JP2007005033A

JP2007005033A - Thin film lamination device and thin film lamination method

Info

Publication number: JP2007005033A
Application number: JP2005181134A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Doi; 博土井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-01-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film lamination device and a thin film lamination method capable of effectively laminating thin films. <P>SOLUTION: A laminated object is obtained by laminating an electrolytic sheet 10 and diffusion sheets 20-1a, 20-1b by pressing them by a plurality of pressing rollers 50a, 50b through metallic belts 28-3a, 28-3b. The pressing force of the plurality of pressing rollers 50a, 50b is set so as to become higher stepwise toward down stream side of the object to be laminated. By the above, a pressing force (joining pressure) same as that impressed when pressing the object to be laminated in relatively wide area can be impressed, and the object to be laminated can be joined without warping. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、第１の薄膜に対し、所定形状に切断された第２の薄膜を積層する薄膜積層装置に関する。 The present invention relates to a thin film laminating apparatus for laminating a second thin film cut into a predetermined shape on a first thin film.

従来より、各種のシート状の積層体が知られている。その１つとして、燃料電池のＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）がある。ここで、ＭＥＡは、電極触媒層を担持した固体電解質材料膜である触媒層・電解膜の両側に、カーボンペーパーからなるガス拡散層を積層した構造となっている。 Conventionally, various sheet-like laminates are known. One example is a fuel cell MEA (Membrane Electrode Assembly). Here, the MEA has a structure in which a gas diffusion layer made of carbon paper is laminated on both sides of a catalyst layer / electrolytic membrane which is a solid electrolyte material membrane carrying an electrode catalyst layer.

このようなＭＥＡを効率よく形成するため、１つの触媒層・電解膜についてのシート（電解膜シート）と、２つのガス拡散層についてのシート（拡散膜シート）をそれぞれ、ローラに巻き付けておき、ローラから各シートを送り出し、これらを積層切断することが提案されている（特許文献１）。 In order to efficiently form such an MEA, a sheet for one catalyst layer / electrolytic membrane (electrolytic membrane sheet) and a sheet for two gas diffusion layers (diffusion membrane sheet) are respectively wound around rollers, It has been proposed to send out each sheet from a roller and laminate and cut them (Patent Document 1).

この装置では、２つの拡散膜シートを２つの回転する吸引ローラにそれぞれ吸着させ、その状態で、所定の大きさにカットする。そして、これら２つの拡散膜シートを巻き付けた状態で、吸引ローラの接合位置において、電解膜シートを挟み込むようにして、押圧輸送することで、３つのシートを積層する。従って、３つのシートの積層体であるＭＥＡを効率的に製造することができる。 In this apparatus, two diffusion film sheets are respectively adsorbed by two rotating suction rollers, and in this state, the sheet is cut into a predetermined size. Then, in a state where these two diffusion film sheets are wound, the three sheets are laminated by pressing and transporting the electrolytic film sheets so as to be sandwiched at the joining position of the suction roller. Therefore, MEA that is a laminate of three sheets can be efficiently produced.

また、特許文献２には、多段のローラ対を設け積層体にマイクロクラックを発生させ、積層体を軟化させることが示されている。また、ゴムローラを用いることによって、積層体へ局所的な力が印加されるのを防止することも示されている。 Patent Document 2 discloses that a multi-stage roller pair is provided to generate microcracks in the laminated body, thereby softening the laminated body. It has also been shown that using a rubber roller prevents local forces from being applied to the laminate.

特開２００１−７６７４３号公報JP 2001-76743 A 特開２００２−１５１０６２号公報JP 2002-151062 A

ここで、拡散膜シートを押圧して積層体シートを作製した場合に、一対のローラが印加する押圧力による各々の拡散層の伸びを規制することが難しく、製品となるＭＥＡに反りが発生しやすいという問題があった。ＭＥＡに反りが生じると、セパレータへの組み込みなど、燃料電池モジュールの作製に問題が生じる。 Here, when a laminated sheet is produced by pressing the diffusion film sheet, it is difficult to regulate the extension of each diffusion layer due to the pressing force applied by the pair of rollers, and warpage occurs in the product MEA. There was a problem that it was easy. When the warpage of the MEA occurs, a problem occurs in the production of the fuel cell module, such as incorporation into a separator.

本発明は、薄膜積層物の反り発生を抑制することを目的とする。 An object of this invention is to suppress the curvature generation | occurrence | production of a thin film laminated body.

