(57)【要約】【課題】多孔性膜で補強した補強型電解質膜を製造する際の多孔性膜の通気抵抗の増加抑制が可能な製造手法を提供する。【解決手段】積層セクション１００は、バックシートＢｓにシート状の電解質膜Ｍｓが形成された第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとが送り込まれる積層用ロール１１０に、エアーノズル１２０を対向して備える。積層用ロール１１０は、エアーノズル１２０からのエアー吹出領域のロール表面において、第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとを重ね合わせて積層する。こうした積層の最中において、積層セクション１００は、多孔性膜シートＰｓに向けてエアーノズル１２０から加圧エアーを吹き付ける。多孔性膜シートＰｓは、加圧エアーの吹き付けを受けて第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに貼り合わせられる。【選択図】図３
2016149284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強膜を用いた補強型電解質膜の製造方法であって、
補強膜である多孔性膜を電解質膜に積層し、該多孔性膜に向けて加圧エアーを吹き付けて、前記電解質膜に前記多孔性膜を貼り合わせる積層工程と、
前記多孔性膜が貼り合わせ済みの前記電解質膜に前記多孔性膜を含浸させる含浸工程とを備える
補強型電解質膜の製造方法。
【請求項２】
前記積層工程では、０．０５〜０．４ＭＰａの加圧エアーを吹き付ける、請求項１に記載の補強型電解質膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強型電解質膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
補強膜である多孔性膜を電解質膜に含浸させて補強され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。補強型電解質膜を得るに当たり、対向して回転するロール部材により、多孔性膜を電解質膜に押し付けて両者を貼り合わせ、多孔性膜の貼り合わせ済みの電解質膜を加熱ロールに接触させて加熱することで、電解質膜に多孔性膜を含浸させる手法が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７７２８８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、上記技術では、多孔性膜と電解質膜との貼り合わせの際に、ロール部材により両膜を押圧するので、多孔性膜の細孔が潰されて通気抵抗が増加することが危惧される。多孔性膜の通気抵抗増は、電解質膜が組み込まれた燃料電池における発電性能低下をもたらしかねない。こうしたことから、多孔性膜の細孔の潰れを抑制可能な補強型電解質膜の製造手法が要請されるに到った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、補強膜を用いた補強型電解質膜の補強型電解質膜の製造方法が提供される。この製造方法は、補強膜である多孔性膜を電解質膜に積層し、該多孔性膜に向けて加圧エアーを吹き付けて、前記電解質膜に前記多孔性膜を貼り合わせる積層工程と、前記多孔性膜が貼り合わせ済みの前記電解質膜に前記多孔性膜を含浸させる含浸工程とを備える。
【０００７】
この形態の製造方法は、電解質膜に積層した多孔性膜に向けて加圧エアーを吹き付けるので、加圧エアーが吹き付けられた多孔性膜は、エアー吹き付けに伴う押圧を受けて電解質膜に貼り付けられる。この多孔性膜の貼り合わせの過程において、多孔性膜の細孔には吹き付けられた加圧エアーが行き渡って、細孔は膜内側から支持された状態となる。よって、上記形態の補強型電解質膜の製造方法によれば、多孔性膜と電解質膜との貼り合わせに際して、多孔性膜の細孔の潰れを抑制できるので、多孔性膜の通気抵抗の増加が抑制された補強型電解質膜を容易に製造できる。
【０００８】
（２）上記形態の製造方法において、積層工程では、０．０５〜０．４ＭＰａの加圧エアーを吹き付けるようにしてもよい。こうすれば、電解質膜への多孔性膜の貼り合わせの過程において、細孔を適正に支持できるので、多孔性膜の通気抵抗の増加抑制の実効性が高まる。
【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、或いは、補強型電解質膜を備える燃料電池やその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】本実施形態における電解質膜製造装置１０の概略と後工程との関係とを模式的に示す説明図である。
