(57)【要約】【課題】処理液への電解質膜前駆体の浸漬を経たイオン伝導性の付与効率を高める。【解決手段】電解質膜前駆体を処理液に浸漬させて、該電解質膜前駆体にイオン伝導性を付与するに当たり、帯状の電解質膜前駆体を含む帯状前駆体部材を、処理液を貯留して搬送方向に沿って区画された複数の処理区域に順次搬送して、帯状前駆体部材を処理区域ごとに処理液に浸漬する。帯状前駆体部材の順次搬送は、隣り合う処理区域における処理液の混濁を抑制するよう区画された処理区域に対して行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜前駆体を処理液に浸漬させて、該電解質膜前駆体にイオン伝導性を付与する電解質膜の製造方法であって、
帯状の前記電解質膜前駆体を含む帯状前駆体部材を、前記処理液を貯留した処理部が前記帯状前駆体部材の搬送方向に沿って区画された複数の処理区域に順次搬送して、前記帯状前駆体部材を前記処理区域ごとに前記処理液に浸漬する工程を備え、
前記帯状前駆体部材の前記順次搬送を行うに当たり、隣り合う前記処理区域における前記処理液の混濁を抑制するよう前記隣り合う前記処理区域を区画する、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、電解質膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質膜を製造する方法として、イオン伝導性の付与を受ける反応成分を有する電解質膜前駆体をアルカリ処理液に浸漬させてイオン伝導性を付与する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１４−０２６９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案された手法では、アルカリ処理に続く酸処理において、電解質膜前駆体に電場を与えることで、電解質膜前駆体のイオン伝導性（プロトン伝導性）を高める点で優れている。一方、電解質膜前駆体のイオン伝導性は、電解質膜前駆体の反応成分が酸処理のみならずアルカリ処理も受けることに起因することから、反応成分のアルカリ処理と云った所定の処理過程でイオン伝導性を高める余地が残されている。こうしたことから、処理液への電解質膜前駆体の浸漬を経たイオン伝導性の付与効率を高めること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、電解質膜の製造方法が提供される。この電解質膜の製造方法は、電解質膜前駆体を処理液に浸漬させて、該電解質膜前駆体にイオン伝導性を付与する電解質膜の製造方法であって、帯状の前記電解質膜前駆体を含む帯状前駆体部材を、前記処理液を貯留した処理部が前記帯状前駆体部材の搬送方向に沿って区画された複数の処理区域に順次搬送して、前記帯状前駆体部材を前記処理区域ごとに前記処理液に浸漬する工程を備え、前記帯状前駆体部材の前記順次搬送を行うに当たり、隣り合う前記処理区域における前記処理液の混濁を抑制するよう前記隣り合う前記処理区域を区画する。この形態の電解質膜の製造方法によれば、次の利点がある。
【０００７】
この形態の電解質膜の製造方法では、帯状前駆体部材を搬送上流側から搬送下流側の処理区域に順次搬送する際に、隣り合う処理区域における処理液の混濁を抑制するので、処理区域における処理液の反応成分（以下、処理液反応成分）の濃度を処理区域ごとに維持可能とする。搬送上流側の処理区域では、イオン伝導性の付与を受ける電解質膜前駆体の反応成分（以下、前駆体反応成分）の未反応成分量が多いので、前駆体反応成分の未反応成分量に対する処理液反応成分の濃度は低くなる。このように、前駆体反応成分の未反応成分量に対する処理液反応成分の濃度は低いとはいえ、搬送上流側の処理区域では、前駆体反応成分は、当該処理区域の処理液反応成分と支障なく反応する。搬送下流側の処理区域では、上流側の処理区域で既に前駆体反応成分の反応が進んでいることから、前駆体反応成分の未反応成分量は少ないので、前駆体反応成分の未反応成分量に対する処理液反応成分の濃度は高くなる。従って、この形態の電解質膜の製造方法によれば、前駆体反応成分の未反応成分量が少ない搬送下流側の処理区域において前駆体反応成分の反応を促進できるので、イオン伝導性の付与効率の向上を図ることができる。特に、処理部が処理液を貯留する一つの処理槽を有する構成においては、複数の処理区域を搬送方向に沿って形成することで、イオン伝導性の付与効率の向上を図ることができる。
【０００８】
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、電解質膜を製造装置の他、燃料電池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】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態としての電解質膜の製造方法を実施する電解質膜製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】アルカリ処理部の概略構成を示す説明図である。
【図３】アルカリ処理部の一部部位を平面視して示す説明図である。
【図４】アルカリ処理部の一部部位を拡大して示す説明図である。
