CN104923454A - 间歇涂敷方法以及间歇涂敷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种间歇涂敷方法及间歇涂敷装置,即使在涂敷开始时也能够得到均匀的涂敷形状。一边以辊至辊方式使电解质膜以恒定速度连续移动,一边从涂敷喷嘴在该电解质膜的上表面间歇涂敷催化剂油墨。在涂敷间歇,在涂敷喷嘴的顶端形成催化剂油墨的积液。当涂敷开始时,使涂敷喷嘴移动,以使涂敷喷嘴的顶端与电解质膜的上表面之间的间隔变为与涂敷间隙不同的接触间隙,来使积液与涂敷区域的涂敷起始端接触,由此在催化剂油墨既不过量也不会不足的情况下在涂敷区域涂敷催化剂油墨。形成于电解质膜的上表面的涂敷膜的膜厚越厚,接触间隙越大,在膜厚大于预定值时,接触间隙大于涂敷间隙。

Description

间歇涂敷方法以及间歇涂敷装置
技术领域
本发明涉及一种一边以辊至辊方式使基材连续移动,一边在该基材的上表面间歇地涂敷涂敷液的间歇涂敷方法以及间歇涂敷装置。
背景技术
近年来,燃料电池作为汽车、家用、移动电话等的驱动电源而引起了关注。燃料电池是通过燃料中所含有的氢(H2)和空气中的氧(O2)的电化学反应而产生电力的发电系统,具有发电效率高,对环境的负荷轻的优点。
在燃料电池中,根据使用的电解质的不同而存在着若干种类,其中有一种使用离子交换膜(电解质膜)作为电解质的固体高分子型燃料电池(PEFC:Polymer electrolyte fuel cell)。由于固体高分子型燃料电池能够在常温下工作以及小型轻量化,所以期待应用于汽车、便携设备。
固体高分子型燃料电池一般是层叠多个单电池而构成的。一个单电池是用一对隔离板夹持膜电极接合体(MEA:Membrane-Electrode-Assembly)的两侧而构成的。膜电极接合体是在膜催化剂层接合体(CCM:Catalyst-coatedmembrane)的两侧再配置气体扩散层而成的,该膜催化剂层接合体是在电解质的薄膜(高分子电解质膜)的两个表面上形成催化剂层而成的。利用隔着高分子电解质膜配置于两侧的催化剂层和气体扩散层构成一对电极层,其中的一者是阳极,另一者是阴极。含有氢的燃料气体与阳极接触,且空气与阴极接触,从而借助电化学反应而产生电力。
如这样的膜催化剂层接合体通常是以如下的方式制造的,即,一边以辊至辊方式连续运送电解质膜,一边在该电解质膜的上表面涂敷使含有白金(Pt)的催化剂粒子分散于乙醇等溶剂中的催化剂油墨(电极膏),再使该催化剂油墨干燥。当涂敷固体高分子型燃料电池的催化剂油墨时,为了消除高价的白金催化剂的损耗,要求进行在电解质膜的上表面上间歇地涂敷催化剂油墨的间歇涂敷。另外,当进行间歇涂敷时,需要在应该涂敷油墨的涂敷区域没有过量且不会不足地涂敷催化剂油墨,即需要将催化剂油墨涂敷得既覆盖整个涂敷区域又不从涂敷区域溢出。
在专利文献1中披露了,一边用支撑辊支撑基材并使基材连续移动,一边将涂料从狭缝喷嘴间歇地涂敷到该基材上的技术。在专利文献1所披露的技术中,以当涂敷间歇时使狭缝喷嘴向远离支撑辊的方向移动且当涂敷时使狭缝喷嘴靠近支撑辊的方式移动,使得涂敷起始端以及末端是直线的。
另外,在专利文献2、3中提出了如下的技术方案,虽然不是辊至辊的连续运送,但是一边使基板相对于喷嘴移动,一边从喷嘴向基板供给处理液以进行涂敷处理,在涂敷的最后阶段调整喷嘴与基板的间隙以改善涂敷品质。
专利文献1:JP特开平7-275786号公报
专利文献2:JP特开2007-190483号公报
专利文献3:JP特开2007-208140号公报
但是,如专利文献1所披露的技术那样,仅简单地当涂敷间歇时使喷嘴远离支撑辊,当涂敷时使喷嘴靠近支撑辊,即使能够使涂敷起始端以及末端是直线的,涂敷起始端以及末端的宽度也会变得不均匀。即,有时涂敷起始端以及末端的宽度会从涂敷区域溢出或者出现不足。
另外,在专利文献2、3中,虽然披露了在涂敷的最后阶段涂敷品质改善,但是对涂敷开始时的涂敷品质改善却没有提出任何方案。这是因为,在专利文献2、3所披露的技术中,当涂敷开始时基板相对于喷嘴是停止的(即相对速度是零),不需要特别的处理也能够得到足够的涂敷品质。
然而,如在制造膜催化剂层接合体的情况那样,在以辊至辊方式使基材连续移动的情况下,即使当涂敷开始时基材就以恒定速度相对于喷嘴移动,因此仅简单地使喷嘴靠近基材并喷出涂敷液是难以得到均匀的涂敷形状的。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供一种在涂敷开始时也能够得到均匀的涂敷形状的间歇涂敷方法以及间歇涂敷装置。
为了解决上述问题,技术方案1的发明为一种间歇涂敷方法,一边利用第二辊卷取从第一辊送出的基材,来使该基材连续移动,一边在该基材上间歇地涂敷涂敷液,其特征在于,包括:接触工序,使在顶端形成有涂敷液的积液的狭缝喷嘴接近被支撑辊支撑的所述基材,使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为能够使所述积液与所述基材的上表面接触的第一间隔,移动工序,在所述积液与所述基材的上表面接触之后,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为与第一间隔不同的第二间隔,涂敷工序,一边将所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔维持第二间隔,一边从所述狭缝喷嘴向所述基材的上表面涂敷涂敷液。
另外,技术方案2的发明的特征在于,在技术方案1的发明的间歇涂敷方法中,在所述涂敷工序中形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚越厚,在所述接触工序中,第一间隔越大。
另外,技术方案3的发明的特征在于,在技术方案2的发明的间歇涂敷方法中,在所述涂敷工序中形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚大于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
另外,技术方案4的发明的特征在于,在技术方案1的发明的间歇涂敷方法中,涂敷液的表面张力越小,在所述接触工序中,第一间隔越大。
另外,技术方案5的发明的特征在于,在技术方案4的发明的间歇涂敷方法中,在涂敷液的表面张力小于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
