KR20210018319A - 층을 전사하기 위한 전사 시트 및 전극 촉매층을 갖는 시트 - Google Patents

층을 전사하기 위한 전사 시트 및 전극 촉매층을 갖는 시트 Download PDF

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 개시의 전사 시트는, 층을 전사하기 위한 전사 시트이며, 기재층과, 기재층에 접합된, 기재층을 끼움 지지하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층을 구비하고, 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층이 1.8N/20㎜ 이상의 응집력을 갖는다. 본 개시의 전사 시트에 의하면, 열전사 온도가 높은 경우에도, 전사되는 층(전사층)의 열전사를 양호하게 실시할 수 있다.

Description

층을 전사하기 위한 전사 시트 및 전극 촉매층을 갖는 시트
본 발명은, 층을 전사하기 위한 전사 시트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 연료 전지 등의 전기 화학 소자가 구비하는 전극 촉매층의 담지 및 전사에 사용할 수 있는 전사 시트에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 전극 촉매층을 갖는 시트에 관한 것이다.
고체 고분자형 연료 전지(PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell)에서는, 주요한 구성 요소로서, 막전극 접합체(MEA)가 사용된다. MEA는, 통상적으로 전해질막과 전극 촉매층을 구비한다. 보다 구체적으로는, 연료극용 및 공기극용 한 쌍의 전극 촉매층이, 각각 전해질막의 각 주면에 적층되어 있다. 전극 촉매층의 표면에 확산층이 더 형성된 MEA의 구성도 채용되고 있다.
전극 촉매층을 전해질막에 적층하는 방법의 하나에 전사법이 있다. 전사법에서는, 전극 촉매층을 표면에 담지한 시트를 준비하고, 당해 시트를 전사 시트로 서, 전극 촉매층을 전해질막에 열 전사한다. 특허문헌 1에는, 띠 형상의 전해질막과, 전극 촉매층을 담지한 띠 형상의 시트를 적층하여 적층체로 하고, 가열한 한 쌍의 열전사 롤의 사이에 통과시킨 후, 시트를 박리하여, 전극 촉매층을 전해질막에 연속적으로 열 전사하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 기재 위에 형성된 전극 촉매층을 열 프레스에 의해 고분자 전해질막에 접합한 후, 기재를 박리하여, 전극 촉매층을 전해질막에 열 전사하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2008-103251호 공보 일본 특허 공개 제2013-073892호 공보
연료 전지의 소형화에 수반하는 전극 촉매층의 박층화가 진행되고 있다. 박층화된 전극 촉매층에서는, 종래보다도 더 한층, MEA의 면내 방향에 있어서의 균질성의 향상이 요구된다. 박층화된 전극 촉매층에 있어서, 전해질막에 전사된 상태에서의 균질성이 연료 전지의 발전 특성에 미치는 영향은 크다. 또한, 박층화된 전극 촉매층을 전해질막에 확실하게 전사하는 것을 목적으로 한 열전사 온도의 상승이 상정된다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 열전사 온도의 상승에 수반하여, 변형, 균열, 결락 등의 결함이 전사 후의 전극 촉매층에 발생하기 쉬워진다.
본 발명은, 열전사 온도가 높은 경우에도, 전사되는 층의 열전사를 양호하게 실시할 수 있는 전사 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
층을 전사하기 위한 전사 시트이며,
기재층과, 상기 기재층에 접합된, 상기 기재층을 끼움 지지하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층을 구비하고,
적어도 한쪽의 상기 불소 수지 다공질층이 1.8N/20㎜ 이상의 응집력을 갖는 전사 시트
를 제공한다.
다른 측면으로부터, 본 발명은,
상기 본 발명의 전사 시트와, 전극 촉매층을 구비하고,
상기 전극 촉매층이, 상기 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층의 위에 배치되어 있는, 전극 촉매층을 갖는 시트
를 제공한다.
본 발명의 전사 시트에서는, 불소 수지 다공질층에 의해 전사층의 담지면이 구성된다. 불소 수지 다공질층을 구성하는 불소 수지는, 높은 이형성을 갖는다. 또한, 다공질층이기 때문에, 비다공질층에 비하여, 담지면에 있어서의 전사층과의 접촉 면적을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 전사 시트에서는, 열전사 시에 있어서의 전사층의 높은 이형성이 확보된다.
또한, 본 발명의 전사 시트에서는, 응집력이 높은 불소 수지 다공질층의 표면을 전사층의 담지면이라고 할 수 있다. 응집력은, 두께 방향의 층의 파괴 강도에 상당한다. 불소 수지 다공질층의 응집력이 높으면, 열전사 온도가 높은 경우에도, 열전사 시에 있어서의 불소 수지 다공질층의 응집 파괴(예를 들어, 전사층의 이형 시에 있어서의 층의 내부 파괴)가 억제된다. 이에 의해, 전사층의 안정된 열전사가 가능해진다.
또한, 본 발명의 전사 시트는, 한 쌍의 불소 수지 다공질층에 의해 기재층이 끼움 지지된 구조를 갖고 있다. 이 때문에, 불소 수지 다공질층과 기재층 사이의 열팽창 계수의 상이에 기인하는 열전사 시의 전사 시트의 변형, 전형적으로는 컬을 억제할 수 있다. 또한, 불소 수지 다공질층만으로 이루어지는 경우에 비하여, 열전사 시에 있어서의 전사 시트의 연장이 기재층에 의해 억제된다. 이러한 점도, 열전사 온도가 높은 경우에 있어서의 전사층의 안정된 열전사에 기여한다.
따라서, 본 발명의 전사 시트에 의하면, 열전사 온도가 높은 경우에도, 전사층의 열전사를 양호하게 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전사 시트의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 전사 시트의 컬 높이를 평가하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 전사 시트의 컬 높이를 평가하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 전극 촉매층을 갖는 시트의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 전사 시트를 사용하여 제조할 수 있는 MEA의 일례를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 전사 시트를 사용하여 MEA를 제조하는 방법의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 불소 수지 다공질층의 응집력을 평가하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하는 본 발명의 일례에 관한 설명이며, 본 발명은 이 일례가 나타내는 범위에 한정되지는 않는다.
