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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-16
(45)【発行日】2023-05-24
(54)【発明の名称】ホットメルト接着シート
(51)【国際特許分類】
C09J 7/35 20180101AFI20230517BHJP
C09J 7/10 20180101ALI20230517BHJP
C09J 7/25 20180101ALI20230517BHJP
C09J 153/02 20060101ALI20230517BHJP
C09J 165/00 20060101ALI20230517BHJP
C09J 193/04 20060101ALI20230517BHJP
C09J 201/00 20060101ALI20230517BHJP
H01M 8/0284 20160101ALI20230517BHJP
【ＦＩ】
C09J7/35
C09J7/10
C09J7/25
C09J153/02
C09J165/00
C09J193/04
C09J201/00
H01M8/0284
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020518348
(86)(22)【出願日】2019-05-10
(86)【国際出願番号】 JP2019018689
(87)【国際公開番号】W WO2019216402
(87)【国際公開日】2019-11-14
【審査請求日】2022-05-06
(31)【優先権主張番号】P 2018091264
(32)【優先日】2018-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000190611
【氏名又は名称】日東シンコー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】青池 周平
(72)【発明者】
【氏名】藤井 貴彰
【審査官】田名部 拓也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－２３６９６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０５６４６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１６－００７７４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１６８７２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０６２７１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０９Ｊ ７／３５
Ｃ０９Ｊ ７／１０
Ｃ０９Ｊ ７／２５
Ｃ０９Ｊ １０９／０６
Ｃ０９Ｊ １６５／００
Ｃ０９Ｊ １９３／０４
Ｃ０９Ｊ ２０１／００
Ｈ０１Ｍ ８／０２８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ホットメルト接着シートであって、単層又は複数層で形成され、
被着体に接着される接着層を少なくとも一層備え、
前記接着層は、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含有するポリマー組成物で形成されており、
前記スチレン系ゴムは、ＳＥＢＳ、ＳＥＰＳ、及び、ＳＥＥＰＳからなる群から選択される１種であり、
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される少なくとも２種であり、
前記ポリマー組成物は、前記スチレン系ゴムを３７質量部以上５３質量部以下含有し、前記粘着付与剤を４７質量部以上６３質量部以下含有する
ホットメルト接着シート。
【請求項2】
前記接着層は、１５０℃での貯蔵弾性率が４０，０００Ｐａ以上である請求項１に記載のホットメルト接着シート。
【請求項3】
燃料電池の膜／電極接合体の膜に接着させて用いられ、前記膜はフッ素樹脂で形成されている
請求項１または２に記載のホットメルト接着シート。
【請求項4】
前記ポリマー組成物が、前記スチレン系ゴムとして、前記ＳＥＢＳを含有し、前記粘着付与剤として、ロジン系樹脂、及び、テルペン系樹脂を含有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のホットメルト接着シート。
【請求項5】
ポリマーシートで形成された基材層をさらに備え、前記ポリマーシートが、ポリエチレンテレフタレートを含有する
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホットメルト接着シート。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
本願は、日本国特願２０１８－０９１２６４号の優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。
【技術分野】
【0002】
本発明は、ホットメルト接着シートに関する。
【背景技術】
【0003】
ホットメルト接着シートとしては、例えば、ポリマーシートで形成された基材層と、該基材層に積層され、ホットメルト接着剤で形成された接着層とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１等）。
また、ホットメルト接着シートは、例えば、燃料電池の電解質膜の周囲をシールするために用いられている。
また、ホットメルト接着シートは、例えば、燃料電池の電解質膜の周囲をシールするために用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】日本国特開２０１５－１６８７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、従来のホットメルト接着シートは、熱変形（熱収縮や熱膨張）することがある。そのため、ホットメルト接着シートの熱変形により被着体の所望の箇所に貼り合せ難くなるといった問題や、被着体に貼り合せた後に被着体に熱が掛かり、ホットメルト接着シートが変形して被着体から剥がれてしまうといった問題が生じることがある。