本発明は、第１の薄膜に対し、所定形状に切断された第２の薄膜を積層する薄膜積層装置であって、前記第１の薄膜と第２の薄膜の積層物を挟み込み、搬送しながら両側から押圧するローラ対を複数有し、複数のローラ対の積層物に対する押圧力を前記積層物の搬送方向の下流側に向けて順次高く設定することを特徴とする。 The present invention is a thin film laminating apparatus for laminating a second thin film cut into a predetermined shape with respect to a first thin film, while sandwiching and transporting the laminate of the first thin film and the second thin film. There are a plurality of roller pairs that are pressed from both sides, and the pressing force of the plurality of roller pairs with respect to the laminate is sequentially set higher toward the downstream side in the conveyance direction of the laminate.

また、前記複数のローラ対の一方側のローラと、他方側のローラは、それぞれベルトを介し、押圧力を前記積層物に印加することが好適である。 Further, it is preferable that the one side roller and the other side roller of the plurality of roller pairs apply a pressing force to the laminate through belts, respectively.

また、本発明は、第１の薄膜に対し、所定形状に切断された第２の薄膜を積層する薄膜積層方法であって、前記第１の薄膜と第２の薄膜の積層物を挟み込み、搬送しながら両側から押圧すると共に、この押圧力を前記積層物の搬送方向の下流側に向けて順次高く設定することを特徴とする。 Further, the present invention is a thin film laminating method for laminating a second thin film cut into a predetermined shape with respect to the first thin film, sandwiching the laminate of the first thin film and the second thin film, and transporting it. While pressing from both sides, the pressing force is sequentially set higher toward the downstream side in the transport direction of the laminate.

このように、本発明によれば、薄膜積層物への押圧面積を実質的に広くすることができ、薄膜積層物への押圧力を徐々に大きくすることで、薄膜積層物の伸びをおさえ反りの発生を抑制できる。 As described above, according to the present invention, the pressing area to the thin film stack can be substantially widened, and the elongation of the thin film stack is warped by gradually increasing the pressing force to the thin film stack. Can be suppressed.

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、実施形態に係る薄膜積層装置を含むシステム全体を示す図である。触媒層・電解膜について電解膜シート１０は、ローラ１２に巻き付けられている。また、ガス拡散層についての拡散膜シート２０ａは、ローラ２２ａに巻き付けられており、ガス拡散層についての拡散膜シート２０ｂは、ローラ２２ｂに巻き付けられている。そして、電解膜シート１０は、図における下方に向けて送り出され、拡散膜シート２０ａ、２０ｂは、水平方向（左右端側から中央方向）に送り出される。 FIG. 1 is a diagram illustrating an entire system including a thin film stacking apparatus according to an embodiment. Catalyst Layer / Electrolytic Membrane The electrolytic membrane sheet 10 is wound around a roller 12. The diffusion film sheet 20a for the gas diffusion layer is wound around the roller 22a, and the diffusion film sheet 20b for the gas diffusion layer is wound around the roller 22b. Then, the electrolytic membrane sheet 10 is sent out downward in the figure, and the diffusion membrane sheets 20a and 20b are sent out in the horizontal direction (from the left and right end sides to the central direction).

拡散膜シート２０ａ、２０ｂは、ローラ２２ａ、２２ｂから送り出され、ロータリカッタ２４ａ、２４ｂとこれに対向するアンビルローラ２６ａ、２６ｂに挟み込まれる。このロータリカッタ２４ａ、２４ｂは、挟み込んだ拡散膜シート２０ａ、２０ｂをアンビルローラ２６ａ、２６ｂに押しつけ、その刃によってカットする。 The diffusion film sheets 20a and 20b are fed from the rollers 22a and 22b, and are sandwiched between the rotary cutters 24a and 24b and the anvil rollers 26a and 26b facing the rotary cutters 24a and 24b. The rotary cutters 24a and 24b press the sandwiched diffusion film sheets 20a and 20b against the anvil rollers 26a and 26b and cut them with the blades.

図２（ａ）、（ｂ）には、ロータリカッタ２４および刃の形状についての概略構成が示されている。ロータリカッタ２４の本体ローラ２４−１の周面には、カット後の拡散膜シート２０−１の形状（ワーク形状）に対応した四角形状の刃２４−２が形成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、この四角形の刃２４−２の本体ローラ２４−１の回転軸と平行な刃の一方は、本体ローラ２４−１の側端部にまで伸びている。従って、図２（ａ）に示すように、拡散膜シート２０は、周辺部分がコの字状の端切れ２０−２としてカットされ、捨てられ、ワーク形状に対応する拡散膜シート２０−１が得られる。なお、図２（ａ）に示すように、本体ローラ２４−１の刃２４−２の両端側に対応する部分には、一対の押さえ２４−３を上から押しつけるようにして、コの字状の端切れ２０−２を確実に排除している。 2A and 2B show a schematic configuration of the rotary cutter 24 and the shape of the blade. On the peripheral surface of the main body roller 24-1 of the rotary cutter 24, a quadrangular blade 24-2 corresponding to the shape (work shape) of the diffusion film sheet 20-1 after cutting is formed. And as shown in FIG.2 (b), one of the blades parallel to the rotating shaft of the main body roller 24-1 of this square blade 24-2 is extended to the side edge part of the main body roller 24-1. . Accordingly, as shown in FIG. 2 (a), the diffusion film sheet 20 is cut as a U-shaped cut 20-2 at the peripheral portion and discarded to obtain a diffusion film sheet 20-1 corresponding to the workpiece shape. It is done. As shown in FIG. 2 (a), a pair of pressers 24-3 are pressed from above on the portions corresponding to both ends of the blade 24-2 of the main body roller 24-1, The cut 20-2 is surely eliminated.

