JP5838944B2 - Method for producing reinforcing membrane used for electrolyte membrane for fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池用電解質膜に用いられる補強膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a reinforcing membrane used for an electrolyte membrane for fuel cells.
燃料電池に用いられる電解質膜の薄膜化に伴う強度の低下を補うために、多孔質の補強膜を電解質膜に積層することにより補強された電解質膜(「補強電解質膜」とも呼ぶ)が利用されている。補強膜として用いられる多孔質膜の製膜は、例えば、シート状の膜材を延伸、焼成等することにより実行される。 In order to compensate for the decrease in strength caused by the thinning of the electrolyte membrane used in fuel cells, an electrolyte membrane reinforced by laminating a porous reinforcing membrane on the electrolyte membrane (also called “reinforcing electrolyte membrane”) is used. ing. The formation of a porous film used as a reinforcing film is performed by, for example, stretching and baking a sheet-like film material.
なお、特許文献1には、延伸ムラやネックインの発生を抑制するために、膜材を、把持手段によって把持しつつ一方向に搬送させることにより幅方向に広げて膜延伸を行う技術が開示されている。また、特許文献2には、電極ペーストが塗工された電解質膜が変形しないように固定部材に固定して乾燥させるとともに、乾燥させた電解質膜を固定部材に固定しつつ電解質膜に水分を吸収させることにより、膜電極接合体に皺が発生するのを抑制する技術が開示されている。
Patent Document 1 discloses a technique for extending a film in the width direction by conveying a film material in one direction while being gripped by a gripping means in order to suppress the occurrence of stretching unevenness and neck-in. Has been. In
ここで、電解質膜の補強膜としては、疲労耐久性向上の為に面内強度が高いことが望ましく、発電特性向上の為に多孔構造が良好、例えば、高気孔率であることや高通気性であること等が望ましい。これに対して、PTFEを用いた多孔質の補強膜を、上記したように、膜材の延伸や焼成等により製膜する場合、延伸時のネックインの発生や焼成時の熱収縮の発生等により気孔率の低下や強度の低下が発生し、焼成時の熱プレスにより細孔の閉塞が発生する、という問題がある。気孔率の低下や強度の低下は、例えば、以下のように発生する。すなわち、PTFEによる膜の気孔率や強度の向上のためには、一般的に、少なくとも一方向に延伸する必要があるが、延伸後の焼成前に延伸のために行っていた膜把持を開放する、あるいは、焼成時に未固定で焼成すると、膜材の弾性回復力や配向熱緩和により膜が収縮してしまい、気孔率や強度が低下してしまう場合がある。また、細孔の閉塞は、例えば、以下のように発生する。すなわち、延伸した膜材の焼成は、例えば、膜材を加熱ロール(「焼成ロール」とも呼ぶ)に接触させることにより実行されるが、焼成固定化のためには、加熱温度をPTFEの融点以上としてPTFEの結晶構造を壊して非晶部を増加させる必要がある。これに対して、加熱効率を向上させるために、加熱ロールを膜材にあらかじめ定めた圧力で押し付けて膜材の面内で加熱ロールが確実に接触するようにすると、溶融状態の膜材に対して加熱ロールから応力が付与されることになり、この応力による膜厚方向の変形が発生し、結果として、細孔の閉塞(「膜潰れ」とも呼ぶ)を招くことになる。なお、これらの問題は、PTFEを用いた補強膜の製膜に限らず、他の補強膜の製膜においても同様の課題である。 Here, as the reinforcing membrane of the electrolyte membrane, it is desirable that the in-plane strength is high in order to improve fatigue durability, and the porous structure is good in order to improve power generation characteristics, for example, high porosity or high air permeability. It is desirable that On the other hand, when a porous reinforcing film using PTFE is formed by stretching or firing the film material as described above, neck-in during stretching, heat shrinkage during firing, etc. As a result, the porosity and the strength are reduced, and there is a problem that the pores are clogged by hot pressing during firing. For example, the porosity and the strength are reduced as follows. That is, in order to improve the porosity and strength of the film by PTFE, it is generally necessary to stretch in at least one direction, but the film gripping performed for stretching is released before firing after stretching. Alternatively, if unfired when fired, the film may shrink due to the elastic recovery force of the film material or relaxation of orientation heat, and the porosity and strength may be reduced. Further, the clogging of the pores occurs as follows, for example. That is, the stretched film material is fired, for example, by bringing the film material into contact with a heating roll (also referred to as a “baking roll”), but for heating and fixing, the heating temperature is higher than the melting point of PTFE. It is necessary to increase the amorphous part by breaking the crystal structure of PTFE. On the other hand, in order to improve the heating efficiency, if the heating roll is pressed against the film material at a predetermined pressure to ensure that the heating roll comes into contact with the film material, As a result, stress is applied from the heating roll, and deformation in the film thickness direction is caused by this stress, resulting in pore clogging (also referred to as “film collapse”). These problems are not limited to the formation of a reinforcing film using PTFE, and the same problem applies to the formation of other reinforcing films.