【0006】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、熱変形し難いホットメルト接着シートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係るホットメルト接着シートは、
ホットメルト接着シートであって、
単層又は複数層で形成され、
被着体に接着される接着層を少なくとも一層備え、
前記接着層は、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含むポリマー組成物で形成されており、
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種である。
ホットメルト接着シートであって、
単層又は複数層で形成され、
被着体に接着される接着層を少なくとも一層備え、
前記接着層は、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含むポリマー組成物で形成されており、
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【0010】
本実施形態に係るホットメルト接着シートは、ポリマーシートで形成された基材層と、該基材層の少なくとも片面に積層された接着層とを備えている。本実施形態に係るホットメルト接着シートは、前記基材層の片面に接着層が積層された２層構造となっている。ホットメルト接着シートでは、前記接着層は被着体に接着される。
【0011】
前記接着層は、ポリマー組成物で形成される。また、前記接着層は、１５０℃での貯蔵弾性率が、４０，０００Ｐａ以上であることが好ましく、４０，０００～１００，０００Ｐａがより好ましく、４０，０００～６０，０００Ｐａがさらに好ましい。
前記接着層は、１５０℃での貯蔵弾性率が、１００，０００Ｐａ以下であることにより、ホットメルト接着しやすいものとなる。
貯蔵弾性率は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
前記接着層は、１５０℃での貯蔵弾性率が、１００，０００Ｐａ以下であることにより、ホットメルト接着しやすいものとなる。
貯蔵弾性率は、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
【0012】
なお、ポリマー組成物を構成するポリマーの分子量の高い程、ポリマー組成物で形成される接着層の貯蔵弾性率は高くなる傾向にある。また、ポリマー組成物を構成するポリマーが、架橋されたり、或いは、硬化反応することで、ポリマー組成物で形成される接着層の貯蔵弾性率は高くなる傾向にある。
【0013】
前記ポリマー組成物は、ゴム成分として、スチレン系ゴムを含む。スチレン系ゴムは、１５０℃での貯蔵弾性率が高いので、前記ポリマー組成物は、スチレン系ゴムを含むことにより、１５０℃での貯蔵弾性率を高めることができる。前記ポリマー組成物は、スチレン系ゴムに加えて、オレフィン系ゴム、アクリル系ゴム、スチレン系ゴム、ニトリル系ゴム、ポリアミド系ゴム、シリコーン系ゴムなどの他のゴム成分を含んでいてもよい。前記ポリマー組成物は、他のゴム成分を２種以上含んでいてもよい。
【0014】
前記ポリマー組成物は、スチレン系ゴムを、好ましくは２０～８０質量％、より好ましくは３０～７０質量％含有する。
前記スチレン系ゴムとしては、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴム、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）ゴム、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）などが挙げられ、耐湿熱性に優れ、且つ、水素ガスが透過し難いという観点から、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴムが好ましい。
前記スチレン系ゴムは、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴムを、好ましくは１０～１００質量％、より好ましくは５０～１００質量％含有する。
前記スチレン系ゴムとしては、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴム、スチレン－エチレン－プロピレン－スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）ゴム、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）などが挙げられ、耐湿熱性に優れ、且つ、水素ガスが透過し難いという観点から、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴムが好ましい。
前記スチレン系ゴムは、スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴムを、好ましくは１０～１００質量％、より好ましくは５０～１００質量％含有する。
【0015】
前記スチレン系ゴムは、構成単位としてのスチレンを、好ましくは１０～５０質量％、より好ましくは２０～４０質量％含有する。
【0016】
また、前記スチレン系ゴムの水添率は、好ましくは５０～１００％、より好ましくは８０～１００％である。
なお、水添率は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて測定することができる。
なお、水添率は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて測定することができる。
【0017】
