(57)【要約】【課題】膨潤性を有する基材に対して、基材搬送中に塗布液により基材が膨潤することにより、塗布液が乾燥した後に基材が変形することを抑制する塗布装置および塗布方法を提供する。【解決手段】本発明の塗布装置は、帯状の膨潤性を有する基材への塗布装置において、前記基材に塗布液を塗布する塗布手段と、前記基材の搬送方向において、前記塗布手段よりも上流側に位置し、前記基材に前記塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばす塗布前延伸手段と、を有する。本発明の塗布方法は、帯状の膨潤性を有する基材への塗布方法において、塗布手段にて前記基材に塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばすことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の膨潤性を有する基材への塗布装置において、
前記基材に塗布液を塗布する塗布手段と、
前記基材の搬送方向において、前記塗布手段よりも上流側に位置し、前記基材に前記塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばす塗布前延伸手段と、を有することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布前延伸手段は、前記基材を幅方向に伸ばすことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
帯状の膨潤性を有する基材への塗布方法において、
塗布手段にて前記基材に塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばすことを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に使用される電解質膜等の膨潤性を有する基材への塗布に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質膜に固体高分子型電解質膜を用いる燃料電池は、家庭用からさらに自動車用途に実用化されており、ますますのコストダウンが望まれている。燃料電池の製造方法は、燃料電池の膜−電極接合体を構成する部位の一つであるガス拡散層やＦＥＰ等の素材の転写用フィルムに、触媒層形成用の塗布液を一度塗布した後に電解質膜に転写させる方法など様々であるが、前者はガス拡散層がプレス時に潰れることや後者は転写フィルムが必要になること等の課題があることから、電解質膜に直接塗布する方法が優れていると考えられている。しかしながら、例えば、Nafion（登録商標）に代表されるフッ素系電解質膜は水分や溶媒を含むことで膨潤する特性があり、このため直接塗布液を電解質膜に塗布すると電解質膜が膨潤し、塗布液を塗布された電解質膜の搬送中や乾燥時に皺が発生し塗布液が乾燥した後に電解質膜が変形した状態になる問題があった。電解質膜が変形していると燃料電池の発電性能が低下することとなる。このような問題を解決するために、特許文献１には、吸引加熱ローラによって、電解質膜を吸着しながら搬送し、電解質膜に塗布された電極インクを直ちに加熱して乾燥することにより、電解質膜の変形を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７０８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、ローラ上で電解質膜を吸着した状態にして電極インクを塗布しているので、塗布時の電解質膜の膨潤による変形は抑制できるが、ローラから電解質膜が離れる際に電極インクによる膨潤やその後の乾燥による収縮が発生し、電解質膜が変形するおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電解質膜のような膨潤性を有する基材に対して、基材搬送中に塗布液により基材が膨潤することにより、塗布液が乾燥した後に基材が変形することを抑制する塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、帯状の膨潤性を有する基材への塗布装置において、前記基材に塗布液を塗布する塗布手段と、前記基材の搬送方向において、前記塗布手段よりも上流側に位置し、前記基材に前記塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばす塗布前延伸手段と、を有する。
【０００７】
また、上記課題を解決するために本発明の塗布方法は、帯状の膨潤性を有する基材への塗布方法において、塗布手段にて前記基材に塗布液を塗布する前に、前記基材を伸ばすことを特徴とする。
【０００８】
基材に塗布された塗布液により基材が膨潤する前に、幅方向へ基材を予め伸ばしておいてから塗布することにより、塗布液による基材の幅方向または 搬送方向への膨潤変化量を抑制できる。これにより、塗布液乾燥時に生じる基材膨潤に伴う基材の塗布面および塗布面と反対側の面の平面度の悪化を抑制することができる。
【０００９】
前記塗布前延伸手段は、前記基材を幅方向に伸ばしてもよい。
【００１０】
