特開 2024-171193 高分子樹脂含浸フィルムの製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171193

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】高分子樹脂含浸フィルムの製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B05D 3/12 20060101AFI20241204BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20241204BHJP

   B05C 5/02 20060101ALI20241204BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

B05D3/12 A

B05D7/00 A

B05D3/12 C

B05C5/02

B05C11/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088140

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100113170

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 和久

(72)【発明者】

【氏名】土田 修三

(72)【発明者】

【氏名】上山 康博

(72)【発明者】

【氏名】山本 曜子

(72)【発明者】

【氏名】関 良平

【テーマコード（参考）】

4D075

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

4D075AC02

4D075AC80

4D075AC88

4D075AC91

4D075AC93

4D075AC95

4D075AE03

4D075BB05Z

4D075BB24Z

4D075BB56Z

4D075BB91Z

4D075CA35

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA04

4D075DC19

4D075EA05

4D075EB16

4D075EC30

4F041AA12

4F041AB01

4F041BA12

4F041BA34

4F041BA56

4F041CA02

4F042AA22

4F042AB00

4F042BA06

4F042BA25

4F042DB00

4F042DF19

4F042DF23

4F042ED02

(57)【要約】

【課題】多孔性シートに機能性高分子が含浸された高分子樹脂含浸フィルムを連続的かつ安定に製造する製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】高分子樹脂含浸フィルムの製造方法は、シート状の基材と高分子樹脂含有多孔性シートとの積層構造からなる高分子樹脂含浸フィルムの製造方法であって、高分子樹脂含有溶液をシート状の基材上に塗布し塗工膜を形成する塗工工程と、塗工膜の液面に多孔性シートを積層させ、多孔性シートに高分子樹脂含有溶液を浸透させ、基材、高分子樹脂含有溶液、及び多孔性シートの順に積層された積層体を形成し、多孔性シートへ高分子樹脂含有溶液を含浸させる含浸工程と、積層体を減圧雰囲気に晒すことで含浸を促進させる減圧工程と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シート状の基材と高分子樹脂含有多孔性シートとの積層構造からなる高分子樹脂含浸フィルムの製造方法であって、
高分子樹脂含有溶液をシート状の基材上に塗布し、塗工膜を形成する塗工工程と、
前記塗工膜の液面に多孔性シートを積層させ、前記多孔性シートに前記高分子樹脂含有溶液を浸透させ、前記基材、前記高分子樹脂含有溶液、及び前記多孔性シートの順に積層された積層体を形成し、多孔性シートへ高分子樹脂含有溶液を含浸させる含浸工程と、
前記積層体を減圧雰囲気に晒すことで含浸を促進させる減圧工程と、
を含む、高分子樹脂含浸フィルムの製造方法。

【請求項2】

前記積層体の減圧において、前記積層体の多孔性シート側を減圧雰囲気にする、
請求項１に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造方法。

【請求項3】

高分子樹脂含浸フィルムを連続的に製造する高分子樹脂含浸フィルムの製造装置であって、
連続走行するシート状の基材を搬送する基材搬送機構と、
高分子樹脂含有溶液を前記基材上に塗布し、塗工膜を形成する塗工機構と、
前記塗工膜の液面に連続走行する多孔性シートを積層させ、前記基材、前記高分子樹脂含有溶液、及び前記多孔性シートの順に積層された積層体を形成する多孔性シート積層機構と、
前記積層体を減圧処理する減圧チャンバーと、
を備える、高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項4】

前記減圧チャンバーは、前記積層体の多孔性シート側を減圧させる、
請求項３に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項5】

前記減圧チャンバーを通過する前記積層体の前記基材側に当接し、前記基材を支持する基材支持体をさらに含む、請求項３又は4に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項6】

前記減圧チャンバーの前記多孔性シートに面する開口部において、前記多孔性シートに対して概平行に設置された整流板をさらに含む、請求項３又は4に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項7】

前記整流板は、複数枚の重なった板状体を含み、
前記板状体の重なり量を変化させることで前記整流板の長さを調節する、
請求項６に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項8】

前記整流板は、前記減圧チャンバーと角度が可変な接合部材を介して接続され、
前記接合部材の角度を変化させることで前記多孔性シートに対する前記整流板の角度を調節する、
請求項６に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【請求項9】