さらに、前記スチレン系ゴムの重量平均分子量は、好ましくは１０，０００～１，０００，０００、より好ましくは１００，０００～１，０００，０００である。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって求めることができる。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって求めることができる。
【0018】
前記ポリマー組成物は、粘着付与剤を含有する。該粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種である。前記ポリマー組成物が粘着付与剤を含有することにより、接着層としたときに、該接着層のタック性を高めることができるとともに、前記接着層の凝集力を高めることができる。テルペン系樹脂は、テルペンフェノールであってもよい。前記粘着付与剤の内、脂環族系樹脂を含有することにより、得られる接着剤層の常温（２３℃）での貯蔵弾性率を低下させることができる。これにより、得られる接着層を常温で比較的軟らかいものとすることできる。
前記ポリマー組成物は、前記粘着付与剤として、フェノール樹脂、炭化水素系樹脂、石油樹脂などを含有していてもよい。このような粘着付与剤は複数種含有されていてもよい。
前記ポリマー組成物は、前記粘着付与剤以外に、エポキシ樹脂を含有していてもよい。
前記ポリマー組成物は、前記粘着付与剤として、フェノール樹脂、炭化水素系樹脂、石油樹脂などを含有していてもよい。このような粘着付与剤は複数種含有されていてもよい。
前記ポリマー組成物は、前記粘着付与剤以外に、エポキシ樹脂を含有していてもよい。
【0019】
前記ポリマー組成物は、前記群から選択される２種の粘着付与剤を、好ましくは２０～８０質量％、より好ましくは４０～６０質量％含有する。
前記ポリマー組成物は、スチレン系ゴムを含有する場合、スチレン系ゴム１００質量部に対して、前記群から選択される２種の粘着付与剤を、好ましくは５０～１５０質量部、より好ましくは８０～１２０質量部含有する。
また、前記ポリマー組成物は、前記群から選択される一方の粘着付与剤と他方の粘着付与剤とを、好ましくは９０：１０～５０：５０、より好ましくは８０：２０～６０：４０の質量比で含有することが好ましい。
前記ポリマー組成物は、スチレン系ゴムを含有する場合、スチレン系ゴム１００質量部に対して、前記群から選択される２種の粘着付与剤を、好ましくは５０～１５０質量部、より好ましくは８０～１２０質量部含有する。
また、前記ポリマー組成物は、前記群から選択される一方の粘着付与剤と他方の粘着付与剤とを、好ましくは９０：１０～５０：５０、より好ましくは８０：２０～６０：４０の質量比で含有することが好ましい。
【0020】
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂及び脂環族系樹脂の２種であるか、または、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂の２種であることが好ましい。前記粘着付与剤としてロジン系樹脂及び脂環族系樹脂の２種を用いるか、または、ロジン系樹脂及びテルペン系樹脂の２種を用いることにより、後述の実施例の項で示すように、ＴＤ方向の熱変形率（１５０℃、３０分）を比較的小さくすることができる。
【0021】
前記ポリマーシートを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。
また、該樹脂としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）も挙げられる。該液晶ポリマー（ＬＣＰ）としては、液晶ポリエステルなどが挙げられる。
前記ポリマーシートを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。
また、該樹脂としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）も挙げられる。該液晶ポリマー（ＬＣＰ）としては、液晶ポリエステルなどが挙げられる。
前記ポリマーシートを構成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好ましい。
【0022】
本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、図１に示すように、基材層１０ａと、該基材層１０ａの少なくとも片面に積層された接着層１０ｂとを備えている。
前記接着層１０ｂを接着する被着体としては、図１に示すように燃料電池の膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０などが挙げられる。
本実施形態での前記被着体である膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０は、負極側から正極側に向けて水素ガスを透過させるとともに正極側に供給された酸素と前記水素とを反応させて電気を生じさせ得るように構成されている。
前記接着層１０ｂを接着する被着体としては、図１に示すように燃料電池の膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０などが挙げられる。
本実施形態での前記被着体である膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０は、負極側から正極側に向けて水素ガスを透過させるとともに正極側に供給された酸素と前記水素とを反応させて電気を生じさせ得るように構成されている。
【0023】
膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０では、図１に示すように、固体電解質膜２０１の互いに対向する両面に、正極２０２及び負極２０３が積層されている。正極２０２は、正極触媒層２０２ａと正極触媒層２０２ａ上に積層された正極ガス拡散層２０２ｂとを備えており、正極触媒層２０２ａが固体電解質膜２０１の一面に積層されている。負極２０３は、負極触媒層２０３ａと負極触媒層２０３ａ上に積層された負極ガス拡散層２０３ｂとを備えており、負極触媒層２０３ｂが固体電解質膜２０１の他面に積層されている。
【0024】
