JP4560677B2 - Solid oxide fuel cell thermal transfer sheet and solid oxide fuel cell laminate - Google Patents

Solid oxide fuel cell thermal transfer sheet and solid oxide fuel cell laminate Download PDF

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Description

本発明は、固体酸化物形燃料電池(SOFC)の製造に用いる熱転写シートに関する。   The present invention relates to a thermal transfer sheet used for manufacturing a solid oxide fuel cell (SOFC).

従来、一般に、固体酸化物形燃料電池は、酸素イオン伝導性を有する固体酸化物からなる電解質を介し、電解質の片面に燃料極を、もう一方の面に空気極を配置した構造であり、燃料極側には燃料ガスを送給し、空気極側には酸化剤ガスを送給することにより、電気化学反応を生じさせて電力を得ることができるようになっている。   Conventionally, in general, a solid oxide fuel cell has a structure in which a fuel electrode is disposed on one surface of an electrolyte and an air electrode is disposed on the other surface through an electrolyte made of a solid oxide having oxygen ion conductivity. By supplying fuel gas to the electrode side and supplying oxidant gas to the air electrode side, it is possible to generate an electrochemical reaction and obtain electric power.

このような固体酸化物形燃料電池の電解質及び電極は、それらに使用される材料をペースト状とし、一方の電極上又は電解質上に塗布した後、焼成することにより成膜する湿式法が知られている。このような湿式法としては、スクリーン印刷法、スプレーコート法、ディッピング法、泳動電着法等が知られている。   As for the electrolyte and electrode of such a solid oxide fuel cell, a wet method is known in which a material used for the electrolyte is made into a paste and applied to one electrode or electrolyte, followed by firing to form a film. ing. As such a wet method, a screen printing method, a spray coating method, a dipping method, an electrophoretic electrodeposition method and the like are known.

また、電解質及び電極を成膜する他の方法として、乾式法があり、CVD、EVD、スパッタリング等の成膜方法も知られている。   As another method for forming the electrolyte and the electrode, there is a dry method, and film forming methods such as CVD, EVD, and sputtering are also known.

固体酸化物形燃料電池を作製するにあたり、電池性能を保障するため、電解質を載せる電極や電極を載せる電解質の材質、表面状態等に左右されることなく、電解質及び電極の膜厚や、必要とされる電解質自体又は電極自体の平面形状等を使用用途に応じて設計どおりに制御して作製する必要がある。   In producing a solid oxide fuel cell, in order to ensure battery performance, the thickness of the electrolyte and the electrode, and the necessity, are not affected by the electrode on which the electrolyte is placed, the material of the electrolyte on which the electrode is placed, the surface condition, etc. It is necessary to control and manufacture the electrolyte itself or the planar shape of the electrode itself as designed according to the intended use.

しかしながら、上記従来の成膜方法では、電解質又は電極を積層する面の表面状態に凹凸が生じていたりすると、膜厚が変化し、それによって電解質自体又は電極自体の平面形状等が設計通りにならないことがあった。   However, in the above conventional film forming method, if unevenness occurs in the surface state of the surface on which the electrolyte or electrode is laminated, the film thickness changes, so that the planar shape of the electrolyte itself or the electrode itself does not become as designed. There was a thing.

また、一般的に、SOFCは、電極或いは電解質基板を成形した枚葉毎に、スクリーン印刷などの上記成膜方法を用いてセルを製作しているため、生産能率が低いという問題もある。   In addition, SOFC generally has a problem that the production efficiency is low because cells are manufactured using the above-described film forming method such as screen printing for each sheet on which an electrode or an electrolyte substrate is formed.

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みて、様々な状態の表面状態に対しても形成することができ、安定した電池性能が得られ、生産能率も高め得る固体酸化物形燃料電池用熱転写シート及び該固体酸化物形燃料電池用熱転写シートが積層された固体酸化物形燃料電池用積層体を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described conventional problems, the present invention can be formed for various surface states, can provide stable cell performance, and can improve production efficiency. It is an object of the present invention to provide a laminate for a solid oxide fuel cell in which the thermal transfer sheet and the solid oxide fuel cell thermal transfer sheet are laminated.