【図５】比較例の電解質膜を得る装置構成を本実施形態におけるアルカリ処理部と対比して示す説明図である。
【図６】本実施形態におけるアルカリ処理部を利用して処理区域の数を変えた実施形態の電解質膜を得る様子を示す説明図である。
【図７】電解質膜前駆体の反応成分の未反応割合を示す表である。
【図８】第１変形例のアルカリ処理部の概略構成を一部部位について示す説明図である。
【図９】第１変形例のアルカリ処理部の一部部位を平面視して示す説明図である。
【図１０】第２変形例のアルカリ処理部の概略構成を一部部位について示す説明図である。
【図１１】電解質膜前駆体をロール裏面側に巻き取った場合のアルカリ処理部の一部部位の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施形態としての電解質膜の製造方法を実施する電解質膜製造装置１０の概略構成を示す説明図である。本実施形態において製造される電解質膜は、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜は、例えば、燃料電池、電解コンデンサー（電気二重層コンデンサーなど）等、種々の用途に用いることができる。
【００１１】
電解質膜製造装置１０は、繰出部１１と、アルカリ処理部２０と、第１の水洗部４０と、酸処理部６０と、第２の水洗部８０と、巻取部１２と、搬送ローラー１３〜１７と、制御部１００と、を備える。
【００１２】
繰出部１１には、薄膜ロールＲＬがセットされている。薄膜ロールＲＬは、帯状で薄膜様の電解質膜前駆体ＦＬに、搬送補助用のバックシートＢＳを貼り付け、ロール状に巻き取ったものである。ここで、電解質膜前駆体ＦＬは、電解質樹脂の前駆体高分子であるＦ型電解質樹脂（末端基が−ＳＯ2Ｆ：デュポン社製のNafion（登録商標））によって形成されている。なお、Ｆ型電解質樹脂は、そのままではプロトン伝導性を備えないため、電解質膜製造装置１０によって、後述する加水分解処理と酸処理を経てイオン伝導性が付与される。バックシートＢＳは、処理過程における電解質膜前駆体ＦＬの強度を保持するために使用される補助シートであり、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）等のポリエステル系、ポリスチレン等の高分子フィルムによって形成することができる。バックシートＢＳは、その表面に剥離加工が施された状態で電解質膜前駆体ＦＬに貼り合わされ、電解質膜前駆体ＦＬを含む帯状前駆体部材を構成する。
【００１３】
繰出部１１は、バックシートＢＳが貼り合わされた電解質膜前駆体ＦＬを、後述の各搬送ローラーと協働して、各処理部（アルカリ処理部２０，第１の水洗部４０，酸処理部６０，第２の水洗部８０）に向けて送り出す。なお、以下の説明に当たっては、バックシートＢＳが貼り合わされた電解質膜前駆体ＦＬを、単に電解質膜前駆体ＦＬと称し、必要に応じてバックシートＢＳを明示する。
【００１４】
搬送ローラー１３〜１７は、繰出部１１から繰り出された電解質膜前駆体ＦＬを、各処理部に搬送し、最終的に、電解質膜前駆体ＦＬを巻取部１２へと所定の搬送速度で搬送する。搬送ローラー１３〜１７のいずれの搬送ローラーも駆動ローラーとして構成され、搬送速度は、各処理部での処理や洗浄に必要な搬送時間（処理時間）を考慮して規定される。なお、上記した搬送ローラーの一部、例えば、繰出部１１の下流の搬送ローラー１３と、第１の水洗部４０から酸処理部６０への送り出しに関与する搬送ローラー１５と最下流の搬送ローラー１７とを駆動ローラーとし、他の搬送ローラーを従動ローラーとすることもできる。
【００１５】
アルカリ処理部２０は、温度と濃度とが調整されたアルカリ水溶液（本実施形態においては水酸化ナトリウム水溶液ＳＬ：図２参照）を貯留し、このアルカリ水溶液中で電解質膜前駆体ＦＬを搬送しつつ、電解質膜前駆体ＦＬを加水分解処理する。本実施形態では、温度を８０℃に調整しつつ、水酸化ナトリウム水溶液における水酸化ナトリウム濃度は規定濃度に調整済みである。アルカリ処理部２０における電解質膜前駆体ＦＬの搬送の様子や濃度調整については、後述する。
【００１６】
繰出部１１から繰り出された電解質膜前駆体ＦＬは、アルカリ処理部２０において水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに浸漬され、アルカリ処理に処される。電解質膜前駆体ＦＬが水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに浸漬されることにより、電解質膜前駆体ＦＬのＦ型電解質樹脂に以下の（式１）の反応が起こり、末端基が−ＳＯ2Ｆから−ＳＯ3Ｎａに変化する。この末端基（−ＳＯ2Ｆ）が電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（前駆体反応成分）であり、水酸化ナトリウムが処理液（水酸化ナトリウム水溶液ＳＬ）の反応成分（処理液反応成分）である。なお、水酸化ナトリウムに代えて水酸化カルシウムを用いることもできる。
【００１７】
−ＳＯ2Ｆ＋２ＮａＯＨ  →  −ＳＯ3Ｎａ＋ＮａＦ＋Ｈ2０  …  （式１）
【００１８】
