WO2014010266A1 - 枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法 - Google Patents

枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法 Download PDF

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    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for laminating and laminating a plurality of single-wafer substrates that enable efficient and continuous lamination and bonding.
  • a means using a flat plate heating press As a means for laminating and adhering a plurality of single-wafer base materials in a position, a means using a flat plate heating press is known, and a means using a heating roll press may be used.
  • a flat plate heating press for example, as shown in FIG. 4, for example, carbon sheets 102 are laminated on both sides of an electrolyte membrane substrate 101 as a single-wafer substrate via a coating layer 103, and these layers are laminated.
  • the sheet substrate is heated and pressed by a flat plate heating press 105 through upper and lower protective films 104 and bonded.
  • a flat plate heating press is not productive because it is easy to cause a gap 106 when laminating the single-wafer base material, and air is easily caught, and it is difficult to continuously laminate and bond them together. There is a problem.
  • the lower protective film 111 that functions as the lower carrier sheet is unwound from the unwinding device 112 and wound by the winding device 113, and the upper protection that functions as the upper carrier sheet.
  • the film 114 is unwound from the unwinding device 115 and taken up by the winding device 116.
  • the single-wafer base material 118 aligned and laminated on the lower protective film 111 by the laminating means 117 is stacked on the upper and lower protective films 111,
  • a method is conceivable in which the sheet is sandwiched between 114 and conveyed through a heated roll press means 119 for bonding.
  • the protective means 111 and 114 are the only means for transporting the laminated single-wafer base material 118. Therefore, depending on the pressurization and heating conditions in the heating roll press means 119, the protective films 111 and 114 have high pressure resistance and heat resistance. Therefore, the thickness of the protective films 111 and 114 must be increased. When the protective film becomes thicker, its unwinding roll diameter and take-up roll diameter become larger, the frequency of replacement increases, and the productivity decreases, and the protective film is usually disposable, so it is thick. If the protective film is used, the running cost is increased.
  • an endless belt having high heat resistance for example, a stainless steel endless belt
  • an endless belt having high heat resistance for example, a stainless steel endless belt
  • an endless belt 121 is disposed on the lower side, and for example, a single-wafer base material 123 that is aligned and laminated on the endless belt 121 by a laminating unit 122 is combined with the endless belt 121 and the upper protective film 124. It is possible to consider a method in which the paper is sandwiched between and conveyed through a roll heating press means 125 and bonded together.
  • the laminated single-wafer base material 123 is directly brought into contact with the endless belt 121, and the endless belt 121 is circulated. Therefore, if any adhering matter or dirt occurs on the surface of the endless belt 121, the adhering matter or dirt The problem of redeposition to the workpiece (laminated sheet-fed base material 123) to be processed next occurs, which may affect the product.
  • Patent Document 1 discloses a method in which a membrane base material is directly heated and pressed together with a reinforcing film between endless belts. Is disclosed. However, in this method, since the membrane substrate is directly heated and pressed by the endless belt, there remains a problem of adhesion of adhered matter and dirt to the product as described above.
  • Patent Document 2 a catalyst film cut out to a predetermined size is bonded onto a support sheet, and the catalyst layer on the catalyst film on the support sheet is thermocompression bonded to the polymer electrolyte membrane that is continuously conveyed.
  • a method is disclosed. However, in this method, it is difficult to align and stack the single-wafer base materials.
  • Patent Document 3 discloses a method of joining a substrate having a heating unit and a cooling unit, which is composed of a supporting substrate on which a catalyst layer or the like is supported and a substrate to be transferred, by heating and pressing while running. Has been. However, this method makes it difficult to align the single-wafer substrates.
  • the object of the present invention is to laminate a plurality of single-wafer base materials substantially continuously and accurately, and to bond them together.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for laminating and laminating single-wafer substrates that can be realized without accompanying.
  • a laminating and laminating apparatus for sheet substrates is an apparatus for laminating sheet substrates, and laminating the laminated substrates through a heated roll press means, and at least the heating At the position of the roll press means, the upper and lower protective films that are in contact with the upper and lower surfaces of the laminated base material and pass through the heated roll press means together with the laminated base material, and the back side of at least one protective film Belt means that travels so as to pass through the heating roll press means together with the one protective film.
  • a plurality of single-wafer base materials are aligned and laminated, and the laminated base materials are pasted together by passing through a heating roll press means.
  • the laminated base material is passed in a state sandwiched between upper and lower protective films, but at the same time, it travels with a belt means provided on the back side of at least one of the protective films. That is, the laminated base material is passed through the heated roll press means in a state where the protective film and the belt means are used in combination.
