CN105636784B - 薄层转印用片及其制造方法、膜电极组件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄层转印用片(10)，其具备：包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材(1)、和设置于基材(1)的至少单面的含氟树脂层(2)。由此，可以提供一种薄层转印用片，其表面的凹凸少、并且即使是通过加热压接反复进行的热转印也不易劣化。

Description

薄层转印用片及其制造方法、膜电极组件的制造方法
技术领域
本发明涉及用于转印包含电池用电极材料等材料的薄层的薄层转印用片和该薄层转印用片的制造方法。另外，本发明涉及具备层叠于该薄层转印用片的电极催化剂层的带电极催化剂层的薄层转印用片。此外，本发明涉及使用了该薄层转印用片的膜电极组件的制造方法。
背景技术
例如固体聚合物型燃料电池中，使用膜电极组件(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)作为其主要的构成要素。MEA具有在电解质膜的两面层叠有电极催化剂层的构成。该电极催化剂层例如有时也作为燃料极用的催化剂层或空气极用的催化剂层而层叠。此外，作为MEA，也优选使用在电极催化剂层的表面层叠有扩散层的构成。在这样的MEA中，作为在电解质膜上层叠电极催化剂层的方法多使用热转印法。在专利文献1中，从操作效率等的观点考虑，记载了下述方法：使带状的电解质膜和负载有催化剂层的催化剂层负载薄膜处于层叠状态，并使其从加热至规定温度的一对热转印辊间通过，然后仅剥离催化剂层负载薄膜，由此将催化剂层连续地热转印于电解质膜。专利文献2中记载了下述MEA的制造方法：通过将在作为转印片的基材上形成的电极催化剂层热压(热压接)至聚合物电解质膜而接合，之后剥离基材。即，电极催化剂层被热转印于聚合物电解质膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-103251号公报
专利文献2：日本特开2013-073892号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述将电极催化剂层热转印于电解质膜的方法中，层叠电极催化剂层的薄层转印用片的性能成为确定电极催化剂层的性能、生产品质的一个要素。特别是伴随着近年来的燃料电池的小型化的要求，在MEA用的电极催化剂层中要求进一步的薄层化，有时迄今为止没有成为问题的薄层转印用片的表面的凹凸转印于电极催化剂层而成为问题。也就是说，在电极催化剂层中产生厚度薄的部分时，有时发生电短路，有时成为使MEA、以及燃料电池的性能降低的原因。另外，电极催化剂层的控制技术也正在推进微细化、高速化和低成本化，因此寻求一种薄层转印用片，其不会因通过加热压接进行的热转印而导致劣化，而且不容易因辊运送而产生晃动、拉伸，并且能反复使用。在薄层转印用片转印电极催化剂层以外的薄层时，有时薄层转印用片也需要满足同样的要求。
因此，本发明的目的在于提供一种薄层转印用片，其表面的凹凸小，耐加热和加压，并且即使要被转印的薄层要求精细的加工时也容易操作。另外，本发明的目的在于提供一种这样的薄层转印用片的制造方法。另外，本发明提供一种带电极催化剂层的薄层转印用片，其具备层叠于这样的薄层转印用片的、燃料电池的膜电极组件用的电极催化剂层。另外，本发明提供一种膜电极组件的制造方法，其使用了这样的薄层转印用片。
用于解决问题的手段
本发明提供一种薄层转印用片，其具备：
包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材、和
设置于上述基材的至少单面的含氟树脂层。
本发明提供一种带电极催化剂层的薄层转印用片，其具备：
上述的薄层转印用片、和
层叠于上述薄层转印用片的、燃料电池的膜电极组件用的电极催化剂层。
本发明提供一种薄层转印用片的制造方法，其具备：
准备包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材的工序、
将上述基材浸渍于含氟树脂的分散体中的浸渍涂布工序、