第１の水洗部４０は、所定の温度（８０℃）の水を貯留する。アルカリ処理後の電解質膜前駆体ＦＬは、第１の水洗部４０を通過する間において水に浸漬され、水洗処理に処される。これにより、電解質膜前駆体ＦＬの表面および内部に付着していた水酸化ナトリウム水溶液が除去される。第１の水洗部４０が貯留する水は、少なくともナトリウムイオンを含有しない、いわゆる、脱イオン水である。
【００１９】
酸処理部６０は、温度と濃度とを調整された酸水溶液（本実施形態においては硝酸水溶液）を貯留する。本実施形態では、硝酸水溶液は、８０℃の液温と１ｍｏｌ／Ｌの硝酸水溶液濃度に調整されている。水洗後の電解質膜前駆体ＦＬは、酸処理部６０において硝酸水溶液に浸漬され、酸処理が施される。これにより、電解質膜前駆体ＦＬに以下の（式２）の反応が起こり、末端基が、−ＳＯ3Ｎａから−ＳＯ3Ｈに変化する。第１の水洗部４０において、電解質膜前駆体ＦＬの表面および内部の水酸化ナトリウム水溶液の少なくとも一部が除去されているため、酸処理部６０の硝酸水溶液におけるナトリウムイオン濃度の上昇が抑制される。式２における末端基（−ＳＯ3Ｎａ）が電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（前駆体反応成分）であり、硝酸が処理液（硝酸水溶液）の反応成分（処理液反応成分）である。
【００２０】
−ＳＯ3Ｎａ＋ＨＮＯ3  →  −ＳＯ3Ｈ＋ＮａＮＯ3  …  （式２）
【００２１】
第２の水洗部８０は、所定の温度（８０℃）の水（いわゆる、脱イオン水）を備える。酸処理後の電解質膜前駆体ＦＬは、第２の水洗部８０において水に浸漬される。これにより電解質膜前駆体ＦＬから硝酸が除去される。
【００２２】
巻取部１２は、第２の水洗部８０を通過し乾燥された電解質膜前駆体ＦＬを巻き取る。この巻取りの際に、バックシートＢＳが剥離される。
【００２３】
このように、電解質膜製造装置１０の各処理部が行う処理によって、電解質膜前駆体ＦＬは、プロトン伝導性を備えないＦ型電解質樹脂から、プロトン伝導性を備えるＨ型電解質樹脂（高分子鎖末端が−ＳＯ3Ｈ）からなる電解質膜に変化する。すなわち、電解質膜製造装置１０は、電解質膜前駆体ＦＬに対して加水分解処理と酸処理を行うことにより、電解質膜前駆体ＦＬにイオン伝導性を付与し、電解質膜を生成する。
【００２４】
制御部１００は、中央処理装置と主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成されている。制御部１００は、電解質膜製造装置１０の各駆動機器を制御する。具体的には、制御部１００は、繰出部１１や巻取部１２の他、搬送ローラー１３〜１７を駆動制御して、所定の搬送速度で、電解質膜前駆体ＦＬを各処理部に亘って搬送させる。また、アルカリ処理部２０が備える後述するヒータＨ１〜Ｈ８の他、第１の水洗部４０、酸処理部６０および第２の水洗部８０におけるヒータについても、制御部１００は、ヒータ温度を制御する。
【００２５】
図２はアルカリ処理部２０の概略構成を示す説明図であり、図３はアルカリ処理部２０の一部部位を平面視して示す説明図であり、図４はアルカリ処理部２０の一部部位を拡大して示す説明図である。図２に示すように、アルカリ処理部２０は、薬液槽２１に処理液としての水酸化ナトリウム水溶液ＳＬを貯留し、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５とヒータＨ１〜Ｈ８を有する。搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５は、従動ローラーとして構成される。この搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５は、処理部上流の搬送ローラー１３の側から処理部下流の搬送ローラー１４に掛けて配設され、薬液槽２１の底面付近と液面上部とに交互に位置する。薬液槽２１の底面付近に配設された搬送ローラーＲ１等の各搬送ローラーは、内周壁２１ａ（図３参照）にローラー両端が軸支され、液面上部に配設された搬送ローラーＲ２等の各搬送ローラーは、内周壁２１ａの上方側において図示しない保持プレートにローラー両端が軸支される。
【００２６】
搬送ローラー１３から繰り出された電解質膜前駆体ＦＬは、搬送ローラーＲ１、搬送ローラーＲ２・・・搬送ローラーＲ１５の順に掛け渡されて搬送され、搬送ローラー１４を経て第１の水洗部４０（図１参照）に搬入される。つまり、搬送ローラー１３から繰り出された電解質膜前駆体ＦＬは、薬液槽２１の水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに浸漬する進入経路ＦＬ１に沿って搬送ローラーＲ１に到り、この搬送ローラーＲ１で向きを変えて、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬから脱する退出経路ＦＬ２で搬送ローラーＲ２に到る。本実施形態の電解質膜製造装置１０は、図１におけるＡ部拡大図、Ｂ部拡大図に示すように、進入経路ＦＬ１にある電解質膜前駆体ＦＬと退出経路ＦＬ２にある電解質膜前駆体ＦＬとを向かい合わせる。搬送ローラーＲ２以降においても同様である。
【００２７】
