CN108621533A - 基材处理装置及基材处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种即便在层叠基材的左右的端缘部的长度存在差的情况下，在剥离辊的搬送方向上游侧的位置上，也可以抑制层叠基材中产生松弛的基材处理装置及基材处理方法。所述装置具有吸附辊、剥离辊及导入部。导入部将层叠有电解质膜与支撑膜的层叠基材导入至吸附辊与剥离辊之间。另外，基材处理装置具有空气气缸。空气气缸向吸附辊上按压剥离辊。但是，层叠基材可相对于剥离辊的外周面进行滑动。因此，即便在层叠基材的左右的端缘部的长度存在差的情况下，通过层叠基材的滑动，所述长度的差也被吸收。因此，在剥离辊的搬送方向上游侧的位置上，可抑制层叠基材中产生松弛。

Description

基材处理装置及基材处理方法
技术领域
本发明涉及一种一面搬送长条带状的被处理基材一面进行处理的基材处理装置及基材处理方法。
背景技术
近年来，作为汽车或手机等的驱动电源，燃料电池正受到瞩目。燃料电池是通过燃料中所含有的氢(H2)与空气中的氧(O2)的电化学反应来制造出电力的发电系统(power-generating system)。与其他电池相比，燃料电池具有发电效率高且对于环境的负荷小这一特长。
燃料电池根据所使用的电解质而存在若干种类。其中之一为使用离子交换膜(电解质膜)作为电解质的固体高分子形燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte Fuel Cell)。固体高分子形燃料电池由于可实现常温下的动作及小型轻量化，因此期待将其应用于汽车或便携设备。
固体高分子形燃料电池通常具有层叠有多个单元的结构。1个单元通过利用一对隔板(separator)夹持膜·电极接合体(MEA：Membrane-Electrode-Assembly)的两侧来构成。膜·电极接合体是在具有电解质膜与形成于电解质膜的两面的一对催化剂层的膜·催化剂层接合体(CCM：Catalyst-Coated Membrane)上附加垫片(gasket)等附属零件而成者。一对催化剂层的一者变成阳极电极(anode electrode)，另一者变成阴极电极(cathodeelectrode)。若含有氢的燃料气体接触阳极电极，并且空气接触阴极电极，则通过电化学反应而产生电力。
所述膜·催化剂层接合体典型的是通过如下方式来制造：在电解质膜的表面上涂布使含有铂(Pt，platinum)的催化剂粒子分散在醇(alcohol)等溶媒中而成的催化剂油墨(catalyst ink)，并使所述催化剂油墨干燥。再者，催化剂油墨为电极糊(electrodepaste)。关于先前的膜·催化剂层接合体的制造技术，例如在专利文献1中有记载。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2016-39102号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
在专利文献1的制造装置中，将带有背板(back sheet)的电解质膜导入吸附辊(suction roller)与剥离辊(separation roller)之间。而且，使电解质膜吸附在吸附辊的外周面上，并且将背板从电解质膜上剥离(参照专利文献1的段落0035～段落0036)。其后，在吸附支撑于吸附辊上的电解质膜上涂敷催化剂油墨(参照专利文献1的段落0045)。
但是，在专利文献1的制造装置的结构中，若剥离辊对于吸附辊的按压力过强，则带有背板的电解质膜(层叠基材)被强力地按压在吸附辊上。于是，当层叠基材的左右的端缘部的长度存在差时，如图7那样，在导入至吸附辊10A与剥离辊33A之间的层叠基材94A中产生松弛941A。此种松弛可能成为使吸附辊10A的外周面上的电解质膜的保持状态变得不稳定的因素。
本发明是鉴于此种情况而成者，其目的在于提供一种即便在层叠基材的左右的端缘部的长度存在差的情况下，在剥离辊的搬送方向上游侧的位置上，也可以抑制层叠基材中产生松弛的基材处理装置及基材处理方法。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述问题，本申请的第1方面是一种基材处理装置，其一面搬送长条带状的被处理基材一面进行处理。基材处理装置包括：吸附辊，具备具有多个吸附孔的外周面；导入部，向所述吸附辊的外周面导入层叠有长条带状的支撑膜(support film)与所述被处理基材的层叠基材；剥离辊，具有隔着所述层叠基材与所述吸附辊的所述外周面对向的外周面；以及按压机构，向所述吸附辊上按压所述剥离辊。在所述层叠基材穿过所述吸附辊与所述剥离辊之间后，将所述支撑膜从所述被处理基材上剥离并朝远离所述吸附辊的方向搬送，另一方面，将所述被处理基材吸附保持在所述吸附辊上，所述层叠基材相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