なお、特許文献1の膜の延伸技術においては、膜の幅方向のネックインの抑制については考慮されているが、膜の熱収縮や膜厚方向の変形(膜潰れ)については何ら考慮されていない。また、特許文献2の膜電極接合体の製造技術においては、電解質膜の補強膜についての記載がなく、補強膜のネックインや、膜の熱収縮、膜潰れについては何ら考慮されていない。
In the film stretching technique of Patent Document 1, the suppression of neck-in in the width direction of the film is considered, but no consideration is given to thermal contraction of the film or deformation in the film thickness direction (film collapse). Absent. Moreover, in the manufacturing technique of the membrane electrode assembly of
以上のように、補強膜として用いられる多孔質膜の製膜において、多孔構造の破壊および機械強度低下の要因である膜材焼成時の熱収縮や膜厚方向の変形を抑制することが望まれていた。 As described above, in the production of a porous film used as a reinforcing film, it is desired to suppress thermal shrinkage and deformation in the film thickness direction when the film material is fired, which is a cause of destruction of the porous structure and a decrease in mechanical strength. It was.
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。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池用電解質膜に用いられる多孔質の補強膜の製造方法が提供される。この補強膜の製造方法は、前記補強膜の製造時の膜材の搬送路中に、前記膜材を焼成するための焼成ロールを配置するとともに、焼成ロールに沿って上流側および下流側にガイドロールを配置し;両側の前記ガイドロールを介して前記膜材を前記焼成ロールに接触させるとともに、前記膜材を前記焼成ロールから送り出すことにより、前記上流側のガイドロールから前記下流側のガイドロールまでの間において、前記膜材を前記焼成ロールに沿って接触させて焼成する。この形態の補強膜の製造方法によれば、上流側および下流側のガイドロールにより、従来のような膜材への応力を付与せずに膜材を焼成ロールに沿って接触させて焼成することができるので、焼成時における膜材の膜厚方向の変形を抑制して、細孔の閉塞のような多孔構造の破壊を抑制することができる。この結果、多孔構造の破壊の要因である膜材焼成時の膜厚方向の変形を抑制しつつ燃料電池用電解質膜の補強膜を製造することが可能となる。 (1) According to one aspect of the present invention, a method for producing a porous reinforcing membrane used for an electrolyte membrane for fuel cells is provided. In this reinforcing film manufacturing method, a firing roll for firing the film material is disposed in a transport path of the film material at the time of manufacturing the reinforcing film, and guides are provided upstream and downstream along the firing roll. A roll is disposed; the film material is brought into contact with the calcining roll through the guide rolls on both sides, and the film material is fed out from the calcining roll, whereby the downstream guide roll is disposed from the upstream guide roll. In the meantime, the film material is fired by bringing it into contact with the firing roll. According to the manufacturing method of the reinforcing film in this form, the upstream and downstream guide rolls are fired by bringing the film material into contact with the firing roll without applying stress to the film material as in the past. Therefore, the deformation of the film material in the film thickness direction during firing can be suppressed, and the destruction of the porous structure such as the blocking of the pores can be suppressed. As a result, it is possible to manufacture a reinforcing membrane for an electrolyte membrane for a fuel cell while suppressing deformation in the thickness direction during firing of the membrane material, which is a cause of destruction of the porous structure.