上記目的を達成するため、本発明に係る固体酸化物形燃料電池用熱転写シートは、平滑面を有する剥離性基材上に、固体酸化物形燃料電池用電極形成材料又は固体酸化物形燃料電池用電解質形成材料と熱可塑性樹脂を含むバインダーとを混合したペーストを印刷し乾燥させることにより、被転写体に熱転写するための電極形成層又は電解質形成層を形成し、前記電極形成層又は電解質形成層の上面に、更にヒートシール性樹脂層を積層し、前記バインダーと前記ヒートシール性樹脂層とが、同一の熱可塑性樹脂を含有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention is provided with a solid oxide fuel cell electrode forming material or a solid oxide fuel cell on a peelable substrate having a smooth surface. by printed paste obtained by mixing a binder comprising use electrolyte-forming material and a thermoplastic resin dried to form an electrode-forming layer or the electrolyte layer for a thermal transfer onto a transfer member, the electrode forming layer or an electrolyte formed A heat-sealable resin layer is further laminated on the upper surface of the layer, and the binder and the heat-sealable resin layer contain the same thermoplastic resin.

前記剥離性基材は、マット化処理が施された合成樹脂製のフィルム又はシートであることが好ましい。   The peelable substrate is preferably a synthetic resin film or sheet that has been matted.

前記剥離性基材は、フィルム又はシートの表面に、剥離層が形成されていても良い。   As for the said peelable base material, the peeling layer may be formed in the surface of a film or a sheet | seat.

また、本発明に係る固体酸化物形燃料電池用積層体は、熱転写された前記固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの電極形成層が、固体電解質上に熱転写されていることを特徴とする。   The laminate for a solid oxide fuel cell according to the present invention is characterized in that the electrode forming layer of the thermal transfer sheet for the solid oxide fuel cell that has been thermally transferred is thermally transferred onto the solid electrolyte.

本発明によれば、剥離性基材上に、固体酸化物形燃料電池用電極形成材料又は固体酸化物形燃料電池用電解質形成材料と熱可塑性樹脂を含むバインダーとを混合したペーストを印刷し乾燥させることにより、被転写体に熱転写するための電極形成層又は電解質形成層を形成した固体酸化物形燃料電池用熱転写シートを、被転写体に転写した後に焼結させることができる剥離性基材の表面が平滑であれば正確な膜厚及び膜形状を得ることができ、安定した電池性能を得ることが可能となる。   According to the present invention, a paste in which a solid oxide fuel cell electrode forming material or a solid oxide fuel cell electrolyte forming material and a binder containing a thermoplastic resin are mixed is printed and dried on a peelable substrate. Can be sintered after transferring the solid oxide fuel cell thermal transfer sheet on which the electrode forming layer or the electrolyte forming layer for thermal transfer to the transferred body is transferred to the transferred body If the surface is smooth, an accurate film thickness and film shape can be obtained, and stable battery performance can be obtained.

また、前記剥離性基材を可撓性フィルム又は可撓性シートにより形成することで、平面だけでなく、曲面部への電極或いは電解質の形成も可能である。   In addition, by forming the peelable substrate with a flexible film or a flexible sheet, it is possible to form not only a flat surface but also an electrode or an electrolyte on a curved surface portion.

さらに、本発明によれば、長尺の熱転写シートをロールトゥロール(roll to roll)で形成し、所望寸法に切断して熱転写することができるため、ロール状の連続シートとして生産することにより、生産能率を高めることができる。   Furthermore, according to the present invention, a long thermal transfer sheet can be formed by roll-to-roll (roll to roll), cut to a desired size and thermally transferred, and thus produced as a roll-like continuous sheet, Production efficiency can be increased.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの好適な実施形態について、以下に図1〜4を参照しつつ説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。   A preferred embodiment of a thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol was attached | subjected to the same component through the whole figure.

固体酸化物形燃料電池用熱転写シート1は、図1に示すように、剥離性基材2の上面に、固体酸化物形燃料電池の電極形成層3が形成されている。   As shown in FIG. 1, the solid oxide fuel cell thermal transfer sheet 1 has a solid oxide fuel cell electrode forming layer 3 formed on the upper surface of a peelable substrate 2.