另外,在技术方案6的发明的特征在于,在技术方案1~5中任一项发明的间歇涂敷方法中,在所述涂敷工序结束时,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为小于第二间隔的第三间隔。
另外,技术方案7的发明的特征在于,在技术方案1~6中任一项发明的间歇涂敷方法中,所述基材是燃料电池的电解质膜,所述涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨。
另外,技术方案8的发明为一种间歇涂敷装置,一边利用第二辊卷取从第一辊送出的基材,来使该基材连续移动,一边在该基材上间歇地涂敷涂敷液,其特征在于,具有:支撑辊,支撑进行移动的所述基材,狭缝喷嘴,在被所述支撑辊支撑的所述基材上涂敷涂敷液,驱动单元,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴接近或者远离所述支撑辊,控制单元,控制所述驱动单元;所述控制单元控制所述驱动单元,使得在顶端形成有涂敷液的积液的所述狭缝喷嘴接近被所述支撑辊支撑的所述基材,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为能够使所述积液与所述基材的上表面接触的第一间隔,并且在所述积液与所述基材的上表面接触之后,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面的间隔变为与第一间隔不同的第二间隔,来在基材的上表面上涂敷涂敷液。
另外,技术方案9的发明的特征在于,在技术方案8的发明的间歇涂敷装置中,一边将所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔维持第二间隔,一边从所述狭缝喷嘴涂敷涂敷液,要形成于所述基材的上表面涂敷膜的膜厚越厚,第一间隔越大。
另外,技术方案10的发明的特征在于,在技术方案9的发明的间歇涂敷装置中,在形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚大于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
另外,技术方案11的发明的特征在于,在技术方案8的发明的间歇涂敷装置中,涂敷液的表面张力越小,第一间隔越大。
另外,技术方案12的发明的特征在于,在技术方案11的发明的间歇涂敷装置中,在涂敷液的表面张力小于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
另外,技术方案13的发明的特征在于,在技术方案8~12中任一项发明的间歇涂敷装置中,当结束从所述狭缝喷嘴的涂敷时,所述控制单元控制所述驱动单元,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面的间隔变为比第二间隔小的第三间隔。
另外,技术方案14的发明的特征在于,在技术方案8~13中任一项发明的间歇涂敷装置中,所述基材是燃料电池的电解质膜,所述涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨。
根据技术方案1~7的发明,由于使在顶端形成有涂敷液的积液的狭缝喷嘴接近被支撑辊支撑的基材,使狭缝喷嘴的顶端与基材的上表面之间的间隔变为积液与基材的上表面接触的第一间隔,该第一间隔与向基材的上表面涂敷涂敷液时的第二间隔不同,所以当涂敷开始时,能够在涂敷液既不过量也不会不足的情况下,在基材的应该涂敷的区域涂敷涂敷液,即使在涂敷开始时也能够得均匀的涂敷形状。
特别地,根据技术方案6的发明,在涂敷工序结束时,使狭缝喷嘴移动,以使狭缝喷嘴的顶端与基材的上表面之间的间隔变为小于第二间隔的第三间隔,所以即使是在涂敷结束时也能够得到均匀的涂敷形状。
特别地,根据技术方案7的发明,基材是燃料电池的电解质膜,涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨,所以能够避免含有贵的白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨的浪费性地消耗。
根据技术方案8~14的发明,由于使在顶端形成有涂敷液的积液的狭缝喷嘴接近被支撑辊支撑的基材,以狭缝喷嘴的顶端与基材的上表面之间的间隔变为能够使积液与基材的上表面接触的第一间隔,该第一间隔与向基材的上表面涂敷涂敷液时的第二间隔不同,所以当涂敷开始时,能够在涂敷液既不过量也不会不足的情况下,在基材的应该涂敷的区域涂敷涂敷液,即使是在涂敷开始时也能够得到均匀的涂敷形状。
特别地,根据技术方案13的发明,由于当结束从狭缝喷嘴的涂敷时,狭缝喷嘴移动,以使狭缝喷嘴的顶端与基材的上表面之间的间隔变为小于第二间隔的第三间隔,所以即使是在涂敷结束时也能够得到均匀的涂敷形状。
特别地,根据技术方案14的发明,由于基材是燃料电池的电解质膜,涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨,所以能够避免含有贵的白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨的浪费性消耗。
附图说明
图1是示出本发明的间歇涂敷装置的概略结构的图。
图2是涂敷喷嘴以及支撑辊的周围的放大图。
图3是示意地示出在电解质膜的上表面间歇涂敷催化剂油墨的状态的俯视图。
图4A、图4B是示出在涂敷喷嘴的顶端形成有催化剂油墨的积液的状态的图。
图5A、图5B是示出在简单地使涂敷喷嘴接近电解质膜的情况下形成的涂敷膜的涂敷形状的图。
图6是示出在图1的间歇涂敷装置中以恒定速度移动的电解质膜上涂敷催化剂油墨的顺序的流程图。
图7是示出在接触间隙大于涂敷间隙的情况下对涂敷喷嘴的顶端与电解质膜的上表面之间的间隔进行控制的图。
图8是示出在接触间隙小于涂敷间隙的情况下对涂敷喷嘴的顶端与电解质膜的上表面之间的间隔进行控制的图。
图9是示出将形成有比较大的积液的涂敷喷嘴移动至比涂敷间隙大的接触间隙而该积液与电解质膜接触的状态的图。
图10是示出涂敷喷嘴以涂敷间隙进行稳定的涂敷处理的状态的图。
图11是示出将形成有比较小的积液的涂敷喷嘴移动至比涂敷间隙小的接触间隙而该积液与电解质膜接触的状态的图。