本申请的第2方面是第1方面的基材处理装置，其中所述层叠基材通过施加至被搬送的所述层叠基材上的张力，而相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
本申请的第3方面是第1方面或第2方面的基材处理装置，其中从在所述吸附辊的周围接触所述被处理基材的保持面与所述剥离辊的中心的距离，减去所述剥离辊的自然状态下的半径所得的值即间隙(gap)为所述层叠基材的厚度的60％或大于60％。
本申请的第4方面是第3方面的基材处理装置，其中所述间隙与所述层叠基材的厚度相同、或大于所述层叠基材的厚度。
本申请的第5方面是第4方面的基材处理装置，其中所述间隙为所述层叠基材的厚度的200％或小于200％。
本申请的第6方面是第3方面至第5方面的任一方面的基材处理装置，其中在所述吸附辊的外周面与所述被处理基材之间存在长条带状的多孔质基材，所述保持面为所述多孔质基材的表面。
本申请的第7方面是第1方面至第6方面的任一方面的基材处理装置，其包括：作为所述剥离辊的第1剥离辊；以及第2剥离辊，比所述第1剥离辊更位于所述吸附辊的旋转方向下游侧，并具有与所述吸附辊的外周面对向的外周面；在所述第1剥离辊与所述吸附辊之间，将所述层叠基材保持在所述第1剥离辊上，在所述第2剥离辊与所述吸附辊之间，将所述支撑膜保持在所述第2剥离辊上，并且将所述被处理基材保持在所述吸附辊上。
本申请的第8方面是第1方面至第6方面的任一方面的基材处理装置，其还包括：涂布部，在所述吸附辊的周围，将材料涂布在所述被处理基材的表面上。
本申请的第9方面是第1方面至第6方面的任一方面的基材处理装置，其中所述被处理基材为电解质膜。
本申请的第10方面是一种基材处理方法，其一面搬送长条带状的被处理基材一面进行处理，其包括：a)将层叠有长条带状的支撑膜与所述被处理基材的层叠基材导入至吸附辊与剥离辊之间的步骤；以及b)在所述层叠基材穿过所述吸附辊与所述剥离辊之间后，将所述支撑膜从所述被处理基材上剥离并朝远离所述吸附辊的方向搬送所述支撑膜，并且将所述被处理基材吸附保持在所述吸附辊上的步骤；向所述吸附辊上按压所述剥离辊，且所述层叠基材相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
[发明的效果]
根据本申请的第1方面～第10方面，即便在层叠基材的左右的端缘部的长度存在差的情况下，通过层叠基材相对于剥离辊的外周面进行滑动，也可以吸收所述长度的差。因此，在剥离辊的搬送方向上游侧的位置上，可抑制层叠基材中产生松弛。
尤其，根据本申请的第2方面，无需为了消除层叠基材的松弛，而对层叠基材施加与用于搬送的张力不同的力。
尤其，根据本申请的第4方面，在吸附辊周围保持被处理基材的保持面与保持在剥离辊上的层叠基材变成非接触。因此，相对于剥离辊的外周面，层叠基材更容易进行滑动。因此，可进一步抑制层叠基材的松弛。
尤其，根据本申请的第5方面，当将被处理基材吸附保持在吸附辊上时，可抑制被处理基材变成在搬送方向上过度地伸长的状态。
尤其，根据本申请的第8方面，通过抑制层叠基材的松弛，可使吸附辊的表面上的被处理基材的保持状态稳定。其结果，也可以使相对于被处理基材的材料的涂布状态稳定。
尤其，根据本申请的第9方面，可使容易变形的电解质膜稳定地保持在吸附辊的表面上。
附图说明
图1是表示膜·催化剂层接合体的制造装置的构成的图。
图2是吸附辊的下部附近的放大图。
图3是表示控制部与各部的连接的方块图。
图4是剥离辊附近的放大图。
图5是变形例的制造装置的剥离辊附近的放大图。
图6是变形例的制造装置的剥离辊附近的放大图。
图7是用以说明本发明欲解决的问题的图。
[符号的说明]
1：制造装置
9a：第1催化剂层
9b：第2催化剂层
10、10A：吸附辊
11：旋转驱动部
12：吸引口
13：水冷管
20：多孔质基材供给回收部
21：多孔质基材供给辊
22：多孔质基材搬入辊
23：多孔质基材搬出辊
24：多孔质基材回收辊
30：电解质膜供给部
31：层叠基材供给辊
32：层叠基材搬入辊
33：剥离辊、第1剥离辊
33A：剥离辊
34：第1支撑膜搬出辊
35：第1支撑膜回收辊
36：气体吹附部
37：第2剥离辊
40：涂布部
41：喷嘴
50：干燥炉
60：接合体回收部
61：第2支撑膜供给辊
62：第2支撑膜搬入辊
63：层压辊
64：接合体搬出辊
65：接合体回收辊
70：控制部
71：运算处理部
72：存储器73：存储部
80：空气气缸
81：气缸本体
82：气缸杆
83：制动器
91：多孔质基材
92：电解质膜
93：第1支撑膜
94、94A：层叠基材
95：膜·催化剂层接合体
96：第2支撑膜
101：维护空间
102：踏板
103：作业人员
411：喷出口：
631：加热器
632：按压辊
821：接触部
941A：松弛
D：长度
G：间隙
P：计算机程序
R：半径
T：厚度
具体实施方式
以下，一面参照附图一面对本发明的实施方式进行说明。
