特許 5835238 補強型電解質膜の製造方法および補強型電解質膜の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5835238

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】補強型電解質膜の製造方法および補強型電解質膜の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01B 13/00 20060101AFI20151203BHJP

   H01M 8/02 20060101ALI20151203BHJP

   H01M 8/10 20060101ALI20151203BHJP

【ＦＩ】

   H01B13/00 Z

   H01M8/02 P

   H01M8/10

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-914(P2013-914)

(22)【出願日】2013年1月8日

(65)【公開番号】特開2014-135132(P2014-135132A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100097146

【弁理士】

【氏名又は名称】下出 隆史

(72)【発明者】

【氏名】木藤 広樹

(72)【発明者】

【氏名】林 禎

【審査官】 北嶋 賢二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２７７２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５２９６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｂ １３／００

Ｈ０１Ｍ ８／０２

Ｈ０１Ｍ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状の多孔質補強膜を搬送して補強型電解質膜を製造する方法であって、
前記搬送に際し、前記多孔質補強膜に補強膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き補強膜を得るバックシート付き補強膜作製工程と、
前記バックシート付き補強膜の搬送途中で、前記バックシート付き補強膜の前記多孔質補強膜側の面に電解質膜を貼り合わせる貼合工程と、
前記電解質膜が貼り合わせ済のバックシート付き補強膜から、前記補強膜用バックシートを剥離する補強膜用バックシート剥離工程と、
を備える補強型電解質膜の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の補強型電解質膜の製造方法であって、
前記貼合工程は、
前記貼り合わせ部分の剥離強度が前記補強膜用バックシートと前記多孔質補強膜との間の剥離強度よりも強くなるように、前記貼り合わせを行う、補強型電解質膜の製造方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の補強型電解質膜の製造方法であって、
帯状の電解質膜を搬送するに際し、前記電解質膜に電解質膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き電解質膜を得るバックシート付き電解質膜作製工程を備え、
前記貼合工程は、
前記バックシート付き補強膜に貼り合わせる前記電解質膜として前記バックシート付き電解質膜を用いて、前記バックシート付き電解質膜の前記電解質膜側の面に対して前記貼り合わせを行い、
前記貼り合わせ工程後のバックシート付き電解質膜から、前記電解質膜用バックシートを剥離する電解質膜用バックシート剥離工程をさらに備える、補強型電解質膜の製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載の補強型電解質膜の製造方法であって、
前記貼合工程は、
前記貼り合わせ部分の剥離強度が前記電解質膜用バックシートと前記電解質膜との間の剥離強度よりも強くなるように、前記貼り合わせを行う、補強型電解質膜の製造方法。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の補強型電解質膜の製造方法であって、
第１巻き取りロールによって前記帯状の多孔質補強膜を巻き取ることによって、前記帯状の多孔質補強膜の搬送を行い、
第２巻き取りロールによって前記帯状の電解質膜を巻き取ることによって、前記帯状の電解質膜の搬送を行う、補強型電解質膜の製造方法。

