KR20140001883A

KR20140001883A - 적층 접합체 제조 장치 및 적층 접합체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140001883A
Application number: KR1020137011067A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 나가사카; 쇼고 나카지마; 타카유키 노자와; 오사무 스기노; 이쿠토 미시마
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2014-01-07
Also published as: CN103201112A; US8900397B2; US20130276975A1; WO2012077292A1; JP5633348B2; CN103201112B; JP2012121155A

Abstract

본 발명은 적층 접합체 제조 장치 및 적층 접합체의 제조 방법에 관한 것이다. 막 재료를 가압 접합하여 제조되는 적층 접합체는, 막 재료의 변위, 변형, 또는 적층 재료 계면의 접합 결함 등이 없이, 높은 수율로 효율적으로 제조된다. 상기 장치는 적층 접합체를 제조할 수 있으며, 상기 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트(15a, 15b)와 시일 부재(24)에 의해 형성되는 수용 공간(S)에, 적층체가 배치되어 있다. 상기 적층체는, 그런 다음, 배기 구멍(17)을 통해 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기하기 때문에, 한 쌍의 무단 벨트(15a, 15b)가 적층체에 밀착하여 적층체가 고정된 상태로 반송되어, 핫 프레스부(11) 및 콜드 프레스부(13)에서 가압 접합된다.

Description

적층 접합체 제조 장치 및 적층 접합체의 제조 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING JOINED LAMINATED MEDIA AND METHOD OF MANUFACTURING JOINED LAMINATED MEDIA}

본 발명은, 고분자 전해질 연료 전지용 막전극 어셈블리와 같이, 막 재료를 적층한 후에 가압 접합하여 제조된 적층 접합체의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 막 재료의 적층체를 가압 접합하여 적층 접합체를 제조하기 위해, 서로 대향하는 롤 사이로 적층체를 반송하여 삽입하는 롤식 프레스가 이용되었다. 이 기술은, 최근, 고분자 전해질, 연료 전극막 및 공기 전극막을 적층하고, 접합하여 이루어진 고분자 전해질 연료 전지용 막전극 어셈블리(Membrane-Electrode Assembly: 이하, MEA라고 함)를 제조하는데 이용되었다(예를 들면, 특허문헌 1, 2 및 3 참조).

상술한 적층 접합체의 제조 방법에서는, 고분자 전해질, 연료 전극막 및 공기 전극막의 적층체가 가압되어 접합될 때, 막 재료의 변위나 변형이 발생하기 쉬워, 제품의 수율이 저하할 우려가 있었다. 이는, 적층체가 롤 사이를 통과할 때 발생하는 적층체에 대한 급격한 하중 변화나 롤과 적층체 사이의 마찰로 인한 것이다. 또한, 적층된 막 재료 사이의 공간에 공기가 잔류하고 있을 경우, 이 공간으로부터 공기를 충분히 배기하는 것이 곤란하다. 따라서, 계면에 접합 결함이 발생한 적층체가 제조될 우려가 있었다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 시트 고정용 금속 프레임에 부착되어 있는 가요성 시트의 상면에 적층체가 배치되어 있는 상태로 적층체를 고정 및 유지하는 방법이 제안되었다. 시트 고정용 금속 프레임의 상부에는, 가요성 시트와 링 형상 패킹을 갖는 시트가 금속 프레임에 중첩되어 있다. 그런 다음, 이들에 의해 형성된 기밀 공간으로부터 공기가 배기되어, 밀폐 공간이 감압된다(예를 들면, 특허문헌 4 및 5 참조).

일본국 공개특허공보 제2008-159377호 일본국 공표특허공보 제2010-514102호 일본국 공개특허공보 제2010-198948호 일본국 공개특허공보 제2005-19275호 일본국 공개특허공보 제2008-146833호

그러나, 특허문헌 4 및 5의 발명 각각에 있어서, 시트 고정용의 고정된 금속 프레임이 각 적층체마다 준비되어야 하며, 적층체를 수용하는 공간을 개별적으로 감압한 후에 적층체의 접합 공정이 수행되어야만 한다. 따라서, 택트(tact) 타임이 길어질 수밖에 없다. 또한, 시트 고정용의 고정된 금속 프레임의 두께가 적층체의 두께보다 두꺼우므로, 롤식 프레스나 더블 벨트식 프레스와 같은 적층체의 대량 생산에 적합한 연속식 프레스를 이용할 수 없다. 따라서, 적층체를 효율적으로 제조할 수 없다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 막 재료를 가압 접합하여 제조된 적층 접합체를, 막 재료의 변위, 변형, 또는 적층 재료 계면의 접합 결함이 없이, 양호한 수율로 효율적으로 제조할 수 있는 적층 접합체 제조 장치 및 적층 접합체의 제조 방법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 막 재료의 층을 가압 접합하여, 적층 접합체를 제조하기 위한 적층 접합체 제조 장치(제 1 발명)로서,

적층체를 사이에 끼워 반송하는 한 쌍의 무단 벨트와,

상기 한 쌍의 무단 벨트를 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있으며, 무단 벨트를 가압함으로써, 무단 벨트에 의해 반송되는 적층체에 가압력을 부여하는 가압 장치와,

적층체가 배치될 수 있도록 서로 대향하는 무단 벨트 사이에 형성된 구획(compartmentalized) 공간인 수용부와,

무단 벨트의 폭방향으로 돌출되며, 상기 수용부와 연통되어, 상기 한 쌍의 무단 벨트와 상기 수용부에 의해 구획된 각각의 공간으로부터 공기를 배기하는 배기부와,

무단 벨트의 이동 방향으로 정렬된 복수의 수용부와 배기부를 포함하며, 상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나에 형성되어 있는 시일 부재와,

상기 배기부에 대응하는 위치에서 무단 벨트를 관통하여 형성된 배기 구멍을 통해, 상기 수용 공간으로부터 공기를 배기하는 배기 부재를 포함하며,

상기 배기 구멍은, 무단 벨트의 폭 방향에서 상기 가압 장치의 외측에 상기 무단 벨트의 이동 방향으로 정렬되어 있으며,

상기 배기 부재는, 상기 시일 부재측과 반대측인 무단 벨트측에 접촉함으로써 배기 구멍을 커버하며, 적어도 상기 가압 장치에 의해 적층체가 가압되는 영역에서 상기 수용 공간 내의 공기가 배기되도록 유지될 수 있는 위치에 배치되어 있고,

상기 배기 구멍을 통해 상기 배기 부재에 의해 상기 수용 공간 내의 공기를 배기함으로써 상기 한 쌍의 무단 벨트가 상기 수용 공간에 배치되어 있는 적층체에 밀착 고정되며, 상기 적층체가 고정된 상태로 반송되어, 상기 가압 장치에 의해 가압될 수 있다(제 1 발명).