前記整流板は、前記減圧チャンバーと接続部の長さが可変な接合部材を介して接続され、
前記接合部の長さを変化させることで、前記多孔性シートに対する距離を調整する、請求項６に記載の高分子樹脂含浸フィルムの製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、多孔性フィルムに機能性高分子樹脂を含浸させた高分子樹脂含浸フィルムの製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境問題に関する関心が高まり、燃料電池や水電解など水素を利活用するデバイスおよび装置に関する技術開発が盛んである。また、その中でデバイスや装置の性能を左右する重要部材として、水素イオンなどのカチオンイオンを透過させる、もしくは水酸化物イオンなどのアニオンイオンを透過させる電解質膜など、機能性を有した高分子材料から構成される機能性膜への関心が高くなっている。しかし機能成膜の耐久性、機械強度などの信頼性に対する課題があり、機能性膜へ補強材を導入する検討がなされており、その補強材を用いた機能性膜の製造方法に関する内容が多数報告されている。

【0003】

例えば、補強材として多孔性膜を用い、機能高分子材料として高分子電解質を用いた場合の製造方法、および製造装置の内容が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図１１は、特許文献１に係る製造装置の構成を示す概略図である。この図１１を用いて特許文献１の製造方法について説明する。

【0004】

特許文献１の製造方法では、まず、多孔性膜６１を中心に、両面から高分子電解質膜６２で挟み込み、さらにその外側の両面より剥離性保護シート６３で挟み込み、積層状態の積層シートとして搬送される。次に、その積層状態のまま、一対の圧着ロール６４へ搬送される。ここで一対の圧着ロール６４を構成する片方のロール６５と、もう一方のロール６６上をエンドレスに回転するＳＵＳベルト６７の間に上記積層シートを搬送させる。その間、ＳＵＳベルトを通じて積層シートを予備加熱し、ロール６５とロール６６との間で圧着することで、高分子電解質膜６２を溶融状態にし、多孔性膜６１へ含浸させている。その後、剥離性保護シート６３を剥離し、多孔性膜で強化された高分子電解質膜６８が製造されている。

【0005】

次に、別の製造方法を用いた報告もある（例えば、特許文献２参照。）。図１２は、特許文献２に係る製造装置の構成を示す概略図である。図１２を用いて特許文献２の製造方法を説明する。

【0006】

特許文献２の製造方法では、連続で供給される基材７１上に、塗布手段７２を用いて高分子電解質溶液を塗布し、その塗工面に多孔質材料７３を貼り合わせ、加熱ローラ７４を用いて乾燥させる。さらに多孔性材料７３の上に塗布手段７５を用いて高分子電解質溶液を塗布し、乾燥炉７６で乾燥させることで、多孔質材料７３で強化された高分子電解質膜７７が基材７１上に形成された積層シート７８として製造されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８－２７７２８８号公報

【特許文献2】特開２０１１－２２２４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、前記特許文献１の構成では、以下の課題が存在する。
特許文献１の構成では、図１１に示すように、多孔性膜６１を両面から非溶融状態の高分子電解質膜６２で挟みこみ、さらにその両面を剥離性保護シート６３で挟み込んだ状態で、加熱、加圧することで高分子電解質膜を溶融させ、多孔性膜内へ高分子電解質を含浸させている。ここで、加熱、加圧する直前において多孔性膜６１内に存在していた気体（ここでは空気）は、高分子電解質膜６２および剥離性保護シート６３により内部に保持された状態になる。そのため加熱、加圧すると、内部に保持された気体は十分抜けきらず、多孔性膜で強化された高分子電解質膜６８の内部に気泡として残存してしまう。

【0009】

また前記特許文献２の構成では、以下の課題が存在する。
特許文献２の構成では、図１２に示すように、基材７１上に高分子電解質溶液を塗工し、その塗工面に多孔質材料７３を貼り合わせることで多質性材料７３に高分子電解質溶液を含浸させ、一旦乾燥させた後、多孔質材料７３の上面に再度高分子電解質溶液を塗工し乾燥させている。ここで多孔質材料７３を貼り合わせた含浸工程において、多孔質材料７３の表面状態や空隙サイズおよび密度のばらつきなどの影響で、高分子電解質溶液の含浸状態に不均一性が発生し、多孔質材料７３の空隙において部分的に高分子電解質溶液が充填されない箇所が発生する。その後、乾燥させることで、高分子電解質溶液が充填されていない状態で固化し、更にその上に高分子電解質溶液を塗工されることになる。しかし１回目の乾燥で、初めに塗布された高分子電解質溶液は固化しているため、多孔質材料７３内の未充填部分における気泡の抜け道が塞がれ、結果として、完成する多孔質材料で強化された高分子電解質膜７７の内部に気泡が残留することに繋がる。

