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JP6201398B2 - Transfer sheet with mask film / base film, method for producing transfer sheet with mask film / base film, and method for producing catalyst layer sheet - Google Patents

Transfer sheet with mask film / base film, method for producing transfer sheet with mask film / base film, and method for producing catalyst layer sheet Download PDF

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JP6201398B2 JP2013089424A JP2013089424A JP6201398B2 JP 6201398 B2 JP6201398 B2 JP 6201398B2 JP 2013089424 A JP2013089424 A JP 2013089424A JP 2013089424 A JP2013089424 A JP 2013089424A JP 6201398 B2 JP6201398 B2 JP 6201398B2
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Description

本発明は、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法及び触媒層シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a mask film base film with a transfer sheet, the mask film base film with a manufacturing method of the transfer sheet and manufacturing how the catalyst layer sheet.

原料ガスの反応エネルギーを電気エネルギーに直接的に変換する燃料電池の一つには、イオン伝導体として高分子電解質膜を用いる固体高分子形燃料電池が知られている。固体高分子形燃料電池は、他の燃料電池と比べて起動時間が短く、また常温で作動することが可能でもあるため、自動車、鉄道、コージェネレーションシステム等のエネルギー源として期待されている。   A solid polymer fuel cell using a polymer electrolyte membrane as an ion conductor is known as one of fuel cells that directly convert the reaction energy of a raw material gas into electric energy. The polymer electrolyte fuel cell is expected as an energy source for automobiles, railways, cogeneration systems, and the like because it has a shorter start-up time than other fuel cells and can operate at room temperature.

図1は、固体高分子形燃料電池の内部構造の一例を示す分解斜視図である。図1に示されるように、固体高分子形燃料電池50を構成する高分子電解質膜51の両面(図中の上面と下面)には、一対の電極触媒層52A、52Fが高分子電解質膜51を挟持するように互いに向き合って形成されている。そして、電極触媒層52Aの上にはガス拡散層53Aが形成され、電極触媒層52Fの上にはガス拡散層53Fが形成されている。
これらの高分子電解質膜51、電極触媒層52A、52F及びガス拡散層53A、53Fは、固体高分子形燃料電池50の膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly:MEA)を構成している。そして、ガス拡散層53A、53Fの上には、セパレーター54A、54Fが膜電極接合体を挟持するように配置されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of the internal structure of a polymer electrolyte fuel cell. As shown in FIG. 1, a pair of electrode catalyst layers 52 </ b> A and 52 </ b> F are provided on both surfaces (upper surface and lower surface in the drawing) of the polymer electrolyte membrane 51 constituting the solid polymer fuel cell 50. Are formed so as to face each other. A gas diffusion layer 53A is formed on the electrode catalyst layer 52A, and a gas diffusion layer 53F is formed on the electrode catalyst layer 52F.
The polymer electrolyte membrane 51, the electrode catalyst layers 52A and 52F, and the gas diffusion layers 53A and 53F constitute a membrane electrode assembly (MEA) of the polymer electrolyte fuel cell 50. The separators 54A and 54F are arranged on the gas diffusion layers 53A and 53F so as to sandwich the membrane electrode assembly.

なお、セパレーター54A、54Fはガス流路55A、55Fを有し、これらのガス流路55A、55Fはセパレーター54A、54Fの両面(図中の上面と下面)のうちガス拡散層53A、53Fと向かい合う側の表面に凹設されている。また、セパレーター54A、54Fは冷却水通路56A、56Fを有し、これらの冷却水通路56A、56Fはセパレーター54A、54Fの両面のうちガス流路55A、55Fと反対側の表面に凹設されている。   The separators 54A and 54F have gas flow paths 55A and 55F, and these gas flow paths 55A and 55F face the gas diffusion layers 53A and 53F on both surfaces (the upper surface and the lower surface in the drawing) of the separators 54A and 54F. It is recessed on the side surface. Further, the separators 54A, 54F have cooling water passages 56A, 56F, and these cooling water passages 56A, 56F are recessed on the surface opposite to the gas flow paths 55A, 55F on both surfaces of the separators 54A, 54F. Yes.

上述した固体高分子形燃料電池50では、一対の冷却水通路56A、56Fの各々に冷却水が流され、且つ、一方のガス流路55Aに例えば酸素ガスが流され、他方のガス流路55Fに例えば水素ガスが流される。そして、触媒の存在下で酸素ガスと水素ガスとが電極反応を進めることによって、一対のガス拡散層53A、53Fの間に起電力が生成される。   In the above-described polymer electrolyte fuel cell 50, cooling water is caused to flow through each of the pair of cooling water passages 56A and 56F, and for example, oxygen gas is caused to flow through one gas passage 55A, and the other gas passage 55F. For example, hydrogen gas is allowed to flow. And an electromotive force is produced | generated between a pair of gas diffusion layers 53A and 53F when oxygen gas and hydrogen gas advance electrode reaction in presence of a catalyst.

このような固体高分子形燃料電池50の膜電極接合体を製造する方法として、高分子電解質膜(以下、単に「電解質膜」ともいう。)51上に電極触媒層(以下、単に「触媒層」ともいう。)52A、52Fを形成する方法の一つとして、触媒層シートを用いる方法がある。この触媒層シートを用いて電解質膜51に触媒層52A、52Fを形成する方法は、まず転写シートに触媒層が形成された触媒層シートを2枚準備する。つまり、転写シートに触媒層52Aが形成された触媒層シートと、転写シートに触媒層52Fが形成された触媒層シートとをそれぞれ準備する。そして、これら触媒層シートを触媒層52A、52Fが電解質膜51側を向くようにして電解質膜51の両面に配置する。そして、熱プレスなどを施すことによって、触媒層52A、52Fを電解質膜51上に転写し、その後、触媒層シートの転写シートのみを剥離することで電解質膜51上に触媒層52A、52Fをそれぞれ形成する。   As a method for producing such a membrane electrode assembly of the polymer electrolyte fuel cell 50, an electrode catalyst layer (hereinafter simply referred to as “catalyst layer”) is provided on a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as “electrolyte membrane”) 51. It is also referred to as “.” As one of the methods for forming 52A and 52F, there is a method using a catalyst layer sheet. In the method of forming the catalyst layers 52A and 52F on the electrolyte membrane 51 using the catalyst layer sheet, first, two catalyst layer sheets each having a catalyst layer formed on a transfer sheet are prepared. That is, a catalyst layer sheet in which the catalyst layer 52A is formed on the transfer sheet and a catalyst layer sheet in which the catalyst layer 52F is formed on the transfer sheet are prepared. And these catalyst layer sheets are arrange | positioned on both surfaces of the electrolyte membrane 51 so that the catalyst layers 52A and 52F may face the electrolyte membrane 51 side. Then, the catalyst layers 52A and 52F are transferred onto the electrolyte membrane 51 by applying a heat press or the like, and then the catalyst layers 52A and 52F are respectively formed on the electrolyte membrane 51 by peeling only the transfer sheet of the catalyst layer sheet. Form.