図1に示す剥離性基材2は、一般に使用されている合成樹脂材料によって形成することができ、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレ−トまたはポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリ−ルフタレート系樹脂、シリコ−ン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタール系樹脂、セルロース系樹脂、その他等の各種樹脂を材料とした可撓性を有するフィルムないしシートを使用することができる。   The peelable substrate 2 shown in FIG. 1 can be formed of a commonly used synthetic resin material. For example, polyethylene resin, polypropylene resin, cyclic polyolefin resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer Copolymer (AS resin), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), polyvinyl chloride resin, fluorine resin, poly (meth) acrylic resin, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate or polyethylene naphthalate Polyester resins such as various polyamide resins such as nylon, polyimide resins, polyamideimide resins, polyaryl phthalate resins, silicone resins, polysulfone resins, polyphenylene sulfide resins, polyethersulfone resins , Polyurethane resins, acetal resins, cellulose resins, various resins other like can be used film or sheet having flexibility that is the material.

剥離性基材2は、軽量であって、フレキシブル性及び加工性等に優れるものであることが好ましく、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂或いはポリエステル系樹脂のフィルムないしシ−トを使用することが好ましい。剥離性基材2の厚みは、例えば、10〜100μmとすることができる。   The peelable substrate 2 is preferably lightweight and excellent in flexibility and workability, and it is preferable to use a film or sheet of polyethylene resin, polypropylene resin or polyester resin. . The thickness of the peelable substrate 2 can be set to, for example, 10 to 100 μm.

電極形成層3は、焼結させることにより固体酸化物形燃料電池の電極となる層であり、電極には空気極又は燃料極がある。   The electrode forming layer 3 is a layer that becomes an electrode of a solid oxide fuel cell by sintering, and the electrode includes an air electrode or a fuel electrode.

電極形成層3は、電極形成材料であるセラミックス粉末をバインダーと混合してペーストにし、被印刷対象である剥離性基材2上に印刷し、乾燥させることにより形成することができる。ペーストの粘度は、10〜105mPa・sに調整することができる。電極形成層3の厚みは、1〜1000μmに調整することができる。 The electrode forming layer 3 can be formed by mixing ceramic powder, which is an electrode forming material, with a binder to form a paste, printing on the peelable substrate 2 to be printed, and drying. The viscosity of the paste can be adjusted to 10 to 10 5 mPa · s. The thickness of the electrode forming layer 3 can be adjusted to 1 to 1000 μm.

セラミックス粉末の平均粒径は、好ましくは10nm〜100μmであり、好ましくは100nm〜10μmである。なお、平均粒径は、例えば、JISZ8901にしたがって計測することができる。   The average particle size of the ceramic powder is preferably 10 nm to 100 μm, and preferably 100 nm to 10 μm. The average particle diameter can be measured according to, for example, JISZ8901.

前記燃料極を形成するためのセラミックス粉末材料としては、例えば、金属触媒と酸化物イオン導電体からなるセラミックス粉末材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる金属触媒としては、ニッケル、鉄、コバルト、貴金属(白金、ルテニウム、パラジウム等)等の還元性雰囲気中で安定で、水素酸化活性を有する材料を用いることができる。また、酸化物イオン導電体としては、蛍石型構造又はペロブスカイト型構造を有するものを好ましく用いることができる。蛍石型構造を有するものとしては、例えばサマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などを例示することができる。また、ペロブスカイト型構造を有するものとしては、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物を例示することができる。上記材料の中では、酸化物イオン導電体とニッケルとの混合物で、燃料極を形成することが好ましい。なお、酸化物イオン導電体からなるセラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、1種類を単独で使用してもよいし、或いは、2種類以上を混合して使用してもよい。また、燃料極は、金属触媒を単体で用いて構成することもできる。   As the ceramic powder material for forming the fuel electrode, for example, a mixture of a metal catalyst and a ceramic powder material made of an oxide ion conductor can be used. As the metal catalyst used at this time, a material that is stable in a reducing atmosphere such as nickel, iron, cobalt, noble metals (platinum, ruthenium, palladium, etc.) and has hydrogen oxidation activity can be used. In addition, as the oxide ion conductor, one having a fluorite structure or a perovskite structure can be preferably used. Examples of those having a fluorite structure include ceria-based oxides doped with samarium, gadolinium and the like, and zirconia-based oxides containing scandium and yttrium. Moreover, as what has a perovskite type structure, the lanthanum garade type oxide doped with strontium and magnesium can be illustrated. Among the above materials, it is preferable to form the fuel electrode with a mixture of an oxide ion conductor and nickel. The mixed form of the ceramic material made of the oxide ion conductor and nickel may be a physical mixed form or a form of powder modification to nickel. Moreover, the ceramic material mentioned above may be used individually by 1 type, or may mix and use 2 or more types. The fuel electrode can also be configured using a metal catalyst alone.