  • the single-wafer base material is laminated in a state of being aligned before reaching the heating roll press means, high-precision lamination can be easily performed. And since it is in the state laminated
  • the belt means is preferably an endless belt means (endless belt means) that is circulated.
  • the material of the belt means is not particularly limited. However, since the material is repeatedly passed through the heated roll press means, a material having high heat resistance and high durability is preferable. For example, a stainless steel belt is exemplified.
  • an unwinding means for unwinding the protective film at an upstream position in the traveling direction and a winding means for winding the protective film at the downstream side are provided for at least one of the upper and lower protective films.
  • an alignment means for stacking single-wafer substrates is provided at a position before passing through the heating roll press means.
  • the alignment means for example, means for detecting the position of the edge of the laminated base material with a camera can be used.
  • the position for alignment is not particularly limited as long as it is a position before passing through the heating roll press means, and for example, a position on the protective film positioned on the upstream side of the heating roll press means can be exemplified.
  • a wrinkle removing means for removing wrinkles of the protective film is provided at least at a position before passing through the heating roll press means with respect to at least one of the upper and lower protective films.
  • the lower side protective film which contacts the lower surface of the said laminated base material takes the form comprised by the film for base material formation of the lowest layer.
  • a single-wafer substrate that has been cut into a predetermined size is laminated and pasted together.
  • a protective film is marked as an index of a predetermined size.
  • the protective film is used as a protective film that also serves as a film for forming a single-wafer base material, and after laminating and bonding the other single-wafer base materials, by cutting along the above-mentioned marking, the target laminated laminated sheet It is also possible to obtain a leaf-based product.
  • the material and form of the single-wafer base material to be laminated and bonded are not particularly limited, but there are cases in which it is required to laminate and bond the dimensional instability base materials that are relatively difficult to handle. For example, there are cases where lamination and bonding of an electrolyte membrane substrate as shown in FIG. 4 or a carbon sheet provided with a coating layer is required.
  • the present invention for example, high-precision lamination is possible on one protective film, and the laminated base material is sandwiched between upper and lower protective films, and at least Since one protective film can be roll-heated pressed as instructed by the belt means, processing is possible under the condition that the dimensions and shape of the base material are maintained in a predetermined state, and the target product form is easily and reliably performed. Can be obtained.
  • the field of application of the laminating and laminating apparatus for single-wafer substrates according to the present invention is not particularly limited, but the present invention is suitable when, for example, the above-mentioned laminated and bonded substrates are made of electrode members for fuel cells. is there.
  • this fuel cell electrode member as shown in FIG. 4 described above, it is often required to laminate and laminate dimensionally unstable substrates, but the present invention is suitable for such applications. .
  • the present invention relates to a step of laminating the single-wafer substrates by aligning the positions, sandwiching the laminated substrates with a protective film from above and below, and protecting them via belt means provided on the back side of at least one protective film A transporting process for transporting the film together with the film, a bonding process for heating and pressing the stacked base material to be transported through the upper and lower protective films, and a product removing process for peeling the upper and lower protective films from the stacked and bonded base materials.
  • the present invention also provides a method for laminating and laminating single-wafer substrates, characterized by comprising:
  • a plurality of single-wafer substrates can be laminated and bonded substantially continuously and accurately, and the laminated substrates are heated particularly in a state where the protective film and the belt means are used in combination.
  • the laminated base materials can be bonded efficiently with excellent productivity at a low running cost and without causing the problem of dirt adhesion to the product.
  • FIG. 1 shows an apparatus for laminating and laminating single-wafer substrates according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes the entire sheet laminating and laminating apparatus, for example, an example applied when laminating and bonding a carbon sheet and an electrolyte membrane substrate as an electrode member for a fuel cell. ing.
  • FIG. 1 shows the entire sheet laminating and laminating apparatus, for example, an example applied when laminating and bonding a carbon sheet and an electrolyte membrane substrate as an electrode member for a fuel cell.
  • 1, 2 is a lower carbon sheet having a coating layer on the upper surface side as a single wafer substrate to be laminated
  • 3 is an electrolyte membrane substrate (dimensionally unstable substrate) as a laminated single wafer substrate
  • Reference numeral 4 denotes an upper carbon sheet having a coating layer on the lower surface side as a single-wafer substrate to be laminated
  • 5 denotes a substrate on which these single-wafer substrates are laminated. That is, the case where it laminates
  • the sheet laminating and laminating apparatus 1 is unwound from the unwinding device 9 and the lower protective film 8 functioning as a lower carrier sheet unwound from the unwinding device 6 and wound up by the winding device 7. And an upper protective film 11 functioning as an upper carrier sheet wound up by the winding device 10.
  • the upper and lower protective films 8, 11 are passed through a heating roll press means 12.
