JP2016175005A - 塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の継続的な冷却に有効な冷却手法を提案する。【解決手段】塗工装置１００は、ダイヘッド１１０に、マニホールド１１２との間でペースト流動が可能な左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４Ｒとを離間して備える。塗工装置１００は、ペースト攪拌に当たり、右方シリンダー１１４Ｒをマニホールド１１２のペーストを吸引する吸引制御に処し、これと同期して、左方シリンダー１１４Ｌをマニホールド１１２に吸引量と同量のペーストを吐出する吐出制御に処するプロセスＡを実行する。このプロセスＡに続き、塗工装置１００は、左方シリンダー１１４Ｌをマニホールド１１２のペーストを吸引する吸引制御に処し、これと同期して、右方シリンダー１１４Ｒをマニホールド１１２に吸引量と同量のペーストを吐出する吐出制御に処するプロセスＢを実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、塗工装置に関する。

塗工装置は、ダイヘッドのスリットから被塗工液を被塗工物の表面に塗布して、被塗工物表面に被塗工液の薄膜を形成する。塗布される被塗工液は、薄膜に求められる性状等により種々選択可能であり、形成された薄膜の膜厚の均一化等の塗膜品質の向上のため、ダイヘッドの内部において被塗工液を攪拌する塗工装置が提案されている（例えば特許文献１）。

特開閉５−１５８２９号公報

上記の塗工装置は、被塗工液の攪拌をもたらす回転体をダイヘッドに収容して、外部の駆動源からこの回転体を回転駆動する。このため、ダイヘッドのみならず、ダイヘッド周辺の機器構成が複雑となっていた。こうしたことから、被塗工液の攪拌を通した塗膜品質を維持しつつ、構成の簡略化を図ることが要請されるに到った。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。

（１）本発明の一形態によれば、塗工装置が提供される。この塗工装置は、被塗工物に塗布する被塗工液を貯留部に貯留し、該貯留部の前記被塗工液をスリットから塗布するダイヘッドと、前記貯留部と接続されて前記貯留部との間で前記被塗工液の流動が可能とされ、前記貯留部との接続箇所が離間した複数のシリンダーと、前記被塗工液を前記貯留部からシリンダー側に吸引する吸引制御と、該吸引される前記被塗工液の吸引量と同量の前記被塗工液をシリンダー側から前記貯留部に吐出する吐出制御とを、前記複数のシリンダーの内の異なるシリンダーの組合せで実行する制御部とを備える。

この形態の塗工装置は、ダイヘッドの貯留部において、被塗工液の流動が可能とされた複数のシリンダーのうちのあるシリンダーによりなされた貯留部からの被塗工液吸引と、貯留部との接続箇所が離間した他のシリンダーによりなされた貯留部への吸引量と同量の被塗工液吐出を起こす。よって、この形態の塗工装置によれば、貯留部での同量の被塗工液吸引と被塗工液吐出により、貯留部での被塗工液量を一定としたまま、被塗工液を支障なく攪拌するので、塗膜品質を維持できる。しかも、この形態の塗工装置によれば、貯留部での被塗工液攪拌に当たり、貯留部に何らかの駆動機器を配設する必要がなく、被塗工液の流動が可能となるように複数のシリンダーを接続すればよいので、構成の簡略化を図ることができる。

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、ダイヘッドのスリットから被塗工液を塗布する塗工方法等の形態で実現することができる。

実施形態としての塗工装置１００の概略構成を示す説明である。 ダイヘッド１１０の周辺構成を平面視と背面視にて概略的に示す説明図である。 マニホールド１１２でのペースト攪拌を起こすためのシリンダー１１４の駆動プロセスの様子を示す説明図である。 シリンダー１１４のプロセスＡの実行当初にマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。 プロセスＡの過程においてマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。 シリンダー１１４のプロセスＢの実行当初にマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。 プロセスＢの過程においてマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。 本実施形態によって成膜したペースト塗工膜ＰＴと従来手法で成膜したペースト塗工膜ＰＴの膜厚推移の様子を示す説明図である。 実施形態のペースト塗工膜ＰＴと比較例品のペースト塗工膜ＰＴの表面性状の対比を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は実施形態としての塗工装置１００の概略構成を示す説明図であり、図２はダイヘッド１１０の周辺構成を平面視と背面視にて概略的に示す説明図である。