(2)上記形態の補強膜の製造方法において、前記補強膜の製造用の膜材の搬送方向に垂直な幅方向の両端部を把持する把持手段を配置し;前記膜材が把持されている搬送路中に、前記膜材を焼成するための焼成ロールを配置するとともに、焼成ロールに沿って上流側および下流側にガイドロールを配置し;前記把持手段により前記膜材を把持しつつ、両側の前記ガイドロールを介して前記膜材を前記焼成ロールに接触させるとともに、前記膜材を前記焼成ロールから送り出すことにより、前記上流側のガイドロールから前記下流側のガイドロールまでの間において、前記膜材を前記焼成ロールに沿って接触させて焼成するようにしてもよい。この形態の補強膜の製造方法によれば、焼成過程において膜材は把持手段により把持されているので、焼成時における膜材の膜厚方向の変形を抑制して、細孔の閉塞のような多孔構造の破壊を抑制することに加えて、ネックインや膜の収縮等を抑制することができる。この結果、多孔構造の破壊および機械強度低化の要因である膜材焼成時の熱収縮や膜厚方向の変形等を抑制しつつ燃料電池用電解質膜の補強膜を製造することが可能となる。 (2) In the method for manufacturing a reinforcing film according to the above aspect, gripping means for gripping both ends in the width direction perpendicular to the conveying direction of the film material for manufacturing the reinforcing film is disposed; the film material is gripped A firing roll for firing the film material is disposed in the conveyance path, and guide rolls are disposed on the upstream side and the downstream side along the firing roll; both sides of the film material are gripped by the gripping means. The film material is brought into contact with the calcining roll through the guide roll, and the film material is sent out from the calcining roll, so that between the upstream guide roll and the downstream guide roll, The film material may be fired by bringing it into contact with the firing roll. According to the manufacturing method of the reinforcing film of this embodiment, since the film material is held by the holding means in the firing process, deformation in the film thickness direction of the film material at the time of firing is suppressed, and pores are blocked. In addition to suppressing the destruction of the porous structure, neck-in and film shrinkage can be suppressed. As a result, it becomes possible to manufacture a reinforcing membrane for an electrolyte membrane for a fuel cell while suppressing thermal shrinkage and deformation in the thickness direction during firing of the membrane material, which is a cause of destruction of the porous structure and lowering of mechanical strength. .
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、補強膜の製造方法や製造装置などの種々の形態で実現することが可能である。 In addition, this invention can be implement | achieved with various forms, for example, can be implement | achieved with various forms, such as a manufacturing method and manufacturing apparatus of a reinforcement film | membrane.
図1は、本発明を適用した一実施形態として補強膜の製造装置に含まれる焼成装置の部分を示す概略説明図である。図1(A)は焼成装置10を上側から示す模式図であり、図1(B)は図1(A)のA−A断面を示す模式図であり、図1(C)は図1(B)の枠Bの部分を拡大して示す模式図である。焼成装置10は、不図示の供給ロールから帯状に引き出された膜材PFを、搬送方向(矢印で示す)に垂直な幅方向の両端部を把持手段20によって把持しつつ、その搬送路中に配置された焼成手段30によって焼成を行う。焼成後の膜材PFは不図示の巻き取りロールに巻き取られる。なお、膜材としては、例えば、PTFE等の樹脂部材で構成されたものが用いられる。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a part of a firing apparatus included in a reinforcing film manufacturing apparatus as an embodiment to which the present invention is applied. 1A is a schematic diagram showing the
把持手段20は、把持ロール22と把持用ワイヤー24とを備えて構成される。把持ロール22には、その外周面に環状溝22dが形成されており、膜材PFの幅方向端部を挟み込んだ状態で環状溝22dの適宜の回転角度範囲に亘ってその環状溝22d内に円弧状に把持用ワイヤー24が嵌挿される。把持手段20は、膜材PFを、把持ロール22と把持用ワイヤー24とによって挟圧把持しつつ、把持ロール22の回転および把持用ワイヤー24の移動に伴って、把持ロール22の外周面に沿って搬送する。なお、把持用ワイヤー24は、把持ロール22に沿って上流側および下流側に配置されたワイヤーロール26f,26bによって、把持ロール22の環状溝22dの適宜の回転角度範囲に亘って円弧状に嵌挿される。
The gripping means 20 includes a