【0010】

このように、高分子電解質膜内に気泡が残留することで高分子電解質膜のイオン電導性低下、ばらつき発生など膜性能低下の繋がり、その結果、例えば燃料電池や水電解装置において、デバイスや装置の性能低下を引き起こす原因となる。

【0011】

本開示は、上述した従来の課題を解決するもので、例えば高分子電解質のような機能性高分子と、多孔性膜および多孔質材料のような多孔性シートを用い、多孔性シートに機能性高分子が含浸された複合化フィルム（以降、高分子樹脂含浸フィルムと述べる）を連続的かつ安定に製造する製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本開示に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法は、シート状の基材と高分子樹脂含有多孔性シートとの積層構造からなる高分子樹脂含浸フィルムの製造方法であって、高分子樹脂含有溶液をシート状の基材上に塗布し塗工膜を形成する塗工工程と、塗工膜の液面に多孔性シートを積層させ、多孔性シートに高分子樹脂含有溶液を浸透させ、基材、高分子樹脂含有溶液、及び多孔性シートの順に積層された積層体を形成し、多孔性シートへ高分子樹脂含有溶液を含浸させる含浸工程と、積層体を減圧雰囲気に晒すことで含浸を促進させる減圧工程と、を含む。

【0013】

また、本開示に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、高分子樹脂含浸フィルムを連続的に製造する高分子樹脂含浸フィルムの製造装置であって、連続走行するシート状の基材を搬送する基材搬送機構と、高分子樹脂含有溶液を基材上に塗布し、塗工膜を形成する塗工機構と、塗工膜の液面に連続走行する多孔性シートを積層させ、基材、高分子樹脂含有溶液、及び多孔性シートの順に積層された積層体を形成する多孔性シート積層機構と、積層体を減圧処理する減圧チャンバーと、を備える。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本開示に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法および製造装置によれば、多孔性シートへの機能性高分子の含浸が促進され、含浸状態のばらつきを低減することで気泡混入を低減し、残留気泡が少ない高分子樹脂含浸フィルムを製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）～（ｇ）は、実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルム製造方法の各工程の断面構成を示す概略断面図である。

【図2】実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の構成を示す概略図である。

【図3】実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の減圧チャンバーの構成を示す拡大概略断面図である。

【図4A】実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の構成を示す概略図である。

【図4B】実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の別例の構成を示す概略図である。

【図5】実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバー付近の拡大概略断面図である。

【図6】実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における別例の減圧チャンバー付近の拡大概略断面図である。

【図7】実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における整流板取付け部の拡大概略断面図である。

【図8】図６の実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバーのＡ－Ａ方向に見た断面構造を示す拡大概略断面図である。

【図9】実施の形態３に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバーの断面構成を示す拡大概略断面図である。

【図10】実施の形３に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における別例の減圧チャンバーの断面構成を示す拡大概略断面図である。

【図11】特許文献１に記載された従来の高分子樹脂含浸フィルム製造装置の構成を示す概略図である。

【図12】特許文献２に記載された従来の高分子樹脂含浸フィルム製造装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

第１の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法は、シート状の基材と高分子樹脂含有多孔性シートとの積層構造からなる高分子樹脂含浸フィルムを製造する方法であって、高分子樹脂含有溶液をシート状の基材上に塗布し、塗工膜を形成する塗工工程と、塗工膜の液面に多孔性シートを積層させ、多孔性シートに高分子樹脂含有溶液を浸透させ、基材、高分子樹脂含有溶液、及び多孔性シートの順に積層された積層体を形成し、多孔性シートへ高分子樹脂含有溶液を含浸させる含浸工程と、積層体を減圧雰囲気に晒すことで含浸を促進させる減圧工程と、を含む。

【0017】

第２の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法は、上記第１の態様において、積層体の減圧において、積層体の多孔性シート側を減圧雰囲気にしてもよい。

【0018】

第３の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、高分子樹脂含浸フィルムを連続的に製造する高分子樹脂含浸フィルムの製造装置であって、連続走行するシート状の基材を搬送する基材搬送機構と、高分子樹脂含有溶液を基材上に塗布し、塗工膜を形成する塗工機構と、塗工膜の液面に連続走行する多孔性シートを積層させ、基材、高分子樹脂含有溶液、及び多孔性シートの順に積層された積層体を形成する多孔性シート積層機構と、積層体を減圧処理する減圧チャンバーと、を備える。

【0019】

第４の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第３の態様において、減圧チャンバーは、積層体の多孔性シート側を減圧させてもよい。