  • the laminated base material 5 is conveyed while being sandwiched between the upper and lower protective films 8 and 11, and is passed through the heating roll press means 12, but the back surface side of the lower protective film 8 (that is, laminated).
  • Belt means 13 is provided on the side opposite to the side where the substrate 5 is held, and is moved so as to pass through the heating roll press means 12 together with the lower protective film 8.
  • reference numeral 13 denotes an endless belt (endless belt means) that is made of a heat-resistant material and is circulated.
  • the scraping means 14 for removing wrinkles of the lower protective film 8 is provided on the upstream side of the position where the lower protective film 8 and the belt means 13 are overlapped.
  • an expander roll, a crowning roll, and a widening roll can be applied to the wrinkle removing means 14.
  • an alignment lamination means 15 between the sheet substrates is provided.
  • the alignment stacking means 15 detects the edge of the substrate with the lower carbon sheet transfer robot 16 that transfers the lower carbon sheet 2 in a predetermined posture onto the lower protective film 8 and the camera 17.
  • the electrolyte membrane substrate transfer robot 18 for laminating the electrolyte membrane substrate 3 on the lower carbon sheet 2 while performing alignment, and the electrolyte membrane substrate while detecting the edge of the substrate with the camera 19 and performing alignment
  • the upper carbon sheet transfer robot 20 is configured to stack the upper carbon sheet 4 on the material 3.
  • the aligned and laminated base material 5 is conveyed while being sandwiched between the upper and lower protective films 8 and 11 and is continuously passed through the heating roll press means 12. At this time, the lower protective film 8 is used.
  • the belt means 13 provided on the back side of the sheet is also passed through the heating roll press means 12 in a state of being used together with the lower protective film 8.
  • the heating roll press means 12 the laminated base material 5 is heated and pressed through the upper protective film 11, the lower protective film 8 and the belt means 13.
  • the belt means 13 to be circulated does not directly contact the laminated base material 5, and even if deposits and dirt are generated on the belt means 13 side, the product 21 made of a single-wafer base material in which they are laminated and bonded together. Will not be adversely affected.
  • the film is heated and roll-pressed via the belt means 13, a thick film is applied to the protective film (in particular, the lower protective film 8 in this embodiment) interposed between the belt means 13 and the base material.
  • the protective film in particular, the lower protective film 8 in this embodiment
  • the unwinding roll diameter or the winding roll diameter of the protective film becomes too large, the replacement frequency increases, or the productivity decreases.
  • the product 21 made of the laminated sheet-fed base material travels with the lower protective film 8, and then is transferred onto the subsequent belt 22, and stored there by the product transfer robot 23. It is transferred to the place or the next process place.
  • the present embodiment it is possible to perform the processes from lamination to lamination of the single-wafer substrates to bonding and product removal substantially continuously and efficiently with excellent productivity.
  • FIG. 2 shows a laminating and laminating apparatus 31 for a single wafer substrate according to another embodiment of the present invention.
  • the upper surface of the upper protective film 11 (that is, the surface side opposite to the side where the laminated base material 5 is held) is also on the upper side.
  • the belt means 32 is provided so as to pass through the heating roll press means 12 together with the protective film 11.
  • the belt means 32 is also made of a heat-resistant material and is configured as an endless belt (endless belt means) that circulates. Since other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals as those shown in FIG.
  • the belt means 32 is further provided on the upper side as compared with the embodiment shown in FIG. 1, and the belt means 13 and 32 are used in combination with the upper and lower protective films 8 and 11. Then, the heated roll press means 12 is passed in the combined state. Therefore, in the heating roll press means 12, the laminated base material 5 is heated and pressurized through the upper protective film 11 and the belt means 32 and through the lower protective film 8 and the belt means 13. The Since the belt means 13 and 32 to be circulated do not directly contact the laminated base material 5, even if deposits and dirt are generated on the belt means 13 and 32 side, the belt means 13 and 32 are made of a single-wafer base material in which they are laminated and bonded together. The product 21 is not adversely affected.
  • FIG. 3 shows a laminating and laminating apparatus 41 for single-wafer substrates according to still another embodiment of the present invention.
  • the rear-circulation belt 22 and the product transfer robot 23 are not provided.
  • Such a circulating belt 22 and a product transfer robot 23 may be provided as necessary.
  • the product take-out unit is not limited to the circulating belt 22 and the product transfer robot 23, and any means can be provided. Since other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals as those shown in FIG.
  • said each embodiment illustrates the lamination
  • the lower protective film that contacts the lower surface of the laminated base material in addition to the form using a base material that is preliminarily cut into a predetermined size as a single-wafer base material to be laminated, as described above, for example, the lower protective film that contacts the lower surface of the laminated base material, It is also possible to take the form comprised by the film for lowermost sheet substrate forming.