図示するように、塗工装置１００は、ダイヘッド１１０と、ポンプ１２０と、二つのシリンダー１１４と、ペースト貯留槽１３０と、ペースト供給管路１５０と、基材案内ローラー１６０と、制御装置２００を備える。ペースト貯留槽１３０は、被塗工液としてのペーストを貯留する。ペースト供給管路１５０は、ペースト貯留槽１３０からダイヘッド１１０まで延び、ペースト貯留槽１３０の側から、ポンプ１２０と塗布バルブ１４０とを管路途中に備え、塗布バルブ１４０から分岐してペースト貯留槽１３０に戻るリターン管路１５２を有する。ポンプ１２０は、ペースト貯留槽１３０に貯留済みのペーストを、下流側管路に圧送する。塗布バルブ１４０は、ペーストの供給先をヘッド側管路１５０ｕとリターン管路１５２のいずれかに切り換えつつ、切り換え対象となった管路に、ポンプ１２０のポンプ圧でペーストを流し込む。塗布バルブ１４０の切り換え先がヘッド側管路１５０ｕであれば、塗布バルブ１４０の開弁期間においてペーストがダイヘッド１１０に圧送され、ダイヘッド１１０からのペースト塗布がなされる。塗布バルブ１４０の切り換え先がリターン管路１５２であれば、塗布バルブ１４０の開弁期間においてペーストがペースト貯留槽１３０に環流される。ペーストが沈降する分散成分を多く含む場合には、このリターン管路１５２を介したペースト環流により、ペースト貯留槽１３０或いはペースト供給管路１５０の管路における沈降が抑制される。

ポンプ１２０と塗布バルブ１４０は、いずれも制御装置２００の制御を受けて駆動し、ポンプ１２０による圧送圧や圧送量、および塗布バルブ１４０の駆動タイミングは制御装置２００にて設定される。よって、ポンプ１２０は、設定済みの圧送圧・圧送量でペーストを供給するよう駆動し、塗布バルブ１４０は、ポンプ１２０の駆動状況下の所定のタイミングで、ダイヘッド１１０へのペースト供給を行う。成膜対象のペースト塗工膜ＰＴが長尺状であれば、塗布バルブ１４０は、ペースト塗工膜ＰＴの長手方向寸法に対応して制御装置２００で設定された塗布時間に亘って、ヘッド側管路１５０ｕにペーストを連続供給する。ペースト塗工膜ＰＴが矩形形状であれば、塗布バルブ１４０は、制御装置２００で設定されたタイミングで、ヘッド側管路１５０ｕへのペースト供給を間歇的に行う。基材案内ローラー１６０は、被塗工物たる基材Ｋをローラー表面に接触させ、制御装置２００を受けて回転して、基材Ｋを下流に搬送すると共に、ダイヘッド１１０から塗工されたペーストの塗工圧を受け止める。

ダイヘッド１１０は、基材Ｋにポンプ１２０から圧送供給されたペーストを吹き付け塗工するため、基材案内ローラー１６０に接触保持された基材Ｋに対向して配設されている。ダイヘッド１１０は、ヘッド側管路１５０ｕを経て圧送されたペーストを貯留部たるマニホールド１１２に受け取り、このマニホールド１１２にてダイ幅方向に亘ってペーストを行き渡らせる。ダイヘッド１１０は、マニホールド１１２からダイ先端側に向けてスリット１１１を備える。スリット１１１は、ペーストの性状やペースト塗工膜ＰＴの膜厚等を考慮して矩形形状に形成され、その長辺方向を基材Ｋの幅方向に合わせて、基材Ｋに対向する。そして、ダイヘッド１１０は、ポンプ圧でスリット１１１から基材Ｋに向けて塗布し、基材案内ローラー１６０の表面からの隔たり（塗工ギャップＤｄ：図２参照）において、基材Ｋの表面に到る塗工ビートＰｖ（図２参照）を形成する。この塗工ビートＰｖが基材案内ローラー１６０の回転により基材Ｋの表面に沿って延びることで、基材Ｋにペースト塗工膜ＰＴが塗工・形成される（図１参照）。