【0020】

第５の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第３又は第４の態様において、減圧チャンバーを通過する積層体の基材側に当接し、基材を支持する基材支持体をさらに含んでもよい。

【0021】

第６の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第３から第５のいずれかの態様において、減圧チャンバーの前記多孔性シートに面する開口部において、前記多孔性シートに対して概平行に設置された整流板をさらに含んでもよい。

【0022】

第７の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第６の態様において、整流板は、複数枚の重なった板状体を含み、板状体の重なり量を変化させることで整流板の長さを調節してもよい。

【0023】

第８の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第６又は第７の態様において、整流板は、減圧チャンバーと角度が可変な接合部材を介して接続され、接合部材の角度を変化させることで多孔性シートに対する前記整流板の角度を調節してもよい。

【0024】

第９の態様に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、上記第６から第８のいずれかの態様において、整流板は、減圧チャンバーと接続部の長さが可変な接合部材を介して接続され、接合部の長さを変化させることで、多孔性シートに対する距離を調整してもよい。

【0025】

以下、実施の形態に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法及び製造装置について、添付図面を参照しながら説明する。

【0026】

（実施の形態１）
＜高分子樹脂含浸フィルムの製造方法＞
図１は、実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法を示す概略図である。
図１を用いて高分子樹脂含浸フィルム製造プロセスを説明する。
（１）まず、連続的に搬送可能なシート状の基材１を準備する（図１（ａ））。基材は、例えば、通常用いられる高分子樹脂からなるものであってもよい。ここで、基材１の表面は、後工程で使用する高分子樹脂溶液がなじむ様に表面コーティングや表面洗浄などの表面処理を施しておいてもよい。具体的には、高分子樹脂溶液との濡れ性が悪いと、塗工した際に塗工面にはじきや抜けが発生してしまう。一方、濡れ性が良すぎると、最終的に基材から形成された高分子樹脂含浸フィルムを剥す際に、安定して剥せない問題が起きうるため、適宜使用する高分子樹脂溶液および基材に合わせて表面処理を実施すればよい。

【0027】

（２）次に、基材１の表面の所定の範囲に高分子樹脂溶液を塗工し、塗工膜２を形成する（塗工工程）（図１（ｂ））。

【0028】

（３）さらに、塗工面２の表面に、多孔性シート３を所定のテンションをかけながら貼り合わせる（含浸工程）。この時、塗工膜２を形成している高分子樹脂溶液が多孔性シート３内の空隙に徐々に含浸されていく（図中矢印４）。この状態において、基材１－塗工膜２－多孔性シート３の積層状態になっており、これを積層体５とする（図１ｃ）。

【0029】

＜多孔性シート＞
多孔性シートは、例えば、多孔性の高分子樹脂からなり、微細な連続する孔を内部に有する高分子フィルムや、高分子樹脂繊維の積層体から成る繊維フィルムが挙げられる。
また、高分子樹脂の組成として、例えば、ポリメチルメタクリレートなどのメタクリレート系樹脂、ポリスチレンなどのスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0030】

＜高分子樹脂溶液＞
高分子樹脂溶液は、例えば、機能性高分子である高分子電解質等のイオン性基含有高分子材料が溶剤に溶解した溶液である。
イオン性基含有高分子の一例として、例えば、含フッ素重合体や非フッ素重合体等が挙げられる。含フッ素重合体としては、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ホスホン酸基および／またはカルボキシ基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。また非フッ素重合体としては、ポリサルホン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
溶剤の一例として、揮発性溶剤が挙げられる。ここで上記イオン性基含有高分子材料が溶解し、基材および多孔性シートを溶解、劣化させず、乾燥工程で除去できる溶剤であることが望ましく、例えば、アルコールや、ジメチルアセトアミド、 Ｎ-メチル-２-ピロリドン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0031】

（４）次に、積層体５を減圧雰囲気に晒す（減圧工程）。これによって、多孔性シート３内における高分子樹脂溶液の未含浸部において、気泡が抜けやすく含浸を促進させる効果がある（図中矢印６）。ここで、多孔性シート３内へ十分に高分子樹脂溶液が含浸された積層体５を形成しておく（図１（ｄ））。なお、この場合において、積層体５の多孔性シート３側を減圧雰囲気にしてもよい。これによって、多孔性シート３内への高分子樹脂溶液の含浸を促進させることができる。