图12是示出利用本发明的间歇涂敷技术而形成的涂敷膜的涂敷形状的图。
其中,附图标记说明如下:
2   电解质膜
6   背部保护片
8   涂敷膜
11  放卷辊
12  卷取辊
15  支撑辊
20  涂敷喷嘴
21  喷出口
23  驱动马达
29  油墨供给机构
30  干燥炉
81  积液
90  控制部
100 间歇涂敷装置
EG  结束间隙
IG  移动间隙
SG  接触间隙
TG  涂敷间隙
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对本发明的实施方式进行详细地说明。
图1是示出本发明的间歇涂敷装置100的概略结构的图。此外,在图1以及以后的各图中,为了容易理解,根据需要夸大或者简化各部分的尺寸、数量来进行描绘。在该间歇涂敷装置100中,一边以辊至辊方式连续运送作为基材的带状的电解质膜2,一边在该电解质膜2的上表面上间歇地涂敷作为涂敷液的催化剂油墨,使该催化剂油墨干燥来在电解质膜2的上表面上形成催化剂层(电极层)来制造固体高分子型燃料电池的膜催化剂层接合体。此外,电解质膜2的上表面是指电解质膜2的两个面中的一个面,并形成有阳极或者阴极的任一者的催化剂层。另外,电解质膜2的下表面是指与上表面相反一侧的另一个面,并形成有与上表面不同的极性的催化剂层。即,上表面以及下表面仅是为了识别电解质膜2的两个面的标记,并不限定任一特定的面为上表面或者下表面。
间歇涂敷装置100具有以下的主要构件:放卷辊11、支撑辊15、涂敷喷嘴20、干燥炉30、卷取辊12。另外,间歇涂敷装置100具有管理装置整体的控制部90。
放卷辊11卷绕有电解质膜2,且在该电解质膜2上贴合有用于保护的背部保护片,放卷辊11连续地送出作为基材的该电解质膜2。电解质膜2从放卷辊11送出再由卷取辊12卷取,从而按照涂敷喷嘴20、干燥炉30的顺序以辊至辊方式连续地以恒定速度移动。另外,辅助辊16进行引导使从放卷辊11送出的电解质膜2沿着预定的运送路径移动。能够适当设置辅助辊16的个数以及位置。
作为电解质膜2,可以使用以往用于固体高分子型燃料电池的膜催化剂层接合体的氟类、烃类等高分子电解质膜。例如,作为电解质膜2,可以使用含有全氟碳磺酸(Perfluorocarbon sulfonic acid)的高分子电解质膜(例如,美国DuPont公司制造的Nafion(注册商标)、旭硝子(株)制造的Flemion(注册商标)、旭化成(株)制造的Aciplex(注册商标)、戈尔(Gore)公司制造的Goreselect(注册商标)等)。
上述的电解质膜2非常薄,机械强度弱,并具有因大气中的少量湿气而容易膨胀而另一方面当湿度降低时收缩的特性,极其容易变形。因此,在初始状态下,在放卷辊11中卷绕有带有背部保护片的电解质膜2,来防止电解质膜2的变形。作为背部保护片可以使用富有机械强度且形状保持功能优良的树脂材料,例如PEN(聚萘二甲酸)、PET(聚对苯二甲酸乙二脂)的薄膜。在本实施方式中,在电解质膜2的下表面贴合有背部保护片。
就卷绕在放卷辊11上的初期状态的带有背部保护片的电解质膜2而言,电解质膜2的膜厚是5μm~30μm,宽度最大是300mm左右。另外,背部保护片的膜厚是25μm~100μm,其宽度稍大于电解质膜2的宽度。此外,背部保护片的宽度也可以与电解质膜2的宽度相同。
在从放卷辊11向卷取辊12的电解质膜2的运送路径的途中依次设置有涂敷喷嘴20以及干燥炉30。图2是涂敷喷嘴20以及支撑辊15的周围的放大图。涂敷喷嘴20是沿着电解质膜2的宽度方向具有狭缝状的喷出口21的狭缝喷嘴。
涂敷喷嘴20安装于底座架22,并使得从涂敷喷嘴20的喷出口21的喷出方向大致沿着水平方向。底座架22与通过驱动马达23来进行旋转的滚珠丝杠24螺合。另外,底座架22安装在导轨26上且能够相对于导轨26自由滑动,导轨26设置在基台25上。通过驱动马达23使滚珠丝杠24正转或者反转,底座架22被导轨26引导而前后滑动,随之安装于底座架22的涂敷喷嘴20如箭头AR2所示进退移动,来接近或者远离支撑辊15。此外,在涂敷喷嘴20上也可以附设调整相对于支撑辊15的姿势的机构。
支撑辊15隔着电解质膜2与涂敷喷嘴20相向。支撑辊15能够以旋转轴沿着与涂敷喷嘴20的狭缝状喷出口21平行的水平方向的方式自由旋转。支撑辊15支撑从放卷辊11送出并连续移动的电解质膜2的下表面。更严谨地讲,支撑辊15与贴合于电解质膜2的下表面的背部保护片直接接触来支撑电解质膜2。因此,涂敷喷嘴20设置为其喷出口21与由支撑辊15支撑的电解质膜2的上表面相向。
由于支撑辊15在与旋转轴垂直的方向上被固定,所以由支撑辊15支撑的电解质膜2的位置稳定。因此,若涂敷喷嘴20的位置是一定的,则由支撑辊15支撑的电解质膜2与涂敷喷嘴20的喷出口21之间的间隔稳定,且始终恒定。
从油墨供给机构29向涂敷喷嘴20供给作为涂敷液的催化剂油墨。在本实施方式中使用的催化剂油墨例如含有催化剂粒子、离子传导性电解质以及分散剂。作为催化剂粒子可以使用公知或者市售的,只要是引起高分子型燃料电池的阳极或者阴极的燃料电池反应的催化剂粒子即可,并不特别限定,例如能够使用白金(Pt)、白金合金、白金化合物等。作为其中的白金合金,例如可以举出从由钌(Ru)、钯(Pd)、镍(Ni)、钼(Mo)、铱(Ir)、铁(Fe)等组成组中选择的至少一种金属与白金的合金。一般地,阴极用的催化剂油墨的催化剂粒子使用白金,阳极用的催化剂油墨的催化剂粒子使用上述的白金合金。
另外,催化剂粒子也可以是催化剂微粒子担载于碳粉上的所谓的碳载催化剂粉。碳载催化剂的平均粒径通常是10nm~100nm左右,优选是20nm~80nm左右,最优选是40nm~50nm左右。担载催化剂微粒子的碳粉并没有特别限制,例如,可以举出槽法炭黑、炉法炭黑、科琴炭黑(Ketjen black)、乙炔炭黑、灯黑(Lamp black)等炭黑、石墨、活性炭、碳纤维、碳纳米管等。这些可以单独地使用一种,也可以两种以上并用。
在如上述的催化剂粒子中加入溶剂以形成能够从狭缝喷嘴涂敷的膏。作为溶剂,可以使用水、乙醇、n-丙醇以及n-丁醇等醇类、醚类、酯类以及氟类等有机溶剂。
进一步地,向使催化剂粒子分散于溶剂中而得到溶液中,添加具有离子交换基的高分子电解质溶液。作为一个例子,使担载有50wt%白金的炭黑(田中贵金属工业(株)制造的“TEC10E50E”)分散于水、乙醇以及高分子电解质溶液(美国DuPont公司制造的Nafion液“D2020”)中得到催化剂油墨。将如这样混合得到的膏作为催化剂油墨,从油墨供给机构29供给至涂敷喷嘴20。