この転写シートには、従来、ポリエチレンテレフタラートなどの安価な樹脂フィルムが用いられてきた。しかし、この樹脂フィルムで形成された転写シートは転写性に乏しいため、その転写シートに触媒層52A、52Fを形成した触媒層シート用いて、触媒層52A、52Fを電解質膜51に転写すると、転写シート上に触媒層残りが発生し、電解質膜ピンホールの原因となっていた。
この問題を改良するため、転写シート上に離型層を設けたフィルムが提案されている。
離型層には、オレフィン樹脂やメラミン樹脂で形成されたものが用いられている。特許文献1は、主としてポリオレフィンから構成される離型フィルムについて開示している。
Conventionally, inexpensive resin films such as polyethylene terephthalate have been used for this transfer sheet. However, since the transfer sheet formed of this resin film has poor transferability, when the catalyst layers 52A and 52F are transferred to the electrolyte membrane 51 using the catalyst layer sheet in which the catalyst layers 52A and 52F are formed on the transfer sheet, the transfer sheet The catalyst layer residue was generated on the sheet, causing electrolyte membrane pinholes.
In order to improve this problem, a film in which a release layer is provided on a transfer sheet has been proposed.
The release layer is made of an olefin resin or a melamine resin. Patent Document 1 discloses a release film mainly composed of polyolefin.

しかしながら、ポリオレフィンは、その融点が低いため、ポリオレフィンから構成される離型フィルムに70〜200℃程度の高温で触媒層52A、52Fを転写すると、ポリオレフィンの収縮による熱ジワが発生するという課題があった。
なお、転写性の高い材料としては、上記樹脂以外に、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、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(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂がある。
However, since polyolefin has a low melting point, there is a problem that when the catalyst layers 52A and 52F are transferred to a release film composed of polyolefin at a high temperature of about 70 to 200 ° C., thermal wrinkles due to shrinkage of the polyolefin occur. It was.
As materials having high transferability, in addition to the above resins, ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer ( There are fluorine resins such as PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

特開2006−150812号公報JP 2006-150812 A

ところが、転写性の高いフッ素系樹脂で形成されたフィルムは、単独ではフィルム自体が柔らかく、寸法変化しやすい。このため、フィルムに皺が入るなど、製造工程において、フィルム搬送時におけるハンドリング性に問題があった。
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用として好適な膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池を製造することのできるマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを提供することを目的とする。
また、その転写シートの製造方法及びその転写シートを用いて形成する触媒層シートの製造方法を提供することも目的とする。
However, a film formed of a fluororesin having high transferability alone is soft and easily changes in dimensions. For this reason, there existed a problem in the handleability at the time of film conveyance in a manufacturing process, such as a wrinkle entering a film.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a membrane electrode assembly suitable for producing a membrane electrode assembly of a polymer electrolyte fuel cell and a mask capable of producing a polymer electrolyte fuel cell It is an object of the present invention to provide a transfer sheet with a film / base film.
Another object is to provide a manufacturing how the catalyst layer sheet formed by using the manufacturing method and the transfer sheet of the transfer sheet.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを、転写シートと、前記転写シートの一方の面に設けられた、所望の開口部を有するマスクフィルムと、前記転写シートの前記マスクフィルムとは反対側の面に設けられたベースフィルムと、を備えたものとし、
前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、それぞれ粘着層を介して前記転写シートに接合し、前記粘着層を、引張試験器を用いて剥離速度300mm/minで測定した180°剥離強度(JIS−K−6854−2:1999)が0.1N/25mm以上2.0N/25mm以下の範囲内のものとしたことを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートである。
In order to solve the above-described problems, an aspect of the present invention provides a transfer sheet with a mask film and a base film for producing a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, a transfer sheet, and one surface of the transfer sheet. Provided with a mask film having a desired opening, and a base film provided on a surface opposite to the mask film of the transfer sheet,
The mask film and the base film were each bonded to the transfer sheet via an adhesive layer, and the adhesive layer was measured at 180 ° peel strength (JIS-K) measured at a peel rate of 300 mm / min using a tensile tester. -6854-2: 1999) is in the range of 0.1 N / 25 mm or more and 2.0 N / 25 mm or less.

上記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一態様において、前記粘着層の厚みを、1μm以上30μm以下の範囲内としたこととしてもよい。
また、上記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一態様において、前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、寸法変化率が同一であるフィルムで形成したこととしてもよい。
In one embodiment of the transfer sheet with a mask film / base film, the thickness of the adhesive layer may be in the range of 1 μm to 30 μm.
Moreover, the one aspect | mode of the said transfer film with a mask film and a base film WHEREIN: It is good also as forming the said mask film and the said base film with the film with the same dimensional change rate.

また、上記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一態様において、前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、同一材で形成したこととしてもよい。
また、上記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一態様において、前記転写シートを、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、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(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から選ばれる樹脂で形成したこととしてもよい。
Moreover, the one aspect | mode of the said transfer film with a mask film and a base film WHEREIN: The said mask film and the said base film are good also as forming with the same material.
In one embodiment of the above transfer sheet with a mask film / base film, the transfer sheet may be an ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), or tetrafluoroperfluoro. It may be formed of a resin selected from an alkyl vinyl ether copolymer (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE).

また、本発明の他の態様は、上記記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造する方法であって、前記マスクフィルムを前記転写シートに接合した後に、前記開口部を形成することを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法である。
また、本発明の他の態様は、上記記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造する方法であって、前記マスクフィルムに前記開口部を形成した後に、前記マスクフィルムを前記転写シートに接合することを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing the transfer sheet with a mask film / base film described above, wherein the opening is formed after the mask film is bonded to the transfer sheet. A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film.
Another aspect of the present invention is a method for producing the transfer sheet with a mask film / base film described above, wherein the opening is formed in the mask film, and then the mask film is bonded to the transfer sheet. A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film.

また、本発明の他の態様は、上記記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートに備わる前記開口部内の前記転写シート上に触媒層を形成し、前記触媒層を前記転写シート上に残しつつ、前記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートから前記マスクフィルムと前記ベースフィルムと前記粘着層とを剥離することを特徴とする触媒層シートの製造方法である。   Further, in another aspect of the present invention, a catalyst layer is formed on the transfer sheet in the opening provided in the transfer sheet with the mask film / base film described above, while leaving the catalyst layer on the transfer sheet, The method for producing a catalyst layer sheet, wherein the mask film, the base film, and the adhesive layer are peeled from the transfer sheet with the mask film / base film.

また、本発明の他の態様は、上記記載の触媒層シートの製造方法により製造されて、前記転写シート上に形成された前記触媒層を備えたことを特徴とする触媒層シートである。
また、本発明の他の態様は、上記記載の触媒層シートを用いて製造された膜電極接合体を備えることを特徴とする固体高分子形燃料電池である。
Another aspect of the present invention is a catalyst layer sheet produced by the method for producing a catalyst layer sheet described above, and comprising the catalyst layer formed on the transfer sheet.
Moreover, the other aspect of this invention is a polymer electrolyte fuel cell provided with the membrane electrode assembly manufactured using the catalyst layer sheet | seat of the said description.