本実施形態の塗工装置１００は、基材Ｋを電解質膜としペースト塗工膜ＰＴをアノード或いはカソードの電極触媒層とした膜電極接合体（ＭＥＡ）の製造を意図している。よって、ダイヘッド１１０から吐出するペーストについては、剪断速度γ（１／ｓｅｃ）を２００と規定し、この剪断速度γ（＝２００）において、粘度が５０ｍＰａ・ｓ、表面張力が３０ｍＮ／ｍとなるような電極触媒層形成用のペーストを想定している。こうしたペーストとしては、白金等の貴金属触媒を、電解質膜と同質の電解質樹脂溶液および水とエタノールに分散させた分散溶媒を例示できる。また、ペースト塗工速度については、ＭＥＡの生産性から、５０〜８０ｍ／ｍｉｎとし、塗工流量は５００〜１５００ｇ／ｍｉｎ、塗工ギャップＤｄは５０〜１０００μｍ、ペースト塗工膜ＰＴの膜厚は１００〜３００μｍ、膜幅（塗布幅）は２０ｃｍを想定している。なお、上記のスペックは、ＭＥＡにおける電極触媒層として求められる電極触媒層の層厚を達成するためのものであり、塗工装置１００の使用用途は、ＭＥＡの製造以外の用途に用いることができ、上記した粘度等に規定されるわけではない。

シリンダー１１４は、ダイヘッド１１０の左右に配設されている。以下、シリンダー１１４を左右のシリンダーに区別する際には、図示するように、左方シリンダー１１４Ｌ、右方シリンダー１１４Ｒと称する。左右の区別が無用な場合は、シリンダー１１４と称する。

シリンダー１１４は、ピストン１１４ｂで形成される液室１１４ａを、連結管路１１５を介してダイヘッド１１０のマニホールド１１２に接続し、マニホールド１１２との間でペーストの流動を図る。ピストン１１４ｂは、シリンジ内を液密に摺動可能であり、制御装置２００の制御を受けて駆動するピストン駆動部１１４ｃにより前進・後退する。ピストン１１４ｂの前進により、シリンダー１１４は、液室１１４ａのペーストを、シリンダー側からマニホールド１１２に吐出する。また、シリンダー１１４は、ピストン１１４ｂの後退により、マニホールド１１２のペーストをマニホールド１１２から液室１１４ａの側に吸引する。シリンダー１１４において、液室１１４ａは、マニホールド１１２の内容積の２／３程度の容積が確保できるようにされている。そして、ダイヘッド１１０によるペースト塗布前の状態で、一方のシリンダー１１４、例えば右方シリンダー１１４Ｒは、マニホールド１１２の内容積の１／２程度の容量のペーストを吸引可能な初期状態とされ、他方の左方シリンダー１１４Ｌは、右方シリンダー１１４Ｒのペースト吸引量と同量のペーストを吐出可能な初期状態とされている。

本実施形態の塗工装置１００は、シリンダー１１４をダイヘッド１１０の左右に配設した上で、マニホールド１１２に対する左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４Ｒの接続箇所を離間した。具体的には、図２と図３に示すように、平面視において、マニホールド１１２に対する連結管路１１５の連結ポイント１１５ｃを、左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４ＲでＹ方向にオフセットし、背面視においても、連結ポイント１１５ｃを、左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４ＲでＸ方向にオフセットした。連結ポイント１１５ｃは、マニホールド１１２に向けたシリンダー１１４からのペーストの流れ込みポイントであり、マニホールド１１２からシリンダー１１４へのペーストの流れ出しポイントである。これにより、マニホールド１１２へのペーストの流れ込みポイントと、マニホールド１１２からのペーストの流れ出しポイントとは、離間した上で水平・背面視で異なる位置となる。

制御装置２００は、論理演算を実行するＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたいわゆるマイクロコンピュータで構成され、塗工装置１００の種々の制御を司る。例えば、制御装置２００は、基材案内ローラー１６０の回転速度を検出する図示しない速度センサーからの入力を受けて、ポンプ１２０のポンプ圧や圧送量の制御や塗布バルブ１４０の開閉駆動制御を行うほか、左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４Ｒの同期駆動等を制御する。左右のシリンダー１１４の駆動制御を行う制御装置２００は、本願における制御部を構築する。この他、制御装置２００は、ペースト供給管路１５０でのペースト含有成分の沈降を回避すべく、ペーストの性状に応じた塗布バルブ１４０の開閉駆動制御なども行う。