【請求項6】

帯状の多孔質補強膜を搬送して補強型電解質膜を製造する装置であって、
前記搬送に際し、前記多孔質補強膜に補強膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き補強膜を得るバックシート付き補強膜作製部と、
前記バックシート付き補強膜の搬送途中で、前記バックシート付き補強膜の前記多孔質補強膜側の面に電解質膜を貼り合わせる貼合部と、
前記電解質膜が貼り合わせ済のバックシート付き補強膜から、前記補強膜用バックシートを剥離する補強膜用バックシート剥離部と、
を備える補強型電解質膜の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補強型電解質膜の製造方法および補強型電解質膜の製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池用電解質膜として、固体高分子型燃料電池で用いられる高分子電解質膜がある。高分子電解質膜は、それ自体の膜抵抗が低い必要があり、そのために膜厚はできるだけ薄い方が望ましい。一方、薄くすれば、耐久性が低下する。そこで、多孔質の補強膜（例えば、ＰＴＦＥの薄膜）に電解質樹脂を含浸させて補強型電解質膜とすることが知られている（特許文献１参照）。この補強型電解質膜を製造する際には、巻取りロールによって巻き取ることで、帯状の多孔質補強膜を単体で連続搬送しながら、その製造がなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１４６２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、巻き取りロールによって巻き取り搬送する際に、帯状の多孔質補強膜の幅が狭くなるネックインと呼ばれる現象が発生する課題があった。多孔質補強膜は、軟薄膜であるため、設備の最低搬送張力でもネックインが発生した。そのほか、従来の補強型電解質膜の製造方法においては、電解質膜の機能向上や、低コスト化、省資源化等が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本発明の一形態は、帯状の多孔質補強膜を搬送して補強型電解質膜を製造する方法である。この方法は、前記搬送に際し、前記多孔質補強膜に補強膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き補強膜を得るバックシート付き補強膜作製工程と；前記バックシート付き補強膜の搬送途中で、前記バックシート付き補強膜の前記多孔質補強膜側の面に電解質膜を貼り合わせる貼合工程と；前記電解質膜が貼り合わせ済のバックシート付き補強膜から、前記補強膜用バックシートを剥離する補強膜用バックシート剥離工程と；を備える。

【0007】

前記補強型電解質膜の製造方法によれば、補強膜用バックシートを支えとして帯状の多孔質補強膜を搬送することができるから、多孔質補強膜単体で搬送を行う際に多孔質補強膜が変形することを防止することができる。

【0008】

（２）前記形態の補強型電解質膜の製造方法において、前記貼合工程は、前記貼り合わせ部分の剥離強度が前記補強膜用バックシートと前記多孔質補強膜との間の剥離強度よりも強くなるように、前記貼り合わせを行う構成としてもよい。
この構成によれば、補強膜用バックシートの剥離を容易に行うことができる。

【0009】

（３）前記形態の補強型電解質膜の製造方法において、帯状の電解質膜を搬送するに際し、前記電解質膜に電解質膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き電解質膜を得るバックシート付き電解質膜作製工程を備え；前記貼合工程は、前記バックシート付き補強膜に貼り合わせる前記電解質膜として前記バックシート付き電解質膜を用いて、前記バックシート付き電解質膜の前記電解質膜側の面に対して前記貼り合わせを行い；前記貼り合わせ工程後のバックシート付き電解質膜から、前記電解質膜用バックシートを剥離する電解質膜用バックシート剥離工程をさらに備える構成としてもよい。
この補強型電解質膜の製造方法によれば、電解質膜用バックシートを支えとして帯状の電解質膜を搬送することができるから、電解質膜単体で搬送を行う際に電解質膜が変形することを防止することもできる。

【0010】

（４）前記形態の補強型電解質膜の製造方法において、前記貼合工程は、前記貼り合わせ部分の剥離強度が前記電解質膜用バックシートと前記電解質膜との間の剥離強度よりも強くなるように、前記貼り合わせを行う構成としてもよい。
この構成によれば、電解質膜用バックシートの剥離を容易に行うことができる。

【0011】

（５）前記形態の補強型電解質膜の製造方法において、第１巻き取りロールによって前記帯状の多孔質補強膜を巻き取ることによって、前記帯状の多孔質補強膜の搬送を行い；第２巻き取りロールによって前記帯状の電解質膜を巻き取ることによって、前記帯状の電解質膜の搬送を行う構成としてもよい。

【0012】

巻取りロールによって巻き取ることで、帯状の多孔質補強膜を単体で搬送しようとすると、従来、帯状の多孔質補強膜にネックインが発生したが、この形態の補強型電解質膜の製造方法によれば、補強膜用バックシートが支えとなって、多孔質補強膜にネックインが発生することを防止することができる。一方、巻取りロールによって巻き取ることで、帯状の電解質膜を単体で搬送しようとすると、従来、帯状の電解質膜が破断する虞があったが、この形態の補強型電解質膜の製造方法によれば、電解質膜用バックシートが支えとなって、電解質膜が破断することを防止することができる。