在上述浸渍涂布工序后，对包含用上述含氟树脂覆盖的上述基材的片进行加热以除去上述分散体的分散介质的加热干燥工序、和
在上述加热干燥工序后，将上述片在上述含氟树脂的熔点以上的温度下加热的烧结工序。
本发明提供一种膜电极组件的制造方法，其具备：
将至少包含聚合物电解质和负载有催化物质的粒子的电极催化剂层层叠于上述的薄层转印用片的催化剂层层叠工序、
使电解质膜与层叠于上述薄层转印用片的上述电极催化剂层接触的电解质膜层叠工序、
将上述电极催化剂层和上述电解质膜加热压接的加热压接工序、和
将上述薄层转印用片从上述电极催化剂层剥离的剥离工序。
附图说明
图1是表示本发明的薄层转印用片的一例的剖视图
图2是表示本发明的薄层转印用片的另一例的剖视图
图3是表示本发明的带电极催化剂层的薄层转印用片的一例的剖视图
图4是表示使用本发明的薄层转印用片制造的膜电极组件的一例的剖视图
图5是表示本发明的膜电极组件的制造方法的一部分的工序的图
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下的说明是涉及本发明的一例的说明，本发明不限于这些。
本发明涉及用含氟树脂覆盖包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材的至少单面而得到的薄层转印用片。该含氟树脂层可以如图1所示，以在基材1的单面设置含氟树脂层2的方式形成，也可以如图2所示，以含氟树脂层2覆盖基材1的两面和端部的方式形成。另外，该薄层转印用片可以例如如图3所示，在薄层转印用片10的含氟树脂层2侧的面上设置例如电极催化剂层3等转印用薄层而使用。要被该薄层转印用片转印的薄层没有特别限制，例如为如图4所示的要层叠于在固体聚合物型燃料电池(PEFC：Polymer Electrolyte FuelCell)中使用的膜电极组件(MEA)5中的聚合物电解质膜4上的电极催化剂层3。
如图1和图2所示，薄层转印用片10具备基材1和含氟树脂层2。基材1包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜。含氟树脂层2设置于基材1的至少单面。如图2所示，利用含氟树脂的覆盖优选设置于基材1的两面。即，含氟树脂层2优选设置于基材1的两面。由此，要转印的薄层可以层叠于薄层转印用片10的两面。例如，可以通过将要转印的薄层层叠于薄层转印用片10的一个面而转印薄层，然后将要转印的薄层层叠于薄层转印用片10的另一个面而转印薄层。可见，含氟树脂层2设置于基材1的两面时，可以提高薄层转印用片10的可再利用性。
含氟树脂层2设置于基材1的两面时，含氟树脂层2如图2所示，优选以含氟树脂层2中设置于基材1的两面的部分相互连接的方式形成。即，优选沿基材1的厚度方向延伸的端部被含氟树脂覆盖。例如，优选含氟树脂层2覆盖基材1的两面和沿基材1的厚度方向延伸的基材1的端部的至少2处。此处，“沿基材1的厚度方向延伸的基材1的端部的至少2处”，例如在基材1为矩形时，是指沿基材1的厚度方向延伸的4个端面的2个以上的端面。另外，根据情况，“沿基材1的厚度方向延伸的基材1的端部的至少2处”是指沿基材1的厚度方向延伸的1个端面中的2处。含氟树脂层2中设置于基材1的两面的部分相互连接时，含氟树脂层2不容易从基材1剥离。由此，可以提高基材1与含氟树脂层2的粘附性，从而提高薄层转印用片10的耐久性。另外，由于薄层转印用片10中基材1露出的部分少，因此可以防止由基材1产生的碎屑混入使用薄层转印用片10制造的制品中。例如，基材1为金属薄膜时，容易从基材1产生金属粉，因此优选用含氟树脂覆盖基材1的两面和端面。
作为基材1的金属薄膜，没有特别限制，可以优选使用不锈钢薄膜或铝薄膜。特别是从加热时不易变质、热传导良好、比重轻和容易获得等观点考虑，基材1更优选为铝薄膜。作为基材1的金属薄膜的厚度过厚时，辊运送变得困难，并且基材1的热容量变大，在膜电极组件的制造时、要被转印的薄层的转印时，在薄层转印用片10中热传导需要时间，因此不优选。因此，作为基材1的金属薄膜的厚度优选100μm以下，更优选75μm以下。另一方面，作为基材1的金属薄膜的厚度过薄时，在膜电极组件的制造时容易在薄层转印用片10中产生褶皱而在要被转印的薄层中产生凹凸，难以得到要被转印的薄层的精细加工所需的薄层转印用片10的拉伸弹性模量。因此，作为基材1的金属薄膜的厚度优选30μm以上，更优选50μm以上。另外，可以优选使用金属薄膜作为基材1，因为在转印时的加热压接中的热传导率高。
