(57)【要約】【課題】予め塗布された接着剤１２を介して貼着されるフィルム状、シート状又は板状の燃料電池用貼着部品１において、接着剤１２のタック性による取付相手部材２上での位置合わせの困難さを解消する。【解決手段】フィルム状、シート状又は板状の基材１１に塗布された感圧型又は熱圧着型の接着剤１２の接着面１２ａを粗面加工する。このようにすれば、取付相手部材２の表面に対する接着面１２ａの接触面積が小さくなるので、接着剤１２の有するタック性による初期粘着を有効に防止して、位置合わせを容易に行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状、シート状又は板状の基材（１１）に塗布された感圧型又は熱圧着型の接着剤（１２）の接着面（１２ａ）が、粗面加工されたことを特徴とする燃料電池用貼着部品。
【請求項２】
基材（１１）に塗布された接着剤（１２）の接着面（１２ａ）に、この接着剤（１２）から剥離可能な剥離フィルム（１４）が密着され、前記接着剤（１２）の接着面（１２ａ）の粗面加工が、前記剥離フィルム（１４）における前記接着剤（１２）との密着面（１４ａ）に予め形成された粗面の転写によりなされたものであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用貼着部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料電池スタックの各燃料電池セルにおけるＭＥＡの外周部に配置されるフレームや燃料電池用シールなど、燃料電池セルに用いられるフィルム状、シート状又は板状の部品であって、特に、予め塗布された接着剤を介して貼着されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、基本的には電解質膜の両面に一対の電極層を設けたＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜−電極複合体）を含む発電体を、セパレータで挟持して燃料電池セルとし、更にこの燃料電池セルを多数積層した、スタック構造を有する。そして、酸化ガス（酸素）が各セパレータの一方の面に形成された酸化ガス流路から一方の電極層に供給され、水素が各セパレータの他方の面に形成された燃料ガス流路から他方の電極層に供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって、電力を発生するものである。
【０００３】
このため、各燃料電池セルには、燃料ガスや酸化ガス、上述の電気化学反応により生成された水や、余剰空気等の漏れを防止するためのシール部品が設けられる。そしてこの種のシール部品としては、例えば下記の特許文献１に開示されているように、フィルム状、シート状又は板状の基材に、ゴム状弾性材料からなるガスケットを一体化し、前記基材の裏面に予め塗布された接着剤を介して、セパレータ又はＭＥＡに貼着されるものが知られている。
【特許文献１】特開２００３−５６７０４
【０００４】
図９は、上述の特許文献に記載のようなシール部品を示す平面図、図１０は、シール部品を貼着する方法を示す断面図である。すなわち、図９及び図１０に示されるシール部品１００は、合成樹脂フィルムからなる基材１０１と、その片面に一体的に設けられたゴム状弾性材料からなるガスケット１０２とを備えるものであって、取付相手部材（例えばＭＥＡにおける電解質膜）２００に、基材１０１の裏面に塗布された接着剤１０３を介して貼着され、ガスケット１０２のシールリップ１０２ａが、不図示の相手材（セパレータ等）に適当なつぶし代で密接されることによって、燃料ガスや酸化ガスに対する密封機能を発揮するものである。
【０００５】
この種のシール部品１００には、接着剤１０３として、所要の荷重で加圧されることによって接着力を発現する感圧型、あるいは所要の温度に加熱されることによって接着力を発現する熱圧着型のものが採用されている。このため、シール部品１００を取付相手部材２００などへ接着するに際しては、図１０に示されるように、予め接着剤１０３の表面に貼着された剥離フィルム１０４を剥がし、取付相手部材２００の表面上でシール部品１００を僅かに滑らせるようにして位置合わせをしてから、この取付相手部材２００に所要の荷重で押し付け、あるいは所要の温度で熱圧着する。