【0032】

（５）その積層体５の多孔性シート３側に、重ねるように高分子樹脂溶液を塗工し塗工膜７を形成し、基材１上において高分子樹脂溶液２および７に挟まれた多孔性シート３から構成される三層構造８を形成しておく（図１（ｅ））。

【0033】

（６）さらに、この三層構造８の形状を維持したまま基材１ごと加熱乾燥させる。ここで加熱乾燥する際、高分子樹脂溶液中の溶剤が気化される（図中矢印９）ため、気化した溶剤を排気しながら乾燥させる。また、ここで重要なのは乾燥速度であり、乾燥速度が速いと、三層構造を形成している上面側の高分子樹脂溶液７が、基材側の高分子樹脂溶液２より早く乾燥し固化してしまい、基材側の高分子樹脂溶液２の乾燥を妨げる原因になってしまう。そのため基材側の高分子樹脂溶液２内の溶剤が多孔性シート３を介して高分子樹脂溶液７側へ拡散する速度に合わせて、乾燥速度つまり溶剤気化９の速度を適宜調節する必要がある（図１（ｆ））。

【0034】

（７）乾燥後、基材１の上に基材側の高分子樹脂溶液２が固化した高分子樹脂層１０と、上面側の高分子樹脂溶液７が固化した高分子樹脂層１１と、それらに挟まれた内部の空隙に高分子樹脂が浸透、充填された多孔性シート３と、で構成される高分子樹脂含浸フィルム１２が形成される（図１ｇ）。ここで最終的に、基材１から高分子樹脂含浸フィルム１２を剥離し、必要に応じて残留溶剤を除去して使用することも可能である。

【0035】

＜高分子樹脂含浸フィルムの製造装置＞
次に、図２は、実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の構成を示す概略図である。図１で説明した高分子樹脂含浸フィルムの製造方法を具現化する高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の一例として説明する。
高分子樹脂含浸フィルムの製造装置は、基材搬送機構と、第一の塗工機構２３と、多孔性シート積層機構２５と、減圧チャンバー２６と、第二の塗工機構２９と、乾燥機構３０と、を含む。
以下に、高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の各構成要素について説明する。

【0036】

＜基材搬送機構＞
まず、基材１を基材巻き出しロール２０から引き出し、巻き取りロール３１で巻き取る。基材巻き出しロール２０と、巻き取りロール３１とによって基材１を連続的に搬送可能にする基材搬送機構を構成している。この機構により、基材１の搬送速度やテンション調整が可能である。

【0037】

次に、この巻き出しロール２０と巻き取りロール３１との間に、以下の各機構が順に構成されている。

【0038】

＜第一の塗工機構＞
基材１の裏面を維持する支持ロール２１と、基材表面に高分子樹脂溶液を塗工する塗工ノズル２２とによって、基材１上に塗工膜を形成する第一の塗工機構２３を構成している。

【0039】

＜多孔性シート積層機構＞
多孔質シート巻き出しロール２４から多孔性シート３を巻き出し、前記塗工膜の液面に多孔性シートを積層させ、基材と、高分子樹脂含有溶液と、多孔性シートとが順に積層された積層体を形成する。多孔質シート巻き出しロール２４と、多孔性シート３を搬送する複数のローラとによって、多孔性シート積層機構２５を構成している。

【0040】

＜減圧チャンバー＞
減圧チャンバー２６によって、前記積層体を減圧雰囲気に晒し多孔性シート内の気泡が抜けやすくし、高分子樹脂溶液の多孔質シートへの含浸を促進させることができる。

【0041】

＜第二の塗工機構＞
前記積層体の基材側を支持する支持ロール２７と、多孔性シート側から高分子樹脂溶液を塗工性し、塗工膜を形成する塗工ノズル２８と、によって、第二の塗工機構２９を構成している。

【0042】

＜乾燥機構＞
乾燥機構３０によって、基材ごと乾燥させることで高分子樹脂溶液内の溶剤を除去し、基材１上に高分子樹脂と多孔性シートからなる高分子樹脂含浸フィルム１２を形成する。

【0043】

ここで、塗工ノズル２２、２８とは、高分子樹脂溶液を塗布する目的のものであり、各種塗工方法に用いる塗布手段であれば用いることができる。例えば、ダイコート法におけるダイヘッド、ナイフコート法におけるナイフブレード、ロールコート法における塗布ロール、スプレーコート法におけるスプレーノズル、などがあり、使用する高分子樹脂溶液により適宜選択する要件であり、特に限定されるものではない。