【0013】

（６）本発明の他の形態によれば、帯状の多孔質補強膜を搬送して補強型電解質膜を製造する装置が提供される。この装置は、前記搬送に際し、前記多孔質補強膜に補強膜用バックシートを貼り合わせることによってバックシート付き補強膜を得るバックシート付き補強膜作製部と；前記バックシート付き補強膜の搬送途中で、前記バックシート付き補強膜の前記多孔質補強膜側の面に電解質膜を貼り合わせる貼合部と；前記電解質膜が貼り合わせ済のバックシート付き補強膜から、前記補強膜用バックシートを剥離する補強膜用バックシート剥離部と；を備える。

【0014】

この形態の補強型電解質膜の製造装置は、前記（１）の形態の補強型電解質膜の製造方法と同様に、多孔質補強膜単体で搬送を行う際に多孔質補強膜が変形することを防止することができる効果を奏する。

【0015】

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能である。例えば、前記形態の補強型電解質膜の製造方法によって製造された補強型電解質膜、その補強型電解質膜を備える燃料電池、前記形態の補強型電解質膜の製造方法の各工程を備える燃料電池の製造方法、前記（２）から（５）までのいずれかの形態の補強型電解質膜の製造方法の各工程に対応した処理部を備える補強型電解質膜の製造装置等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態としての補強型電解質膜の製造方法を示す工程図である。

【図2】工程１を行う装置を示す説明図である。

【図3】工程２を行う装置を示す説明図である。

【図4】工程３を行う装置を示す説明図である。

【図5】工程４を行う装置を示す説明図である。

【図6】工程５を行う装置を示す説明図である。

【図7】工程６を行う装置を示す説明図である。

【図8】従来の実施形態によって多孔質補強膜がネックインする様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態としての補強型電解質膜の製造方法を示す工程図である。この製造方法で製造する燃料電池用電解質膜は、固体高分子型燃料電池で用いられる高分子電解質膜であり、特に補強型の電解質膜である。図示するように、この製造方法は、工程１から工程７までの７つの工程によって構成される。各工程１〜７はこの順に実行される。各工程１〜７について、順に説明する。

【0018】

［工程１］
工程１は、バックフィルム付き補強膜／バックフィルム付き電解質膜作製工程である。このバックフィルム付き補強膜／バックフィルム付き電解質膜作製工程では、補強膜ＲＭに補強膜用バックフィルムＲＳを貼り合わせると共に、電解質ポリマ単膜ＥＭに電解質膜用バックフィルムＥＳを貼り合わせる。

【0019】

補強膜ＲＭは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ファインパウダーをビード押出しし、それをロール圧延してＰＴＦＥテープを得て、次いで、多軸延伸機を用いて、ＰＴＦＥテープを昇温しながら延伸加工することによって製造されたもので、厚さが約３μｍの多孔質膜である。補強膜用バックフィルムＲＳは、自己粘着性のＯＰＰ（＝Oriented Polypropylene）フィルムで、厚さが約３０μｍである。電解質ポリマ単膜ＥＭは、フッ素系電解質樹脂の前駆体高分子樹脂膜であり、例えば、デュポン社製ナフィオン（登録商標）を、押出成形機を用いて厚さ約１０μｍに成形したものである。電解質膜用バックフィルムＥＳは、例えばポリプロピレンであり、厚さが約２０μｍである。補強膜ＲＭ、補強膜用バックフィルムＲＳ、電解質ポリマ単膜ＥＭ、電解質膜用バックフィルムＥＳは、それぞれ帯状である。

【0020】

図２は、工程１を行う装置を示す説明図である。図２（ａ）にはバックフィルム付き補強膜を製造する装置１０を示し、図２（ｂ）にはバックフィルム付き電解質膜を製造する装置２０を示す。