[전사 시트]
본 개시의 전사 시트의 일례를 도 1에 나타낸다. 전사 시트(10)는, 기재층(1)과, 기재층(1)을 끼움 지지하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층(2a, 2b)을 구비한다. 전사 시트(10)는, 그 위에 형성, 담지된 전사층을 다른 부재에 전사하기 위한 전사 시트이다. 전사 시트(10)에 있어서, 한쪽의 불소 수지 다공질층(2a)은, 1.8N/20㎜ 이상의 응집력을 갖고 있다. 전사 시트(10)에서는, 불소 수지 다공질층(2a)에 의해 전사층의 담지면을 구성할 수 있다. 보다 구체적으로는, 불소 수지 다공질층(2a)에 있어서의 기재층(1)과 접하고 있는 측과는 반대측의 주면(노출면)(21)을 전사층의 담지면으로 할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 다른 쪽의 불소 수지 다공질층(2b)의 주면(22)이 노출되어 있는 전사 시트(10)에서는, 주면(21) 및 주면(22)의 양쪽을 전사층의 담지면으로 해도 된다.
불소 수지 다공질층의 응집력은, 두께 방향에 있어서의 당해 층의 파괴 강도에 상당한다. 즉, 응집력이 높을수록, 두께 방향에 가해지는 힘에 대하여 불소 수지 다공질층이 파괴되기 어려워진다. 전사층의 이형 시에 불소 수지 다공질층의 내부 파괴가 진행되면, 불소 수지 다공질층의 일부가 전사층과 함께 박리하기도 한다. 불소 수지 다공질층(2a)의 응집력의 하한은, 1.9N/20㎜ 이상, 나아가서는 2.0N/20㎜ 이상이어도 된다. 불소 수지 다공질층(2a)의 응집력의 상한은, 예를 들어 4.5N/20㎜ 이하이고, 4.0N/20㎜ 이하, 3.5N/20㎜ 이하, 나아가서는 3.0N/20㎜ 이하여도 된다. 불소 수지 다공질층의 응집력은, 180°박리 시험에 의해 평가할 수 있다.
불소 수지 다공질층의 응집력은, 예를 들어 불소 수지 다공질층의 평균 구멍 직경, 두께, 단위 면적당 막 중량 등의 특성에 의해 제어할 수 있다. 또한, 불소 수지 다공질층의 각 특성은, 불소 수지 다공질층의 제조 조건, 예를 들어 불소 수지 다공질층을 형성하기 위한 연신 조건에 의해 제어할 수 있다.
불소 수지 다공질층(2a)의 두께는, 예를 들어 100㎛ 이하이고, 70㎛ 이하, 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 30㎛ 이하, 20㎛ 이하, 나아가서는 10㎛ 이하여도 된다. 불소 수지 다공질층(2a)의 두께가 작아질수록, 담지면의 요철의 정도가 작아지는 경향이 있다. 담지면의 요철의 정도가 작아지면, 열전사 시에 당해 요철이 전사층에 미치는 영향을 저감시킬 수 있다. 불소 수지 다공질층(2a)의 두께의 하한은, 예를 들어 3㎛ 이상이며, 4㎛ 이상, 나아가서는 5㎛ 이상이어도 된다.
불소 수지 다공질층의 두께는, 전사 시트의 단면 상(像)을 화상 해석하여 평가할 수 있다. 단면 상의 예는, 전사 시트의 단면에 대한 광학 현미경 또는 전자 현미경에 의한 확대 관찰 상이다. 확대 관찰 상의 배율은, 예를 들어 500배 정도로 하면 된다. 화상 해석에서는, 장소를 바꾸면서 적어도 10의 측정 포인트에 있어서의 두께를 평가한다. 평가한 각 측정 포인트에 있어서의 두께의 평균값을, 불소 수지 다공질층의 두께로 할 수 있다.
불소 수지 다공질층(2b)의 응집력은, 상술한 불소 수지 다공질층(2a)의 응집력의 범위 내에 있어도 된다. 불소 수지 다공질층(2b)의 두께는, 상술한 불소 수지 다공질층(2a)의 두께의 범위 내에 있어도 된다. 불소 수지 다공질층(2b)은, 1.8N/20㎜ 이상의 응집력 및/또는 100㎛ 이하의 두께를 갖고 있어도 된다.
전사 시트(10)가 구비하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 응집력 및/또는 두께는, 동일하여도 된다. 이 형태는, 주면(21)을 담지면으로서 사용한 후, 주면(22)을 담지면으로서 전사 시트(10)를 재이용하는 경우에 적합하다. 또한, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 두께가 동일하면, 열전사의 열에 의한 전사 시트(10)의 변형, 전형적으로는 컬을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 이 때문에, 열전사 온도가 높은 경우에도, 전사 시트(10)에 의한 전사층의 열전사를 더욱 양호하게 실시할 수 있다. 전사 시트(10)가 구비하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층(2a, 2b)은, 동일한 구성을 갖고 있어도 된다.
전사 시트(10)에 의해 전사되는 전사층은, 예를 들어 연료 전지 등의 전기 화학 소자에 사용되는 전극 촉매층이다. 전극 촉매층의 예는, MEA가 구비하는 전극 촉매층이다. 전극 촉매층에는, 그 전구층도 포함된다. 단, 전사 시트(10)에 의해 전사되는 전사층은, 전극 촉매층에 한정되지는 않는다.