【0044】

また、前記第二の塗工機構２９は、必要に応じて設置してもよく、省略してもよい。例えば、前記減圧チャンバーにより高分子樹脂溶液が多孔性シートに十分浸透し、多孔性シート表面上に高分子樹脂溶液が染み出すような場合は省略することも可能である。

【0045】

本実施の形態１に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置を用いることで、前記減圧チャンバー２６により高分子樹脂溶液の塗工面に積層された多孔性シートへの高分子樹脂溶液の含浸が促進されるため、最終的に形成される高分子樹脂含浸フィルムへの気泡の残留を低減することができ、性能向上、歩留まり向上の効果が期待できる。

【0046】

＜減圧チャンバーの詳細構成について＞
さらに、この減圧チャンバー２６に関する詳細について説明する。
図３は、減圧チャンバー２６の構成を示す拡大概略断面図であり、減圧チャンバー２６と搬送される基材１、高分子樹脂溶液２、及び多孔性シート３が順に積層された積層体５について、搬送方向の断面を示した概略断面図である。
図中で矢印方向に積層体５が搬送され、積層体５を構成する多孔性シート側の表面近傍へ減圧チャンバー２６が設置されている。減圧チャンバー２６は、少なくとも、別途真空ポンプや排気配管など減圧チャンバー内の気体を吸引する（図中４０）ことで、減圧チャンバー２６内を負圧にする手段と接続される排気口４１と、積層体５に面して積層体５の搬送方向と直交する幅方向（図の奥行方向）に広がる開口部４２とからなっている。この開口部４２の負圧力を利用して積層体５の表面を減圧雰囲気にし、高分子樹脂溶液２の多孔性シート３への含浸を促進させている。特に、開口部４２を形成する減圧チャンバーの壁４３と、多孔性シート３との隙間４４において、風が強く流れる。その多孔性シート表面を通過する風の流れにより多孔性シート表面が減圧雰囲気になり上記効果が促進される。
減圧チャンバー２６の内部と外部の差圧は、例えば、２０Ｐａ～５０ｋＰａに調整してもよい。ここで減圧チャンバー２６の排気機構は、ファンや真空ポンプなど適宜選択することが可能である。

【0047】

（実施の形態２）
図４Ａは、実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の構成を示す概略図である。図４Ｂは、実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置の別例の構成を示す概略図である。図５は、実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバー付近の拡大概略断面図である。
実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置では、減圧チャンバー２６による高分子樹脂溶液２の多孔性シート３への含浸促進効果をさらに安定化することができる。

【0048】

図３で示した減圧チャンバー２６および積層体５の関係では、積層体５の表面近傍が減圧雰囲気になるため、積層体５が減圧チャンバーの開口部４２に吸い寄せられる現象が発生する場合がある。その場合、上述した高分子樹脂溶液２の多孔性シート３への含浸促進効果が安定しない問題や、積層体５が減圧チャンバーの開口部４２に接触する不具合が発生する場合がある。実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置によれば、以下のように、上記の問題に対応することができる。

【0049】

図４に示すように、この製造装置では、減圧チャンバー２６を通過する基材１の裏面に当接する背面支持体３２を設けている。基材１は、基材巻き出しローラー２０と巻き取りローラー３１とで所定のテンションを印加しながら搬送されている。その基材１の背面から、例えばローラーのような凸形状の基材１に当接した背面支持体３２を設けることで、図５に示すように、背面支持体３２に基材１が密接した状態で搬送され、減圧による振動などの影響を解消することができる。また凸形状に搬送させることで、多孔性シート３からに気泡が抜けやすくなる効果も期待できる。

【0050】

さらに、この背面支持体３２へ、振動バイブレータや超音波振動子などによる振動を付与する機構を設けることも可能であり、高分子樹脂溶液２の多孔性シート３への含浸がより一層促進されやすい。また減圧チャンバーを通過する際、高分子樹脂溶液２内の溶媒の一部が揮発していくため、高分子樹脂溶液２の温度が低下する現象が発生する。その温度低下により、高分子樹脂溶液２の粘度が変化し、多孔性シート３への含浸が不安定になる問題も発生するため、必要に応じて、背面支持体３２にヒーターや温調媒体の循環など加熱機構を設け、温度を一定に保つことも有効である。
また、装置サイズの縮小化や、装置コスト低減のため、背面支持体３２と第二の塗工機構２９を構成する支持ロール２７とを兼用し、図４Ｂに示すように、これらを同一のローラー２７ａで対応することも可能である。

