(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式抄紙して得られるシート状物を原料とする樹脂硬化炭素系シート状物や多孔質炭素系シート状物において、厚みが０．０５〜０．５ｍｍ、嵩密度が０．３〜０．８ｇ／ｃｍ3 、曲げたわみが１．５ｍｍ以下、曲げ弾性率が２５Ｇｐａ以下の長尺な樹脂硬化炭素系又は多孔質炭素系のシート状物を、その巻始めの巻取り張力を単位幅当たり３０Ｎ／ｍ以上、巻終わりの巻取り張力を単位幅当たり２０Ｎ／ｍ以上に設定され、且つ巻始めから巻終わりにかけて巻取り張力を漸減させ、外径Ｄと前記シート状物の巻取り幅Ｗとが下式（１）を満足するとともに、前層に対する次層の各巻き層ごとの端面ズレ量（ｔ）が±２ｍｍ以内であり、且つ巻取り後の基準端面に対する最大端面のズレ量（Ｔ）と最大巻取り径（φｍａｘ）とが下式（２）を満足して、コアボビンに連続して巻き取ることを特徴とする樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の巻取り方法。
Ｗ／Ｄ≦４．９          ・・・・・・・（１）
Ｔ／φｍａｘ≦０．０１  ・・・・・・・（２）
【請求項２】
前記樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の耳端位置を検出すると共に、その検出信号に応じて巻取り軸又はガイドロールを軸方向に移動させることにより、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の蛇行に追従制御させることを特徴とする請求項１記載の樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の巻取り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、炭素短繊維を抄造したシート状物に熱硬化性樹脂を含浸、硬化させて得られる屈曲性のある樹脂硬化炭素系シート状物の巻取り方法に関し、特に燃料電池用電極基材として有用に用いられる多孔質炭素系シート状物の巻取り方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池を取り巻く環境は著しく進歩している。この燃料電池用の電極は、炭素繊維の短繊維を抄造して得られたシート状物を一旦乾燥した後、熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化してから焼成することにより製造する方法が主流である。
【０００３】
例えば、特開平７−１４２０６８号公報には、リン酸型燃料電池の電極材料である多孔質炭素電極基材が開示されている。同公報の多孔質炭素電極基材では、炭素繊維−炭素からなる多孔質構造の電極基材のマトリックス部に、繊維長が０．１ｍｍ以下である炭素質ミルド繊維が、電極基材の厚さ方向に存在するため、厚さ方向に配された繊維同士を交差部分以外でも結着される。従って、かかる構造をもつ電極基材は、全体的な導電性、特に電極基材の厚さ方向での導電性が向上する。
【０００４】
また、これらのリン酸型燃料電池に代わり、固体高分子型燃料電池がある。この固体高分子型燃料電池用の多孔質電極は、その電流密度がリン酸型燃料電池用電極の４〜２０倍と高いため、水素、酸素の供給量や、反応により生成した水の除去量が多くなる。また、作動温度が１００℃前後と低いため、水によりガス供給路が塞がり、ガス供給路が狭くなりやすい。そのため、固体高分子型燃料電池用の多孔質電極は、リン酸型燃料電池用の多孔質電極と比較して、ガスの拡散・透過性や、ハンドリングに耐えるための強度及び柔軟性、更に電極製造時や電極を組んだときの圧縮に耐え得る強度などが必要とされる。
【０００５】
また、電流密度が高いことから、固体高分子型燃料電池の小型化に対する要望が強く、その実現には多孔質電極の薄型化が必要となる。固体高分子型燃料電池の電極厚みは現時点では自動車用で０．２ｍｍ、据え置き用で０．３ｍｍ程度のものがあるが、将来的には更なる薄型化が望まれるものと考えられる。
【０００６】