【図２】電解質膜製造装置１０での製造対象である電解質膜シートＭＰｓの製造手順を示すフローチャートである。
【図３】積層セクション１００の機器構成とシート積層の様子を説明する説明図である。
【図４】含浸セクション２００の機器構成と多孔性膜シートＰｓの含浸の様子を説明する説明図である。
【図５】積層セクション１００にて多孔性膜の貼り合わせを行った実施形態品と既存手法で多孔性膜の貼り合わせを行った比較例品の貼り合わせ概要と評価一覧を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本実施形態における電解質膜製造装置１０の概略と後工程との関係とを模式的に示す説明図である。図示するように、電解質膜製造装置１０は、積層セクション１００と、連結セクション１５０と、含浸セクション２００とを備える。積層セクション１００は、後述する機器構成にて、第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとを貼り合わせて積層する。連結セクション１５０は、積層セクション１００にて積層された１次積層シートＭＰ１を螺旋状軌跡でローラー全周に巻き取って含浸セクション２００に送り出し、含浸セクション２００での後述する含浸の際にバックシートＢｓがロール表面に向くようにする。なお、積層セクション１００から含浸セクション２００に１次積層シートＭＰ１がダイレクトに搬送される場合には、連結セクション１５０は不要となる。
【００１２】
含浸セクション２００は、後述する機器構成にて、電解質膜Ｍｓに多孔性膜シートＰｓを含浸させ、次工程セクションＯｓに、多孔性膜シートＰｓが含浸済みの電解質膜シートＭＰｓを送り出す。次工程セクションＯｓがＭＥＡ（膜電極接合体：Membrane Electrode Assembly）の製造セクションであれば、電解質膜製造装置１０から送り出された電解質膜シートＭＰｓは、両膜面にアノード・カソードの電極が形成された後に型抜きに処されて、矩形状のＭＥＡとなる。このＭＥＡは、図示しない燃料電池製造ラインに搬入される。また、次工程セクションＯｓがＭＥＡ製造業者や他工場のＭＥＡ製造ラインでのＭＥＡ製造セクションであれば、電解質膜製造装置１０から送り出された電解質膜シートＭＰｓは、ロール状に巻かれた電解質膜ロール材ＭＰｒとして、ＭＥＡ製造業者や他工場のＭＥＡ製造ラインに搬入される。
【００１３】
図２は電解質膜製造装置１０での製造対象である電解質膜シートＭＰｓの製造手順を示すフローチャートであり、図３は積層セクション１００の機器構成とシート積層の様子を説明する説明図であり、図４は含浸セクション２００の機器構成と多孔性膜シートＰｓの含浸の様子を説明する説明図である。
【００１４】
図２に示すように、電解質膜製造装置１０にて電解質膜シートＭＰｓを製造するに当たっては、まず、第１電解質膜基材シートＭｓ１における電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）に、加圧エアーの吹き付け過程で多孔性膜シートＰｓを貼り合わせ（ステップＳ１００）、電解質膜Ｍｓに多孔性膜シートＰｓが積層した１次積層シートＭＰ１を形成する。この貼り合わせは、図３に示す積層セクション１００においてなされる。図３に示すように、積層セクション１００は、積層用ロール１１０と、エアーノズル１２０と、エアー供給装置１２２とを備え、積層用ロール１１０は、図中矢印方向に回転して第１電解質膜基材シートＭｓ１を搬送しつつ、エアーノズル１２０から吹き付けられる加圧エアーのエアー圧を受ける。エアー供給装置１２２は、０．０５〜０．４ＭＰａの範囲の圧力とした加圧エアーを、エアーノズル１２０に到るエアー配管１２４を介してエアーノズル１２０に送り出し、エアーノズル１２０から所定圧力の加圧エアーを吹き出す。本実施形態の電解質膜製造装置１０では、０．４ＭＰａの圧力とした加圧エアーをエアーノズル１２０から吹き出し、その際のエアー流量を流量調整バルブ１２６にて調整する。
【００１５】
積層用ロール１１０には、上流側から第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとが送り込まれ、積層用ロール１１０は、エアーノズル１２０からのエアー吹出領域のロール表面において、第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとを重ね合わせる。第１電解質膜基材シートＭｓ１は、バックシートＢｓにシート状の電解質膜Ｍｓを重ね合わせた形態であり、バックシートＢｓが積層用ロール１１０のロール表面側となり、電解質膜Ｍｓが多孔性膜シートＰｓと対向するように、積層用ロール１１０に送り込まれる。