【0021】

図２（ａ）に示すように、装置１０は、２つの繰り出しロール１２、１４と、一対のローラ部材１６、１６と、巻き取りロール１８とを備える。一方の繰り出しロール１２には補強膜用バックフィルムＲＳが巻回されており、他方の繰り出しロール１４には補強膜ＲＭが巻回されている。繰り出しロール１２から繰り出した補強膜用バックフィルムＲＳと、繰り出しロール１４から繰り出した補強膜ＲＭとを、一対のローラ部材１６、１６の間に走行させることによって、補強膜ＲＭに補強膜用バックフィルムＲＳを貼り合わせる。この貼り合わせは、補強膜用バックフィルムＲＳの粘着性によるものである。貼り合わせの結果、バックフィルム付き補強膜Ｍ１が得られる。なお、本実施形態では、この貼り合わせ部分の剥離強度は、０．０５［Ｎ／ｃｍ］程度となる。この剥離強度は、補強膜用バックフィルムＲＳの材質、補強膜ＲＭの材質、およびローラ部材１６、１６の押圧力によって決まる。バックフィルム付き補強膜Ｍ１は、走行されて、巻き取りロール１８に巻き取られる。

【0022】

図２（ｂ）に示すように、装置２０は、２つの繰り出しロール２２、２４と、一対のローラ部材２６、２６と、巻き取りロール２８とを備える。一方の繰り出しロール２２には電解質ポリマ単膜ＥＭが巻回されており、他方の繰り出しロール２４には電解質膜用バックフィルムＥＳが巻回されている。繰り出しロール２２から繰り出した電解質ポリマ単膜ＥＭと、繰り出しロール２４から繰り出した電解質膜用バックフィルムＥＳとを、一対のローラ部材２６、２６の間に走行させることによって、電解質ポリマ単膜ＥＭに電解質膜用バックフィルムＥＳを貼り合わせる。この貼り合わせは、電解質膜用バックフィルムＥＳの粘着性によるものである。貼り合わせの結果、バックフィルム付き電解質膜Ｍ２が得られる。なお、本実施形態では、バックフィルム付き電解質膜Ｍ２の貼り合わせ部分の剥離強度は、０．０２［Ｎ／ｃｍ］程度となる。この剥離強度は、電解質膜用バックフィルムＥＳの材質、電解質ポリマ単膜ＥＭの材質、およびローラ部材２６、２６の押圧力によって決まる。バックフィルム付き電解質膜Ｍ２は、走行されて、巻き取りロール２８に巻き取られる。

【0023】

なお、本実施形態では、装置１０によって製造される、巻き取りロール１８に巻き取られたバックフィルム付き補強膜Ｍ１は、２つ製造するようにしている。以下、２つ目の巻き取りロール１８を「巻き取りロール１８Ｘ」と呼び、２つ目のバックフィルム付き補強膜Ｍ１を「バックフィルム付き補強膜Ｍ１Ｘ」と呼ぶ。

【0024】

［工程２］
図１に戻って、工程２は、貼り合わせ工程である。この貼り合わせ工程では、工程１によって得られた１つのバックフィルム付き補強膜Ｍ１を、同じく工程１によって得られたバックフィルム付き電解質膜Ｍ２の片面に貼り付ける。

【0025】

図３は、工程２を行う装置を示す説明図である。図３に示すように、工程２を行う装置３０は、２つの繰り出しロール３２、３４と、一対のローラ部材３６、３６と、巻き取りロール３８とを備える。一方の繰り出しロール３２は、工程１において用いられた装置１０から巻き取りロール１８を取り外して流用したものである。他方の繰り出しロール３４は、工程１において用いられた装置２０から巻き取りロール２８を取り外して流用したものである。このため、繰り出しロール３２からバックフィルム付き補強膜Ｍ１が繰り出され、繰り出しロール３４からバックフィルム付き電解質膜Ｍ２が繰り出される。