かかる固体高分子型燃料電池用の電極材料として、特開平９−１５７０５２号公報に多孔質炭素板が開示されている。同公報に開示されている多孔質炭素板は、固体高分子型燃料電池に適用させるため、特に、厚さ方向の気体透過性を高めている。かかる多孔質炭素板は、炭素短繊維を抄造して得られた、炭素短繊維が実質的に二次元平面内においてランダムな方向に分散したシートに、レゾール型及びノボラック型のフェノール樹脂を所定の混合割合で配合した樹脂を所要量含浸させ、そのシートを加熱して前記樹脂を炭素化して得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示されている多孔質炭素系シート状物を含む燃料電池の電極材料は、炭素繊維からなるシート状物に樹脂を含浸、硬化させ、更に炭素化して得られるものであり、通常、可撓性に乏しく脆性の高いものである。そのため、一般には樹脂を硬化させる前のシート状物を１５ｃｍ×１５ｃｍ程度に切断したのち、樹脂を硬化させてから炭素化がなされる。
【０００８】
しかしながら、電池の生産性を向上させるためには、前記電極材料である多孔質炭素系シート状物を長尺品として燃料電池製造工程へと供給し、同電池製造工程での連続性を確保することが重要である。そのため、電極材料である長尺なシート状物を巻取り体として供給することが望まれている。しかし、従来の電極材料である多孔質炭素系シート状物の製造工程では、そもそも、例えば硬化処理ではホットプレス装置等を用いた回分式が主流であるため、長尺な電極材料を製造する試みはなされておらず、上述したいずれの公報にあっても、長尺な電極基材を連続して製造することについて何ら考慮がなされていない。かかる現状においては、電極材料を連続的にロール状に巻き取ることは不可能であり、そのため可撓性をもつ電極基材の開発は勿論、それを巻き取るための技術も当然に開発されることが要求される。
【０００９】
生産性向上を目的として電極材料の製造工程における連続化を図ることは勿論、続く燃料電池製造工程における生産性をも向上させるために、従来からも長尺な多孔質炭素系シート状物の製造に関して検討がなされており、先に本願出願人によって特願２０００−２０１７８１号として長尺な多孔質炭素電極基材の製造方法を提案している。
【００１０】
同出願の明細書によれば、外径７５ｍｍ以上のロールに巻取り可能な長尺な多孔質炭素電極基材を製造する技術が確立されている。しかして、こうした長尺な電極基材の巻取り体を得るとしても、
１）巻き崩れがなく、巻き端面が揃っており、
２）多孔質炭素系シート状物にダメージを与えることがなく、
３）多孔質炭素系シート状物の巻出し時に同シート状物が蛇行しない、
巻取り体でなければならず、かかる巻取り体を提供する技術の構築が急務であり、製造コスト低減の他、近年の燃料電池を取り巻く環境を考慮してもその技術の早期の開発は不可避である。
【００１１】
従って、本発明は、燃料電池製造工程において生産性が向上し、且つハンドリング性にも優れた、上述のような構造をもつ長尺な多孔質炭素系シート状物を安定して巻き取るための巻取り方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記課題を解決するために、本発明は、長尺な樹脂硬化炭素系又は多孔質炭素系のシート状物をコアボビンに連続的に巻き取ることを特徴とするシート状物の巻取り方法を主要な構成としている。
このように長尺な樹脂硬化炭素系又は多孔質炭素系のシート状物の巻取り体を得ることにより、次工程への搬送が容易となり、また保管及び在庫管理がし易くなり、燃料電池製造工程における生産性を著しく向上させ得るようになる。
【００１３】
なお、本発明における樹脂硬化炭素系シート状物とは、炭素短繊維を含む短繊維を湿式抄紙して得られる、炭素繊維が多方向に配されたシート状物を原料として、該シート状物に炭化可能なマトリックス樹脂、好ましくは熱硬化性樹脂を含浸させた後、同樹脂を硬化させたシート状物である。
また、本発明の多孔質炭素系シート状物は、好ましくは前記樹脂硬化炭素系シート状物を更に不活性雰囲気中で炭素化して得られたシート状物である。
【００１４】
上記発明によれば、前記コアボビンの外径Ｄと、前記樹脂硬化炭素系シート状物又は前記多孔質炭素系シート状物の巻取り幅Ｗとが次式（１）