전사 시트(10) 위의 전극 촉매층은, 통상적으로 촉매 전극 및 확산 용매를 포함하는 촉매 용액을, 전사 시트(10)의 담지면에 도포하여 형성된다. 또한, 박층화된 전극 촉매층의 형성에는, 일반적으로 저고형분 농도 및/또는 저점도의 촉매 용액이 사용된다. 전사 시트(10)의 담지면은 다공질이다. 이 때문에, 저고형분 농도 및/또는 저점도의 촉매 용액을 사용하는 경우에 있어서도, 비다공질의 담지면에 비하여 촉매 용액이 튀기기 어려워, 촉매 용액의 도포 시공성을 향상시킬 수 있다. 도포 시공성이 향상되면, 예를 들어 면내 방향의 보다 높은 균질성을 갖는 전극 촉매층의 형성이 가능해진다. 따라서, 전사 시트(10)는, 전극 촉매층의 전사 시트(전극 촉매층용 전사 시트), 특히 박층화된 전극 촉매층의 전사 시트로서 높은 장점을 갖는다.
도 1의 전사 시트(10)에서는, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)이 융착에 의해 접합되어 있다. 융착에 의한 접합은, 균일한 두께의 전사 시트(10)의 형성과, 전사 시트(10)의 제조 비용의 삭감에 적합하다.
불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)의 융착은, 예를 들어 열 라미네이트, 열 프레스에 의해 실시할 수 있다. 열 라미네이트의 일례에서는, 130 내지 290℃로 유지한 열 롤을 10 내지 40N/m의 선압으로 압박함으로써, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)을 융착한다. 이때의 라인 속도는, 열 롤 직경 및 가열 온도 등에 따라 다르지만, 예를 들어 3.0 내지 20.0m/분이다. 단, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)을 융착하는 방법은, 상기 예에 한정되지는 않는다.
또한, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)의 접합의 형태는, 융착에 한정되지는 않는다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과 기재층(1)은, 예를 들어 접착제 또는 점착제에 의해 접합되어 있어도 된다.
전사 시트(10)의 두께는, 예를 들어 15㎛ 내지 400㎛이며, 50㎛ 내지 300㎛여도 된다.
기재층(1)은, 전사 시트(10)에 있어서의 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 보강층으로서의 역할도 담당하고 있다. 기재층(1)을 구비함으로써, 예를 들어 전사 시트(10)의 강도 및/또는 취급성이 향상된다. 취급성에는 반송성이 포함된다. 또한, 기재층(1)을 구비함으로써, 예를 들어 롤로부터 공급된 띠 형상의 전사 시트(10)를 사용한 롤 투 롤에 의한 전사층의 전사를, 보다 안정적이고도 확실하게 실시할 수 있다.
기재층(1)은, 예를 들어 수지층, 금속층, 지층(紙層), 무기물층이다. 전사층이 전극 촉매층인 경우, 전극 촉매층에 대한 금속의 혼입을 방지하는 관점에서는, 수지층, 특히 열가소성 수지층인 기재층(1)이 바람직하다. 단, 수지층으로부터는, 불소 수지 다공질층이 제외된다.
기재층(1)을 구성하는 금속은, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스이다.
기재층(1)을 구성하는 열가소성 수지의 융점은, 바람직하게는 280℃ 이하이다. 280℃ 이하의 융점을 갖는 열가소성 수지로 구성되는 기재층(1)은, 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과의 융착성이 양호하다. 열가소성 수지의 예는, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌에서 선택되는 적어도 1종이다. 폴리에스테르의 예는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트이다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)과의 융착 시에 변질되기 어려워, 내열성 및 내약품성이 우수하다는 점에서, 폴리아세탈 및 PET가 바람직하고, PET가 보다 바람직하다. PET는, 연화 온도가 낮은 그레이드가 바람직하고, 특히, 233℃보다도 낮은 온도에서 연화를 시작하는 그레이드가 바람직하다.
기재층(1)은, 전형적으로는 무공층이다. 무공의 기재층(1)은, 불소 수지 다공질층(2a)에 면하는 주면(11)의 표면 조도를 작게 하는 것에 적합하다. 주면(11)의 표면 조도가 작으면, 불소 수지 다공질층(2a)의 주면(21)(담지면)에 있어서의 요철의 정도를 더욱 저감시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 전사층의 안정된 유지가 가능해진다. 단, 기재층(1)은 무공층에 한정되지는 않고, 예를 들어 직포, 부직포, 네트, 연신 다공막, 미립자 융착 다공막 등으로 구성되는 다공층이어도 된다.
기재층(1)의 두께는, 예를 들어 12.5㎛ 내지 200㎛이며, 25 내지 175㎛여도 된다. 기재층(1)의 두께가 과도하게 작아지면, 기재층(1)에 의한 보강 효과가 줄어들어, 전사 시트(10)의 강도 및/또는 취급성이 저하되는 경우가 있다. 기재층(1)의 두께가 과도하게 커지면, 예를 들어 전사 시트(10)를 롤로 한 경우에, 롤의 중량이 과대해지는 경우가 있다.
불소 수지 다공질층(2a, 2b)을 구성하는 불소 수지의 예는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)이다. 바람직한 불소 수지는 PTFE이다. 불소 수지 다공질층(2a)은, PTFE 다공질층인 것이 바람직하다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 양쪽이, 동일한 불소 수지로 구성되어 있어도 된다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)은, 불소 수지 이외의 성분을 포함하지 않아도 되며, 불소 수지 이외의 성분을 실질적으로 포함하지 않아도 된다. 본 명세서에 있어서 「실질적으로 포함하지 않는다」라 함은, 함유율이 0.1중량％ 미만, 바람직하게는 0.01중량％ 미만임을 의미한다.
불소 수지 다공질층(2a)의 평균 구멍 직경은, 예를 들어 0.1 내지 20㎛이며, 0.2 내지 15㎛, 0.2 내지 10㎛, 나아가서는 1.5 내지 7.0㎛여도 된다. 불소 수지 다공질층(2a)의 평균 구멍 직경이 상기 범위에 있으면, 전사층의 열전사를 보다 양호하게 실시할 수 있다. 평균 구멍 직경이 과도하게 커지면, 예를 들어 전사층이 전극 촉매층인 경우에, 전극 촉매층에 포함되는 카본 입자나 촉매 입자가 열전사 시에 불소 수지 다공질층(2a)의 구멍 내에 도입되고, 열 전사된 전사층의 표면이 거칠어지는 경우가 있다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 양쪽의 평균 구멍 직경이 상기 범위에 있어도 된다. 불소 수지 다공질층(2a, 2b)의 양쪽의 평균 구멍 직경은 동일하여도 된다.