  • the protective film is used as a protective film that is also used as a single-wafer base material forming film, and after laminating and bonding other single-wafer base materials, the laminate is laminated as a target final form by cutting to a predetermined dimension. It is also possible to obtain a single-wafer substrate product.
  • the present invention can be applied to the lamination and lamination of all single-wafer substrates, and is particularly suitable for the lamination and lamination of dimensional instability substrates, especially for the production of electrode members for fuel cells.

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Abstract

　複数の枚葉基材を実質的に連続的にかつ精度よく積層し、貼り合わせすることを、ランニングコストの増加や製品への汚れ付着の問題を伴うことなく実現可能な枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法を提供する。具体的には、枚葉基材を積層し、積層された基材を加熱ロールプレス手段に通して貼り合わせる装置であって、少なくとも加熱ロールプレス手段の位置では積層された基材の上面および下面に接触し、該積層された基材とともに加熱ロールプレス手段を通過される上下の保護フィルムと、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられ、該保護フィルムとともに加熱ロールプレス手段を通過するように走行されるベルト手段と、を有することを特徴とする枚葉基材の積層貼り合わせ装置、および方法である。

Description

枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法
　本発明は、複数の枚葉基材を効率良く連続的に積層し、貼り合わせすることを可能にした枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法に関する。
　複数の枚葉基材を、位置を合わせて積層、貼り合わせする手段として、平板加熱プレスによる手段が知られており、加熱ロールプレスによる手段を使用することも考えられる。このうち、平板加熱プレスによる手段では、例えば図４に示すように、例えば枚葉基材としての電解質膜基材１０１の両面側にカーボンシート１０２が塗膜層１０３を介して積層され、これら積層された枚葉基材が上下の保護フィルム１０４を介して平板加熱プレス１０５によって加熱プレスされて貼り合わされる。しかし、このような平板加熱プレスによる手段では、枚葉基材の積層時のズレ１０６が生じやすいとともに空気が噛み込みやすく、連続的に積層、貼り合わせすることが困難であることから、生産性が悪いという問題がある。
　一方、加熱ロールプレスによる手段を使用すると、連続的な積層、貼り合わせが可能であることから、生産性の問題は改善可能である。例えば図５に示すように、下側のキャリアシートとして機能する下側の保護フィルム１１１を巻出し装置１１２から巻き出して巻取装置１１３で巻き取るとともに、上側のキャリアシートとして機能する上側の保護フィルム１１４を巻出し装置１１５から巻き出して巻取装置１１６で巻き取り、例えば積層手段１１７により下側の保護フィルム１１１上で位置合わせされて積層された枚葉基材１１８を、上下の保護フィルム１１１、１１４間に挟んで搬送し加熱ロールプレス手段１１９に通して貼り合わせる方法が考えられる。しかしこの方法では、積層された枚葉基材１１８の搬送手段が保護フィルム１１１、１１４のみとなるので、加熱ロールプレス手段１１９における加圧、加熱条件によっては、保護フィルム１１１、１１４に高い耐圧性や耐熱性が要求されることとなり、保護フィルム１１１、１１４の厚みを大きくせざるを得ないこととなる。保護フィルムが厚くなると、その巻出しロール径や巻取ロール径が大きくなったり、交換頻度が高くなったりして、生産性が低下するという問題や、保護フィルムは通常使い捨てとされるため、厚い保護フィルムを使用するとランニングコストが高くなるという問題を招く。
　さらに、上記のような保護フィルム１１１、１１４の少なくとも一方を耐熱性の高いエンドレスベルト（例えば、ステンレス製エンドレスベルト）に置き換える方法も考えられる。例えば図６に示すように、下側にエンドレスベルト１２１を配置し、例えば積層手段１２２によりエンドレスベルト１２１上で位置合わせされて積層された枚葉基材１２３を、エンドレスベルト１２１と上側の保護フィルム１２４との間に挟んで搬送しロール加熱プレス手段１２５に通して貼り合わせる方法が考えられる。しかしこの方法では、積層された枚葉基材１２３が直接エンドレスベルト１２１に接触され、そのエンドレスベルト１２１は周回されるため、エンドレスベルト１２１の表面に何らかの付着物や汚れが発生すると、その付着物や汚れの次に処理されるワーク（積層された枚葉基材１２３）への再付着の問題が生じて、製品に影響を及ぼす可能性が生じる。