このようにして、四角形のワーク形状にカットされた拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂと、拡散層押さえローラ３０ａ、３０ｂの間に導入される。接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂは、図１に示すように水平方向に対向して配置されており、拡散層押さえローラ３０ａ、３０ｂは、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの接合位置より９０°だけ拡散膜シート２０−１の送り方向における上流側に位置している。従って、拡散層押さえローラ３０ａ、３０ｂは、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂに金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂを介し図における上方から押しつけられている。 In this way, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b cut into a rectangular workpiece shape are introduced between the joining rollers 28-1a and 28-1b and the diffusion layer pressing rollers 30a and 30b. As shown in FIG. 1, the joining rollers 28-1a and 28-1b are disposed so as to face each other in the horizontal direction, and the diffusion layer pressing rollers 30a and 30b are located at the joining positions of the joining rollers 28-1a and 28-1b. It is located upstream by 90 ° in the feed direction of the diffusion film sheet 20-1. Accordingly, the diffusion layer pressing rollers 30a and 30b are pressed against the joining rollers 28-1a and 28-1b from above in the drawing via the metal belts 28-3a and 28-3b.

ここで、ロータリカッタ２４ａ、２４ｂとアンビルローラ２６ａ、２６ｂの接合位置から、接合ローラ２８ａ、２８ｂと押さえローラ３０ａ、３０ｂまでの距離は、カットされた拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの送り方向長さより短く設定されている。従って、カットされた拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、ロータリカッタ２４ａ、２４ｂとアンビルローラ２６ａ、２６ｂ、または接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂと押さえローラ３０ａ、３０ｂのいずれか一方によって必ず挟まれている。このため、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂが確実に輸送できる。 Here, the distance from the joining position of the rotary cutters 24a, 24b and the anvil rollers 26a, 26b to the joining rollers 28a, 28b and the pressing rollers 30a, 30b is the feed of the cut diffusion film sheets 20-1a, 20-1b. It is set shorter than the direction length. Accordingly, the cut diffusion film sheets 20-1a and 20-1b are either rotated by the rotary cutters 24a and 24b and the anvil rollers 26a and 26b, or the joining rollers 28-1a and 28-1b and the pressing rollers 30a and 30b. It is always sandwiched. For this reason, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b can be reliably transported.

また、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの周りを１／４周だけ巻き付いて移動する。接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂには、吸引手段などを設けていない。このため、そのままでは拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、水平方向に移動するだけで、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの周面に沿って移動しない。 Further, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b move around the joining rollers 28-1a and 28-1b while being wound around a quarter turn. The joining rollers 28-1a and 28-1b are not provided with suction means or the like. For this reason, as it is, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b only move in the horizontal direction and do not move along the peripheral surfaces of the joining rollers 28-1a and 28-1b.

そこで、複数（この例では、３つずつ）の拡散層規制板３２ａ、３２ｂを設け、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂを接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂに押しつけている。この拡散層規制板３２ａ、３２ｂは、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの回転軸方向に伸びる長方形の細長板をその短辺方向についてＵ字状に折り曲げた全体として樋状の板である。拡散層規制板３２ａ、３２ｂは、その中央部分が接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂに向けて押しつけられており、これによって拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂが接合ローラ２８ａ、２８ｂの周りを巻き付いて移動し、図における下方に向けて送り出される。 Therefore, a plurality (three in this example) of diffusion layer restricting plates 32a and 32b are provided, and the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b are pressed against the joining rollers 28-1a and 28-1b. The diffusion layer regulating plates 32a and 32b are generally bowl-shaped plates obtained by bending a rectangular elongated plate extending in the direction of the rotation axis of the joining rollers 28-1a and 28-1b into a U shape in the short side direction. The diffusion layer regulating plates 32a and 32b have their center portions pressed against the joining rollers 28-1a and 28-1b, whereby the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b are surrounded by the joining rollers 28a and 28b. Is wound around and moved downward in the figure.

