇに隣接する部分における塗工液Ｌの吐出量を他の部分における塗工液Ｌの吐出量よりも増加させる。より具体的には、前述のように、たとえば、スリット２１の長さｌを塗工する第２コート層１２の幅Ｗよりも小さくして、ダイヘッド２０の幅方向の両端部２０ｅ，２０ｅを枠状の第１コート層１１の内側に配置し、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅの開口面積を増加させる。
【００５６】
このように、第１工程Ｓ４１では、ダイヘッド２０のスリット２１から枠状の第１コート層１１の内側に吐出される塗工液Ｌの両端部と、第１コート層１１の内縁との間に、隙間Ｇが形成されることが許容される。そのため、塗工液Ｌを塗出するスリット２１の延在方向の両端部２１ｅ，２１ｅを枠状の第１コート層１１の内縁よりも内側に配置することができ、スリット２１の両端部２１ｅ，２１ｅの外側に位置するダイヘッド２０の長手方向の両端部２０ｅ，２０ｅも、枠状の第１コート層１１の内縁よりも内側に配置することが可能になる。
【００５７】
したがって、第１工程Ｓ４１では、ダイヘッド２０の長手方向の両端部２０ｅ，２０ｅと第１コート層１１との干渉を回避しつつ、ダイヘッド２０とセパレータ基材１を塗工方向Ｄに相対移動させ、第１コート層１１に乱れを生じさせることなく、枠状の第１コート層１１の内側に塗工液Ｌを塗工することができる。なお、スリット２１の延在方向の両端部２１ｅ，２１ｅの外側に位置し、塗工液Ｌが吐出されないダイヘッド２０の長手方向の両端部２０ｅ，２０ｅは、第１工程Ｓ４１においてスリット２１から吐出された塗工液Ｌと第１コート層１１との間の隙間Ｇの上を通過する。
【００５８】
ここで、最終的に第２コート層１２が塗工される領域である枠状の第１コート層１１の内側の領域を、塗工領域Ｒとする。この塗工領域Ｒは、枠状の第１コート層１１の内縁に隣接する端部領域Ｒ１と、その端部領域Ｒ１の内側の中間領域Ｒ２とに分けられる。第１工程Ｓ４１では、塗工領域Ｒの端部領域Ｒ１を除く中間領域Ｒ２に塗工液Ｌが吐出され、塗工領域Ｒの中間領域Ｒ２に吐出された塗工液Ｌと第１コート層１１との間に隙間Ｇが形成される。
【００５９】
さらに、第１工程Ｓ４１では、前述のように、第１コート層１１との間の隙間Ｇに隣接する部分における塗工液Ｌの吐出量を、他の部分における塗工液Ｌの吐出量よりも増加させる。前述の塗工領域Ｒの中間領域Ｒ２を、さらに塗工領域Ｒの端部領域Ｒ１に隣接する中間領域端部Ｒ２１と、その中間領域端部Ｒ２１の内側の中間領域中間部Ｒ２２に分ける。この場合、第１工程Ｓ４１は、中間領域端部Ｒ２１における塗工液Ｌの吐出量を、中間領域中間部Ｒ２２における塗工液Ｌの吐出量よりも増加させる工程であるといえる。
【００６０】
これにより、第１工程Ｓ４１において、第１コート層１１の内側に第１コート層１１と隙間Ｇをあけて吐出された塗工液Ｌは、その隙間Ｇに隣接する部分において、他の部分よりも多く塗工液Ｌが吐出された状態になっている。換言すると、第１工程Ｓ４１の終了後に、上記中間領域端部Ｒ２１に吐出された塗工液Ｌは、上記中間領域中間部Ｒ２２に吐出された塗工液Ｌよりも多くなっている。
【００６１】
（塗工工程：第２工程）
第２工程Ｓ４２では、第１工程Ｓ４１において第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて吐出された塗工液Ｌのうち、その隙間Ｇに隣接する部分に吐出された塗工液Ｌを隙間Ｇに塗り拡げる。すなわち、第２工程Ｓ４２では、第１コート層１１の内側に吐出された塗工液Ｌのうち、第１コート層１１との間の隙間Ｇに隣接する部分に吐出された塗工液Ｌを、その隙間Ｇに塗り拡げる。
【００６２】