ヒータＨ１〜Ｈ８は、両面からの発熱が可能なパネル状のヒータ構成を備える。そして、ヒータＨ１〜Ｈ８は、薬液槽２１の水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに没した状態で、進入経路ＦＬ１にある電解質膜前駆体ＦＬと退出経路ＦＬ２にある電解質膜前駆体ＦＬとの間に位置する。なお、ヒータＨ１〜Ｈ８は、図示しない温度センサからのセンサ信号に基づいて制御部１００により温調制御され、各ヒータが属する後述の処理区域Ｓ１〜Ｓ８における液温を８０℃に調整する。
【００２８】
本実施形態の電解質膜製造装置１０は、図３に示すように、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５のローラー長を電解質膜前駆体ＦＬの幅（約３００ｍｍ）より数ミリ程度長くして、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５を薬液槽２１の幅方向に配設する。よって、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬのエッジ部ＦＬＥと薬液槽２１の幅方向の内周壁２１ａとの間は、数ミリ（例えば、５ｍｍ）となり、この間隔は電解質膜前駆体ＦＬの幅寸法に比して格段に小さい。こうしたことから、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬは、図２に示すように、搬送ローラー１３から搬送ローラーＲ１を経て搬送ローラーＲ２に到る間において、進入経路ＦＬ１と退出経路ＦＬ２に沿って処理区域Ｓ１を形成する。同様に、電解質膜前駆体ＦＬは、搬送ローラーＲ２から搬送ローラーＲ３を経て搬送ローラーＲ４に到る間に処理区域Ｓ２を、搬送ローラーＲ４から搬送ローラーＲ５を経て搬送ローラーＲ６に到る間に処理区域Ｓ３を、搬送ローラーＲ６から搬送ローラーＲ７を経て搬送ローラーＲ８に到る間に処理区域Ｓ４を、搬送ローラーＲ８から搬送ローラーＲ９を経て搬送ローラーＲ１０に到る間に処理区域Ｓ５を、搬送ローラーＲ１０から搬送ローラーＲ１１を経て搬送ローラーＲ１２に到る間に処理区域Ｓ６を、搬送ローラーＲ１２から搬送ローラーＲ１３を経て搬送ローラーＲ１４に到る間に処理区域Ｓ７を、搬送ローラーＲ１４から搬送ローラーＲ１５を経て搬送ローラー１４に到る間に処理区域Ｓ８を、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬを貯留する一つの薬液槽２１に形成する。
【００２９】
これら処理区域Ｓ１〜Ｓ８は、電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って薬液槽２１を区画した複数の処理区域となる。電解質膜前駆体ＦＬは、処理区域Ｓ１〜Ｓ８に順次搬送されて、処理区域Ｓ１〜Ｓ８の処理区域ごとに水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに浸漬される。また、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬのエッジ部ＦＬＥと薬液槽２１の幅方向の内周壁２１ａとの間隔が既述したように電解質膜前駆体ＦＬの幅寸法に比して格段に小さいことから、処理区域Ｓ１〜Ｓ８は、隣り合う処理区域における水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの混濁が抑制されるようにして、隣り合う処理区域と電解質膜前駆体ＦＬにより区画されることになる。このため、処理区域Ｓ１〜Ｓ８では、例えば図４に示す処理区域Ｓ３では、進入経路ＦＬ１と退出経路ＦＬ２に沿って搬送されている電解質膜前駆体ＦＬにより、ヒータＨ３の両側に循環流ＳＬＦが生じ、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの液面には揺れが起きる。この循環流ＳＬＦと液面揺れにより、処理区域Ｓ３では、ヒータＨ３の両側で水酸化ナトリウム水溶液ＳＬが攪拌される。図４に示す処理区域Ｓ４および他の処理区域Ｓ１〜Ｓ８でも同様である。なお、図４に示す処理区域Ｓ３と処理区域Ｓ４で挟まれた区画区域Ｓ３４は、拡大断面視から分かるようにバックシートＢＳが水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに露呈することから、電解質膜前駆体ＦＬのアルカリ処理には関与しない。
【００３０】
ここで、アルカリ処理部２０における水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの濃度調整について説明する。薄膜ロールＲＬにおける電解質膜前駆体ＦＬのアルカリ処理を開始する前の準備工程や、薄膜ロールＲＬを取り替える段取り工程では、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５には電解質膜前駆体ＦＬは掛け渡されていない。この状態において、薬液槽２１における水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウム濃度をセンシングしつつ、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬと純水の補充を行い、薬液槽２１における水酸化ナトリウム水溶液ＳＬを、アルカリ処理の際の規定水酸化ナトリウム濃度（例えば、４０％）に調整する。この濃度調整の後、電解質膜前駆体ＦＬが既述したように搬送ローラー１３から搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡され、電解質膜前駆体ＦＬのアルカリ処理が開始される。上記した規定水酸化ナトリウム濃度（例えば、４０％）は、薄膜ロールＲＬに巻かれた電解質膜前駆体ＦＬに含まれる反応成分（−ＳＯ2Ｆ）にイオン伝導性を付与できるに足りる濃度である。
