KR101928623B1

KR101928623B1 - 접속 방법, 도공 방법, 제조 방법, 접속 장치, 도공 장치, 및 제조 장치

Info

Publication number: KR101928623B1
Application number: KR1020160117307A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 다카기
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-12-12
Also published as: KR20170037819A

Abstract

(과제) 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하고, 또한 양 기재의 사이에 기울기나 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
(해결 수단) 먼저, 제 1 기재 (901) 의 단부와 제 2 기재 (902) 의 단부를 기재의 길이 방향으로 중복시킨 상태로 유지한다. 다음으로, 제 1 기재 (901) 의 단부와 제 2 기재 (902) 의 단부의 중복 지점을, 기재의 폭 방향으로 연장되는 절단 기준선을 따라 동시에 절단한다. 그 후, 당해 절단 기준선을 따라, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 를 걸치도록 테이프를 첩부한다. 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 를 동시에 절단함으로써, 제 1 기재 (901) 의 절단 지점과 제 2 기재 (902) 의 절단 지점이 고정밀도로 중첩된다. 따라서, 양 기재 (901, 902) 의 사이에 기울기나 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

접속 방법, 도공 방법, 제조 방법, 접속 장치, 도공 장치, 및 제조 장치{CONNECTING METHOD, COATING METHOD, MANUFACTURING METHOD, CONNECTING APPRATUS, COATING APPARATUS, AND MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은 지지 필름과 전해질막의 2 층이 적층된 장척 (長尺) 띠상의 기재에 촉매 잉크를 도공하는 장치에 있어서, 연속해서 반송되는 제 1 기재와 제 2 기재를 접속하는 기술에 관한 것이다.

최근, 자동차나 휴대 전화 등의 구동 전원으로서 연료 전지가 주목받고 있다. 연료 전지는, 연료에 함유되는 수소 (H₂) 와 공기 중의 산소 (O₂) 의 전기 화학 반응에 의해 전력을 만들어 내는 발전 시스템이다. 연료 전지는, 다른 전지와 비교하여, 발전 효율이 높고 환경에 대한 부하가 작다는 특장을 갖는다.

연료 전지에는, 사용하는 전해질에 의해 몇 가지 종류가 존재한다. 그 중의 하나가, 전해질로서 이온 교환막 (전해질막) 을 사용한 고체 고분자형 연료 전지 (PEFC : Polymer electrolyte fuel cell) 이다. 고체 고분자형 연료 전지는, 상온에서의 동작 및 소형 경량화가 가능하기 때문에, 자동차나 휴대 기기에 대한 적용이 기대되고 있다.

고체 고분자형 연료 전지는, 일반적으로는 복수의 셀이 적층된 구조를 갖는다. 1 개의 셀은, 막·전극 접합체 (MEA : Membrane-Electrode-Assembly) 의 양측을 1 쌍의 세퍼레이터로 끼워 넣음으로써 구성된다. 막·전극 접합체는, 전해질의 박막 (고분자 전해질막) 의 양면에 촉매층을 형성한 막·촉매층 접합체 (CCM : Catalyst-coated membrane) 의 양측에, 추가로 가스 확산층을 배치한 것이다. 고분자 전해질막을 사이에 끼워 양측에 배치된 촉매층과 가스 확산층으로 1 쌍의 전극층이 구성된다. 1 쌍의 전극층의 일방은 애노드 전극이고, 타방이 캐소드 전극이다. 애노드 전극에 수소를 함유하는 연료 가스가 접촉함과 함께, 캐소드 전극에 공기가 접촉하면, 전기 화학 반응에 의해 전력이 만들어진다.

상기의 막·촉매층 접합체는, 전형적으로는, 전해질막의 표면에, 백금 (Pt) 을 함유하는 촉매 입자를 알코올 등의 용매 중에 분산시킨 촉매 잉크 (전극 페이스트) 를 도공하고, 그 촉매 잉크를 건조시킴으로써 제조된다. 단, 고체 고분자형 연료 전지에 사용되는 전해질막은, 대기 중의 습도에 따라 변형되기 쉬운 성질을 갖는다. 이 때문에, 막·촉매층 접합체의 제조시에는, 전해질막이 시트상의 지지 필름에 접착된 상태로 공급된다.

종래의 막·촉매층 접합체의 제조 기술에 대해서는, 예를 들어, 특허문헌 1 (단락 0071 참조) 및 특허문헌 2 에 기재되어 있다

일본 공개특허공보 2015-58372호 일본 공개특허공보 2014-229370호

이 종류의 도공 장치에서는, 롤상으로 감겨진 장척 띠상의 기재가 권출 롤러로부터 조출 (繰出) 된다. 그리고, 먼저 반송된 기재 (제 1 기재) 가 없어지면, 권출 롤러에 새로운 롤상의 기재 (제 2 기재) 를 세트한다. 그리고, 제 1 기재의 반송 방향의 후단부와 제 2 기재의 반송 방향의 전단부를 접속하여, 기재의 반송을 재개한다. 이로써, 제 1 기재와 제 2 기재에 촉매 잉크를 연속적으로 도공한다.

그러나, 기재의 접속시에, 제 1 기재와 제 2 기재가 비스듬하게 접속되면, 롤러를 통과할 때에 기재에 가해지는 장력이 국소적으로 커진다. 이로써, 촉매 잉크 중의 용매의 전해질막으로의 침투가 불균일해져, 지지 필름으로부터 전해질막이 박리되는 경우가 있다.

또, 제 1 기재의 후단부와 제 2 기재와 전단부는, 예를 들어, 양면에 테이프를 첩부 (貼付) 함으로써 접속된다. 이 때, 제 1 기재와 제 2 기재 사이에 간극이 있으면, 양면에 첩부된 테이프끼리가 강고하게 밀착된다. 이와 같은 테이프끼리의 밀착이 생기면, 전해질막으로부터 지지 필름을 박리하는 것이 곤란해진다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하고, 또한 양 기재의 사이에 기울기나 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본원의 제 1 발명은, 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 접속 방법으로서, a) 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부를, 상기 기재의 길이 방향으로 중복시킨 상태로 유지하는 공정과, b) 상기 공정 a) 의 이후, 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부의 중복 지점을, 상기 기재의 폭 방향으로 연장되는 절단 기준선을 따라, 동시에 절단하는 공정과, c) 상기 공정 b) 의 이후, 상기 절단 기준선을 따라, 상기 제 1 기재와 상기 제 2 기재를 걸치도록 테이프를 첩부하는 공정을 갖고, 상기 공정 c) 는, c-1) 상기 제 1 기재의 일방의 면과 상기 제 2 기재의 일방의 면을 걸치도록 상기 테이프를 첩부하는 공정과, c-2) 상기 제 1 기재의 타방의 면과 상기 제 2 기재의 타방의 면을 걸치도록 상기 테이프를 첩부하는 공정을 갖는다.

본원의 제 2 발명은, 제 1 발명의 접속 방법으로서, 상기 공정 a) 에서는, 복수의 흡착공을 갖는 유지 플레이트의 상면에, 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부를 흡착시킨다.

본원의 제 3 발명은, 제 2 발명의 접속 방법으로서, 상기 유지 플레이트의 상면은, 상기 폭 방향으로 연장되는 제 1 홈과, 상기 제 1 홈과는 상기 길이 방향의 상이한 위치에 있어서 상기 폭 방향으로 연장되는, 상기 절단 기준선으로서의 제 2 홈을 갖고, 상기 공정 a) 는, a-1) 상기 유지 플레이트의 상면에 상기 제 1 기재를 유지하는 공정과, a-2) 상기 제 1 기재를 상기 제 1 홈을 따라 절단하는 공정과, a-3) 절단 후의 상기 제 1 기재의 단부와 중복되도록, 상기 유지 플레이트의 상면에 상기 제 2 기재의 단부를 유지하는 공정을 갖고, 상기 공정 b) 에서는, 상기 중복 지점을 상기 제 2 홈을 따라 절단한다.

본원의 제 4 발명은, 제 3 발명의 접속 방법으로서, 상기 공정 a-1) 에서는, 수평으로 배치된 상기 제 1 기재의 하면에, 상기 유지 플레이트의 상면을 접근시킨다.

본원의 제 5 발명은, 제 3 발명의 접속 방법으로서, 상기 공정 a-1) 에서는, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 하류측에 있어서, 상기 제 1 기재를 고정시키고, 상기 공정 a-3) 에서는, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 상류측에 있어서, 상기 제 2 기재를 고정시킨다.

본원의 제 6 발명은, 제 2 발명의 접속 방법으로서, 상기 공정 a-3) 에서는, 상기 제 1 기재의 단부의 폭 방향의 양측에 배치된 1 쌍의 위치 결정 부재의 사이에 상기 제 2 기재의 단부를 배치한다.

본원의 제 7 발명은, 지지 필름과 전해질막의 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공 방법으로서, x) 제 1 발명 내지 제 6 발명까지 중 어느 1 발명의 접속 방법에 의해, 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 공정과, y) 접속 후의 기재를 반송하면서, 상기 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 공정을 갖는다.

본원의 제 8 발명은, 전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, a) 지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실 (實) 기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 더미 기재를 상기 제 1 기재로 하고, 상기 실기재를 상기 제 2 기재로 하여, 제 1 발명의 접속 방법으로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 공정과, b) 상기 연결 기재를, 상기 더미 기재를 선두로 하여 길이 방향으로 반송하는 공정과, c) 상기 제 1 층을 상기 제 2 층으로부터 박리하고, 이어서, 상기 지지 필름을 상기 전해질막으로부터 박리하는 공정과, d) 상기 지지 필름이 박리된 상기 전해질막의 표면에 촉매 재료를 도공하는 공정을 갖는다.

본원의 제 9 발명은, 제 8 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 공정 a) 의 전에, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로에, 상기 더미 기재를 걸어 걸치는 공정을 추가로 갖는다.

본원의 제 10 발명은, 전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, a) 지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 실기재를 상기 제 1 기재로 하고, 상기 더미 기재를 상기 제 2 기재로 하여, 제 1 발명의 접속 방법으로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 공정과, b) 상기 연결 기재를, 상기 더미 기재가 후미가 되도록 길이 방향으로 반송하는 공정과, c) 상기 지지 필름을 상기 전해질막으로부터 박리하고, 이어서, 상기 제 1 층을 상기 제 2 층으로부터 박리하는 공정과, d) 상기 지지 필름이 박리된 상기 전해질막의 표면에 촉매 재료를 도공하는 공정을 갖는다.

본원의 제 11 발명은, 제 10 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 공정 d) 의 이후에, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로에서, 상기 더미 기재를 회수하는 공정을 추가로 갖는다.

본원의 제 12 발명은, 제 9 발명 또는 제 11 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 더미 기재의 길이 방향의 길이는, 상기 반송 경로의 길이보다 길다.

본원의 제 13 발명은, 제 12 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 제 2 층은, 상기 제 1 층과 접촉하는 면에 점착재를 갖는다.

본원의 제 14 발명은, 제 12 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 제 1 층의 두께는, 상기 지지 필름의 두께와 대략 동일하고, 상기 제 2 층의 두께는, 상기 전해질막의 두께와 대략 동일하다.

본원의 제 15 발명은, 제 14 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 제 2 층의 두께는, 상기 제 1 층의 두께보다 얇다.

본원의 제 16 발명은, 제 12 발명의 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서, 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은 모두 PET 필름이다.

본원의 제 17 발명은, 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 접속 장치로서, 수평으로 배치된 상기 기재의 하면에 접촉하는 상면을 갖는 유지 플레이트를 구비하고, 상기 유지 플레이트의 상면은, 상기 제 1 기재의 단부와, 상기 제 2 기재의 단부를, 상기 기재의 길이 방향으로 중복시킨 상태로 배치하는 배치 영역을 갖고, 또한 상기 기재의 폭 방향으로 연장되는 절단 기준선을 갖는다.

본원의 제 18 발명은, 제 17 발명의 접속 장치로서, 상기 유지 플레이트의 상면은, 복수의 흡착공을 갖는다.

본원의 제 19 발명은, 제 17 발명의 접속 장치로서, 상기 유지 플레이트의 상면은, 상기 폭 방향으로 연장되는 제 1 홈과, 상기 제 1 홈과는 상기 길이 방향의 상이한 위치에 있어서 상기 폭 방향으로 연장되는, 상기 절단 기준선으로서의 제 2 홈을 갖는다.

본원의 제 20 발명은, 제 17 발명의 접속 장치로서, 상기 유지 플레이트를 상하로 이동시키는 승강 기구를 추가로 구비한다.

본원의 제 21 발명은, 제 17 발명의 접속 장치로서, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 하류측에 있어서, 상기 제 1 기재를 고정시키는 하류측 클램프 기구와, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 상류측에 있어서, 상기 제 2 기재를 고정시키는 상류측 클램프 기구를 추가로 구비한다.

본원의 제 22 발명은, 제 17 발명의 접속 장치로서, 상기 절단 기준선을 따라 진퇴 가능한 커터를 추가로 구비한다.