本発明の一態様によれば、転写シートの一方の面に所望の開口部を有するマスクフィルムを設けることで、種々の形状に触媒層を加工することが可能となる。また、転写シートのマスクフィルムとは反対側の面にマスクフィルムと同一材からなるベースフィルムを設けることで、触媒層形成時の乾燥工程における転写シートの寸法変化を抑制できる。   According to one embodiment of the present invention, the catalyst layer can be processed into various shapes by providing a mask film having a desired opening on one surface of the transfer sheet. In addition, by providing a base film made of the same material as the mask film on the surface opposite to the mask film of the transfer sheet, it is possible to suppress a change in the size of the transfer sheet in the drying process when forming the catalyst layer.

また、マスクフィルムと転写シートとの間、及びベースフィルムと転写シートとの間にそれぞれ形成された粘着層を、引張試験器を用いて剥離速度300mm/minで測定した180°剥離強度(JIS−K−6854−2:1999)が0.1N/25mm以上2.0N/25mm以下の範囲内のものとすることで、触媒層形成後にマスクフィルムとベースフィルムとを容易に転写シートから剥離することが可能となる。このため、良質な触媒層シートを提供できる。また、この良質な触媒層シートを用いることで、固体高分子形燃料電池の膜電極接合体として好適な膜電極接合体を製造することができる。   Further, 180 ° peel strength (JIS−) was measured by measuring the adhesive layers formed between the mask film and the transfer sheet and between the base film and the transfer sheet using a tensile tester at a peel rate of 300 mm / min. K-6854-2: 1999) is within a range of 0.1 N / 25 mm or more and 2.0 N / 25 mm or less, so that the mask film and the base film can be easily peeled off from the transfer sheet after forming the catalyst layer. Is possible. For this reason, a good quality catalyst layer sheet can be provided. Moreover, a membrane electrode assembly suitable as a membrane electrode assembly of a polymer electrolyte fuel cell can be produced by using this good quality catalyst layer sheet.

本願発明の実施形態に係る固体高分子形燃料電池の内部構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of the polymer electrolyte fuel cell which concerns on embodiment of this invention. 本願発明の実施形態に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート(触媒層形成前・後)及び触媒層シートの構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the transfer sheet (before and after catalyst layer formation) and catalyst layer sheet | seat with a mask film and base film which concern on embodiment of this invention.

以下、本発明に係る固体高分子形燃料電池用の膜電極接合体の製造方法と固体高分子形燃料電池との一実施形態について、図1及び図2を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係る固体高分子形燃料電池の一実施形態を示す分解斜視図である。なお、以下の説明では、便宜上、先に説明された部材には同じ符号を付し、その重複した説明を省略する。また、本発明は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づく設計の変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。   Hereinafter, an embodiment of a method for producing a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell and a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention. In the following description, for the sake of convenience, the same reference numerals are given to the members described above, and redundant description thereof will be omitted. The present invention is not limited to the embodiments described below, and modifications such as design changes based on the knowledge of those skilled in the art can be added. Embodiments to which such modifications are added Are also included in the scope of the present invention.

本発明に係るマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの一実施形態については、図2を参照しつつ説明する。図2(a)は、本実施形態に係る固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10の構造を示す平面図である。また、図2(b)は、触媒層52A(52F)が形成されていない状態のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10の構造を示す断面図である。また、図2(c)は、触媒層52A(52F)が形成された状態のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD20の構造を示す断面図である。図2(a)〜(c)に示すように、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10、D20は、転写シートD2の一方の面に設けられた、所望の開口部を有するマスクフィルムD1と、転写シートD2のマスクフィルムD1とは反対側の面に設けられたベースフィルムD3とを、粘着層D4、D5を介して備えることを特徴とするものである。   One embodiment of a transfer sheet with a mask film and a base film according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a plan view showing the structure of a transfer sheet D10 with a mask film / base film for producing a membrane / electrode assembly of a polymer electrolyte fuel cell according to this embodiment. FIG. 2B is a cross-sectional view showing the structure of the transfer sheet D10 with a mask film / base film in a state where the catalyst layer 52A (52F) is not formed. FIG. 2C is a cross-sectional view showing the structure of the transfer sheet D20 with a mask film / base film in a state where the catalyst layer 52A (52F) is formed. As shown in FIGS. 2A to 2C, transfer sheets D10 and D20 with a mask film / base film are provided on one surface of the transfer sheet D2, and a mask film D1 having a desired opening, A base film D3 provided on the surface of the transfer sheet D2 opposite to the mask film D1 is provided via adhesive layers D4 and D5.

図2(d)は、図2(c)で示したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD20から、マスクフィルムD2、ベースフィルムD3及び粘着層D4、D5を除去してなる触媒層シートD30の構造を示す断面図である。
転写シートD2は、触媒層52A、52Fを剥離可能な材料からなるシートである。例えば、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、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(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂を転写シートD2の材料として用いることができる。
FIG. 2D shows the structure of the catalyst layer sheet D30 obtained by removing the mask film D2, the base film D3, and the adhesive layers D4 and D5 from the transfer sheet D20 with the mask film and base film shown in FIG. FIG.
The transfer sheet D2 is a sheet made of a material that can peel the catalyst layers 52A and 52F. For example, fluorine such as ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. System resin can be used as a material for the transfer sheet D2.

転写シートD2の厚さは、強度及び耐熱性が適正になるように、材料に応じて適宜選択することができるが、通常は1〜100μm程度のものが好ましく用いられる。
本実施形態に係るマスクフィルムD1及びベースフィルムD3の転写シートD2側の面にはそれぞれ粘着層D4、D5が形成されている。換言すると、転写シートD2は、粘着層D4、D5を介してマスクフィルムD1とベースフィルムD3とで挟持されている。このようにして、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10は構成されている。
The thickness of the transfer sheet D2 can be appropriately selected according to the material so that the strength and heat resistance are appropriate, but usually a thickness of about 1 to 100 μm is preferably used.
Adhesive layers D4 and D5 are respectively formed on the surfaces of the mask film D1 and the base film D3 on the transfer sheet D2 side according to the present embodiment. In other words, the transfer sheet D2 is sandwiched between the mask film D1 and the base film D3 via the adhesive layers D4 and D5. Thus, the transfer sheet D10 with a mask film / base film is configured.