제 1 발명에 따르면, 적층 접합체 제조 장치는 적층 접합체를 제조할 수 있으며, 상기 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트와 시일 부재에 의해 형성된 수용 공간에 막 재료의 층으로 이루어진 적층체가 배치되어 있다. 그런 다음, 배기 구멍을 통해 수용 공간으로부터 공기가 배기되기 때문에, 적층체에 밀착되어 있는 한 쌍의 무단 벨트에 의해 적층체가 고정된 상태로 반송되어, 가압 장치에 의해 가압 접합된다. 이러한 방식으로, 적층체는, 수용 공간 내 공기가 배기되어 막 재료의 층으로 구성된 적층체가 밀착 고정된 상태로 가압 접합될 수 있다. 따라서, 막 재료의 변위, 또는 변형, 및 적층체 계면의 접합 결함이 없는 적층 접합체를, 높은 수율로 제조할 수 있다.

제 1 발명의 적층 접합체 제조 장치는, 수용 공간 내 공기가 배기되기 때문에 고정되어 있는 적층체를 가압 접합하는 방법을 채용하면서, 종래의 적층 접합체 제조 장치에서 필요하였던, 수용 공간을 진공 상태로 유지하기 위한 고정 프레임을 별도로 준비하거나 사용할 필요가 없다. 따라서, 배치식 프레스가 아닌 대량 생산에 적합한 연속식 프레스를 채용할 수 있어, 적층 접합체를 효율적으로 제조할 수 있다.

제 1 발명의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 제 1 가압 부재는 배기 부재를 따라 배치되어 있으며 무단 벨트에 가압력을 부여한다(제 2 발명).

제 2 발명의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 무단 벨트를 가압하는 제 1 가압 부재가 배기 부재를 따라 배치되어 있다. 따라서, 수용 공간으로부터 공기가 배기되더라도, 공기가 배기될 때 무단 벨트의 흡인에 의한 변형이 발생하지 않으며, 그에 따라 무단 벨트의 변형이 발생하려는 경우 및 수용 공간이 기밀(air-tight)하게 유지되지 않은 경우에 발생할 수 있는 공기의 누출을 방지할 수 있다. 제 1 가압 부재를 이용함으로써, 공기가 수용 공간으로부터 확실하게 배기되어, 적층체가 고정된다.

제 2 발명의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 배기 부재 및 제 1 가압 부재는 일체적으로 형성되어 있다(제 3 발명).

제 3 발명에서와 같이, 배기 부재 및 제 1 가압 부제가 일체적으로 형성되어 있는 경우, 장치의 구조가 단순해져, 장치를 소형화할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 제 2 가압 부재가 배기 부재의 반대측 위치에 배치되어 있으며, 배기 부재를 구비하지 않은 무단 벨트에 대해 배기 부재를 향해 가압력을 부여한다(제 4 발명).

제 4 발명의 장치에 있어서, 제 2 가압 부재는, 배기 부재를 구비하지 않은 무단 벨트를 배기 부재를 향해 가압한다. 따라서, 무단 벨트가 시일 부재에 확실하게 접촉하도록 안내되며, 배기 부재에 밀착되므로, 수용 공간으로부터 공기를 확실하게 배기하여, 적층체를 고정할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 시일 부재는 내열성 고무 재료로 이루어진다(제 5 발명).

제 5 발명의 장치에서와 같이, 시일 부재가 실리콘 고무 등의 내열성 고무 재료로 이루어진 경우, 고무 재료는 밀착력이 높기 때문에, 시일 부재를 얇게 형성해도, 수용 공간을 기밀하게 유지할 수 있다. 또한, 얇은 적층체가 이용된 경우에도, 시일 부재의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 확실하게 고정할 수 있다. 또한, 가압 장치로부터의 압력이 시일 부재에 의해 지지되기 때문에 과도한 힘이 적층체에 인가되지 않게 된다. 또한, 실리콘 고무 등의 내열성 고무 재료는 내열성이 높기 때문에, 적층체를 고온으로 가열하면서 가압 접합하는 경우에 이용할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 시일 부재는 가압 장치에 의한 가압력이 시일 부재에 실질적으로 인가되지 않는 두께를 갖는다(제 6 발명).

"시일 부재에 실질적으로 인가되지 않는"이란, 가압 장치에 의한 가압력이 적층체에 의해 완전히 지지되도록 적층체의 두께가 시일 부재의 두께보다 큰 상태를 의미한다.

제 6 발명의 장치에서와 같이, 시일 부재가, 가압 장치에 의한 가압력이 시일 부재에 실질적으로 인가되지 않는 두께를 갖는 경우, 가압 장치에 의한 가압력이 적층체에 완전히 인가된다. 따라서, 가압력이 적층체에 효율적으로 인가된다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 시일 부재는, 적층체보다 경질인 재료로 이루어지며, 그 두께는 가압 장치가 적층체에 가압력을 부여하는 경우, 시일 부재에 인가되는 가압력이 시일 부재를 실질적으로 변형하지 않는 두께이다(제 7 발명).

제 7 발명의 장치에서와 같이, 시일 부재가 적층체보다 경질인 재료로 이루어지며, 그 두께가 가압 장치가 적층체에 가압력을 부여하는 경우, 시일 부재에 인가되는 가압력이 시일 부재를 실질적으로 변형하지 않도록 형성되어 있는 경우, 적층체의 두께는 시일 부재의 두께와 동일해질 수 있다. 따라서, 균일한 두께의 적층 접합체를 제조할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 공기를 통과시키는 스페이서가 배기부에 배치되어 있어, 배기 부재를 통해 수용 공간으로부터 공기가 배기될 때, 배기 구멍 및 배기부가 폐색되는 것을 방지한다(제 8 발명).