【０００６】
ところが、一般に樹脂系の接着剤１０３にはタック性（初期粘着性）があり、僅かな荷重でも粘着しやすいため、シール部品１００を取付相手部材２００の表面上に載せただけで、基材１０１に塗布された接着剤１０３が軽く粘着してしまい、位置合わせが困難になるといった問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、予め塗布された接着剤を介して貼着されるフィルム状、シート状又は板状の燃料電池用貼着部品において、接着剤のタック性による取付相手部材上での位置合わせの困難さを解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る燃料電池用貼着部品は、フィルム状、シート状又は板状の基材に塗布された感圧型又は熱圧着型の接着剤の接着面が、粗面加工されたものである。
【０００９】
また、本発明に係る燃料電池用貼着部品において一層好ましくは、基材に塗布された接着剤の接着面に、この接着剤から剥離可能な剥離フィルムが密着され、前記接着剤の接着面の粗面加工が、前記剥離フィルムにおける前記接着剤との密着面に予め形成された粗面の転写によりなされる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明に係る燃料電池用貼着部品によれば、基材に塗布された接着剤の表面を取付相手部材の表面に対向させて、この取付相手部材に載置した時に、接着剤の表面が粗面加工されていることによって、取付相手部材の表面との接触面積が小さくなるので、接着剤の有するタック性による初期粘着を有効に防止して、位置合わせが容易になり、その結果、高精度な位置合わせ及び接着作業の作業性の向上を図ることができる。
【００１１】
請求項２の発明に係る燃料電池用貼着部品によれば、接着剤の接着面の粗面を、剥離フィルムを利用して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る燃料電池用貼着部品について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る燃料電池用貼着部品の好ましい実施の形態を示す断面図、図２は、図１の燃料電池用貼着部品を取付相手部材の表面上で位置合わせをする過程を示す断面図、図３は、図１の燃料電池用貼着部品を取付相手部材に接着した状態を示す断面図である。
【００１３】
図１に示される燃料電池用貼着部品１は、具体的には、先に説明した図９及び図１０と同様に、例えばＭＥＡにおける電解質膜の外周部に貼着される燃料電池用シール部品であって、フィルム状の基材１１と、この基材１１の片面に塗布された接着剤１２と、基材１１における接着剤１２の塗布面と反対側に一体成形されたガスケット１３とからなる。
【００１４】
基材１１は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）又はＰＩ（ポリイミド）系、エステル系、アミド系、イミド系又はオレフィン系等の合成樹脂フィルムからなり、好適には耐熱性や耐酸性などに優れるＰＥＮ又はＰＩ系の合成樹脂フィルムなどからなる。また、ガスケット１３は、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムまたはＥＰＤＭ等のゴム状弾性材料からなる。
【００１５】
接着剤１２としては、常温で所定の圧力を短時間加えることによって接着力を発揮する感圧型のものや、加熱しながら所定の圧力を短時間加えることによって接着力を発揮する熱圧着型の接着剤が用いられるが、特に室温ではタック性が小さく、ＭＥＡの電解質膜に熱的ダメージを与えない５０〜１２０℃程度の加熱で接着可能な熱圧着型の接着剤が好適である。そしてこのような熱圧着型の接着剤としては、アクリル系、フェノール系、エポキシ系、ビニルエーテルポリマー系、シリコーン系又はテルペン系が挙げられるが、そのほかに、ＥＶＡ系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系等、一般にホットメルト型接着剤として知られているものも使用可能である。
【００１６】