【００１６】
バックシートＢｓは、電解質膜Ｍｓに対する剥離性を有するフッ素系の樹脂製シート、例えばテフロン（テフロンは登録商標）または炭化水素系の樹脂で形成されたシート体である。このバックシートＢｓに重なった電解質膜Ｍｓは、導電性と水素イオンの透過性を有するスルホン酸系の電解質樹脂であり、本実施形態では、４〜２０μｍの厚さのナフィオン膜（ナフィオンは登録商標）を用いた。
【００１７】
第１電解質膜基材シートＭｓ１と共に積層用ロール１１０に送り出される多孔性膜シートＰｓは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いて、厚さ１〜５μｍ、気孔率４０〜７５％程度の多孔性膜として形成されている。この他、多孔性膜シートＰｓを、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）のいずれかを用いた多孔性膜としても良い。
【００１８】
上記した機器構成の積層セクション１００での多孔性膜シートＰｓの貼り合わせ（ステップＳ１００）は、次のようになる。図３に示すように、積層セクション１００は、回転駆動している積層用ロール１１０に対して連続的に第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとを送り出し、補強膜である多孔性膜シートＰｓを積層用ロール１１０のロール表面において第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに積層する。こうした積層の最中において、積層セクション１００は、多孔性膜シートＰｓに向けてエアーノズル１２０から加圧エアー（０．４ＭＰａ）を吹き付ける。多孔性膜シートＰｓは、加圧エアーの吹き付けを受けて第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに貼り合わせられる（ステップＳ１００）。これにより、積層用ロール１１０からは、電解質膜Ｍｓに多孔性膜シートＰｓが貼り合わされた１次積層シートＭＰ１が形成され、この１次積層シートＭＰ１が連結セクション１５０（図１参照）を経て含浸セクション２００に送り出される。上記したようにエアーノズル１２０からの加圧エアーの吹き付けを行うステップＳ１００は、本願発明における積層工程を具体化した工程となる。
【００１９】
多孔性膜シートＰｓの貼り合わせを経た１次積層シートＭＰ１の形成に続き、図２に示すように、１次積層シートＭＰ１における電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）の先行予備加熱による含浸の開始（ステップＳ１１０）、１次積層シートＭＰ１における電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）への電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）の貼り合わせ（ステップＳ１２０）、第２電解質膜についての予備加熱による含浸の開始（ステップＳ１３０）、予備加熱に続く加熱を経た電解質膜Ｍｓへの多孔性膜シートＰｓの含浸の推進（ステップＳ１４０）、押圧を経た電解質膜Ｍｓへの多孔性膜シートＰｓの含浸の完遂（ステップＳ１５０）の各ステップを順次実行する。これら一連の処理は、図４の含浸セクション２００にてなされる。
【００２０】
図４に示すように、含浸セクション２００は、上流側から、搬送ロール３１０と、先行予備加熱ロール３１５と、第２電解質膜送出ロール３１７と、予備加熱ロール３２０と、一対の加熱ロール３３０，３４０と、を備える。搬送ロール３１０は、連結セクション１５０を経て積層セクション１００から送り出された１次積層シートＭＰ１を、所定のシート張力を掛けて先行予備加熱ロール３１５に送り出す。この送り出しは、１次積層シートＭＰ１のバックシートＢｓが先行予備加熱ロール３１５のロール表面の側となるようになされる。先行予備加熱ロール３１５は、図中矢印方向に回転して１次積層シートＭＰ１を搬送しつつ、このシートの電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）をバックシート越しに予備加熱（先行予備加熱：ステップＳ１１０）し、１次積層シートＭＰ１を下流側の予備加熱ロール３２０に送り出す。１次積層シートＭＰ１の電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）は、バックシート越しの先行予備加熱を受けて軟化する。この際、１次積層シートＭＰ１の多孔性膜シートＰｓは、搬送過程に掛けられている張力によって、先行予備加熱ロール３１５のロール表面に向けた力を受けるので、軟化した電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）への多孔性膜シートＰｓの含浸が始まる。