基材に塗布された塗布液により基材が膨潤する前に、幅方向へ基材を予め伸ばしておいてから塗布することにより、塗布液による基材の幅方向への膨潤変化を抑制できる。幅方向の膨潤変化を抑制できることから、基材搬送中に搬送張力等により基材の搬送方向に縦皺等が生じることを低減できるため、乾燥時に生じる塗布面および塗布面と反対側の面の平面度の悪化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、膨潤性を有する基材に対して、塗布液により基材が膨潤することを抑制し、塗布液が乾燥した後に基材が変形することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１の塗布装置を説明する概略図である。
【図２】本発明の実施例１の塗布装置を説明する図１のａ矢視図である。
【図３】本発明の実施例２の塗布装置を説明する概略図である。
【図４】本発明の実施例２の塗布装置を説明する図３のｂ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の塗布装置の実施例１の一例を図１および図２を用いて説明する。図２は、図１のａ矢視図を示す。本発明の実施例１の塗布装置１は、基材２を搬送する搬送部１１、基材２に塗布液３を塗布する塗布手段４、塗布液３が塗布された基材２を乾燥する乾燥手段５にて構成されている。
【００１５】
搬送部１１は、巻き出し装置６と、クロスガイダー７と、バックアップロール８と、ガイドロール９と、巻き取り装置１０とを有している。
【００１６】
巻き出し装置６は、ロール状に巻かれた基材２を送り出している。また、巻き出し装置６は、ロール状に巻かれた基材２を一定張力で送り出すための巻き出し張力調整機構１２を有し、バックアップロール８に搬送される基材２の張力を調整している。
【００１７】
クロスガイダー７は、巻きだし装置６とバックアップロール８との間に基材２の幅方向の両側に複数設けられている。クロスガイダー７は、図２に示すように、基材２の幅方向の両端部の位置において、基材２の搬送方向上流から搬送方向下流を見てＶ字形状になるように、幅方向にそれぞれ外側に向けて傾斜した軸線を回転中心軸として有する筒状の一対のニップロールからなり、基材２の幅方向の端部を挟むようにして支持しながら回転し、その回転に伴って、基材２とニップロール表面との間の摩擦力により基材２の幅方向外側へ基材２を伸ばす力を塗布前の基材２に与える塗布前延伸手段である。
【００１８】
バックアップロール８は、基材２の搬送方向において、巻き出し装置６の下流側に位置し、巻き出し装置６から送り出された基材２の幅方向に平行な回転中心軸を有する基材２の幅方向に長い筒状のロールであり、塗布手段４と対向して塗布時に基材２を支持し、基材２に塗布液３が塗布される面の反対側の面とロール表面で接することで基材２を支持しながら回転し、乾燥手段５へ基材２を送り出している。
【００１９】
ガイドロール９は、基材２の幅方向に平行な回転中心軸を有する基材２の幅方向に長い筒状のロールであり、バックアップロール８と乾燥手段５との間および乾燥手段５の基材２の出口側に設けられており、基材２が乾燥手段５の入口および出口を通過できる位置に基材２を支持しながら回転している。
【００２０】
巻き取り装置１０は、乾燥装置５の出口側のガイドロール９を通って出てきた基材２をロール状に巻き取る。また、巻き取り装置１０は、乾燥装置５の出口側のガイドロール９を通って出てきた基材２の張力を調整し、基材２をロール状に巻き取るために所定の張力に調整する巻き取り張力調整機構１３と、乾燥装置５の出口側のガイドロール９を通って出てきた基材２の搬送中に基材２に生じた皺を伸ばすエキスパンダーロール１４とを有している。これらにより、基材２をロール状に巻き取る際に皺や巻き締り等が生じ基材２にダメージを与えることを防いでいる。
【００２１】
塗布手段４は、スリットダイ１５と、スリットダイ１５に塗布液３を供給する塗布液供給手段１６とを備えている。スリットダイ１５は、基材２の幅方向に長い開口部であり塗布液供給手段１６から供給された塗布液３を吐出する吐出口１７を有し、吐出口１７が設けられた面がバックアップロール８のロール表面と所定の間隔を開けて対向するように位置している。バックアップロール８に支持され搬送される基材２に対し、吐出口１７から塗布液３を吐出することで基材２上に塗布膜を形成させる。
【００２２】
乾燥手段５は、基材２の搬送方向に長い箱型のオーブンであり、基材２の入口と出口に基材２が通過する開口部と、オーブンの内側に図示しないヒータと、を有する加熱オーブンであり、オーブン内を通過する塗布液３を塗布された基材２を加熱することで塗布液３を乾燥させる。
【００２３】
本発明の実施例１の塗布装置を用いた基材２への塗布方法について図２を用いて説明する。バックアップロール８上で塗布手段４にて塗布液３を塗布された基材２は、塗布液３により膨潤を始める。このため、仮にクロスガイダー７が無い場合には、バックアップロール８を出た後の基材２は、幅方向または搬送方向に膨潤し、搬送の途中に基材２に皺が入りやすくなり、この状態で塗布液３が乾燥すると基材２が変形してしまう。
【００２４】