Ｗ／Ｄ≦４．９              ・・・・・・・（１）
を満足することを特徴としている。
なお、本発明において樹脂硬化炭素系シート状物又は前記多孔質炭素系シート状物の巻取り幅Ｗとは、単一のコアボビンに巻き取られている一以上のシート状物の全巻取り範囲の幅寸法であり、例えば複数のシート状物が単一のコアボビンに巻き取られている場合に、前記巻取り幅Ｗは、各シート状物の間隙をも含めた、最左端側のシート状物の左端縁から、最右端側のシート状物の右端縁までの全長さ寸法をいう。
【００１５】
上記巻取り幅Ｗは、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物を製造する際に使用される硬化装置や炭素化装置によって上限の制約を受けることになる。かかる制約のなかで、コアボビンの外径Ｄを小さくし、Ｗ／Ｄの値が４．９を超えると、コアボビンへの巻取り時に前記樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物は曲げによる物理的ダメージを受ける。更には、続く燃料電池製造工程などの高次工程において本発明の巻取り体から樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物を巻き出す際、同シート状物に割れや欠けが生じやすく、巻取り体の巻取り工程や、燃料電池製造工程における生産性が損なわれる。
【００１６】
更に本件発明によれば、前層に対する次層の各巻き層ごとの端面ズレ量（ｔ）が±２ｍｍ以内であり、且つ巻取り後の基準端面に対する最大端面のズレ量（Ｔ）と最大巻取り径（φｍａｘ）とが次式（２）
Ｔ／φｍａｘ≦０．０１      ・・・・・・・（２）
を満足することを特徴としている。
【００１７】
このように巻き端面のズレが小さい巻取り体は、多孔質炭素系シート状物の端縁部分での損傷もなく、更には巻出し時のハンドリング性にも優れている。巻取り後の基準端面に対する最大端面のズレ量（Ｔ）と最大巻取り径（φｍａｘ）との比Ｔ／φｍａｘが０．０１を超えると、上述と同様に、多孔質炭素系シート状物にダメージを与え、巻き形態も不安定になるとともに、運搬時の巻き崩れの発生因子ともなる。
【００１８】
本発明のシート状物には樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物を含むものである。
前記シート状物が樹脂硬化炭素系シート状物である場合には、同樹脂硬化炭素系シート状物は炭素繊維及びマトリックス樹脂からなる原料シート状物の硬化処理物である。一方、前記シート状物が多孔質炭素系シート状物である場合には、同多孔質炭素系シート状物は炭素繊維及びマトリックス樹脂からなる原料シート状物の炭化処理物である。ここで、前記マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂のいずれでも良い。
【００１９】
前記樹脂硬化炭素系シート状物は、炭素繊維紙にマトリックス樹脂を含浸し、それを硬化することで得られる。前記炭素繊維紙を作製するための抄紙方法としては、液体の媒体中に炭素短繊維を分散させて抄造する湿式法や、空気中に炭素短繊維を分散させて降り積もらせる乾式法が適用できる。また炭素短繊維同士を結着させるバインダーとして、適当量の有機高分子物質を混ぜることが好ましい。このバインダーとしては、ポリビニルアルコール或いはアクリロニトリル系ポリマーのパルプ状物又は短繊維であることが望ましい。
【００２０】
これらのバインダーであるパルプ状物又は短繊維を炭素短繊維に混入させる方法としては、炭素短繊維とともに水中で攪拌分散させる方法と、直接混ぜ込む方法があるが、均一に分散させるためには水中で分散させる方法が好ましい。このようにバインダーを混ぜることにより、炭素繊維紙の強度を保持し、その製造途中で炭素繊維紙から炭素短繊維が剥離したり、炭素短繊維の配向が変化したりするのを防止することができる。
【００２１】
また、前記多孔質炭素系シート状物は前記樹脂硬化炭素系シート状物を不活性雰囲気中で炭素化されたシート状物であってもよい。つまり、本発明では、前記多孔質炭素系シート状物の原料シート状物として、本発明の上記樹脂硬化炭素系シート状物を用い、これを不活性雰囲気の高温下で炭素化して得られる。これにより、熱硬化性樹脂の炭化が進み、良好な導電性を示すようになる。