換言すると、第２工程Ｓ４２では、塗工領域Ｒの端部領域Ｒ１に隣接する中間領域端部Ｒ２１に吐出された塗工液Ｌを、塗工領域Ｒの端部領域Ｒ１に塗り拡げる。ここで、第１コート層１１の内側に吐出された塗工液Ｌのうち、第１コート層１１との間の隙間Ｇに隣接する部分には、他の部分よりも多く塗工液Ｌが吐出されている。すなわち、上記中間領域端部Ｒ２１に吐出された塗工液Ｌは、前述のように、上記中間領域中間部Ｒ２２に吐出された塗工液Ｌよりも多くなっている。
【００６３】
そのため、第１コート層１１の内側に吐出された塗工液Ｌのうち、第１コート層１１との間の隙間Ｇに隣接する部分に吐出された余剰の塗工液Ｌを塗り拡げて、その隙間Ｇを確実に埋めることができ、第１コート層１１の内側に第２コート層１２を隙間なく塗工することができる。換言すると、中間領域端部Ｒ２１に吐出された過剰な塗工液Ｌを、その中間領域端部Ｒ２１に隣接する端部領域Ｒ１に塗り拡げ、塗工領域Ｒの全体に均一に塗工液Ｌを塗工し、第１コート層１１の内側に第２コート層１２を隙間なく塗工することができる。
【００６４】
このように、第２工程Ｓ４２において、第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて吐出された塗工液Ｌを塗り拡げて、第１コート層１１との間の隙間Ｇを埋めることで、第１コート層１１の内側に第２コート層１２を隙間なく塗工することができる。また、第２工程Ｓ４２において、図５に示すように、ダイヘッド２０のブレード２３によって塗工液Ｌを塗り拡げることで、吐出された塗工液Ｌをより均一に均すことができる。
【００６５】
（成形工程）
図１に示すように、成形工程Ｓ５０は、たとえば、第１コート層１１および第２コート層１２が塗工されたセパレータ基材１を、金型の間に配置して加熱しながら加圧する熱プレス成形を行う工程である。この成形工程Ｓ５０によって、セパレータ基材１に凹凸が形成され、この凹凸によって形成された複数の流路を有するととともに、表面に第１コート層１１および第２コート層１２が塗工された燃料電池用セパレータ１０を得ることができる。
【００６６】
以上説明したように、燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００は、所定の厚さに塗工可能な粘度に調整された塗工液Ｌをセパレータ基材１上に形成された枠状の第１コート層１１の内側に塗工して第２コート層１２を形成する塗工工程Ｓ４０を有している。そして、塗工工程Ｓ４０は、第１コート層１１の内側に隙間Ｇをあけて塗工液Ｌを吐出する第１工程Ｓ４１と、吐出された塗工液Ｌを塗り拡げて隙間Ｇを埋める第２工程Ｓ４２と、を有している。そして、第１工程Ｓ４１において、隙間Ｇに隣接する部分における塗工液Ｌの吐出量を他の部分における塗工液Ｌの吐出量よりも増加させている。さらに、第２工程Ｓ４２において、隙間Ｇに隣接する部分に吐出された塗工液Ｌを隙間Ｇに塗り拡げている。
【００６７】
したがって、本実施形態によれば、セパレータ基材１上に形成された枠状の第１コート層１１を乱すことなく、第１コート層１１の内側に第２コート層１２を隙間なく塗工することができる燃料電池用セパレータの製造方法Ｓ１００を提供することができる。
【００６８】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１        セパレータ基材
１１      第１コート層
１２      第２コート層
Ｇ        隙間
Ｌ        塗工液
Ｓ４０    塗工工程
Ｓ４１    第１工程
Ｓ４２    第２工程
Ｓ１００  燃料電池用セパレータの製造方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2019075333.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2019075333.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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