【００３１】
搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬそのものにより、既述したように処理区域Ｓ１〜Ｓ８が電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って区画して形成される。そして、隣り合う処理区域の間では水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの混濁が抑制される。よって、処理区域Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれの処理区域は、隣り合う処理区域における水酸化ナトリウム濃度の影響を受けず、当該処理区域でのアルカリ処理の進行に応じた水酸化ナトリウム濃度を維持する。なお、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの温度は、処理区域Ｓ１〜Ｓ８に対応するヒータＨ１〜Ｈ８にて、処理区域ごとに８０℃に随時調整される。
【００３２】
次に、本実施形態の電解質膜製造装置１０で製造された電解質膜の性能評価について説明する。図５は比較例の電解質膜を得る装置構成を本実施形態におけるアルカリ処理部２０と対比して示す説明図であり、図６は本実施形態におけるアルカリ処理部２０を利用して処理区域の数を変えた実施形態の電解質膜を得る様子を示す説明図である。図５に示す比較例のアルカリ処理部１２０は、既存装置であり、薬液槽２１に貯留した水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５の全てを水没させて備え、薬液槽底部にヒータＨ１を有する。そして、このアルカリ処理部１２０では、平面視において、電解質膜前駆体ＦＬのエッジ部ＦＬＥ（図３参照）と薬液槽２１の内周壁２１ａとの間の間隙が、処理液攪拌ができるように広げられており、アルカリ処理部１２０は、図示しないファンにて水酸化ナトリウム水溶液ＳＬを薬液槽２１において攪拌する。
【００３３】
図６は、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に対する電解質膜前駆体ＦＬの掛け渡しの様子を変えることで、薬液槽２１において電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って、電解質膜前駆体ＦＬにより処理区域Ｓ１〜Ｓ６を区画する様子と、処理区域Ｓ１〜Ｓ４を区画する様子と、処理区域Ｓ１〜Ｓ２を区画する様子を示している。処理区域Ｓ１〜Ｓ６を区画するには、搬送ローラーＲ６と搬送ローラーＲ１０を除く各搬送ローラーに図示するように電解質膜前駆体ＦＬを掛け渡す。処理区域Ｓ１〜Ｓ４を区画するには、搬送ローラーＲ４と搬送ローラーＲ６と搬送ローラーＲ１０と搬送ローラーＲ１２を除く各搬送ローラーに図示するように電解質膜前駆体ＦＬを掛け渡す。処理区域Ｓ１〜Ｓ２を区画するには、搬送ローラーＲ２と搬送ローラーＲ４と搬送ローラーＲ６と搬送ローラーＲ１０と搬送ローラーＲ１２と搬送ローラーＲ１４を除く各搬送ローラーに図示するように電解質膜前駆体ＦＬを掛け渡す。
【００３４】
性能評価を行うに当たっては、図５に示す処理区域Ｓ１〜Ｓ８を有するアルカリ処理部２０でアルカリ処理がなされた実質形態１の電解質膜前駆体ＦＬと、図５に示すアルカリ処理部１２０でアルカリ処理がなされた比較例の電解質膜前駆体ＦＬと、図６に示す処理区域Ｓ１〜Ｓ６を有するアルカリ処理部２０でアルカリ処理がなされた実質形態２の電解質膜前駆体ＦＬと、図６に示す処理区域Ｓ１〜Ｓ４を有するアルカリ処理部２０でアルカリ処理がなされた実質形態３の電解質膜前駆体ＦＬと、図６に示す処理区域Ｓ１〜Ｓ２を有するアルカリ処理部２０でアルカリ処理がなされた実質形態４の電解質膜前駆体ＦＬとを試験サンプルとした。実施形態１〜４および比較例におけるアルカリ処理は、温度が８０℃で水酸化ナトリウム濃度が４０％の水酸化ナトリウム水溶液を処理液として用いた。そして、得られたそれぞれの試験サンプルについて、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）で分光解析を行い、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合を測定した。図７は電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合を示す表である。なお、試験サンプルは、性能評価を行う都合から、電解質膜前駆体ＦＬから電解質膜を製造する際の規定の搬送速度よりも早い搬送速度で得られたものであるので、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合はゼロ以上となり、図７に示すように、各試験サンプルごとに異なる未反応割合となった。