用于作为基材1的耐热性树脂薄膜的树脂只要为可以耐受用于对形成含氟树脂层2的含氟树脂进行加热烧结的温度(例如350℃以上的温度)的树脂、且为不溶解于含氟树脂溶液的分散介质的树脂，就没有特别限制。作为这样的树脂，可以列举例如聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯并咪唑等。此外，作为基材1，可以使用后面示出的含氟树脂本身的薄膜。其中，从耐热性和稳定性的方面考虑，作为用于作为基材1的耐热性树脂薄膜的树脂，优选聚酰亚胺，特别优选芳香族聚酰亚胺。即，基材1优选为聚酰亚胺薄膜。作为该聚酰亚胺的四元羧酸成分和二元胺成分可以使用各种化合物，可以根据四元羧酸成分和二元胺成分的选择调节聚酰亚胺的线性膨胀系数。
覆盖基材1而形成含氟树脂层2的含氟树脂只要是耐热性、耐侯性高、而且与要被转印的薄层的脱模性优异的含氟树脂就没有特别限制。以往，基于作为薄层转印用片10使用的单独含氟树脂的膜的使用实际效果等，作为形成含氟树脂层2的含氟树脂，可以优选使用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)。其中优选使用PTFE或PFA，特别优选PTFE。
含氟树脂优选与分散介质混合而作为分散体使用。作为分散介质，只要为不溶解含氟树脂、且能干燥的分散介质就没有特别限制，从操作性等方面考虑优选使用水。此时，作为含氟树脂的分散体中的浓度为约30～约70重量％，含氟树脂的分散体中，可以混合2种以上的含氟树脂，还可以加入各种添加剂。作为添加剂，可以列举例如用于提高亲水性的聚硅氧烷类表面活性剂、含氟型表面活性剂。
通过将含氟树脂加热烧结，可以形成含氟树脂层2，但是，已知特别是PTFE在加热时会发生分子量的降低。因此，作为含氟树脂的分散体中的含氟树脂，优选使用数均分子量为500万以上的PTFE。
作为含氟树脂层2的厚度，对于薄层转印用片10的单面优选约5～约50μm。含氟树脂层2的厚度过薄时，由于容易产生要被转印的薄膜的缺失等的缺陷部分，因此含氟树脂层2的厚度更优选为10μm以上。含氟树脂层2的厚度过厚时，由于在要被转印的薄层中容易产生大的凹凸，因此含氟树脂层2的厚度更优选为40μm以下。
薄层转印用片10的厚度为约40～约200μm，从刚性和容易操作的方面考虑，优选60～150μm，更优选70～120μm。
作为薄层转印用片10的制造方法，只要是将含氟树脂层叠于基材1的至少单面的平面部分的方法就没有特别限制，可以使用公知的方法。可以列举例如使用刮棒涂布机、口模涂布机、喷涂机、浸渍浴等涂布装置将含氟树脂的分散体涂布于基材1后进行干燥和烧结的方法；在约300～约700kPa的压力和约330～约450℃的温度的条件下将含氟树脂薄膜和基材1加热压接的方法；以及通过胶粘剂等使含氟树脂薄膜与基材1贴合的方法等。在此，作为用于使含氟树脂薄膜与基材1贴合的胶粘剂，优选使用聚氨酯类或环氧类的耐热性胶粘剂。
特别是在本发明中，优选不使用胶粘剂等而直接在基材1上粘附形成含氟树脂层2。即，含氟树脂层2优选通过含氟树脂直接粘附于基材1而形成。由此可以得到即使在加热压接等中反复使用也不易发生表面的凹凸变大等劣化的薄层转印用片10。另外，将含氟树脂的分散体涂布在基材1上后进行干燥和烧结、由此使含氟树脂粘附于基材1的方法可以容易地将薄层转印用片10的表面粗糙度Ra(日本工业标准(JIS)B 0601-1994)调节为1μm以下，因此特别优选。此时，薄层转印用片10的制造方法例如具备准备基材1的工序、浸渍涂布工序、加热干燥工序和烧结工序。在此，浸渍涂布工序是将基材1浸渍在含氟树脂的分散体中的工序。加热干燥工序是在浸渍涂布工序后对包含用含氟树脂覆盖的基材1的片进行加热以除去分散体的分散介质的工序。烧结工序是在加热干燥工序后在含氟树脂的熔点以上的温度下对包含用含氟树脂覆盖的基材1的片进行加热的工序。