불소 수지 다공질층(2a)의 주면(21)에 있어서의 물과의 접촉각은, 예를 들어 100도 이상이며, 120도 이상, 나아가서는 130도 이상이어도 된다. 물과의 높은 접촉각을 갖는 주면은, 전사층과의 이형성이 특히 우수하다. 불소 수지 다공질층(2b)의 주면(22)에 있어서의 물과의 접촉각이 상기 범위에 있어도 된다. 본 명세서에 있어서, 물과의 접촉각은, 일본 공업 규격(이하, 「JIS」라고 기재함) R3257에 규정하는 정적법에 의해 평가한 값으로 한다. 또한, JIS R3257은 기판 유리 표면의 접촉각을 평가하는 방법에 관한 규격이다. 그러나, 이 규격으로 정해진 시험 조건에 의해, 전사 시트(10)의 주면에 있어서의 물과의 접촉각을 평가 가능하다.
전사 시트(10)를 120℃의 분위기에 5분간 정치시켰을 때의 단부의 컬 높이는, 예를 들어 10㎜ 이하이고, 바람직하게는 7㎜ 이하, 보다 바람직하게는 5㎜ 이하이다. 단부의 컬 높이의 평가 방법을, 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 3의 (a) 및 (b)에는, 각각, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 시험편(31) 및 평면(32)을 시험편(31)의 폭 방향으로 절단한 단면을 나타낸다. 도 2의 지면의 좌우 방향이, 시험편(31)의 폭 방향이다. 「폭」은, 예를 들어 시트의 TD 방향이며, 띠 형상의 시트인 경우에는 그 폭 방향이다. 「길이」는, 예를 들어 시트의 MD 방향이며, 띠 형상의 시트인 경우에는 그 길이 방향이다.
처음에, 평가 대상물인 전사 시트를 490㎜ 폭×500㎜ 길이로 잘라내서 시험편(31)을 얻는다. 이어서, 120℃로 유지한 건조기에 시험편(31)을 수용하여 5분간 정치한다. 그 때, 컬 높이의 평가에 영향을 미치는 변형을 120℃에서 발생하지 않은 평면(32) 위에 시험편(31)을 정치한다(도 2 및 도 3의 (a)). 평면(32)은, 예를 들어 금속판의 표면이다. 5분간의 정치 후, 평면(32)마다 시험편(31)을 건조기로부터 취출하여 실온까지 냉각시킨다. 냉각 후, 시험편(31)에 있어서의 폭 방향의 양쪽의 단변(좌우의 단부)(33a, 33b)의 각각에 대하여, 120℃ 5분간의 정치에 의한 평면(32)으로부터의 부상량(높이 h1 및 h2의 최댓값)을 측정한다(도 2 및 도 3의 (b)). 그 평균값을, 전사 시트(10)에 있어서의 단부의 컬 높이로 할 수 있다.
평가 대상물인 전사 시트의 사이즈가 상기 시험편(31)의 사이즈(490㎜ 폭×500㎜ 길이)를 충족하지 못한 경우에는, 보다 작은 사이즈로 잘라낸 전사 시트를 시험편으로 하여, 상기 방법에 의해 단부의 컬 높이를 구할 수 있다. 단, 시험편의 사이즈가 작아지면, 동일한 전사 시트여도 실제로 측정되는 컬 높이는 작아진다. 이 때문에, 측정에 사용한 시험편의 사이즈에 따른 계수를 측정값에 곱하여, 490㎜ 폭×500㎜ 길이의 시험편을 측정에 사용한 경우의 값으로 환산한다. 이 환산값을, 전사 시트에 있어서의 단부의 컬 높이로 할 수 있다. 환산에 사용하는 계수는, 490㎜ 폭×500㎜ 길이의 시험편을 입수 가능한 전사 시트에 대하여 시험편의 사이즈를 변경하면서 상기 방법에 의한 측정을 실시하고, 490㎜ 폭×500㎜ 길이의 시험편으로 했을 때의 측정값과, 보다 작은 사이즈의 시험편으로 했을 때의 측정값으로부터 산출 가능하다. 예를 들어, 300㎜ 폭×300㎜ 길이의 시험편을 사용한 경우, 490㎜ 폭×500㎜ 길이의 시험편을 사용한 경우에 비하여, 통상적으로 측정값은 3％ 작아진다. 이 때문에, 계수 1.03(=1/(1-0.03))을 측정값에 곱한 환산값을, 전사 시트에 있어서의 단부의 컬 높이로 할 수 있다. 또한, 50㎜ 폭×100㎜ 길이의 시험편을 사용한 경우, 490㎜ 폭×500㎜ 길이의 시험편을 사용한 경우에 비하여, 통상적으로 측정값은 10％ 작아진다. 이 때문에, 계수 1.11(=1/(1-0.10))을 측정값에 곱한 환산값을, 전사 시트에 있어서의 단부의 컬 높이로 할 수 있다.
[전극 촉매층을 갖는 시트]
본 개시의 전극 촉매층을 갖는 시트의 일례를 도 4에 나타낸다. 도 4에 도시한 전극 촉매층을 갖는 시트(15)는, 전사 시트(10)와, 전사 시트(10)에 있어서의 불소 수지 다공질층(2a)의 주면(21) 위에 배치된 전사층(3)을 구비하는 적층 시트이다. 도 4의 형태에 있어서, 전사층(3)은 전극 촉매층이다. 전극 촉매층을 갖는 시트(15)는, 불소 수지 다공질층(2b), 기재층(1), 불소 수지 다공질층(2a) 및 전사층(3)이, 이 순서로 적층되어 구성되어 있다.
전극 촉매층을 갖는 시트(15)가 구비하는 전사 시트(10)는, 바람직한 형태를 포함하고, 상술한 설명한 바와 같다.