제 8 발명의 장치에 있어서, 공기를 통과시키며, 배기부에 배치되어 있는 스페이서가, 배기 부재를 통해 수용 공간으로부터 공기가 배기될 때, 무단 벨트가 배기부로 흡인됨으로써 배기 구멍 및 배기부가 폐색되는 것을 방지할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나는 금속으로 이루어진다(제 9 발명).

제 9 발명의 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나가 금속으로 이루어지면, 무단 벨트는 적당한 강도를 구비하게 되어, 비틀어지거나 주름지기 어렵다. 또한, 상기 무단 벨트는 열전도성이 높기 때문에, 가압을 행하면서 적층체를 가열하거나 냉각하는 경우, 무단 벨트를 통해 적층체로 효율적으로 열을 전달할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나는 수지 재료로 이루어진다(제 10 발명).

제 10 발명의 장치에 있어서, 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나가 수지 재료로 이루어지면, 적층체가 두꺼운 경우에도, 수용 공간으로부터 공기가 배기될 때 상기 무단 벨트가 적층체의 형상을 따라 휘어져 밀착하게 된다. 따라서, 보다 확실하게 적층체를 고정할 수 있다.

제 1, 제 2 및 제 3 발명 중 어느 하나의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 가압 장치는, 적층체를 가열할 수 있는 가열 장치를 포함한다(제 11 발명).

제 11 발명의 장치에 있어서, 가압 장치는 적층체를 가열할 수 있는 가열 장치를 포함하기 때문에, 적층체를 가열하면서 가압 접합할 수 있다. 따라서, 제조된 적층 접합체의 접합 강도를 향상시켜, 이 적층 접합체를 이용한 제품의 특성을 향상시킬 수 있다.

제 11 발명의 적층 접합체 제조 장치에 있어서, 가열 장치를 갖는 가압 장치는 무단 벨트의 이동 방향에서 봤을 때 가열 장치의 하류에, 적층체를 냉각하기 위한 냉각 장치를 갖는다(제 12 발명).

제 12 발명의 장치에 있어서, 가열 장치를 갖는 가압 장치를 구비한 장치가, 무단 벨트의 이동 방향에서 봤을 때 가열 장치를 갖는 가압 장치의 하류에, 적층체를 냉각하기 위한 냉각 장치를 갖는다. 따라서, 핫 프레스부(가열 장치를 갖는 가압 장치)에서 접합된 적층체를 콜드 프레스부(냉각 장치를 갖는 가압 장치)에서 가압하면서 냉각할 수 있다. 따라서, 제조된 적층 접합체의 냉각 시간을 단축하여, 신속하게 다음의 공정으로 반송할 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있다.

적층 접합체 제조 장치를 이용한 적층 접합체의 제조 방법으로서:

막 재료의 층을 포함하는 적층체를 준비하는 공정과,

적층체를 반송하는 한 쌍의 무단 벨트와, 상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나의 표면 위에 배치되어 있으며 상기 한 쌍의 무단 벨트 사이의 공간을 구획하는 시일 부재에 의해 형성하여 상기 적층체를 유지할 수 있는 수용 공간 내에 적층체를 배치하는 공정과,

적층체가 반송되는 동안, 상기 한 쌍의 무단 벨트를 상기 적층체에 밀착시켜 상기 적층체를 고정하도록, 상기 시일 부재가 배치되어 있는 무단 벨트를 관통하여 형성된 배기 구멍을 통해 상기 수용 공간 내의 공기를 배기하는 공정과,

상기 배기하는 공정에서 밀착 고정된 상기 적층체를 가압하여 접합하는 공정을 포함한다(제 13 발명).

제 13 발명의 방법은 하기 공정:

적층체를 반송하는 한 쌍의 무단 벨트와, 서로 대향하는 상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나의 표면 위에 배치되어 있으며 상기 한 쌍의 무단 벨트 사이의 공간을 구획하는 시일 부재에 의해 형성하여 상기 적층체를 유지할 수 있는 수용 공간 내에 적층체를 배치하는 공정과,

상기 배기하는 공정에서 밀착 고정된 상기 적층체를 가압하여 접합하는 공정에 의해 적층 접합체를 제조할 수 있다.

이러한 방식으로, 수용 공간 내 공기를 배기하여 적층체를 밀착 고정함으로써 막 재료의 층으로 이루어진 적층체를 접합할 수 있으므로, 막 재료의 층 사이의 변위, 변형, 또는 계면의 접합 결함 등이 없는 적층 접합체를, 높은 수율로 제조할 수 있다.

또한, 수용 공간을 감압하여 적층체를 고정함으로써 적층체를 적층 접합체로 가압 및 접합하는 방법을 채용하면서, 종래 기술에서 필요하였던, 수용 공간을 진공 상태로 유지하기 위한 고정 프레임을 별도로 준비하거나 사용할 필요가 없다는 이점을 더 갖는다. 따라서, 상기 방법은, 배치식 프레스가 아닌 적층 접합체를 대량 생산하는데 적합한 연속식 프레스를 이용할 수 있다. 따라서, 적층 접합체를 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 적층 접합체 제조 장치의 구조를 도시하는 설명도로, 도 1의 (A)는 적층 접합체 제조 장치 전체의 측면 설명도, 도 1의 (B)는 A방향에서 본 적층 접합체 제조 장치의 평면도, 도 1의 (C)는 B방향에서 본 적층 접합체 제조 장치의 평면도, 도 1의 (D)는 C방향에서 본 적층 접합체 제조 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 (A)의 G-G선을 따른 단면도이다.
도 3은 적층 접합체의 구조를 도시하는 설명도로, 도 3의 (A)는 적층 접합체의 단면 설명도이며, 도 3의 (B)는 적층 접합체의 평면 설명도이다.
도 4는 적층 접합체의 제조 공정을 도시하는 설명도로, 도 4의 (A)는 도 1의 (A)의 D-D선을 따른 단면도(적층체를 수용 공간에 배치하는 공정), 도 4의 (B)는 도 1의 (A)의 E-E선을 따른 단면도(수용 공간으로부터 공기를 배기하는 공정), 도 4의 (C)는 도 1의 (A)의 F-F선을 따른 단면도(적층체를 적층 접합체로 가압 접합하는 공정)이다.
도 5는 시일 부재의 변경예를 도시하는 평면도이다.
도 6은 시일 부재의 배기부에 배치되어 있는 스페이서의 구조를 도시하는 단면 설명도이다.