<1.制造装置的构成>
图1是表示本发明的基材处理装置的一实施方式的膜·催化剂层接合体的制造装置1的构成的图。所述制造装置1是固体高分子形燃料电池用的膜·电极接合体(MEA：Membrane-Electrode-Assembly)的制造过程中所使用的装置。制造装置1一面搬送作为长条带状的被处理基材的电解质膜，一面在电解质膜的表面上形成催化剂层，由此制造膜·催化剂层接合体(CCM：Catalyst-Coated Membrane)。如图1所示，膜·催化剂层接合体的制造装置1具备吸附辊10、多孔质基材供给回收部20、电解质膜供给部30、涂布部40、干燥炉50、接合体回收部60及控制部70。
吸附辊10是一面吸附保持多孔质基材91及电解质膜92一面进行旋转的辊。吸附辊10具备具有多个吸附孔的圆筒状的外周面。吸附辊10的直径例如设为200mm～1600mm。图2是吸附辊10的下部附近的放大图。如图2中由虚线所示那样，在吸附辊10上连接具有马达(motor)等驱动源的旋转驱动部11。若使旋转驱动部11动作，则吸附辊10环绕水平延伸的轴心进行旋转。
吸附辊10的材料例如可使用多孔质碳(porous carbon)或多孔质陶瓷(porousceramic)等多孔质材料。作为多孔质陶瓷的具体例，可列举：氧化铝(Al2O3，alumina)或碳化硅(SiC，silicon carbide)的烧结体。多孔质的吸附辊10中的气孔径例如设为5μm以下，气孔率例如设为15％～50％。
再者，吸附辊10的材料也可以使用金属来代替多孔质材料。作为金属的具体例，可列举：SUS等不锈钢(stainless-steel)或铁。当将金属用于吸附辊10的材料时，只要通过加工在吸附辊10的外周面上形成微小的吸附孔即可。为了防止吸附痕迹的产生，吸附孔的直径优选设为2mm以下。
在吸附辊10的端面上设置有吸引口12。吸引口12与图外的吸引机构连接。吸引机构例如由排气泵(exhaust pump，vacuum pump)构成。若使吸引机构动作，则在吸附辊10的吸引口12中产生负压。而且，经由吸附辊10内的气孔，在设置于吸附辊10的外周面上的多个吸附孔中也产生负压。多孔质基材91及电解质膜92一面通过所述负压而吸附保持在吸附辊10的外周面上，一面通过吸附辊10的旋转而呈圆弧状地得到搬送。
另外，如图2中的虚线所示那样，在吸附辊10的内部设置有多个水冷管13。从图外的供水机构向水冷管13中供给调温成规定温度的冷却水。在制造装置1的动作时，吸附辊10的热被作为热介质的冷却水吸收。由此，吸附辊10得到冷却。吸收热的冷却水朝图外的排液机构排出。
再者，也可以在吸附辊10的内部设置温水循环机构或加热器(heater)等加热机构来代替后述的干燥炉50。在此情况下，也可以不在吸附辊10的内部设置水冷管，通过控制设置在吸附辊10的内部的加热机构，而控制吸附辊10的外周面的温度。
多孔质基材供给回收部20是向吸附辊10上供给长条带状的多孔质基材91，并且回收使用后的多孔质基材91的部位。多孔质基材91是具有多个微细的气孔的可进行通气的基材。多孔质基材91优选由难以产生粉尘的材料形成。如图1所示，多孔质基材供给回收部20具有多孔质基材供给辊21、多个多孔质基材搬入辊22、多个多孔质基材搬出辊23及多孔质基材回收辊24。多孔质基材供给辊21、多个多孔质基材搬入辊22、多个多孔质基材搬出辊23及多孔质基材回收辊24均与吸附辊10平行地配置。
供给前的多孔质基材91卷绕在多孔质基材供给辊21上。多孔质基材供给辊21通过省略图示的马达的动力来进行旋转。若多孔质基材供给辊21进行旋转，则多孔质基材91被从多孔质基材供给辊21上抽出。经抽出的多孔质基材91一面由多个多孔质基材搬入辊22引导，一面沿着规定的搬入路径被搬送至吸附辊10的外周面为止。而且，多孔质基材91一面吸附保持在吸附辊10的外周面上，一面通过吸附辊10的旋转而呈圆弧状地得到搬送。
以吸附辊10的轴心为中心，将多孔质基材91搬送180°以上，优选270°以上。其后，多孔质基材91远离吸附辊10的外周面。远离吸附辊10的多孔质基材91一面由多个多孔质基材搬出辊23引导，一面沿着规定的搬出路径被搬送至多孔质基材回收辊24为止。多孔质基材回收辊24通过省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，使用后的多孔质基材91缠绕在多孔质基材回收辊24上。
电解质膜供给部30是朝吸附辊10的周围供给包含电解质膜92与长条带状的第1支撑膜93这2层的层叠基材94，并且从电解质膜92上剥离第1支撑膜93的部位。
电解质膜92例如可使用氟系或烃系的高分子电解质膜。作为电解质膜92的具体例，可列举：含有全氟碳磺酸(Perfluorocarbon sulfonic acid)的高分子电解质膜(例如，美国杜邦(DuPont)公司制造的纳菲昂(Nafion)(注册商标)、旭硝子(股份)制造的弗莱密昂(Flemion)(注册商标)、旭化成(股份)制造的阿希普莱克斯(Aciplex)(注册商标)、戈尔(Gore)公司制造的戈尔瑟莱克特(Goreselect)(注册商标))。电解质膜92的膜厚例如设为5μm～30μm。电解质膜92因大气中的湿气而膨润，另一方面，若湿度变低，则进行收缩。即，电解质膜92具有容易对应于大气中的湿度进行变形的性质。