焼成手段30は、膜材PFを焼成するための焼成ロール32と、膜材PFの搬送をガイドするためのガイドロール34f,34bと、を備えて構成される。焼成ロール32は、膜材PFが把持手段20で把持されて把持ロール22に沿って搬送される搬送路中において、膜材PFの下面側に配置されている。ガイドロール34f,34bは、膜材PFに対して焼成ロール32とは反対の膜材PFの上面側で焼成ロール32の円弧状の外周面に沿った上流側および下流側に配置されている。焼成手段30は、膜材PFを、両側ガイドロール34f,34bの外周面の円弧状の下面側を介して焼成ロール32の外周面の円弧状の上面側に沿わせるとともに、焼成ロール32から膜材PFを巻き取りロールへ向けて送り出している。これにより、膜材PFは、上流側ガイドロール34fから下流側ガイドロール34bまでの間で、焼成ロール32の外周面の円弧状の上面側に接触しつつ、焼成ロール32の回転に応じて搬送され、膜材の融点以上の温度(「焼成温度」とも呼ぶ)に加熱された焼成ロール32から与えられる熱により焼成される。
The baking means 30 includes a
上記構成では、上流側ガイドロール34fから下流側ガイドロール34bまでの間で、膜材PFに従来のような熱プレスによる応力を加えることなく、重力および膜材の搬送方向の張力による重力方向への力で焼成ロール32の外周面に沿って焼成ロール32を覆うように膜材PFを焼成ロール32に接触させて膜材PFに熱を加えて焼成している。このため、従来のように膜材に大きな応力が加わって膜厚方向に変形してしまうことを抑制して、細孔の閉塞による多孔構造の破壊等を抑制することができる。また、上記構成では、焼成過程において膜材PFを把持手段20により把持しているので、ネックインや膜の収縮等を抑制することができる。この結果、多孔構造の破壊および機械強度低下の要因である膜材焼成時の熱収縮や膜厚方向の変形等を抑制しつつ燃料電池用電解質膜の補強膜を製造することが可能となる。そして、このようにして製造された補強膜を用いて補強された電解質膜によれば、所望の多孔構造および強度を確保することが可能となり、発電特性や耐久性を向上させた電解質膜を得ることが可能である。
In the above configuration, the film material PF is not subjected to conventional heat press stress between the upstream
なお、焼成ロール32とガイドロール34f,34bとの間のロールクリアランスdc(図1(C))は、ガイドロール34f,34bおよび焼成ロール32の回転に応じて膜材PFを搬送させることができる程度の力が膜材PFに加わるように設定される。
The roll clearance dc (FIG. 1C) between the firing
また、ガイドロール34f,34bには、図示および説明を省略するが、それぞれ、焼成ロール32に対する位置を3次元(x,Y,z軸)で調整するための調整機構が設けられることが好ましい。なお、この調整機構には種々の一般的な3次元調整位置調整機構を用いることができる。これにより、膜材PFを上流側ガイドロール34fから下流側ガイドロール34bまでの間で焼成ロール32に接触させる長さに対応するラップ角θr(図1(C))を変更させることができ、膜材PFの焼成時間を調整することができる。また、ロールクリアランスdcを変更することができ焼成する膜材PFの厚みの違いに対応させることができる。
The guide rolls 34f and 34b are preferably provided with an adjusting mechanism for adjusting the position with respect to the firing
さらにまた、ガイドロール34f,34bには、図示および説明を省略するが、少なくとも一方のガイドロールの回転を制御するために、モーター等の回転駆動機構が設けられることが好ましい。これにより、膜材への搬送抵抗(慣性や摺動等)を低減することができ、搬送抵抗により発生する膜材のダメージ(細孔の閉塞等)を抑制することが可能である。また、上流側ガイドロール34fよりも前側の工程と下流側ガイドロール34bよりも後側の工程に由来する膜材の搬送の速度差を、上流側ガイドロール34fの回転と下流側ガイドロール34bの回転とに差をつけることで調整することができる。
Furthermore, although illustration and description are omitted, the guide rolls 34f and 34b are preferably provided with a rotation drive mechanism such as a motor in order to control the rotation of at least one guide roll. Thereby, conveyance resistance (inertia, sliding, etc.) to the film material can be reduced, and damage to the film material (blockage of pores, etc.) caused by the conveyance resistance can be suppressed. Further, the difference in the conveyance speed of the film material derived from the process upstream of the
図2は、上記実施形態により製造した実施例の補強膜の評価として「膜潰れ」、「熱収縮」、および、「焼成時間」について示した表である。図3は、上記実施形態により製造した実施例の補強膜の気孔率を示すグラフである。図4は、上記実施形態により製造した実施例の補強膜の弾性率を示すグラフである。なお、ニップ焼成方式、ベルト焼成方式、および、クリップ把持焼成方式による焼成例を比較例として示した。 FIG. 2 is a table showing “film collapse”, “heat shrinkage”, and “firing time” as evaluation of the reinforcing film of the example manufactured according to the above embodiment. FIG. 3 is a graph showing the porosity of the reinforcing membrane of the example manufactured according to the above embodiment. FIG. 4 is a graph showing the elastic modulus of the reinforcing film of the example manufactured according to the above embodiment. In addition, the example of baking by a nip baking system, a belt baking system, and a clip holding | grip baking system was shown as a comparative example.