図１に示すように、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａは、固体電解質膜２０１よりも平面寸法が小さくなるように形成され、正極ガス拡散層２０２ｂ及び負極ガス拡散層２０３ｂは、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａよりも平面寸法が小さくなるように形成されている。即ち、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０では、正極２０２及び負極２０３の平面寸法が、固体電解質膜２０１の平面寸法よりも小さくなっている。
上記のように、正極２０２の平面寸法が固体電解質膜２０１の平面寸法よりも小さくなることにより、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側には、固体電解質膜２０１が正極触媒層２０２ａよりも外側に延出して固体電解質膜２０１が表面露出している正極側電解質膜露出領域２０１ａが外周部に形成されている。
また、負極２０３の平面寸法が固体電解質膜２０１の平面寸法よりも小さくなることにより、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側には、固体電解質膜２０１が負極触媒層２０３ａよりも外側に延出して固体電解質膜２０１が表面露出している負極側電解質膜露出領域２０１ｂが外周部に形成されている。
上記のように、正極２０２の平面寸法が固体電解質膜２０１の平面寸法よりも小さくなることにより、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側には、固体電解質膜２０１が正極触媒層２０２ａよりも外側に延出して固体電解質膜２０１が表面露出している正極側電解質膜露出領域２０１ａが外周部に形成されている。
また、負極２０３の平面寸法が固体電解質膜２０１の平面寸法よりも小さくなることにより、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側には、固体電解質膜２０１が負極触媒層２０３ａよりも外側に延出して固体電解質膜２０１が表面露出している負極側電解質膜露出領域２０１ｂが外周部に形成されている。
【0025】
また、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側には、正極触媒層２０２ａが正極ガス拡散層２０２ｂよりも外側に延出して正極触媒層２０２ａが表面露出している正極側触媒層露出領域２０２ａ１が形成されている。
正極側触媒層露出領域２０２ａ１は、正極側電解質膜露出領域２０１ａの内側、且つ、正極ガス拡散層２０２ｂの外側に形成されている。
本実施形態の正極側電解質膜露出領域２０１ａは、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の外周部を周回するように形成されており、環状に形成されている。
正極側触媒層露出領域２０２ａ１は、正極側電解質膜露出領域２０１ａよりも小さい環状に形成されている。
即ち、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側には、正極側電解質膜露出領域２０１ａと正極側触媒層露出領域２０２ａ１との境界線である第１境界線Ｌ１の内側に正極側触媒層露出領域２０２ａ１と正極ガス拡散層２０２ｂとの境界線である第２境界線Ｌ２が形成されている。
正極側触媒層露出領域２０２ａ１は、正極側電解質膜露出領域２０１ａの内側、且つ、正極ガス拡散層２０２ｂの外側に形成されている。
本実施形態の正極側電解質膜露出領域２０１ａは、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の外周部を周回するように形成されており、環状に形成されている。
正極側触媒層露出領域２０２ａ１は、正極側電解質膜露出領域２０１ａよりも小さい環状に形成されている。
即ち、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側には、正極側電解質膜露出領域２０１ａと正極側触媒層露出領域２０２ａ１との境界線である第１境界線Ｌ１の内側に正極側触媒層露出領域２０２ａ１と正極ガス拡散層２０２ｂとの境界線である第２境界線Ｌ２が形成されている。
【0026】
膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側には、負極触媒層２０３ａが負極ガス拡散層２０３ｂよりも外側に延出して負極触媒層２０３ａが表面露出している負極側触媒層露出領域２０３ａ１が形成されている。
負極側触媒層露出領域２０３ａ１は、負極側電解質膜露出領域２０１ｂの内側、且つ、負極ガス拡散層２０３ｂの外側に形成されている。
本実施形態の負極側電解質膜露出領域２０１ｂは、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の外周部を周回するように形成されており、環状に形成されている。
負極側触媒層露出領域２０３ａ１は、負極側電解質膜露出領域２０１ｂよりも小さい環状に形成されている。
即ち、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側には、負極側電解質膜露出領域２０１ｂと負極側触媒層露出領域２０３ａ１との境界線である第３境界線Ｌ３の内側に負極側触媒層露出領域２０３ａ１と負極ガス拡散層２０３ｂとの境界線である第４境界線Ｌ４が形成されている。
負極側触媒層露出領域２０３ａ１は、負極側電解質膜露出領域２０１ｂの内側、且つ、負極ガス拡散層２０３ｂの外側に形成されている。
本実施形態の負極側電解質膜露出領域２０１ｂは、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の外周部を周回するように形成されており、環状に形成されている。
負極側触媒層露出領域２０３ａ１は、負極側電解質膜露出領域２０１ｂよりも小さい環状に形成されている。
即ち、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側には、負極側電解質膜露出領域２０１ｂと負極側触媒層露出領域２０３ａ１との境界線である第３境界線Ｌ３の内側に負極側触媒層露出領域２０３ａ１と負極ガス拡散層２０３ｂとの境界線である第４境界線Ｌ４が形成されている。