MEA의 제조 방법에 기초하여 도면을 참조함으로써, 적층 접합체 제조 장치 및 적층 접합체의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 적층 접합체 제조 장치(10)는, 더블 벨트식 프레스 장치이며, 이하:

적층체(1)를 가열하여 가압하는(핫 프레스) 가압 장치인 핫 프레스부(11)와,

무단 벨트(15a, 15b)의 이동 방향에서 봤을 때 핫 프레스부(11)의 하류에 배치되어 있으며, 적층체(1)를 냉각하면서 가압하는(콜드 프레스) 가압 장치인 콜드 프레스부(13)와,

적층체를 사이에 끼워 반송하며 서로 대향하는 한 쌍의 무단 벨트(15a, 15b)와,

무단 벨트(15a)의 표면 위에 배치되어 있으며, 서로 대향하는 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 그리고 그 사이에 형성된 공간을 구획함으로써 적층체를 수용할 수 있는 수용 공간(S)을 형성하는 시일 부재(24)와,

무단 벨트(15a)의 내측으로부터 무단 벨트(15a)와 접촉하며, 무단 벨트(15a)에 배치되어 있는 배기 구멍(17)을 통해 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기하는 배기 부재(18)를 포함한다.

무단 벨트(15a, 15b)는, 가이드 롤러(16)에 의해 지지 및 구동되며, 서로 대향하여 배치되어 있는 영역에서 동일한 방향으로 이동된다. 무단 벨트(15a, 15b)는 적층체(1)를 반송하는 동시에, 핫 프레스 롤러(12) 및 콜드 프레스 롤러(14)의 가압력을 적층체(1)에 전달한다. 또한, 무단 벨트(15a, 15b)는 (1) 핫 프레스 롤러(12)와 적층체(1)의 사이 및 (2) 콜드 프레스 롤러(14)와 적층체(1)의 사이에서 열을 전달한다.

무단 벨트(15a, 15b)는, 각각 가요성을 갖는 띠 형상의 재료로 이루어지며 고리 형상을 갖도록 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 무단 벨트(15a)는 스테인리스 스틸(stainless steel)의 금속으로 이루어지며, 무단 벨트(15b)는 테플론(Teflon; 등록상표)의 수지 재료로 이루어진다.

핫 프레스부(11)의 상부 및 하부는 각각 무단 벨트(15a, 15b)를 사이에 두고 서로 대향하여 배치되어 있다. 핫 프레스부(11) 및 콜드 프레스부(13)는, 무단 벨트(15a, 15b)를 가압함으로써, 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 반송되는 적층체(1)에 가압력을 가한다. 콜드 프레스부(13)의 상부 및 하부도 마찬가지이다.

핫 프레스부(11)는, 전기 히터 등의 가열 장치가 내장된 핫 프레스 롤러(12)를 포함하고 있어, 적층체(1)를 가열하면서 가압할 수 있다. 적층체(1)를 가열하면서 가압하기 때문에, 적층체(1)의 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 핫 프레스 롤러(12)의 폭은 후술하는 시일 부재(24)의 수용부(24a)의 폭보다 약간 크게 되어 있어, 적층체(1)의 폭 전체를 적절하게 가압할 수 있다.

콜드 프레스부(13)는, 냉매 배관 등의 냉각 장치가 내장된 콜드 프레스 롤러(14)를 포함하고 있어, 가압 공정에서 적층체(1)를 냉각하면서 가압할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 핫 프레스부(11)에서 가압 접합된 적층 접합체를 신속하게 냉각할 수 있어, 다음 공정으로 보내기 전에 제조된 적층 접합체의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 생산성을 향상시킬 수 있다. 콜드 프레스 롤러(14)는, 적층체(1)의 폭 전체를 적절하게 가압하기 위해, 시일 부재(24)의 수용부(24a)의 폭보다 약간 큰 폭을 갖는다.

도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 시일 부재(24)에는, 적층체(1)의 반송 방향으로 복수의 수용부(24a) 및 배기부(24b)가 배치되어 있으며, 수용부(24a)는 무단 벨트(15b) 등에 의해 형성된 구획된 공간으로서 적층체(1)를 수용하고, 배기부(24b)는 수용부(24a)와 연통하여 수용부(24a) 및 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 형성되어 있는 기밀한 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기한다. 무단 벨트(15a, 15b)의 사이에 끼워진 시일 부재(24)는, 수용 공간(S)의 측벽으로서 기능한다. 본 실시형태에서, 시일 부재(24)는 내열성의 고무 재료인 실리콘 고무로 이루어진다. 그 두께는, 적층체(1)가 가압 접합될 때, 실질적으로 가압력이 가해지지 않도록 설계되어 있다. 도 1의 (B)는 직사각형 형상의 수용부(24a)를 도시한다. 그러나, 수용부(24a)는 적층체(1)의 형상에 따라 임의의 형상을 가질 수 있다.

수용부(24a)와 연통하는 배기부(24b)는, 무단 벨트(15a)의 폭방향에서 수용부(24a)로부터 돌출된 부분에 형성되어 있다. 배기부(24b)는 적층체(1)의 이동 방향에서 수용부(24a)의 폭보다 작은 폭을 가지고 있어, 수용부(24a)에 수용된 적층체(1)가 무단 벨트(15a)의 폭 방향으로 이동하지 않는다. 배기부(24b)에 대응하는 무단 벨트(15a)의 위치에는, 무단 벨트(15a)를 관통하는 배기 구멍(17)이 형성되어 있다. 배기 구멍(17)은, 무단 벨트(15a)와 무단 벨트(15b)가 서로 대향하는 영역이며, 무단 벨트(15a, 15b)의 폭 방향에서 핫 프레스부(11) 및 콜드 프레스부(13) 외측인 위치에, 무단 벨트(15a, 15b)의 이동 방향으로 평행하다.