ニップ焼成方式は、焼成ロールに一定圧力でニップロールをあてがい、膜材(多孔膜)をロール間に挟み込んで焼成・搬送する方式である。なお、膜材の両端は本実施形態と同様に幅方向の両端で把持搬送して、熱収縮を抑制するものである。ベルト焼成方式は、ガイドロールに焼成補助ベルトを這わせ、焼成ロールに焼成補助ベルトをあてがうことでベルト張力を調整することにより焼成補助ベルトと焼成ロールとの間の面圧を調整し、この間に膜材を挟み込んで焼成・搬送する方式である。クリップ把持焼成方式は、膜材の幅方向の両端をクリップで把持・搬送し、雰囲気温度を焼成温度以上にすることで焼成する方式である。 The nip firing method is a method in which a nip roll is applied to a firing roll at a constant pressure, and a film material (porous film) is sandwiched between the rolls for firing and transporting. Note that both ends of the film material are gripped and conveyed at both ends in the width direction in the same manner as in this embodiment to suppress thermal shrinkage. In the belt firing method, the surface pressure between the firing assist belt and the firing roll is adjusted by adjusting the belt tension by placing the firing assist belt on the guide roll and applying the firing assist belt to the firing roll. In this method, the film material is sandwiched and fired and conveyed. The clip holding firing method is a method in which both ends of the film material in the width direction are held and transported by clips, and firing is performed by setting the ambient temperature to be equal to or higher than the firing temperature.
なお、「膜潰れ」は、焼成前の気孔率に対して、焼成後に変化する気孔率の割合(膜潰れ量)で定義される。
[膜潰れ量]=(([焼成前の気孔率]−[焼成後の気孔率])/[焼成前の気孔率])×100
また、「熱収縮」は、焼成前の幅に対する焼成後の幅の変化量(「熱収縮量」)で定義され、「ネックイン」は、焼成前の幅に対する熱収縮の割合(「ネックイン量」)で定義される。
[熱収縮]=[焼成前の幅]−[焼成後の幅]
[ネックイン量]=([熱収縮量]/[焼成前の幅])×100
The “film collapse” is defined as the ratio of the porosity (film collapse amount) that changes after firing with respect to the porosity before firing.
[Film collapse amount] = (([Porosity before firing] − [Porosity after firing]) / [Porosity before firing]) × 100
“Heat shrinkage” is defined as the amount of change in width after firing relative to the width before firing (“heat shrinkage”), and “neck-in” is the ratio of heat shrinkage to the width before firing (“neck-in”). Amount ").