【００２１】
先行予備加熱ロール３１５での先行予備加熱の際の加熱温度は、電解質膜Ｍｓの軟化を経た多孔性膜シートＰｓの含浸が起きる温度であればよい。本実施形態では、下流側の予備加熱ロール３２０や第１の加熱ロール３３０および第２の加熱ロール３４０での加熱に伴う多孔性膜シートＰｓの含浸を起こすので、下流側の加熱ロールでの加熱状況と整合を取るよう、先行予備加熱ロール３１５での先行予備加熱の加熱温度が規定されている。
【００２２】
第２電解質膜送出ロール３１７は、バックシートＢｓにシート状の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）を重ね合わせた第２電解質膜基材シートＭｓ２を予備加熱ロール３２０に送り出す。この送り出しは、第２電解質膜基材シートＭｓ２のバックシートＢｓが予備加熱ロール３２０のロール表面側となり、第２電解質膜基材シートＭｓ２の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）が１次積層シートＭＰ１における多孔性膜シートＰｓと重なるようにしてなされる。
【００２３】
第２電解質膜基材シートＭｓ２と１次積層シートＭＰ１の送り出しを受ける予備加熱ロール３２０は、そのロール表面で１次積層シートＭＰ１に第２電解質膜基材シートＭｓ２の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）を貼り合わせる（ステップＳ１２０）。その上で、予備加熱ロール３２０は、図中矢印方向に回転して、両シートが重なった２次積層シートＭＰ２を搬送しつつ、このシートの電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）をバックシート越しに予備加熱し（予備加熱：ステップＳ１３０）、２次積層シートＭＰ２を、下流側の第１の加熱ロール３３０に送り出す。２次積層シートＭＰ２の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）は、バックシート越しの予備加熱を受けて軟化する。この際、１次積層シートＭＰ１の電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）と多孔性膜シートＰｓは、搬送過程に掛けられている張力によって、予備加熱ロール３２０のロール表面に向けた力を受けるので、軟化した電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）への多孔性膜シートＰｓの含浸が始まる。また、１次積層シートＭＰ１の電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）は、２次積層シートＭＰ２の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）に貼り合うことで、多孔性膜シートＰｓを電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）で挟持する。
【００２４】
予備加熱ロール３２０での予備加熱の際の加熱温度は、電解質膜Ｍｓの軟化を経た多孔性膜シートＰｓの含浸が起きる温度であればよい。本実施形態では、下流側の第１の加熱ロール３３０および第２の加熱ロール３４０での加熱に伴う多孔性膜シートＰｓの含浸を起こすので、下流側の加熱ロールでの加熱状況と整合を取るよう、先行予備加熱ロール３１５での先行予備加熱の加熱温度が規定されている。
【００２５】
第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０とは、それぞれ図中矢印方向に回転して、２次積層シートＭＰ２を搬送しつつ、このシートの電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜と第２電解質膜）をバックシート越しにそれぞれ加熱（ステップＳ１４０）し、２次積層シートＭＰ２を送り出す。予備加熱ロール３２０と第１の加熱ロール３３０の配置関係は、例えば、２次積層シートＭＰ２が予備加熱ロール３２０から離れて第１の加熱ロール３３０に接するまでの間の２次積層シートＭＰ２の長さが２００ｍｍ以下となるように設定される。ただし、これに限定されるものではなく、予備加熱ロール３２０で加熱された２次積層シートＭＰ２の温度（詳しくは第２電解質膜基材シートＭｓ２の電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）の温度）を維持可能な範囲であればよい。先行予備加熱ロール３１５と予備加熱ロール３２０との配置についても同様である。