【0026】

前記繰り出されたバックフィルム付き補強膜Ｍ１と、前記繰り出されたバックフィルム付き電解質膜Ｍ２とを、一対のローラ部材３６、３６の間に走行させることによって、バックフィルム付き電解質膜Ｍ２にバックフィルム付き補強膜Ｍ１を貼り合わせる。この貼り合わせは、バックフィルム付き補強膜Ｍ１の補強膜ＲＭ側の面と、バックフィルム付き電解質膜Ｍ２の電解質ポリマ単膜ＥＭ側の面とを対向させて行う。貼り合わせの結果、電解質膜用バックフィルムＥＳ、電解質ポリマ単膜ＥＭ、補強膜ＲＭ、および補強膜用バックフィルムＲＳがこの順に積層された第１の中間積層膜Ｍ３が得られる。なお、本実施形態では、第１中間積層膜Ｍ３における電解質ポリマ単膜ＥＭと補強膜ＲＭとの間の剥離強度は、０．１０［Ｎ／ｃｍ］程度となり、バックフィルム付き補強膜Ｍ１における貼り合わせ部分の剥離強度（＝０．０５［Ｎ／ｃｍ］）や、バックフィルム付き電解質膜Ｍ２における貼り合わせ部分の剥離強度（＝０．０２［Ｎ／ｃｍ］）よりも強くなっている。この電解質ポリマ単膜ＥＭと補強膜ＲＭとの間の剥離強度は、電解質ポリマ単膜ＥＭの材質、補強膜ＲＭの材質、およびローラ部材２６、２６の押圧力によって決まる。第１中間積層膜Ｍ３は、走行されて、巻き取りロール３８に巻き取られる。

【0027】

工程１から工程２までで使用する装置１０、２０、３０は、別個の装置であったが、これらほぼ同じ構成であるから、１台の装置で、順次、各工程１、２の処理を行う構成としてもよい。

【0028】

［工程３］
図１に戻って、工程３は、電解質膜用バックフィルム剥離工程である。この電解質膜用バックフィルム剥離工程では、工程２によって得られた第１中間積層膜Ｍ３から、電解質膜用バックフィルムＥＳを剥離する。

【0029】

図４は、工程３を行う装置を示す説明図である。図４に示すように、工程３を行う装置４０は、繰り出しロール４２と、剥離バー４４と、巻き取りロール４６、４８とを備える。繰り出しロール４２は、工程２において用いられた装置３０から巻き取りロール３８を取り外して流用したものである。このため、繰り出しロール４２から第１中間積層膜Ｍ３が繰り出される。剥離バー４４は、第１中間積層膜Ｍ３の搬送路の途中に設けられ、その搬送方向に進むに連れて徐々に先細りとなるテーパ形状を有する。繰り出しロール４２から繰り出された第１中間積層膜Ｍ３が、剥離バー４４の底面に沿うように進行し、第１中間積層膜Ｍ３の外側に位置する電解質膜用バックフィルムＥＳが進行方向から折り返されて、剥離バー４４の斜面に沿って、一方の巻き取りロール４６によって巻き取られる。これによって、第１中間積層膜Ｍ３から、外側の電解質膜用バックフィルムＥＳが剥離される。なお、第１中間積層膜Ｍ３に備えられる電解質ポリマ単膜ＥＭと電解質膜用バックフィルムＥＳとの間の剥離強度は、補強膜ＲＭと電解質ポリマ単膜ＥＭとの間の剥離強度よりも弱いことから、第１中間積層膜Ｍ３から電解質膜用バックフィルムＥＳを剥離することは容易である。この剥離された後の中間積層膜を、第２中間積層膜Ｍ４と呼ぶ。

【0030】

［工程４］
図１に戻って、工程４は、バックフィルム付き補強膜貼り合わせ工程である。このバックフィルム付き補強膜貼り合わせ工程では、工程１によって得られた残りの１つのバックフィルム付き補強膜Ｍ１を、工程３によって得られた第２中間積層膜Ｍ４に貼り付ける。