본원의 제 23 발명은, 지지 필름과 전해질막의 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공 장치로서, 상기 기재를 반송 경로를 따라 반송하는 반송 기구와, 상기 반송 경로 상에 배치된 청구항 17 내지 청구항 22 까지 중 어느 1 항에 기재된 접속 장치와, 상기 반송 경로 상의 상기 접속 장치보다 하류측에 배치되고, 상기 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공부를 구비한다.

본원의 제 24 발명은, 전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 장치로서, 지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 실기재 및 상기 더미 기재 중 어느 일방을 상기 제 1 기재로 하고, 타방을 상기 제 2 기재로 하여, 제 17 발명 내지 제 22 발명까지 중 어느 1 발명의 접속 장치로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 접속부와, 상기 연결 기재를 길이 방향으로 반송하는 반송 기구와, 상기 제 1 층의 상기 제 2 층으로부터의 박리와, 상기 지지 필름의 상기 전해질막으로부터의 박리를 실시하는 박리부와, 상기 박리부보다 반송 경로의 하류측에 있어서, 상기 전해질막의 표면에 촉매 재료를 도공하는 도공부를 갖는다.

제 1 발명 ∼ 제 16 발명에 의하면, 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하고, 또한 양 기재의 사이에 기울기나 간극이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

특히, 제 2 발명에 의하면, 제 1 기재의 단부와 제 2 기재의 단부를 안정된 상태로 유지할 수 있다.

특히, 제 3 발명에 의하면, 공정 a-1) 과 공정 b) 에서, 제 1 기재의 상이한 지점을 절단한다. 이로써, 공정 b) 의 이후에, 제 1 기재와 제 2 기재 사이에 간극이 남는 것을 보다 억제할 수 있다.

특히, 제 4 발명에 의하면, 기재의 반송 경로의 높이를 변경하지 않고, 유지 플레이트의 상면에 제 1 기재를 유지할 수 있다.

특히, 제 5 발명에 의하면, 제 1 기재 및 제 2 기재의 유지 플레이트 상에서의 위치 어긋남을 보다 억제할 수 있다.

특히, 제 6 발명에 의하면, 제 1 기재의 단부와 제 2 기재의 단부를 폭 방향으로 용이하게 위치 결정할 수 있다.

특히, 제 8 발명 및 그 종속 발명에 의하면, 전해질막의 반송 방향의 전단부 부근에 있어서, 정상적으로 도공이 되지 않는 부분을 줄일 수 있다. 이로써, 전해질막의 재료 로스를 저감시킬 수 있다.

특히, 제 10 발명 및 그 종속 발명에 의하면, 전해질막의 반송 방향의 후단부 부근에 있어서, 정상적으로 도공이 되지 않는 부분을 줄일 수 있다. 이로써, 전해질막의 재료 로스를 저감시킬 수 있다.

또, 제 17 발명 ∼ 제 24 발명에 의하면, 유지 플레이트의 상면에, 제 1 기재의 단부와 제 2 기재의 단부를 중복하도록 유지하고, 그 중복 지점을 절단하여, 양 기재를 접속할 수 있다. 이로써, 양 기재의 사이에 기울기나 간극이 생기는 것을 억제할 수 있다.

특히, 제 18 발명에 의하면, 제 1 기재의 단부와 제 2 기재의 단부를 안정된 상태로 유지할 수 있다.

특히, 제 19 발명에 의하면, 제 1 홈 및 제 2 홈을 따라 기재를 2 단계로 절단할 수 있다. 이로써, 제 1 기재와 제 2 기재 사이에 간극이 남는 것을 보다 억제할 수 있다.

특히, 제 20 발명에 의하면, 기재의 반송 경로의 높이를 변경하지 않고, 유지 플레이트의 상면에 기재를 유지할 수 있다.

특히, 제 21 발명에 의하면, 제 1 기재 및 제 2 기재의 유지 플레이트 상에서의 위치 어긋남을 보다 억제할 수 있다.

특히, 제 24 발명에 의하면, 전해질막의 반송 방향의 단부 부근에 있어서, 정상적으로 도공이 되지 않는 부분을 줄일 수 있다. 이로써, 전해질막의 재료 로스를 저감시킬 수 있다.

도 1 은 제 1 면 도공 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는 제 1 면 도공 장치에 있어서의 제어 블록도이다.
도 3 은 제 2 면 도공 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4 는 박리 롤러 부근의 확대도이다.
도 5 는 흡착 롤러의 축심을 포함하는 단면에 있어서의 건조로의 개략 형상을 나타낸 도면이다.
도 6 은 라미네이트 롤러 부근의 확대도이다.
도 7 은 제 2 면 도공 장치에 있어서의 제어 블록도이다.
도 8 은 접속 장치의 상면도이다.
도 9 는 접속 장치의 측면도이다.
도 10 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 11 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 12 는 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 13 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 14 는 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 15 는 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 16 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 17 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 18 은 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 19 는 접속 장치에 있어서의 기재의 접속 처리의 상태를 나타낸 도면이다.
도 20 은 본 기재의 반송 방향의 전단부 부근에 있어서의 본 기재 및 더미 기재의 부분 단면도이다.
도 21 은 본 기재의 반송 방향의 후단부 부근에 있어서의 본 기재 및 더미 기재의 부분 단면도이다.
도 22 는 기재의 반송의 흐름을 나타낸 플로우 차트이다.
도 23 은 더미 기재의 제 1 층과 제 2 층이 부분적으로 분리된 상태 (비교예) 를 나타낸 도면이다.
도 24 는 본 기재의 지지 필름과 전해질막이 부분적으로 분리된 상태 (비교예) 를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

<1. 제 1 면 도공 장치의 구성>

도 1 은, 본 발명에 관련된 도공 장치의 일례인 제 1 면 도공 장치 (1) 의 구성을 나타낸 도면이다. 이 제 1 면 도공 장치 (1) 는, 고체 고분자형 연료 전지용의 막·촉매층 접합체의 제조 공정에 있어서, 장척 띠상의 기재 (90) 를 길이 방향으로 반송하면서, 기재 (90) 의 일방의 면에, 전극이 되는 촉매층을 형성하는 장치이다. 도 1 중에 확대하여 나타낸 바와 같이, 기재 (90) 는, 지지 필름 (91) 및 전해질막 (92) 의 2 층이 적층된 구조를 갖는다. 제 1 면 도공 장치 (1) 는, 전해질막 (92) 의 지지 필름 (91) 에 덮이지 않은 면 (이하, 「제 1 면」 이라고 칭한다) 에, 촉매 잉크를 도공하고, 당해 촉매 잉크를 건조시킴으로써, 촉매 재료층 (9a) 을 형성한다.

전해질막 (92) 에는, 예를 들어, 불소계 또는 탄화수소계의 고분자 전해질막이 사용된다. 전해질막 (92) 의 구체예로는, 퍼플루오로카본술폰산을 함유하는 고분자 전해질막 (예를 들어, 미국 DuPont 사 제조의 Nafion (등록상표), 아사히 글라스 (주) 제조의 Flemion (등록상표), 아사히 화성 (주) 제조의 Aciplex (등록상표), 고어 (Gore) 사 제조의 Goreselect (등록상표)) 을 들 수 있다. 전해질막 (92) 의 막두께는, 예를 들어, 5 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 된다. 전해질막 (92) 은, 대기 중의 습기에 의해 팽윤되는 한편, 습도가 낮아지면 수축된다. 즉, 전해질막 (92) 은, 대기 중의 습도에 따라 변형되기 쉬운 성질을 갖는다.

지지 필름 (91) 은, 전해질막 (92) 의 변형을 억제하기 위한 필름이다. 지지 필름 (91) 의 재료에는, 전해질막 (92) 보다 기계적 강도가 높고, 형상 유지 기능이 우수한 수지가 사용된다. 지지 필름 (91) 의 구체예로는, PEN (폴리에틸렌나프탈레이트) 이나 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 의 필름을 들 수 있다. 지지 필름 (91) 의 막두께는, 예를 들어 25 ㎛ ∼ 100 ㎛ 가 된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 면 도공 장치 (1) 는, 반송 기구 (11), 도공부 (12), 건조부 (13) 및 제어부 (14) 를 구비하고 있다.

반송 기구 (11) 는, 기재 (90) 를 그 길이 방향을 따르는 반송 방향으로 반송하는 기구이다. 본 실시형태의 반송 기구 (11) 는, 기재 권출 롤러 (111), 복수의 반송 롤러 (112) 및 기재 권취 롤러 (113) 를 갖는다. 기재 (90) 는, 기재 권출 롤러 (111) 로부터 조출되어, 복수의 반송 롤러 (112) 에 의해 규정되는 반송 경로를 따라 반송된다. 각 반송 롤러 (112) 는, 수평축을 중심으로 하여 회전함으로써, 기재 (90) 를 반송 경로의 하류측으로 안내한다. 반송 후의 기재 (90) 는, 기재 권취 롤러 (113) 에 회수된다. 또한, 반송 롤러 (112) 의 위치나 수는, 반드시 도 1 과 같지 않아도 된다.

도공부 (12) 는, 반송 기구 (11) 에 의해 반송되는 기재 (90) 의 표면에, 촉매 잉크를 도공하기 위한 기구이다.

촉매 잉크에는, 촉매 재료 (예를 들어, 백금 (Pt)) 를 함유하는 입자를 알코올 등의 용매 중에 분산시킨 전극 페이스트가 사용된다. 촉매 재료에는, 고분자형 연료 전지의 애노드 또는 캐소드에 있어서 연료 전지 반응을 일으키는 재료가 사용된다. 구체적으로는, 백금 (Pt), 백금 합금, 백금 화합물 등을 촉매 재료로서 사용할 수 있다. 백금 합금의 예로는, 예를 들어, 루테늄 (Ru), 팔라듐 (Pd), 니켈 (Ni), 몰리브덴 (Mo), 이리듐 (Ir), 철 (Fe) 등으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 종의 금속과 백금의 합금을 들 수 있다. 일반적으로는, 캐소드용의 촉매 재료에는 백금이 사용되고, 애노드용의 촉매 재료에는 백금 합금이 사용된다.

기재 (90) 는, 후술하는 접속 장치 (70) 보다 반송 경로의 하류측, 또한 건조부 (13) 보다 반송 경로의 상류측에 있어서, 반송 롤러의 역할도 겸한 백업 롤러 (114) 에 지지된다. 백업 롤러 (114) 는, 원주상 또는 원통상의 롤러이며, 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 에 접촉하면서, 수평축을 중심으로 하여 회전한다. 도공부 (12) 는, 백업 롤러 (114) 에 지지된 기재 (90) 의 표면에 대향하는 도공 노즐 (121) 을 갖는다. 도공 노즐 (121) 에는, 예를 들어, 폭 방향 (기재의 길이 방향에 직교하는 수평 방향) 을 따라 연장되는 슬릿상의 토출구를 갖는, 이른바 슬릿 노즐이 사용된다.

도공 노즐 (121) 은, 급액 배관 (122) 을 개재하여, 촉매 잉크 공급원 (123) 과 유로 접속되어 있다. 또, 급액 배관 (122) 에는, 개폐 밸브 (124) 가 개재 삽입되어 있다. 이 때문에, 개폐 밸브 (124) 를 개방하면, 촉매 잉크 공급원 (123) 으로부터 급액 배관 (122) 을 지나 도공 노즐 (121) 로 촉매 잉크가 공급된다. 그리고, 도공 노즐 (121) 의 토출구로부터, 백업 롤러 (114) 에 지지된 기재 (90) 의 전해질막 (92) 을 향하여 촉매 잉크가 토출된다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 촉매 잉크가 도공된다.

본 실시형태에서는, 개폐 밸브 (124) 를 일정한 주기로 개폐함으로써, 도공 노즐 (121) 의 토출구로부터 촉매 잉크를 단속적으로 토출한다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 1 면에, 촉매 잉크를 반송 방향으로 일정한 간격으로 간헐 도공한다. 단, 개폐 밸브 (124) 를 연속적으로 개방하여, 전해질막 (92) 의 제 1 면에, 반송 방향으로 끊임없이 촉매 잉크를 도공해도 된다.

또한, 도공 노즐 (121) 은, 반드시 백업 롤러 (114) 에 지지된 기재 (90) 의 표면에 대해 도공액을 토출하는 것이 아니어도 된다. 도공 노즐 (121) 은, 예를 들어, 이웃하는 롤러의 사이에 걸어 걸쳐진 기재 (90) 의 표면에 대해, 도공액을 토출하는 것이어도 된다.

건조부 (13) 는, 도공 노즐 (121) 보다 반송 경로의 하류측에 배치되어 있다. 건조부 (13) 는, 촉매 잉크를 건조시키기 위한 건조로 (131) 를 갖는다. 건조로 (131) 내에서는, 반송 기구 (11) 에 의해 반송되는 기재 (90) 의 전해질막 (92) 에 가열된 기체 (열풍) 가 분사된다. 그러면, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 도공된 촉매 잉크가 가열되어, 촉매 잉크 중의 용제가 기화된다. 이로써, 촉매 잉크가 건조되어, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 촉매 재료층 (9a) 이 형성된다. 단, 촉매 잉크를 건조시키기 위한 방법은, 반드시 열풍의 공급이 아니어도 된다. 건조부 (13) 는, 광 조사나 감압 등의 다른 방법으로, 촉매 잉크를 건조시키는 것이어도 된다.