第1支撑膜93是用以抑制电解质膜92的变形的膜。第1支撑膜93的材料可使用机械强度高于电解质膜92、且形状保持功能优异的树脂。作为第1支撑膜93的具体例，可列举：聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate，PEN)或聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)的膜。第1支撑膜93的膜厚例如设为25μm～100μm。
如图1所示，电解质膜供给部30具有层叠基材供给辊31、多个层叠基材搬入辊32、剥离辊33、多个第1支撑膜搬出辊34及第1支撑膜回收辊35。层叠基材供给辊31、多个层叠基材搬入辊32、剥离辊33、多个第1支撑膜搬出辊34及第1支撑膜回收辊35均与吸附辊10平行地配置。
供给前的层叠基材94是以第1支撑膜93成为内侧的方式卷绕在层叠基材供给辊31上。在本实施方式中，事先在电解质膜92的与第1支撑膜93相反侧的面(以下，称为“第1面”)上形成催化剂层(以下，称为“第1催化剂层9a”)。第1催化剂层9a通过如下方式来形成：在与所述制造装置1不同的装置中，一面直接以辊至辊(role-to-role)方式搬送包含第1支撑膜93及电解质膜92这2层的层叠基材94，一面在电解质膜92的第1面上间歇涂布催化剂材料，并使所涂布的催化剂材料干燥。
层叠基材供给辊31通过省略图示的马达的动力来进行旋转。若层叠基材供给辊31进行旋转，则层叠基材94被从层叠基材供给辊31上抽出。经抽出的层叠基材94一面由多个层叠基材搬入辊32引导，一面沿着规定的搬入路径被搬送至吸附辊10与剥离辊33之间为止。即，在本实施方式中，层叠基材供给辊31及多个层叠基材搬入辊32成为向吸附辊10的外周面导入层叠基材94的导入部。
剥离辊33是用以从电解质膜92上剥离第1支撑膜93的辊。剥离辊33具有直径小于吸附辊10的圆筒状的外周面。剥离辊33的至少外周面由弹性体形成。吸附辊10的外周面与剥离辊33的外周面隔着多孔质基材91及层叠基材94而相互对向。剥离辊33在比多孔质基材91对于吸附辊10的导入位置更位于吸附辊10的旋转方向的略微下游侧，与吸附辊10邻接配置。
如图2所示，在剥离辊33上连接有作为按压机构的空气气缸(air cylinder)80。空气气缸80通过对应于从控制部70供给的控制信号所产生的气压，向吸附辊10上按压剥离辊33。在制造装置1的运转时，始终通过空气气缸80来将剥离辊33的位置维持在接近吸附辊10的位置上。
通过多个层叠基材搬入辊32所搬入的层叠基材94被导入至吸附辊10与剥离辊33之间。此时，第1支撑膜93接触剥离辊33的外周面。另外，电解质膜92的第1面接触保持在吸附辊10上的多孔质基材91的表面、或隔着微小的间隙与多孔质基材91的表面对向。因来自吸附辊10的吸引力，而在保持于吸附辊10上的多孔质基材91的表面产生负压。在层叠基材94穿过吸附辊10与剥离辊33之间后，电解质膜92通过所述负压而吸附在多孔质基材91的表面上。而且，电解质膜92一面与多孔质基材91一同吸附保持在吸附辊10上，一面通过吸附辊10的旋转而呈圆弧状地得到搬送。
如此，在本实施方式中，使多孔质基材91介于吸附辊10的外周面与电解质膜92之间。因此，吸附辊10的外周面与形成在电解质膜92的第1面上的第1催化剂层9a不直接接触。因此，可防止第1催化剂层9a的一部分附着在吸附辊10的外周面上或异物从吸附辊10的外周面转移至电解质膜92上。
另一方面，在层叠基材94穿过吸附辊10与剥离辊33之间后，第1支撑膜93被从电解质膜92上剥离，并且远离吸附辊10而朝多个第1支撑膜搬出辊34侧搬送。其结果，电解质膜92的与第1面相反侧的面(以下，称为“第2面”)露出。经剥离的第1支撑膜93一面由多个第1支撑膜搬出辊34引导，一面沿着规定的搬出路径被搬送至第1支撑膜回收辊35为止。第1支撑膜回收辊35通过省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，第1支撑膜93缠绕在第1支撑膜回收辊35上。
涂布部40是在吸附辊10的周围，将催化剂材料涂布在电解质膜92的表面上的机构。催化剂材料例如可使用使含有铂(Pt)的催化剂粒子分散在醇等溶媒中而成的催化剂油墨。如图1所示，涂布部40具有喷嘴41。喷嘴41在利用吸附辊10搬送电解质膜92的搬送方向上，设置在比剥离辊33更下游侧。喷嘴41具有与吸附辊10的外周面对向的喷出口411。喷出口411是沿着吸附辊10的外周面，水平地延伸的狭缝状的开口。