【００２２】
ここで、前記マトリックス樹脂が熱硬化性樹脂であることが好ましく、しかも前記樹脂硬化炭素系シート状物を１００質量％とした時に、前記熱硬化性樹脂が３０から７０質量％含まれていることが好ましい。熱硬化性樹脂の含有割合を上記割合にすることで、柔軟で巻き取りやすい多孔質炭素系シート状物とすることができる。
【００２３】
前記熱硬化性樹脂は常温において粘着性、或いは流動性を示す物でかつ炭素化後も導電性物質として残存する物質が好ましく、フェノール樹脂、フラン樹脂等を用いることができるが、中でも、フェノール樹脂が好ましい。前記フェノール樹脂としては、アルカリ触媒存在下においてフェノール類とアルデヒド類の反応によって得られるレゾールタイプフェノール樹脂を用いることができる。また、レゾールタイプの流動性フェノール樹脂に公知の方法によって酸性触媒下においてフェノール類とアルデヒド類の反応によって生成する、固体の熱融着性を示すノボラックタイプのフェノール樹脂を溶解混入させることもできるが、この場合は硬化剤、例えばヘキサメチレンジアミンを含有した、自己架橋タイプのものが好ましい。
【００２４】
フェノール類としては、例えば、フェノール、レゾルシン、クレゾール、キシロール等が用いられる。アルデヒド類としては、例えばホルマリン、パラホルムアルデヒド、フルフラール等が用いられる。また、これらを混合物として用いることができる。これらはフェノール樹脂として市販品を利用することも可能である。
【００２５】
また、前記炭素繊維の太さは、平均直径５μｍ未満の炭素短繊維を含んでいることが好ましい。このような細径炭素短繊維を用いることにより、多孔質電極基材の曲げ強さや柔軟性そして高い電気伝導性を実現することができる。平均直径が５μｍより太い炭素短繊維のみであると柔軟性が不足し、繊維間の結着点が少なく、このような炭素繊維紙を用いて作製した電極は抵抗が大きくなってしまう。
【００２６】
前記多孔質炭素系シート状物を１００質量％とした時に、炭素短繊維以外の炭化物が２０から６０質量％含まれていることが好ましい。熱硬化性樹脂はその種類や炭素繊維紙への含浸量により、最終的に多孔質炭素電極基材に炭化物として残る割合が異なってくる。そこで、多孔質炭素電極基材を１００質量％とした時に、電極基材の柔軟性発現の観点からは２０から６０質量％が炭素繊維分を除いた樹脂由来の炭化物であることが好ましい。
【００２７】
更に、前記多孔質炭素系シート状物の厚みは０．０５から０．５ｍｍであることが好ましい。多孔質炭素系シート状物を電極基材として用いる場合、その厚みは抵抗値の観点から、０．０５〜０．５ｍｍが好ましく、さらに０．１ｍｍ〜０．３ｍｍがより好ましい。厚みが０．０５ｍｍ未満であると、厚み方向の強度が弱くなり、セルスタックを組んだときのハンドリングに耐えられなくなる。また、０．５ｍｍを越えるとその電気抵抗が高くなり、スタックを積層した際にトータルの厚みが大きくなる。
【００２８】
更に本件発明によれば、嵩密度は０．３〜０．８ｇ／ｃｍ3 であることが必要であり、０．４〜０．７ｇ／ｃｍ3 が好ましい。嵩密度が０．３ｇ／ｃｍ3 未満である場合、電気抵抗が高くなるうえ、満足できる柔軟性も得られない。また、０．８ｇ／ｃｍ3 を越えて高くなるとガス透過性が悪くなり、燃料電池の性能が低下する。
【００２９】
また本件発明によれば、前記多孔質炭素系シート状物の曲げたわみは、歪み速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、支点間距離２ｃｍ、試験片幅１ｃｍの条件下で、１．５ｍｍ以上、より好ましくは２．０ｍｍ以上であり、更に、前記樹脂硬化炭素系シート状物が抄紙からなり、前記多孔質炭素系シート状物の曲げ弾性率は２５ＧＰａ以下、より好ましくは２０ＧＰａ以下であれば、連続的にロールに巻き取る際も割れにくく、長尺の電極基材を作製・取り扱いやすい。
【００３０】