接着剤１２の接着面１２ａは粗面加工されており、すなわち無数の微細凹凸を有するものとなっている。そしてその表面粗さは、好ましくは最大粗さＲｚで０．２〜１０μｍとし、更に好ましくは０．５〜３μｍとする。
【００１７】
以上の構成を備える燃料電池用貼着部品１は、例えばＭＥＡにおける電解質膜など取付相手部材へ接着するに際しては、図２に示されるように、まず取付相手部材２の表面の所定位置に載置してから、この燃料電池用貼着部品１を取付相手部材２の表面上で僅かに滑らせるようにして位置合わせを行う。
【００１８】
このとき、燃料電池用貼着部品１における基材１１に塗布された接着剤１２の接着面１２ａは粗面加工されているため、接着剤１２の接着面１２ａにおける無数の粗面加工による微細凸部のうち、相対的に標高の高い微細凸部の頂部のみが取付相手部材２の表面に接触することになる。したがって、取付相手部材２に対する接着剤１２の接触面積が小さくなるので、接着剤１２の有するタック性による粘着が起こりにくく、取付相手部材２の表面上で滑らせた時の動摩擦係数が低く抑えられて、位置合わせが容易になり、高精度な位置合わせを行うことができる。
【００１９】
取付相手部材２の表面上での燃料電池用貼着部品１の位置決めが終わったら、取付相手部材２に所要の荷重で押し付け、あるいは所要の温度に加熱して熱圧着することにより、図３に示されるように、接着面１２ａの微細凹凸がつぶれ、取付相手部材２の表面に隙間なく接着する。
【００２０】
図１に示される燃料電池用貼着部品１は、図４〜図７に示される工程によって得られるものである。図４は、この燃料電池用貼着部品１の製造において、基材１１に接着剤１２が塗布された状態を示す断面図、図５は、接着剤１２が塗布された基材１１と、剥離フィルム１４とを示す断面図、図６は、基材１１に塗布された接着剤１２に剥離フィルム１４を密着した状態を示す断面図、図７は、基材１１にガスケット１３が一体成形された状態を示す断面図である。
【００２１】
すなわち、まず図４に示されるように、合成樹脂フィルムからなる基材１１の片面に接着剤１２を均一な層厚（例えば１００μｍ以下、好ましくは１０〜５０μｍ）で塗布する。
【００２２】
接着剤１２が塗布された基材１１は、いったんロール状に巻き上げて回収されるため、基材１１の裏面に、その外周に巻き上げられた部分の接着剤１２が付着して転写されてしまうことのないように、接着剤１２の塗布後、その表面には、図５及び図６に示されるように、接着剤１２を保護するための剥離フィルム１４を密着する。
【００２３】
剥離フィルム１４は、接着剤１２から容易に剥離可能なフッ素又はシリコーンコーティングフィルム等からなるものであって、図５に示されるように、接着剤１２との密着面１４ａは予め粗面加工されており、すなわち無数の微細凹凸を有するものとなっている。そしてその表面粗さは、最大粗さＲｚで０．２〜１０μｍとし、好ましくは０．５〜３μｍとする。
【００２４】
次に、上述のような基材１１、接着剤１２及び剥離フィルム１４からなる三層構造のシート１０を所定の平面形状に切断した後、図７に示されるように、基材１１における接着剤１２の塗布面と反対側の面１１ａに、液状ゴム成形材料を用いて、インジェクション成形法、圧縮成形法、ディスペンサを用いる方法、あるいはスクリーン印刷法などの適切な方法によって、ゴム状弾性材料からなるガスケット１３を一体成形する。そして、基材１１に塗布された接着剤１２には、剥離フィルム１４が密着されているので、成形過程や、その他の取扱い過程で、基材１１が接着剤１２によって金型や他の部材に接着されてしまうようなことはなく、かつ接着剤１２の接着面も剥離フィルム１４によって保護される。
【００２５】
上述の一連の工程によって得られた燃料電池用シール部品である燃料電池用貼着部品１は、先に説明した図２及び図３に示される取付相手部材２(例えばＭＥＡの電解質膜など）へ接着するに際して、まず図８に示されるように剥離フィルム１４を接着剤１２から剥がす。そして剥離フィルム１４における接着剤１２との密着面１４ａは、微細凹凸面を有する粗面状であるから、この剥離フィルム１４を剥がすと、接着剤１２の接着面１２ａには、前記密着面１４ａに倣った微細凹凸面を有する粗面が転写されている。
【００２６】