【0051】

＜減圧チャンバーの詳細構成について＞
次に、減圧チャンバーの構造の詳細構成を説明する
図３のような構成では、開口部４２を形成する減圧チャンバーの壁４３と、積層体５を形成する多孔性シート３との隙間４４を通過する風の風速が一番早く、一旦減圧チャンバーの開口部４２内部に流れる風は、風速は減少してしまう。そのため、多孔性シート３の表面を減圧雰囲気に維持する時間が短く、効果が得られにくい問題がある。特に基材１の搬送速度が速くなるほど、その効果が低減してしまう。

【0052】

そのため、上記問題を解決する方法の一例を、図６を用いて説明する。図６は、図５に対して改善した別例の減圧チャンバー付近の拡大概略断面図である。この減圧チャンバー２６では、開口部４２を形成する減圧チャンバーの壁４３の多孔性シート３と面する箇所に、多孔性シート３の搬送方向とほぼ平行に設置された整流板４５、４６を設けている。

【0053】

整流板４５は、減圧チャンバーの開口部４２において、積層体５の搬送方向の下流側に設置された板状の部材であり、整流板４６は、減圧チャンバーの開口部４２において、積層体５の搬送方向の下流側とは逆の上流側に設置された概板状の部材である。ここで概板状というのは、平板でも、一部湾曲していてもよく、整流板と多孔性シート３間の風の流れを調整するための部材であれば、特に限定されるものではない。

【0054】

この整流板４５、４６を設けることで、整流板４５と多孔性シート３とで成す隙間４７と、整流板４６と多孔性シート３とで成す隙間４８とに流れる風を制御できる。具体的な制御方法の一例として、隙間４７の圧損を隙間４８の圧損より小さくするように調整することが望ましい。隙間４７の圧損を隙間４８の圧損より小さくすることで、隙間４７を流れる風速が隙間４８を流れる風速よりも早くなるように設定することができる。そのことにより、搬送される多孔性シート３に対して、隙間４７において、搬送方向とは逆方向に流れる風が強くなり、多孔性シート３を搬送方向とは逆方向（下流側から上流側）に引き延ばしながら搬送される形態を実現できる。もし逆の場合、つまり隙間４７の圧損が隙間４８の圧損より大きい場合、隙間４８を通過する風によって多孔性シートが搬送方向（上流側から下流側）に向かって押しつけられ、多孔性シートのズレやシワ、偏りを発生させる不具合を生じさせる場合がある。そのため、隙間４７の圧損を隙間４８の圧損より小さくすることが重要である。

【0055】

この隙間４７の圧損を隙間４８の圧損より小さくする手段として、例えば、以下の方法がある。一例として、隙間４７の間隔（整流板４５と多孔性シート３間の距離）より隙間４８の間隔（整流板４６と多孔性シート３間の距離）を広くする方法である。また、別の一例として、整流板４５の長さを整流板４６の長さより短くすることで、隙間４７の長さ（整流板４５と多孔性シート３間の空間が占める基材搬送方向の長さ）を、隙間４８の長さ（整流板４６と多孔性シート３間の空間が占める基材搬送方向の長さ）より短くする方法である。

【0056】

また、上記方法を組み合わせ、隙間４７の圧損を隙間４８の圧損より小さくする方法として、整流板４５と整流板４６の角度を調節する方法が有効的である。その調整方法を具現化するため、整流板の角度、高さ、長さを調整する機構が製造装置に備えられていることが望ましい。調節する装置構成の一例として、図７を用いて説明する。図７は、図６における減圧チャンバーの壁４３と整流板４５との接続部における拡大概略断面図である。ここで整流板４６の接続部も同様な機構で調節可能であり、ここでは整流板４５を代表して説明する。
図７に示すように、減圧チャンバーの壁４３と整流板４５とは角度調節ジョイント５３により接続されている。角度調節ジョイント５３は、少なくとも２枚の取り付け板５１と、２枚の取り付け板５１の接続角度を調節可能な角度可変部５２により構成されている。この角度調節ジョイント５３により整流板４５の角度が調節可能である。

【0057】

また、角度調節ジョイント５３を構成する２枚の取り付け板５１は、それぞれ取付穴５４が設けられ、減圧チャンバーの壁４３の取付穴５４と整流板の取付穴５４とを介してビス５６により固定される。ここで取付穴５４を多数用意する、もしくは、長孔にすることで、整流板４５の高さを調節することが可能である。さらに、整流板４５自体を複数枚の板が重なった構成にし、上記取付孔の考え方と同様、長孔５４を使用することで、整流板４５の長さを調節することが可能である。また、ここでビス５６の固定方法の注意点として、ビスの突起が、整流板により発生する風の流れを乱す懸念があるため、風が流れる面、つまり整流板と多孔性シートとから成る隙間４７側に突起物が出ないように注意することが望ましい。