이와 같이, 제 1 면 도공 장치 (1) 에서는, 기재 권출 롤러 (111) 로부터의 기재 (90) 의 조출, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 대한 촉매 잉크의 도공, 건조로 (131) 에 의한 건조의 각 공정이 순차적으로 실행된다. 이로써, 고체 고분자형 연료 전지에 사용되는 막·촉매층 접합체의 일방의 촉매 재료층 (9a) 이 전해질막 (92) 의 제 1 면에 형성된다. 또한, 이 제 1 면 도공 장치 (1) 에서는, 전해질막 (92) 은, 지지 필름 (91) 에 항상 유지되어 있다. 이로써, 전해질막 (92) 의 팽윤·수축 등의 변형이 억제된다.

제어부 (14) 는, 제 1 면 도공 장치 (1) 내의 각 부를 동작 제어하기 위한 수단이다. 도 2 는, 제어부 (14) 와, 제 1 면 도공 장치 (1) 내의 각 부의 접속을 나타낸 블록도이다. 도 2 중에 개념적으로 나타낸 바와 같이, 제어부 (14) 는, CPU 등의 연산 처리부 (141), RAM 등의 메모리 (142) 및 하드 디스크 드라이브 등의 기억부 (143) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성되어 있다. 기억부 (143) 내에는, 도공·건조 처리를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 (P1) 이 인스톨되어 있다. 또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (14) 는, 반송 기구 (11), 개폐 밸브 (124) 및 건조로 (131) 와, 각각 통신 가능하게 접속되어 있다. 또, 후술하는 접속 장치 (70) 가 탑재되는 경우에는, 제어부 (14) 는, 접속 장치 (70) 내의 부압 발생 장치 (715) 및 복수의 에어 실린더 (712, 722, 732) 와도 통신 가능하게 접속된다.

제어부 (14) 는, 기억부 (143) 에 기억된 컴퓨터 프로그램 (P1) 이나 데이터를 메모리 (142) 에 일시적으로 판독 출력하고, 당해 컴퓨터 프로그램 (P1) 및 데이터에 기초하여, 연산 처리부 (141) 가 연산 처리를 실시함으로써, 제 1 면 도공 장치 (1) 내의 각 부를 동작 제어한다. 이로써, 제 1 면 도공 장치 (1) 에 있어서의 도공·건조 처리가 진행된다.

<2. 제 2 면 도공 장치의 구성>

도 3 은, 본 발명에 관련된 도공 장치의 다른 예인 제 2 면 도공 장치 (2) 의 구성을 나타낸 도면이다. 이 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 고체 고분자형 연료 전지용의 막·촉매층 접합체의 제조 공정에 있어서, 제 1 면 도공 장치 (1) 와 함께 사용되는 막·촉매층 접합체의 제조 장치이다. 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 제 1 면 도공 장치 (1) 에서 제 1 면에 촉매 재료층 (9a) 이 형성된 전해질막 (92) 의 반대측의 면 (이하 「제 2 면」 이라고 칭한다) 에, 제 1 면의 촉매 재료층 (9a) 과는 역극성의 촉매 재료층 (9b) 을 형성한다. 즉, 이 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 띠상의 박막인 전해질막 (92) 의 표면에, 전극이 되는 촉매층을 형성하여, 고체 고분자형 연료 전지용의 막·촉매층 접합체를 제조하는 장치이다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 도입 박리부 (21), 흡착 롤러 (22), 도공부 (23), 건조로 (24), 첩부부 (25), 표면 냉각부 (26) 및 제어부 (27) 를 구비하고 있다.

도입 박리부 (21) 는, 지지 필름 (91) 및 전해질막 (92) 의 2 층을 갖는 기재 (90) 를 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 도입함과 함께, 전해질막 (92) 으로부터 지지 필름 (91) 을 박리하는 부위이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 도입 박리부 (21) 는, 박리 롤러 (211), 도입부 (212) 및 배출부 (213) 를 갖는다.

박리 롤러 (211) 는, 수평으로 연장되는 축심 둘레로 회전하는 롤러이다. 박리 롤러 (211) 는, 탄성체에 의해 형성된 원통상의 외주면을 갖는다. 박리 롤러 (211) 의 외주면과, 후술하는 흡착 롤러 (22) 의 외주면은, 기재 (90) 가 통과하는 간극을 두고 서로 대향한다. 또, 박리 롤러 (211) 는, 도시를 생략한 에어 실린더에 의해, 흡착 롤러 (22) 측에 가압되어 있다.

도입부 (212) 는, 기재 권출 롤러 (31) 및 제 1 검지 롤러 (32) 를 갖는다. 기재 권출 롤러 (31) 및 제 1 검지 롤러 (32) 는, 모두 박리 롤러 (211) 와 평행하게 배치된다. 작업자는 제 1 면 도공 장치 (1) 의 기재 권취 롤러 (113) 로부터 취출된 롤상의 기재 (90) 를, 제 2 면 도공 장치 (2) 의 기재 권출 롤러 (31) 에 세트한다. 기재 권출 롤러 (31) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 기재 권출 롤러 (31) 가 회전하면, 기재 권출 롤러 (31) 에 세트된 기재 (90) 가 반송 경로에 조출된다.

기재 권출 롤러 (31) 로부터 조출된 기재 (90) 는, 제 1 검지 롤러 (32) 의 외주면에 접촉함으로써 방향을 바꾸어, 박리 롤러 (211) 측으로 반송된다. 제 1 검지 롤러 (32) 는, 기재 (90) 로부터 받는 하중을 로드 셀로 계측함으로써, 도입부 (212) 에 있어서 기재 (90) 에 가해지는 장력을 검지한다. 후술하는 제어부 (27) 는, 제 1 검지 롤러 (32) 에 의해 검지되는 기재 (90) 의 장력이, 미리 설정된 값이 되도록 기재 권출 롤러 (31) 의 회전수를 제어한다.

도 4 는, 박리 롤러 (211) 부근의 확대도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 검지 롤러 (32) 를 통과한 기재 (90) 는, 박리 롤러 (211) 와 흡착 롤러 (22) 사이의 간극에 도입된다. 이 때, 지지 필름 (91) 은 박리 롤러 (211) 의 외주면에 접촉하고, 전해질막 (92) 은 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 접촉한다. 또, 기재 (90) 는, 박리 롤러 (211) 로부터 받는 압력으로, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 가압된다. 그러면, 흡착 롤러 (22) 의 후술하는 부압에 의해, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 전해질막 (92) 의 제 1 면이 흡착된다. 이 때, 제 1 면 도공 장치 (1) 에 있어서 형성된 촉매 재료층 (9a) 도 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 흡착된다.

배출부 (213) 는, 필름 권취 롤러 (41) 및 제 2 검지 롤러 (42) 를 갖는다. 필름 권취 롤러 (41) 및 제 2 검지 롤러 (42) 는, 모두 박리 롤러 (211) 와 평행하게 배치된다. 박리 롤러 (211) 와 흡착 롤러 (22) 의 간극을 통과한 지지 필름 (91) 은, 흡착 롤러 (22) 로부터 떨어져, 제 2 검지 롤러 (42) 의 방향으로 반송된다. 이로써, 전해질막 (92) 으로부터 지지 필름 (91) 이 박리된다. 즉, 본 실시형태에서는, 박리 롤러 (211), 흡착 롤러 (22) 및 배출부 (213) 에 의해, 전해질막 (92) 으로부터 지지 필름 (91) 을 박리하는 박리부가 구성되어 있다. 박리된 지지 필름 (91) 은, 제 2 검지 롤러 (42) 의 외주면에 접촉함으로써 방향을 바꾸어, 필름 권취 롤러 (41) 측으로 반송된다.

필름 권취 롤러 (41) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 이로써, 필름 권취 롤러 (41) 에 지지 필름 (91) 이 권취된다. 제 2 검지 롤러 (42) 는, 지지 필름 (91) 으로부터 받는 하중을 로드 셀로 계측함으로써, 배출부 (213) 에 있어서 지지 필름 (91) 에 가해지는 장력을 검지한다. 후술하는 제어부 (27) 는, 제 2 검지 롤러 (42) 에 의해 검지되는 지지 필름 (91) 의 장력이, 미리 설정된 값이 되도록 필름 권취 롤러 (41) 의 회전수를 제어한다.

흡착 롤러 (22) 는, 전해질막 (92) 을 외주면에 흡착 유지하면서 회전하는 롤러이다. 흡착 롤러 (22) 는, 박리 롤러 (211) 보다 직경이 큰 원통상의 외주면을 갖는다. 흡착 롤러 (22) 의 직경은, 예를 들어, 400 ㎜ ∼ 1600 ㎜ 가 된다. 흡착 롤러 (22) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해, 수평 (즉, 박리 롤러 (211) 와 평행) 으로 연장되는 축심 둘레로 회전한다. 흡착 롤러 (22) 의 회전 방향인 제 1 방향과, 박리 롤러 (211) 의 회전 방향인 제 2 방향은, 서로 반대 방향이 된다.

흡착 롤러 (22) 의 재료에는, 예를 들어, 다공질 카본이나 다공질 세라믹스 등의 다공질 재료가 사용된다. 다공질 세라믹스의 구체예로는, 알루미나 (Al₂O₃) 또는 탄화규소 (SiC) 의 소결체를 들 수 있다. 다공질의 흡착 롤러 (22) 에 있어서의 기공 직경은, 예를 들어 5 ㎛ 이하가 되고, 기공률은, 예를 들어 15 ％ ∼ 50 ％ 가 된다. 또, 흡착 롤러 (22) 의 외주면은, 예를 들어, Rz (최대 높이) 의 값이 5 ㎛ 이하인 표면 조도로 형성된다. 또, 회전시에 있어서의 흡착 롤러 (22) 의 전체 편차 (회전축으로부터 외주면까지의 거리의 변동) 는, 10 ㎛ 이하가 된다.

흡착 롤러 (22) 의 단면에는, 흡인구 (221) 가 형성되어 있다. 흡인구 (221) 는, 도면 외의 흡인 기구 (예를 들어, 배기 펌프) 에 접속된다. 흡인 기구를 동작시키면, 흡착 롤러 (22) 의 흡인구 (221) 에 부압이 생긴다. 그리고, 흡착 롤러 (22) 내의 기공을 통해, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에도 부압이 생긴다. 예를 들어, 흡인구 (221) 에 90 ㎪ 이상의 부압을 발생시킴으로써, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 10 ㎪ 이상의 부압을 발생시킨다. 전해질막 (92) 은, 당해 부압에 의해, 흡착 롤러 (22) 외주면에 흡착 유지되면서, 흡착 롤러 (22) 의 회전에 의해 원호상으로 반송된다.

또, 도 3 중에 파선으로 나타내는 바와 같이, 흡착 롤러 (22) 의 내부에는, 복수의 수랭관 (222) 이 형성되어 있다. 수랭관 (222) 에는, 도면 외의 급수 기구로부터, 소정 온도로 온조된 냉각수가 공급된다. 제 2 면 도공 장치 (2) 의 동작시에는, 흡착 롤러 (22) 의 열이 열매체인 냉각수에 흡수된다. 이로써, 흡착 롤러 (22) 가 냉각된다. 열을 흡수한 냉각수는, 도면 외의 배액 기구에 배출된다.

도공부 (23) 는, 흡착 롤러 (22) 에 의해 반송되는 전해질막 (92) 의 표면에, 촉매 잉크를 도공하기 위한 기구이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 도공부 (23) 는, 도공 노즐 (231) 을 갖는다. 도공 노즐 (231) 은, 흡착 롤러 (22) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 박리 롤러 (211) 보다 하류측에 형성되어 있다. 도공 노즐 (231) 은, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 대향하는 토출구를 갖는다. 토출구는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면을 따라, 수평으로 연장되는 슬릿상의 개구이다.

또한, 도공 노즐 (231) 로부터 토출되는 촉매 잉크는, 캐소드용이어도 되고 애노드용이어도 된다. 단, 전해질막 (92) 의 표리에 형성되는 촉매 재료는, 서로 역극성의 촉매 재료로 한다.

도공 노즐 (231) 은, 공급 배관 (232) 을 개재하여, 촉매 잉크 공급원 (233) 과 유로 접속되어 있다. 또, 공급 배관 (232) 의 경로 상에는, 개폐 밸브 (234) 가 개재 삽입되어 있다. 이 때문에, 개폐 밸브 (234) 를 개방하면, 촉매 잉크 공급원 (233) 으로부터, 공급 배관 (232) 을 지나 도공 노즐 (231) 로 촉매 잉크가 공급된다. 그리고, 도공 노즐 (231) 의 토출구로부터 전해질막 (92) 의 제 2 면을 향하여 촉매 잉크가 토출된다. 그 결과, 흡착 롤러 (22) 에 유지된 전해질막 (92) 의 제 2 면에 촉매 잉크가 도공된다.

본 실시형태에서는, 개폐 밸브 (234) 를 일정한 주기로 개폐함으로써, 도공 노즐 (231) 의 토출구로부터 촉매 잉크를 단속적으로 토출한다. 이로써, 전해질막 (92) 의 제 2 면에, 촉매 잉크를 반송 방향으로 일정한 간격으로 간헐 도공한다. 단, 개폐 밸브 (234) 를 연속적으로 개방하여, 전해질막 (92) 의 제 2 면에, 반송 방향으로 끊임없이 촉매 잉크를 도공해도 된다.