なお、拡散層規制板３２ａ、３２ｂは、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂを接合ローラ２８ａ、２８ｂの周面に押しつけることができれば他の形状でもよい。例えば、複数の小径のローラでもよい。また、複数のローラに掛け回したベルトを押しつける構成でもよい。例えば、ベルトを３つのローラに掛け回し、その一辺を接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂに押しつける構成が採用できる。 The diffusion layer regulating plates 32a and 32b may have other shapes as long as the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b can be pressed against the peripheral surfaces of the joining rollers 28a and 28b. For example, a plurality of small diameter rollers may be used. Moreover, the structure which presses the belt wound around the some roller may be sufficient. For example, a configuration in which the belt is wound around three rollers and one side thereof is pressed against the joining rollers 28-1a and 28-1b can be employed.

また、電解膜シート１０は、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの接合部において、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの間に上方から供給される。従って、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂは、その接合部において、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂを電解膜シート１０に向けて押さえる。 In addition, the electrolytic membrane sheet 10 is supplied from above between the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b at the joining portions of the joining rollers 28-1a and 28-1b. Therefore, the joining rollers 28-1a and 28-1b press the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b toward the electrolytic film sheet 10 at the joined portions.

ここで、接合ローラ２８-１ａ、２８−１ｂの下方には、接合ローラ２８-２ａ、２８-２ｂが設けられ、接合ローラ２８-１ａと接合ローラ２８-２ａには、金属ベルト２８−３ａが掛け回され、接合ローラ２８-１ｂと接合ローラ２８-２ｂには、金属ベルト２８−３ｂが掛け回されている。従って、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、拡散層押さえローラ３０ａ、３０ｂと金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂに挟まれ、その後金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂと共に進行方向が下方に変更され、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂによって、拡散シート２０−１ａ、２０−１ｂが電解膜シート１０の両側に保持する。 Here, joining rollers 28-2a and 28-2b are provided below the joining rollers 28-1a and 28-1b, and a metal belt 28-3a is provided between the joining rollers 28-1a and 28-2a. The metal belt 28-3b is wound around the joining roller 28-1b and the joining roller 28-2b. Accordingly, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b are sandwiched between the diffusion layer pressing rollers 30a and 30b and the metal belts 28-3a and 28-3b, and then the traveling direction is lowered together with the metal belts 28-3a and 28-3b. The diffusion sheets 20-1a and 20-1b are held on both sides of the electrolytic membrane sheet 10 by the metal belts 28-3a and 28-3b.

そして、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂの裏面側（電解膜シート１０および拡散シート２０−１ａ、２０−１ｂの積層物とは反対側）には、複数の押圧ローラ５０ａ、５０ｂがそれぞれ設けられている。この例では、金属ベルト２８−３ａの裏面側に押圧ローラ５０−１ａ〜５０−４ａ、金属ベルト２８−３ｂの裏面側に押圧ローラ５０−１ｂ〜５０−４ｂが配置されている。これら押圧ローラ５０ａ、５０ｂは互いに対向しており、所定の圧力で金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂを積層物に向けて押しつける。従って、押圧ローラ５０ａ、５０ｂの押圧力が、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂを介し、電解膜シート１０および拡散シート２０−１ａ、２０−１ｂの積層物を両側から押しつけ接合圧を印加する。 A plurality of pressing rollers 50a and 50b are provided on the back surfaces of the metal belts 28-3a and 28-3b (on the side opposite to the laminate of the electrolytic membrane sheet 10 and the diffusion sheets 20-1a and 20-1b). It has been. In this example, pressure rollers 50-1a to 50-4a are arranged on the back side of the metal belt 28-3a, and pressure rollers 50-1b to 50-4b are arranged on the back side of the metal belt 28-3b. These pressing rollers 50a and 50b are opposed to each other, and press the metal belts 28-3a and 28-3b toward the laminate with a predetermined pressure. Therefore, the pressing force of the pressing rollers 50a and 50b presses the laminate of the electrolytic membrane sheet 10 and the diffusion sheets 20-1a and 20-1b from both sides via the metal belts 28-3a and 28-3b, thereby applying the bonding pressure. .