　上記のような背景技術に関連して、本発明で対象とする枚葉基材の積層貼り合わせそのものではないが、特許文献１には、エンドレスベルト間で膜基材を補強フィルムとともに直接加熱プレスする方法が開示されている。しかしこの方法では、エンドレスベルトで膜基材を直接加熱プレスするため、上述したような付着物や汚れの製品への付着の問題が残る。
　また、特許文献２には、所定の大きさに切りだされた触媒フィルムを支持シート上に貼り合わせ、支持シート上の触媒フィルム上の触媒層を連続搬送される高分子電解質膜に熱圧着する方法が開示されている。しかしこの方法では、枚葉基材の位置合わせ、積層が困難である。
　さらに、特許文献３には、加熱手段と冷却手段を有し、触媒層等を担持させた担持基材と被転写層からなる基材を、走行させながら加熱、加圧して接合する方法が開示されている。しかしこの方法では、枚葉基材同士の位置合わせが困難である。
特開２０１０－１１８２３７号公報 特開２０１０－２０５６７６号公報 特開２００６－１３４６１１号公報
　そこで本発明の課題は、上記のような現状に鑑み、複数の枚葉基材を実質的に連続的にかつ精度よく積層し、貼り合わせすることを、ランニングコストの増加や製品への汚れ付着の問題を伴うことなく実現可能な枚葉基材の積層貼り合わせ装置および方法を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置は、枚葉基材を積層し、積層された基材を加熱ロールプレス手段に通して貼り合わせる装置であって、少なくとも前記加熱ロールプレス手段の位置では前記積層された基材の上面および下面に接触し、該積層された基材とともに前記加熱ロールプレス手段を通過される上下の保護フィルムと、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられ、該一方の保護フィルムとともに前記加熱ロールプレス手段を通過するように走行されるベルト手段と、を有することを特徴とするものからなる。
　このような本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置においては、複数の枚葉基材が位置合わせされて積層され、積層された基材が加熱ロールプレス手段に通されることによって互いに貼り合わされる。加熱ロールプレス手段の位置では、積層された基材は上下の保護フィルムに挟まれた状態で通過されるが、同時に、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられたベルト手段とともに走行される。つまり、積層された基材は、保護フィルムとベルト手段が併用された状態にて加熱ロールプレス手段を通過される。枚葉基材は、加熱ロールプレス手段に至る前に位置合わせされた状態で積層されるので、容易に高精度の積層が可能である。そして、加熱ロールプレス手段の位置では、加熱ロール側からベルト手段、保護フィルム、積層された基材の順に積層された状態にあるので、ベルト手段が直接積層された基材に接触することはなく、たとえベルト手段側に付着物や汚れが生じたとしても、それらが積層貼り合わせされた枚葉基材からなる製品に悪影響を及ぼすことは回避される。また、ベルト手段を介して加熱ロールプレスされるので、ベルト手段と基材との間に介在する保護フィルムに厚いフィルムを使用する必要はなくなり、保護フィルムの巻出しロール径や巻取ロール径が大きくなりすぎたり、交換頻度が高くなったり、生産性が低下するという問題や、厚い保護フィルムを使用することによるランニングコストの増加の問題も解消される。さらに、一方の保護フィルム上での基材の位置合わせ、積層が可能で、積層された基材は保護フィルム、ベルト手段とともに加熱ロールプレス手段に通されることにより連続的な加熱ロールプレスが可能であるから、枚葉基材の積層から貼り合わせまでを実質的に連続的に行うことが可能になる。
　上記本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置においては、上記ベルト手段としては、周回される無端ベルト手段（エンドレスベルト手段）からなることが好ましい。上記の如く、ベルト手段側から製品側に影響を及ぼすことは回避されるので、ベルト手段が周回されて繰り返し加熱ロールプレス手段に通されても何ら問題は生じない。ベルト手段の材質としては特に限定されないが、加熱ロールプレス手段に繰り返し通されることから、耐熱性、さらには耐久性の高いものが好ましく、例えばステンレス製のベルトが例示される。
　また、上記上下の保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムに対し、該保護フィルムをその走行方向上流側位置で巻き出す巻出手段と、下流側で巻き取る巻取手段が設けられていることが好ましい。保護フィルムは、枚葉基材と直接接触するので、基本的には使い捨ての形態で用いられるので、このような巻出手段と巻取手段を設けておくことで、生産性が向上する。
　また、上記加熱ロールプレス手段通過前の位置に、積層される枚葉基材同士の位置合わせ手段が設けられていることが好ましい。位置合わせ手段としては、例えば、積層される基材のエッジの位置をカメラで検出するようにした手段を使用できる。位置合わせを行う位置としては、加熱ロールプレス手段通過前の位置であれば特に限定されず、例えば、加熱ロールプレス手段よりも上流側に位置する保護フィルム上の位置を例示できる。このような位置合わせを行うことにより、基材同士の積層精度、ひいては貼り合わせ後の製品における基材の積層、貼り合わせ精度が向上される。