上述した樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の巻取り体を製造するためには、長尺な樹脂硬化炭素系又は多孔質炭素系のシート状物を巻き取るための巻取り軸、同巻取り軸に平行に配されたプレッシャーロールを有する巻取り部、及び同巻取り部の上流側に配された耳端トリミング部とを備えてなる巻取り装置であって、前記耳端トリミング部の上流側に配された耳端位置の検出部と、同検出部からの検出信号に応じて前記巻取り軸を軸方向に移動させてシート状物の蛇行に追従制御させる制御部とを有してなることが好ましい。
【００３１】
本発明にあっては、トリミング部の上流側に耳端位置の検出部を配しており、巻取り軸を移動させてシート状物の蛇行に追従制御させるため、長尺シート状物はトリミング部において常にほぼ一定の位置を走行することになり、トリミングによる端面の蛇行が小さくなり、巻取り体の巻き端面にずれが生じない。
【００３２】
特に本件請求項１に係る発明は、長尺な樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物をコアボビンに、巻始めの巻取り張力を単位幅当たり３０Ｎ／ｍ以上、巻終わりの巻取り張力を単位幅当たり２０Ｎ／ｍ以上とし、且つ巻き始めから巻き終わりにかけて巻取り張力を漸減させながら巻き取ることを特徴としている。
【００３３】
このとき、巻始めの巻取り張力が単位幅当たり３０Ｎ／ｍ未満であると、巻き形態が不安定になると共に、走行している樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物は随所に配置された搬送ロール間でのたわみを生じるなど蛇行の発生要因となる。巻終わりの巻取り張力が単位幅当たり２０Ｎ／ｍ未満の場合も上記と同様の問題が発生し、さらに巻き崩れが生じ易くなる。
【００３４】
更に、本件発明では、前記樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の耳端位置を検出すると共に、その検出信号に応じて巻取り軸又はガイドロールを軸方向に移動させることにより、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の蛇行に追従制御させることが望ましい。
【００３５】
長尺なシート状物は伸長性がないため、例えば通常のシート状物の巻取りのように巻き始めから巻き終わりまでの巻取り張力を一定にすると、内層のシート状物が外層のシート状物により締めつけられることになり、内層の巻きが緩んでしまい巻き崩れを生じたり、巻取り体の形態が不安定となる。従って、巻始めの巻取り張力を巻終わりの巻取り張力よりも大きく設定すると共に、巻き始めから巻き終わりにかけて巻取り張力を漸減させることが必要となる。
【００３６】
このように耳端位置を検出して樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の走行状態を逐次、把握し、シート状物が蛇行してもその蛇行に追従させて安定した巻取り形態を維持することができる。特に、巻き層ごとの端面ズレ量ｔや、巻取り後の基準端面に対する最大端面のズレ量Ｔを制御することができ、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物にダメージを与えることなく安定した巻き形態を確保できる。また、巻取り体からの巻出し時に、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物が蛇行することなく安定して巻き出すことができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の好適な実施形態による樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の巻取り後の巻取り体１の斜視図、図２は同巻取り体１の一部の巻き層状態の説明図、図３は前記巻取り体１の全体の巻き層状態の説明図である。
【００３８】
本実施形態においては、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物として、炭素短繊維を含む短繊維の分散液を、例えば長網抄紙機を用いて長尺なシート状物に抄造した後、同シート状物を一旦乾燥させ、その後、熱硬化性樹脂を含浸させて同樹脂を硬化させ、続けて焼成することにより製造されたシート状物を例に説明する。