次に、本実施形態の塗工装置１００で得られる利点について説明する。図３はマニホールド１１２でのペースト攪拌を起こすためのシリンダー１１４の駆動プロセスの様子を示す説明図である。

塗工装置１００の制御装置２００は、ダイヘッド１１０からのペーストの塗布に先立ち、右方シリンダー１１４Ｒをマニホールド１１２からのペースト吸引が可能な上記の初期状態とし、左方シリンダー１１４Ｌについても、右方シリンダー１１４Ｒのペースト吸引量のペースト吐出が可能な初期状態とする（図２参照）。そして、制御装置２００は、予め規定された攪拌タイミングとなると、左右のシリンダー１１４のピストン駆動部１１４ｃ（図１参照）に駆動信号を出力し、図３に示すように、右方シリンダー１１４Ｒを、マニホールド１１２のペーストを液室１１４ａに吸引する吸引制御に処し、左方シリンダー１１４Ｌについては、右方シリンダー１１４Ｒが吸引するペースト吸引量と同量のペーストを液室１１４ａからマニホールド１１２に吐出する吐出制御に処する（プロセスＡ）。本実施形態の塗工装置１００は、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御と左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御とを、次のように同期を取った上で、並行して実行する。

塗布されるペーストは、粘度や分散成分の沈降等の性状が多種多様であることから、左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御を右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御より先に実行すると、マニホールド１１２へのペーストの流れ込みにより、スリット１１１からペーストが流れ出すことも起き得る。こうした事態を回避するため、本実施形態の塗工装置１００は、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御と左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御とを同時に行う、或いは、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御を左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御より先行して実行するようにした。右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御を先行する場合であっても、マニホールド１１２のペーストの多くが右方シリンダー１１４Ｒに吸引されてしまうようなことを回避するため、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御と左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御との時間差については、１秒に満たない短時間とした。

右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御と左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御とを同期して実行するプロセスＡでは、次のようなペースト挙動が起きる。図４はシリンダー１１４のプロセスＡの実行当初にマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図であり、図５はプロセスＡの過程においてマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。

プロセスＡの実行当初では、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御により、マニホールド１１２のペーストは、図４に示すように、右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側において、この連結ポイント１１５ｃから右方シリンダー１１４Ｒの液室１１４ａに吸引される。このペースト吸引に伴い、連結ポイント１１５ｃから離れた側のペーストにあっても、連結ポイント１１５ｃに向けて流れる。この右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御に同期して左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御が実行されると、右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側でのペーストの吸引流れに同期して、左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側では、この連結ポイント１１５ｃを経て左方シリンダー１１４Ｌの液室１１４ａからマニホールド１１２にペーストが吐出される。よって、左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御前に左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側に存在していたペーストは、右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側に押し出される。こうしたペースト吸引とペースト吐出に伴い、マニホールド１１２のペーストは、図5に示すように、右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側に向けて流動する。

制御装置２００は、所定の吸引量、例えば、既述したマニホールド１１２の内容積の１／２程度の吸引量のペーストを右方シリンダー１１４Ｒの液室１１４ａに吸引すると、右方シリンダー１１４Ｒの吸引制御を停止する。これと同期して、制御装置２００は、上記の吸引量と同量のペーストを左方シリンダー１１４Ｌの液室１１４ａからマニホールド１１２にペーストを吐出した時点で、左方シリンダー１１４Ｌの吐出制御を停止する。これにより、一旦、プロセスＡが終了する。

制御装置２００は、プロセスＡの終了に続き、図３に示すように、左方シリンダー１１４Ｌを、マニホールド１１２のペーストを液室１１４ａに吸引する吸引制御に処し、右方シリンダー１１４Ｒを、左方シリンダー１１４Ｌが吸引するペースト吸引量と同量のペーストを液室１１４ａからマニホールド１１２に吐出する吐出制御に処する（プロセスＢ）。このプロセスＢでの左方シリンダー１１４Ｌの吸引制御と右方シリンダー１１４Ｒの吐出制御にあっても、プロセスＡと同様に同期を取った上で、並行して実行する。