　また、上記上下の保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムに対し、該保護フィルムの皺を除去する皺取り手段が、少なくとも上記加熱ロールプレス手段通過前の位置に設けられている構造とすることもできる。このような皺取り手段が設けられていると、たとえ上流側で皺が生じたとしても、その皺を解消することが可能になり、皺が残存している場合にその皺が伸ばされたり変形したりすることによる積層基材の位置ズレの発生のおそれを除去でき、高精度の積層、貼り合わせの実現がより確実に保証される。皺取り手段としては、例えば、周知のエキスパンダーロールやクラウニングロール、さらにはフィルムの両側エッジ部分に幅方向外側に向けた速度成分を付与する拡幅ロールなどを適用できる。
　また、本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置では、上記積層された基材の下面に接触する下側の保護フィルムが、最下層の枚葉基材形成用フィルムに構成されている形態を採ることも可能である。本発明では、基本的には前もって所定のサイズに裁断された枚葉基材を積層貼り合わせするが、上記のような形態を採用することにより、例えば保護フィルムに所定サイズの指標となるマーキングを施しておき、その保護フィルムを枚葉基材形成用フィルム兼用の保護フィルムとして使用し、他の枚葉基材を積層、貼り合わせた後に、上記マーキングに沿って裁断することにより、目標とする積層貼り合わせされた枚葉基材の製品を得ることも可能である。
　また、上記積層された基材の少なくとも一層が寸法不安定性の基材からなる形態を採ることが可能である。本発明では、積層貼り合わせされる枚葉基材の材質、形態は特に限定されないが、取扱いが比較的難しい寸法不安定性の基材の積層貼り合わせを要求される場合もある。例えば、前述の図４に示したような電解質膜基材や、塗膜層を備えたカーボンシートなどの積層貼り合わせが要求されることがある。このような場合にあっても、本発明では、例えば一方の保護フィルム上で高精度の積層が可能であり、かつ積層された基材が、上下の保護フィルムに挟まれた状態で、しかも少なくとも一方の保護フィルムがベルト手段に指示された状態でロール加熱プレスできるので、基材の寸法や形状が所定の状態に保持された条件で処理が可能となり、容易にかつ確実に目標とする製品形態が得られるようになる。
　また、本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置の適用分野もとくに限定されないが、本発明は、例えば、上記積層され貼り合わされる基材が燃料電池用電極部材からなる場合に好適なものである。この燃料電池用電極部材では、前述の図４に示したように、寸法不安定性の基材の積層貼り合わせを要求されることが多いが、本発明はこのような用途に好適なものである。
　本発明は、枚葉基材同士の位置を合わせて積層する工程、積層された基材を、上下から保護フィルムで挟み、かつ、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられたベルト手段を介して保護フィルムとともに搬送する搬送工程と、搬送される積層された基材を上下の保護フィルムを介して加熱プレスする貼り合わせ工程と、積層され貼り合わされた基材から上下の保護フィルムを剥離させる製品取り出し工程と、を有することを特徴とする枚葉基材の積層貼り合わせ方法についても提供する。
　このように、本発明によれば、複数の枚葉基材を実質的に連続的にかつ精度よく積層貼り合わせすることができ、とくに積層された基材を保護フィルムとベルト手段を併用した状態で加熱ロールプレス手段に通すことにより、積層された基材の貼り合わせを、低ランニングコストで、かつ、製品への汚れ付着の問題を伴うことなく、優れた生産性をもって効率よく行うことができる。
本発明の一実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。 本発明の別の実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。 平板加熱プレスによる枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。 保護フィルムのみによる場合の枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。 基材に直接接触するエンドレスベルトを用いた場合の枚葉基材の積層貼り合わせ装置の概略構成図である。
　以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の一実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置を示している。図１において、１は、枚葉基材の積層貼り合わせ装置全体を示しており、例えば、燃料電池用電極部材としての、カーボンシート、電解質膜基材を積層貼り合わせする場合に適用される例を示している。図１において、２は、積層される枚葉基材としての、上面側に塗膜層を有する下カーボンシート、３は、積層される枚葉基材としての電解質膜基材（寸法不安定性の基材）、４は、積層される枚葉基材としての、下面側に塗膜層を有する上カーボンシートをそれぞれ示しており、５は、これら枚葉基材が積層された基材を示している。つまり、図４に示したのと同等の形態で順次積層される場合を例示している。