건조로 (24) 는, 전해질막 (92) 의 표면에 도공된 촉매 잉크를 건조시키는 부위이다. 본 실시형태의 건조로 (24) 는, 흡착 롤러 (22) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 도공부 (23) 보다 하류측에 배치되어 있다. 또, 건조로 (24) 는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면을 따라 원호상으로 형성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 건조로 (24) 는, 3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 와, 2 개의 열 차단부 (244, 245) 를 갖는다. 3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 는, 흡착 롤러 (22) 에 유지되는 전해질막 (92) 의 제 2 면을 향하여, 가열된 기체 (열풍) 를 분사한다. 그러면, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 도공된 촉매 잉크가 가열되어, 촉매 잉크 중의 용제가 기화된다. 이로써, 촉매 잉크가 건조되어, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 촉매 재료층 (9b) 이 형성된다. 단, 촉매 잉크를 건조시키기 위한 방법은, 반드시 열풍의 공급이 아니어도 된다. 건조부 (13) 는, 광 조사나 감압 등의 다른 방법으로, 촉매 잉크를 건조시키는 것이어도 된다.

3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 는, 각각 분사하는 열풍의 온도가 상이하다. 3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 로부터 분사되는 열풍의 온도는, 흡착 롤러 (22) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향의 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라 순차적으로 높아진다. 가장 반송 방향 상류측의 열풍 공급부 (241) 로부터 분사되는 열풍의 온도는, 예를 들어, 주위의 환경 온도 이상 또한 40 ℃ 이하가 된다. 2 번째의 열풍 공급부 (242) 로부터 분사되는 열풍의 온도는, 예를 들어, 40 ℃ 이상 또한 80 ℃ 이하가 된다. 또, 가장 반송 방향 하류측의 열풍 공급부 (243) 로부터 분사되는 열풍의 온도는, 예를 들어, 50 ℃ 이상 또한 100 ℃ 이하가 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 건조로 (24) 에서는, 전해질막 (92) 에 분사하는 열풍의 온도를, 반송 방향 하류측을 향함에 따라 순차적으로 높게 한다. 이와 같이 하면, 전해질막 (92) 및 촉매 잉크의 온도를 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 급격한 건조에 의해 촉매 재료층 (9b) 에 크랙 등의 손상이 생기는 것을 억제할 수 있다.

2 개의 열 차단부 (244, 245) 는, 흡착 롤러 (22) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 의 상류측 및 하류측에 형성되어 있다. 즉, 일방의 열 차단부 (244) 는, 가장 반송 방향 상류측의 열풍 공급부 (241) 보다 반송 방향의 상류측에 배치되고, 타방의 열 차단부 (245) 는, 가장 반송 방향 하류측의 열풍 공급부 (243) 보다 반송 방향의 하류측에 배치되어 있다. 이들 열 차단부 (244, 245) 는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면 근방의 기체를 흡인한다. 이로써, 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 로부터 분사된 열풍이, 열 차단부 (244, 245) 를 넘어 반송 방향의 상류측 및 하류측으로 흘러나가는 것을 방지한다. 또, 건조시에 촉매 잉크로부터 생성된 용매의 증기가, 열 차단부 (244, 245) 를 넘어 반송 방향의 상류측 및 하류측으로 흘러나가는 것도 방지한다.

도 5 는, 흡착 롤러 (22) 의 축심을 포함하는 단면에 있어서의 건조로 (24)의 개략 형상을 나타낸 도면이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 건조로 (24) 는, 1 쌍의 흡인부 (246, 247) 를 갖는다. 흡인부 (246, 247) 는, 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 의 양측 가장자리부로부터 흡착 롤러 (22) 측을 향하여 판상으로 돌출된다. 또, 각 흡인부 (246, 247) 는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면의 양측부를 따라 원호상으로 퍼진다. 이들 흡인부 (246, 247) 는, 주변의 기체를 흡인한다. 이로써, 열풍 공급부 (241 ∼ 243) 로부터 공급된 열풍이나, 용매의 증기가, 흡인부 (246, 247) 를 넘어 외측으로 흘러나가는 것을 방지한다.

첩부부 (25) 는, 촉매 재료층 (9b) 이 형성된 전해질막 (92) 의 제 2 면에, 띠상의 커버 필름 (93) 을 첩부하는 부위이다. 첩부부 (25) 는, 흡착 롤러 (22) 에 의한 전해질막 (92) 의 반송 방향에 있어서, 건조로 (24) 보다 하류측에 배치되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 첩부부 (25) 는, 라미네이트 롤러 (251), 필름 공급부 (252) 및 접합체 회수부 (253) 를 갖는다.

도 6 은, 라미네이트 롤러 (251) 부근의 확대도이다. 라미네이트 롤러 (251) 는, 수평으로 연장되는 축심 둘레로 회전하는 롤러이다. 라미네이트 롤러 (251) 는, 흡착 롤러 (22) 보다 직경이 작은 원통상의 외주면을 갖는다. 라미네이트 롤러 (251) 의 외주면과 흡착 롤러 (22) 의 외주면은, 전해질막 (92) 및 커버 필름 (93) 이 통과하는 간극을 두고 서로 대향한다. 또, 라미네이트 롤러 (251) 는, 도시를 생략한 에어 실린더에 의해, 흡착 롤러 (22) 측에 가압되어 있다.

라미네이트 롤러 (251) 의 재료에는, 예를 들어, 열전도율이 높은 금속이 사용된다. 또, 라미네이트 롤러 (251) 의 내부에는, 통전에 의해 발열하는 히터 (251a) 가 형성되어 있다. 히터 (251a) 에는, 예를 들어, 시즈 히터를 사용할 수 있다. 히터 (251a) 에 통전되면, 히터 (251a) 로부터 발생하는 열에 의해, 라미네이트 롤러 (251) 의 외주면이 환경 온도보다 높은 소정의 온도로 온조된다. 또한, 라미네이트 롤러 (251) 의 외주면의 온도를 방사 온도계 등의 온도 센서를 사용하여 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 라미네이트 롤러 (251) 의 외주면이 일정한 온도가 되도록 히터 (251a) 의 출력을 제어해도 된다.

도 3 으로 되돌아온다. 필름 공급부 (252) 는, 필름 권출 롤러 (51) 및 제 3 검지 롤러 (52) 를 갖는다. 필름 권출 롤러 (51) 및 제 3 검지 롤러 (52) 는, 모두 라미네이트 롤러 (251) 와 평행하게 배치된다. 공급 전의 커버 필름 (93) 은, 필름 권출 롤러 (51) 에 권부되어 있다. 필름 권출 롤러 (51) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 필름 권출 롤러 (51) 가 회전하면, 커버 필름 (93) 은, 필름 권출 롤러 (51) 로부터 조출된다.

커버 필름 (93) 의 재료에는, 전해질막 (92) 보다 기계적 강도가 높고, 형상 유지 기능이 우수한 수지가 사용된다. 커버 필름 (93) 의 구체예로는, PEN (폴리에틸렌나프탈레이트) 이나 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 의 필름을 들 수 있다. 커버 필름 (93) 은, 지지 필름 (91) 과 동일한 것이어도 된다. 또, 필름 권취 롤러 (41) 에 의해 권취된 지지 필름 (91) 을, 커버 필름 (93) 으로서 필름 권출 롤러 (51) 로부터 조출하도록 해도 된다.

조출된 커버 필름 (93) 은, 제 3 검지 롤러 (52) 의 외주면에 접촉함으로써 방향을 바꾸어, 라미네이트 롤러 (251) 측에 반송된다. 제 3 검지 롤러 (52) 는, 커버 필름 (93) 으로부터 받는 하중을 로드 셀로 계측함으로써, 필름 공급부 (252) 에 있어서 커버 필름 (93) 에 가해지는 장력을 검지한다. 후술하는 제어부 (27) 는, 제 3 검지 롤러 (52) 에 의해 검지되는 커버 필름 (93) 의 장력이, 미리 설정된 값이 되도록 필름 권출 롤러 (51) 의 회전수를 제어한다.

제 3 검지 롤러 (52) 를 통과한 커버 필름 (93) 은, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에 흡착 유지된 전해질막 (92) 과, 라미네이트 롤러 (251) 사이에 도입된다. 이 때, 커버 필름 (93) 은, 라미네이트 롤러 (251) 로부터의 압력에 의해 전해질막 (92) 에 가압됨과 함께, 라미네이트 롤러 (251) 의 열에 의해 가열된다. 그 결과, 전해질막 (92) 의 외측의 면에 커버 필름 (93) 이 첩부된다. 전해질막 (92) 의 표면에 형성된 촉매 재료층 (9b) 은, 전해질막 (92) 과 커버 필름 (93) 사이에 끼워진다. 이로써, 전해질막 (92), 촉매 재료층 (9a, 9b) 및 커버 필름 (93) 으로 구성되는 막·촉매층 접합체 (94) 가 형성된다.

접합체 회수부 (253) 는, 접합체 권취 롤러 (61) 및 제 4 검지 롤러 (62) 를 갖는다. 접합체 권취 롤러 (61) 및 제 4 검지 롤러 (62) 는, 모두 라미네이트 롤러 (251) 와 평행하게 배치된다. 흡착 롤러 (22) 와 라미네이트 롤러 (251) 사이를 통과한 막·촉매층 접합체 (94) 는, 흡착 롤러 (22) 로부터 떨어져, 제 4 검지 롤러 (62) 의 방향으로 반송된다. 그리고, 막·촉매층 접합체 (94) 는, 제 4 검지 롤러 (62) 의 외주면에 접촉함으로써 방향을 바꾸어, 접합체 권취 롤러 (61) 측으로 반송된다.

접합체 권취 롤러 (61) 는, 도시를 생략한 모터의 동력에 의해 회전한다. 이로써, 접합체 권취 롤러 (61) 에 막·촉매층 접합체 (94) 가 권취된다. 제 4 검지 롤러 (62) 는, 막·촉매층 접합체 (94) 로부터 받는 하중을 로드 셀로 계측함으로써, 접합체 회수부 (253) 에 있어서 막·촉매층 접합체 (94) 에 가해지는 장력을 검지한다. 후술하는 제어부 (27) 는, 제 4 검지 롤러 (62) 에 의해 검지되는 막·촉매층 접합체 (94) 의 장력이, 미리 설정된 값이 되도록 접합체 권취 롤러 (61) 의 회전수를 제어한다.

표면 냉각부 (26) 는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면을 냉각시키기 위한 기구이다. 표면 냉각부 (26) 는, 흡착 롤러 (22) 의 외주면 중, 첩부부 (25) 와 도입 박리부 (21) 사이의 전해질막 (92) 을 유지하지 않는 영역에 대향하는 위치에 배치된다. 표면 냉각부 (26) 는, 예를 들어, 흡착 롤러 (22) 의 외주면에, 환경 온도보다 저온 (예를 들어 5 ℃ 정도) 의 크린 드라이 에어를 분사한다. 건조로 (24) 및 라미네이트 롤러 (251) 에 의해 가열된 흡착 롤러 (22) 는, 당해 크린 드라이 에어를 받음으로써 냉각된다.

이와 같이, 본 실시형태의 제 2 면 도공 장치 (2) 에서는, 기재 권출 롤러 (31) 로부터의 기재 (90) 의 조출, 전해질막 (92) 으로부터의 지지 필름 (91) 의 박리, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 대한 촉매 잉크의 도공, 건조로 (24) 에 의한 건조, 전해질막 (92) 에 대한 커버 필름 (93) 의 첩부의 각 공정이 순차적으로 실행된다. 이로써, 고체 고분자형 연료 전지의 전극에 사용되는 막·촉매층 접합체 (94) 가 제조된다. 전해질막 (92) 은, 지지 필름 (91), 흡착 롤러 (22), 또는 커버 필름 (93) 에 항상 유지되어 있다. 이로써, 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서의 전해질막 (92) 의 팽윤·수축 등의 변형이 억제된다.

또한, 본 실시형태에서는, 권출부인 기재 권출 롤러 (31), 제 1 검지 롤러 (32), 박리 롤러 (211), 제 2 검지 롤러 (42), 필름 권취 롤러 (41), 흡착 롤러 (22), 라미네이트 롤러 (251), 제 4 검지 롤러 (62) 및 권취부인 접합체 권취 롤러 (61) 의 각 롤러에 의해, 기재를 반송 경로를 따라 길이 방향으로 반송하는 반송 기구가 구성되어 있다. 단, 반송 기구를 구성하는 롤러의 위치나 수는, 반드시 도 3 과 같지 않아도 된다.

제어부 (27) 는, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 각 부를 동작 제어하기 위한 수단이다. 도 7 은, 제어부 (27) 와, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 각 부의 접속을 나타낸 블록도이다. 도 7 중에 개념적으로 나타낸 바와 같이, 제어부 (27) 는, CPU 등의 연산 처리부 (271), RAM 등의 메모리 (272) 및 하드 디스크 드라이브 등의 기억부 (273) 를 갖는 컴퓨터에 의해 구성된다. 기억부 (273) 내에는, 도공·건조 처리를 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 (P2) 이 인스톨되어 있다.