전극 촉매층을 갖는 시트(15)에 의하면, 전해질막에 전사층(3)을 열 전사하여 MEA를 형성할 수 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 전해질막(5) 위에 열 전사된 전사층(3)은, MEA(20)의 전극 촉매층(6)으로 된다. 전극 촉매층인 전사층(3)은, 바람직한 형태를 포함하고, 전극 촉매층(6)에 관한 후술하는 설명과 같다.
[MEA]
전사 시트(10) 또는 전극 촉매층을 갖는 시트(15)를 사용하여 제조할 수 있는 제품의 일례는, PEFC 등의 전기 화학 소자에 사용하는 MEA이다. 단, 전사 시트(10) 또는 전극 촉매층을 갖는 시트(15)를 사용하여 제조하는 제품은, MEA에 한정되지는 않는다.
도 5의 MEA(20)는, 고분자 전해질로 구성되는 전해질막(고분자 전해질막)(5)과, 전해질막(5)을 끼움 지지하는 한 쌍의 전극 촉매층(6)을 구비한다. 전극 촉매층(6)은, 예를 들어 직경 1㎛ 이하의 세공을 갖는 다공질의 박막이다. 전극 촉매층(6)은, 주로 촉매 물질 담지 입자(촉매 입자)와 고분자 전해질을 함유한다. 전해질막(5)을 구성하는 고분자 전해질 및 전극 촉매층(6)에 포함되는 고분자 전해질에는, 불소계 고분자 전해질, 탄화수소계 고분자 전해질 등의 공지된 고분자 전해질을 사용할 수 있다.
전사 시트(10)를 사용한 MEA의 제조 방법은, 예를 들어 전극 촉매층 적층 공정, 전해질막 적층 공정, 가열 압착 공정 및 박리 공정을 포함한다. 전극 촉매층 적층 공정은, 열전사 후에 전극 촉매층으로 되는 전사층(3)을 전사 시트(10) 위에 형성하는 공정이다. 전해질막 적층 공정은, 전사층(3)과 전해질막(5)이 접촉하도록, 전사 시트(10)와 전해질막(5)을 적층하는 공정이다. 가열 압착 공정은, 전사층(3)과 전해질막(5)을 가열 압착하는 공정이다. 박리 공정은, 전사 시트(10)를 박리하여, 전극 촉매층(6)으로서 전사층(3)을 전해질막(5) 위에 남기는 공정이다. 전해질막 적층 공정, 가열 압착 공정 및 박리 공정은, 전사층(3)의 전사 공정을 구성한다.
전극 촉매층 적층 공정은, 예를 들어 이하와 같이 실시할 수 있다. 처음에, 촉매 입자와 고분자 전해질을 분산 용매에 분산시킨 촉매 용액(전극 촉매층 페이스트)을 전사 시트(10)에 도포하여 도포막을 형성한다. 이어서, 30 내지 180℃ 정도의 온도에서 전체를 가열하여 도포막을 건조시켜, 전사 시트(10)와 전극 촉매층인 전사층(3)과의 적층 시트(전극 촉매층을 갖는 시트(15))를 얻는다. 촉매 용액의 도포에는, 닥터 블레이드법, 스크린 인쇄법, 롤 코팅법, 스프레이법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
가열 압착 공정은, 예를 들어 전해질막(5)과 전사층(3)이 접한 상태에 있는 적층체를 열 프레스하거나, 한 쌍의 열 롤에 통과시키거나 하여 실시할 수 있다. 가열 압착의 온도는, 전해질막(5)의 종류에 따라 다르지만, 예를 들어 80 내지 150℃이다. 전해질막(5)의 양쪽의 표면에 대하여 전사층(3)을 동시에 가열 압착해도 된다.
박리 공정은, 예를 들어 전사 시트(10)를 권취하는 롤을 사용하여, 전해질막(5)과 전사층(3)의 가열 압착체로부터 전사 시트(10)를 연속적으로 박리하여 실시할 수 있다. 박리한 전사 시트(10)는, 재이용해도 된다.
가열 압착 공정 및 박리 공정을 일련의 공정으로서 실시하는 장치의 일례를 도 6에 나타낸다. 조출롤(41)로부터 풀어낸 전극 촉매층을 갖는 시트(15)의 전사층(3)을 전해질막(5)과 접촉시킨 후, 한 쌍의 가열 롤(43)의 사이를 통과시킴으로써, 양자를 가열 압착한다. 그 후, 전사 시트(10)만을 박리하고, 회수 롤(42)에 권취함으로써, 전해질막(5)과 전극 촉매층(6)이 접합된 적층체(7)를 연속적으로 제조할 수 있다.
촉매 입자에 사용되는 촉매 물질의 예는, 백금, 팔라듐, 루테늄, 이리듐, 로듐, 오스뮴 등의 백금족 원소; 철, 납, 구리, 크롬, 코발트, 니켈, 망간, 바나듐, 몰리브덴, 갈륨, 알루미늄 등의 금속; 이들의 합금; 그리고, 이들 금속의 산화물 및 복산화물이다. 촉매 입자의 입경은, 너무 크면 촉매의 활성이 저하되고, 너무 작으면 촉매의 안정성이 저하된다는 점에서, 0.5 내지 20㎚가 바람직하고, 1 내지 5㎚가 보다 바람직하다. 백금, 금, 팔라듐, 로듐, 루테늄 및 이리듐에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 금속으로 구성되는 촉매 입자는, 전극 반응성이 우수하다. 이 때문에, 당해 촉매 입자의 사용에 의해, 효율이 좋은 안정된 전극 반응이 가능해진다.
촉매 물질을 담지하는 입자에는, 카본 입자가 적합하다. 카본 입자는, 미립자상이며 도전성을 갖고, 또한 촉매에 침식되지 않는 것이라면 한정되지 않는다. 카본 입자의 예는, 카본 블랙, 그래파이트, 흑연, 활성탄, 카본 파이버, 카본 나노튜브 및 풀러렌이다. 카본 입자의 입경은, 너무 작으면 전자 전도 경로가 형성되기 어려워지고, 너무 크면 전극 촉매층의 가스 확산성이 저하되거나, 촉매의 이용률이 저하되거나 하는 점에서, 10 내지 1000㎚가 바람직하고, 10 내지 100㎚가 보다 바람직하다.