涂敷喷嘴20从喷出口21喷出由油墨供给机构29供给的如上所述的催化剂油墨,来涂敷于在被支撑辊15支撑的状态下移动的电解质膜2的上表面。涂敷喷嘴20在连续喷出催化剂油墨时能够进行连续涂敷,当间断地喷出催化剂油墨时能够进行间歇涂敷,而在本实施方式中进行间歇涂敷。另外,控制部90通过控制例如油墨供给机构29的泵来调整涂敷喷嘴20喷出的催化剂油墨的喷出流量。
返回图1,干燥炉30位于电解质膜2的运送路径的路径途中,设置于涂敷喷嘴20的下游侧。干燥炉30向在其内部经过的电解质膜2吹送70~120℃的热风来进行加热,由此对涂敷于电解质膜2的上表面上的催化剂油墨进行干燥处理。通过该干燥处理,溶剂从催化剂油墨中蒸发出来而形成催化剂层。作为干燥炉30,能够使用公知的热风干燥炉,也可以是使用除了热风干燥以外的远红外线、近红外线、过热水蒸气的干燥炉。
经过干燥炉30的电解质膜2被卷取辊12卷取。卷取辊12卷取在下表面贴合有背部保护片且上表面形成有催化剂层的电解质膜2。另外,卷取辊12给予从放卷辊11送出的带有背部保护片的电解质膜2一定的张力。
另外,作为控制部90的硬件的结构与一般的计算机相同。即,控制部90具有:进行各种运算处理的CPU;作为存储基本程序的读取专用的存储器的ROM;作为存储各种信息的读写自由的存储器的RAM;预先存储控制用软件、数据等的磁盘。控制部90的CPU通过执行预定的处理程序,控制设于间歇涂敷装置100的各动作机构来进行催化剂层的形成处理。
下面,对具有上述结构的间歇涂敷装置100的动作内容进行说明。在本实施方式的间歇涂敷装置100中,通过用卷取辊12卷取从放卷辊11送出的作为基材的电解质膜2,通过辊至辊方式,以恒定速度使电解质膜2连续移动。而且,一边使电解质膜2连续移动,一边从涂敷喷嘴20在该电解质膜2的上表面涂敷作为涂敷液的催化剂油墨。此时,涂敷喷嘴20对以恒定速度移动的电解质膜2进行间断地涂敷催化剂油墨的间歇涂敷。
图3是示意地示出在电解质膜的上表面间歇涂敷催化剂油墨的状态的俯视图。如图3所示,通过从涂敷喷嘴20向从放卷辊11向卷取辊12以恒定速度移动的带有背部保护片6的电解质膜2的上表面间断地喷出催化剂油墨,在电解质膜2的上表面以一定间隔不连续地形成一定尺寸的矩形的催化剂油墨的涂敷膜8。形成于电解质膜2的上表面的各涂敷膜8的宽度由涂敷喷嘴20的狭缝状的喷出口21的宽度来决定。另外,各涂敷膜8的长度由涂敷喷嘴20的催化剂油墨喷出时间和电解质膜2的运送速度来决定。此外,催化剂油墨是能够从涂敷喷嘴20涂敷的膏,且具有能够在电解质膜2上维持涂敷膜8的形状的程度的粘性。
为了对以恒定速度移动的电解质膜2进行如图3所示的间歇涂敷,在涂敷区域(电解质膜2上的应该供给催化剂油墨的区域)的涂敷起始端到达与涂敷喷嘴20的喷出口21相向的位置之前,需要从喷出口21流出催化剂油墨来在涂敷喷嘴20的顶端事先形成催化剂油墨的积液。其理由是,因为在间歇涂敷装置100中并不是如专利文献2、3所记载的发明那样,在涂敷开始时喷嘴与基材的相对速度是零,而是电解质膜2始终以恒定速度连续移动,所以如果从涂敷区域的涂敷起始端到达与喷出口21相向的位置之后再开始喷出催化剂油墨,则来不及。
图4A、4B是示出在涂敷喷嘴20的顶端形成有催化剂油墨的积液81的状态的图。事先形成于涂敷喷嘴20的顶端的催化剂油墨的积液81的大小,根据要形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚而不同。在要形成厚的涂敷膜8的情况下,如图4A所示,需要在涂敷喷嘴20的顶端事先形成比较大的积液81。反之,在要形成薄的涂敷膜8的情况下,如图4B所示,需要在涂敷喷嘴20的顶端事先形成比较小的积液81。
当对以恒定速度移动的电解质膜2进行间歇涂敷时,使在顶端形成有催化剂油墨的积液81的涂敷喷嘴20接近电解质膜2,使该积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。若这样,则能够从连续移动的电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端起可靠地涂敷催化剂油墨。
然而,若仅是简单地使涂敷喷嘴20接近电解质膜2来使积液81与涂敷区域接触,会产生如下面的图5A、图5B所示的问题。图5A、图5B是示出在简单地使涂敷喷嘴20接近电解质膜2来使积液81与涂敷区域接触的情况下所形成的涂敷膜8的涂敷形状的图。首先,在使如图4A所示的比较大的积液81与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端接触的情况下,会如图5A所示,在涂敷起始端产生催化剂油墨的溢出部91。这是因为大量的积液81在涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2之间被挤出并扩散。这样的催化剂油墨的溢出部91不仅产生于积液81的液量较多的情况,而且也会产生于催化剂油墨的表面张力较低的情况。此外,在图5A、图5B中,涂敷膜8的左端是涂敷起始端,右端是涂敷结束端。
另一方面,在使图4B所示的较小的积液81与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端接触的情况下,则会如图5B所示,在涂敷起始端产生催化剂油墨的收缩部92。这是因为积液81的液量不足以填满涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2之间的空间。这样的催化剂油墨的收缩部92不仅发生于积液81的液量较少的情况,而且发生于催化剂油墨的表面张力较高的情况。
另外,如图5A、图5B所示,在涂敷区域的涂敷结束端也产生了催化剂油墨的收缩部93。这是由于越接近涂敷结束端,从涂敷喷嘴20喷出的催化剂油墨的流量越少。此外,在涂敷区域的涂敷起始端与涂敷结束端之间的区域,由于从涂敷喷嘴20以一定的喷出流量喷出的催化剂油墨因毛细管现象而在涂敷喷嘴20与电解质膜2之间扩散,并且利用涂敷喷嘴20的顶端部来限制过度地扩散,所以既不溢出也不收缩,能够稳定地进行涂敷。
在形成图5A、图5B所示的不均匀的涂敷形状的情况下,担心浪费含有贵的白金作为催化剂粒子的催化剂油墨,或者燃料电池的发电性能降低。因此,在本发明中,如下所述地得到均匀的涂敷形状。