【0027】
図１に示す使用状態においては、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の正極側に接着される第１のホットメルト接着シート１０と、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の負極側に接着される第２のホットメルト接着シート１０との２枚のホットメルト接着シート１０が燃料電池のサブガスケット材として用いられている。
【0028】
第１のホットメルト接着シート１０は、環状であり、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０に重ねた際に外周縁が膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０よりも外側になり、且つ、内周縁が正極側触媒層露出領域２０２ａ１及び負極側触媒層露出領域２０３ａ１に収まる形状を有している。
即ち、第１のホットメルト接着シート１０の中抜き部分は、前記正極ガス拡散層２０２ｂよりも一回り大きな形状を有している。
即ち、第１のホットメルト接着シート１０の中抜き部分は、前記正極ガス拡散層２０２ｂよりも一回り大きな形状を有している。
【0029】
第２のホットメルト接着シート１０も同様の形状を有している。
【0030】
本実施形態においては、第１のホットメルト接着シート１０と第２のホットメルト接着シート１０とが、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０よりも外側において接着層１０ｂの外周部を直接接着させて前記サブガスケット材として用いられている。
【0031】
第１のホットメルト接着シート１０は、第２のホットメルト接着シート１０と接着している外周部以外の（内周部）が膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の外周部に接着されており、正極側電解質膜露出領域２０１ａから第１境界線Ｌ１を越えて正極側触媒層露出領域２０２ａ１に至る範囲に接着されている。第２のホットメルト接着シート１０も同様に接着されている。
【0032】
ホットメルト接着シート１０を、上記のように、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０に被着させることにより、前記正極ガス及び前記負極ガスの一部が正極側電解質露出領域２０１ａ及び負極側電解質膜露出領域２０１ｂを透過することにより、燃料電池としての機能が低下することを抑制することができる。
また、上記したように、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、１５０℃での貯蔵弾性率が４０，０００Ｐａ以上と比較的高い値を示す。そのため、膜／電極接合体（ＭＥＡ）の固体電解質膜２０１が、従来のホットメルト接着シートの接着層（例えば、ゴム成分として、ポリウレタン系ゴムまたはポリエステル系ゴムを含有する接着層）とは比較的接着し難い、後述のフッ素樹脂で形成されたものであったとしても、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、固体電解質膜２０１との接着状態を比較的良好に維持することができる。
なお、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａとの接着状態も比較的良好に維持することができる。
また、上記したように、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、１５０℃での貯蔵弾性率が４０，０００Ｐａ以上と比較的高い値を示す。そのため、膜／電極接合体（ＭＥＡ）の固体電解質膜２０１が、従来のホットメルト接着シートの接着層（例えば、ゴム成分として、ポリウレタン系ゴムまたはポリエステル系ゴムを含有する接着層）とは比較的接着し難い、後述のフッ素樹脂で形成されたものであったとしても、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、固体電解質膜２０１との接着状態を比較的良好に維持することができる。
なお、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａとの接着状態も比較的良好に維持することができる。
【0033】
ここで、膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０において、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａは、一般に、触媒を担持した炭素材料等の触媒担持材料、プロトン伝導性ポリマー、及び、溶媒を含む触媒インキ組成物を用いて形成されるものであり、粉体と液体との間の性質を示す。そのため、上記したような従来のホットメルト接着シートの接着層は、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａとの接着状態を十分に維持することができないことがある。特に、高温（例えば、１５０℃）においては、この傾向は顕著になる。その結果、従来のホットメルト接着シートを膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０に被着させた場合には、前記正極ガス及び前記負極ガスの一部が正極側電解質膜露出領域２０１ａ及び負極側電解質膜露出領域２０１ｂを透過することを十分に抑制できないことがある。これに対し、本実施形態に係るホットメルト接着シート１０は、１５０℃における貯蔵弾性率が比較的高い値を示すので、高温においても、正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａとの接着状態を比較的十分に維持することができる。その結果、高温で使用される場合においても、正極ガス及び負極ガスの一部が正極側電解質膜露出領域２０１ａ及び負極側電解質膜露出領域２０１ｂを透過することを比較的十分に抑制することができる。