고분자 전해질에는, 양이온 전도성 및 음이온 전도성의 상이에 관계없이, 공지된 재료를 사용할 수 있다. 양이온 전도성은, 예를 들어 프로톤 전도성이다. 프로톤 전도성을 갖는 고분자 전해질에는, 공지된 불소계 고분자 전해질, 탄화수소계 고분자 전해질을 사용할 수 있다. 불소계 고분자 전해질의 예는, 듀퐁사제 나피온(등록상표)이다. 탄화수소계 고분자 전해질의 예는, 술폰화 폴리에테르케톤, 술폰화 폴리에테르술폰, 술폰화 폴리에테르에테르술폰, 술폰화 폴리술피드, 술폰화 폴리페닐렌이다. 전해질막과 전극 촉매층의 밀착성을 고려하면, 전해질막을 구성하는 고분자 전해질과, 전극 촉매층에 포함되는 고분자 전해질은 동일한 것이 바람직하다.
촉매 용액에 사용되는 분산 용매는, 촉매 입자를 침식하지 않고, 또한 유동성이 높은 상태에서 고분자 전해질을 용해 또는 미세 겔로서 분산할 수 있는 것이라면 한정되지 않는다. 분산 용매의 예는, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 1-부탄올, 2-부탄올, 이소부틸알코올, tert-부틸알코올, 펜탄올 등의 알코올;아세톤, 메틸에틸케톤, 펜타논, 메틸이소부틸케톤, 헵타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논, 아세토닐아세톤, 디이소부틸케톤 등의 케톤계 용매; 테트라히드로푸란, 디옥산, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 아니솔, 메톡시톨루엔, 디부틸에테르 등의 에테르계 용매; 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디아세톤알코올, 1-메톡시-2-프로판올이다. 분산 용매에는, 휘발성의 유기 용매가 포함되어 있는 것이 바람직하고, 극성 용매가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 분산 용매는, 2종 이상의 상기 용매의 혼합물이어도 된다.
촉매 입자의 양호한 분산을 위해서, 촉매 용액은 분산제를 포함하고 있어도 된다. 분산제의 예는, 음이온성 계면 활성제, 양이온성 계면 활성제, 양성 계면 활성제, 비이온성 계면 활성제이다. 그 중에서도, 알킬벤젠술폰산, 유용성 알킬벤젠술폰산, α-올레핀술폰산, 알킬벤젠술폰산 나트륨, 유용성 알킬벤젠술폰산염, α-올레핀술폰산염과 같은 술폰산형의 계면 활성제를, 분산제로서 바람직하게 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에 한정되지는 않는다.
(샘플 1)
PTFE 미분말(다이킨 고교 가부시키가이샤제, 폴리프론 F-104) 100중량부와, 액상 윤활제(n-도데칸, 가부시키가이샤 재팬 에너지제) 20중량부를 균일하게 혼합하고, 실린더로 압축한 후에 램 압출 성형하여, 시트 형상의 PTFE 성형체를 형성하였다. 이어서, 형성한 PTFE 성형체를 한 쌍의 압연롤에 통과시켜, 두께 0.2㎜로 압연하였다. 이어서, 압연한 PTFE 성형체를 150℃로 가열하여 액상 윤활제를 제거한 후, 연신 온도 370℃ 및 연신 배율 20배의 연신 조건에서 MD 방향으로 연신하고, 계속해서, 연신 온도 180℃ 및 연신 배율 5배의 연신 조건에서 TD 방향으로 연신하여, PTFE 다공질층(두께 45㎛, 평균 구멍 직경 3.0㎛, 단위 면적당 막 중량 0.00975g/㎡)을 얻었다. 또한, 단층인 PTFE 다공질층의 두께는, 다이얼 게이지에 의해 평가하였다. 구체적으로는, 장소를 바꾸면서 적어도 10의 측정 포인트에 있어서의 두께를 평가하고, 평가한 각 측정 포인트에 있어서의 두께의 평균값을 PTFE 다공질층의 두께로 하였다. PTFE 다공질층의 평균 구멍 직경은, 미국 시험 재료 협회(ASTM) F316-86에 정해진 방법에 준거한 자동 측정이 가능한 시판 중인 평가 장치(Porous Materials, Inc제 Perm-Porometer)에 의해 평가하였다. PTFE 다공질층에 있어서의 단위 면적당 막 중량은, PTFE 다공질층의 중량을 당해 층의 면적으로 나눠 구하였다. 측정 정밀도를 확보하기 위해서, 단위 면적당 막 중량을 평가하는 PTFE 다공질층의 면적은 5㎡ 이상으로 하였다.
다음으로, 무공의 PET 필름(유니티카 가부시키가이샤제, EMBLET SD-75, 막 두께 75㎛)을 기재층으로서 준비하고, 준비한 기재층과, 상기 제작한 PTFE 다공질층을, 한 쌍의 상기 PTFE 다공질층에 의해 기재층이 끼움 지지되도록 적층하였다. 이어서, 기재층 및 PTFE 다공질층의 적층체를, 280℃의 고온 프레스기로 선압 20kN으로 60초간 열 프레스한 후, 소정의 형상(폭 20㎜ 및 길이 400㎜의 스트립형)으로 재단하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(샘플 1)를 얻었다. 또한, 재단은, PTFE 다공질층의 MD 방향과 스트립의 길이 방향이 일치하도록 행하였다.
(샘플 2)
연신 조건을 변화시킨 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PTFE 다공질층(두께 50㎛, 평균 구멍 직경 2.9㎛, 단위 면적당 막 중량 0.01000g/㎡)을 제작하였다. 이어서, 제작한 당해 PTFE 다공질층을 사용한 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(샘플 2)를 얻었다.