【００３９】
前記巻取り体１は、巻取り幅Ｗの樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２が、外径Ｄの均一円筒断面をもち、長さが前記シート状物２の巻取り幅Ｗよりも長いコアボビン３にロール状に巻き取られている。ここで、前記シート状物２の巻取り幅Ｗと、コアボビン３の外径Ｄとは、次式（１）
Ｗ／Ｄ≦４．９    ・・・・・・・（１）
を満たす寸法に設定されている。
【００４０】
巻取り幅Ｗは、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２を上述した方法により製造する場合に、使用される硬化装置や炭素化装置によって上限の制約を受けることになる。かかる制約のなかで、コアボビン３の外径Ｄを小さくし、Ｗ／Ｄの値が４．９を超えると、前記樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２は曲げによる物理的ダメージを受け、電極製造工程での巻取り時、及び高次工程での巻出し時に、割れ、欠けを生じやすく電極並びに燃料電池製造工程における生産性は損なわれる。
【００４１】
ここで、巻取り幅Ｗとは一つのコアボビンに対する巻取り幅であって、一つのコアボビンに複数の樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物が巻き取られている場合にあっては、隣り合うシート状物の間隙をも含めて、複数のシート状物が巻き取られている全範囲の幅を巻取り幅Ｗとする。
【００４２】
また、前層と次層との各巻き層ごとの端面ズレ量ｔ、すなわち、図２に示すようにＮ層目の端面と、その上の（Ｎ＋１）層目の端面とのズレ量ｔが±２ｍｍ以内となっている。各巻き層ごとの端面ズレ量ｔが±２ｍｍ以内の範囲を超えると、巻き端でのせり上がりなどによって樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物にダメージを与えるばかりでなく、安定した巻取りが困難になる。
【００４３】
更に、図３に示すように、巻取り後の基準端面Ａに対する最大端面Ｂのズレ量Ｔと、最大巻取り径φｍａｘとが、下式（２）
Ｔ／φｍａｘ≦０．０１  ・・・・・・・  （２）
を満足するように調節される。Ｔ／φｍａｘが０．０１を超えると、上述と同様に、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物にダメージを与え、巻き形態が不安定になるとともに、運搬時の巻き崩れの発生因子ともなる。
【００４４】
以下、炭素化処理を終えた長尺な樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物の巻取り方法について説明する。図４は本発明の巻取り装置を説明する概略図である。
【００４５】
長尺な樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２は、巻取り手段４における巻取り軸４ａに取り付けられたコアボビン３に連続的にロール状に巻き取られるが、この巻取り手段としては、巻き終わった巻取りボビン５と、次回のスタンバイボビン６との切替え作業が容易なターレットワインダー４を用いることが好ましい。更に、前記巻取り軸４ａと平行にプレッシャーロール８が配されており、安定的な巻取り状態を維持すべく巻取り面圧が保持される。
【００４６】
前記巻取り手段４の上流側にはトリミングカッター９が配され、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２は同トリミングカッター９により、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２の進行方向に直交する方向、すなわち、シート面の幅方向の両端縁をトリミングカッター９にて除去されて、巻取り端面が揃えられると共に端尺処理が施される。
【００４７】