图6是示出在间歇涂敷装置100向以恒定速度移动的电解质膜2上涂敷催化剂油墨的顺序的流程图。以下说明的催化剂油墨的涂敷顺序是控制部90控制间歇涂敷装置100的各动作机构来进行的。
间歇涂敷装置100通过用卷取辊12对从放卷辊11送出的电解质膜2进行卷取,来使电解质膜2以恒定速度(在本实施方式中,例如100mm/秒)连续移动。而且,一边使电解质膜2连续移动,一边从涂敷喷嘴20向该电解质膜2的上表面间歇涂敷催化剂油墨。涂敷于固体高分子型燃料电池的电解质膜2上的催化剂油墨与上述的相同,含有例如白金、白金合金等催化剂粒子、离子传导性电解质以及分散剂。涂敷喷嘴20涂敷的催化剂油墨可以是阴极用的,也可以是阳极用的。催化剂油墨的粘度是例如0.05Pa/s(帕斯卡秒),固体成分浓度例如为15vol%。
首先,如图4A、4B所示,在涂敷间歇,即从涂敷喷嘴20完成某一涂敷后到下一次进行涂敷之间的期间,在涂敷喷嘴20的顶端形成催化剂油墨的积液81(步骤S1)。如上所述,在电解质膜2的上表面要形成比较厚的涂敷膜8的情况下,在涂敷喷嘴20的顶端形成比较大的积液81(图4A)。另一方面,在电解质膜2的上表面要形成比较薄的涂敷膜8的情况下,在涂敷喷嘴20的顶端形成比较小的积液81(图4B)。
在涂敷间歇,涂敷喷嘴20位于使得涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔为移动间隙IG的位置。“移动间隙IG”是500μm~3mm左右。
接着,在电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端将要到达与涂敷喷嘴20的喷出口21相向的位置之前,控制部90控制驱动马达23使涂敷喷嘴20开始移动,使涂敷喷嘴20接近被支撑辊15支撑的电解质膜2。此时,移动涂敷喷嘴20,使得涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从移动间隙IG变为接触间隙(第一间隔)SG(步骤S2)。“接触间隙SG”指,能够使形成于涂敷喷嘴20的顶端的积液81与被支撑辊15支撑的电解质膜2的上表面接触的涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔。
根据形成于涂敷喷嘴20的顶端的积液81与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端接触的时刻以及移动速度,将涂敷喷嘴20移动至接触间隙SG。当从移动间隙IG移动至接触间隙SG时,涂敷喷嘴20的移动速度是例如为25mm/秒。此外,将涂敷喷嘴20移动以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为接触间隙SG,简略地称为涂敷喷嘴20移动至接触间隙SG(以后有时也使用同样的说法)。
接下来,在催化剂油墨的积液81刚与电解质膜2的上表面接触之后,移动涂敷喷嘴20,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从接触间隙SG变为涂敷间隙(第二间隔)TG(步骤S3)。“涂敷间隙TG”是指,在从涂敷喷嘴20喷出催化剂油墨来稳定地在电解质膜2的上表面上进行涂覆时,涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔。
此处,接触间隙SG与涂敷间隙TG是不同的设定值。在后述的步骤S4中涂敷来自涂敷喷嘴20的催化剂油墨而形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚越厚,接触间隙SG设定为越大的值。而且,若在步骤S4中进行涂敷而形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚大于预定值,则接触间隙SG设定为大于涂敷间隙TG的值。反之,若在步骤S4中进行涂敷而形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚小于或等于预定值,则接触间隙SG设定为小于涂敷间隙TG的值。
图7是示出在接触间隙SG大于涂敷间隙TG的情况下控制涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔的图。另一方面,图8是示出在接触间隙SG小于涂敷间隙TG的情况下控制涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔的图。在图7以及图8中,在横轴上示出与涂敷喷嘴20的喷出口21相向的电解质膜2的位置,在纵轴上示出涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔。
涂敷喷嘴20进行移动,以在涂敷喷嘴20的喷出口21与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端相向的时刻,涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为接触间隙SG。在要形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚大于预定值的情况下,涂敷喷嘴20移动至大于涂敷间隙TG的接触间隙SG,积液81与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端接触(图7)。在催化剂油墨的积液81与电解质膜2的上表面接触之后,涂敷喷嘴20在接触间隙SG停止短时间后,从接触间隙SG移动至比接触间隙SG小的涂敷间隙TG。作为一个例子,涂敷喷嘴20移动至接触间隙SG,积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触之后,在0.001秒后涂敷喷嘴20开始从接触间隙SG移动至涂敷间隙TG。若电解质膜2以100mm/秒的速度移动,则积液81与电解质膜2接触后涂敷喷嘴20在接触间隙SG停止0.001秒期间,电解质膜2移动了0.1mm。