在以将基材1浸渍于含氟树脂的分散体中而在基材1的两面同时涂布的方式进行浸渍涂布工序后进行干燥和烧结时，基材1的端面部也可以用含氟树脂覆盖，因此可以得到含氟树脂层2与基材层1之间的粘附性更高的薄层转印用片10。此时的利用含氟树脂的基材1的端面部的覆盖在将覆盖基材1的平面部的上下两面的含氟树脂层2连接的限度内，也可以为部分的覆盖。优选基材1的端面部的2处以上被含氟树脂覆盖，更优选基材1的端面部的整体被含氟树脂覆盖。此时的含氟树脂的涂布量通过根据所需的含氟树脂层2的厚度来适当调节含氟树脂的分散体中的固体成分浓度等而确定。将含氟树脂仅覆盖于基材1的单面时，可以使用在基材1的单面贴附保护带来进行浸渍涂布工序、然后剥离保护带的方法。另外，也可以根据需要通过切削、研磨除去形成于基材1的端面部的含氟树脂覆盖。
在涂布含氟树脂的分散体后进行用于使分散介质蒸发的加热干燥工序。加热干燥工序中的加热温度根据分散介质的沸点、量适当确定即可，将水用作分散介质时为约80～约150℃。
在加热干燥工序后进行烧结工序，也可以省略加热干燥工序，在烧结工序中使分散介质蒸发。烧结工序中需要在含氟树脂成分的熔点以上加热含氟树脂，因此烧结温度优选为300℃以上，更优选为330℃以上。另一方面，烧结温度过高时，容易发生含氟树脂的热劣化、分子量的降低，因此烧结温度优选为450℃以下，更优选为400℃以下。烧结工序中的加热时间根据烧结的对象物和加热温度适当确定即可，为约5秒～约30分钟。
优选将包含浸渍涂布工序、加热干燥工序和烧结工序的一连串的工序反复进行2次以上而层叠多个含氟树脂层2。通过该方法，可以降低薄层转印用片10的表面的凹凸，并且可以得到更牢固的含氟树脂层2。作为该一连串的工序的反复次数，为约2～约5次。该反复次数过多时，含氟树脂层变厚，薄层转印用片10的表面的凹凸变大，因此不优选。
薄层转印用片10优选拉伸弹性模量在MD方向(长度方向)和TD方向(宽度方向)都为60MPa以上，更优选都为70MPa以上。由此，可以得到耐久性高、在连续制造的辊运送时也能稳定行进的薄层转印用片10。
另外，薄层转印用片10的表面的算术平均粗糙度Ra(JIS B 0601-1994)优选为1.5μm以下，更优选为1μm以下，进一步优选为0.7μm以下。由此，可以进行精密且高性能的薄层的转印。在此，薄层转印用片10的MD方向和TD方向上薄层转印用片10的表面的算术平均粗糙度优选为1.5μm以下，更优选为1.0μm以下，进一步优选为0.7μm以下。
作为能够利用本发明的薄层转印用片10制造的制品的一例，可以列举固体聚合物型燃料电池的膜电极组件(MEA)。在转印形成该膜电极组件的电极催化剂层的用途中，可以优选使用薄层转印用片10。接下来说明该膜电极组件的具体例。
膜电极组件由聚合物电解质膜等的电解质膜和夹着该电解质膜的电极催化剂层构成，但是不限于此。电极催化剂层为具有直径1μm以下的微孔的多孔薄层，主要含有负载有催化物质的粒子和聚合物电解质。在作为电解质膜的聚合物电解质膜中，可以使用含氟型聚合物电解质膜、烃类聚合物电解质膜等公知的聚合物电解质膜。
这样的膜电极组件的制造方法例如具备催化剂层层叠工序、电解质膜层叠工序、加热压接工序和剥离工序。催化剂层层叠工序是将至少含有聚合物电解质和负载有催化物质的粒子的电极催化剂层层叠于薄层转印用片10的工序。电解质膜层叠工序是使电解质膜与层叠于薄层转印用片10的电极催化剂层接触的工序。加热压接工序是将电极催化剂层和电解质膜加热压接的工序。剥离工序是从电极催化剂层剥离薄层转印用片10的工序。
介绍电极催化剂层的制造方法的一例。首先将溶剂中分散有负载有催化物质的粒子和聚合物电解质的催化剂溶液涂布于薄层转印用片10的由含氟树脂层2形成的面上，并在约30～约180℃的温度下加热干燥，如图3所示，得到薄层转印用片10与电极催化剂层3的层叠体(带电极催化剂层的薄层转印用片11)。将该工序称为催化剂层层叠工序。作为催化剂溶液的涂布方法，可以使用刮刀法、浸渍法、丝网印刷法、辊涂法、喷雾法等公知的方法。其中由于喷雾法能得到均匀且分散性良好的电极催化剂层3，因此优选。由此，制造具备薄层转印用片10、和层叠于薄层转印用片10的燃料电池的膜电极组件用的电极催化剂层3的带电极催化剂层的薄层转印用片11。电极催化剂层3如上所述至少含有聚合物电解质和负载有催化物质的粒子。