前記空気極を形成するためのセラミックス材料としては、例えば、ペロブスカイト型金属酸化物を用いることができ、具体的には、(Sm,Sr)CoO3,(La,Sr)MnO3,(La,Sr)CoO3,(La,Sr)(Fe,Co)O3,(La,Sr)(Fe,Co,Ni)O3などの酸化物が挙げられ、好ましくは(La,Sr)MnO3である。上述したセラミックス材料は、1種を単独で或いは2種以上を混合して使用される。 As the ceramic material for forming the air electrode, for example, a perovskite-type metal oxide can be used. Specifically, (Sm, Sr) CoO 3 , (La, Sr) MnO 3 , (La, Sr) CoO 3, (La, Sr) (Fe, Co) O 3, (La, Sr) (Fe, Co, Ni) oxide such as O 3 and the like, preferably (La, Sr) in MnO 3 is there. The ceramic material mentioned above is used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

前記バインダーは、有機樹脂と溶媒とを含む。バインダーに含まれる有機樹脂は焼成過程にて低温で燃焼/分解/気化することが必要であり、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エチルセルロース誘導体、或いはスチレンアクリル共重合体等の熱可塑性樹脂を、単独または混合して使用することができる。バインダーに含まれる溶媒は、前記有機樹脂を容易には溶解せずに、膨潤のみさせるようなものが好ましく選ばれる。斯かる溶媒としては、ケトン類、エステル類、エーテル類、アミド類等を、単独又は混合して使用することができ、具体的には、イソプロパノール、ノルマルプロパノール、ジアセトンアルコール、グリコール・ジアセテート、メチルセルソルブ、カルビトール、シクロヘキサン、テルピネオールなどが使用できる。また、溶媒としては、グリセリン、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどの高沸点の化合物を使用できる。   The binder includes an organic resin and a solvent. The organic resin contained in the binder must be combusted / decomposed / vaporized at a low temperature during the firing process. A thermoplastic resin such as an acrylic resin, a styrene resin, an ethyl cellulose derivative, or a styrene acrylic copolymer is used alone. Or it can be mixed and used. The solvent contained in the binder is preferably selected so as not to dissolve the organic resin easily but only to swell. As such a solvent, ketones, esters, ethers, amides and the like can be used alone or in combination. Specifically, isopropanol, normal propanol, diacetone alcohol, glycol diacetate, Methyl cellosolve, carbitol, cyclohexane, terpineol and the like can be used. Moreover, as a solvent, high boiling point compounds, such as glycerol, dibutyl phthalate, and dioctyl phthalate, can be used.

なお、必要に応じ、前記電解質形成材料及び有機樹脂バインダーに、更に、可塑剤、粘度調整剤、分散剤、酸化防止剤、帯電防止剤、架橋剤、硬化剤、充填材、滑剤、発泡剤や、層自体の強度を上げるために炭酸カルシウム等の強化剤・補強剤、その他の添加剤の1種ないしは2種以上を添加することができ、塗布方法に適した粘度と印刷適正を持つインキに調節する。   If necessary, the electrolyte forming material and the organic resin binder may further include a plasticizer, a viscosity modifier, a dispersant, an antioxidant, an antistatic agent, a crosslinking agent, a curing agent, a filler, a lubricant, a foaming agent, In order to increase the strength of the layer itself, one or more reinforcing agents / reinforcing agents such as calcium carbonate and other additives can be added to the ink having a viscosity suitable for the coating method and printing suitability. Adjust.