本実施形態に係る粘着層D4、D5は、引張試験器を用いて剥離速度300mm/minで測定した180°剥離強度(JIS−K−6854−2:1999)が0.1N/25mm以上2.0N/25mm以下の範囲内であることが望ましい。0.1N/25mm未満であると、転写シートD2との密着性が弱く、マスクフィルムD1と転写シートD2とに隙間が生じてしまう。この場合には、触媒層形成時に触媒インクがその隙間に入り込み、触媒層外周部の直線性が低下してしまう。また、2.0N/25mmを超えると、マスクフィルムD1・ベースフィルムD3と転写シートD2との密着性が強すぎるため、触媒層形成後にマスクフィルムD1またはベースフィルムD3を転写シートD2から剥離する際に、転写シートD2が伸長してしまい、良質な触媒層シートD30を製造することができない。   The pressure-sensitive adhesive layers D4 and D5 according to the present embodiment have a 180 ° peel strength (JIS-K-6854-2: 1999) of 0.1 N / 25 mm or more measured using a tensile tester at a peel rate of 300 mm / min. It is desirable to be within a range of 0 N / 25 mm or less. If it is less than 0.1 N / 25 mm, the adhesion with the transfer sheet D2 is weak, and a gap is generated between the mask film D1 and the transfer sheet D2. In this case, the catalyst ink enters the gap when the catalyst layer is formed, and the linearity of the outer periphery of the catalyst layer is degraded. Further, if the thickness exceeds 2.0 N / 25 mm, the adhesion between the mask film D1 / base film D3 and the transfer sheet D2 is too strong, and therefore when the mask film D1 or the base film D3 is peeled off from the transfer sheet D2 after the catalyst layer is formed. In addition, the transfer sheet D2 is elongated, and a high-quality catalyst layer sheet D30 cannot be manufactured.

本実施形態に係る粘着層D4、D5の厚みは、0.1μm以上30μm以下の範囲内であることが好ましい。0.1μm未満であると粘着層D4、D5の塗工ムラが生じてしまう。また、触媒層D4、D5の厚みは、通常1μm〜30μm程度で形成されるため30μmを超える厚みは必要ない。
本実施形態に係る粘着層D4、D5は、所望の剥離強度を備えるものであれば、その材料については特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂や、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ゴム等の材料を粘着層D4、D5として用いることができる。
The thickness of the pressure-sensitive adhesive layers D4 and D5 according to this embodiment is preferably in the range of 0.1 μm to 30 μm. If it is less than 0.1 μm, uneven coating of the adhesive layers D4 and D5 will occur. Moreover, since the catalyst layers D4 and D5 are usually formed with a thickness of about 1 μm to 30 μm, a thickness exceeding 30 μm is not necessary.
The adhesive layers D4 and D5 according to the present embodiment are not particularly limited as long as they have a desired peel strength. For example, materials such as an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, a silicone resin, and rubber can be used as the adhesive layers D4 and D5.

マスクフィルムD1及びベースフィルムD3は、寸法変化率の小さな材料からなるシートである。例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの安価で、機械強度に優れたポリエステル系樹脂をマスクフィルムD1及びベースフィルムD3の材料として用いることができる。
マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10上に触媒層52A、52Fを形成するには、まず、触媒物質担持炭素体と高分子電解質と溶媒とを混合して触媒インクを作製し、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10上にその触媒インクを塗工・乾燥する方法がある。
The mask film D1 and the base film D3 are sheets made of a material having a small dimensional change rate. For example, an inexpensive polyester resin such as polyethylene terephthalate having excellent mechanical strength can be used as the material for the mask film D1 and the base film D3.
In order to form the catalyst layers 52A, 52F on the transfer sheet D10 with the mask film / base film, first, a catalyst ink is prepared by mixing the catalyst material-supporting carbon body, the polymer electrolyte and the solvent, and then the mask film / base film. There is a method of applying and drying the catalyst ink on the transfer sheet D10 with film.

触媒インクの高分子電解質には、プロトン伝導性を有する高分子材料、例えばフッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質を用いることができる。フッ素系高分子電解質としては、例えばデュポン社製NAFION(登録商標)、旭硝子(株)製FLEMION(登録商標)、旭化成(株)製ACIPLEX(登録商標)、ゴア社製GORE−SELECT(登録商標)などが挙げられる。これらの中でも、固体高分子形燃料電池50の出力電圧を高めるうえでは、デュポン社製NAFION(登録商標)を触媒インクの高分子電解質として用いることが望ましい。
炭化水素系高分子電解質としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質が挙げられる。
As the polymer electrolyte of the catalyst ink, a polymer material having proton conductivity, for example, a fluorine-based polymer electrolyte or a hydrocarbon-based polymer electrolyte can be used. Examples of the fluoropolymer electrolyte include NAFION (registered trademark) manufactured by DuPont, FLEMION (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ACIPLEX (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., and GORE-SELECT (registered trademark) manufactured by Gore. Etc. Among these, in order to increase the output voltage of the polymer electrolyte fuel cell 50, it is desirable to use NAFION (registered trademark) manufactured by DuPont as a polymer electrolyte of the catalyst ink.
Examples of the hydrocarbon polymer electrolyte include electrolytes such as sulfonated polyetherketone, sulfonated polyethersulfone, sulfonated polyetherethersulfone, sulfonated polysulfide, and sulfonated polyphenylene.

インク溶媒としては、触媒物質担持炭素体および高分子電解質を浸食しない溶媒であって、流動性を有した状態で高分子電解質を溶解する、または微細ゲルとして高分子電解質を分散する溶媒を用いることが望ましい。このようなインク溶媒は、揮発性の有機溶媒を含むことが好ましい。インク溶媒に含まれる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、ペンタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、へプタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、ジイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ジブチルエーテルなどのエーテル系溶剤、その他ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジアセトンアルコール、1−メトキシ−2−プロパノールなどの極性溶剤、これらの溶剤のうち二種以上が混合された有機溶媒を用いることができる。   As the ink solvent, a solvent that does not erode the catalyst substance-supporting carbon body and the polymer electrolyte and dissolves the polymer electrolyte in a fluid state or disperses the polymer electrolyte as a fine gel is used. Is desirable. Such an ink solvent preferably contains a volatile organic solvent. Examples of the organic solvent contained in the ink solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, pentanol and other alcohols, acetone, and methyl ethyl ketone. , Pentanone, methyl isobutyl ketone, heptanone, cyclohexanone, methyl cyclohexanone, acetonyl acetone, diisobutyl ketone and other ketone solvents, tetrahydrofuran, dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, anisole, methoxy toluene, dibutyl ether and other ether solvents, and other dimethylformamide , Dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, ethylene glycol, diethylene glycol, diacetone alcohol Le, 1-methoxy-2-propanol polar solvent such as, an organic solvent may be used which two or more are mixed among these solvents.