【００２６】
第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０は、電解質膜Ｍｓの加熱による軟化を進めて多孔性膜シートＰｓの細孔への電解質の入り込みに伴う多孔性膜シートＰｓの含浸を促進する加熱温度に設定されている。先行予備加熱ロール３１５と予備加熱ロール３２０は、第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０での加熱温度よりも低いものの多孔性膜シートＰｓの含浸を起こす加熱温度に設定されている。また、１次積層シートＭＰ１の電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）は、先行予備加熱ロール３１５での先行予備加熱と予備加熱ロール３２０での予備加熱を受け、２次積層シートＭＰ２の形態における電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）は、予備加熱ロール３２０での予備加熱を受ける。よって、先行予備加熱ロール３１５の加熱温度を予備加熱ロール３２０より低くしてもよい。第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０とから加熱を受ける２次積層シートＭＰ２における電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）の含浸は、第１の加熱ロール３３０のロール表面では、多孔性膜シートＰｓの電解質膜Ｍｓ（第１電解質膜）への含浸がより活発に起き、第２の加熱ロール３４０ロール表面では、電解質膜Ｍｓ（第２電解質膜）への含浸が活発に起きる。また、２次積層シートＭＰ２は、一対の加熱ロール３３０，３４０によって挟まれることで、積層方向の押圧力を受けるので、この押圧力によって、２次積層シートＭＰ２における軟化済み電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）への多孔性膜シートＰｓの含浸が促進される（ステップＳ１５０）。
【００２７】
第１の加熱ロール３３０の加熱温度Ｔｈ１は、電解質膜Ｍｓを軟化させることが可能な温度、例えば、２００〜２６０℃程度に設定される。本例では、２４０℃に設定されるものとする。先行予備加熱ロール３１５と予備加熱ロール３２０の予備加熱温度Ｔｐｈ１は、電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）を、加熱前の温度の環境温度、通常は、常温Ｔｎ（本例では２５℃）から、段階的に加熱温度まで上昇させることができると共に、既述した多孔性膜シートＰｓの含浸の開始を起こし得る温度として、加熱温度Ｔｈ１よりも低い温度に設定されている。
【００２８】
第２の加熱ロール３４０の加熱温度Ｔｈ２は、第１の加熱ロール３３０の加熱温度Ｔｈ１以下に設定される。なお、第１の加熱ロール３３０は、電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）を十分に軟化させるために、上述した２００〜２６０℃程度の高温の加熱温度Ｔｈ１に設定されるので、金属製ロールを用いて構成される。これに対して、第２の加熱ロール３４０の主な目的は、一対の加熱ロール３３０，３４０による押圧による含浸の促進にある。このため、加熱温度Ｔｈ２は、電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）の軟化を維持できる温度（例えば、１７０〜１９０℃）であればよい。そこで、第２の加熱ロール３４０は、弾性の大きなゴム製ロールを用いて構成すればよい。なお、第２の加熱ロール３４０も第１の加熱ロール３３０と同様に金属製ロールとすることも可能である。
【００２９】