特に、可撓性を付与する1つの方法としては、例えば、可塑剤を添加し、有機樹脂バインダーの長鎖状化合物を未反応物として硬化物中に残存させる方法がある。上記可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート、有機酸のエチレングリコールのエステル、テトラヒドロフルフリルアルコールのエチレンオキシド付加物等を使用することができる。   In particular, as one method for imparting flexibility, for example, there is a method in which a plasticizer is added and a long chain compound of an organic resin binder is left as an unreacted substance in a cured product. As the plasticizer, for example, dibutyl phthalate, ethylene glycol ester of organic acid, ethylene oxide adduct of tetrahydrofurfuryl alcohol, and the like can be used.

また、可撓性を付与する他の方法としては、エポキシ基を有する可塑性付与剤を添加し、硬化時に該可塑性付与剤と有機樹脂バインダー(長鎖状化合物)とを反応させる方法もある。斯かる可塑性付与剤は、長鎖状化合物と混合されると、可塑性付与剤に含まれるエポキシ基により、強力な粘着力と粘弾性が得られる。   As another method for imparting flexibility, there is a method in which a plasticizer having an epoxy group is added and the plasticizer and the organic resin binder (long chain compound) are reacted at the time of curing. When such a plasticizer is mixed with a long chain compound, strong adhesive force and viscoelasticity can be obtained by the epoxy group contained in the plasticizer.

更に、可撓性を付与する別の方法として、希釈溶液を選定して使用する方法もあり、斯かる希釈溶剤としては、ブチルグリシジルエーテル、アクリルグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、ブタンジオールグリシジルエーテル等を例示することができる。   Furthermore, as another method of imparting flexibility, there is also a method of selecting and using a diluted solution. Examples of such a diluent solvent include butyl glycidyl ether, acrylic glycidyl ether, diglycidyl ether, butanediol glycidyl ether and the like. It can be illustrated.

印刷方法としては、フローティングナイフコート法、ナイフオーバーロールコート法、インバーティドナイフコート法、スクイーズロールコート法、リバースロールコート法、ロールコート法、グラビアロールコート法、キスロールコート法、エアーブレードコート法、ディップコート法、フローコート法、スピンコート法、スプレーコ−ト法、バーコ−ト法、カーテンフローコート法、その他等のコーティング法、あるいは、グラビア印刷、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、転写印刷、その他等の印刷法を用いることができる。   Printing methods include floating knife coating, knife over roll coating, inverted knife coating, squeeze roll coating, reverse roll coating, roll coating, gravure roll coating, kiss roll coating, air blade coating Coating method such as dip coating method, flow coating method, spin coating method, spray coating method, bar coating method, curtain flow coating method, etc., or gravure printing, offset printing, silk screen printing, transfer printing, Other printing methods can be used.

電極形成材料及びバインダーの混合ペーストは、剥離性基材2上に印刷された後、乾燥室に収容され、40〜130℃の温度で、5〜60分の乾燥条件にて乾燥させられ、電極形成層3が形成される。   The mixed paste of the electrode forming material and the binder is printed on the peelable substrate 2 and then accommodated in a drying chamber and dried at a temperature of 40 to 130 ° C. under drying conditions for 5 to 60 minutes. The formation layer 3 is formed.

こうして得られた固体酸化物形燃料電池用熱転写シート1は、剥離性基材2の平滑面上に電極形成層3を形成するため、電極形成層3の膜厚を正確に制御することができる。その結果、電極形成層3を持った固体酸化物形燃料電池用熱転写シート1を、熱プレス機等の公知の熱転写装置を用いて電解質基板に熱転写し、剥離性基材2を剥離させた後、焼成すれば、安定した電池特性が得られる。   Since the solid oxide fuel cell thermal transfer sheet 1 thus obtained forms the electrode forming layer 3 on the smooth surface of the peelable substrate 2, the film thickness of the electrode forming layer 3 can be accurately controlled. . As a result, the solid oxide fuel cell thermal transfer sheet 1 having the electrode forming layer 3 was thermally transferred to an electrolyte substrate using a known thermal transfer device such as a hot press machine, and the peelable substrate 2 was peeled off. If fired, stable battery characteristics can be obtained.