도 1의 (C) 및 도 2에 도시한 바와 같이, 배기 부재(18)는, 무단 벨트(15a)의 내측으로부터 무단 벨트(15a)에 접촉함으로써 배기 구멍(17)을 커버하며, 무단 벨트(15a)와 접촉하는 위치에 공기를 배기하기 위한 개구부를 갖는 길이가 긴 부재이다. 배기 부재(18)는, 적어도 핫 프레스부(11) 및 콜드 프레스부(13)에 의해 적층체(1)가 가압되는 영역에서 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기하여, 수용 공간(S)이 이러한 조건하에서 유지되는 위치에 배치되어 있다. 배기 부재(18)는, 진공 밸브(19)와 진공 배관(20)을 통해 진공 펌프(21)에 접속되어 있다. 수용 공간(S) 내 공기는 배기 구멍(17)에 의해, 배기부(24b)를 통해 배출될 수 있다.

무단 벨트(15a)를 하측으로 가압하도록 안내하는 제 1 가이드 레일(22)(제 2 발명의 "제 1 가압 부재"에 대응함)이 배기 부재(18)를 따라 무단 벨트(15a)의 내측에 배치되어 있다. 본 실시형태에서, 제 1 가이드 레일(22)은, 배기 부재(18)를 둘러싸는 프레임으로서 형성되어 있다.

무단 벨트(15a)를 하측으로 가압함으로써, 제 1 가이드 레일(22)은, 수용 공간(S)으로부터 공기가 배기될 때, 무단 벨트(15a)가 변형되는 것을 방지하며 수용 공간(S)의 기밀 상태가 중단되어 공기가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 수용 공간(S) 내 공기가 배기되어, 적층체(1)가 확실하게 고정된다.

제 1 가이드 레일(22) 및 배기 부재(18)는 일체적으로 형성될 수 있어, 장치 구조가 단순화되며, 적층 접합체 제조 장치(10)를 소형화할 수 있다.

무단 벨트(15b)의 내측에 배치되어 있는 제 2 가이드 레일(23)(제 4 발명의 제 2 가압 부재에 대응함)은, 배기 부재(18)에 대해 무단 벨트(15b)를 가압한다. 이러한 방식으로, 제 1 가이드 레일(22) 및 제 2 가이드 레일(23)은, 각각 서로 대향하는 방향으로 무단 벨트(15a, 15b)의 폭의 단부를 가압하여, 무단 벨트(15b)가 시일 부재(24)에 확실하게 접촉하도록 안내된다. 또한, 무단 벨트(15a)는 배기 부재(18)에 밀착되어, 수용 공간(S) 내 공기가 확실하게 배기된다.

다음으로, 적층 접합체의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 방법은, 고분자 전해질 연료 전지용 MEA를 제조하는데 적절하게 이용될 수 있다.

우선, 적층된 막 재료인 적층체(1)가 준비된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서 적층체(1)는 막 재료의 스택(stack)을 포함한다. 위에서부터 하기의 순서: 연료 전극막(3), 고분자 전해질(2) 및 공기 전극막(4)의 순서로 적층되어 있다. 이들은 모두 MEA를 구성하며 직사각형 형상이다. 고분자 전해질(2)은, 연료 전극막(3) 및 공기 전극막(4)보다 크다.

고분자 전해질(2)을 이루는 재료로서는, 예를 들면, 듀퐁사의 나피온(Nafion; 등록상표), 아사히 가라스사의 플레미온(Flemion; 등록상표), 아사히 카세이사의 아시프렉스(Aciplex; 등록상표) 등을 이용할 수 있다. 연료 전극막(3)을 이루는 재료로서는, 예를 들면, 카본 페이퍼(carbon paper)나 카본 부직포 등의 카본 블랙 캐리어(carrier)에 의해 지지되어 있는 백금 촉매 혹은 루테늄-백금 촉매를 이용할 수 있다. 공기 전극막(4)을 이루는 재료로서는, 예를 들면, 카본 페이퍼나 카본 부직포 등의 카본 블랙 캐리어에 의해 지지되어 있는 백금 촉매를 이용할 수 있다.

적층체를 준비하는 공정에서는, 수용 공간(S)에 적층체(1)를 각각 배치한다. 적층체(1)는, 무단 벨트(15b) 위의 소정 위치에 반송 수단(미도시)에 의해 배치된다. 그런 다음, 반송된 적층체(1)가 도 1의 (A)의 D-D선으로 도시된 영역에 도달하면, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 무단 벨트(15a, 15b)가 제 1 가이드 레일(22)과 제 2 가이드 레일(23)에 끼워져 대향하는 무단 벨트(15a, 15b)를 향해 가압된다. 그런 다음, 무단 벨트(15a, 15b)의 폭 방향 단부가 시일 부재(24)에 밀착된다. 이러한 방식으로, 수용 공간(S)이 형성되어, 적층체(1)가 수용된다.

적층체(1)가 배치되는 소정 위치는, 무단 벨트(15a, 15b) 및 시일 부재(24)에 의해 수용 공간(S)이 형성되는 위치에 대응하며, 복수의 적층체(1) 각각이 연속적으로 수용 공간(S)에 배치된다.

계속해서 공기를 배기하는 공정에서는, 적층체(1)를 반송하면서 수용 공간(S) 내 공기가 배기됨으로써, 적층체(1)에 밀착되어 있는 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 적층체(1)가 확실하게 고정된다. 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 적층체(1)가 반송되어, 도 1의 (A)의 E-E선에 도달하면, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 배기 구멍(17)이 배기 부재(18)에 면하게 된다. 따라서, 배기 구멍(17)에 의해 배기 부재(18)를 통해 수용 공간(S) 내 공기가 배기될 수 있으므로, 무단 벨트(15a, 15b)가 적층체(1)에 밀착되어 확실하게 고정되기 때문에, 적층체의 위치의 임의의 변위, 변형 또는 계면의 접합 결함에 의해 적층체가 영향을 받지 않는다.

본 실시형태에서, 무단 벨트(15b)는, 수지 재료로 이루어진다. 따라서, 적층체(1)의 두께가 두꺼운 경우에도, 수용 공간(S)으로부터 공기가 배기될 때, 무단 벨트(15b)가 적층체(1)의 형상을 따라 적층체(1)에 용이하게 밀착된다. 이와 같이 함으로써, 적층체(1)가 보다 확실하게 고정된다.