また、製造コスト面などから、固体電解質膜２０１のロスを抑制するために、正極側電解質膜露出領域２０１ａ及び負極側電解質膜露出領域２０１ｂを極めて小さく構成した場合であっても、例えば、固体電解質膜２０１の表面積と正極触媒層２０２ａの表面積とをほぼ同じ大きさとし、かつ、固体電解質膜２０１の表面積と負極触媒層２０３ａの表面積とをほぼ同じ大きさとした場合であっても、サブガスケット材としての機能を十分に発揮させることができる。
また、製造コスト面などから、固体電解質膜２０１のロスを抑制するために、正極側電解質膜露出領域２０１ａ及び負極側電解質膜露出領域２０１ｂを極めて小さく構成した場合であっても、例えば、固体電解質膜２０１の表面積と正極触媒層２０２ａの表面積とをほぼ同じ大きさとし、かつ、固体電解質膜２０１の表面積と負極触媒層２０３ａの表面積とをほぼ同じ大きさとした場合であっても、サブガスケット材としての機能を十分に発揮させることができる。
【0034】
膜／電極接合体（ＭＥＡ）２０の固体電解質膜２０１は、例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂等のフッ素樹脂で形成されている。
前記パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂としては、デュポン社製の商品名「ナフィオン」、旭化成株式会社製商品名「フレミオン」旭硝子株式会社製商品名「アシプレックス」が挙げられる。
パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂は、例えば、下記式（１）に示されるポリマー構造を有する樹脂である。
下記式（１）におけるｍ、ｎおよびｘについて、例えば、前記の「ナフィオン」では、ｍ≧１、ｎ＝２、ｘ＝５～１３．５であり、「アシプレックス」では、ｍ＝０，１、ｎ＝２～５、ｘ＝１．５～１４であり、「フレミオン」では、ｍ＝０，１、ｎ＝１～５である。
前記パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂としては、デュポン社製の商品名「ナフィオン」、旭化成株式会社製商品名「フレミオン」旭硝子株式会社製商品名「アシプレックス」が挙げられる。
パーフルオロカーボンスルホン酸樹脂は、例えば、下記式（１）に示されるポリマー構造を有する樹脂である。
下記式（１）におけるｍ、ｎおよびｘについて、例えば、前記の「ナフィオン」では、ｍ≧１、ｎ＝２、ｘ＝５～１３．５であり、「アシプレックス」では、ｍ＝０，１、ｎ＝２～５、ｘ＝１．５～１４であり、「フレミオン」では、ｍ＝０，１、ｎ＝１～５である。
【0035】
【化1】
【0036】
正極触媒層２０２ａ及び負極触媒層２０３ａは、触媒粒子を含有する層である。正極触媒層２０２ａに含有される触媒粒子としては、白金が挙げられる。負極触媒層２０２ｂに含有される触媒粒子としては、白金化合物が挙げられ、白金化合物としては、ルテニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、イリジウム、鉄等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、白金との合金が挙げられる。
【0037】
正極ガス拡散層２０２ｂ及び負極ガス拡散層２０３ｂは、多孔質の導電性基材から構成されている。多孔質の導電性基材としては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等が挙げられる。
【0038】
また、本実施形態に係るホットメルト接着シートは、レドックス・フロー電池においても用いることができる。
レドックス・フロー電池に用いるホットメルト接着シートは、電解液の透過を抑えるのに用いられる。
レドックス・フロー電池に用いるホットメルト接着シートは、電解液の透過を抑えるのに用いられる。
【0039】
本実施形態に係るホットメルト接着シートは、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
【0040】
本実施形態に係るホットメルト接着シートは、
ホットメルト接着シートであって、
単層又は複数層で形成され、
被着体に接着される接着層を少なくとも一層備え、
前記接着層は、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含むポリマー組成物で形成されており、
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種である。
ホットメルト接着シートであって、
単層又は複数層で形成され、
被着体に接着される接着層を少なくとも一層備え、
前記接着層は、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含むポリマー組成物で形成されており、
前記粘着付与剤は、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種である。
【0041】
斯かるホットメルト接着シートは、前記接着層が、スチレン系ゴムと、粘着付与剤とを含むポリマー組成物で形成されており、前記粘着付与剤が、ロジン系樹脂、脂環族系樹脂、及び、テルペン系樹脂からなる群から選択される２種であることにより、熱がかかっても形状が保持されやすくなり、その結果、熱変形し難いものとなる。
これにより、熱変形し難いホットメルト接着シートを提供し得る。
これにより、熱変形し難いホットメルト接着シートを提供し得る。
【0042】
なお、本発明に係るホットメルト接着シートは、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係るホットメルト接着シートは、上記した作用効果によって限定されるものでもない。さらに、本発明に係るホットメルト接着シートは、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0043】