喷嘴41与省略图示的催化剂材料供给源连接。若驱动涂布部40，则从催化剂材料供给源透过配管向喷嘴41中供给催化剂材料。然后，从喷嘴41的喷出口411向电解质膜92的第2面上喷出催化剂材料。由此，将催化剂材料涂布在电解质膜92的第2面上。
在本实施方式中，通过在固定的周期内打开/关闭与喷嘴41连接的阀，而从喷嘴41的喷出口411中断续地喷出催化剂材料。由此，在搬送方向上，以固定的间隔将催化剂材料间歇涂布在电解质膜92的第2面上。但是，也可以连续地打开阀，在搬送方向上不间断地将催化剂材料涂布在电解质膜92的第2面上。
再者，在催化剂材料中的催化剂粒子中，可使用在高分子形燃料电池的阳极(anode)或阴极(cathode)中产生燃料电池反应的材料。具体而言，可将铂(Pt，platinum)、铂合金、铂化合物等的粒子用作催化剂粒子。作为铂合金的例子，例如可列举：选自由钌(Ru，ruthenium)、钯(Pd，palladium)、镍(Ni，nickel)、钼(Mo，molybdenum)、铱(Ir，iridium)、铁(Fe，iron)等所组成的群组中的至少一种金属与铂的合金。通常，在阴极用的催化剂材料中使用铂，在阳极用的催化剂材料中使用铂合金。从喷嘴41中喷出的催化剂材料可以用于阴极，也可以用于阳极。但是，在形成于电解质膜92的表背的催化剂层9a、催化剂层9b中，使用极性彼此相反的催化剂材料。
涂布部40的喷嘴41或配管必须定期地进行分解清洗等维护(maintenance)。因此，所述制造装置1具有用以进行涂布部40的维护的维护空间(maintenance space)101。在本实施方式中，在涂布部40与第1支撑膜回收辊35之间配置有维护空间101。当进行涂布部40的维护时，作业人员103站在设置于维护空间101中的踏板102上，进行构成涂布部40的零件的清洗等。
干燥炉50是使涂布在电解质膜92的第2面上的催化剂材料干燥的部位。本实施方式的干燥炉50在利用吸附辊10搬送电解质膜92的搬送方向上，配置在比涂布部40更下游侧。另外，干燥炉50沿着吸附辊10的外周面设置成圆弧状。干燥炉50在吸附辊10的周围，向电解质膜92的第2面吹附经加热的气体(热风)。于是，涂布在电解质膜92的第2面上的催化剂材料得到加热，催化剂材料中的溶剂气化。由此，催化剂材料得到干燥，在电解质膜92的第2面上形成催化剂层(以下，称为“第2催化剂层9b”)。其结果，可获得包含电解质膜92、第1催化剂层9a及第2催化剂层9b的膜·催化剂层接合体95。
接合体回收部60是将第2支撑膜96粘贴在膜·催化剂层接合体95上，并回收膜·催化剂层接合体95的部位。如图1所示，接合体回收部60具有第2支撑膜供给辊61、多个第2支撑膜搬入辊62、层压辊(laminating roler)63、多个接合体搬出辊64及接合体回收辊65(电解质膜回收辊)。第2支撑膜供给辊61、多个第2支撑膜搬入辊62、层压辊63、多个接合体搬出辊64及接合体回收辊65均与吸附辊10平行地配置。
供给前的第2支撑膜96卷绕在第2支撑膜供给辊61上。第2支撑膜供给辊61通过省略图示的马达的动力来进行旋转。若第2支撑膜供给辊61进行旋转，则第2支撑膜96被从第2支撑膜供给辊61上抽出。经抽出的第2支撑膜96一面由多个第2支撑膜搬入辊62引导，一面沿着规定的搬入路径被搬送至层压辊63为止。
第2支撑膜96的材料可使用机械强度高于电解质膜92、且形状保持功能优异的树脂。作为第2支撑膜96的具体例，可列举：PEN(聚萘二甲酸乙二酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的膜。第2支撑膜96的膜厚例如设为25μm～100μm。第2支撑膜96也可以是与第1支撑膜93相同者。另外，也可以将缠绕在第1支撑膜回收辊35上的第1支撑膜93作为第2支撑膜96而从第2支撑膜供给辊61上抽出。
层压辊63是用以将第2支撑膜96粘贴在膜·催化剂层接合体95上的辊。层压辊63的材料例如可使用耐热性高的橡胶。层压辊63具有直径小于吸附辊10的圆筒状的外周面。层压辊63在吸附辊10的旋转方向上，在比干燥炉50更下游侧、且比多孔质基材91远离吸附辊10的位置更上游侧，与吸附辊10邻接配置。另外，通过省略图示的空气气缸，朝吸附辊10侧对层压辊63进行加压。
如图2所示，在层压辊63的内部设置有通过通电来发热的加热器631。加热器631例如可使用护套加热器(sheathed heater)。若对加热器631进行通电，则通过从加热器631中产生的热，将层压辊63的外周面调温成比环境温度高的规定的温度。再者，也可以使用放射温度计等温度传感器测定层压辊63的外周面的温度，并根据其测定结果，以层压辊63的外周面变成固定的温度的方式控制加热器631的输出。
如图2所示，由多个第2支撑膜搬入辊62搬入的第2支撑膜96，在吸附辊10的周围，被导入至所搬送的膜·催化剂层接合体95与层压辊63之间。此时，第2支撑膜96通过来自层压辊63的压力而按压在膜·催化剂层接合体95上，并且通过层压辊63的热而得到加热。其结果，第2支撑膜96粘贴在电解质膜92的第2面上。形成在电解质膜92的第2面上的第2催化剂层9b夹在电解质膜92与第2支撑膜96之间。