接下来，作为电解质膜层叠工序，使该层叠体的电极催化剂层3和电解质膜粘附。之后，进行通过热压、使一对热辊通过的方法将电极催化剂层3和电解质膜接合的加热压接工序。由于此时的加热压接的温度也取决于电解质膜的种类，因而没有特别限制，为约80～约150℃。也可以使用通过用带电极催化剂层的薄层转印用片11夹着电解质膜的两面并从一对热辊通过而在电解质膜的两面一次性形成电极催化剂层3的方法。
之后，作为剥离工序，通过从电极催化剂层3剥离薄层转印用片10，可以得到如图4所示的膜电极组件5。此时的剥离方法没有特别限制，可以优选使用利用卷绕辊连续且自动地剥离薄层转印用片10的方法。该薄层转印用片10可以反复利用。
在图5中示出这些一连串的工序的一例。如图5所示，使从进给辊12递送出的带电极催化剂层的薄层转印用片11的电极催化剂层3侧的面与电解质膜4接触并使其从一对加热辊14间通过，由此使其粘附。通过仅剥离薄层转印用片10，并用回收辊13卷绕，由此可以连续地制造在电解质膜4的单面接合有电极催化剂层3的膜电极组件5b。
作为负载有催化物质的粒子中使用的催化物质，可以使用铂、钯、钌、铱、铑、锇等铂族元素、铁、铅、铜、铬、钴、镍、锰、钒、钼、镓、铝等金属或者它们的合金、或这些金属的氧化物或者复合氧化物等。另外，这些催化剂的粒径过大时，催化剂的活性降低，过小时，催化剂的稳定性降低，因此优选0.5～20nm，更优选1～5nm。特别是催化剂为选自铂、金、钯、铑、钌和铱中的1种或2种以上的金属的粒子时，电极反应性优异，可以有效且稳定地进行电极反应。因此，具备包含这样的催化剂的电极催化剂层的固体聚合物型燃料电池表现出高发电特性。因此，优选使用这样的催化剂。
作为负载催化物质的粒子，可以使用碳粒子。作为碳粒子，只要为微粒状、具有导电性、并且不被催化剂侵蚀的物质就没有特别限制，可以使用炭黑、石墨(graphite)、石墨(黒鉛)、活性炭、碳纤维、碳纳米管、或富勒烯。碳粒子的粒径过小时，难以形成电子传导通路，过大时，电极催化剂层的气体扩散性降低、或催化剂的利用率降低，因此优选为约10～约1000nm，更优选为10～100nm。
作为聚合物电解质，只要为具有质子传导性的聚合物电解质即可，可以列举含氟型聚合物电解质材料、烃类聚合物电解质材料。作为含氟型聚合物电解质，可以使用例如杜邦公司制Nafion(注册商标)等。作为烃类聚合物电解质，可以使用例如磺化聚醚酮、磺化聚醚砜、磺化聚醚醚砜、磺化聚硫化物、磺化聚苯撑等电解质材料。特别是考虑与电解质膜的粘附性时，作为聚合物电解质优选使用与电解质膜相同的材料。
作为催化剂溶液中使用的溶剂，只要为不侵蚀负载有催化物质的粒子、聚合物电解质、并可以以流动性高的状态将聚合物电解质溶解或以微凝胶形式分散的溶剂就没有特别限制。作为催化剂溶液中使用的溶剂，可以列举例如甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇等醇；丙酮、甲乙酮、戊酮、甲基异丁基酮、庚酮、环己酮、甲基环己酮、丙酮基丙酮、二异丁基酮等酮类溶剂；四氢呋喃、二氧杂环已烷、二乙二醇二甲醚、苯甲醚、甲基苯甲醚、二丁基醚等醚类溶剂；二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙二醇、二乙二醇、双丙酮醇、1-甲氧基-2-丙醇等溶剂。在催化剂溶液中使用的溶剂优选至少包含特别是挥发性的有机溶剂，可以使用极性溶剂等。另外，作为催化剂溶液中使用的溶剂，可以使用使这些溶剂中二种以上混合而成的溶剂。
为了使负载有催化物质的粒子分散，可以在催化剂溶液中含有分散剂。作为该分散剂，可以列举阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂等。其中优选使用烷基苯磺酸、油溶性烷基苯磺酸、α-烯烃磺酸、烷基苯磺酸钠、油溶性烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等磺酸型的表面活性剂。
实施例
以下，列举实施例和比较例对本发明详细地进行说明，但本发明不限于这些实施例。