또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제어부 (27) 는, 상기 서술한 기재 권출 롤러 (31) 의 모터, 제 1 검지 롤러 (32) 의 로드 셀, 필름 권취 롤러 (41) 의 모터, 제 2 검지 롤러 (42) 의 로드 셀, 흡착 롤러 (22) 의 모터, 흡착 롤러 (22) 의 흡인 기구, 흡착 롤러 (22) 의 급수 기구, 개폐 밸브 (234), 건조로 (24) (즉, 3 개의 열풍 공급부 (241 ∼ 243), 2 개의 열 차단부 (244, 245) 및 2 개의 흡인부 (246, 247)), 히터 (251a), 필름 권출 롤러 (51) 의 모터, 제 3 검지 롤러 (52) 의 로드 셀, 접합체 권취 롤러 (61) 의 모터, 제 4 검지 롤러 (62) 의 로드 셀 및 표면 냉각부 (26) 와, 각각 통신 가능하게 접속되어 있다. 또, 후술하는 접속 장치 (70) 가 탑재되는 경우에는, 제어부 (27) 는, 접속 장치 (70) 내의 부압 발생 장치 (715) 및 복수의 에어 실린더 (712, 722, 732) 와도 통신 가능하게 접속된다.

제어부 (27) 는, 기억부 (273) 에 기억된 컴퓨터 프로그램 (P2) 이나 데이터를 메모리 (272) 에 일시적으로 판독 출력하고, 당해 컴퓨터 프로그램 (P2) 및 데이터에 기초하여, 연산 처리부 (271) 가 연산 처리를 실시함으로써, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 각 부를 동작 제어한다. 이로써, 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서의 도공·건조 처리가 진행된다.

<3. 접속 장치에 대해>

제 1 면 도공 장치 (1) 및 제 2 면 도공 장치 (2) 에는, 기재 (90) 를 접속하기 위한 접속 장치 (70) 를 탑재할 수 있다. 제 1 면 도공 장치 (1) 에 접속 장치 (70) 를 탑재하는 경우에는, 접속 장치 (70) 는, 예를 들어, 기재 권출 롤러 (111) 보다 반송 경로의 하류측, 또한 백업 롤러 (114) 보다 반송 경로의 상류측의 위치 (도 1 중의 파선의 위치) 에 배치된다. 제 2 면 도공 장치 (2) 에 접속 장치 (70) 를 탑재하는 경우에는, 접속 장치 (70) 는, 예를 들어, 기재 권출 롤러 (31) 보다 반송 경로의 하류측, 또한 제 1 검지 롤러 (32) 보다 반송 경로의 상류측에 (도 3 중의 파선의 위치) 배치된다.

제 1 면 도공 장치 (1) 및 제 2 면 도공 장치 (2) 중 어느 장치에 있어서도, 롤상으로 감겨진 기재 (90) 가 기재 권출 롤러 (111, 31) 로부터 조출된다. 그리고, 먼저 반송되는 기재 (90) 가 기재 권출 롤러 (111, 31) 로부터 모두 조출되면, 기재 권출 롤러 (111, 31) 에 새로운 롤상의 기재 (90) 를 세트한다. 접속 장치 (70) 는, 이와 같은 기재 (90) 의 교환시에, 기재 (90) 의 단부끼리를 접속하기 위한 장치이다.

또한, 제 1 면 도공 장치 (1) 및 제 2 면 도공 장치 (2) 에서는, 기재 (90) 의 전단부 및 후단부 부근에 있어서의 도공 불량을 저감시키기 위해서, 기재 (90) 의 전후에, 기재 (90) 와 동수의 층을 갖는 더미 기재를 접속하여 반송하는 경우가 있다. 접속 장치 (70) 는, 이와 같은 더미 기재의 단부와 기재 (90) 의 단부를 접속하기 위해서 사용되어도 된다.

이하에서는, 먼저 반송되는 기재 (90) 를 「제 1 기재 (901)」 라고 칭하고, 나중에 반송되는 기재 (90) 를 「제 2 기재 (902)」 라고 칭한다. 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 중 어느 일방은 더미 기재이어도 된다.

도 8 은, 접속 장치 (70) 의 상면도이다. 도 9 는, 접속 장치 (70) 의 측면도이다. 도 8 및 도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 접속 장치 (70) 는, 유지 플레이트 (71) 와, 하류측 클램프 기구 (72) 와, 상류측 클램프 기구 (73) 를 갖는다.

유지 플레이트 (71) 는, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를 하면측에서 유지하는 판상의 부재이다. 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 는, 도 8 및 도 9 에 있어서 1 점 쇄선으로 나타낸 반송 경로 (T) 를 따라 수평으로 반송된다. 유지 플레이트 (71) 는, 당해 반송 경로 (T) 의 하방에 수평 자세로 배치된다. 유지 플레이트 (71) 의 상면은, 평탄한 유지면이고, 기재 (90) 의 하면에 대향한다. 또, 유지 플레이트 (71) 의 상면은, 제 1 기재 (901) 의 반송 방향의 후단부와, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부를, 기재 (90) 의 길이 방향에 중복시킨 상태로 배치하기 위해서 충분한 넓이의 배치 영역을 갖는다.

도 8 중에 확대하여 나타낸 바와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에는, 복수의 흡착공 (711) 이 형성되어 있다. 복수의 흡착공 (711) 은, 유지 플레이트 (71) 내에 형성된 유로를 개재하여 부압 발생 장치 (715) 와 접속되어 있다. 부압 발생 장치 (715) 에는, 예를 들어, 배기 펌프가 사용된다. 부압 발생 장치 (715) 를 동작시키면, 복수의 흡착공 (711) 에 부압이 생긴다. 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 각각의 하면은, 복수의 흡착공 (711) 의 당해 부압에 의해, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 흡착된다. 이로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 가 유지 플레이트 (71) 의 상면에 안정된 상태로 유지된다.

또, 유지 플레이트 (71) 의 상면에는, 제 1 홈 (713) 과 제 2 홈 (714) 이 형성되어 있다. 제 1 홈 (713) 및 제 2 홈 (714) 은, 모두 기재 (90) 의 폭 방향을 따라 직선상으로 연장되어 있다. 또, 제 2 홈 (714) 은, 제 1 홈 (713) 보다 반송 방향의 하류측에 위치하고 있다. 제 1 홈 (713) 은, 후술하는 접속 처리에 있어서, 제 1 기재 (901) 를 단독으로 절단할 때의 절단 기준선이 된다. 제 2 홈 (714) 은, 후술하는 접속 처리에 있어서, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를 동시에 절단할 때의 절단 기준선이 된다.

유지 플레이트 (71) 에는, 승강 기구로서의 에어 실린더 (712) 가 접속되어 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 에어 실린더 (712) 의 피스톤 로드의 선단이 유지 플레이트 (71) 의 하면에 고정되어 있다. 에어 실린더 (712) 를 동작시키면, 유지 플레이트 (71) 가, 상승 위치 (도 9 중의 2 점 쇄선의 위치) 와 하강 위치 (도 9 중의 실선의 위치) 사이에서 상하로 이동한다. 유지 플레이트 (71) 를 상승 위치에 배치하면, 유지 플레이트 (71) 의 상면이 기재 (90) 의 하면에 접촉한다. 한편, 유지 플레이트 (71) 를 하강 위치에 배치하면, 유지 플레이트 (71) 의 상면이 기재 (90) 의 하면으로부터 떨어진다.

이와 같이, 본 실시형태의 접속 장치 (70) 는, 유지 플레이트 (71) 를 상하로 이동시킬 수 있다. 이 때문에, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 높이를 변경하지 않고, 유지 플레이트 (71) 의 상면을, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 에 접촉시킬 수 있다. 또한, 유지 플레이트 (71) 를 상하로 이동시키기 위한 승강 기구에, 에어 실린더 이외의 기구를 사용해도 된다. 예를 들어, 모터와 볼 나사를 사용한 기구에 의해, 유지 플레이트 (71) 를 상하로 이동시켜도 된다.

하류측 클램프 기구 (72) 는, 유지 플레이트 (71) 보다 반송 방향의 하류측에 있어서, 제 1 기재 (901) 를 고정시키는 기구이다. 하류측 클램프 기구 (72) 는, 1 쌍의 클램프 부재 (721) 를 갖는다. 1 쌍의 클램프 부재 (721) 에는, 각각 에어 실린더 (722) 가 접속되어 있다. 에어 실린더 (722) 를 구동시키면, 1 쌍의 클램프 부재 (721) 는, 접촉 위치 (도 9 중의 2 점 쇄선의 위치) 와 퇴피 위치 (도 9 중의 실선의 위치) 사이에서 상하로 이동한다. 제 1 기재 (901) 를 고정시킬 때에는, 하류측 클램프 기구 (72) 의 1 쌍의 클램프 부재 (721) 를 접촉 위치에 배치한다. 한편, 제 1 기재 (901) 의 고정을 해제할 때에는, 하류측 클램프 기구 (72) 의 1 쌍의 클램프 부재 (721) 를 퇴피 위치에 배치한다.

상류측 클램프 기구 (73) 는, 유지 플레이트 (71) 보다 반송 방향의 상류측에 있어서, 제 2 기재 (902) 를 고정시키는 기구이다. 상류측 클램프 기구 (73) 는, 1 쌍의 클램프 부재 (731) 를 갖는다. 1 쌍의 클램프 부재 (731) 에는, 각각 에어 실린더 (732) 가 접속되어 있다. 에어 실린더 (732) 를 구동시키면, 1 쌍의 클램프 부재 (731) 는, 접촉 위치 (도 9 중의 2 점 쇄선의 위치) 와 퇴피 위치 (도 9 중의 실선의 위치) 사이에서 상하로 이동한다. 제 2 기재 (902) 를 고정시킬 때에는, 상류측 클램프 기구 (73) 의 1 쌍의 클램프 부재 (731) 를 접촉 위치에 배치한다. 한편, 제 2 기재 (902) 의 고정을 해제할 때에는, 상류측 클램프 기구 (73) 의 1 쌍의 클램프 부재 (731) 를 퇴피 위치에 배치한다.

<4. 접속 순서에 대해>

계속해서, 상기 서술한 접속 장치 (70) 에 있어서, 제 1 기재 (901) 의 반송 방향의 후단부와, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부를 접속할 때의 순서에 대해 설명한다. 도 10 ∼ 도 19 는, 당해 접속 처리의 각 공정의 상태를 나타낸 도면이다. 도 10 ∼ 도 19 의 각 도면에는, 접속 장치 (70) 의 상면도 및 측면도의 쌍방이 나타나 있다.

접속 처리의 개시 전에는, 도 10 과 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상방에, 제 1 기재 (901) 가 수평으로 배치되어 있다. 이 때, 유지 플레이트 (71) 의 상면은, 제 1 기재 (901) 로부터 떨어져 있다. 또, 하류측 클램프 기구 (72) 의 1 쌍의 클램프 부재 (721) 와, 상류측 클램프 기구 (73) 의 1 쌍의 클램프 부재 (731) 는, 모두 제 1 기재 (901) 로부터 떨어져 있다.

접속 처리를 개시할 때에는, 먼저, 부압 발생 장치 (715) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 의 복수의 흡착공 (711) 에 부압을 발생시킨다. 그리고, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 상승시킨다. 이로써, 제 1 기재 (901) 의 하면에, 유지 플레이트 (71) 의 상면을 접근시킨다. 그러면, 도 11 과 같이, 제 1 기재 (901) 는, 복수의 흡착공 (711) 의 흡인력에 의해, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 유지된다.

유지 플레이트 (71) 의 상면에 제 1 기재 (901) 가 흡착된 후, 하류측 클램프 기구 (72) 는, 에어 실린더 (722) 를 동작시켜, 1 쌍의 클램프 부재 (721) 를 서로 접근시킨다. 그리고, 1 쌍의 클램프 부재 (721) 사이에 제 1 기재 (901) 를 끼움으로써, 제 1 기재 (901) 를 고정시킨다. 이로써, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 있어서의 제 1 기재 (901) 의 위치 어긋남이 보다 억제된다.

다음으로, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 있어서, 제 1 기재 (901) 를 절단한다. 여기서는, 도 11 중의 쇄선 화살표와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 형성된 제 1 홈 (713) 을 따라, 제 1 기재 (901) 를 폭 방향으로 절단한다. 이 절단 작업은, 예를 들어, 작업자가 커터를 사용하여 실시한다. 절단이 완료하면, 제 1 홈 (713) 보다 반송 방향의 상류측에 위치하는 제 1 기재 (901) 를 기재 권출 롤러 (111, 31) 로부터 떼어낸다. 이로써, 도 12 와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면 중, 제 1 홈 (713) 보다 반송 방향 하류측의 부분에만 제 1 기재 (901) 가 유지된 상태가 된다.