(샘플 3)
연신 조건을 변화시킨 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PTFE 다공질층(두께 60㎛, 평균 구멍 직경 2.8㎛, 단위 면적당 막 중량 0.01025g/㎡)을 제작하였다. 이어서, 제작한 당해 PTFE 다공질층을 사용한 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(샘플 3)를 얻었다.
(샘플 4)
연신 조건을 변화시킨 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PTFE 다공질층(두께 40㎛, 평균 구멍 직경 3.3㎛, 단위 면적당 막 중량 0.00950g/㎡)을 제작하였다. 이어서, 제작한 당해 PTFE 다공질층을 사용한 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(샘플 4)를 얻었다.
(샘플 5: 비교예)
연신 조건을 변화시킨 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PTFE 다공질층(두께 30㎛, 평균 구멍 직경 3.5㎛, 단위 면적당 막 중량 0.00930g/㎡)을 제작하였다. 이어서, 제작한 당해 PTFE 다공질층을 사용한 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(비교예인 샘플 5)를 얻었다.
(샘플 6: 비교예)
연신 조건을 변화시킨 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PTFE 다공질층(두께 25㎛, 평균 구멍 직경 3.7㎛, 단위 면적당 막 중량 0.00900g/㎡)을 제작하였다. 이어서, 제작한 당해 PTFE 다공질층을 사용한 것 이외에는 샘플 1과 마찬가지로 하여, PET의 기재층과, 이것을 끼움 지지하는 한 쌍의 PTFE 다공질층이 융착된 전사 시트(비교예인 샘플 6)를 얻었다.
각 샘플의 특성은, 이하와 같이 평가하였다.
[PTFE 다공질층의 두께]
PTFE 다공질층의 두께는, 화상 해석을 사용한 상술한 방법에 의해 평가하였다.
[PTFE 다공질층의 응집력]
PTFE 다공질층의 응집력은, 180°박리 시험을 이용하여 이하와 같이 평가하였다.
·처음에, 도 7에 도시한 바와 같이, 양면 점착 테이프(51)(닛토덴코 가부시키가이샤제, No.5000NS, 두께 160㎛, 폭 20㎜ 및 길이 350㎜의 스트립형)를 스테인리스의 고정판(52)의 표면(접착면)에 접착하였다. 시험 중에 고정판(52)의 접착면으로부터 박리하지 않을 만큼의 충분한 접착력을, 양면 점착 테이프(51)는 갖고 있었다. 또한, 평탄한 접착면을 갖고, 양면 점착 테이프(51)의 면적보다도 접착면의 면적이 크고, 또한 시험 중에 변형되지 않는 충분한 두께를 갖는 고정판(52)을 선택하였다.
·다음으로, JIS Z0237의 항목 10.3.1 『(점착력의) 시험 수순』의 『a) 시험판에 대한 점착력을 시험하는 경우의 수순』에 준거하여, 고정판(52) 위의 양면 점착 테이프(51)를 상기 항목에 정하는 「시험판」으로서, 양면 점착 테이프(51)에 있어서의 고정판(52)측과는 반대측의 면에 각 샘플(53)을 접착하였다. 샘플(53)의 접착은, 평가 대상인 PTFE 다공질층이 양면 점착 테이프(51)에 접하도록 실시하였다. 또한, 샘플(53)의 접착은, 고정판(52)과의 사이에서 긴 변을 일치시킴과 함께, 샘플(53)의 한쪽 단부로부터의 접착 부분의 길이를 150㎜로 하여 실시하였다. 또한, 샘플(53)과 양면 점착 테이프(51)를 압착시키는 수동 롤러(질량 2㎏)의 왕복 횟수는, 양면 점착 테이프(51)의 점착력을 측정하는 것이 아니기 때문에, JIS Z0237의 규정과는 달리, 1회만으로 하였다.
·다음으로, 고정판(52), 양면 점착 테이프(51) 및 샘플(53)의 적층체를 70℃의 분위기에 10분간 방치함으로써, 샘플(53)에 대한 양면 점착 테이프(51)의 접착력을 균질화하였다. 그 후, 전체를 실온(23℃±1℃)으로까지 자연 냉각시켰다.
·다음으로, 인장 시험 장치(가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼제, 정밀 만능 시험기 오토그래프)의 하부 척(54)에 고정판(52)의 일단을 고정한 후, 샘플(53)의 다른 쪽의 단부를 180°접고, 접은 다른 쪽의 단부를 인장 시험 장치의 상부 척(55)에 고정하였다. 계속해서, 평가 대상인 불소 수지 다공질층을 파괴하면서 샘플(53)을 강제적으로 박리하는 180°박리 시험(인장 속도 300㎜/분, 시험 온도 23±1℃, 시험 습도 50±5％RH)을 실시하였다. 시험 개시 후, 샘플(53)이 양면 점착 테이프(51)로부터 완전히 박리될 때까지 측정된 최대 응력을, 불소 수지 다공질층의 응집력(단위: N/20㎜)으로 하였다.
[촉매 용액의 도포 시공성]
(촉매 용액의 준비)
전극 촉매층에 사용되는 촉매 물질이 일반적으로 고가이기 때문에, 본 실시예에서는, 촉매 물질을 포함하지 않고, 카본 입자 및 고분자 전해질만을 포함하는 모의적인 촉매 용액의 도포 시공성을 평가하였다. 촉매 물질은, 전사 시트에 있어서의 촉매 용액의 도포 시공성에 크게 영향을 미치지 않는다고 생각된다. 이 때문에, 모의적인 촉매 용액을 갖고, 촉매 용액의 도포 시공성을 평가할 수 있다. 모의적인 촉매 용액은, 다음과 같이 준비하였다. 처음에, 카본 입자 25g, 고분자 전해질(나피온) 125g, 이소프로필알코올 302.5g 및 물 47.5g을 혼합하여 총량 500g의 의사 촉매 전극 잉크를 얻었다. 이어서, 얻어진 의사 촉매 전극 잉크와 이소프로필알코올을, 중량비 1:0.5로 혼합 희석하여, 모의적인 촉매 용액을 얻었다. 이 용액의 조성은, 박층화된 전극 촉매층을 형성하기 위해서 사용되는 저고형분 농도이며 또한 저점도의 조성에 대응한다.