将穿过吸附辊10与层压辊63之间的带有第2支撑膜96的膜·催化剂层接合体95朝远离吸附辊10的方向搬送。由此，从多孔质基材91上剥离膜·催化剂层接合体95。
另外，在本实施方式中，在层压辊63的附近配置有按压辊632。按压辊632在比吸附辊10与层压辊63之间的间隙更位于膜·催化剂层接合体95的搬送方向下游侧，与层压辊63邻接配置。另外，通过省略图示的空气气缸，朝层压辊63侧对按压辊632进行加压。远离多孔质基材91的带有第2支撑膜96的膜·催化剂层接合体95继而穿过层压辊63与按压辊632之间。由此，第2支撑膜96对于电解质膜92的第2面的密接性提升。
其后，带有第2支撑膜96的膜·催化剂层接合体95一面由多个接合体搬出辊64引导，一面沿着规定的搬出路径被搬送至接合体回收辊65为止。接合体回收辊65通过省略图示的马达的动力来进行旋转。由此，带有第2支撑膜96的膜·催化剂层接合体95以第2支撑膜96成为外侧的方式，缠绕在接合体回收辊65上。
如此，在本实施方式的制造装置1中，依次执行如下的各步骤：从层叠基材供给辊31上的层叠基材94的抽出；朝吸附辊10与剥离辊33之间的层叠基材94的导入；从电解质膜92上的第1支撑膜93的剥离；朝电解质膜92上的催化剂材料的涂布；利用干燥炉50的干燥；朝电解质膜92上的第2支撑膜96的粘贴；朝接合体回收辊65上的膜·催化剂层接合体95的缠绕。由此，制造固体高分子形燃料电池的电极中所使用的膜·催化剂层接合体95。电解质膜92始终保持在第1支撑膜93、吸附辊10或第2支撑膜96上。由此，制造装置1中的电解质膜92的膨润·收缩等变形得到抑制。
控制部70是用以对制造装置1内的各部进行动作控制的机构。图3是表示控制部70与制造装置1内的各部的连接的方块图。如图3中概念性地表示那样，控制部70由具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等运算处理部71、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)等存储器(memory)72及硬盘驱动器(hard disk drive)等存储部73的计算机(computer)构成。在存储部73内安装有用以执行膜·催化剂层接合体的制造处理的计算机程序(computer program)P。
另外，如图3所示，控制部70以可进行通信的方式分别与所述吸附辊10的旋转驱动部11、吸附辊10的吸引机构、多孔质基材供给辊21的马达、多孔质基材回收辊24的马达、层叠基材供给辊31的马达、剥离辊33的空气气缸80、第1支撑膜回收辊35的马达、涂布部40、干燥炉50、第2支撑膜供给辊61的马达、层压辊63的空气气缸、层压辊63的加热器631、按压辊632的空气气缸及接合体回收辊65的马达连接。
控制部70将存储在存储部73中的计算机程序P或数据(data)暂时读出至存储器72中，运算处理部71根据所述计算机程序P进行运算处理，由此对所述各部进行动作控制。由此，进行制造装置1中的膜·催化剂层接合体的制造处理。
<2.关于防止层叠基材的松弛>
如上所述，在所述制造装置1中，将层叠基材94导入至吸附辊10与剥离辊33之间。此时，若空气气缸80的按压力过强，则剥离辊33向吸附辊10上强力地按压层叠基材94。因此，将层叠基材94强力地保持在吸附辊10与剥离辊33之间。于是，当层叠基材94的左右的端缘部的长度存在差时，在剥离辊33的上游侧，层叠基材94的较长的端缘部剩余，由此，在层叠基材94中产生松弛。
在本实施方式的制造装置1中，以不产生此种层叠基材94的松弛的方式，调节吸附辊10与剥离辊33之间的间隔。图4是剥离辊33附近的放大图。如图4所示，空气气缸80具有气缸本体81、气缸杆(cylinder rod)82及制动器(stopper)83。剥离辊33的旋转轴可旋转地安装在气缸杆82的前端。空气气缸80通过供给至气缸本体81内的高压的空气，使气缸杆82在退避状态与比退避状态更向吸附辊10突出的突出状态(图4的位置)之间移动。
制动器83是用以限制气缸杆82朝吸附辊10侧的移动的构件。制动器83安装在气缸本体81等的位置相对于吸附辊10不变动的部位上。另外，通过改变制动器83的安装位置，可调整相对于吸附辊10的制动器83的位置。当气缸杆82为突出状态时，如图4所示那样，设置在气缸杆82上的接触部821接触制动器83。由此，气缸杆82的突出状态下的位置得到固定。因此，剥离辊33的位置也得到固定。