【００３５】
図７から明らかなように、比較例の電解質膜前駆体ＦＬでは、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合が４０％と高く、アルカリ処理がさほど進行していない。これに対し、実施形態１〜４のいずれの電解質膜前駆体ＦＬも、比較例の電解質膜前駆体ＦＬより電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合が小さくなり、アルカリ処理が比較例に比して進行している。そして、処理区域の数が多くなる程、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合は小さくなり、特に、八つの処理区域Ｓ１〜Ｓ８を有するアルカリ処理部２０でアルカリ処理がなされた実質形態１の電解質膜前駆体ＦＬは、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応割合が比較例の半分にまで低下した。
【００３６】
以上説明した本実施形態の電解質膜製造装置１０を用いた電解質膜の製造方法（以下、本実施形態の電解質膜の製造方法）によれば、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬそのものにより区画形成した処理区域Ｓ１〜Ｓ８での混濁抑制を図り、処理区域Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれで水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの処理液反応成分たる水酸化ナトリウムの濃度を維持することができる。しかも、処理区域Ｓ１〜Ｓ８ごとの水酸化ナトリウムの濃度維持を、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に電解質膜前駆体ＦＬを掛け渡すことで達成できることから、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、装置構成の簡略化、延いては、コスト低下を図ることができる。
【００３７】
本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、処理区域Ｓ１〜Ｓ８ごとで水酸化ナトリウムの濃度を維持した上で、搬送上流側の処理区域では、即ち実施形態１の処理区域Ｓ１〜Ｓ４や実施形態２の処理区域Ｓ１〜Ｓ３、実施形態３の処理区域Ｓ１〜Ｓ２、実施形態４の処理区域Ｓ１では、イオン伝導性の付与を受ける電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量が多いので、この反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量に対する水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの処理液反応成分たる水酸化ナトリウムの濃度を低くする。そうであっても、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、実施形態１の処理区域Ｓ１〜Ｓ４や実施形態２の処理区域Ｓ１〜Ｓ３、実施形態３の処理区域Ｓ１〜Ｓ２、実施形態４の処理区域Ｓ１の搬送上流側の処理区域では、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）を、それぞれの上記処理区域の水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウムと支障なく反応させて、イオン伝導性の付与のための反応を進行させる。
【００３８】
これに加え、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、搬送下流側の処理区域では、即ち実施形態１の処理区域Ｓ５〜Ｓ８や実施形態２の処理区域Ｓ４〜Ｓ６、実施形態３の処理区域Ｓ３〜Ｓ４、実施形態４の処理区域Ｓ２では、これら処理区域より上流の上記処理区域で既に電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の反応が進んでいることから、この反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量は少ないので、反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量に対する水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウムの濃度を高くする。従って、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量が少ない搬送下流側の上記処理区域において、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）とそれぞれの上記処理区域の水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウムとの反応を促進できる。これらの結果、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、電解質膜前駆体ＦＬへのイオン伝導性の付与効率を高めることができる。