プロセスＡに続くプロセスＢでは、プロセスＡとは逆の次のようなペースト挙動が起きる。図６はシリンダー１１４のプロセスＢの実行当初にマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図であり、図７はプロセスＢの過程においてマニホールド１１２で起きるペーストの流れを概略的に示す説明図である。

プロセスＢの実行当初では、左方シリンダー１１４Ｌの吸引制御により、マニホールド１１２のペーストは、図６に示すように、左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側において、この連結ポイント１１５ｃから左方シリンダー１１４Ｌの液室１１４ａに吸引される。このペースト吸引に伴い、連結ポイント１１５ｃから離れた側のペーストにあっても、連結ポイント１１５ｃに向けて流れる。この左方シリンダー１１４Ｌの吸引制御に同期して右方シリンダー１１４Ｒの吐出制御が実行されると、左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側でのペーストの吸引流れに同期して、右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側では、この連結ポイント１１５ｃを経て右方シリンダー１１４Ｒの液室１１４ａからマニホールド１１２にペーストが吐出される。よって、右方シリンダー１１４Ｒの吐出制御前に右方シリンダー１１４Ｒの連結ポイント１１５ｃの側に存在していたペーストは、左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側に押し出される。こうしたペースト吸引とペースト吐出に伴い、マニホールド１１２のペーストは、図７に示すように、左方シリンダー１１４Ｌの連結ポイント１１５ｃの側に向けて流動する。

制御装置２００は、既述した所定の吸引量のペーストを左方シリンダー１１４Ｌの液室１１４ａに吸引すると、左方シリンダー１１４Ｌの吸引制御を停止する。制御装置２００は、これに同期して、上記の吸引量と同量のペーストを右方シリンダー１１４Ｒの液室１１４ａからマニホールド１１２にペーストを吐出した時点で、右方シリンダー１１４Ｒの吐出制御を停止する。これにより、一旦、プロセスＢが終了する。

制御装置２００は、ペーストの性状で規定される所定の攪拌期間に亘って、上記したプロセスＡとプロセスＢとを交互に継続して繰り返す。そして、プロセスＡからプロセスＢに、或いはこの逆に制御が繰り返されるごとに、マニホールド１１２では、ペーストの流れ方向が反転するペースト流動が起きるので、マニホールド１１２のペーストは攪拌される。しかも、常に同量のペーストが吸引・吐出されるので、マニホールド１１２におけるペースト貯留量に変化を来さない。こうしたことから、本実施形態の塗工装置１００によれば、マニホールド１１２での同量のペースト吸引とペースト吐出により、マニホールド１１２でのペースト液量を一定としたまま、ペーストを支障なく攪拌できるので、ペースト塗布を経て得たペースト塗工膜ＰＴの塗膜品質を維持、或いは向上できる。しかも、本実施形態の塗工装置１００によれば、マニホールド１１２でのペースト攪拌に当たり、マニホールド１１２に回転体等の駆動機器を配設する必要がなく、ペーストの流動が可能となるように二つのシリンダー１１４を接続すればよいので、構成の簡略化を図ることができる。

本実施形態の塗工装置１００は、シリンダー１１４の吸引制御と吐出制御によりマニホールド１１２にてペースト攪拌を行うに当たり、吸引量と吐出量を同量としたので、マニホールド１１２でペーストが攪拌する際のペーストの動き（移動速度）を、容易に定速とできる。よって、ペーストの液性状の安定化と維持が可能なほか、沈降性を有する分散成分を多く分散させた高粘度のペーストでは、塗布形状の安定化と膜厚均一化に有益となる。換言すれば、マニホールド１１２でのペースト挙動において、プロセスＡとプロセスＢとでは、ペーストの流れの向きが反転するので、ペーストに、プロセス切替の際に剪断力を及ぼすことができる。そうすると、沈降性を有する分散を多く分散させた高粘度のペーストの粘度低下が可能となるので、この点からも、性膜品質を向上できる。