另外,当从接触间隙SG移动至涂敷间隙TG时,涂敷喷嘴20的移动速度例如为2mm/秒,接触间隙SG以及涂敷间隙TG分别是例如150μm以及100μm。在这种情况下,涂敷喷嘴20从接触间隙SG到涂敷间隙TG的移动时间是0.025秒。若电解质膜2以100mm/秒的速度移动,则在涂敷喷嘴20从接触间隙SG移动至涂敷间隙TG的期间,电解质膜2移动了2.5mm。因此,在涂敷喷嘴20的顶端与距离涂敷区域的涂敷起始端大约2.6mm的位置相向的时刻,涂敷喷嘴20移动至涂敷间隙TG的动作结束。
在涂敷喷嘴20移动至涂敷间隙TG之后,一边将涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔维持涂敷间隙TG,一边从涂敷喷嘴20向电解质膜2的上表面的涂敷区域涂敷催化剂油墨(步骤S4)。这样在图7的情况下,事先在涂敷喷嘴20的顶端形成比较大的积液81,涂敷喷嘴20使积液81以比进行稳定涂敷时的涂敷间隙TG大的接触间隙SG与涂敷区域的涂敷起始端接触。
图9是示出在电解质膜2的上表面形成比较厚的涂敷膜8的情况下形成有比较大的积液81的涂敷喷嘴20移动至比涂敷间隙TG大的接触间隙SG来使该积液81与电解质膜2接触的状态的图。由于此时的接触间隙SG大于进行稳定涂敷时的涂敷间隙TG,所以即使积液81的液量较多,也可以防止在涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2之间催化剂油墨被挤出而从涂敷区域的宽度方向上的两端扩散至外侧的情况。因此,能够消除图5A所示的涂敷区域的涂敷起始端处的催化剂油墨的溢出部91。
图10是示出涂敷喷嘴20以涂敷间隙TG进行稳定的涂敷处理的状态的图。当涂敷喷嘴20向以恒定速度移动的电解质膜2以一定流量喷出催化剂油墨来进行稳定的涂敷处理时,因毛细管现象催化剂油墨在涂敷喷嘴20与电解质膜2之间扩散,并且通过涂敷喷嘴20的顶端部限制催化剂油墨从涂敷区域的宽度方向的两端向外侧扩散,所以既没有溢出也没有收缩,能够进行稳定的涂敷。
在涂敷喷嘴20移动至涂敷间隙TG稳定的涂敷处理进行了规定时间的时刻,涂敷喷嘴20开始移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从涂敷间隙TG变为结束间隙(第三间隔)EG(步骤S5)。“结束间隙EG”是指,在涂敷喷嘴20停止喷出催化剂油墨结束涂敷处理时,涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔。在结束从涂敷喷嘴20的涂敷处理时,逐渐减少来自涂敷喷嘴20的催化剂油墨的喷出流量。在将要开始减少催化剂油墨的喷出流量前,涂敷喷嘴20开始从涂敷间隙TG向结束间隙EG移动。作为一个例子,在涂敷喷嘴20的喷出口21与在上游侧距离电解质膜2的涂敷区域的涂敷结束端10mm的位置相向的时刻,开始减少催化剂油墨的喷出流量。在这种情况下,在例如涂敷喷嘴20的喷出口21与在上游侧距离电解质膜2的涂敷区域的涂敷结束端11mm的位置相向的时刻,涂敷喷嘴20开始从涂敷间隙TG向结束间隙EG移动。
结束间隙EG小于涂敷间隙TG。如上述的例子,若涂敷间隙TG是100μm,则结束间隙EG例如为70μm。另外,在从涂敷间隙TG移动至结束间隙EG时,涂敷喷嘴20的移动速度例如为0.3mm/秒。在这种情况下,涂敷喷嘴20从涂敷间隙TG到结束间隙EG的移动时间大约是0.1秒钟。若电解质膜2以100mm/秒的速度移动,则在涂敷喷嘴20从涂敷间隙TG向结束间隙EG移动的期间,电解质膜2移动了10mm。因此,在涂敷喷嘴20的喷出口21将要与涂敷区域的涂敷结束端相向之前,涂敷喷嘴20向结束间隙EG的移动动作结束。
若这样,虽然随着涂敷喷嘴20靠近涂敷区域的涂敷结束端,来自涂敷喷嘴20的催化剂油墨的喷出流量减少,但是由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔也从涂敷间隙TG向结束间隙EG逐渐变窄,所以防止催化剂油墨收缩而从涂敷区域的宽度方向的两端向内侧缩小。因此,能够消除图5A、图5B所示的涂敷区域的涂敷结束端处的催化剂油墨的收缩部93。
其后,在涂敷喷嘴20的喷出口21与电解质膜2的涂敷区域的涂敷结束端相向的时刻,完全停止喷出催化剂油墨,并且涂敷喷嘴20开始移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从结束间隙EG变为移动间隙IG(步骤S6)。在从结束间隙EG向移动间隙IG移动时,涂敷喷嘴20的移动速度例如为25mm/秒。以后,重复步骤S1~步骤S6的顺序来对电解质膜2间歇涂敷催化剂油墨。
另一方面,在要形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚为预定值以下的情况下,涂敷喷嘴20移动至比涂敷间隙TG小的接触间隙SG,积液81与电解质膜2的涂敷区域的涂敷起始端接触(图8)。在催化剂油墨的积液81与电解质膜2的上表面接触之后,涂敷喷嘴20在接触间隙SG停止短时间之后,再从接触间隙SG移动至比接触间隙SG大的涂敷间隙TG。
然后,与上述图7中的步骤同样,一边将涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔维持涂敷间隙TG,一边从涂敷喷嘴20在电解质膜2的上表面的涂敷区域涂敷催化剂油墨(步骤S4)。这样在图8的情况下,事先在涂敷喷嘴20的顶端形成比较小的积液81,涂敷喷嘴20以比进行稳定涂敷时的涂敷间隙TG小的接触间隙SG使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。
图11是示出在电解质膜2的上表面要形成比较薄的涂敷膜8的情况下形成有比较小的积液81的涂敷喷嘴20移动至比涂敷间隙TG小的接触间隙SG来使该积液81与电解质膜2接触的状态的图。由于此时的接触间隙SG小于当进行稳定涂敷时的涂敷间隙TG,所以即使积液81的液量较少,也能够用催化剂油墨充满涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2之间,从而防止催化剂油墨从涂敷区域的宽度方向两端向内侧缩小的情况。因此,能够消除图5B所示的涂敷区域的涂敷起始端处的催化剂油墨的收缩部92。