有機溶媒として低級アルコールを用いる場合には、インク溶媒の発火温度を高めるうえで、インク溶媒を水との混合溶媒とすることが好ましい。また、高分子電解質との親和性を高める上でも、高分子電解質がインク溶媒から分離して白濁が生じたり、高分子電解質がゲル化したりしない程度に、インク溶媒が水を含むものであることが好ましい。
触媒インクに含まれる触媒物質担持炭素体や高分子電解質などの固形分の含有量が過大になると、触媒インクの粘度が高くなり、触媒層52A、52Fの表面にクラックが生じやすくなる。反対に、固形分の含有量が過小になると、触媒層52A、52Fの成膜速度が遅くなり、触媒層52A、52Fの生産性が低下してしまう。そのため、触媒インクの固形分含有量は、1質量%以上50質量%以下の範囲内であることが好ましい。
When a lower alcohol is used as the organic solvent, it is preferable to use the ink solvent as a mixed solvent with water in order to increase the ignition temperature of the ink solvent. Further, in order to increase the affinity with the polymer electrolyte, it is preferable that the ink solvent contains water to the extent that the polymer electrolyte is separated from the ink solvent to cause white turbidity or the polymer electrolyte does not gel. .
If the solid content of the catalyst substance-carrying carbon body or polymer electrolyte contained in the catalyst ink is excessive, the viscosity of the catalyst ink increases and cracks are likely to occur on the surfaces of the catalyst layers 52A and 52F. On the other hand, when the solid content is excessively low, the film formation speed of the catalyst layers 52A and 52F is decreased, and the productivity of the catalyst layers 52A and 52F is reduced. Therefore, the solid content of the catalyst ink is preferably in the range of 1% by mass to 50% by mass.

ちなみに、触媒物質担持炭素体と高分子電解質の含有量が互いに等しい触媒インクであっても、炭素粒子の割合が大きくなるほど触媒インクの粘度は高くなり、反対に、炭素粒子の割合が小さくなるほど触媒インクの粘度は低くなる。そのため、触媒インクに含まれる炭素粒子の濃度は、10質量%以上80質量%以下の範囲内であることが好ましい。
なお、触媒インクの固形分含有量の調整、固形分における炭素粒子の濃度の調整、これらの他、上記分散処理の際に触媒インクに分散剤が添加されることにより、触媒インクの粘度を所定の値に調整することも可能である。また、触媒物質担持炭素体に対する高分子電解質の質量比率は、0.04質量%以上3.00質量%以下の範囲内であることが好ましい。
Incidentally, even in the case of a catalyst ink in which the contents of the catalyst material-supporting carbon body and the polymer electrolyte are equal to each other, the viscosity of the catalyst ink increases as the proportion of carbon particles increases, and conversely, the catalyst decreases as the proportion of carbon particles decreases. The viscosity of the ink is lowered. Therefore, the concentration of carbon particles contained in the catalyst ink is preferably in the range of 10% by mass to 80% by mass.
In addition, adjustment of the solid content of the catalyst ink, adjustment of the concentration of carbon particles in the solid content, and addition of a dispersant to the catalyst ink at the time of the dispersion treatment, the viscosity of the catalyst ink is set to a predetermined value. It is also possible to adjust to the value of. Moreover, it is preferable that the mass ratio of the polymer electrolyte with respect to a catalyst substance carrying | support carbon body exists in the range of 0.04 mass% or more and 3.00 mass% or less.

触媒インク塗工工程では、上記のようにして作製された触媒インクがマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10に塗工される。触媒インクのインク温度が10℃より低くなると触媒インクの粘度が高くなり、均一な触媒層52A、52Fを得ることが難しくなる。また、インク温度が50℃を超えると触媒インクの溶媒が塗工中に揮発してしまう。   In the catalyst ink coating step, the catalyst ink produced as described above is applied to the transfer sheet D10 with a mask film / base film. When the ink temperature of the catalyst ink is lower than 10 ° C., the viscosity of the catalyst ink increases, and it becomes difficult to obtain uniform catalyst layers 52A and 52F. If the ink temperature exceeds 50 ° C., the solvent of the catalyst ink volatilizes during coating.

触媒インクを基材(つまり、転写シートD2)上に塗布する場合には、ドクターブレード法、ディッピング法、スクリーン印刷法、ロールコーティング法、スプレー法などを用いて触媒インクを基材上に塗布することができる。これらのうち、加圧スプレー法、超音波スプレー法、静電噴霧法などのスプレー法が好ましい。このような方法によれば、塗工された触媒インクが乾燥する際に触媒インクの凝集が起こり難いため、空孔率の高い均質な触媒層52A、52Fを得ることが可能となる。   When the catalyst ink is applied onto the substrate (that is, the transfer sheet D2), the catalyst ink is applied onto the substrate using a doctor blade method, a dipping method, a screen printing method, a roll coating method, a spray method, or the like. be able to. Among these, spray methods such as a pressure spray method, an ultrasonic spray method, and an electrostatic spray method are preferable. According to such a method, since the catalyst ink hardly aggregates when the coated catalyst ink is dried, it is possible to obtain homogeneous catalyst layers 52A and 52F having a high porosity.

電解質膜51は、プロトン伝導性を有する高分子膜である。この電解質膜51の材料としては、例えばフッ素系高分子電解質や炭化水素系高分子電解質を用いることができる。フッ素系高分子電解質としては、例えばデュポン社製NAFION(登録商標)、旭硝子(株)製FLEMION(登録商標)、旭化成(株)製ACIPLEX(登録商標)、ゴア社製GORE−SELECT(登録商標)を用いることができる。なかでも、固体高分子形燃料電池50の出力電圧を高めるうえでは、デュポン社製NAFION(登録商標)を好適に用いることができる。   The electrolyte membrane 51 is a polymer membrane having proton conductivity. As a material of the electrolyte membrane 51, for example, a fluorine-based polymer electrolyte or a hydrocarbon-based polymer electrolyte can be used. Examples of the fluoropolymer electrolyte include NAFION (registered trademark) manufactured by DuPont, FLEMION (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ACIPLEX (registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., and GORE-SELECT (registered trademark) manufactured by Gore. Can be used. Among these, NAFION (registered trademark) manufactured by DuPont can be suitably used to increase the output voltage of the polymer electrolyte fuel cell 50.

炭化水素系高分子電解質としては、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリエーテルスルホン、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン、スルホン化ポリスルフィド、スルホン化ポリフェニレンなどの電解質を用いることができる。なお、触媒層52A、52Fと高分子電解質膜51との密着性を確保するうえでは、触媒層52A、52Fと高分子電解質膜51とが同一の材料から形成されていることが好ましい。   As the hydrocarbon polymer electrolyte, electrolytes such as sulfonated polyetherketone, sulfonated polyethersulfone, sulfonated polyetherethersulfone, sulfonated polysulfide, and sulfonated polyphenylene can be used. In order to secure adhesion between the catalyst layers 52A and 52F and the polymer electrolyte membrane 51, the catalyst layers 52A and 52F and the polymer electrolyte membrane 51 are preferably formed of the same material.

ガス拡散層53A、53Fは、ガス拡散性と導電性とを有する材料からなるシートである。例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、不織布などのポーラスカーボン材をガス拡散層53A、53Fのシート材料として用いることができる。ガス拡散層53A、53Fが基材として用いられる場合には、触媒インクが塗布される塗布面に、予め目処め層(図示せず)を形成しておくことが好ましい。   The gas diffusion layers 53A and 53F are sheets made of a material having gas diffusibility and conductivity. For example, porous carbon materials such as carbon cloth, carbon paper, and nonwoven fabric can be used as the sheet material for the gas diffusion layers 53A and 53F. When the gas diffusion layers 53A and 53F are used as the base material, it is preferable to form a coating layer (not shown) in advance on the application surface to which the catalyst ink is applied.