すなわち、本実施形態に係るホットメルト接着シートは、基材層と接着層とを有する２層構造となっているが、本発明に係るホットメルト接着シートは、基材層と、該基材層の両面に設けられた接着層とを有する３層構造であってもよく、また、接着層のみの単層構造であってもよい。言い換えれば、本発明に係るホットメルト接着シートは、単層又は複数層で形成され、接着層を少なくとも一層備えていればよい。
【実施例】
【0044】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【0045】
（実施例１）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させたワニスを調整した。なお、ＳＥＢＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は２９質量％であった。
そして、該ワニスをポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み：１２μｍ）にコーティングした後に乾燥させて、乾燥厚み約５０μｍの接着層を有するホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン－エチレン－ブチレン－スチレン共重合体（ＳＥＢＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させたワニスを調整した。なお、ＳＥＢＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は２９質量％であった。
そして、該ワニスをポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み：１２μｍ）にコーティングした後に乾燥させて、乾燥厚み約５０μｍの接着層を有するホットメルト接着シートを作製した。
【0046】
（実施例２）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン?イソプレン?ブタジエン?スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としてのロジン系樹脂及び脂環族系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。なお、ＳＥＥＰＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は３０質量％であった。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン?イソプレン?ブタジエン?スチレン共重合体（ＳＥＥＰＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としてのロジン系樹脂及び脂環族系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。なお、ＳＥＥＰＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は３０質量％であった。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0047】
（実施例３）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＥＰＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＥＰＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0048】
（実施例４）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン?イソプレン?スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。なお、ＳＥＰＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は３０質量％であった。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（スチレン?イソプレン?スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）ゴム）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。なお、ＳＥＰＳの構成単位としてのスチレンの質量割合は３０質量％であった。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0049】
（実施例５）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＢＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＢＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0050】
（実施例６）
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＢＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのスチレン系ゴム（ＳＥＢＳ）、及び、樹脂成分としての脂環族系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0051】
（比較例１）
ゴム成分としてのポリウレタン系ゴム及びポリエステル系ゴム、樹脂成分としてのエポキシ系樹脂、及び、充填剤としてのシリカを、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのポリウレタン系ゴム及びポリエステル系ゴム、樹脂成分としてのエポキシ系樹脂、及び、充填剤としてのシリカを、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0052】
（比較例２）