若剥离辊33的位置过于接近吸附辊10，则夹在剥离辊33与吸附辊10之间的层叠基材94无法相对于剥离辊33进行滑动。由此，产生所述层叠基材94的松弛。因此，在所述制造装置1中，将剥离辊33的位置设定在如层叠基材94可相对于剥离辊33的外周面进行滑动的位置上。若如此设定，则即便在层叠基材94的左右的端缘部的长度存在差的情况下，通过施加至层叠基材94上的搬送方向的张力，层叠基材94也相对于吸附辊10的外周面进行滑动。由此，可吸收层叠基材94的左右的端缘部的长度的差。因此，在剥离辊33的搬送方向上游侧的位置上，可抑制层叠基材94中产生松弛。
若抑制层叠基材94的松弛，则可在保持于吸附辊10上的多孔质基材91的表面上稳定地保持容易变形的电解质膜92。其结果，也可以使相对于电解质膜92的催化剂材料的涂布状态稳定。
在剥离辊33与吸附辊10之间，层叠基材94与多孔质基材91可进行接触，也可以略微分离。即便在层叠基材94与多孔质基材91接触的情况下，通过不向吸附辊10上过度按压剥离辊33，剥离辊33与层叠基材94之间的摩擦力也降低，只要层叠基材94可相对于剥离辊33的外周面进行滑动即可。
但是，当使电解质膜92吸附在吸附辊10上时，剥离辊33也承担减少施加至电解质膜92上的张力的作用。若剥离辊33过于远离吸附辊10，则减少所述张力的功能下降。在此情况下，电解质膜92直接以在搬送方向上伸长的状态保持在吸附辊10上。因此，优选使剥离辊33的位置不过于远离吸附辊10。
表1是表示使吸附辊10与剥离辊33的位置关系变化，并调查有无层叠基材94的松弛与有无保持在吸附辊10上的电解质膜92的伸长的结果的表。
表1
G/T 层叠基材的松弛 电解质膜的伸长
0.20 有 无
0.52 略有 无
1.00 无 无
1.24 无 无
1.48 无 无
1.79 无 略有
2.59 无 略有
3.38 无 有
表1中的间隙G是从图4中所示的长度D减去剥离辊33的自然状态下的半径R所得的值。长度D是在吸附辊10的周围接触电解质膜92的保持面与剥离辊33的中心之间的距离。在本实施方式中，保持在吸附辊10上的多孔质基材91的外侧的表面成为保持面。
在表1的调查中，当间隙G为层叠基材94的厚度T的52％以下时，确认到所述层叠基材94的松弛。另外，当间隙G与层叠基材94的厚度相同、或大于层叠基材94的厚度T时，未确认到所述层叠基材94的松弛。根据此结果，可认为间隙G例如优选设为层叠基材94的厚度T的60％以上。另外，可以说更优选使间隙G与层叠基材94的厚度T相同、或大于层叠基材94的厚度T。尤其，当间隙G与层叠基材94的厚度相同、或大于层叠基材94的厚度T时，多孔质基材91的表面与保持在剥离辊33上的层叠基材94的电解质膜92变成非接触。因此，相对于剥离辊33的外周面，层叠基材94更容易进行滑动。因此，所述层叠基材94的松弛进一步减少。
另外，在表1的调查中，当间隙G为层叠基材94的厚度T的148％或小于148％时，未确认到保持在吸附辊10上的电解质膜92的伸长。另外，当间隙G为层叠基材94的厚度T的179％或大于179％时，略微确认到保持在吸附辊10上的电解质膜92的伸长。另外，当间隙G为层叠基材94的厚度T的338％或大于338％时，确认到保持在吸附辊10上的电解质膜92的显著的伸长。根据此结果，可认为间隙G例如优选设为层叠基材94的厚度T的200％或小于200％。另外，可以说更优选使间隙G为层叠基材94的厚度T的150％或小于150％。由此，可抑制吸附保持在吸附辊10上的电解质膜92变成在搬送方向上过度地伸长的状态。
<3.变形例>
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式。
图5是一变形例的膜·催化剂层接合体的制造装置的剥离辊33附近的放大图。与所述实施方式相比，图5的制造装置的不同点在于具有气体吹附部36。
气体吹附部36如图5中的虚线箭头那样，从搬送方向的下游侧向吸附辊10与剥离辊33之间的间隙吹附气体。若如此吹附，则气体处于电解质膜92的第2面与第1支撑膜93之间。由此，可促进第1支撑膜93从电解质膜92上的剥离。其结果，可防止电解质膜92从多孔质基材91上浮起，并使吸附辊10的周围的电解质膜92的保持状态更稳定。再者，从气体吹附部36吹出的气体可以是清洁干燥空气，也可以是氮气等惰性气体。
图6是一变形例的膜·催化剂层接合体的制造装置的剥离辊附近的放大图。与所述实施方式相比，图6的制造装置不同点在于具有第1剥离辊33与第2剥离辊37这2个剥离辊。
第1剥离辊33及第2剥离辊37均配置在吸附辊10的周围。即，第1剥离辊33及第2剥离辊37均具有与吸附辊10的外周面对向的外周面。另外，第2剥离辊37配置在比第1剥离辊33更位于吸附辊10的旋转方向下游侧。另外，第1剥离辊33及第2剥离辊37分别可通过具有制动器83的空气气缸80，而调节相对于吸附辊10的位置。
在此例中，层叠基材94首先被导入至吸附辊10与第1剥离辊33之间，其后被导入至吸附辊10与第2剥离辊37之间。在吸附辊10与第1剥离辊33之间，层叠基材94保持在第1剥离辊33上。即，在层叠基材94与多孔质基材91之间也可以有间隙。在层叠基材94从第1剥离辊33朝第2剥离辊37移动的期间内，电解质膜92吸附在多孔质基材91上。而且，在层叠基材94从第1剥离辊33朝第2剥离辊37移动的期间内，从电解质膜92上剥离第1支撑膜93。因此，在吸附辊10与第2剥离辊37之间，电解质膜92隔着多孔质基材91而保持在吸附辊10上，并且第1支撑膜93保持在第2剥离辊37上。