目処め層とは、触媒インクがガス拡散層53A、53Fの中に染み込むことを抑える層のことである。触媒インクの塗布量が少ない場合には、この目処め層上に触媒インクが堆積して該目処め層が三相界面を形成するため、特に好ましい。このような目処め層には、例えば炭素粒子の分散したフッ素系樹脂溶液がそのフッ素系樹脂の融点以上の温度で焼結された層を用いることができる。なお、フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などが用いられる。   The eye-catching layer is a layer that prevents the catalyst ink from penetrating into the gas diffusion layers 53A and 53F. When the application amount of the catalyst ink is small, it is particularly preferable because the catalyst ink is deposited on the mesh layer and the mesh layer forms a three-phase interface. As such a sealing layer, for example, a layer obtained by sintering a fluorine resin solution in which carbon particles are dispersed at a temperature equal to or higher than the melting point of the fluorine resin can be used. Note that polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like is used as the fluorine-based resin.

[固体高分子形燃料電池の製造方法]
固体高分子形燃料電池50の製造方法では、まず、上記の方法により形成された2つの触媒層52A、52Fを電解質膜51の両面と向き合うように配置する。
ここで、触媒層52A、52Fが形成される基材として電解質膜51を用いた場合には、電解質膜51の両面に触媒層52A、52Fが形成されることにより、上記の配置が実現される。また、基材としてガス拡散層53A、53Fあるいは転写シートD2を用いた場合には、電解質膜51の両面側にガス拡散層53A、53Fあるいは転写シートD2を配置することにより、上記の配置が実現される。
[Method for producing polymer electrolyte fuel cell]
In the manufacturing method of the polymer electrolyte fuel cell 50, first, the two catalyst layers 52A and 52F formed by the above method are arranged so as to face both surfaces of the electrolyte membrane 51.
Here, when the electrolyte membrane 51 is used as a base material on which the catalyst layers 52A and 52F are formed, the above arrangement is realized by forming the catalyst layers 52A and 52F on both surfaces of the electrolyte membrane 51. . When the gas diffusion layers 53A and 53F or the transfer sheet D2 are used as the base material, the above arrangement is realized by disposing the gas diffusion layers 53A and 53F or the transfer sheet D2 on both sides of the electrolyte membrane 51. Is done.

2つの触媒層52A、52Fを高分子電解質膜51の両面と向き合うように配置したならば、次に、2つの触媒層52A、52Fと高分子電解質膜51とを加熱すると共に加圧する。これにより、触媒層52A、52Fと高分子電解質膜51とが接合され、一つの膜電極接合体が形成される。
なお、触媒層52A、52Fが形成される基材として高分子電解質膜51を用いた場合には、高分子電解質膜51の両面側にガス拡散層53A、53Fを配置した後、これらを加熱及び加圧することにより膜電極接合体が形成される。そして、基材としてガス拡散層53A、53Fを用いた場合には、ガス拡散層53A、53Fの間に高分子電解質膜51を配置した後、これらを加熱及び加圧することにより膜電極接合体が形成される。
If the two catalyst layers 52A and 52F are arranged so as to face both surfaces of the polymer electrolyte membrane 51, then the two catalyst layers 52A and 52F and the polymer electrolyte membrane 51 are heated and pressurized. As a result, the catalyst layers 52A and 52F and the polymer electrolyte membrane 51 are joined to form one membrane electrode assembly.
When the polymer electrolyte membrane 51 is used as a substrate on which the catalyst layers 52A and 52F are formed, the gas diffusion layers 53A and 53F are disposed on both sides of the polymer electrolyte membrane 51, and then heated and heated. A membrane electrode assembly is formed by applying pressure. When the gas diffusion layers 53A and 53F are used as the base material, the polymer electrolyte membrane 51 is disposed between the gas diffusion layers 53A and 53F, and then these are heated and pressurized to form a membrane electrode assembly. It is formed.

また、基材として転写シートD2を用いた場合には、触媒層52A、52Fが形成された2枚の触媒層シートD30を高分子電解質膜51の両面側に配置した後、これらを加熱すると共に加圧して触媒層52A、52Fを高分子電解質膜51の両面に圧着させる。そして、高分子電解質膜51の両面に圧着した触媒層52A、52Fから転写シートD2を引き剥がした後、高分子電解質膜51の両面側にガス拡散層53A、53Fを配置し、これらを加熱すると共に加圧することにより一つの膜電極接合体が得られる。その後、得られた膜電極接合体の両面を一対のセパレーター54A、54Fで挟持することにより固体高分子形燃料電池50が製造される。   When the transfer sheet D2 is used as the substrate, the two catalyst layer sheets D30 on which the catalyst layers 52A and 52F are formed are arranged on both sides of the polymer electrolyte membrane 51 and then heated. The catalyst layers 52A and 52F are pressed against both surfaces of the polymer electrolyte membrane 51 by applying pressure. Then, after the transfer sheet D2 is peeled off from the catalyst layers 52A and 52F pressure-bonded to both surfaces of the polymer electrolyte membrane 51, the gas diffusion layers 53A and 53F are disposed on both surfaces of the polymer electrolyte membrane 51, and these are heated. By pressing together, one membrane electrode assembly can be obtained. Thereafter, the polymer electrolyte fuel cell 50 is manufactured by sandwiching both surfaces of the obtained membrane electrode assembly with a pair of separators 54A and 54F.

なお、セパレーター54A、54Fには、例えばカーボンタイプあるいは金属タイプが用いられる。ちなみに、セパレーター54A、54Fは、上記ガス拡散層53A、53Fと一体的に構成されてもよい。なお、セパレーター54A、54F、または触媒層52A、52Fが、ガス拡散層53A、53Fと同じくガスの拡散機能を有する場合には、ガス拡散層53A、53Fが省略されてもよい。   For the separators 54A and 54F, for example, a carbon type or a metal type is used. Incidentally, the separators 54A and 54F may be configured integrally with the gas diffusion layers 53A and 53F. In the case where the separators 54A and 54F or the catalyst layers 52A and 52F have a gas diffusion function similar to the gas diffusion layers 53A and 53F, the gas diffusion layers 53A and 53F may be omitted.

上述したマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10及び触媒層シートD30の製造方法について、以下に挙げる具体的な実施例及び比較例を用いて説明する。また、製造されたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10に対する、マスクフィルムD1・ベースフィルムD3と転写シートD2との剥離強度測定の結果について説明する。   The manufacturing method of the transfer sheet D10 with a mask film / base film and the catalyst layer sheet D30 described above will be described with reference to the following specific examples and comparative examples. Moreover, the result of the peeling strength measurement of the mask film D1 / base film D3 and the transfer sheet D2 on the manufactured transfer sheet D10 with the mask film / base film will be described.