また、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂ、２８−２ａ、２８−２ｂおよび押圧ローラ５０−１ａ〜５０−４ａ、５０−１ｂ〜５０−４ｂは、内部に加熱機構を有しており、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂは、全体として加熱されている。そこで、この接合ローラ２８ａ、２８ｂおよび押圧ローラ５０ａ、５０ｂの接合部において、電解膜シート１０に対し、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂがその両側から融着される。なお、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂ、２８−２ａ、２８−２ｂおよび押圧ローラ５０ａ、５０ｂの中の一部について加熱機構は省略してもよい。 Further, the joining rollers 28-1a, 28-1b, 28-2a, 28-2b and the pressing rollers 50-1a to 50-4a, 50-1b to 50-4b have a heating mechanism inside, and are made of metal. The belts 28-3a and 28-3b are heated as a whole. Therefore, the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b are fused from both sides to the electrolytic film sheet 10 at the joint portion between the joining rollers 28a and 28b and the pressing rollers 50a and 50b. In addition, you may abbreviate | omit a heating mechanism about a part in joining roller 28-1a, 28-1b, 28-2a, 28-2b and press roller 50a, 50b.

さらに、電解膜シート１０の接合ローラ２８ａ、２８ｂ間に入る少し上流側には、光電センサ３４が設けられており、電解膜シート１０には、所定のパターン（１つの電極として利用する部分について、触媒層が形成されているパターン）が形成されている。光電センサ３４は、電解膜シート１０の触媒層パターンの送り方向エッジ（始端または終端）を検出する。そして、この光電センサ３４の検出結果に基づいて、電解膜シート１０と、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂを同期させることで、両者の位置が調整される。拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの位置は、拡散シート２０−１ａ、２０−１ｂの端部を検出してもよいし、ロータリカッタ２４ａ、２４ｂの回転を検出してもよい。 Further, a photoelectric sensor 34 is provided on the slightly upstream side between the joining rollers 28a and 28b of the electrolytic membrane sheet 10, and the electrolytic membrane sheet 10 has a predetermined pattern (for a part used as one electrode, The pattern in which the catalyst layer is formed is formed. The photoelectric sensor 34 detects the feed direction edge (start or end) of the catalyst layer pattern of the electrolytic membrane sheet 10. And based on the detection result of this photoelectric sensor 34, the position of both is adjusted by synchronizing the electrolytic membrane sheet 10 and the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b. As for the positions of the diffusion film sheets 20-1a and 20-1b, the ends of the diffusion sheets 20-1a and 20-1b may be detected, or the rotations of the rotary cutters 24a and 24b may be detected.

接合ローラ２８−２ａ、２８−２ｂの下流側には、ロータリカッタ４０，アンビルローラ４２が対向配置されており、ロータリカッタ４０によって拡散膜シート２０−１が積層されていない、電解膜シート１０の部分がカットされる。なお、このロータリカッタ４０によるカット位置は、光電センサ３６の検出結果によって制御されるため、正確な位置でのカットが行える。そして、カットされた積層物は、ガイド４４を介し、パレット４６に積層状態で収容される。 The rotary cutter 40 and the anvil roller 42 are arranged opposite to the downstream side of the joining rollers 28-2a and 28-2b, and the diffusion film sheet 20-1 is not laminated by the rotary cutter 40. The part is cut. The cutting position by the rotary cutter 40 is controlled by the detection result of the photoelectric sensor 36, so that cutting at an accurate position can be performed. Then, the cut laminate is accommodated in the pallet 46 in a laminated state via the guide 44.

このようにして、ローラ１２に巻き付けられている電解膜シート１０と、２つのローラ２２ａ、２２ｂに巻き付けられている拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂが積層され、所定の大きさのＭＥＡとして、トレー４６内に得られる。 In this way, the electrolytic membrane sheet 10 wound around the roller 12 and the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b wound around the two rollers 22a and 22b are laminated to form a MEA having a predetermined size. In the tray 46.

このような動作について、図３に基づいて説明する。触媒層・電解膜（電解膜シート１０）には、触媒パターン（触媒層のパターン）が形成されている。一方、ペーパー拡散層は、カーボンペーパーなどで構成されており、これがロータリカッタ２４ａ、２４ｂによって、所定のワーク形状にカットされる。このとき、端切れ２０−２は、コの字状に残り、これが分離回収される。また、ワーク形状の拡散膜シート２０−１は、完全に切断される前に、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂと、拡散層押さえローラ３０に把持されるので、位置ずれなく接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂの周りの金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂに受け渡される。 Such an operation will be described with reference to FIG. A catalyst pattern (catalyst layer pattern) is formed on the catalyst layer / electrolytic membrane (electrolytic membrane sheet 10). On the other hand, the paper diffusion layer is made of carbon paper or the like, which is cut into a predetermined workpiece shape by the rotary cutters 24a and 24b. At this time, the cut end 20-2 remains in a U-shape and is separated and recovered. Further, since the workpiece-shaped diffusion film sheet 20-1 is gripped by the joining rollers 28-1a and 28-1b and the diffusion layer pressing roller 30 before being completely cut, the joining roller 28- Passed to the metal belts 28-3a and 28-3b around 1a and 28-1b.