したがって、その後は、先に説明した図１〜図３に示される手順で取付相手部材２の表面に位置決めして接着することができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態では、ガスケット１３を有する燃料電池用シール部品に本発明を適用したものについて説明したが、本発明の構成は、このようなシール部品には限定されず、例えばＭＥＡの周縁部に貼着される合成樹脂フィルムからなるフレーム部材等にも適用することができる。
【実施例】
【００２８】
ＰＩ（ポリイミド）からなる合成樹脂フィルム上にホットメルト型のアクリル系接着剤を塗布し、接着剤との密着面を粗面加工した剥離フィルムを密着することによって、前記接着剤の接着面を、表面粗さがＲｚ＝１μｍとなるように粗面加工した。
【００２９】
次に、剥離フィルムを剥がし、接着剤の接着面と、試験用ＰＥＴフィルムとの摩擦係数ＪＩＳ  Ｋ７１２５に準拠して測定した。その結果、温度＝室温、移動速度＝１００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重＝２００ｇの条件下において、静摩擦係数が１．３（目標値：２以下）、動摩擦係数が０．６（目標値：０．８以下）であり、いずれも低摩擦係数を示した。
【００３０】
次に、上述の接着剤付き合成樹脂フィルムを、ナフィオン電解質膜へ熱圧着した。その際に、接着剤付き合成樹脂フィルムの位置合わせ工程においては、前記ナフィオン電解質膜への接着剤の粘着（タック）による位置合わせ作業上の困難性はなく、かつ１００℃での熱圧着によって、ナフィオン電解質膜に強固に接着されることが確認された。
【比較例】
【００３１】
ＰＩ（ポリイミド）からなる合成樹脂フィルム上にホットメルト型のアクリル系接着剤を塗布し、接着剤との密着面が平滑な剥離フィルムを密着することによって、前記接着剤の接着面の表面粗さを、Ｒｚ＝０．０５μｍとした。
【００３２】
次に、剥離フィルムを剥がし、接着剤の接着面と、試験用ＰＥＴフィルムとの摩擦係数ＪＩＳ  Ｋ７１２５に準拠して測定した。その結果、温度＝室温、移動速度＝１００ｍｍ／ｍｉｎ、荷重＝２００ｇの条件下において、静摩擦係数は８と著しく大きな値を示し、動摩擦係数は、接着剤が試験用ＰＥＴフィルムとの粘着によって測定不能であった。
【００３３】
次に、上述の接着剤付き合成樹脂フィルムを、ナフィオン電解質膜へ熱圧着した。その際に、接着剤付き合成樹脂フィルムの位置合わせ工程においては、前記ナフィオン電解質膜への接着剤の粘着によって、接着剤付き合成樹脂フィルムを電解質膜上で滑らせることができず、位置合わせ作業が著しく困難であった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る燃料電池用貼着部品の好ましい実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１の燃料電池用貼着部品を取付相手部材の表面上で位置合わせをする過程を示す断面図である。
【図３】図１の燃料電池用貼着部品を取付相手部材に接着した状態を示す断面図である。
【図４】図１の燃料電池用貼着部品の製造において、基材に接着剤が塗布された状態を示す断面図である。
【図５】図１の燃料電池用貼着部品の製造において、接着剤が塗布された基材と、剥離フィルムとを示す断面図である。
【図６】図１の燃料電池用貼着部品の製造において、基材に塗布された接着剤に剥離フィルムを密着した状態を示す断面図である。
【図７】図１の燃料電池用貼着部品の製造において、基材にガスケットが一体化された状態を示す断面図である。
【図８】図１の燃料電池用貼着部品の製造において、基材に塗布された接着剤から剥離フィルムを剥がす過程を示す断面図である。
【図９】燃料電池用貼着部品としてのシール部品を示す平面図である。
【図１０】図９のシール部品を貼着する方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  燃料電池用貼着部品
１１  基材
１２  接着剤
１２ａ  接着面
１３  ガスケット
１４  剥離フィルム
１４ａ  密着面
２  取付相手部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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