(촉매 용액의 도포 시공성)
준비한 모의적인 촉매 용액을, 각 샘플에 있어서의 한쪽의 PTFE 다공질층의 주면(노출면)에 애플리케이터를 사용하여 도포하고, 도포막(두께 0.25㎜)을 형성하였다. 도포의 방향은, 각 샘플의 길이 방향으로 하였다. 이어서, 120℃로 유지한 건조기를 사용하여 전체를 3분간 가열하고, 도포막을 건조시켜, 모의적인 전극 촉매층을 전사 시트 위에 형성하였다. 도포막을 형성할 때 촉매 용액이 도포면에서 튀겨지는 일이 없고, 또한, 형성된 전극 촉매층을 눈으로 봄으로써 관찰하여 균열 등의 결함이 보이지 않은 경우를 「도포 시공성/양호(○)」로 하고 그 이외의 경우를 「도포 시공성/불가(×)」라고 평가하였다.
샘플 1 내지 6에 있어서의 촉매 용액의 도포 시공성은, 모두, 양호(○)였다.
샘플 1 내지 6과는 별도로, 비다공질인 무공의 PTFE 시트를 전사 시트로서 준비하였다(비교예인 샘플 7). 샘플 7에 대하여 촉매 용액의 도포 시공성을 평가한바, 도포 시에 촉매 용액이 튀겨져버려, 전극 촉매층 자체의 형성을 할 수 없었다.
[열전사 특성]
모의적인 전극 촉매층을 형성한 샘플에 대하여, 열전사 특성, 보다 구체적으로는, 전극 촉매층의 안정된 열전사가 가능한지를 이하와 같이 평가하였다.
전극 촉매층을 열 전사하는 부재로서, 점착 테이프(닛토덴코 가부시키가이샤제, No. 360UL, 두께 65㎛, 폭 20㎜×길이 150㎜의 스트립형)를 준비하였다. 이어서, 점착 테이프의 점착면과, 샘플 위에 형성한 전극 촉매층이 서로 접하도록, 점착 테이프와 샘플을 적층하였다. 적층은, 전극 촉매층의 전체가 점착 테이프에 접하도록 행하였다. 이어서, 적층체의 길이 방향의 질량 2㎏의 수동 롤러를 1 왕복시켜, 점착 테이프와 샘플을 압착시켰다. 수동 롤러에는, JIS Z0237의 항목 10.3.1에 정해진 것을 사용하였다. 이어서, 실온 120℃, 150℃ 또는 180℃로 설정한 열 프레스기를 사용하여, 선압 4.5kN의 가압 조건에서 30초간, 적층체를 열 프레스하였다. 이어서, 적층체를 실온으로 되돌린 후, 샘플을 손으로 박리하여, 점착 테이프에 전사된 전극 촉매층의 상태를 눈으로 봄으로써 관찰하였다. 관찰의 결과, 전극 촉매층에 변형, 손상, 표면의 결락 등의 결함이 보이지 않은 경우를 「열전사 특성/양호(○)」로 하고, 부분적으로 결함이 보인 경우를 「열전사 특성/전극 촉매층의 사용 조건에 의해 가능(△)」으로 하고, 전체적으로 결함이 보인 경우를 「열전사 특성/불가(×)」로 하였다.
샘플 1 내지 4의 열전사 특성은, 실온 120℃, 150℃ 및 180℃ 중 어느 열전사 조건에 있어서도 양호(○)였다. 비교예인 샘플 5의 열전사 특성은, 150℃의 열전사 조건에 있어서 가능(△)으로 되었다. 또한, 비교예인 샘플 6의 열전사 특성은, 150℃ 및 180℃의 열전사 조건에 있어서 불가(×)로 되었다. 샘플 5 및 샘플 6에서는, 열전사 특성이 가능, 또는 불가가 된 고온에서의 열전사 조건에 있어서, PTFE 다공질층의 일부가 열전사 시에 응집 파괴하여, 전사된 전극 촉매층의 표면에 부착되어 있었다. 전사 후의 전극 촉매층을 사용하기 위해서는, 부착된 PTFE편을 제거할 필요가 있다. 그러나, PTFE편이 부착되어 있던 장소에서는 전극 촉매층에 변형, 균열 및 결락(오목해짐)이 발생하고 있으며, 전극 촉매층으로서의 면내 방향의 균질성은 크게 저하된 상태였다.
평가 결과를, 이하의 표 1에 정리한다.
Figure pct00001
본 개시의 전사 시트는, 예를 들어 연료 전지 등의 전기 화학 소자가 구비하는 전극 촉매층의 전사에 사용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 층을 전사하기 위한 전사 시트이며,
    기재층과, 상기 기재층에 접합된, 상기 기재층을 끼움 지지하는 한 쌍의 불소 수지 다공질층을 구비하고,
    적어도 한쪽의 상기 불소 수지 다공질층이 1.8N/20㎜ 이상의 응집력을 갖는, 전사 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층이 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질층인, 전사 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층의 두께가 100㎛ 이하인, 전사 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층의 평균 구멍 직경이 0.1㎛ 내지 20㎛인, 전사 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층이 열가소성 수지층인, 전사 시트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열가소성 수지층을 구성하는 열가소성 수지의 융점이 280℃ 이하인, 전사 시트.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 열가소성 수지층을 구성하는 열가소성 수지가 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌에서 선택되는 적어도 1종인, 전사 시트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재층과, 상기 한 쌍의 불소 수지 다공질층이 융착에 의해 접합되어 있는, 전사 시트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사 시트의 두께가 15㎛ 내지 400㎛인, 전사 시트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사 시트에 의해 전사되는 층이 전극 촉매층인, 전사 시트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전사 시트와, 전극 촉매층을 구비하고,
    상기 전극 촉매층이, 상기 적어도 한쪽의 불소 수지 다공질층의 위에 배치되어 있는, 전극 촉매층을 갖는 시트.
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