金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂに受け渡されたワーク形状にカットされた拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂは、拡散層押さえローラ３０ａ、３０ｂによって、把持された状態で、拡散層規制板３２ａ、３２ｂによって、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂ側に押さえつけられながら、接合ローラ２８−１ａ、２８−１ｂに沿って移動する。 The diffusion film sheets 20-1a and 20-1b cut into the workpiece shape transferred to the metal belts 28-3a and 28-3b are held by the diffusion layer pressing rollers 30a and 30b, and the diffusion layer regulation is performed. It moves along the joining rollers 28-1a and 28-1b while being pressed against the metal belts 28-3a and 28-3b by the plates 32a and 32b.

一方、電解膜シート１０が送られてきて、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂの間には、電解膜シート１０，拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの積層物が挟まれ、これらが加熱押圧されて接合される。 On the other hand, the electrolytic membrane sheet 10 is sent, and a laminate of the electrolytic membrane sheet 10 and the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b is sandwiched between the metal belts 28-3a and 28-3b. Heated and pressed to join.

電解膜シート１０の触媒パターンと、拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの接合が終わると、ロータリカッタ４０によって拡散膜シート２０−１が積層されていない、電解膜シート１０の部分をカットして、ＭＥＡが得られる。 When the catalyst pattern of the electrolytic membrane sheet 10 and the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b are joined, the rotary cutter 40 cuts the portion of the electrolytic membrane sheet 10 on which the diffusion membrane sheet 20-1 is not laminated. Thus, MEA is obtained.

本実施形態によれば、電解膜シート１０への拡散シート２０−１ａ、２０−１ｂの接合は、鉛直方向に移動しながら行う。従って、重力の影響で、ＭＥＡが反ってしまうことがない。 According to this embodiment, joining of the diffusion sheets 20-1a and 20-1b to the electrolytic membrane sheet 10 is performed while moving in the vertical direction. Therefore, the MEA does not warp due to the influence of gravity.

ここで、本実施形態では、接合ローラ２８−１ａ、２８−２ａおよび接合ローラ２８−１ｂ、２８−２ｂとの間に複数の押圧ローラ５０ａ、５０ｂを有しており、この押圧ローラ５０ａ、５０は、入り口側から順次押圧力（接合圧）が高くなるように設定されている。 Here, in this embodiment, a plurality of pressing rollers 50a and 50b are provided between the joining rollers 28-1a and 28-2a and the joining rollers 28-1b and 28-2b, and the pressing rollers 50a and 50b are provided. Is set so that the pressing force (bonding pressure) increases sequentially from the entrance side.

図４には、この部分が模式的に示されており、この例では、押圧ローラ５０−１ａ〜５０−ｎａ、５０−１ｂ〜５０−ｎｂを設けている。そして、押圧ローラ５０ａ、５０ｂの径を３００ｍｍφ、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂをステンレス（ＳＵＳ）の厚さ１．５ｍｍとし、押圧ローラ５０ａ、５０ｂをそれぞれ６つ設け、その押圧力を０．５ＭＰａずつ上げていくことで、反りを発生することのなく、十分な接合ができることが確認されている。 FIG. 4 schematically shows this portion. In this example, pressing rollers 50-1a to 50-na and 50-1b to 50-nb are provided. The diameters of the pressure rollers 50a and 50b are 300 mmφ, the metal belts 28-3a and 28-3b are made of stainless steel (SUS) 1.5 mm, six pressure rollers 50a and 50b are provided, and the pressing force is 0. It has been confirmed that sufficient bonding can be achieved without generating warp by increasing the pressure by 5 MPa.

さらに、金属ベルト２８−３の厚みをさらに厚くしたり、押圧ローラ５０の周面にゴムシートなどの弾性材料を貼ったゴムローラを使用したり、金属ベルト２８−３の裏面にゴムシートを貼るなどの手段を用いることで、実質的な押圧面積（接触面積）を増加することができ、効果的な接合を達成できる。すなわち、押圧ローラ５０毎の荷重の差を大きくとることができ、押圧ローラ５０の数を少なくすることができる。なお、ゴムシートとしては、シリコンゴムのシートが好適であり、厚みは例えば３ｍｍ程度のものが採用される。 Further, the thickness of the metal belt 28-3 is further increased, a rubber roller having an elastic material such as a rubber sheet attached to the peripheral surface of the pressing roller 50, a rubber sheet is attached to the back surface of the metal belt 28-3, etc. By using this means, the substantial pressing area (contact area) can be increased, and effective bonding can be achieved. That is, the load difference for each pressing roller 50 can be increased, and the number of pressing rollers 50 can be reduced. In addition, as a rubber sheet, the sheet | seat of a silicon rubber is suitable, and the thing about 3 mm in thickness is employ | adopted.