계속해서 가압하는 공정에서는, 무단 벨트(15a, 15b) 사이에 끼워져 고정되어 있는 적층체(1)를 가압하여 함께 접합한다. 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 반송된 적층체(1)가 도 1의 (A)의 F-F선에 도달하면, 도 4의 (C)에 도시한 바와 같이, 핫 프레스부(11)의 핫 프레스 롤러(12)에 의해, 무단 벨트(15a, 15b)를 통해 적층체(1)가 가열 및 가압된다. 이러한 방식으로, 연료 전극막(3), 고분자 전해질(2) 및 공기 전극막(4)이 접합되어, 적층 접합체가 제조된다.

무단 벨트(15a)가 금속으로 이루어지기 때문에, 적당한 강도를 구비하고 있다. 이러한 이유로, 비틀어지거나 주름지는 등의 변형이 발생하기 어렵다. 또한, 무단 벨트(15a)는 열전도성이 높기 때문에, 핫 프레스 롤러(12)로부터 적층체(1)로 효율적으로 열을 전달할 수 있어, 적층체(1)를 효율적으로 가열할 수 있다.

본 실시형태에서, 시일 부재(24)는 핫 프레스부(11)의 가압력이 시일 부재(24)에 실질적으로 인가되지 않는 두께를 갖는다. 즉, 가압력이 모두 적층체(1)에 인가되므로, 적층체(1)에 효율적으로 가압력이 인가된다.

그런 다음, 콜드 프레스부(13)로 반송된 적층체(1)는, 콜드 프레스 롤러(14)에 의해 가압되어, 적층 접합체가 제조되며, 적층 접합체 제조 장치(10)로부터 다음 공정으로 반송된다. 무단 벨트(15a)를 통해 적층체(1)의 열이 효율적으로 전달될 수 있다. 따라서, 적층체(1)가 효율적으로 냉각될 수 있다. 적층 접합체로서 MEA를 제조하는 경우, 핫 프레스부(11)에서 가압 접합된 적층체를 가압하면서 냉각하면, 가압하지 않고 냉각된 MEA의 경우에 비해, MEA의 접합 강도가 향상된다. 따라서, MEA로 이루어진 연료 전지의 성능을 향상시킬 수 있다.

상술한 제조 방법에 의하면, 막 재료의 변위, 변형, 및 적층체 계면의 접합 결함을 방지할 수 있기 때문에, 적층 접합체를 높은 수율로 제조할 수 있다.

또한, 적층체를 수용하는 공간을 감압함으로써 고정된 적층체를 가압 접합하는 방법을 채용하더라도, 본 실시형태의 방법에 의해, 종래의 방법에서 필요하였던, 공간을 진공 상태로 유지하기 위한 고정 프레임을 별도로 준비할 필요가 없다. 따라서, 본 방법은 배치식 프레스가 아닌, 대량 생산에 적절한 연속식 프레스를 이용할 수 있다. 따라서, 적층 접합체를 효율적으로 제조할 수 있다.

시일 부재(24)로서 내열성 고무 재료, 특히, 실리콘 고무를 이용할 수 있다. 실리콘 고무는 밀착력이 높기 때문에, 시일 부재(24)를 얇게 형성해도 수용 공간(S)을 확실하게 시일할 수 있다. 적층체(1)가 얇은 경우에도, 시일 부재(24)를 얇게 형성할 수 있으므로, 적층체(1)가 확실하게 고정될 수 있다. 동시에, 시일 부재(24)에 의해 가압력이 지지되기 때문에, 핫 프레스부(11) 또는 콜드 프레스부(13)에서 과도한 가압력이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실리콘 고무는 내열성이 높다. 따라서, 적층체(1)를 고온으로 가열하면서 가압 접합하는 경우에 이용할 수 있다.

적층 접합체로서 MEA를 제조하는 경우에는, 핫 프레스부(11) 또는 콜드 프레스부(13)에서 적층체(1)에 부가되는 압력은, 연직 분력(vertical component force)으로 0.7 내지 2.0MPa가 바람직하다. 압력이 너무 낮으면 MEA의 접합 강도가 불충분하며, 압력이 너무 높으면 MEA가 파괴될 우려가 있다.

핫 프레스부(11)에 의한 가열 온도는, 가압 시에 적층체(1)의 내부 온도 범위인 120 내지 180℃가 바람직하다. 가열 온도가 너무 높으면 MEA가 열적 손상을 받게 된다. 가열 온도가 너무 낮으면 적층 접합체에 충분한 접합 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 이로 인해, MEA가 연료 전지에 조립된 경우, 연료 전지의 성능이 저하될 우려가 있다.

콜드 프레스부(13)에 의한 냉각 온도는, 가압 시에 적층체(1)의 내부 온도 범위인 10 내지 40℃가 바람직하다. 충분한 냉각이 행해지지 않으면 적층 접합체에 충분한 접합 강도가 얻어지지 않을 우려가 있다. 이로 인해, MEA가 연료 전지에 조립된 경우, 연료 전지의 성능이 저하될 우려가 있다. 적층체가 과도하게 냉각되면, 냉각에 시간이 걸리기 때문에 생산성이 저하한다.

변경예:

하기 실시예에서, 시일 부재(24)는 무단 벨트(15a)에 배치되어 있다. 그러나, 시일 부재(24)가 배치될 수 있는 위치는 무단 벨트(15a)로 한정되는 것은 아니다. 무단 벨트(15b)에 배치될 수도 있고, 무단 벨트(15a, 15b) 모두에 배치될 수도 있다.

시일 부재(24)가 가요성을 갖는 금속이나 경질 수지와 같이 적층체(1)보다 경질인 재료에 의해, 그리고 적층체(1)가 가압될 때, 시일 부재(24)가 받는 가압력에 의해 시일 부재(24)가 변형되지 않는 두께로 이루어진 경우, 적층체(1)는 시일 부재(24)의 두께에 합치하는 두께를 갖도록 이루어질 수 있다. 따라서, 균일한 두께를 갖는 적층 접합체를 제조할 수 있다.

시일 부재(24)의 수용부(24a) 및 배기부(24b)의 위치는, 상술한 실시형태로 한정되는 것이 아니다. 가압 장치의 위치에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 수용부(24a)는 적층체(1)의 반송 방향을 따라 병렬로 배치될 수 있으며, 배기부(24b)는 무단 벨트(15a)의 폭방향에서의 외측인 수용 공간(S) 부분에 형성될 수 있다.