上記第1実施形態の固体酸化物形燃料電池用熱転写シート1のうち、電極形成材料を用いたものは、バインダーとしてヒートシール性を有する熱可塑性樹脂を含んでおり、その熱可塑性樹脂が熱転写時に軟化して電解質基材に接着し、転写される。   Of the thermal transfer sheet 1 for the solid oxide fuel cell according to the first embodiment, the one using an electrode forming material contains a thermoplastic resin having heat sealability as a binder, and the thermoplastic resin is used during thermal transfer. Softens, adheres to the electrolyte substrate and is transferred.

また、熱転写性を向上させるためには、ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂自体をバインダーとして使用することが好ましい。ヒートシール性を有する熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状(線状)低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、エチレンーアクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、メチルペンテンポリマー、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂をアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、その他等の不飽和カルボン酸で変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂、その他等のポリオレフィン系樹脂、ポリアクリル系またはポリメタクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、その他等がある。   In order to improve thermal transferability, it is preferable to use a thermoplastic resin itself having heat sealability as a binder. Examples of the thermoplastic resin having heat sealability include low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear (linear) low density polyethylene, polypropylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, and ethylene. -Ethylene acrylate copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-propylene copolymer, methylpentene polymer, polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, acrylic acid, methacrylic acid, Acid-modified polyolefin resins modified with unsaturated carboxylic acids such as maleic anhydride, fumaric acid, etc., polyolefin resins such as others, polyacrylic or polymethacrylic resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins Some other such.

剥離性基材2は、上記した合成樹脂フィルム或いは合成樹脂シートをマット化処理することにより、剥離性を高めることができる。マット化処理とは、表面に微細な凹凸を付与して艶消しにすることを意味する。マット化処理としては、例えば、合成樹脂で形成されている剥離性基材表面に物理的に凹凸を付けるサンドマット法や、剥離性基材中に微粒子を含有させることにより形成する方法等を採用することができる。   The peelable substrate 2 can improve the peelability by matting the above-described synthetic resin film or synthetic resin sheet. The matting treatment means that the surface is given a fine unevenness to make it matt. As the matting treatment, for example, a sand mat method in which the surface of the peelable substrate formed of synthetic resin is physically uneven, a method of forming by incorporating fine particles in the peelable substrate, etc. are adopted. can do.

剥離性基材2中に微粒子を含有させることによっても剥離性を高めることができ、例えば、シリカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、カオリナイト、雲母等の無機微粒子、アクリルニトリルポリマー、アクリル酸エステルのポリマー、ポリスチレン等の疎水性樹脂のポリマー粒子、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン等の親水性樹脂のポリマー粒子、または、これらの樹脂の微粉砕物若しくはエマルジョン等を、基材成形時に含有させる方法がある。これらの微粒子、微粉砕物は、直径が1μm以下であることが好ましい。   The releasability can also be improved by including fine particles in the releasable substrate 2, for example, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, calcium carbonate, talc, kaolinite, mica, acrylonitrile polymer, acrylate ester Polymer particles of hydrophobic resins such as polystyrene, polymer particles of hydrophilic resins such as polyacrylic acid, polyacrylamide, polyamide, polyvinyl alcohol, gelatin, or finely pulverized products or emulsions of these resins. There is a method of containing at the time of material molding. These fine particles and finely pulverized product preferably have a diameter of 1 μm or less.

また、剥離性基材2は、可撓性を有する紙系素材も利用でき、例えば、薄葉紙、上質紙、和紙、不織布、クラフト紙や合成紙等を利用することもできる。これら剥離性基材2は、図2に示すように、表面の平滑性を確保するために、剥離層4を積層することが好ましい。   The peelable substrate 2 can also use flexible paper-based materials, such as thin paper, high-quality paper, Japanese paper, non-woven fabric, kraft paper, and synthetic paper. As shown in FIG. 2, these peelable substrates 2 are preferably laminated with a peelable layer 4 in order to ensure surface smoothness.