(实施例1)
准备市售的乳液聚合PTFE树脂(数均分子量：1.71×107(由差示扫描量热计求出的分子量))的水性分散物(固体成分浓度60重量％，比重1.52)，在该水性分散物中添加相对于上述PTFE树脂的固体成分为0.67重量％的含氟型表面活性剂(CF3(CF2)7CH2CH2-(OCH2CH2)mOH：m＝3～5)，由此制备含氟树脂分散体。在该含氟树脂分散体中以0.7m/分钟的速度辊运送铝箔(三菱铝株式会社制：厚度60μm)的同时进行浸渍，之后，在100℃下进行了干燥，并在350℃进行了烧结。之后再一次在与第1次的浸渍相同的条件下将包含该铝箔的片浸渍于上述含氟树脂分散体，并在与第1次干燥和烧结相同的条件下进行干燥、烧结，通过反复进行2次包含浸渍工序、干燥工序和烧结工序的一连串的工序，由此得到用氟树脂覆盖了铝箔的片(厚度90μm)。由此，得到实施例1的薄层转印用片。
(实施例2)
除了使用聚酰亚胺片(宇部兴产公司制，商品名：upilex-75S)代替实施例1中使用的铝箔以外，以与实施例1同样地操作得到实施例2的薄层转印用片。实施例2的薄层转印用片的厚度为105μm。
(比较例1)
作为比较例1的薄层转印用片，准备了通过将圆柱形的PTFE树脂的块切削而形成片的PTFE树脂片：No.900L-T(日东电工公司制，厚度：100μm)。
(比较例2)
作为比较例2的薄层转印用片，准备了包含PFA的树脂片：Neoflon AF-0050(大金工业公司制，厚度：50μm)。
对上述的实施例和比较例的薄层转印用片进行以下的评价。在表1中示出其结果。
(算术平均粗糙度Ra的测定)
使用表面粗糙度测定机Surftest SV-2100(三丰公司制)，依据JIS B 0601-1994测定了各实施例和各比较例的薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra。在测定条件为测定速度2mm/秒、测定长度40mm、测定区间数5的情况下进行测定，求出了MD方向(长度方向)和TD方向(宽度方向)的表面粗糙度Ra。
(拉伸强度测定)
使用拉伸试验机AG-1(岛津制作所公司制)测定了各实施例和各比较例的薄层转印用片的拉伸强度(拉伸弹性模量)。在测定条件为样品尺寸：哑铃3号冲裁品、拉伸速度：200mm/分钟的情况下进行测定，从而求出了MD方向(长度方向)和TD方向(宽度方向)的拉伸强度(拉伸弹性模量)。
表1
如表1所示，将实施例1和实施例2的薄层转印用片与比较例1和比较例2的薄层转印用片比较时，实施例1和实施例2的薄层转印用片的表面在MD方向和TD方向的至少任意一个方向上具有比比较例1和比较例2的薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra小的算术平均粗糙度。实施例1和实施例2的薄层转印用片的拉伸强度在MD方向和TD方向上，比比较例1和比较例2的薄层转印用片的拉伸强度强。
薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra在MD方向和TD方向的任意一个方向上优选为1μm以下，更优选为0.75μm以下。在实施例1和实施例2的薄层转印用片中可以显著减小该表面的算术平均粗糙度Ra。因此，通过减少转印后的薄膜的表面的凹凸，由此不易发生电短路等不良情况。
此外，本发明的薄层转印用片的上述拉伸强度在MD方向和TD方向的任意一个方向上优选为60MPa以上，更优选为70MPa以上。实施例1和实施例2的薄层转印用片中，由于可以提高该拉伸强度，因此在抑制由辊运送、热加压的反复引起的薄层转印用片的变形、劣化的同时，也可以抑制片运送时的微小的晃动(摇晃)。
产业实用性
本发明的薄层转印用片可以优选用于例如通过加热压接转印的MEA用电极催化剂层的转印等。

Claims (15)

1.一种薄层转印用片，其具备：
包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材、和
设置于所述基材的至少单面的含氟树脂层，
所述含氟树脂层在含氟树脂的熔点以上的温度下进行了加热烧结，