【００３９】
本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、図４に示すように、進入経路ＦＬ１と退出経路ＦＬ２に沿って搬送されている電解質膜前駆体ＦＬにより、処理区域Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれにおいて、ヒータＨ３の両側に循環流ＳＬＦを生じさせ、水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの液面に揺れを起こす。よって、本実施形態の電解質膜の製造方法によれば、循環流ＳＬＦと液面揺れにより、処理区域Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれにおいてヒータＨ３の両側で水酸化ナトリウム水溶液ＳＬを攪拌するので、攪拌のためだけのファンといった駆動機器が不要となり、機器構成の簡略化、延いてはコスト低下を図ることができる。
【００４０】
次に、変形例について説明する。図８は第１変形例のアルカリ処理部２０Ａの概略構成を一部部位について示す説明図であり、図９はアルカリ処理部２０Ａの一部部位を平面視して示す説明図である。図示するように、このアルカリ処理部２０Ａは、薬液槽２１に貯留した水酸化ナトリウム水溶液ＳＬに、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５の全てを水没させて備える点で、図５に示す既存構成のアルカリ処理部１２０と同様である。また、アルカリ処理部２０Ａは、仕切壁２７を電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って複数有する点でその構成が相違し、電解質膜前駆体ＦＬの幅や搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５のローラー長は、アルカリ処理部２０と同様である。
【００４１】
仕切壁２７のそれぞれは、向かい合う内周壁２１ａに亘って形成されて、内周壁２１ａの上端から薬液槽２１の内部に掛けて設けられ、下端を底部側に水没した搬送ローラーＲ５と搬送ローラーＲ７と搬送ローラーＲ９の表面近傍に位置させる。仕切壁２７の下端と搬送ローラー表面との間隔は、数ｍｍとされているので、隣り合う仕切壁２７は、その間において搬送ローラーに掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬと協働して、処理区域を形成する。図８では、処理区域Ｓ２〜Ｓ５が形成されている様子が示されている。また、仕切壁２７は、その中央域に、両面からの発熱が可能なパネル状のヒータを組み込んで備え、図８では、ヒータＨ３〜Ｈ５が組み込まれている様子が示されている。
【００４２】
このアルカリ処理部２０Ａによっても、仕切壁２７と電解質膜前駆体ＦＬとによって、処理区域Ｓ１〜Ｓ８を電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って区画して形成するので、既述した効果を奏することができる。また、アルカリ処理部２０Ａは、図５に示す既存構成のアルカリ処理部１２０に対して、仕切壁２７の追加設置、ローラー長の長い搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５への交換により、電解質膜前駆体ＦＬへのイオン伝導性の付与効率を高めることができる。このことは、既存構成のアルカリ処理部１２０を、電解質膜前駆体ＦＬへのイオン伝導性の付与効率が高い装置に容易に改造できることを意味する。
【００４３】
図１０は第２変形例のアルカリ処理部２０Ｂの概略構成を一部部位について示す説明図である。図示するように、このアルカリ処理部２０Ｂは、既述したアルカリ処理部２０に、処理液補充部２８を追加して備える。処理液補充部２８は、処理区域Ｓ１〜Ｓ８のそれぞれに用意され、制御部１００（図１参照）の制御を受ける。制御部１００は、図示しない処理液濃度センサでセンシングした濃度に基づいて、処理液補充部２８から、該当する処理区域に処理液である水酸化ナトリウム水溶液ＳＬ或いは水酸化カルシウム水溶液ＳＬを追加補充する。このアルカリ処理部２０Ｂによれば、処理液補充部２８からの処理液補充により、実施形態１の処理区域Ｓ１〜Ｓ４や実施形態２の処理区域Ｓ１〜Ｓ３、実施形態３の処理区域Ｓ１〜Ｓ２、実施形態４の処理区域Ｓ１の搬送上流側の処理区域において、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量に対する水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウムの濃度や、水酸化カルシウム水溶液ＳＬの水酸化カルシウム濃度を確実に低くできる。そして、こうした濃度状況を、電解質膜前駆体ＦＬが順次搬送されてくる搬送過程において、維持できる。
【００４４】