계속해서, 작업자는 기재 권출 롤러 (111, 31) 에 롤상의 제 2 기재 (902) 를 세트한다. 그리고, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부를, 기재 권출 롤러 (111, 31) 로부터 조출하고, 도 13 과 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에, 제 2 기재 (902) 의 전단부를 재치 (載置) 한다. 이 때, 본 실시형태에서는, 지그 (80) 를 사용하여, 제 2 기재 (902) 를 폭 방향으로 위치 결정한다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 지그 (80) 는, 반송 방향으로 연장되는 1 쌍의 위치 결정 부재 (81) 를 갖는다. 1 쌍의 위치 결정 부재 (81) 의 폭 방향의 간격은, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 폭 방향의 치수와 대략 동일하게 되어 있다. 지그 (80) 는, 제 1 기재 (901) 의 폭 방향의 양측에 1 쌍의 위치 결정 부재 (81) 가 배치되도록, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 재치된다. 그리고, 이들 1 쌍의 위치 결정 부재 (81) 의 사이에 제 2 기재 (902) 가 배치된다.

이로써, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부는, 제 1 기재 (901) 에 대한 경사나 폭 방향의 위치 어긋남이 억제된 상태로, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 재치된다. 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부는, 제 1 기재 (901) 의 후단부의 상면측에, 길이 방향으로 중복된 상태로 재치된다. 또, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부는, 제 1 기재 (901) 의 반송 방향의 후단부와 함께, 복수의 흡착공 (711) 의 흡인력에 의해, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 유지된다. 또한, 도 13 의 측면도에 있어서는, 지그 (80) 의 도시를 생략하고 있다.

유지 플레이트 (71) 의 상면에 제 2 기재 (902) 의 전단부가 배치된 후, 상류측 클램프 기구 (73) 는, 에어 실린더 (732) 를 동작시켜, 1 쌍의 클램프 부재 (731) 를 서로 접근시킨다. 그리고, 도 14 와 같이, 1 쌍의 클램프 부재 (731) 의 사이에 제 2 기재 (902) 를 끼움으로써, 제 2 기재 (902) 를 고정시킨다. 이로써, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 있어서의 제 2 기재 (902) 의 위치 어긋남이 보다 억제된다.

다음으로, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 있어서, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를 절단한다. 여기서는, 도 14 중의 쇄선 화살표와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 형성된 제 2 홈 (714) 을 따라, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 의 중복 지점을 폭 방향으로 절단한다. 즉, 본 실시형태에서는, 제 2 홈 (714) 이, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 를 동시에 절단하기 위한 절단 기준선이 된다. 그 후, 제 2 홈 (714) 보다 반송 방향의 하류측에 위치하는 제 2 기재 (902) 를, 제 1 기재 (901) 의 상면으로부터 제거한다. 이로써, 도 15 와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면 중, 제 2 홈 (714) 보다 반송 방향 상류측의 부분에만 제 2 기재 (902) 가 유지된 상태가 된다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 제 1 기재 (901) 의 반송 방향의 후단부와, 제 2 기재 (902) 의 반송 방향의 전단부를, 길이 방향으로 중복시킨 후, 그 중복 지점에 있어서, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 를 동시에 절단한다. 이 때문에, 제 1 기재 (901) 의 절단 지점과 제 2 기재 (902) 의 절단 지점이 고정밀도로 중첩된다. 이로써, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 사이에 간극이 생기는 것을 억제할 수 있다.

특히, 본 실시형태에서는, 먼저, 제 1 기재 (901) 를 제 1 홈 (713) 을 따라 절단하고, 그 후, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를, 제 1 홈 (713) 과는 상이한 제 2 홈 (714) 을 따라 절단한다. 이와 같이, 제 1 기재 (901) 를 2 단계로 절단함으로써, 제 1 기재 (901) 의 후단부와 제 2 기재 (902) 의 전단부 사이에 간극이 남는 것을 보다 억제할 수 있다.

계속해서, 제 1 기재 (901) 의 상면과 제 2 기재 (902) 의 상면을 걸치도록 테이프 (82) 를 첩부한다. 도 16 과 같이, 테이프 (82) 는, 절단 기준선인 제 2 홈 (714) 을 따라 첩부된다. 테이프 (82) 는, 그 하면에 점착층을 갖는다. 이 때문에, 제 1 기재 (901) 의 후단부의 상면측의 층과, 제 2 기재 (902) 의 전단부의 상면측의 층은, 테이프 (82) 를 개재하여 접속된다. 테이프 (82) 의 첩부는, 예를 들어, 작업자가 수작업으로 실시한다.

그 후, 부압 발생 장치 (715) 를 정지시켜 흡착공 (711) 의 흡인을 해제함과 함께, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 하강시킨다. 이로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 로부터, 유지 플레이트 (71) 의 상면을 떼어 놓는다. 그리고, 유지 플레이트 (71) 의 상면의 제 1 홈 (713) 과 제 2 홈 (714) 사이에 남아 있는 제 1 기재 (901) 의 절삭 단 (端) 을 제거한다.

계속해서, 유지 플레이트 (71) 의 상면과, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 사이에 러버 매트 (83) 를 삽입한다. 그리고, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 다시 상승시킨다. 이로써, 도 17 과 같이, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 하면에, 러버 매트 (83) 의 상면을 접촉시킨다. 그 후, 작업자가 도 17 중의 쇄선 화살표와 같이, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 양측부를 따라 테이프 (82) 를 커터로 절단한다. 이로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 양측부로부터 비어져나온 테이프 (82) 의 양단부를 제거한다.

그 후, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 다시 하강시킨다. 이로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 로부터, 러버 매트 (83) 의 상면을 떼어 놓는다. 그리고, 러버 매트 (83) 의 상면에, 사용하지 않은 테이프 (84) 를 배치한다. 이 때, 테이프 (84) 는, 점착층을 상면측을 향한 상태로, 러버 매트 (83) 의 상면에 재치된다.

그 후, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 다시 상승시킨다. 이로써, 도 18 과 같이, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 하면에, 테이프 (84) 및 러버 매트 (83) 의 상면을 접촉시킨다. 그러면, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 하면에 테이프 (84) 가 첩부된다. 테이프 (84) 는, 제 1 기재 (901) 의 하면과 제 2 기재 (902) 의 하면을 걸치도록, 또한 절단 기준선인 제 2 홈 (714) 을 따라 첩부된다. 그 결과, 제 1 기재 (901) 의 후단부의 하면측의 층과, 제 2 기재 (902) 의 전단부의 하면측의 층이, 테이프 (84) 를 개재하여 접속된다.

테이프 (84) 의 첩부가 완료하면, 작업자는, 도 18 중의 쇄선 화살표와 같이, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 양측부를 따라, 테이프 (84) 를 커터로 절단한다. 이로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 양측부로부터 비어져나온 테이프 (84) 의 양단부를 제거한다.

그 후, 에어 실린더 (712) 를 동작시켜, 유지 플레이트 (71) 를 하강시킨다. 그리고, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 재치된 러버 매트 (83) 를 측방으로 빼낸다. 또, 하류측 클램프 기구 (72) 는, 에어 실린더 (722) 를 동작시켜, 1 쌍의 클램프 부재 (721) 에 의한 제 1 기재 (901) 의 고정을 해제한다. 또, 상류측 클램프 기구 (73) 는, 에어 실린더 (732) 를 동작시켜, 1 쌍의 클램프 부재 (731) 에 의한 제 2 기재 (902) 의 고정을 해제한다. 이상의 처리에 의해, 도 19 와 같이, 제 1 기재 (901) 와 제 2 기재 (902) 가 테이프 (82, 84) 로 접속된 일련의 기재가 형성된다.

<5. 더미 기재를 사용하는 경우>

이 종류의 제조 장치에 있어서, 막·촉매층 접합체의 제조를 개시할 때에는, 먼저, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로에 기재를 걸어 걸칠 필요가 있다. 이 때, 도공부보다 반송 방향의 하류측에 걸어 걸쳐진 전해질막에는 촉매 잉크를 도공할 수 없다. 따라서, 전해질막의 반송 방향의 선단부 부근에 재료 로스가 생긴다. 또, 촉매 잉크의 도공이 완료한 후에는, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로로부터 기재를 회수할 필요가 있다. 이 때, 도공부보다 반송 방향의 상류측에 위치하는 전해질막에는 촉매 잉크를 도공할 수 없다. 따라서, 전해질막의 반송 방향의 후단부 부근에도 재료 로스가 생긴다.

고체 고분자형 연료 전지에 사용되는 전해질막은 매우 고가이기 때문에, 재료 로스를 저감시키는 것이 요구되고 있다. 이하에서는, 이와 같은 전해질막의 재료 로스를 저감시키기 위해, 더미 기판을 사용하는 경우에 대해 설명한다.

이하의 예에서는, 상기 서술한 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서, 지지 필름 (91) 및 전해질막 (92) 의 2 층으로 구성되는 장척 띠상의 기재 (90) (이하, 「본 기재 (90)」 라고 칭한다) 의 전후에, 더미 기재 (95) 를 접속하여 반송한다. 도 20 은, 본 기재 (90) 의 반송 방향의 전단부 부근에 있어서의 본 기재 (90) 및 더미 기재 (95) 의 부분 단면도이다. 도 21 은, 본 기재 (90) 의 반송 방향의 후단부 부근에 있어서의 본 기재 (90) 및 더미 기재 (95) 의 부분 단면도이다. 도 20 및 도 21 과 같이, 더미 기재 (95) 는, 본 기재 (90) 와 동수의 층 (본 실시형태에서는, 제 1 층 (96) 및 제 2 층 (97) 의 2 층) 이 적층된 장척 띠상의 기재이다.

더미 기재 (95) 의 제 1 층 (96) 은, 본 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 과 대략 동일한 두께를 갖는다. 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 은, 본 기재 (90) 의 전해질막 (92) 과 대략 동일한 두께를 갖는다. 따라서, 본 실시형태에서는, 제 2 층 (97) 의 두께가 제 1 층 (96) 의 두께보다 얇다. 제 1 층 (96) 및 제 2 층 (97) 의 재료에는, 예를 들어, PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 등의 수지제의 필름을 사용할 수 있다. 또, 제 2 층 (97) 은, 제 1 층 (96) 과 접촉하는 면에 점착재 (98) 를 갖는다. 이 점착재 (98) 에 의해, 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 이 박리 가능하게 접합되어 있다.

도 22 는, 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서의 기재의 반송의 흐름을 나타낸 플로우 차트이다. 이 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서, 막·촉매층 접합체의 제조를 개시할 때에는, 먼저, 기재 권출 롤러 (31) 에 롤상의 더미 기재 (95) 를 세트한다 (스텝 S1). 다음으로, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 더미 기재 (95) 를 조출하고, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 반송 경로에 걸어 걸친다 (스텝 S2).

이 때, 더미 기재 (95) 의 제 1 층 (96) 은, 지지 필름 (91) 이 지나야 할 반송 경로에 걸어 걸쳐진다. 즉, 제 1 층 (96) 은, 박리 롤러 (211) 와 흡착 롤러 (22) 의 간극으로부터, 제 2 검지 롤러 (42) 를 지나, 필름 권취 롤러 (41) 에 권취된다. 한편, 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 은, 전해질막 (92) 이 지나야 할 반송 경로에 걸어 걸쳐진다. 즉, 제 2 층 (97) 은, 박리 롤러 (211) 와 흡착 롤러 (22) 의 간극으로부터, 흡착 롤러 (22), 라미네이트 롤러 (251) 및 제 4 검지 롤러 (62) 를 지나, 접합체 권취 롤러 (61) 에 권취된다.

더미 기재 (95) 의 길이 방향의 길이는, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 필름 권취 롤러 (41) 까지의 반송 경로와, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 접합체 권취 롤러 (61) 까지의 반송 경로 중 긴 쪽의 반송 경로의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 본 기재 (90) 의 반송 전에, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 반송 경로의 전체에 더미 기재 (95) 를 걸어 걸칠 수 있다.

제 2 면 도공 장치 (2) 의 전체에 더미 기재 (95) 가 걸어 걸쳐지면, 다음으로, 접속 장치 (70) 에 있어서 더미 기재 (95) 가 절단된다. 구체적으로는, 상기 서술한 도 10 ∼ 도 12 와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에, 제 1 기재 (901) 로서의 더미 기재 (95) 를 유지한 후, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 형성된 제 1 홈 (713) 을 따라 더미 기재 (95) 를 폭 방향으로 절단한다. 더미 기재 (95) 의 절단은, 제어부 (27) 로부터의 지령에 기초하여 동작하는 기구에 의해 자동적으로 실시되는 것이어도 되고, 혹은 제 2 면 도공 장치 (2) 의 사용자가 수동으로 실시하는 것이어도 된다. 더미 기재 (95) 의 절단이 완료하면, 기재 권출 롤러 (31) 에 남은 롤상의 더미 기재 (95) 는, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 떼어내어진다. 계속해서, 기재 권출 롤러 (31) 에, 롤상의 본 기재 (90) 가 세트된다 (스텝 S3). 그리고, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 본 기재 (90) 를 조출한다. 여기서는, 더미 기재 (95) 가 제 1 기재 (901) 가 되고, 본 기재 (90) 가 제 2 기재 (902) 가 된다. 접속 장치 (70) 는, 본 기재 (90) 의 반송 방향의 전단부와, 더미 기재 (95) 의 반송 방향의 후단부를, 상기 서술한 도 13 ∼ 도 19 의 요령으로 접속한다 (스텝 S4).