図５には、反りが発生せず、十分な接合を行うための３つの手法について記載している。大径の接合ローラ２８−１を利用する場合には、その径を５．２ｍφとする必要がある。そのときの接合圧力は３．０Ｍｐａである。また、図４のように、複数の押圧ローラ５０を用いた場合、０．５Ｍｐａずつ上げて６つの押圧ローラ５０が必要である。さらに、押圧ローラ５０にゴムローラを用いた場合には、ローラ数を３つとして、１ＭＰａずつ押圧力を上昇させることで、同様の接合が達成される。 FIG. 5 describes three methods for performing sufficient bonding without causing warpage. When the large-diameter joining roller 28-1 is used, the diameter needs to be 5.2 mφ. The joining pressure at that time is 3.0 Mpa. Further, as shown in FIG. 4, when a plurality of pressing rollers 50 are used, six pressing rollers 50 are required to be raised by 0.5 Mpa. Further, when a rubber roller is used as the pressing roller 50, the same joining can be achieved by increasing the pressing force by 1 MPa by setting the number of rollers to three.

このように、複数の押圧ローラ５０を用い、押圧力を段階的に上昇することで、効果的な接合を行うことができる。このような段階的な押圧は、例えば図６に示すようなものであり、実質的に接触面積を大きくして、大径のローラによる押圧と同等の押圧になる。すなわち、大径のローラでは、接合圧は徐々に上昇して、最高点に達してから、徐々に下がる。一方、小径のローラでは、接合圧は比較的急に上昇して、その後下がる。従って、積層物（ワーク）にしてみれば接触幅が短い。複数のローラを利用し、その押圧力を順次大きくした場合には、ローラ自体の径は小さくても、複数のローラの接合圧が積み重ねられ、大径のローラと同様の接合圧を順次上昇して、接触幅を長くすることができる。 Thus, effective joining can be performed by using a plurality of pressing rollers 50 and increasing the pressing force stepwise. Such stepwise pressing is, for example, as shown in FIG. 6 and substantially increases the contact area, and is equivalent to pressing by a large-diameter roller. That is, with a large-diameter roller, the bonding pressure gradually increases, reaches a maximum point, and then gradually decreases. On the other hand, with a small-diameter roller, the bonding pressure rises relatively abruptly and then decreases. Therefore, the contact width is short when the laminate (work) is used. When multiple rollers are used and the pressing force is increased sequentially, the bonding pressures of the rollers are stacked even if the diameter of the rollers themselves is small, and the same bonding pressure as that of the large-diameter rollers is sequentially increased. Thus, the contact width can be increased.

なお、複数の押圧ローラ５０−１ａ〜５０−ｎａ、５０−１ｂ〜５０−ｎｂを設け、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂを設けることにより、積層物を直線的に搬送できるという効果も得られる。また、この構成により、電解膜シート１０への拡散膜シート２０−１ａ、２０−１ｂの接合が不十分な状態でも、次のローラに搬送することにより、最終的には十分な接合ができる。 In addition, by providing a plurality of pressing rollers 50-1a to 50-na and 50-1b to 50-nb and providing the metal belts 28-3a and 28-3b, an effect that the laminate can be conveyed linearly is also obtained. It is done. Further, with this configuration, even when the diffusion membrane sheets 20-1a and 20-1b are not sufficiently joined to the electrolytic membrane sheet 10, they can be finally joined sufficiently by being conveyed to the next roller.

また、押圧ローラ５０ａ、５０ｂは、３００ｍｍφ程度の小径のものを利用することができる。一方、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂは、厚さ３ｍｍ〜５ｍｍ程度のステンレスベルトが好適である。さらに、金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂの表面には、ポリイミドをコーティングすることが好適である。これによって、拡散膜シート２０−１および電解膜シート１０のいずれに対しても剥離性がよく、好適な押圧が可能になる。 Further, the pressing rollers 50a and 50b may be those having a small diameter of about 300 mmφ. On the other hand, the metal belts 28-3a and 28-3b are preferably stainless steel belts having a thickness of about 3 mm to 5 mm. Furthermore, it is preferable to coat polyimide on the surfaces of the metal belts 28-3a and 28-3b. Thereby, both the diffusion membrane sheet 20-1 and the electrolytic membrane sheet 10 have good peelability and can be suitably pressed.