【0058】

このような調節機構を設けることで、整流板の角度、高さ、長さを調整することができ、使用する高分子樹脂溶液、多孔性シートや、搬送速度などに適した調整をすることが重要である。
また、整流板と基材との隙間を流れる空気の速度は、その差圧と整流板の長さ、距離、角度によって調整されるものであり、多孔性シートへの高分子樹脂溶液の含浸のしやすさや、基材の搬送速度によって適宜調整する項目である。

【0059】

次に、図８は、図６の実施の形態２に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバーのＡ－Ａ方向に見た断面構造を示す拡大概略断面図である。つまり、基材１の搬送方向（Ｘ方向）から見た、減圧チャンバーの搬送方向に対して垂直方向（横方向：Ｙ方向）についての断面図（図６における右側面から見た断面図）である。ここで減圧チャンバー２６の横方向（Ｙ方向）の両端部にも整流板５７、５８を設置することが望ましい。図６で説明した整流板４５、４６と積層体５の表面とで成す隙間４７、４８を通過する風速を安定制御するためには、図８における側面、つまり整流板５７、５８と積層体５の表面との隙間５９、６９を通過する風の流れを調整することが必要である。具体的には、隙間５９、６０を通過する風を極力少なくすることが、隙間５７、５８を通過する風の安定制御することに繋がる。そのため、隙間５９、６０における圧損を隙間５７，５８における圧損より大きく設定しておくことが重要である。その手段として上述した整流板の高さ、角度、長さの調整機構を利用することができる。調整する一例として、隙間５９、６０の間隔（整流板５７、５８と積層体５間の距離）が、上述した隙間４７および４８の間隔より小さくなるように設定することが望ましい。これによって、隙間５９、６０を通過する風を低減させることができる。

【0060】

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における減圧チャンバーの断面構成を示す拡大概略断面図である。図１０は、実施の形３に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造装置における別例の減圧チャンバーの断面構成を示す拡大概略断面図である。図９は、図６に対して整流板４５、４６を減圧チャンバーの内部方向へ設置した構成である。ここで整流板４５、４６は、別途上述した取付機構を用いて、高さ、角度、長さを調整可能な状態にしておいてもよい。

【0061】

図６では、基材１や積層体５を搬送するために製造装置にセッティングする立上げ作業の際、整流板４５、４６の先端に基材１や積層体５が引っ掛かりやすい問題が起こる場合がある。非常に薄い基材を扱うため、引っ掛かりによる傷、破れなどが発生し、それ起因で基材が破断してしまうなどハンドリング性が悪くなるのを防ぐため、例えば、図９に示すように、整流板の４５、４６の少なくとも一方を減圧チャンバーの内部方向へ設置することも有用である。

【0062】

図１０は、図６に対して減圧チャンバーの排気口４１を広く設けた構成である。これによって、別途設けられた減圧チャンバー内を負圧にする機構（図示せず）と接続された排気口４１の断面が狭い場合に排気口４１による圧損が生じ、開口部４２への十分な負圧効果を発揮しにくくなる問題を抑制することができる。また、排気口４１の断面積より開口部４２の断面積を小さくしておくことも、装置設計上の制約を回避する観点から有用である。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本開示に係る高分子樹脂含浸フィルムの製造方法および製造装置は、例えば高分子性の多孔性フィルムを補強材として使用し、前記多孔性フィルムにイオン電導性など機能性を付与した高分子樹脂を含浸させることで、機能性および強度を両立した高分子樹脂含浸フィルムを形成することが可能となる。

【符号の説明】

【0064】

１ 基材
２、７ 高分子樹脂溶液
３ 多孔性シート
５ 積層体
１２ 高分子樹脂含浸フィルム
２０ 基材巻き出しロール
２２、２８ 塗工ノズル
２３ 第一の塗工機構
２４ 多孔性フィルム巻き出しロール
２６ 減圧チャンバー
２７ 支持ロール
２７ａ ローラー（支持ロールと背面支持体とを兼ねる）
２９ 第二の塗工機構
３０ 乾燥機構
３１ 基材巻取りロール
３２ 背面支持体
４１ 排気口
４２ 開口部
４３ 減圧チャンバーの壁
４５、４６、５７、５８ 整流板
５３ 角度調節ジョイント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】