第１の加熱ロール３３０および第２の加熱ロール３４０による押圧力（「ニップ圧」とも呼ばれる）は、第１の加熱ロール３３０の加熱温度Ｔｈ１や第２の加熱ロール３４０の加熱温度Ｔｈ２、２次積層シートＭＰ２の搬送速度（例えば、３〜２０ｍ／ｍｉｎ）、それぞれについて設定された条件に応じて、押圧によって電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）への多孔性膜シートＰｓの含浸を促進させることができる圧力、例えば、０．１〜１ＭＰａ程度に設定される。なお、本例では、０．４ＭＰａに設定されるものとする。
【００３０】
多孔性膜シートＰｓの両側の電解質膜Ｍｓ（第１、および第２電解質膜）に多孔性膜シートＰｓが含浸された後、２次積層シートＭＰ２は、第１の加熱ロール３３０に接する側とは反対側が第２の加熱ロール３４０に接するように、第２の加熱ロール３４０の表面に沿って、例えば、０．５ＭＰａの張力で搬送される。第２の加熱ロール３４０の加熱温度Ｔｈ２は、第１の加熱ロール３３０の加熱温度Ｔｈ１より少し低い温度であり、２次積層シートＭＰ２は、第２の加熱ロール３４０上を搬送される間に、ゆっくりと温度が低下し、補強型電解質膜たる電解質膜シートＭＰｓが形成される。形成された電解質膜シートＭＰｓは、図１に示すように、次工程セクションに送り出される。上記したように電解質膜Ｍｓの軟化とこれに伴う多孔性膜シートＰｓの含浸を起こすステップＳ１１０〜１５０は、本願発明における含浸工程を具体化した工程となる。なお、ステップＳ１５０の加圧含浸工程は、省略することも可能である。加圧含浸工程を省略する場合、第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０とを所定の距離だけ離間して配置して、２次積層シートＭＰ２を加圧することなく、第１の加熱ロール３３０と第２の加熱ロール３４０による加熱により、電解質膜Ｍｓへの多孔性膜シートＰｓの含浸を行なうようにしてもよい。この場合には、第２の加熱ロール３４０は、加熱温度Ｔｈ２を第１の加熱ロール３３０と加熱温度Ｔｈ１と同じ温度設定可能な加熱ロールを用いることが好ましい。
【００３１】
次に、性能評価について説明する。図５は積層セクション１００にて多孔性膜の貼り合わせを行った実施形態品と既存手法で多孔性膜の貼り合わせを行った比較例品の貼り合わせ概要と評価一覧を示す説明図である。
【００３２】
図５の上段では、実施形態品と比較例品１〜３の貼り合わせの概要が示されている。実施形態品は、エアーノズル１２０からの加圧エアー（０．４ＭＰａ）吹き付けにより第１電解質膜基材シートＭｓ１に多孔性膜シートＰｓを貼り合わせて得たサンプル（以下、貼合サンプルと称する）である。比較例品１は、実施形態品と同程度の圧力をプレスローラーＰＲにて多孔性膜シートＰｓが受けるように押圧するニップタイプの貼り合わせにより得た貼合サンプルである。比較例品２は、実施形態品と同程度の圧力をテンションロールＴＲ１，ＴＲ２にて多孔性膜シートＰｓが受けるようにするラップタイプの貼り合わせにより得た貼合サンプルである。比較例品３は、実施形態品と同程度の圧力を多孔性膜シートＰｓが受けるように吸引ロールＶＲにて吸引する吸引ロールタイプの貼り合わせにより得た貼合サンプルである。上記した各貼合サンプルを得る際に用いた多孔性膜シートＰｓは、気孔率が７３％の多孔性膜シートである。なお、比較例品３では、吸引ロールＶＲのロール表面に多孔性膜シートＰｓが位置させて、吸引ロールＶＲからの吸引がなされる。
【００３３】
これら貼合サンプルについての評価項目は、貼合サンプルにおける多孔性膜シートＰｓの貼り合わせ強度と、貼合サンプルにおける多孔性膜シートＰｓの欠点数と、貼合サンプルにおける多孔性膜シートＰｓの細孔潰れである。貼り合わせ強度は、第１電解質膜基材シートＭｓ１から多孔性膜シートＰｓを剥離した際の強度を調べて、良好（◎）、良（○）、不良（Ｘ）を決定した。欠点数は、第１電解質膜基材シートＭｓ１に貼り合わせ済みの多孔性膜シートＰｓを、その表面から目視観察し、多孔性膜シートＰｓに局部的な浮きや剥がれの欠点の有無を観察し、欠点の観察数を調べた。図５には、欠点観察結果と良好（◎）、良（○）、やや良（△）の評価も付した。細孔潰れの程度と多孔性膜シートＰｓの通気抵抗とは相関関係にあることから、細孔潰れについては、次のようにして通気抵抗を測定した。まず、第１電解質膜基材シートＭｓ１と多孔性膜シートＰｓとが貼り合わせ済みの貼合サンプルから、多孔性膜シートＰｓを剥離し、剥離した多孔性膜シートＰｓの一方のシート面から測定基準圧の加圧エアーを吹き付け、他方の面の側にて、多孔性膜シート通過エアーの圧力を計測し、この結果から、通気抵抗を求めた。図５には、通気抵抗測定結果と良好（◎）、不良（△）の評価も付した。
【００３４】