[Heat shrinkage] = [Width before firing]-[Width after firing]
[Neck-in amount] = ([Heat shrinkage amount] / [Width before firing]) × 100
図3に示すように、焼成前の気孔率93%の膜材に対して、焼成後の気孔率は、実施例の焼成方式(以下、「ラップ焼成方式」とも呼ぶ)では約87.4%であり、比較例のニップ焼成方式、ベルト焼成方式、クリップ把持焼成方式では、それぞれ、約87.8%、75.3%、44.6%であった。これらの結果から、それぞれの「膜潰れ」は、図2に示すように、実施例のラップ焼成方式では約6%、比較例のニップ焼成方式、ベルト焼成方式、クリップ把持焼成方式では、それぞれ、52%、19%、11%であった。 As shown in FIG. 3, the porosity after baking is about 87.4% in the baking method of the example (hereinafter also referred to as “lapping method”) with respect to the film material having a porosity of 93% before baking. In the comparative nip firing method, belt firing method, and clip gripping firing method, they were about 87.8%, 75.3%, and 44.6%, respectively. From these results, as shown in FIG. 2, each “film collapse” is about 6% in the lap firing method of the example, and in the nip firing method, belt firing method, and clip grip firing method of the comparative example, 52%, 19% and 11%.
また、「熱収縮」および「ネックイン」は、図2に示すように、実施例のラップ焼成方式では、0mmおよび0%であり、比較例の比較例のニップ焼成方式、ベルト焼成方式、クリップ把持焼成方式では、それぞれ、0mmおよび0%、45mmおよび9%、63mmおよび12.6%であった。なお、焼成前の膜材の幅は500mmである。 Further, as shown in FIG. 2, “heat shrinkage” and “neck-in” are 0 mm and 0% in the lap firing method of the example, and the nip firing method, belt firing method, clip of the comparative example of the comparative example. In the gripping firing method, they were 0 mm and 0%, 45 mm and 9%, 63 mm, and 12.6%, respectively. In addition, the width | variety of the film | membrane material before baking is 500 mm.
また、「焼成時間」は、図2に示すように、実施例のラップ焼成方式では焼成温度360℃で1秒であり、比較例のニップ焼成方式、ベルト焼成方式、クリップ把持焼成方式では、それぞれ、焼成温度360℃で0.6秒、3秒、600秒であった。 In addition, as shown in FIG. 2, the “baking time” is 1 second at a baking temperature of 360 ° C. in the lap baking method of the example, and in the nip baking method, belt baking method, and clip gripping baking method of the comparative example, The firing temperature was 360 ° C., 0.6 seconds, 3 seconds, and 600 seconds.
比較例のニップ焼成方式では、両端把持による固定および焼成ロールによる焼成であるため、熱収縮およびネックインは発生せず、焼成時間も0.6秒と短いが、ニップロールにより膜材に圧力を加えるため、膜潰れが52%と大きくなった。また、比較例のクリップ把持焼成方式では、把持クリップによる固定であるため、固定されていない部分での収縮があるため、熱収縮が63mmでネックインが12.6%と大きく、雰囲気温度焼成であるため、焼成時間も600秒と非常に長くなった。ただし、雰囲気温度焼成であるため、膜潰れは11%と小さかった。また、比較例のベルト焼成方式では、ニップ焼成方式と同様に焼成ロールによる焼成であるため、焼成時間は3秒と短い。また、膜潰れは、焼成補助ベルトと焼成ロールとの間に膜材を挟んで焼成するため、ニップ焼成方式に比べれば比較的小さいが、焼成補助ベルトによる圧力があるため、19%と少し大きくなった。また、熱収縮およびネックインについては、クリップ把持焼成方式に比べれば比較的小さいが、ニップ焼成方式のように端部固定されていないため、熱収縮が45mmでネックインが9%と少し大きくなった。 In the comparative nip firing method, fixing by holding both ends and firing by a firing roll, heat shrinkage and neck-in do not occur, and the firing time is as short as 0.6 seconds, but pressure is applied to the film material by the nip roll. Therefore, the film collapse increased to 52%. Further, in the clip gripping and firing method of the comparative example, since it is fixed by the gripping clip, there is shrinkage in the unfixed portion, so that the heat shrinkage is 63 mm and the neck-in is as large as 12.6%. Because of this, the firing time was also very long, 600 seconds. However, the film collapse was as small as 11% due to the atmospheric temperature firing. Further, in the belt firing method of the comparative example, the firing time is as short as 3 seconds because the firing is performed by the firing roll as in the nip firing method. In addition, the film collapse is relatively small as compared with the nip firing method because the film material is sandwiched between the firing auxiliary belt and the firing roll, but is slightly larger as 19% due to the pressure by the firing assist belt. became. In addition, heat shrinkage and neck-in are relatively small compared to the clip-grip firing method, but because the ends are not fixed as in the nip firing method, the heat shrinkage is 45 mm and the neck-in is slightly larger at 9%. It was.