(マスクフィルムD1・ベースフィルムD3と転写シートD2との剥離強度測定)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3にそれぞれ形成した粘着層D4、D5を、転写シートD2の表面及び裏面にそれぞれ配置して積層することにより、マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製した。このマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10の転写シートD2を固定し、マスクフィルムD1の端部を引っ張り試験機のチャックに挟み、剥離速度300mm/min、23℃、50%RHにて、180°剥離強度を測定した結果を表1に示す。なお、表1では、触媒層外周部の形状が良好な場合を「○」で示し、触媒層外周部の形状が不良な場合(具体的には、直線性が悪い場合)を「×」で示している。また、触媒層外周部の形状が測定不能な場合については、「−」で示している。
(Measurement of peel strength between mask film D1, base film D3 and transfer sheet D2)
A transfer sheet D10 with a mask film and a base film was prepared by arranging and laminating adhesive layers D4 and D5 respectively formed on the mask film D1 and the base film D3 on the front surface and the back surface of the transfer sheet D2. The transfer sheet D2 of the transfer sheet D10 with the mask film / base film is fixed, the end of the mask film D1 is sandwiched between the chucks of a tensile tester, and the peeling speed is 300 mm / min, 23 ° C., 50% RH, 180 °. The results of measuring the peel strength are shown in Table 1. In Table 1, a case where the shape of the outer periphery of the catalyst layer is good is indicated by “◯”, and a case where the shape of the outer periphery of the catalyst layer is poor (specifically, when the linearity is poor) is indicated by “x”. Show. Further, the case where the shape of the outer peripheral portion of the catalyst layer cannot be measured is indicated by “−”.

Figure 0006201398
Figure 0006201398

(実施例1)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3にそれぞれ形成した粘着層D4、D5の厚みを2.5μmとし、マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ50μmとしたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製した。そして、そのマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10について、剥離強度測定を実施したところ、180°剥離強度は0.3N/25mmであった。
Example 1
A transfer sheet D10 with a mask film and a base film in which the thicknesses of the adhesive layers D4 and D5 formed on the mask film D1 and the base film D3 are 2.5 μm and the thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 are 50 μm, respectively. Produced. And when the peeling strength measurement was implemented about the transfer sheet D10 with the mask film and base film, 180 degree peeling strength was 0.3 N / 25mm.

(触媒インク作製方法)
触媒物質担持炭素体として、白金担持カーボン(商品名:TEC10E50E、田中貴金属社製)と溶媒とを、遊星ボールミル(商品名:P−7、フリッチュ・ジャパン社製)を用いて混練した。この際、ボールミルのポット及びボールにはジルコニア製のものを用いた。次に、高分子電解質として20質量%の高分子電解質溶液であるナフィオン(登録商標、デュポン社製)を添加し、再び混錬し触媒インクを作製した。
(Catalyst ink preparation method)
As a catalyst material-supporting carbon body, platinum-supporting carbon (trade name: TEC10E50E, manufactured by Tanaka Kikinzoku) and a solvent were kneaded using a planetary ball mill (trade name: P-7, manufactured by Fritsch Japan). At this time, the ball mill pot and balls were made of zirconia. Next, Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), which is a 20% by mass polymer electrolyte solution, was added as a polymer electrolyte, and kneaded again to prepare a catalyst ink.

(触媒層シート作製方法)
次いで、マスクフィルムD1及びベースフィルムD3に粘着材付ポリエチレンテレフタラートを、転写シートD2にテトラフルオロエチレンをそれぞれ用いたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10に上記触媒インクを塗布した。そして、転写シートD2上に塗布された触媒インクを温度が80℃の大気雰囲気中で5分間乾燥させることにより、実施例1のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を用いて形成した触媒層シートD30を得た。この際、触媒物質の担持量が0.4mg/cmになるように、電極触媒層52A、52Fの厚さを調節した。作製した触媒層52A、52Fの外周部形状について観察したところ、良好であった。
(Catalyst layer sheet preparation method)
Next, the catalyst ink was applied to a transfer film D10 with a mask film / base film using polyethylene terephthalate with an adhesive on the mask film D1 and the base film D3, and tetrafluoroethylene as the transfer sheet D2. And the catalyst layer sheet | seat formed using the transfer sheet D10 with a mask film base film of Example 1 by drying the catalyst ink apply | coated on the transfer sheet D2 in the atmospheric condition whose temperature is 80 degreeC for 5 minutes. D30 was obtained. At this time, the thickness of the electrode catalyst layers 52A and 52F was adjusted so that the supported amount of the catalyst substance was 0.4 mg / cm 2 . Observation of the outer peripheral shape of the produced catalyst layers 52A and 52F was good.

(実施例2)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ25μmとしたこと以外は、実施例1と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製したところ、剥離強度は0.3N/25mm、触媒層外周部形状は良好であった。
(Example 2)
A transfer sheet D10 with a mask film and a base film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 were each 25 μm. The peel strength was 0.3 N / 25 mm, and the catalyst The shape of the outer periphery of the layer was good.

(実施例3)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ15μmとしたこと以外は、実施例1と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製したところ、剥離強度は1.2N/25mm、触媒層外周部形状は良好であった。
(Example 3)
A transfer sheet D10 with a mask film and a base film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 were each 15 μm. The peel strength was 1.2 N / 25 mm, and the catalyst The shape of the outer periphery of the layer was good.

(比較例1)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3の粘着層D4、D5の厚みをそれぞれ0.1μmとし、マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ15μmとしたこと以外は、実施例1と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製したところ、剥離強度は0.05N/25mmと弱く、マスクフィルムD1と転写シートD2との隙間に触媒インクが入り込み、触媒層外周部形状は、直線性が悪かった。
(Comparative Example 1)
Mask film as in Example 1, except that the thicknesses of the adhesive layers D4 and D5 of the mask film D1 and the base film D3 are 0.1 μm, respectively, and the film thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 are 15 μm, respectively. -When the transfer sheet D10 with a base film was produced, the peel strength was as weak as 0.05 N / 25 mm, the catalyst ink entered the gap between the mask film D1 and the transfer sheet D2, and the outer shape of the catalyst layer was poorly linear. It was.

(比較例2)
実施例1に使用した粘着材よりも低粘着力の粘着材で形成した粘着層D4、D5の厚みをそれぞれ7μmとし、マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ50μmとしたこと以外は、実施例1と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製したところ、剥離強度は0.07N/25mmと弱く、マスクフィルムD1と転写シートD2との隙間に触媒インクが入り込み、触媒層外周部形状は、直線性が悪かった。
(Comparative Example 2)
The thicknesses of the adhesive layers D4 and D5 formed of an adhesive material having a lower adhesive strength than the adhesive material used in Example 1 were 7 μm, respectively, and the thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 were 50 μm, respectively. A transfer sheet D10 with a mask film / base film was prepared in the same manner as in Example 1. As a result, the peel strength was as low as 0.07 N / 25 mm, and the catalyst ink entered the gap between the mask film D1 and the transfer sheet D2. The shape of the outer periphery was poor in linearity.