プロセスＡとプロセスＢの交互繰り返しの回数や継続時間は、ダイヘッド１１０から吐出するペーストの性状や、ペースト塗工膜ＰＴに求められる膜品質に応じて、適宜、規定される。例えば、矩形形状のペースト塗工膜ＰＴを基材Ｋに繰り返し形成するようにダイヘッド１１０からペーストを間歇的に塗布するような場合には、ペーストの塗布を停止している間に、プロセスＡとプロセスＢを所定回数繰り返したり、所定枚数の矩形形状のペースト塗工膜ＰＴの形成ごとに、プロセスＡとプロセスＢを繰り返せばよい。また、長尺状のペースト塗工膜ＰＴを連続形成する場合には、所定時間ごとに、所定の回数だけプロセスＡとプロセスＢを繰り返せばよい。

本実施形態の塗工装置１００は、二つのシリンダー１１４をマニホールド１１２に離間して接続して配設するに当たり、マニホールド１１２に対する連結管路１１５の連結ポイント１１５ｃを左方シリンダー１１４Ｌと右方シリンダー１１４Ｒとで水平・背面視において異なる位置とした。よって、本実施形態の塗工装置１００によれば、一方のシリンダー１１４へのペースト吸引（吸引制御）と、他方のシリンダー１１４からマニホールド１１２へのペースト吐出（吐出制御）とを同期して行うプロセスＡ、Ｂの両プロセスにおいて、ペーストをマニホールド１１２の内部で効率よく攪拌できる。このため、沈降を起こし易い分散成分を有するペーストにてペースト塗工膜ＰＴを形成する際にあっても、マニホールド１１２における攪拌により沈降を抑制した分散性の高いペーストでペースト塗工膜ＰＴを形成できるので、塗膜品質を向上できる。

次に、本実施形態の塗工装置１００で得られるペースト塗工膜ＰＴの性能評価について説明する。図８は本実施形態によって成膜したペースト塗工膜ＰＴと従来手法で成膜したペースト塗工膜ＰＴの膜厚推移の様子を示す説明図である。性能評価に当たっては、電極触媒層形成用のペーストを用い、基材ＫとしてのＰＥＴフィルムに電極触媒層としてのペースト塗工膜ＰＴを形成した。用いたペーストは、水を主溶媒とした電極触媒層形成用のペーストであって、白金等の貴金属触媒を、電解質膜と同質の電解質樹脂溶液および水とエタノールに分散させた分散溶媒である。ペースト準備に当たっては、剪断速度γ（＝２００）において、粘度が５０ｍＰａ・ｓ、表面張力が３０ｍＮ／ｍとなるように調整した。そして、塗布速度を、性能評価故に、生産時より低速の５ｍ／ｍｉｎとし、塗工流量については５００ｇ／ｍｉｎとし、塗工ギャップＤｄは１５０μｍ、膜厚は１００μｍ、膜幅（塗布幅）は２０ｃｍとし、こうしたスペックで、ペースト塗工膜ＰＴを１００ｍに亘って連続成膜した。得られた１００ｍのペースト塗工膜ＰＴを乾燥させた後、塗布幅中央位置において、塗膜厚みを測定し、その塗膜厚みをペースト塗工膜ＰＴの長さに対応してプロットした。その結果が図８である。

図８における本実施形態品のペースト塗工膜ＰＴを成膜するに当たっては、上記したプロセスＡとプロセスＢの交互繰り返しを、成膜１０ｍごとに３０秒間に亘って間歇的に実行した。比較例品のペースト塗工膜ＰＴは、封止されたマニホールド１１２を備えただけのダイヘッドを有する既存の塗工装置を用いて、上記のペーストから成膜した。

図８から明らかなように、本実施形態の塗工装置１００で成膜したペースト塗工膜ＰＴ（実施形態品）は、成膜当初から１００ｍの成膜までの膜各所において、膜厚に変化は見られなかった。これに対し、比較例品のペースト塗工膜ＰＴでは、膜厚が薄い側になることが多く、−１３％〜＋４％の範囲で膜厚推移が見られた。このことから、既述したシリンダー１１４を用いたマニホールド１１２でのペースト攪拌により、成膜品質を高めることができたことが実証された。