스페이서는 배기부(24b)에 배치될 수 있다. 스페이서는, 배기 부재(18)를 통해 수용 공간(S) 내 공기가 배기될 때, 배기 구멍(17)이 폐색되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 충분한 통기성(air permeability)을 갖는 다공질 재료로 이루어진 스페이서(30), 울로 이루어진 스페이서(30)나, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 배기 구멍을 둘러싸는 돌기부인 스페이서(31)가 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 수용 공간(S)으로부터 공기가 배기될 때, 무단 벨트(15b)가 배기 구멍(17)으로 흡인되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배기부(24b)로 흡인될 우려가 있는 무단 벨트(15b)에 의해 배기 구멍(17)이 폐색되는 것이 방지되어, 수용 공간(S) 내 공기가 원활하게 배기될 수 있다.

상기 실시형태에서는, 하나의 핫 프레스부(11)와 하나의 콜드 프레스부(13)가 이용되었다. 하지만, 핫 프레스부(11)와 콜드 프레스부(13)의 개수는 본 실시형태에서 주어진 하나로 한정되는 것이 아니며, 제조되는 적층 접합체에 따라 가압 장치의 사용 또는 개수가 적절히 변경될 수 있다.

본 실시형태에서는, 무단 벨트(15a)로서 금속으로 이루어진 벨트가 사용되었고, 무단 벨트(15b)로서 수지 재료로 이루어진 벨트가 사용되었다. 하지만, 무단 벨트(15a, 15b)의 재료는 및 그 조합은 본 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시형태의 효과

본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 접합체 제조 장치(10) 및 적층 접합체의 제조 방법은, 핫 프레스부(11) 및 콜드 프레스부(13)에 의해 가압 접합하여 적층 접합체를 제조할 수 있으며, 적층된 막 재료로 이루어진 적층체(1)는 한 쌍의 무단 벨트(15a, 15b) 및 시일 부재(24)에 의해 형성된 수용 공간(S)에 배치되고, 배기 구멍(17)을 통해 수용 공간(S)으로부터 공기가 배기됨으로써, 한 쌍의 무단 벨트(15a, 15b)에 의해 확실하게 고정된 상태로 적층체(1)가 반송된다.

이러한 방식으로, 막 재료의 층으로 이루어진 적층체(1)를, 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기함으로써 수용 공간(S)에 고정된 상태로 배치하면서, 가압하여 함께 접합할 수 있다. 따라서, 막 재료의 변위, 변형, 또는 적층체 계면의 접합 결함 등이 없는 적층 접합체를, 높은 수율로 제조할 수 있다.

또한, 적층체를 수용하는 수용 공간을 감압하여 고정된 적층체를 가압하는 방법을 채용하더라도, 본 실시형태의 방법은, 종래 방법에서 필요하였던, 수용 공간을 진공 상태로 유지하기 위한 고정 프레임을 별도로 준비할 필요가 없다. 따라서, 상기 방법은, 배치식 프레스가 아닌 대량 생산에 적합한 연속식 프레스를 이용할 수 있다. 따라서, 적층 접합체를 효율적으로 제조할 수 있다.

실시예

본 실시형태에서는, 고분자 전해질 연료 전지용 MEA가 제조되었다. 본 발명은, 본 실시예의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

MEA를 구성하는 고분자 전해질은, 길이 100㎜×폭 200㎜×두께 50㎛의 직사각형으로 절단된 시트이다. 연료 전극막 및 공기 전극막은 각각 두께 400㎛의 시트로부터, 길이 92㎜×폭 192㎜의 직사각형으로 절단한 것을 이용하였다. 본 실시예에서, 고분자 전해질에는 듀퐁사의 나피온(등록상표)제 시트를 이용하였다. 연료 전극막 및 공기 전극막에는 모두 카본 페이퍼에 의해 지지된 백금 촉매를 이용하였다.

제 1 무단 벨트에는 100㎛ 두께의 스테인리스 스틸이 이용되었으며, 제 2 무단 벨트에는 200㎛ 두께의 테플론(등록상표)제 벨트가 이용되였다. 또한, 시일 부재에는 100㎛ 두께의 실리콘 고무 시트가 이용되어, 스테인리스 스틸로 이루어진 무단 벨트에 접착제에 의해 접착되었다.

시일 부재는, 수용부가 길이 110㎜×폭 210㎜의 직사각형이 되도록, 또한 배기부가 길이 30㎜×폭 10㎜의 직사각형이 되도록 커팅되어, 시일 부재와 무단 벨트에 의해 형성된 공간이 배열되었다.

우선, 연료 전극막, 고분자 전해질, 및 공기 전극막을 위에서부터 아래로 이 순서로 적층함으로써 적층체를 준비하였다. 그런 다음, 적층체는 무단 벨트에 의해 반송될 때 각각 수용 공간(S) 내에 배치되도록 소정의 위치에 배치되어 있다.

다음으로, 수용 공간(S)으로부터 공기를 배기하면서 무단 벨트에 의해 적층체를 고정한 후에, 가열하면서 가압하여, 적층체를 접합하였다. 수용 공간(S)은 배기 부재를 통해 로터리 펌프에 의해 0.113×10⁵Pa의 절대압으로 감압되었다. 가압력의 연직 분력은 2.0MPa로 설정되었다. 롤러의 온도는 가압될 때 적층체의 온도가 160℃가 되도록 조절되었다.

다음으로, 핫 프레스부에서 가압 접합된 적층체를 콜드 프레스부에서 냉각하면서 가압하였다. 핫 프레스부에서와 마찬가지로, 수용 공간(S)이 배기 부재를 통해 작용하는 로터리 펌프에 의해 0.113×10⁵Pa의 절대압으로 감압되었으며, 이 압력이 유지되었다. 가압력의 연직 분력은 2.0MPa로 설정되었으며, 가압 직후의 적층체의 온도는 대략 20℃로 저하되도록 조절되었다.

이상의 공정을 거쳐, 적층체가 접합되어 고분자 전해질 연료 전지용 MEA를 제조할 수 있었다.

본 실시형태에서는, 가압 장치로서 복수의 가압 롤러를 사용하는 더블 벨트식 프레스를 이용하였다. 그러나, 가압 장치가 이러한 타입의 프레스로 한정되는 것은 아니다. 가압된 유체에 의해 무단 벨트를 가압하는 더블 벨트식 프레스를 이용할 수도 있다.