さらに、上述の例では、ステンレス製の金属ベルト２８−３ａ、２８−３ｂを用いたが、アルミ箔、プラスチックシート、薄い鉄板などを用いることもできる。 Furthermore, in the above-described example, the stainless steel metal belts 28-3a and 28-3b are used, but an aluminum foil, a plastic sheet, a thin iron plate, or the like can also be used.

さらに、金属ベルト２８−３ａ、２８−３を省略して、押圧ローラ５０ａ、５０ｂにより、直接積層物を押圧してもよい。この場合、接合ローラ２８−１ａ、２８−２ａ、２８−１ｂ、２８−２ｂも含め、接合圧を徐々に上昇するとよい。 Furthermore, the metal belts 28-3a and 28-3 may be omitted, and the laminate may be pressed directly by the pressing rollers 50a and 50b. In this case, the joining pressure may be gradually increased including the joining rollers 28-1a, 28-2a, 28-1b, and 28-2b.

すなわち、積層物への押圧力を段階的に上昇することで、上述したような接触面積を広くした押圧と同等の押圧が可能になり、反りの発生を防止して効果的な接合が行える。 That is, by increasing the pressing force to the laminate stepwise, pressing equivalent to the pressing with a wide contact area as described above can be performed, and the occurrence of warpage can be prevented and effective bonding can be performed.

なお、上述の説明では、燃料電池のＭＥＡの作成についてのみ説明したが、上述のような構成は、ロールで供給される薄膜の積層であれば、他のものにも適用することができる。 In the above description, only the creation of the MEA of the fuel cell has been described. However, the above-described configuration can be applied to other layers as long as the thin film is supplied by a roll.

システムの全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of a system. ロータリカッタの構成および作用を示す図である。It is a figure which shows the structure and effect | action of a rotary cutter. 全体の動作を説明する図である。It is a figure explaining the whole operation | movement. 押圧ローラの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a press roller. ローラの接合圧の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the joining pressure of a roller. 各種の例による接触幅と接合圧を説明する図である。It is a figure explaining the contact width and joining pressure by various examples.

Explanation of symbols

１０電解膜シート、１２，２２（２２ａ，２２ｂ），３０（３０ａ，３０ｂ）ローラ、２０（２０ａ，２０ｂ）拡散膜シート、２４（２４ａ，２４ｂ），４０ロータリカッタ、２４−１本体ローラ、２４−２刃、２４−３押さえ、２６（２６ａ，２６ｂ），４２アンビルローラ、２８−１（２８−１ａ，２８−１ｂ，２８−１ｂ，２８−２ｂ）接合ローラ、２８−３（２８−３ａ，２８−３ｂ）金属ベルト、３２（３２ａ，３２ｂ）拡散層規制板、３４，３６光電センサ、４４ガイド、４６トレー、４６パレット、５０（５０ａ，５０ｂ）押圧ローラ。 10 Electrolytic membrane sheet, 12, 22 (22a, 22b), 30 (30a, 30b) roller, 20 (20a, 20b) Diffusion membrane sheet, 24 (24a, 24b), 40 Rotary cutter, 24-1 Body roller, 24 -2 blade, 24-3 presser, 26 (26a, 26b), 42 anvil roller, 28-1 (28-1a, 28-1b, 28-1b, 28-2b) bonding roller, 28-3 (28-3a) 28-3b) Metal belt, 32 (32a, 32b) Diffusion layer regulating plate, 34, 36 Photoelectric sensor, 44 guide, 46 tray, 46 pallet, 50 (50a, 50b) pressure roller.

Claims

A thin film laminating apparatus for laminating a second thin film cut into a predetermined shape on a first thin film,
Having a plurality of roller pairs sandwiched between the first thin film and the second thin film and pressed from both sides while being conveyed;
A thin film laminating apparatus, wherein the pressing force of the plurality of roller pairs on the laminate is sequentially set higher toward the downstream side in the conveyance direction of the laminate.

The thin film laminating apparatus according to claim 1,
The thin film laminating apparatus, wherein a roller on one side and a roller on the other side of the plurality of roller pairs apply a pressing force to the laminate through belts, respectively.

A thin film laminating method for laminating a second thin film cut into a predetermined shape with respect to a first thin film,
The laminate of the first thin film and the second thin film is sandwiched and pressed from both sides while being transported, and the pressing force is sequentially set higher toward the downstream side in the transport direction of the laminate. Thin film lamination method.

The method of claim 3, comprising:
A plurality of pairs of rollers are provided to sandwich the first thin film and the second thin film and to be pressed from both sides while being conveyed, and the pressing force of the roller pairs is sequentially directed toward the downstream side in the conveying direction of the laminate. A thin film laminating method characterized by being set high.