　枚葉基材の積層貼り合わせ装置１は、巻出し装置６から巻き出され巻取装置７で巻き取られる下側のキャリアシートとして機能する下側の保護フィルム８と、巻出し装置９から巻き出され巻取装置１０で巻き取られる上側のキャリアシートとして機能する上側の保護フィルム１１とを備えており、これら上下の保護フィルム８、１１は加熱ロールプレス手段１２を通される。
　積層された基材５は、上下の保護フィルム８、１１に挟まれた状態で搬送され、加熱ロールプレス手段１２に通されるが、下側の保護フィルム８の裏面側（つまり、積層された基材５を保持しているのとは反対側の面側）に、下側の保護フィルム８とともに加熱ロールプレス手段１２を通過するように走行されるベルト手段１３が設けられており、ベルト手段１３は本実施態様では耐熱性の材料からなる、周回されるエンドレスベルト（無端ベルト手段）に構成されている。
　また、本実施態様では、下側の保護フィルム８とベルト手段１３が重ねられる位置の上流側に、下側の保護フィルム８の皺を除去する皺取り手段１４が設けられている。皺取り手段１４は、前述したように、例えば、エキスパンダーロールやクラウニングロール、拡幅ロールなどを適用できる。
　加熱ロールプレス手段１２通過前の位置には、枚葉基材同士の位置合わせ積層手段１５が設けられている。位置合わせ積層手段１５は、本実施態様では、下側の保護フィルム８上に所定の姿勢で下カーボンシート２を移載する下カーボンシート移載ロボット１６と、カメラ１７で基材のエッジを検出して位置合わせを行いながら下カーボンシート２上に電解質膜基材３を積層する電解質膜基材移載ロボット１８と、カメラ１９で基材のエッジを検出して位置合わせを行いながら電解質膜基材３上に上カーボンシート４を積層する上カーボンシート移載ロボット２０とからなる。これら一連の移載ロボット１６、１８、２０により、複数の枚葉基材２、３、４が実質的に連続的に位置合わせ、積層されていく。
　位置合わせされ積層された基材５は、上下の保護フィルム８、１１に挟まれた状態で搬送され、加熱ロールプレス手段１２に連続的に通されるが、このとき、下側の保護フィルム８の裏面側に設けられたベルト手段１３も、下側の保護フィルム８と併用された状態で加熱ロールプレス手段１２に通される。加熱ロールプレス手段１２では、上側の保護フィルム１１と、下側の保護フィルム８およびベルト手段１３とを介して、積層された基材５が加熱、加圧される。周回されるベルト手段１３は積層された基材５に直接接触することはなく、たとえベルト手段１３側に付着物や汚れが生じたとしても、それらが積層貼り合わせされた枚葉基材からなる製品２１に悪影響を及ぼすことはない。また、ベルト手段１３を介して加熱ロールプレスされるので、ベルト手段１３と基材との間に介在する保護フィルム（本実施態様の場合には、とくに下側の保護フィルム８）に厚いフィルムを使用する必要はなく、厚い保護フィルムを使用する場合の問題、すなわち、保護フィルムの巻出しロール径や巻取ロール径が大きくなりすぎたり、交換頻度が高くなったり、生産性が低下するという問題や、ランニングコストの増加の問題は発生しない。
　積層貼り合わせされた枚葉基材からなる製品２１は、本実施態様では、下側の保護フィルム８とともに走行された後、後段の周回ベルト２２上に移載され、そこから製品移載ロボット２３により保管場所や次の工程場所に移載される。このように、本実施態様では、枚葉基材の積層から貼り合わせ、製品取り出しまでを実質的に連続的に、しかも優れた生産性をもって効率よく行うことが可能である。
　図２に、本発明の別の実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置３１を示す。本実施態様では、図１に示した実施態様に比べ、上側の保護フィルム１１の裏面側（つまり、積層された基材５を保持しているのとは反対側の面側）にも、上側の保護フィルム１１とともに加熱ロールプレス手段１２を通過するように走行されるベルト手段３２が設けられている。ベルト手段３２も、耐熱性の材料からなり、周回されるエンドレスベルト（無端ベルト手段）に構成されている。その他の構成は図１に示した実施態様と実質的に同じであるので、図１に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　このように構成された実施態様においては、図１に示した実施態様に比べ、さらに上側にもベルト手段３２が設けられ、上下の保護フィルム８、１１に対して、ベルト手段１３、３２が併用され、併用された状態にて加熱ロールプレス手段１２に通される。したがって、加熱ロールプレス手段１２では、上側の保護フィルム１１およびベルト手段３２を介して、および、下側の保護フィルム８およびベルト手段１３を介して、積層された基材５が加熱、加圧される。周回されるベルト手段１３、３２は積層された基材５に直接接触しないので、たとえベルト手段１３、３２側に付着物や汚れが生じたとしても、それらが積層貼り合わせされた枚葉基材からなる製品２１に悪影響を及ぼすことはない。また、ベルト手段１３、３２を介して加熱ロールプレスされるので、ベルト手段１３、３２と基材との間に介在する保護フィルム８、１１ともに厚いフィルムを使用する必要はなく、厚い保護フィルムを使用する場合の問題、すなわち、保護フィルムの巻出しロール径や巻取ロール径が大きくなりすぎたり、交換頻度が高くなったり、生産性が低下するという問題や、ランニングコストの増加の問題はより確実に解消される。