図５の評価一覧から明らかなように、本実施形態品は、比較例品１〜３に比して、第１電解質膜基材シートＭｓ１における電解質膜Ｍｓ（図３参照）に対して多孔性膜シートＰｓの貼り合わせ強度に優れる。また、本実施形態品は、第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに貼り合わせた多孔性膜シートＰｓに、局部的な浮きや剥がれといった欠点を発生させない。加えて、本実施形態品では、第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに貼り合わせた多孔性膜シートＰｓの通気抵抗が小さくなる。このことは、本実施形態品は多孔性膜シートＰｓの細孔の潰れをさほど招かないことを意味する。これらの結果が得られた理由は、次のように推考できる。
【００３５】
本実施形態品では、エアーノズル１２０からの加圧エアー（０．４ＭＰａ）が吹き付けられた多孔性膜シートＰｓは、エアー吹き付けに伴う押圧を受けて第１電解質膜基材シートＭｓ１の電解質膜Ｍｓに貼り合わされる。この多孔性膜シートＰｓの貼り合わせは、多孔性膜シートＰｓの細孔に吹き付けられた加圧エアーが行き渡って、細孔が正圧の状態でなされるので、多孔性膜シートＰｓは、細孔により膜内側から支持された状態となる。よって、本実施形態の積層セクション１００を用いた補強型電解質膜の製造方法によれば、多孔性膜シートＰｓと電解質膜Ｍｓとの貼り合わせに際して、多孔性膜シートＰｓの細孔の潰れを抑制できるので、多孔性膜シートＰｓの通気抵抗の増加が抑制された補強型電解質膜を容易に製造できる。
【００３６】
本実施形態の補強型電解質膜の製造方法によれば、積層セクション１００におけるエアーノズル１２０から多孔性膜シートＰｓに向けて加圧エアーを吹き付ければ済むので、簡便である。しかも、そのエアー圧は、０．０５〜０．４ＭＰａというエアー加圧機器において容易に実現できる事から、過重な設備投資の必要もない。加えて、このような圧力範囲で加圧エアーを吹き付けることも容易であると共に、こうした圧力範囲の加圧エアーの吹き付けにより、電解質膜Ｍｓへの多孔性膜シートＰｓの貼り合わせの過程における細孔の潰れを抑制できるので、多孔性膜シートＰｓの通気抵抗増加を、高い実効性で抑制できる。上記した範囲においてエアー圧を調整するに当たり、多孔性膜シートＰｓの気孔率や細孔の平均径に応じて、エアー圧を規定してもよい。例えば、細孔径が小さくて気孔率が大きければ、エアー圧を低い圧力としてもよい。
【００３７】
エアーノズル１２０は、既存設備に容易に装着可能であるので、既存の補強型電解質膜の製造装置を、多孔性膜シートＰｓの通気抵抗の増加が抑制された補強型電解質膜を製造できるよう、容易に改変できる。
【００３８】
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。
【００３９】
既述した実施形態では、多孔性膜シートＰｓの両面に電解質膜Ｍｓを貼り合わせたが、多孔性膜シートＰｓの一方の面に電解質膜Ｍｓを貼り合わせるようにしてもよい。この場合には、図４における予備加熱ロール３２０のロール位置に加熱ロール３３０を配設すればよく、予備加熱ロール３２０と加熱ロール３４０を省略できる。
【００４０】
既述した実施形態では、第１電解質膜基材シートＭｓ１および第２電解質膜基材シートＭｓ２を加熱する手段として加熱ロールを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、ヒーター等の種々の加熱手段を利用することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…電解質膜製造装置
１００…積層セクション
１１０…積層用ロール
１２０…エアーノズル
１２２…エアー供給装置
１２４…エアー配管
１２６…流量調整バルブ
１５０…連結セクション
２００…含浸セクション
３１０…搬送ロール
３１５…先行予備加熱ロール
３１７…第２電解質膜送出ロール
３２０…予備加熱ロール
３３０…第１の加熱ロール
３４０…第２の加熱ロール
Ｂｓ…バックシート
ＭＰ１…１次積層シート
ＭＰ２…２次積層シート
ＭＰｒ…電解質膜ロール材
ＭＰｓ…電解質膜シート
Ｍｓ…電解質膜
Ｍｓ１…第１電解質膜基材シート
Ｍｓ２…第２電解質膜基材シート
Ｏｓ…次工程セクション
ＰＲ…プレスローラー
Ｐｓ…多孔性膜シート
ＴＲ１，ＴＲ２…テンションロール
ＶＲ…吸引ロール
【図１】
2016149284.tif 000003
【図２】
2016149284.tif 000004
【図３】
2016149284.tif 000005
【図４】
2016149284.tif 000006
【図５】
2016149284.tif 000007