更に、本発明にあっては、前記トリミングカッター９の上流側に、耳端位置検出手段７が配されている。図５及び図６に前記耳端位置検出手段７の概要図を示す。前記耳端位置検出手段７は、樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物２の進行方向左右両端を同時に検出できるよう、左右それぞれの同位置に設置される。耳端位置の検出方法には特に制約はないが、一般的にＥＰＣ（エッジポジションコントロール：株式会社ニレコ登録商標）と呼ばれる非接触式耳端位置検出手段を用いることが好ましい。
【００４８】
この耳端位置検出手段７の検出信号に応じて、前記巻取り手段４の巻取り軸４ａ、又は前記プレッシャーロール８より上流側に配された図示せぬガイドロールを、多孔質炭素系シート状物の進行方向に対して左右に揺動させ、或いは１本のガイドロール両端の支点の高さを変えるなどの蛇行追従機構により、多孔質炭素系シート状物の蛇行に追従制御される。そのため、トリミングカッター９の部位においてシート状物が蛇行することがなく、耳端が常に揃った状態で巻取り手段４へと送られ、端面のズレが小さく、安定した状態で巻き取ることができる。
【００４９】
上記装置を用いて本発明の樹脂硬化炭素系シート状物又は多孔質炭素系シート状物を安定して巻き取るためには、巻始めの巻取り張力を単位幅当たり３０Ｎ／ｍ以上、巻終わりの巻取り張力を単位幅当たり２０Ｎ／ｍ以上に設定すると共に、巻き始めから巻き終わりにかけて巻取り張力を漸減させている。
【００５０】
巻始めの巻取り張力が単位幅当たり３０Ｎ／ｍ未満であると、巻き形態が不安定になると共に、走行している多孔質炭素系シート状物は随所に配置された搬送ロール間でのたわみを生じるなど蛇行の発生要因となる。巻終わりの巻取り張力が単位幅当たり２０Ｎ／ｍ未満の場合も上記と同様の問題が発生し、さらに巻き崩れが生じ易くなる。また、例えば、巻き始めと巻き終わりの巻取り張力が一定の場合にも、巻き締まりや巻き崩れを生じ、巻取り体の形態が不安定となる。
【００５１】
得られた巻取り体は最終的に、製品の保護並びに巻き崩れ発生防止の観点からフィルムなどにより包装することが好ましいが、包装に関する方法、包装材の材質等に特に制限はなく、さらに運搬時の搬送形態にも特段の制限はない。
【００５２】
以下、本発明について実施例及び比較例を挙げて具体的に説明する。なお、以下の実施例及び比較例について次の条件は全て同一とした。
【００５３】
・炭素繊維紙の抄紙
平均繊維径が４μｍのポリアクリロニトリル系炭素繊維束をカットして、平均繊維長３ｍｍの短繊維を得た。炭素繊維の平均繊維径は、ＪＩＳ  Ｒ−７６０１記載のヘリウム−ネオンレーザーによる測定を１００本の炭素繊維に対して行い、その平均値をもって炭素繊維の平均繊維径とした。この短繊維束を湿式短網連続抄紙装置のスラリータンク中で水中に均一に分散させ、解繊し、十分に分散したところにバインダーであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の短繊維（クラレ株式会社製ＶＢＰ１０５−１  カット長３ｍｍ）を炭素繊維とＰＶＡとの合計量に対して１４質量％となるように均一に分散させ、送り出した。送り出されたウェブを短網板に通し、ドライヤー乾燥後、長さ１００ｍの炭素繊維紙を得た。
【００５４】
・樹脂硬化炭素系シート状物の製法
前記炭素繊維紙をフェノール樹脂（フェノライトＪ−３２５・大日本インキ化学（株）製）の２０質量％メタノール溶液のトレイに、連続的に送り込み、絞り装置にて樹脂を絞り、連続的に熱風を吹きかけ乾燥させ、樹脂含浸炭素繊維紙を得た。このとき炭素繊維紙１００質量部に対し、フェノール樹脂を１３２質量部付着した（熱硬化性樹脂割合：５７質量％）。さらに、この樹脂含浸炭素繊維紙を連続式加熱ロールプレス装置にて連続的に加熱加圧し、樹脂硬化炭素系シート状物を得た。
【００５５】
・多孔質炭素系シート状物の製法及び評価
前記樹脂硬化炭素系シート状物を、窒素ガス雰囲気中にて２０００℃の連続焼成炉において１０分間加熱し、炭素化することで厚さ０．２ｍｍの多孔質炭素系シート状物を得た。嵩密度は０．５ｇ／ｃｍ3 、炭素化樹脂比率は４１％、曲げたわみ１．６ｍｍ、曲げ弾性率１６ＧＰａであった。
【００５６】
・多孔質炭素系シート状物の幅  ：１１００ｍｍ
・多孔質炭素系シート状物の厚み：０．２ｍｍ
・巻取り速度：１ｍ／分