然后,与图7同样地,当稳定的涂敷处理结束时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从涂敷间隙TG变为结束间隙EG(步骤S5)。然后,还是与图7相同地,在涂敷喷嘴20的喷出口21与电解质膜2的涂敷区域的涂敷结束端相向的时刻,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔从结束间隙EG变为移动间隙IG(步骤S6)。在图8的情况下,重复步骤S1~步骤S6的顺序,对电解质膜2间歇涂敷催化剂油墨。
当将间歇涂敷催化剂油墨而形成有涂敷膜8的电解质膜2运送至干燥炉30并经过干燥炉30时,对该涂敷膜8进行干燥处理。涂敷膜8的干燥处理是通过从干燥炉30向涂敷膜8吹送70~120℃的热风来进行的。通过吹送热风来加热涂敷膜8,溶剂成分挥发,涂敷膜8被干燥。由于溶剂成分挥发,形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8被干燥而形成催化剂层。经过干燥炉30的电解质膜2被卷取辊12卷取。
在本实施方式中,一边通过辊至辊方式使作为基材的电解质膜2以恒定速度连续地移动,一边从涂敷喷嘴20在该电解质膜2的上表面间歇涂敷作为涂敷液的催化剂油墨。而且,为例在以恒定速度连续移动的电解质膜2上间歇涂敷催化剂油墨,在涂敷间歇,在涂敷喷嘴20的顶端形成有催化剂油墨的积液81。此时在涂敷喷嘴20的顶端形成的积液81的大小,根据要形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚的不同而不同。
在形成较厚的涂敷膜8的情况下,在涂敷喷嘴20的顶端形成比较大的积液81,在开始涂敷时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为比涂敷间隙TG大的接触间隙SG,来使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。即使是液量较多的比较大的积液81,由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的接触间隙SG大于涂敷间隙TG,所以可以防止催化剂油墨从涂敷区域溢出的情况。
反之,在要形成较薄的涂敷膜8的情况下,在涂敷喷嘴20的顶端形成比较小的积液81,在开始涂敷时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为比涂敷间隙TG小的接触间隙SG,来使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。即使是液量较少的比较小的积液81,由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的接触间隙SG小于涂敷间隙TG,所以可以防止催化剂油墨在涂敷区域收缩的情况。
即,在开始涂敷时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为与涂敷间隙TG不同的接触间隙SG,来使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触,由此能够在催化剂油墨既不过量也不会不足的情况下,将催化剂油墨涂敷于涂敷区域。因此,在对连续移动的电解质膜2进行间歇涂敷时,即使在涂敷开始时,也能够得到没有过量且不会不足的均匀的涂敷形状。要形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚越厚,接触间隙SG越大,若涂敷膜8的膜厚比预定值更厚,则接触间隙SG比涂敷间隙TG大。反之,若涂敷膜8的膜厚为预定值以下,则接触间隙SG比涂敷间隙TG小。
另外,在涂敷结束时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为比涂敷间隙TG小的结束间隙EG。在涂敷结束时,虽然来自涂敷喷嘴20的催化剂油墨的喷出流量逐渐减少,但是由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔也从涂敷间隙TG向结束间隙EG逐渐变窄,所以能够在催化剂油墨既不过量也不会不足的情况下,在涂敷区域涂敷催化剂油墨。因此,在进行间歇涂敷时,即使在涂敷结束时,也能够得到既不过量也不会不足的均匀的涂敷形状。
这样,若采用本发明的间歇涂敷技术,则在涂敷开始时以及结束时都能够得到既不过量也不会不足的均匀的涂敷形状,能够使涂敷膜8的整体形状均匀。图12是示出利用本发明的间歇涂敷技术而形成的涂敷膜8的涂敷形状的图。与图5A、5B比较可知,在涂敷区域的涂敷起始端以及涂敷结束端都未发生催化剂油墨的溢出或者收缩,在涂敷区域上既不过量且不会不足并均匀地形成涂敷膜8。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是只要不脱离本发明的宗旨的范围内,能够进行各种变更,形成除了上述以外的方式。例如,虽然在上述实施方式中,根据形成于电解质膜2的上表面的涂敷膜8的膜厚来决定接触间隙SG,但是也可以取代该方式,根据作为涂敷液的催化剂油墨的表面张力来决定接触间隙SG。如上所述,由于催化剂油墨的表面张力不同而产生图5A、5B所示的问题。因此,如下那样进行设定,即,催化剂油墨的表面张力越低,接触间隙SG越大,若该表面张力低于预定值,则接触间隙SG大于涂敷间隙TG。
在催化剂油墨的表面张力较低的情况下,涂敷于电解质膜2的上表面的催化剂油墨容易扩散,与积液81的液量较多的情况相同,容易产生溢出现象。反之,在催化剂油墨的表面张力较高的情况下,与积液81的液量较少的情况相同,容易产生催化剂油墨收缩的现象。
因此,在催化剂油墨的表面张力低于预定值的情况下,与要形成较厚的涂敷膜8的情况同样,在涂敷开始时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为比涂敷间隙TG大的接触间隙SG,使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。即使催化剂油墨的表面张力较低,由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的接触间隙SG大于涂敷间隙TG,所以催化剂油墨难以扩散,从而防止催化剂油墨从涂敷区域溢出的情况。