스텝 S4 에서는, 본 기재 (90) 와 더미 기재 (95) 를 층마다 접속한다. 즉, 본 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 과 더미 기재 (95) 의 제 1 층 (96) 이 접속되고, 본 기재 (90) 의 전해질막 (92) 과 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 이 접속된다. 이들 기재의 접속은, 예를 들어, 도 20 과 같이, 양 기재를 걸치도록 테이프 (82, 84) 첩부함으로써 실시된다. 이로써, 지지 필름 (91) 과 제 1 층 (96) 이 길이 방향으로 늘어서고, 전해질막 (92) 과 제 2 층 (97) 이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재 (100) 가 형성된다.

또한, 본 기재 (90) 와 더미 기재 (95) 는, 테이프 (82, 84) 이외의 수단 (예를 들어 용착 등) 으로 접속되어도 된다. 또, 본 기재 (90) 와 더미 기재 (95) 의 접속은, 제어부 (27) 로부터의 지령에 기초하여 동작하는 기구에 의해 자동적으로 실시되는 것이어도 되고, 혹은 제 2 면 도공 장치 (2) 의 사용자가 수동으로 실시하는 것이어도 된다.

계속해서, 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서의 연결 기재 (100) 의 반송을 개시한다 (스텝 S5). 즉, 기재 권출 롤러 (31), 필름 권취 롤러 (41), 흡착 롤러 (22), 필름 권출 롤러 (51) 및 접합체 권취 롤러 (61) 를 회전시킴으로써, 연결 기재 (100) 를, 더미 기재 (95) 를 선두로 하여 길이 방향으로 반송한다.

연결 기재 (100) 의 반송이 개시된 후, 박리 롤러 (211) 와 흡착 롤러 (22) 사이의 간극에는, 먼저, 더미 기재 (95) 가 통과하고, 이어서, 본 기재 (90) 가 통과한다. 따라서, 먼저, 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 으로부터 제 1 층 (96) 이 박리되고, 이어서, 본 기재 (90) 의 전해질막 (92) 으로부터 지지 필름 (91) 이 박리된다 (스텝 S6). 지지 필름 (91) 이 박리되면, 전해질막 (92) 은, 외측의 면을 노출시킨 상태로 흡착 롤러 (22) 에 유지된다. 그리고, 흡착 롤러 (22) 의 회전에 의해, 전해질막 (92) 이 도공부 (23) 측으로 반송된다.

전해질막 (92) 의 반송 방향의 전단이 도공부 (23) 에 도달하면, 도공부 (23) 는, 촉매 잉크의 토출을 개시한다 (스텝 S7). 본 실시형태에서는, 전해질막 (92) 의 표면에, 촉매 잉크가 반송 방향으로 일정한 간격으로 도공된다. 도공부 (23) 를 통과한 전해질막 (92) 은, 흡착 롤러 (22) 에 의해 다시 하류측으로 반송되어, 건조로 (24) 에 진입한다. 건조로 (24) 에서는, 도공된 촉매 잉크가 건조된다. 이로써, 전해질막 (92) 의 표면에 촉매 재료층 (9b) 이 형성된다. 그 후, 첩부부 (25) 에 있어서, 전해질막 (92) 의 표면에 커버 필름 (93) 이 첩부된다. 그리고, 커버 필름 (93) 이 첩부된 막·촉매층 접합체 (94) 는, 접합체 권취 롤러 (61) 에 권취된다.

이와 같이, 본 실시형태의 제 2 면 도공 장치 (2) 에서는, 본 기재 (90) 의 반송 방향의 전단부에 더미 기재 (95) 를 접속한다. 그리고, 본 기재 (90) 보다 먼저, 더미 기재 (95) 를 반송한다. 이 때문에, 전해질막 (92) 의 반송 방향의 전단부로부터 촉매 잉크를 도공할 수 있다. 또, 기재의 반송 속도가 안정되고, 건조로 (24) 에 있어서의 열풍의 온도 등의 각 처리부의 상태가 안정된 후에, 전해질막 (92) 에 대한 촉매 잉크의 도공을 개시할 수 있다. 따라서, 전해질막 (92) 의 선단부 부근에 있어서, 정상적으로 도공이 되지 않고 폐기되는 부분을 줄일 수 있다.

또한, 더미 기재 (95) 의 반송 중에, 만일 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 이 부분적으로 분리되었다고 하면, 도 23 과 같이, 그 층 분리가, 롤러의 앞 등에서 정체되어, 연결 기재 (100) 의 후방으로 층 분리가 전파된다. 그 결과, 도 24 와 같이, 후속되는 본 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 및 전해질막 (92) 도 부분적으로 분리되어 버리는 경우가 있다. 이와 같은 층 분리는 도공 불량의 요인이 될 수 있다. 그러나, 본 실시형태의 더미 기재 (95) 는, 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 사이에 점착재 (98) 를 갖는다. 이로써, 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 이 부분적으로 분리되는 것이 억제되어 있다.

단, 점착재 (98) 의 점착력이 지나치게 강하면, 박리 롤러 (211) 를 통과한 후에, 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 을 분리하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 점착재 (98) 의 점착력은, 본 기재 (90) 에 있어서의 지지 필름 (91) 과 전해질막 (92) 사이의 접합력과 동일한 정도인 것이 바람직하다.

기재의 반송을 계속하면, 얼마 안 있어 기재 권출 롤러 (31) 로부터 본 기재 (90) 가 모두 조출된다. 제어부 (27) 는, 기재 권출 롤러 (31) 의 본 기재 (90) 가 없어지면, 각 롤러를 멈춰, 기재의 반송을 정지시킴과 함께, 도공부 (23) 로부터의 촉매 잉크의 토출도 정지시킨다 (스텝 S8). 그리고, 접속 장치 (70) 에 있어서 본 기재 (90) 를 절단한다. 구체적으로는, 상기 서술한 도 10 ∼ 도 12 와 같이, 유지 플레이트 (71) 의 상면에, 제 1 기재 (901) 로서의 본 기재 (90) 를 유지한 후, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 형성된 제 1 홈 (713) 을 따라, 본 기재 (90) 를 폭 방향으로 절단한다. 본 기재 (90) 의 절단은, 제어부 (27) 로부터의 지령에 기초하여 동작하는 기구에 의해 자동적으로 실시되는 것이어도 되고, 혹은 제 2 면 도공 장치 (2) 의 사용자가 수동으로 실시하는 것이어도 된다.

계속해서, 제어부 (27) 또는 사용자는 도공해야 할 다음의 본 기재 (90) 가 있는지의 여부를 판단한다 (스텝 S9). 도공해야 할 다음의 본 기재 (90) 가 있는 경우에는, 기재 권출 롤러 (31) 에 새로운 롤상의 본 기재 (90) 를 세트한다 (스텝 S10). 그리고, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 새로운 본 기재 (90) 를 조출한다. 여기서는, 먼저 반송된 본 기재 (90) 가 제 1 기재 (901) 가 되고, 새로운 본 기재 (90) 가 제 2 기재 (902) 가 된다. 접속 장치 (70) 는, 새로운 본 기재 (90) 의 반송 방향의 전단부와, 절단된 본 기재 (90) 의 반송 방향의 후단부를, 상기 서술한 도 13 ∼ 도 19 의 요령으로 접속한다 (스텝 S11). 즉, 본 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 끼리를, 예를 들어 테이프 (82) 에 의해 접속하고, 전해질막 (92) 끼리를, 예를 들어 테이프 (84) 에 의해 접속한다.

또한, 본 기재 (90) 끼리의 접속은, 테이프 (82, 84) 이외의 수단 (예를 들어 용착 등) 에 의해 실시되어도 된다. 또, 본 기재 (90) 끼리의 접속은, 제어부 (27) 로부터의 지령에 기초하여 동작하는 기구에 의해 자동적으로 실시되는 것이어도 되고, 혹은 제 2 면 도공 장치 (2) 의 사용자가 수동으로 실시하는 것이어도 된다.

본 기재 (90) 끼리의 접속이 완료하면, 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 본 기재 (90) 의 반송을 재개함과 함께, 도공부 (23) 로부터의 촉매 잉크의 토출도 재개한다 (스텝 S12). 이로써, 앞의 본 기재 (90) 의 나머지 부분 (반송 방향의 후단부 부근) 에 촉매 잉크가 도공된 후, 새로운 본 기재 (90) 에도, 계속해서 촉매 잉크가 도공된다. 그 후, 스텝 S8 로 되돌아와, 도공해야 할 다음의 본 기재 (90) 가 있는 한, 스텝 S8 ∼ S12 의 처리를 반복한다.

한편, 스텝 S9 에 있어서, 도공해야 할 다음의 본 기재 (90) 가 없어진 경우에는, 기재 권출 롤러 (31) 에 더미 기재 (95) 를 세트한다 (스텝 S13). 그리고, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 더미 기재 (95) 를 조출한다. 여기서는, 본 기재 (90) 가 제 1 기재 (901) 가 되고, 더미 기재 (95) 가 제 2 기재 (902) 가 된다. 접속 장치 (70) 는, 더미 기재 (95) 의 반송 방향의 전단부와, 절단된 본 기재 (90) 의 반송 방향의 후단부를 접속한다 (스텝 S14).

스텝 S14 에서는, 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 를 층마다 접속한다. 즉, 더미 기재 (95) 의 제 1 층 (96) 과, 본 기재 (90) 의 지지 필름 (91) 이 접속되고, 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 과, 본 기재 (90) 의 전해질막 (92) 이 접속된다. 이들 기재의 접속은, 예를 들어, 도 21 과 같이, 양 기재를 걸치도록 테이프 (82, 84) 를 첩부함으로써 실시된다. 이로써, 제 1 층 (96) 과 지지 필름 (91) 이 길이 방향으로 늘어서고, 제 2 층 (97) 과 전해질막 (92) 이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재 (100) 가 형성된다.

또한, 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 는, 테이프 (82, 84) 이외의 수단 (예를 들어 용착 등) 으로 접속되어도 된다. 또, 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 의 접속은, 제어부 (27) 로부터의 지령에 기초하여 동작하는 기구에 의해 자동적으로 실시되는 것이어도 되고, 혹은 제 2 면 도공 장치 (2) 의 사용자가 수동으로 실시하는 것이어도 된다.

더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 의 접속이 완료하면, 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 연결 기재 (100) 의 반송을 재개함과 함께, 도공부 (23) 로부터의 촉매 잉크의 토출도 재개한다 (스텝 S15). 연결 기재 (100) 는, 더미 기재 (95) 가 후미가 되도록 길이 방향으로 반송된다. 도공부 (23) 는, 본 기재 (90) 의 나머지 부분 (반송 방향의 후단부 부근) 에 촉매 잉크를 도공한다. 그 후, 더미 기재 (95) 의 반송 방향의 전단이 도공부 (23) 에 도달하면, 도공부 (23) 는, 촉매 잉크의 토출을 정지시킨다 (스텝 S16). 그리고, 제 2 면 도공 장치 (2) 는, 모든 전해질막 (92) 이 접합체 권취 롤러 (61) 에 권취될 때까지 기재의 반송을 계속한 후, 기재의 반송을 정지시킨다.

그 후, 접속 장치 (70) 에 있어서 더미 기재 (95) 가 절단된다. 그리고, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 반송 경로에 걸어 걸쳐진 더미 기재 (95) 의 제 1 층 (96) 이, 필름 권취 롤러 (41) 에 회수되고, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 반송 경로에 걸어 걸쳐진 더미 기재 (95) 의 제 2 층 (97) 이, 접합체 권취 롤러 (61) 에 회수된다 (스텝 S17).

이와 같이, 본 실시형태의 제 2 면 도공 장치 (2) 에서는, 본 기재 (90) 의 반송 방향의 후단부에 더미 기재 (95) 를 접속한다. 그리고, 본 기재 (90) 보다 뒤에, 더미 기재 (95) 를 반송한다. 이 때문에, 전해질막 (92) 의 반송 방향의 후단부까지 촉매 잉크를 도공할 수 있다. 또, 전해질막 (92) 에 대한 촉매 잉크의 도공이 완료한 후에, 기재의 반송 속도를 감속시킬 수 있다. 따라서, 전해질막 (92) 의 후단부 부근에 있어서, 정상적으로 도공이 되지 않고 폐기되는 부분을 줄일 수 있다.

스텝 S13 에 있어서 세트되는 더미 기재 (95) 의 길이 방향의 길이는, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 필름 권취 롤러 (41) 까지의 반송 경로와, 기재 권출 롤러 (31) 로부터 접합체 권취 롤러 (61) 까지의 반송 경로 중 긴 쪽의 반송 경로의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 본 기재 (90) 의 반송 후에, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 반송 경로의 전체에 더미 기재 (95) 를 걸어 걸칠 수 있다.

<6. 변형예>

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

상기의 실시형태에서는, 접속 장치 (70) 에 커터가 탑재되어 있지 않았다. 이 때문에, 유지 플레이트 (71) 의 상면에 유지된 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를 작업자가 커터로 절단하고 있었다. 그러나, 접속 장치 (70) 자체에 커터를 탑재해도 된다. 예를 들어, 제 1 홈 (713) 및 제 2 홈 (714) 을 따라 진퇴 가능한 커터를 형성하고, 당해 커터를 모터의 동력에 의해 폭 방향으로 진퇴시킴으로써, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 를 절단하도록 해도 된다.