(比較例3)
マスクフィルムD1及びベースフィルムD3にそれぞれ形成した粘着層D4、D5の厚みをそれぞれ10μmとし、マスクフィルムD1及びベースフィルムD3のフィルムの厚みをそれぞれ50μmとしたこと以外は、実施例1と同様にマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10を作製したところ、剥離強度は3.0N/25mmと強く、マスクフィルムD1を転写シートD2から剥離することが難しく、転写シートD2にシワが生じてしまった。
(Comparative Example 3)
The mask is the same as in Example 1 except that the thicknesses of the adhesive layers D4 and D5 formed on the mask film D1 and the base film D3 are 10 μm, respectively, and the film thicknesses of the mask film D1 and the base film D3 are 50 μm, respectively. When the transfer sheet D10 with a film / base film was produced, the peel strength was as strong as 3.0 N / 25 mm, and it was difficult to peel the mask film D1 from the transfer sheet D2, and the transfer sheet D2 was wrinkled.

上述の結果が示すように、本実施形態に係るマスクフィルム・ベースフィルム付転写シートD10を用いることで、固体高分子形燃料電池50の膜電極接合体として好適な膜電極接合体を製造できる。
したがって、本実施形態は高分子電解質膜51を用いた燃料電池、定置型コージェネレーションシステムや燃料電池自動車(FCV)などに好適に用いることのでき、産業上の利用価値が大きい。
As the above-mentioned result shows, a membrane electrode assembly suitable as a membrane electrode assembly of the polymer electrolyte fuel cell 50 can be manufactured by using the transfer sheet D10 with a mask film / base film according to this embodiment.
Therefore, this embodiment can be suitably used for a fuel cell using the polymer electrolyte membrane 51, a stationary cogeneration system, a fuel cell vehicle (FCV), and the like, and has great industrial utility value.

(その他の実施形態)
上述の実施形態では、粘着層D4、D5をマスクフィルムD1、ベースフィルムD3の一方の面にそれぞれ形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、転写シートD2の両面に粘着層D4、D5を形成した後に、粘着層D4、D5上にマスクフィルムD1、ベースフィルムD3をそれぞれ形成してもよい。このようにして形成されたマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートD10であっても、上述の作用効果と同様の作用効果を奏する。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the case where the adhesive layers D4 and D5 are respectively formed on one surface of the mask film D1 and the base film D3 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, after forming the adhesive layers D4 and D5 on both surfaces of the transfer sheet D2, the mask film D1 and the base film D3 may be formed on the adhesive layers D4 and D5, respectively. Even the transfer film D10 with the mask film / base film formed in this way has the same effects as the above-described effects.

50…固体高分子形燃料電池
51…高分子電解質膜
52A、52F…電極触媒層
53A、53F…ガス拡散層
54A、54F…セパレーター
55A、55F…ガス流路
56A、56F…冷却水通路
D1…マスクフィルム
D2…転写シート
D3…ベースフィルム
D4、D5…粘着層
D10…マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート(触媒層形成前)
D20…マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート(触媒層形成後)
D30…触媒層シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Solid polymer fuel cell 51 ... Polymer electrolyte membrane 52A, 52F ... Electrode catalyst layer 53A, 53F ... Gas diffusion layer 54A, 54F ... Separator 55A, 55F ... Gas flow path 56A, 56F ... Cooling water path D1 ... Mask Film D2 ... Transfer sheet D3 ... Base film D4, D5 ... Adhesive layer D10 ... Transfer sheet with mask film / base film (before catalyst layer formation)
D20 ... Transfer sheet with mask film / base film (after catalyst layer formation)
D30 ... Catalyst layer sheet

Claims (8)

固体高分子形燃料電池の膜電極接合体製造用のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを、転写シートと、前記転写シートの一方の面に設けられた、所望の開口部を有するマスクフィルムと、前記転写シートの前記マスクフィルムとは反対側の面に設けられたベースフィルムと、を備えたものとし、
前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、それぞれ粘着層を介して前記転写シートに接合し、
前記粘着層を、引張試験器を用いて剥離速度300mm/minで測定した180°剥離強度(JIS−K−6854−2:1999)が0.1N/25mm以上2.0N/25mm以下の範囲内のものとしたことを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。
A transfer sheet with a mask film and a base film for producing a membrane electrode assembly for a polymer electrolyte fuel cell, a transfer sheet, a mask film having a desired opening provided on one surface of the transfer sheet, A base film provided on the surface of the transfer sheet opposite to the mask film; and
The mask film and the base film are each bonded to the transfer sheet via an adhesive layer,
180 degree peeling strength (JIS-K-6854-2: 1999) which measured the said adhesion layer at the peeling speed of 300 mm / min using the tensile tester is in the range of 0.1N / 25mm or more and 2.0N / 25mm or less. A transfer sheet with a mask film and a base film, characterized in that
前記粘着層の厚みを、1μm以上30μm以下の範囲内としたことを特徴とする請求項1に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。   The transfer sheet with a mask film / base film according to claim 1, wherein the pressure-sensitive adhesive layer has a thickness in the range of 1 μm to 30 μm. 前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、寸法変化率が同一であるフィルムで形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。   The transfer sheet with a mask film / base film according to claim 1, wherein the mask film and the base film are formed of films having the same dimensional change rate. 前記マスクフィルムと前記ベースフィルムとを、同一材で形成したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。   The transfer sheet with a mask film / base film according to any one of claims 1 to 3, wherein the mask film and the base film are formed of the same material. 前記転写シートを、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、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(FEP)、テトラフルオロパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から選ばれる樹脂で形成したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シート。   The transfer sheet is made of ethylene tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroperfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), and polytetrafluoroethylene (PTFE). The transfer sheet with a mask film / base film according to any one of claims 1 to 4, wherein the transfer sheet is formed of a resin selected from the group consisting of: 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造する方法であって、
前記マスクフィルムを前記転写シートに接合した後に、前記開口部を形成することを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法。
A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film, wherein the opening is formed after the mask film is bonded to the transfer sheet.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートを製造する方法であって、
前記マスクフィルムに前記開口部を形成した後に、前記マスクフィルムを前記転写シートに接合することを特徴とするマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートの製造方法。
A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing a transfer sheet with a mask film and a base film, comprising: forming the opening in the mask film; and bonding the mask film to the transfer sheet.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のマスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートに備わる前記開口部内の前記転写シート上に触媒層を形成し、前記触媒層を前記転写シート上に残しつつ、前記マスクフィルム・ベースフィルム付き転写シートから前記マスクフィルムと前記ベースフィルムと前記粘着層とを剥離することを特徴とする触媒層シートの製造方法。   A catalyst layer is formed on the transfer sheet in the opening provided in the transfer sheet with a mask film and a base film according to any one of claims 1 to 5, and the catalyst layer is left on the transfer sheet. Meanwhile, the method for producing a catalyst layer sheet, comprising peeling off the mask film, the base film, and the adhesive layer from the mask film / base film-attached transfer sheet.
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