反之,在催化剂油墨的表面张力为预定值以上的情况下,与形成较薄的涂敷膜8的情况同样,在涂敷开始时,涂敷喷嘴20移动,以使涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的间隔变为比涂敷间隙TG小的接触间隙SG,使积液81与涂敷区域的涂敷起始端接触。虽然在催化剂油墨的表面张力较高的情况下催化剂油墨容易收缩,但是由于涂敷喷嘴20的顶端与电解质膜2的上表面之间的接触间隙SG小于涂敷间隙TG,所以通过毛细管现象使催化剂油墨在涂敷喷嘴20与电解质膜2之间扩散,从而防止催化剂油墨在涂敷区域收缩的情况。这样,在对连续移动的电解质膜2进行间歇涂敷时,能够得到在涂敷开始时既不过量也不会不足的均匀的涂敷形状。
另外,本发明的技术能够应用于如下的情况,即,在剥离掉背部保护片6的电解质膜2的下表面间歇涂敷催化剂油墨。通过在电解质膜2的上表面以及下表面间歇涂敷极性不同的催化剂油墨来形成催化剂层,能够得到膜催化剂层接合体。
另外,本发明的技术并不限于在对燃料电池的电解质膜2间歇涂敷催化剂油墨的应用,能够应用于在以辊至辊方式连续移动的其他种类的基材上间歇地涂敷涂敷液的技术。例如,本发明的技术也能够适用于如下的情况,即,一边使发挥锂离子二次电池的集电体功能的金属箔以辊至辊方式连续移动,一边在该金属箔上间歇涂敷含有正极或者负极的活性物质的涂敷液。另外,本发明的技术还能够适用于如下的情况,即,一边使PEN或者PET等树脂薄膜以辊至辊方式连续移动,一边在该树脂薄膜上间歇涂敷涂敷液以形成功能层。另外,将本发明的技术优选应用于对燃料电池的电解质膜2间歇涂敷催化剂油墨,这是因为,能够在催化剂油墨既不过量且不会不足的情况下,在涂敷区域上涂敷催化剂油墨,从而能够避免含有作为催化剂粒子的贵的白金的催化剂油墨的损耗。
本发明能够应用于一边使基材以辊至辊方式连续移动,一边在该基材上间歇地涂敷涂敷液的间歇涂敷技术,特别优选应用于在电解质膜上间歇涂敷含有催化剂粒子的白金的催化剂油墨来制造膜催化剂层接合体的技术。

Claims (14)

1.一种间歇涂敷方法,一边利用第二辊卷取从第一辊送出的基材,来使该基材连续移动,一边在该基材上间歇地涂敷涂敷液,
其特征在于,包括:
接触工序,使在顶端形成有涂敷液的积液的狭缝喷嘴接近被支撑辊支撑的所述基材,使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为能够使所述积液与所述基材的上表面接触的第一间隔,
移动工序,在所述积液与所述基材的上表面接触之后,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为与第一间隔不同的第二间隔,
涂敷工序,一边将所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔维持第二间隔,一边从所述狭缝喷嘴向所述基材的上表面涂敷涂敷液。
2.如权利要求1所述的间歇涂敷方法,其特征在于,在所述涂敷工序中形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚越厚,在所述接触工序中,第一间隔越大。
3.如权利要求2所述的间歇涂敷方法,其特征在于,在所述涂敷工序中形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚大于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
4.如权利要求1所述的间歇涂敷方法,其特征在于,涂敷液的表面张力越小,在所述接触工序中,第一间隔越大。
5.如权利要求4所述的间歇涂敷方法,其特征在于,在涂敷液的表面张力小于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
6.如权利要求1所述的间歇涂敷方法,其特征在于,在所述涂敷工序结束时,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为小于第二间隔的第三间隔。
7.如权利要求1~6中任一项所述的间歇涂敷方法,其特征在于,
所述基材是燃料电池的电解质膜,
所述涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨。
8.一种间歇涂敷装置,一边利用第二辊卷取从第一辊送出的基材,来使该基材连续移动,一边在该基材上间歇地涂敷涂敷液,
其特征在于,
具有:
支撑辊,支撑进行移动的所述基材,
狭缝喷嘴,在被所述支撑辊支撑的所述基材上涂敷涂敷液,
驱动单元,使所述狭缝喷嘴移动,以使所述狭缝喷嘴接近或者远离所述支撑辊,
控制单元,控制所述驱动单元;
所述控制单元控制所述驱动单元,使得在顶端形成有涂敷液的积液的所述狭缝喷嘴接近被所述支撑辊支撑的所述基材,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔变为能够使所述积液与所述基材的上表面接触的第一间隔,并且在所述积液与所述基材的上表面接触之后,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面的间隔变为与第一间隔不同的第二间隔,来在基材的上表面上涂敷涂敷液。
9.如权利要求8所述的间歇涂敷装置,其特征在于,一边将所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面之间的间隔维持第二间隔,一边从所述狭缝喷嘴涂敷涂敷液,要形成于所述基材的上表面涂敷膜的膜厚越厚,第一间隔越大。
10.如权利要求9所述的间歇涂敷装置,其特征在于,在形成于所述基材的上表面的涂敷膜的膜厚大于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
11.如权利要求8所述的间歇涂敷装置,其特征在于,涂敷液的表面张力越小,第一间隔越大。
12.如权利要求11所述的间歇涂敷装置,其特征在于,在涂敷液的表面张力小于预定值的情况下,第一间隔大于第二间隔。
13.如权利要求8所述的间歇涂敷装置,其特征在于,
当结束从所述狭缝喷嘴的涂敷时,所述控制单元控制所述驱动单元,使所述狭缝喷嘴进行移动,使得所述狭缝喷嘴的所述顶端与所述基材的上表面的间隔变为比第二间隔小的第三间隔。
14.如权利要求8~13中任一项所述的间歇涂敷装置,其特征在于,
所述基材是燃料电池的电解质膜,
所述涂敷液是含有白金或者白金合金的催化剂粒子的催化剂油墨。
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