또, 상기의 실시형태에서는, 테이프 (82, 84) 를 첩부하는 작업도 작업자가 실시하고 있었다. 그러나, 접속 장치 (70) 는, 제 1 기재 (901) 및 제 2 기재 (902) 의 양면에, 테이프 (82, 84) 를 자동적으로 첩부하는 기구를 구비하고 있어도 된다.

또, 상기의 실시형태에서는, 전해질막 (92) 의 제 1 면에 촉매 재료층 (9a) 을 형성하는 공정과, 전해질막 (92) 의 제 2 면에 촉매 재료층 (9b) 을 형성하는 공정이, 다른 장치에서 실시되고 있었다. 그러나, 이들 2 개의 공정을 1 개의 도공 장치 중에서 연속적으로 실시하도록 해도 된다.

또, 상기의 실시형태에서는, 본 기재 (90) 가 지지 필름 (91) 및 전해질막 (92) 의 2 층이었다. 이 때문에, 더미 기재 (95) 도 제 1 층 (96) 과 제 2 층 (97) 의 2 층으로 하였다. 그러나, 본 기재 (90) 의 층수는, 3 층 이상이어도 된다. 그 경우, 더미 기재 (95) 의 층수도, 본 기재 (90) 의 층수와 동수로 하면 된다. 그리고, 본 기재 (90) 와 더미 기재 (95) 를 층마다 접속하면 된다. 본 기재 (90) 를 구성하는 각 층의 반송 경로가 상이한 경우에는, 더미 기재 (95) 를 구성하는 각 층을, 대응하는 본 기재 (90) 의 층이 지나야 할 반송 경로에 반송하도록 하면 된다.

또, 상기의 실시형태에서는, 제 2 면 도공 장치 (2) 내의 기재 권출 롤러 (31) 에, 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 를 따로따로 세트하고, 그것들을 접속 장치 (70) 에 있어서 접속하고 있었다. 그러나, 미리 다른 장소에서 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 를 접속하여 연결 기재 (100) 를 형성해 두어도 된다. 예를 들어, 제 1 면 도공 장치 (1) 에 있어서, 더미 기재 (95) 와 본 기재 (90) 를 접속하고, 얻어진 연결 기재 (100) 를, 제 2 면 도공 장치 (2) 의 기재 권출 롤러 (31) 에 그대로 세트하도록 해도 된다.

또, 상기의 실시형태에서는, 제 2 면 도공 장치 (2) 에 있어서, 더미 기재 (95) 를 사용하는 예를 설명하였다. 그러나, 제 1 면 도공 장치 (1) 에 있어서, 본 기재 (90) 의 전후에, 더미 기재 (95) 를 접속하여 반송해도 된다.

또, 접속 장치나 도공 장치의 세부 구성에 대해서는, 본원의 각 도면과 상이해도 된다. 또, 상기의 실시형태나 변형예에 등장한 각 요소를, 모순이 생기지 않는 범위에서 적절히 조합해도 된다.

1 제 1 면 도공 장치
2 제 2 면 도공 장치
9a, 9b 촉매 재료층
11 반송 기구
12 도공부
13 건조부
14 제어부
21 도입 박리부
22 흡착 롤러
23 도공부
24 건조로
25 첩부부
26 표면 냉각부
27 제어부
31 기재 권출 롤러
70 접속 장치
71 유지 플레이트
72 하류측 클램프 기구
73 상류측 클램프 기구
80 지그
81 위치 결정 부재
82 테이프
83 러버 매트
84 테이프
90 기재
91 지지 필름
92 전해질막
93 커버 필름
94 막·촉매층 접합체
95 더미 기재
96 제 1 층
97 제 2 층
98 점착재
100 연결 기재
111 기재 권출 롤러
711 흡착공
712 에어 실린더
713 제 1 홈
714 제 2 홈
715 부압 발생 장치
721, 731 클램프 부재
722, 732 에어 실린더
901 제 1 기재
902 제 2 기재

Claims

2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 접속 방법으로서,
a) 유지 플레이트의 상면에 있어서, 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부를, 상기 기재의 길이 방향으로 중복시킨 상태로 유지하는 공정과,
b) 상기 공정 a) 의 이후, 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부의 중복 지점을, 상기 기재의 폭 방향으로 연장되는 절단 기준선을 따라, 동시에 절단하는 공정과,
c) 상기 공정 b) 의 이후, 상기 절단 기준선을 따라, 상기 제 1 기재와 상기 제 2 기재를 걸치도록 테이프를 첩부하는 공정을 갖고,
상기 공정 c) 는,
c-1) 상기 제 1 기재의 일방의 면과 상기 제 2 기재의 일방의 면을 걸치도록 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 양측부로부터 비어져나온 상태로, 절단 기준선을 따라 상기 테이프를 첩부하는 공정과,
c－2) 상기 유지 플레이트의 상면과, 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재 사이에, 러버 매트를 삽입하고, 상기 공정 c－1) 에서 첩부되고 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 양측부로부터 비어져나온 상기 테이프의 양단부를 제거하는 공정과,
c－3) 상기 러버 매트의 상면에 상기 테이프를 배치하고, 상기 제 1 기재의 타방의 면과 상기 제 2 기재의 타방의 면을 걸치도록 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 양측부로부터 비어져나온 상태로, 상기 테이프를 첩부하는 공정과,
c－4) 상기 공정 c－3) 에서 첩부되고 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 양측부로부터 비어져나온 상기 테이프의 양단부를 제거하는 공정을 갖는, 접속 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 공정 a) 에서는, 복수의 흡착공을 갖는 유지 플레이트의 상면에, 상기 제 1 기재의 단부와 상기 제 2 기재의 단부를 흡착시키는, 접속 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 유지 플레이트의 상면은,
상기 폭 방향으로 연장되는 제 1 홈과,
상기 제 1 홈과는 상기 길이 방향의 상이한 위치에 있어서 상기 폭 방향으로 연장되는, 상기 절단 기준선으로서의 제 2 홈을 갖고,
상기 공정 a) 는,
a-1) 상기 유지 플레이트의 상면에 상기 제 1 기재를 유지하는 공정과,
a-2) 상기 제 1 기재를 상기 제 1 홈을 따라 절단하는 공정과,
a-3) 절단 후의 상기 제 1 기재의 단부와 중복되도록, 상기 유지 플레이트의 상면에 상기 제 2 기재의 단부를 유지하는 공정을 갖고,
상기 공정 b) 에서는, 상기 중복 지점을 상기 제 2 홈을 따라 절단하는, 접속 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 공정 a-1) 에서는, 수평으로 배치된 상기 제 1 기재의 하면에, 상기 유지 플레이트의 상면을 접근시키는, 접속 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 공정 a-1) 에서는, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 하류측에 있어서, 상기 제 1 기재를 고정시키고,
상기 공정 a-3) 에서는, 상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 상류측에 있어서, 상기 제 2 기재를 고정시키는, 접속 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 공정 a-3) 에서는, 상기 제 1 기재의 단부의 폭 방향의 양측에 배치된 1 쌍의 위치 결정 부재의 사이에 상기 제 2 기재의 단부를 배치하는, 접속 방법.
지지 필름과 전해질막의 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공 방법으로서,
x) 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 1 항에 기재된 접속 방법에 의해, 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 공정과,
y) 접속 후의 기재를 반송하면서, 상기 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 공정을 갖는, 도공 방법.
전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서,
a) 지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 더미 기재를 상기 제 1 기재로 하고, 상기 실기재를 상기 제 2 기재로 하여, 제 1 항에 기재된 접속 방법으로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 공정과,
b) 상기 연결 기재를, 상기 더미 기재를 선두로 하여 길이 방향으로 반송하는 공정과,
c) 상기 제 1 층을 상기 제 2 층으로부터 박리하고, 이어서, 상기 지지 필름을 상기 전해질막으로부터 박리하는 공정과,
d) 상기 지지 필름이 박리된 상기 전해질막의 표면에 촉매 재료를 도공하는 공정을 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 공정 a) 의 전에, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로에, 상기 더미 기재를 걸어 걸치는 공정을 추가로 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 방법으로서,
a) 지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 실기재를 상기 제 1 기재로 하고, 상기 더미 기재를 상기 제 2 기재로 하여, 제 1 항에 기재된 접속 방법으로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 공정과,
b) 상기 연결 기재를, 상기 더미 기재가 후미가 되도록 길이 방향으로 반송하는 공정과,
c) 상기 지지 필름을 상기 전해질막으로부터 박리하고, 이어서, 상기 제 1 층을 상기 제 2 층으로부터 박리하는 공정과,
d) 상기 지지 필름이 박리된 상기 전해질막의 표면에 촉매 재료를 도공하는 공정을 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 공정 d) 의 이후에, 권출부로부터 권취부까지의 반송 경로에서, 상기 더미 기재를 회수하는 공정을 추가로 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 더미 기재의 길이 방향의 길이는, 상기 반송 경로의 길이보다 긴, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 층은, 상기 제 1 층과 접촉하는 면에 점착재를 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 층의 두께는, 상기 지지 필름의 두께와 동일하고,
상기 제 2 층의 두께는, 상기 전해질막의 두께와 동일한, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 층의 두께는, 상기 제 1 층의 두께보다 얇은, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 층 및 상기 제 2 층은, 모두 PET 필름인, 막·촉매층 접합체의 제조 방법.
2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 단부끼리를 접속하는 접속 장치로서,
수평으로 배치된 상기 기재의 하면에 접촉하는 상면을 갖는 유지 플레이트를 구비하고,
상기 유지 플레이트의 상면은, 상기 제 1 기재의 단부와, 상기 제 2 기재의 단부를, 상기 기재의 길이 방향으로 중복시킨 상태로 배치하는 배치 영역을 갖고, 또한 상기 기재의 폭 방향으로 연장되는 절단 기준선을 갖고,
상기 유지 플레이트를 상하로 이동시키는 승강 기구를 구비하고,
상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 일방의 면 및 타방의 면에 테이프를 첩부하는 기구를 구비하고,
상기 유지 플레이트가 하강 위치에 있을 때에, 상기 유지 플레이트의 상면과 상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재 사이에 대해 삽입 및 제거되고, 상기 유지 플레이트와 함께 상승하는 러버 매트를 구비하고,
상기 제 1 기재 및 상기 제 2 기재의 양측부로부터 비어져나온 상기 테이프의 양단부는, 상기 러버 매트가 삽입된 후에 커터에 의해 제거되는, 접속 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 유지 플레이트의 상면은, 복수의 흡착공을 갖는, 접속 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 유지 플레이트의 상면은,
상기 폭 방향으로 연장되는 제 1 홈과,
상기 제 1 홈과는 상기 길이 방향의 상이한 위치에 있어서 상기 폭 방향으로 연장되는, 상기 절단 기준선으로서의 제 2 홈을 갖는, 접속 장치.
삭제
제 17 항에 있어서,
상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 하류측에 있어서, 상기 제 1 기재를 고정시키는 하류측 클램프 기구와,
상기 유지 플레이트보다 반송 방향의 상류측에 있어서, 상기 제 2 기재를 고정시키는 상류측 클램프 기구를 추가로 구비하는, 접속 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 절단 기준선을 따라 진퇴 가능한 커터를 추가로 구비하는, 접속 장치.
지지 필름과 전해질막의 2 층이 적층된 장척 띠상의 기재인 제 1 기재 및 제 2 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공 장치로서,
상기 기재를 반송 경로를 따라 반송하는 반송 기구와,
상기 반송 경로 상에 배치된, 제 17 항 내지 제 19 항, 제 21 항 및 제 22 항 중 어느 1 항에 기재된 접속 장치와,
상기 반송 경로 상의 상기 접속 장치보다 하류측에 배치되고, 상기 기재의 표면에 촉매 잉크를 도공하는 도공부를 구비하는, 도공 장치.
전해질막의 표면에 촉매층이 형성된 막·촉매층 접합체의 제조 장치로서,
지지 필름 및 전해질막의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 실기재와, 제 1 층 및 제 2 층의 적어도 2 층이 적층된 장척 띠상의 더미 기재를, 상기 실기재 및 상기 더미 기재 중 어느 일방을 상기 제 1 기재로 하고, 타방을 상기 제 2 기재로 하여, 제 17 항 내지 제 19 항, 제 21 항 및 제 22 항 중 어느 1 항에 기재된 접속 장치로 층마다 접속함으로써, 상기 지지 필름과 상기 제 1 층이 길이 방향으로 늘어서고, 상기 전해질막과 상기 제 2 층이 길이 방향으로 늘어서는 장척 띠상의 연결 기재를 형성하는 접속부와,
상기 연결 기재를 길이 방향으로 반송하는 반송 기구와,
상기 제 1 층의 상기 제 2 층으로부터의 박리와, 상기 지지 필름의 상기 전해질막으로부터의 박리를 실시하는 박리부와,
상기 박리부보다 반송 경로의 하류측에 있어서, 상기 전해질막의 표면에, 촉매 재료를 도공하는 도공부를 갖는, 막·촉매층 접합체의 제조 장치.