所述基材的厚度大于30μm且为75μm以下，
所述含氟树脂包含具有500万以上的数均分子量的PTFE，并且
所述薄层转印用片满足如下(A)、(B)和(C)的条件中的至少一者：
(A)所述薄层转印用片的拉伸弹性模量在长度方向和宽度方向都为60MPa以上，
(B)所述薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra(JIS B0601-1994)在MD方向和TD方向的任意一个方向上为1μm以下，和
(C)所述薄层转印用片的单面的所述含氟树脂层的厚度为10～40μm。
2.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述含氟树脂层包含层叠的多个含氟树脂层。
3.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述含氟树脂层设置于所述基材的两面。
4.如权利要求3所述的薄层转印用片，其中，所述含氟树脂层以所述含氟树脂层中设置于所述基材的两面的部分相互连接的方式形成。
5.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述基材为铝薄膜或不锈钢薄膜。
6.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述基材为聚酰亚胺薄膜。
7.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述含氟树脂层由聚四氟乙烯形成。
8.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述含氟树脂层通过含氟树脂直接粘附于所述基材而形成。
9.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，由所述含氟树脂层形成的所述薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra(JIS B 0601-1994)为1μm以下。
10.如权利要求1所述的薄层转印用片，其中，所述薄层转印用片的拉伸强度为60MPa以上。
11.一种带电极催化剂层的薄层转印用片，其具备：
权利要求1所述的薄层转印用片、和
层叠于所述薄层转印用片的、燃料电池的膜电极组件用的电极催化剂层。
12.如权利要求11所述的带电极催化剂层的薄层转印用片，其中，所述电极催化剂层至少包含聚合物电解质和负载有催化物质的粒子。
13.一种薄层转印用片的制造方法，其具备：
准备包含金属薄膜或耐热性树脂薄膜的基材的工序、
将所述基材浸渍于含氟树脂的分散体中的浸渍涂布工序、
在所述浸渍涂布工序后，对包含用所述含氟树脂覆盖的所述基材的片进行加热以除去所述分散体的分散介质的加热干燥工序、和
在所述加热干燥工序后，将所述片在所述含氟树脂的熔点以上的温度下加热的烧结工序，
所述基材的厚度大于30μm且为75μm以下，
所述含氟树脂包含具有500万以上的数均分子量的PTFE，并且
所述薄层转印用片满足如下(A)、(B)和(C)的条件中的至少一者：
(A)所述薄层转印用片的拉伸弹性模量在长度方向和宽度方向都为60MPa以上，
(B)所述薄层转印用片的表面的算术平均粗糙度Ra(JIS B 0601-1994)在MD方向和TD方向的任意一个方向上为1μm以下，和
(C)所述薄层转印用片的单面的所述含氟树脂层的厚度为10～40μm。
14.如权利要求13所述的薄层转印用片的制造方法，其中，将包含所述浸渍涂布工序、所述加热干燥工序和所述烧结工序的一连串的工序反复进行2～5次。
15.一种膜电极组件的制造方法，其具备：
将至少包含聚合物电解质和负载有催化物质的粒子的电极催化剂层层叠于权利要求1所述的薄层转印用片的催化剂层层叠工序、
使电解质膜与层叠于所述薄层转印用片的所述电极催化剂层接触的电解质膜层叠工序、
将所述电极催化剂层和所述电解质膜加热压接的加热压接工序、和
将所述薄层转印用片从所述电极催化剂层剥离的剥离工序。
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