剥離層4は、柔軟性と耐磨耗性を有し、更に、転写工程での加熱圧着に耐え得る耐熱性を有する合成樹脂から構成されるのが好ましい。そのような剥離層4としては、水溶性ポリビニルアルコール、ゼラチン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリルポリオール等のアクリル樹脂、エステル樹脂、ウレタン樹脂およびナイロン等のポリアミド樹脂、セルロース系樹脂等を例示し得る。剥離層4は、上記樹脂をトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、プロパノール、ブタノール等のアルコール類の溶剤に溶解した溶液を、各種印刷法により塗布、乾燥して形成することができる。なお、剥離層4は、上記した合成樹脂製剥離性基材の表面に積層して形成することもできる。   The release layer 4 is preferably composed of a synthetic resin having flexibility and wear resistance, and further having heat resistance capable of withstanding thermocompression bonding in the transfer process. Examples of such a release layer 4 include water-soluble polyvinyl alcohol, gelatin, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, fluorine resin, silicone resin, acrylic resin such as acrylic polyol, ester resin, urethane resin, and polyamide resin such as nylon, Cellulosic resins and the like can be exemplified. The release layer 4 was prepared by dissolving the resin in an aromatic hydrocarbon such as toluene and xylene, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate and methyl acetate, and alcohols such as propanol and butanol. The solution can be formed by applying and drying by various printing methods. In addition, the peeling layer 4 can also be laminated | stacked and formed on the surface of an above-described synthetic resin peelable base material.

また、図1及び図2で示した形態に加えて、図3及び図4に示すように、電極形成層3の上面に更にヒートシール性樹脂層5を積層して形成することができる。ヒートシール性樹脂層5は、上記したヒートシール性を有する熱可塑性樹脂と同様の材料によって形成することが好ましく、ヒートシール性樹脂層5の厚さは、約5μm〜約300μm、好ましくは、約10μm〜約200μm位である。   In addition to the form shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIGS. 3 and 4, a heat-sealable resin layer 5 can be further laminated on the upper surface of the electrode forming layer 3. The heat-sealable resin layer 5 is preferably formed of the same material as the above-described thermoplastic resin having heat-sealability, and the thickness of the heat-sealable resin layer 5 is about 5 μm to about 300 μm, preferably about It is about 10 μm to about 200 μm.

ヒートシール性樹脂層5の塗布量は、被転写体に転写した際にその本来の表面特性を損ったり、また、焼結時に剥がれる可能性が生じるため、乾燥重量で30g/m2程度以下が好ましい。更にヒートシール性樹脂層5の周囲に、接着強度の大きな接着強化層(不図示)を形成し、被転写体に転写した後に周囲から被転写体が剥がれることを防止することもできる。接着強化層としては、上記したヒートシール性樹脂層用材料において、特に接着強度に優れたものを用いるとよい。 The coating amount of the heat-sealable resin layer 5 is about 30 g / m 2 or less in terms of dry weight because the original surface characteristics may be impaired when transferred to a transfer medium and may be peeled off during sintering. Is preferred. Furthermore, an adhesion strengthening layer (not shown) having a high adhesive strength can be formed around the heat-sealable resin layer 5 to prevent the transferred object from being peeled off from the periphery after being transferred to the transferred object. As the adhesion-strengthening layer, it is preferable to use a material having excellent adhesive strength in the above-described heat-sealable resin layer material.

上記の固体酸化物形燃料電池用熱転写シートは、熱転写シート自体に可撓性を持たせることができ、従って、円筒面等にも熱転写することができ、また、未焼結であるので流通時に割れ等が生じることも無い。   The above-described thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell can impart flexibility to the thermal transfer sheet itself, and therefore can be thermally transferred to a cylindrical surface or the like. There is no breakage.

上記の説明では、電極形成層について説明したが、電極形成層に代えて電解質形成層とすることもできる。電解質形成層も電極形成層と同様の手法により形成することができる。電解質形成材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば、サマリウムやガドリニウム等をドープしたセリア系酸化物、ストロンチウムやマグネシウムをドープしたランタン・ガレード系酸化物、スカンジウムやイットリウムを含むジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を用いることができる。   In the above description, the electrode forming layer has been described, but an electrolyte forming layer may be used instead of the electrode forming layer. The electrolyte forming layer can also be formed by the same method as the electrode forming layer. As the electrolyte forming material, those known as electrolytes for solid oxide fuel cells can be used. For example, ceria-based oxides doped with samarium or gadolinium, lanthanum galade-based oxides doped with strontium or magnesium, etc. And oxygen ion conductive ceramic materials such as zirconia-based oxides containing scandium and yttrium can be used.

以下に実施例を掲げて、本発明をより一層明らかにする。   The present invention will be further clarified by the following examples.