そこで、本発明の実施例１の塗布装置を用いた塗布方法は、塗布前に予め基材２を幅方向に伸ばしてから塗布液３を基材２に塗布することにより塗布後の塗布液３による基材２の膨潤変化を抑制する。すなわち、巻き出し装置６とバックアップロール８との間で塗布前延伸手段であるクロスガイダー７により、基材２の幅方向へ基材２を予め伸ばしておいてから塗布手段４にて基材２に塗布液３を塗布する。こうすることにより、塗布後の塗布液３による基材２の膨潤変化を抑制することができる。塗布後の基材２の膨潤変化が抑制できることより、基材２の搬送張力等による基材２の搬送方向に皺が生じることを低減することができる。これにより、基材２に塗布された塗布液３の乾燥時に生じる基材２の塗布面および塗布面と反対側の面の平面度が悪化することを抑制できる。
【実施例２】
【００２５】
本発明の実施例２の塗布装置は、実施例１の塗布装置において、図１におけるクロスガイダー７の代わりに搬送ロールと図示しない制御手段とを有している。本発明の塗布装置の実施例２の一例を図３および図４を用いて説明する。図４は、図３のｂ矢視図を示す。図３において実施例１の構成に係わる構成と同様の構成については同一の符号を付している。
【００２６】
搬送ロール１８は、巻き出し装置６とバックアップロール８との間に設けられた、基材２の幅方向に平行な回転中心軸を有する基材２の幅方向に長い筒状のロールであり、基材２の塗布される面とロール表面が接することで基材２を支持しながら回転し、基材２をバックアップロール８に送り出している。
【００２７】
図示しない制御手段は、搬送ロール１８、バックアップロール８による基材２の各搬送速度をそれぞれ制御する働きをしている。ここで、搬送ロール１８、バックアップロール８、図示しない制御手段は、塗布前の基材２を搬送方向に伸ばす塗布前延伸手段の働きをする。すなわち、図示しない制御手段により、バックアップロール８による基材２の搬送速度（ｖ２）を搬送ロール１８による基材２の搬送速度（ｖ１）より速くする（ｖ２＞ｖ１）ように搬送ロール１８とバックアップロール８の速度をそれぞれ調整することで、搬送ロール１８とバックアップロール８との間の基材２の搬送速度差を利用して、塗布手段４による基材２への塗布液３の塗布前に基材２を搬送方向に伸ばすことができる。
【００２８】
実施例２の塗布装置１を用いた基材２への塗布方法について図４を用いて説明する。
実施例２の塗布装置１を用いた基材２への塗布方法は、塗布前に予め基材２を幅方向および搬送方向に伸ばしてから塗布液３を基材２に塗布することにより塗布後の塗布液３による基材２の膨潤変化を抑制する。すなわち、塗布前の基材２に対して、図示しない制御手段により、バックアップロール８による基材２の搬送速度（ｖ２）を搬送ロール１８による基材２の搬送速度（ｖ１）より速くし（ｖ２＞ｖ１）、搬送ロール１８とバックアップロール８との間の基材２の搬送速度差を利用して、塗布手段４による基材２への塗布液３の塗布前に基材２を搬送方向に伸ばし、その後に塗布手段４にて基材２に塗布液３を塗布する。基材２に塗布液３を塗布する前に基材２を搬送方向に延伸することにより、塗布後の塗布液３による基材２の膨潤変化を抑制することができる。塗布後の基材２の膨潤変化が抑制できることより、基材２の搬送中に皺が生じることを低減することができる。これにより、基材２に塗布された塗布液３の乾燥時に生じる基材２の塗布面および塗布面と反対側の面の平面度が悪化することを抑制できる。
【００２９】
以上の塗布装置および塗布方法により、膨潤性を有する基材に対して、塗布後の基材搬送中に塗布液により基材が膨潤することにより、基材に皺が発生し、乾燥時に基材が変形することを抑制できる。
【００３０】
ここで、本発明の塗布装置は、以上で説明した形態に限らず、本発明の範囲内において他の形態であってもよい。
【００３１】
例えば、塗布前の基材を幅方向および搬送方向に伸ばしてもよい。例えば、実施例１の塗布装置に実施例２の搬送ロール１８と図示しない制御手段を追加し、塗布前の基材を幅方向および搬送方向に伸ばしてもよい。また、例えば、リンク式のクリップチェーン方式のような二軸延伸装置により、塗布前の基材を幅方向および搬送方向に伸ばしてもよい。
【００３２】
例えば、実施例１のクロスガイダー７または実施例２の搬送ロール１８の代わりにエキスパンダーロールやクラウンロールを用いて塗布前に基材を幅方向に伸ばしてもよい。
【００３３】
例えば、乾燥手段は他の方式でもよい。例えば、熱風ヒータ方式や自然乾燥でもよい。
【００３４】
例えば、エキスパンダーロール１４の代わりにクロスガイダーやクラウンロールを用いて基材の搬送中に生じた基材の皺を伸ばしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１    塗布装置
２    基材
３    塗布液
４    塗布手段
５    乾燥手段
６    巻き出し装置
７    クロスガイダー
８    バックアップロール
９    ガイドロール
１０    巻き取り装置
１１    搬送部
１２    巻き出し張力調整機構
１３    巻き取り張力調整機構
１４    エキスパンダーロール
１５    スリットダイ
１６    塗布液供給手段
１７    吐出口
１８    搬送ロール
【図１】
2019000796.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019000796.tif 000006