比較例に対して実施例のラップ焼成方式では、ニップ焼成方式と同様に両端で固定されているため熱収縮およびネックインは発生しない。また、焼成ロールによる焼成であるため焼成時間も1秒と短い。また、ニップロールによる圧力や焼成補助ベルトによる圧力など膜材に対して外部からの圧力が加わらないため、膜潰れは6%と非常に小さくなった。 In contrast to the comparative example, the lap firing method of the example is fixed at both ends similarly to the nip firing method, and thus heat shrinkage and neck-in do not occur. Moreover, since it is baking by a baking roll, baking time is also as short as 1 second. In addition, since no external pressure was applied to the film material such as a pressure by a nip roll or a pressure from a firing auxiliary belt, the film collapse was as small as 6%.
また、図4に示すように、加工方向(搬送方向)の膜の弾性率については、実施例も比較例もあまり差はないが、幅方向の弾性率については、実施例では比較例に比べて向上しいることがわかった。 Further, as shown in FIG. 4, the elastic modulus of the film in the processing direction (conveyance direction) is not much different between the example and the comparative example, but the elastic modulus in the width direction is compared with the comparative example in the example. I found out that it was improving.
以上のように、実施形態により製造した実施例の補強膜は、弾性率や気孔率、膜潰れ、熱収縮等の性能が向上しており、比較例のいずれにより製造した補強膜よりも優れた特性を得ることができることがわかった。 As described above, the reinforcing membrane of the example manufactured according to the embodiment has improved properties such as elastic modulus, porosity, film collapse, and heat shrinkage, and is superior to the reinforcing membrane manufactured by any of the comparative examples. It was found that characteristics can be obtained.
なお、上記実施形態の説明では、本発明の特徴を示す上で必要な構成のみを示して説明したが、これらの構成要素のみに限定されるものではなく、搬送ローラーや搬送張力調整機構、搬送速度調整機構等の実際の装置構成上望ましい種々の構成要素を適用することが可能である。 In the description of the above embodiment, only the configuration necessary for showing the features of the present invention has been shown and described. However, the present invention is not limited to these components, and the transport roller, the transport tension adjusting mechanism, the transport It is possible to apply various components desirable for the actual apparatus configuration such as a speed adjusting mechanism.
本発明は、上述の実施形態や参考形態、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、上述の効果の一部また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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, reference forms, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above-described effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
10…焼成装置
20…把持手段
22…把持ロール
22d…環状溝
24…把持用ワイヤー
26f…ワイヤーロール(上流側ワイヤーロール)
26b…ワイヤーロール(下流側ワイヤーロール)
30…焼成手段
32…焼成ロール
34f…ガイドロール(上流側ガイドロール)
34b…ガイドロール(下流側ガイドロール)
PF…膜材
DESCRIPTION OF
26b ... Wire roll (downstream wire roll)
30 ... Firing means 32 ...
34b ... guide roll (downstream guide roll)
PF ... Membrane material
Claims (1)
前記補強膜の製造用の膜材の搬送路中に、前記膜材を焼成するための焼成ロールを配置するとともに、焼成ロールに沿って上流側および下流側にガイドロールを配置し、
両側の前記ガイドロールを介して前記膜材を前記焼成ロールに接触させるとともに、前記膜材を前記焼成ロールから送り出すことにより、前記上流側のガイドロールから前記下流側のガイドロールまでの間において、前記膜材を前記焼成ロールに沿って接触させて焼成する
ことを特徴とする補強膜の製造方法。 A method for producing a porous reinforcing membrane used in an electrolyte membrane for fuel cells,
In the conveying path of the film material for manufacturing the reinforcing film, a firing roll for firing the film material is disposed, and a guide roll is disposed on the upstream side and the downstream side along the firing roll,
While bringing the film material into contact with the firing roll via the guide rolls on both sides, by sending the film material from the firing roll, between the upstream guide roll and the downstream guide roll, The film material is brought into contact with the firing roll and fired. A method for producing a reinforcing film.
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