【0031】

図５は、工程４を行う装置を示す説明図である。図５に示すように、工程４を行う装置５０は、繰り出しロール５２、５４と、一対のローラ部材５６、５６と、巻き取りロール５８とを備える。一方の繰り出しロール５２は、工程３において用いられた装置４０から巻き取りロール４８を取り外して流用したものである。他方の繰り出しロール５４は、工程１において用いられた装置から巻き取りロール１８Ｘを取り外して流用したものである。このため、繰り出しロール５２から第２中間積層膜Ｍ４が繰り出され、繰り出しロール３４からバックフィルム付き補強膜Ｍ１が繰り出される。

【0032】

前記繰り出された第２中間積層膜Ｍ４と、前記繰り出されたバックフィルム付き補強膜Ｍ１とを、一対のローラ部材５６、５６の間に走行させることによって、第２中間積層膜Ｍ４にバックフィルム付き補強膜Ｍ１を貼り合わせる。この貼り合わせは、バックフィルム付き補強膜Ｍ１の補強膜ＲＭ側の面と、補強膜Ｍ１の電解質ポリマ単膜ＥＭ側の面とを対向させて行う。貼り合わせの結果、補強膜用バックフィルムＲＳ、補強膜ＲＭ、電解質ポリマ単膜ＥＭ、補強膜ＲＭ、および補強膜用バックフィルムＲＳがこの順に積層された第３中間積層膜Ｍ５が得られる。すなわち、第２中間積層膜Ｍ４は、電解質ポリマ単膜ＥＭの一方側の表面に補強膜ＲＭと補強膜用バックフィルムＲＳとが積層された構成であるが、この工程４によって、電解質ポリマ単膜ＥＭの他方側の表面にも補強膜ＲＭと補強膜用バックフィルムＲＳとが積層された第３中間積層膜Ｍ５が得られることになる。

【0033】

なお、本実施形態では、第３中間積層膜Ｍ５における電解質ポリマ単膜ＥＭと新たに追加した補強膜ＲＭとの間の剥離強度は、０．１０［Ｎ／ｃｍ］程度となり、バックフィルム付き補強膜Ｍ１における貼り合わせ部分の剥離強度（＝０．０５［Ｎ／ｃｍ］）よりも強くなっている。この電解質ポリマ単膜ＥＭと補強膜ＲＭとの間の剥離強度は、電解質ポリマ単膜ＥＭの材質、補強膜ＲＭの材質、およびローラ部材５６、５６の押圧力によって決まる。第３中間積層膜Ｍ５は、走行されて、巻き取りロール５８に巻き取られる。

【0034】

［工程５］
図１に戻って、工程５は、補強膜用バックフィルム剥離工程である。この補強膜用バックフィルム剥離工程では、工程４によって得られた第３中間積層膜Ｍ５から、一方側の補強膜用バックフィルムＲＳを剥離する。

【0035】

図６は、工程５を行う装置を示す説明図である。図６に示すように、工程５を行う装置６０は、繰り出しロール６２と、剥離バー６４と、巻き取りロール６６、６８とを備える。繰り出しロール６２は、工程４において用いられた装置５０から巻き取りロール５８を取り外して流用したものである。このため、繰り出しロール６２から第３中間積層膜Ｍ５が繰り出される。剥離バー６４は、第３中間積層膜Ｍ５の搬送路の途中に設けられ、その搬送方向に進むに連れて徐々に先細りとなるテーパ形状を有する。繰り出しロール６２から繰り出された第３中間積層膜Ｍ５が、剥離バー６４の底面に沿うように進行し、第３中間積層膜Ｍ５の一方の外側に位置する補強膜用バックフィルムＲＳが進行方向から折り返されて、剥離バー６４の斜面に沿って、一方の巻き取りロール６６によって巻き取られる。これによって、第３中間積層膜Ｍ５から、一方側の補強膜用バックフィルムＲＳが剥離される。なお、第３中間積層膜Ｍ５に備えられる補強膜ＲＭと補強膜用バックフィルムＲＳとの間の剥離強度は、補強膜ＲＭと電解質ポリマ単膜ＥＭとの間の剥離強度よりも弱いことから、第３中間積層膜Ｍ５から補強膜用バックフィルムＲＳを剥離することは容易である。この剥離された後の中間積層膜を、第４中間積層膜Ｍ６と呼ぶ。