また、このアルカリ処理部２０Ｂによれば、実施形態１の処理区域Ｓ５〜Ｓ８や実施形態２の処理区域Ｓ４〜Ｓ６、実施形態３の処理区域Ｓ３〜Ｓ４、実施形態４の処理区域Ｓ２の搬送下流側の処理区域において、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量に対する水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの水酸化ナトリウムの濃度や、水酸化カルシウム水溶液ＳＬの水酸化カルシウム濃度を確実に高くできる。そして、こうした濃度状況を、電解質膜前駆体ＦＬが順次搬送されてくる搬送過程において維持するので、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の未反応成分量が少ない搬送下流側の上記処理区域において、電解質膜前駆体ＦＬの反応成分（−ＳＯ2Ｆ）の反応をより促進して、電解質膜前駆体ＦＬへのイオン伝導性の付与効率を高めることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
既述した実施形態では、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡した電解質膜前駆体ＦＬによる処理区域Ｓ１〜Ｓ８の区画形成を、アルカリ処理部２０において行ったが、酸処理部６０における電解質膜前駆体ＦＬの酸処理に適用することもできる。具体的には、酸処理部６０の薬液槽に、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５を既述したように配設し、電解質膜前駆体ＦＬをこれら搬送ローラーに掛け渡せばよい。
【００４７】
既述した実施形態では、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に電解質膜前駆体ＦＬを掛け渡すことで形成した処理区域Ｓ１〜Ｓ８を、隣り合う処理区域における水酸化ナトリウム水溶液ＳＬの混濁が抑制されるように区画するに当たり、電解質膜前駆体ＦＬのエッジ部ＦＬＥと薬液槽２１の幅方向の内周壁２１ａとの間隔を電解質膜前駆体ＦＬの幅寸法に比して格段に小さい５ｍｍとしたが、この間隔は、混濁抑制が確保できるよう、電解質膜前駆体ＦＬの幅や搬送速度等に応じて規定すればよい。
【００４８】
既述した実施形態では、繰出部１１における薄膜ロールＲＬにおいて、電解質膜前駆体ＦＬが表面（上面）となるよう電解質膜前駆体ＦＬを巻き取っているが、電解質膜前駆体ＦＬが裏面側となるように電解質膜前駆体ＦＬを巻き取るようにしてもよい。図１１は電解質膜前駆体ＦＬをロール裏面側に巻き取った場合のアルカリ処理部２０Ｃの一部部位の概略構成を示す説明図である。このアルカリ処理部２０Ｃでは、薬液槽２１の底側に配設された搬送ローラーＲ５や搬送ローラーＲ７等の搬送ローラーを薬液槽２１の底壁面に接近させ、ローラー表面の電解質膜前駆体ＦＬと薬液槽２１の底壁面との隙間を、既述した電解質膜前駆体ＦＬのエッジ部ＦＬＥと内周壁２１ａの壁面との隙間と同様、数ｍｍとして隣り合う処理区域での処理液混濁を抑制すればよい。
【００４９】
既述した第１変形例のアルカリ処理部２０Ａでは、ヒータＨ１〜Ｈ８を仕切壁２７に組み込んだが、仕切壁２７の両面にパネルヒータを装着したり、仕切壁２７の両側に、壁から離してパネルヒータを設置してもよい。
【００５０】
既述した実施形態では、搬送ローラーＲ１〜Ｒ１５に掛け渡された電解質膜前駆体ＦＬを、処理区域Ｓ１〜Ｓ８の区画形成に用いたが、有底凹状の薬液槽を電解質膜前駆体ＦＬの搬送方向に沿って複数並べ、電解質膜前駆体ＦＬを、搬送上流側の薬液槽から搬送下流側の薬液槽に順次搬送するようにしてもよい。こうするには、例えば図２に示す薬液槽底部側の搬送ローラーＲ１と搬送ローラーＲ３、搬送ローラーＲ５・・・搬送ローラーＲ１５を、搬送方向に沿って並べられた個々の薬液槽に水没設置し、図２に示す薬液槽上方の搬送ローラーＲ２と搬送ローラーＲ４、搬送ローラーＲ６・・・搬送ローラーＲ１４を、搬送方向に沿って並べられて隣り合う薬液槽の上方に配設すればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０…電解質膜製造装置
１１…繰出部
１２…巻取部
１３〜１７…搬送ローラー
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…アルカリ処理部
２１…薬液槽
２１ａ…内周壁
２７…仕切壁
２８…処理液補充部
４０…第１の水洗部
６０…酸処理部
８０…第２の水洗部
１００…制御部
１２０…アルカリ処理部
ＢＳ…バックシート
ＦＬ…電解質膜前駆体
ＦＬ１…進入経路
ＦＬ２…退出経路
ＦＬＥ…エッジ部
Ｈ１〜Ｈ８…ヒータ
Ｒ１〜Ｒ１５…搬送ローラー
ＲＬ…薄膜ロール
Ｓ１〜Ｓ８…処理区域
Ｓ３４…区画区域
ＳＬ…水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液
ＳＬＦ…循環流
【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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【図１１】
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