実施形態のペースト塗工膜ＰＴと比較例品のペースト塗工膜ＰＴの表面を目視観察し、表面性状を調査した。図９は実施形態のペースト塗工膜ＰＴと比較例品のペースト塗工膜ＰＴの表面性状の対比を示す説明図である。この図９から明らかなように、本実施形態の塗工装置１００で成膜したペースト塗工膜ＰＴには、塗工痕が凹凸条として筋状に延びるスジや、塗工痕が凹凸として点在するブツ、或いは幅方向両端に塗工痕の凹凸が見られる欠けといった表面品質欠陥は見られなかった。

上記したペースト塗工膜ＰＴの成膜の後、本実施形態の塗工装置１００と既存の塗工装置におけるマニホールドにおいて、マニホールドでのペースト残留状態を目視観察した。この目視観察の結果、既存の塗工装置におけるマニホールドに残留していたペーストには、分散成分の沈降や凝集が観察されたのに対し、本実施形態のダイヘッド１１０におけるマニホールド１１２では、分散成分の沈降や凝集が見られなかった。このことにより、既述したシリンダー１１４を用いたマニホールド１１２でのペースト攪拌が確実に起きていることが実証された。

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。

上記の実施形態では、ダイヘッド１１０の左右に右方シリンダー１１４Ｒと左方シリンダー１１４Ｌの二つのシリンダーを配設したが、三つ以上のシリンダーを、マニホールド１１２との間でペースト流動が可能に配設してもよい。このように三つ以上の複数のシリンダーを用いた場合には、異なるシリンダーの組合せで、マニホールド１１２からのペーストの吸引制御と、マニホールド１１２へのペーストの吐出制御とを、吸引量と吐出量とが同量となるように、既述したプロセスＡとプロセスＢとを交互に繰り返せばよい。この際、吸引量と吐出量とが同量となるようにする限りにおいて、ペーストの吸引制御を一つのシリンダーで行い、ペーストの吐出制御を、残余の総てのシリンダーで行ったり、残余のシリンダーの一部のシリンダーで行ってもよい。

上記の実施形態では、ダイヘッド１１０の左右に二つのシリンダーを配設したが、二つ或いは三つ以上のシリンダーを、図１におけるダイヘッド１１０の背面や底面、天井面に配設し、それぞれのシリンダーをマニホールド１１２との間でペースト流動が可能としてもよい。

上記の実施形態では、マニホールド１１２に対する右方シリンダー１１４Ｒと左方シリンダー１１４Ｌの接続箇所、即ち連結ポイント１１５ｃを、図２や図３に示すように、水平視および背面視において、オフセットしたが、これに限らない。例えば、水平視と背面視のいずれかにおいて、或いは両者において、マニホールド１１２に対する連結ポイント１１５ｃを対向させるようにしてもよい。

１００…塗工装置
１１０…ダイヘッド
１１１…スリット
１１２…マニホールド
１１４…シリンダー
１１４Ｌ…左方シリンダー
１１４Ｒ…右方シリンダー
１１４ａ…液室
１１４ｂ…ピストン
１１４ｃ…ピストン駆動部
１１５…連結管路
１１５ｃ…連結ポイント
１２０…ポンプ
１３０…ペースト貯留槽
１４０…塗布バルブ
１５０…ペースト供給管路
１５０ｕ…ヘッド側管路
１５２…リターン管路
１６０…基材案内ローラー
２００…制御装置
Ｄｄ…塗工ギャップ
Ｋ…基材
ＰＴ…ペースト塗工膜
Ｐｖ…塗工ビート

Claims (1)

1. 塗工装置であって、
   被塗工物に塗布する被塗工液を貯留部に貯留し、該貯留部の前記被塗工液をスリットから塗布するダイヘッドと、
   前記貯留部と接続されて前記貯留部との間で前記被塗工液の流動が可能とされ、前記貯留部との接続箇所が離間した複数のシリンダーと、
   前記被塗工液を前記貯留部からシリンダー側に吸引する吸引制御と、該吸引される前記被塗工液の吸引量と同量の前記被塗工液をシリンダー側から前記貯留部に吐出する吐出制御とを、前記複数のシリンダーの内の異なるシリンダーの組合せで実行する制御部とを備える
   塗工装置。

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