2010년 12월 6일자로 출원된 일본 기초 특허 출원 제2010-271494호의 내용 전체가 본 명세서에 참조로서 포함된다.

본 발명은 본 명세서의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시형태는 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내는 것으로, 설명의 목적으로만 기재된 것이다. 상세한 설명에 기초하여, 다양한 변경 및 변형이 가능함이 당업자에게 명백할 것이다.

출원인은, 개시된 실시형태의 어느 것도 공중에 헌상하려는 의도는 없다. 따라서, 개시된 변경, 변형 중, 본 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을 수 있는 것도, 균등론하에서 본 발명의 일부를 구성한다.

본 명세서 및 청구범위에 있어서, 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 지시하지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에서 제공된 모든 예시 또는 예시적인 용어(예를 들면, 「등 」)의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 용이하게 하려는 의도에 지나지 않으며, 특히 청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것은 아니다.

1 : 적층체
2 : 고분자 전해질
3 : 연료 전극막
4 : 공기 전극막
10 : 적층 접합체 제조 장치
11 : 핫 프레스부(가압 장치)
12 : 핫 프레스 롤러
13 : 콜드 프레스부(가압 장치)
14 : 콜드 프레스 롤러
15a, 15b : 무단 벨트
16 : 가이드 롤러
17 : 배기 구멍
18 : 배기 부재
19 : 진공 밸브
20 : 진공 배관
21 : 진공 펌프
22 : 제 1 가이드 레일(제 1 가압 부재)
23 : 제 2 가이드 레일(제 2 가압 부재)
24 : 시일 부재
24a : 수용부
24b : 배기부
30, 31 : 스페이서
S : 수용 공간

Claims

막 재료의 층을 가압 접합하여, 적층 접합체를 제조하기 위한 적층 접합체 제조 장치로서,
적층체를 사이에 끼워 반송하는 한 쌍의 무단 벨트와,
상기 한 쌍의 무단 벨트를 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있으며, 무단 벨트를 가압함으로써, 무단 벨트에 의해 반송되는 적층체에 가압력을 부여하는 가압 장치와,
적층체가 배치될 수 있도록 서로 대향하는 무단 벨트 사이에 형성된 구획(compartmentalized) 공간인 수용부와,
무단 벨트의 폭방향으로 돌출되며, 상기 수용부와 연통되어, 상기 한 쌍의 무단 벨트와 상기 수용부에 의해 구획된 각각의 공간으로부터 공기를 배기하는 배기부와,
무단 벨트의 이동 방향으로 정렬된 복수의 수용부와 배기부를 포함하며, 상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나에 형성되어 있는 시일 부재와,
상기 배기부에 대응하는 위치에서 무단 벨트를 관통하여 형성된 배기 구멍을 통해, 상기 수용 공간으로부터 공기를 배기하는 배기 부재를 포함하며,
상기 배기 구멍은, 무단 벨트의 폭 방향에서 상기 가압 장치의 외측에 무단 벨트의 이동 방향으로 정렬되어 있으며,
상기 배기 부재는, 상기 시일 부재측과 반대측인 무단 벨트측에 접촉함으로써 배기 구멍을 커버하며, 적어도 상기 가압 장치에 의해 적층체가 가압되는 영역에서 상기 수용 공간 내의 공기가 배기되도록 유지될 수 있는 위치에 배치되어 있고,
상기 배기 구멍을 통해 상기 배기 부재에 의해 상기 수용 공간 내의 공기를 배기함으로써 상기 한 쌍의 무단 벨트가 상기 수용 공간에 배치되어 있는 적층체에 밀착 고정되며, 상기 적층체가 고정된 상태로 반송되어, 상기 가압 장치에 의해 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배기 부재를 따라 배치되어 있는 제 1 가압 부재가, 상기 시일 부재를 구비한 무단 벨트에 대해 다른 무단 벨트를 향해 가압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 배기 부재와 상기 제 1 가압 부재는, 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 가압 부재가 상기 배기 부재의 반대측 위치에 배치되어 있으며, 상기 배기 부재를 구비하지 않은 무단 벨트에 대해 상기 배기 부재를 향해 가압력을 부여하는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시일 부재는 내열성 고무 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시일 부재는, 상기 가압 장치에 의한 가압력이 상기 시일 부재에 실질적으로 인가되지 않는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시일 부재는, 적층체보다 경질인 재료로 이루어지며, 상기 시일 부재에 인가되는 상기 가압 장치에 의한 가압력이 상기 시일 부재를 실질적으로 변형시키지 않는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
공기를 통과시키는 스페이서가 상기 배기부에 배치되어 있어, 상기 배기 부재를 통해 상기 수용 공간으로부터 공기가 배기될 때, 상기 배기 구멍 및 상기 배기부가 폐색되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나는 수지 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가압 장치는, 상기 적층체를 가열할 수 있는 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 가열 장치를 구비한 상기 가압 장치가, 무단 벨트의 이동 방향에서 봤을 때 상기 가열 장치를 구비한 상기 가압 장치의 하류에, 상기 적층체를 냉각하기 위한 냉각 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 적층 접합체 제조 장치.
적층 접합체 제조 장치를 이용한 적층 접합체의 제조 방법으로서,
막 재료의 층을 포함하는 적층체를 준비하는 공정과,
적층체를 반송하는 한 쌍의 무단 벨트와, 상기 한 쌍의 무단 벨트 중 적어도 하나의 표면 위에 배치되어 있으며 상기 한 쌍의 무단 벨트 사이의 공간을 구획하는 시일 부재에 의해 형성하여 상기 적층체를 유지할 수 있는 수용 공간 내에 적층체를 배치하는 공정과,
적층체가 반송되는 동안, 상기 한 쌍의 무단 벨트를 상기 적층체에 밀착시켜 상기 적층체를 고정하도록, 상기 시일 부재가 배치되어 있는 무단 벨트를 관통하여 형성된 배기 구멍을 통해 상기 수용 공간 내의 공기를 배기하는 공정과,
상기 배기하는 공정에서 밀착 고정된 상기 적층체를 가압하여 접합하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 접합체의 제조 방법.