【0036】

［工程６］
図１に戻って、工程６は、補強膜用バックフィルム剥離／フッ素系フィルム挟み込み工程である。この補強膜用バックフィルム剥離／フッ素系フィルム挟み込み工程では、工程５によって得られた第４中間積層膜Ｍ６から他方側の補強膜用バックフィルムＲＳを剥離し、フッ素系フィルムを挟み込む。フッ素系フィルムは、例えば、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）である。

【0037】

図７は、工程６を行う装置を示す説明図である。図７に示すように、工程６を行う装置７０は、繰り出しロール７１、７２、７３と、送りローラ７４、７５、７６と、巻き取りロール７７とを備える。繰り出しロール７１は、工程６において用いられた装置６０から巻き取りロール６８を取り外して流用したものである。このため、繰り出しロール７１から第４中間積層膜Ｍ６が繰り出される。送りローラ７４、７５、７６は、所定の間隙を開けて一直線状に順に並べられており、繰り出しロール７１から繰り出された第４中間積層膜Ｍ６は、第１送りローラ７４と第２送りローラ７５の間、第２送りローラ７５と第３送りローラ７６の間を縫って進行する。繰り出しロール７２、７３には、それぞれ帯状のフッ素系フィルムＦＬが巻回されている。

【0038】

第４中間積層膜Ｍ６は、第１送りローラ７４と第２送りローラ７５の間を抜けた後、第４中間積層膜Ｍ６から補強膜用バックフィルムＲＳが外側に引き剥がされて、補強膜用バックフィルムＲＳは巻き取りロール７７に巻き取られる。一方の繰り出しロール７２から繰り出したフッ素系フィルムＦＬは、第１送りローラ７４と第２送りローラ７５の間の間を進行することによって、第４中間積層膜Ｍ６における補強膜用バックフィルムＲＳと反対側の面に貼り合わされる。その後、フッ素系フィルムＦＬが貼り合わされた中間積層膜は、第２送りローラ７５と第３送りローラ７６の間に進行し、この間でも、他方の繰り出しロール７２から繰り出したフッ素系フィルムＦＬが貼り合わされる。このフッ素系フィルムＦＬを貼り合わせる面は、第１送りローラ７４と第２送りローラ７５の間で貼り合わされたフッ素系フィルムＦＬとは反対側の面である。第２送りローラ７５と第３送りローラ７６の間を抜けた積層膜Ｍ７は、フッ素系フィルムＦＬ、補強膜ＲＭ、電解質ポリマ単膜ＥＭ、補強膜ＲＭ、およびフッ素系フィルムＦＬがこの順に積層されたものとなる。

【0039】

［工程７］
図１に戻って、工程７は、溶融含浸工程である。この溶融含浸工程では、工程６によって得られた積層体Ｍ７を、加熱・加圧することによって、電解質ポリマ単膜ＥＭと各補強膜ＲＭとの間を溶融含浸させる。すなわち、電解質ポリマ単膜ＥＭが溶融して補強膜ＲＭに入り込むことによって、電解質ポリマ単膜ＥＭと各補強膜ＲＭとの間が固着される。その後、積層体Ｍ７からフッ素系フィルムＦＬを剥がす工程（図示せず）を経る等して、補強型電解質膜が完成する。

【0040】

以上のように構成された本実施形態の補強型電解質膜の製造方法によれば、電解質ポリマ単膜ＥＭと補強膜ＲＭとを貼り合わせるために、補強膜ＲＭを搬送するに際し、補強膜用バックフィルムＲＳを支えとして補強膜ＲＭを搬送することができるから、補強膜ＲＭが変形することを防止することができる。