ゴム成分としてのポリエステル系ゴム、樹脂成分としてのエポキシ系樹脂、及び、充填剤としてのタルクを、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのポリエステル系ゴム、樹脂成分としてのエポキシ系樹脂、及び、充填剤としてのタルクを、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0053】
（比較例３）
ゴム成分としてのポリウレタン系ゴム及びポリエステル系ゴム、並びに、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのポリウレタン系ゴム及びポリエステル系ゴム、並びに、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0054】
（比較例４）
ゴム成分としてのポリエステル系ゴム、並びに、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
ゴム成分としてのポリエステル系ゴム、並びに、樹脂成分としてのロジン系樹脂及びテルペン系樹脂を、下記表１に示す配合で有機溶媒中に含有させてワニスを調整した。
そして、実施例１と同様にして、ホットメルト接着シートを作製した。
【0055】
＜貯蔵弾性率＞
各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートの接着層の貯蔵弾性率を測定した。
具体的には、まず、各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートから、接着層部分を切りだした。
そして、接着層の１５０℃での貯蔵弾性率をＪＩＳ Ｋ７２４４－７：２００７「プラスチック－動的機械特性の試験方法－第７部：ねじり振動－非共振法」に従い以下の条件で測定した。
測定温度範囲：３０℃～２００℃
昇温速度：５℃／ｍｉｎ
周波数：１Ｈｚ
ひずみ：０．１％
各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートの接着層の貯蔵弾性率を測定した。
具体的には、まず、各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートから、接着層部分を切りだした。
そして、接着層の１５０℃での貯蔵弾性率をＪＩＳ Ｋ７２４４－７：２００７「プラスチック－動的機械特性の試験方法－第７部：ねじり振動－非共振法」に従い以下の条件で測定した。
測定温度範囲：３０℃～２００℃
昇温速度：５℃／ｍｉｎ
周波数：１Ｈｚ
ひずみ：０．１％
【0056】
＜熱変形率＞
各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートの熱変形率を測定した。
具体的には、まず、各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートから、７０ｍｍ（ＴＤ方向）×７０ｍｍ（ＭＤ方向）の試験片を切りだした。
そして、試験片において、図２に示す４か所に印をつけ、ＴＤ方向及びＭＤ方向について、印をつけた２点間の距離（約５０ｍｍ）を２つずつ測定した。
その後、試験片を１５０℃で３０分間加熱し、試験片において、ＴＤ方向及びＭＤ方向について、印をつけた２点間の距離を２つずつ測定した。
そして、加熱前後の前記距離の値及び下記式から、ＴＤ方向及びＭＤ方向の熱変形率を２つずつ求めた後、ＴＤ方向及びＭＤ方向の熱変形率の平均値を求めた。
各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートの熱変形率を測定した。
具体的には、まず、各実施例及び各比較例に係るホットメルト接着シートから、７０ｍｍ（ＴＤ方向）×７０ｍｍ（ＭＤ方向）の試験片を切りだした。
そして、試験片において、図２に示す４か所に印をつけ、ＴＤ方向及びＭＤ方向について、印をつけた２点間の距離（約５０ｍｍ）を２つずつ測定した。
その後、試験片を１５０℃で３０分間加熱し、試験片において、ＴＤ方向及びＭＤ方向について、印をつけた２点間の距離を２つずつ測定した。
そして、加熱前後の前記距離の値及び下記式から、ＴＤ方向及びＭＤ方向の熱変形率を２つずつ求めた後、ＴＤ方向及びＭＤ方向の熱変形率の平均値を求めた。
【0057】
【数1】
【0058】
【表1】
【0059】
表１に示すように、各実施例に係るホットメルト接着シートは、いずれも貯蔵弾性率が４０，０００Ｐａ以上であり、貯蔵弾性率が４０，０００Ｐａ未満である各比較例に係るホットメルト接着シートに比べて、ＭＤ方向の熱変形率が低かった。
また、実施例３、５、及び６に係るホットメルト接着シートは、他の例に係るホットメルト接着シートに比べて、ＭＤ方向の熱変形率が特に低かった。
さらに、実施例１及び２に係るホットメルト接着シートは、他の例に係るホットメルト接着シートに比べて、ＴＤ方向の熱変形率が特に低かった。
また、実施例３、５、及び６に係るホットメルト接着シートは、他の例に係るホットメルト接着シートに比べて、ＭＤ方向の熱変形率が特に低かった。
さらに、実施例１及び２に係るホットメルト接着シートは、他の例に係るホットメルト接着シートに比べて、ＴＤ方向の熱変形率が特に低かった。
【符号の説明】
【0060】
１０ ホットメルト接着シート
１０ａ 基材層
１０ｂ 接着層
２０ 膜／電極接合体（ＭＥＡ）
２０１ 固体電解質膜
２０１ａ 正極側電解質膜露出領域
２０１ｂ 負極側電解質膜露出領域
２０２ 正極
２０２ａ 正極触媒層
２０２ａ１ 正極側触媒層露出領域
２０２ｂ 正極ガス拡散層
２０３ 負極
２０３ａ 負極触媒層
２０３ａ１ 負極側触媒層露出領域
２０３ｂ 負極ガス拡散層
Ｌ１ 第１境界線
Ｌ２ 第２境界線
Ｌ３ 第３境界線
Ｌ４ 第４境界線
１０ａ 基材層
１０ｂ 接着層
２０ 膜／電極接合体（ＭＥＡ）
２０１ 固体電解質膜
２０１ａ 正極側電解質膜露出領域
２０１ｂ 負極側電解質膜露出領域
２０２ 正極
２０２ａ 正極触媒層
２０２ａ１ 正極側触媒層露出領域
２０２ｂ 正極ガス拡散層
２０３ 負極
２０３ａ 負極触媒層
２０３ａ１ 負極側触媒層露出領域
２０３ｂ 負極ガス拡散層
Ｌ１ 第１境界線
Ｌ２ 第２境界線
Ｌ３ 第３境界線
Ｌ４ 第４境界線
【図1】
【図2】