若如此设定，则可进一步抑制电解质膜92直接以在搬送方向上伸长的状态吸附在多孔质基材91上。因此，可使第1剥离辊33及第2剥离辊37进一步远离吸附辊10。即，可增大所述间隙G。由此，在第1剥离辊33的搬送方向上游侧的位置上，可进一步抑制层叠基材94中产生松弛。
另外，在所述实施方式及变形例中，使用空气气缸80作为按压剥离辊33的按压机构。但是，也可以将马达等其他动力源用于按压机构。
另外，在所述实施方式及变形例中，电解质膜92隔着多孔质基材91而保持在吸附辊10的外周面上。但是，也可以省略多孔质基材91。即，电解质膜92也可以直接保持在吸附辊10的外周面上。在此情况下，成为所述长度D的基准的保持面变成吸附辊10的外周面。
另外，在所述实施方式中，对在事先于一个面上形成有第1催化剂层9a的电解质膜92的另一个面上形成第2催化剂层9b的情况进行了说明。但是，本发明的基材处理装置也可以是对在表背的任一个面上均未形成催化剂层的电解质膜形成催化剂层者。
另外，在本发明中成为处理对象的被处理基材也可以是电解质膜以外的长条带状的基材。基材的材料也可以是树脂、金属、玻璃(glass)、纸等。
另外，关于基材处理装置的细微部分的构成，也可以与本申请的各附图不同。另外，在不产生矛盾的范围内，也可以将在所述实施方式或变形例中出现的各部件适宜地组合。

Claims (10)

1.一种基材处理装置，其一面搬送长条带状的被处理基材一面进行处理，其特征在于，包括：
吸附辊，具备具有多个吸附孔的外周面；
导入部，向所述吸附辊的外周面导入层叠有长条带状的支撑膜与所述被处理基材的层叠基材；
剥离辊，具有隔着所述层叠基材与所述吸附辊的所述外周面对向的外周面；以及
按压机构，向所述吸附辊上按压所述剥离辊；
在所述层叠基材穿过所述吸附辊与所述剥离辊之间后，将所述支撑膜从所述被处理基材上剥离并朝远离所述吸附辊的方向搬送，另一方面，将所述被处理基材吸附保持在所述吸附辊上，
所述层叠基材相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
2.根据权利要求1所述的基材处理装置，其特征在于，所述层叠基材通过施加至被搬送的所述层叠基材上的张力，而相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
3.根据权利要求1所述的基材处理装置，其特征在于，从在所述吸附辊的周围接触所述被处理基材的保持面与所述剥离辊的中心的距离，减去所述剥离辊的自然状态下的半径所得的值即间隙为所述层叠基材的厚度的60％或大于60％。
4.根据权利要求3所述的基材处理装置，其特征在于，所述间隙与所述层叠基材的厚度相同或所述间隙大于所述层叠基材的厚度。
5.根据权利要求4所述的基材处理装置，其特征在于，所述间隙为所述层叠基材的厚度的200％或小于200％。
6.根据权利要求3所述的基材处理装置，其特征在于，在所述吸附辊的外周面与所述被处理基材之间存在长条带状的多孔质基材，
所述保持面为所述多孔质基材的表面。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基材处理装置，其特征在于，包括：
作为所述剥离辊的第1剥离辊；以及
第2剥离辊，比所述第1剥离辊更位于所述吸附辊的旋转方向下游侧，并具有与所述吸附辊的外周面对向的外周面；
在所述第1剥离辊与所述吸附辊之间，将所述层叠基材保持在所述第1剥离辊上，
在所述第2剥离辊与所述吸附辊之间，将所述支撑膜保持在所述第2剥离辊上，并且将所述被处理基材保持在所述吸附辊上。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的基材处理装置，其特征在于，还包括：
涂布部，在所述吸附辊的周围，将材料涂布在所述被处理基材的表面上。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的基材处理装置，其特征在于，所述被处理基材为电解质膜。
10.一种基材处理方法，其一面搬送长条带状的被处理基材一面进行处理，其特征在于，包括：将层叠有长条带状的支撑膜与所述被处理基材的层叠基材导入至吸附辊与剥离辊之间的步骤；以及
在所述层叠基材穿过所述吸附辊与所述剥离辊之间后，将所述支撑膜从所述被处理基材上剥离并朝远离所述吸附辊的方向搬送所述支撑膜，并且将所述被处理基材吸附保持在所述吸附辊上的步骤；
向所述吸附辊上按压所述剥离辊，且所述层叠基材相对于所述剥离辊的外周面可滑动地得到保持。
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