【0041】

図８は、従来の実施形態によって多孔質補強膜がどのように変形するかを示す説明図である。図示するように、繰り出しロール９０から繰り出された多孔質補強膜ＸＭを、ローラ部材９２で引っ張って単体搬送しようとすると、帯状の多孔質補強膜ＸＭ膜の幅Ｗが、破線で囲った部分に示すように狭くなるネックインと呼ばれる現象が生じた。多孔質補強膜は、軟薄膜であるため、設備の最低搬送張力でも例えば１４％を超えるネックインが発生した。これに対して、本実施形態では、前述したように、補強膜ＲＭは搬送時に変形することがないことから、ネックインが生じることがない。

【0042】

さらに、電解質ポリマ単膜ＥＭと補強膜ＲＭとを貼り合わせるために、電解質ポリマ単膜ＥＭを搬送するに際し、電解質膜用バックフィルムＥＳを支えとして電解質ポリマ単膜ＥＭを搬送することができるから、補強膜ＲＭが変形することを防止することができる。従来、電解質ポリマ単膜を引っ張って単体搬送しようとすると、破断し易かった。電解質ポリマ単膜は軟薄膜であり、低延性のため、設備の最低搬送張力でも破断し易かった。これに対して、本実施形態では、前述したように、電解質ポリマ単膜ＥＭは搬送時に変形することがないことから、破断し難い。実験によって効果を検証してみたが、従来の実施形態では、２０ｍに１回程度の破断が発生したが、これに対して、本実施形態では、その１０倍の距離である２００ｍでも１回も破断がなかった。

【0043】

・変形例１：
前記実施形態では、工程１から工程６までの処理はバッチ処理を基本としていたが、これに替えて、連続した一連の工程で、作業者の手を借りることなく製造するようにしてもよい。

【0044】

・変形例２：
前記実施形態では、補強膜ＲＭ、電解質ポリマ単膜ＥＭ共にバックフィルムを貼り合わせる構成としたが、これに替えて、補強膜ＲＭだけにバックフィルムを貼り合わせる構成としてもよい。

【0045】

・変形例３：
前記実施形態では、多孔質補強膜は、ＰＴＦＥとしたが、これに換えて、高分子ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリイミド等の他の多孔質の高分子樹脂としてもよい。また、多孔質補強膜や高分子電解質前駆体の薄膜の膜厚についても、第１実施形態と相違する厚さとしてもよい。補強膜用バックシートは、ＯＰＰとしたが、これに換えて、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）としてもよい。

【0046】

・変形例４：
前記実施形態では、補強膜用バックフィルムＲＳおよび電解質膜用バックフィルムＥＳは、薄い膜状のフィルムとしたが、必ずしもフィルムと呼ばれるものでなくてもよく、シート状のものであればよい。

【0047】

・変形例５：
前記実施形態では、ローラによって引っ張ることで搬送を行う構成であったが、これに換えて、複数のローラを一列に配置し、その上に運搬物を載せて移動させることによって搬送を行う構成等の他の方法で搬送する構成としてもよい。

【0048】

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０…装置
１２、１４…繰り出しロール
１６…ローラ部材
１８…巻き取りロール
２０…装置
２２、２４…繰り出しロール
２６…ローラ部材
２８…巻き取りロール
３０…装置
３２、３４…繰り出しロール
３６…ローラ部材
３８…巻き取りロール
４０…装置
４２…繰り出しロール
４４…剥離バー
４６、４８…巻き取りロール
５０…装置
５２、５４…繰り出しロール
５６…ローラ部材
５８…巻き取りロール
６０…装置
６２…繰り出しロール
６４…剥離バー
６６、６８…巻き取りロール
７０…装置
７１、７２、７３…繰り出しロール
７４、７５、７６…送りローラ
７７…巻き取りロール
ＲＭ…補強膜
ＥＭ…電解質ポリマ単膜
ＲＳ…補強膜用バックフィルム
ＥＳ…電解質膜用バックフィルム
Ｍ１…バックフィルム付き補強膜
Ｍ２…バックフィルム付き電解質膜
Ｍ３…第１中間積層膜
Ｍ４…第２中間積層膜
Ｍ５…第３中間積層膜
Ｍ６…第４中間積層膜
Ｍ７…積層膜
ＦＬ…フッ素系フィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】