電極(燃料極)形成極材としてのNiO粉末(0.01〜10μm、平均粒径1μm) 60重量部をトルエン20重量部に分散させ、これをセルロース系樹脂20重量部及び可塑剤としてのジブチルフタレート6重量部と混合し、ペーストとした。次に、マット化処理したPETフィルム(厚み50μm)のロールから該PETフィルムを引き出し、その上に前記ペーストをナイフコート法により乾燥膜厚50μmになるように塗工し、乾燥させ、巻き取ってロール状の熱転写シートを作製した。   60 parts by weight of NiO powder (0.01-10 μm, average particle size 1 μm) as an electrode (fuel electrode) forming electrode material is dispersed in 20 parts by weight of toluene, and this is dispersed in 20 parts by weight of a cellulose-based resin and dibutyl as a plasticizer. A paste was prepared by mixing with 6 parts by weight of phthalate. Next, the PET film is pulled out from a roll of a matted PET film (thickness 50 μm), and the paste is coated thereon by a knife coating method so as to have a dry film thickness of 50 μm, dried and wound up. A roll-shaped thermal transfer sheet was produced.

得られた熱転写シートは、電極形成層の乾燥膜厚誤差は、流れ方向及び幅方向の何れにおいても±2μm以下であった。   In the obtained thermal transfer sheet, the dry film thickness error of the electrode forming layer was ± 2 μm or less in both the flow direction and the width direction.

本発明に係る固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの一実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the thermal transfer sheet for solid oxide fuel cells which concerns on this invention. 図1の固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの変更態様を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the change aspect of the thermal transfer sheet for solid oxide fuel cells of FIG. 図1の固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの変更態様を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the change aspect of the thermal transfer sheet for solid oxide fuel cells of FIG. 図1の固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの変更態様を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the change aspect of the thermal transfer sheet for solid oxide fuel cells of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体酸化物形燃料電池用熱転写シート
2 剥離性基材
3 電極形成層
4 剥離層
5 ヒートシール性樹脂層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal transfer sheet for solid oxide fuel cells 2 Peelable substrate 3 Electrode forming layer 4 Peeling layer 5 Heat-sealable resin layer

Claims (4)

平滑面を有する剥離性基材上に、固体酸化物形燃料電池用電極形成材料又は固体酸化物形燃料電池用電解質形成材料と熱可塑性樹脂を含むバインダーとを混合したペーストを印刷し乾燥させることにより、被転写体に熱転写するための電極形成層又は電解質形成層を形成し
前記電極形成層又は電解質形成層の上面に、更にヒートシール性樹脂層を積層し、
前記バインダーと前記ヒートシール性樹脂層とが、同一の熱可塑性樹脂を含有していることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用熱転写シート。
Printing and drying a paste in which a solid oxide fuel cell electrode forming material or a solid oxide fuel cell electrolyte forming material and a binder containing a thermoplastic resin are mixed on a peelable substrate having a smooth surface. By forming an electrode formation layer or an electrolyte formation layer for thermal transfer to the transfer target ,
A heat sealable resin layer is further laminated on the upper surface of the electrode forming layer or the electrolyte forming layer,
The thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell, wherein the binder and the heat-sealable resin layer contain the same thermoplastic resin .
前記剥離性基材は、マット化処理が施された合成樹脂製のフィルム又はシートであることを特徴とする請求項1に記載の固体酸化物形燃料電池用熱転写シート。 The thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 1 , wherein the peelable substrate is a film or sheet made of a synthetic resin that has been matted. 前記剥離性基材は、フィルム又はシートの表面に、剥離層が形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の固体酸化物形燃料電池用熱転写シート。 3. The thermal transfer sheet for a solid oxide fuel cell according to claim 1, wherein the release substrate has a release layer formed on the surface of the film or sheet. 固体電解質上に、熱転写された請求項1〜3の何れかに記載の固体酸化物形燃料電池用熱転写シートの電極形成層が形成されていることを特徴とする固体酸化物形燃料電池用積層体。 On a solid electrolyte, laminating a solid oxide fuel cell, wherein the solid oxide fuel cell heat transfer sheet of the electrode forming layer according to any of the thermal transfer claims 1 to 3 is formed body.
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