　図３に、本発明のさらに別の実施態様に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置４１を示す。本実施態様では、図１に示した実施態様に比べ、後段の周回ベルト２２や製品移載ロボット２３が設けられていない。このような周回ベルト２２や製品移載ロボット２３は必要に応じて設けられればよい。また、製品取り出し部には、周回ベルト２２や製品移載ロボット２３に限らず、任意の手段を設けることができる。その他の構成は図１に示した実施態様と実質的に同じであるので、図１に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　なお、上記各実施態様は本発明に係る枚葉基材の積層貼り合わせ装置を例示したものであり、本発明は上記各実施態様に限定されるものではない。例えば本発明では、積層される枚葉基材として予め所定寸法に裁断された基材を用いる形態の他に、前述したように、例えば積層された基材の下面に接触する下側の保護フィルムが、最下層の枚葉基材形成用フィルムに構成されている形態を採ることも可能である。すなわち、その保護フィルムを枚葉基材形成用フィルム兼用の保護フィルムとして使用し、他の枚葉基材を積層、貼り合わせた後に、所定の寸法に裁断することにより、目標とする最終形態としての積層貼り合わせされた枚葉基材の製品を得ることも可能である。
　本発明は、あらゆる枚葉基材の積層貼り合わせに適用可能であり、とくに寸法不安定性の基材の積層貼り合わせ、中でも燃料電池用電極部材の製造に好適なものである。
１、３１、４１　枚葉基材の積層貼り合わせ装置
２　枚葉基材としての下カーボンシート
３　枚葉基材としての電解質膜基材
４　枚葉基材としての上カーボンシート
５　積層された基材
６、９　巻出し装置
７、１０　巻取装置
８　下側の保護フィルム
１１　上側の保護フィルム
１２　加熱ロールプレス手段
１３、３２　ベルト手段
１４　皺取り手段
１５　位置合わせ積層手段
１６　下カーボンシート移載ロボット
１７、１９　カメラ
１８　電解質膜基材移載ロボット
２０　上カーボンシート移載ロボット
２１　製品
２２　周回ベルト
２３　製品移載ロボット

Claims (9)

  1. 　枚葉基材を積層し、積層された基材を加熱ロールプレス手段に通して貼り合わせる装置であって、少なくとも前記加熱ロールプレス手段の位置では前記積層された基材の上面および下面に接触し、該積層された基材とともに前記加熱ロールプレス手段を通過される上下の保護フィルムと、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられ、該一方の保護フィルムとともに前記加熱ロールプレス手段を通過するように走行されるベルト手段と、を有することを特徴とする枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  2. 　前記ベルト手段が無端ベルト手段からなる、請求項１に記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  3. 　前記上下の保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムに対し、該保護フィルムをその走行方向上流側位置で巻き出す巻出手段と、下流側で巻き取る巻取手段が設けられている、請求項１または２に記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  4. 　前記加熱ロールプレス手段通過前の位置に、積層される枚葉基材同士の位置合わせ手段が設けられている、請求項１～３のいずれかに記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  5. 　前記上下の保護フィルムの少なくとも一方の保護フィルムに対し、該保護フィルムの皺を除去する皺取り手段が、少なくとも前記加熱ロールプレス手段通過前の位置に設けられている、請求項１～４のいずれかに記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  6. 　前記積層された基材の下面に接触する下側の保護フィルムが、最下層の枚葉基材形成用フィルムに構成されている、請求項１～５のいずれかに記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  7. 　前記積層された基材の少なくとも一層が寸法不安定性の基材からなる、請求項１～６のいずれかに記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  8. 　前記積層され貼り合わされる基材が燃料電池用電極部材からなる、請求項１～７のいずれかに記載の枚葉基材の積層貼り合わせ装置。
  9. 　枚葉基材同士の位置を合わせて積層する工程、積層された基材を、上下から保護フィルムで挟み、かつ、少なくとも一方の保護フィルムの裏面側に設けられたベルト手段を介して保護フィルムとともに搬送する搬送工程と、搬送される積層された基材を上下の保護フィルムを介して加熱プレスする貼り合わせ工程と、積層され貼り合わされた基材から上下の保護フィルムを剥離させる製品取り出し工程と、を有することを特徴とする枚葉基材の積層貼り合わせ方法。
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