・巻取り手段：株式会社西村製作所製ＷＡ型２軸ターレット巻取り機
・耳端位置検出手段：株式会社ニレコ社製ＵＨ２０型耳端位置検出装置
である。
【００５７】
（実施例１）
外径Ｄが２６０ｍｍのコアボビンを採用し、巻き層ごとの端面ズレ量ｔが０．７ｍｍとなるよう調整しながら、最大巻取り径φｍａｘが４１０ｍｍとなるまで多孔質炭素系シート状物を巻き取った。このとき、巻始めの巻取り張力を４０Ｎ／ｍとし、巻終わりの巻取り張力が２７Ｎ／ｍとなるように巻取り張力を漸減させるよう調節した。
【００５８】
巻取り後の基準端面に対する最大端面ズレ量Ｔは１．３ｍｍで、割れや欠け等の問題を生じることなく、また巻き崩れや巻き締まりもなく安定的に巻き取ることが可能であった。
【００５９】
〔比較例１〕
外径Ｄが１８０ｍｍのコアボビンを採用し、実施例１と同様に巻き取った。
多孔質炭素系シート状物は、巻取り開始直後に巻取り曲率が小さいことが原因と思われる割れが発生し、それ以上の巻取りができなかった。
【００６０】
〔比較例２〕
実施例１と同じ外径Ｄ（２６０ｍｍ）のコアボビンを採用し、実施例１と同様に端面のズレを調整しながらし、巻始めの巻取り張力を４０Ｎ／ｍとし、一定の張力で巻き取った。
得られたパッケージは、外層の巻取り張力が過剰に大きかったため、内層部に撓みが生じて内装部が柔らかくなり、良好な巻き形態を得ることができなかった。
【００６１】
〔比較例３〕
実施例１と同じ外径Ｄ（２６０ｍｍ）のコアボビンを採用し、巻始めの巻取り張力を２５Ｎ／ｍとし、巻終わりの巻取り張力が１７Ｎ／ｍとなるように張力を漸減させるよう調節して巻き取った。
走行する多孔質炭素系シート状物は搬送ロール間でのたわみが大きく、正確な耳端検出が不能であったため、得られた巻取り体は端面が揃わず、巻取り状況も不安定で、更には巻き崩れの生じやすい巻取り体であった。
【００６２】
以上、説明したように、本発明の巻取り方法によれば、長尺な多孔質炭素系シート状物をノンダメージで安定的に巻き取ることができるため、同シート状物の製造工程や、次の燃料電池製造工程において格段の生産性向上が達成され、ハンドリング性に優れた多孔質炭素系シート状物の巻取り体を低コストで得ることが可能になる。
【００６３】
また、得られた多孔質炭素系シート状物の巻取り体は、巻き締まりや巻き崩れがなく、また割れや欠け等の損傷もない。更には、得られた多孔質炭素系シート状物の巻取り体は、次の燃料電池製造工程などにおいて安定して巻き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好適な実施形態による巻取り体としての多孔質炭素系シート状物の概略斜視図
である。
【図２】  上記巻取り体の一部の巻き層状態の説明図である。
【図３】  上記巻取り体の全体の巻き層状態の説明図である。
【図４】  本発明による巻取り方法を説明する概略図である。
【図５】  耳端位置検出手段の配置を説明する正面図である。
【図６】  耳端位置検出手段の配置を説明する上面図である。
【符号の説明】
１            巻取り体
２            多孔質炭素系シート状物
３            コアボビン
４            巻取り手段（ターレットワインダー）
４ａ          巻取り軸
５            巻取りボビン
６            スタンバイボビン
７            耳端位置検出手段
８            プレッシャーロール
９            トリミングカッター
Ｗ            多孔質炭素系シート状物の巻取り幅
Ｄ            コアボビンの外径
φｍａｘ      最大巻取り径
ｔ            前層に対する次層の各巻き層ごとの端面ズレ量
Ｔ            巻取り後の基準端面に対する最大端面ズレ量
【図１】
0005102923.tif 000002
【図２】
0005102923.tif 000003
【図３】
0005102923.tif 000004
【図４】
0005102923.tif 000005
【図５】
0005102923.tif 000006
【図６】
0005102923.tif 000007