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公開番号2025040171
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023146912
出願日2023-09-11
発明の名称ポリアクリロニトリル系ナノファイバー不織布の製造方法及び固体高分子形燃料電池用の電解質膜の製造方法
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類D04H 1/43 20120101AFI20250314BHJP(組みひも;レース編み;メリヤス編成;縁とり;不織布)
要約【課題】平均繊維径が550nm以上、750nm以下であり、引張強度が高く、形状追従性に優れていながらも透気抵抗度が低いナノファイバー不織布を製造すること。
【解決手段】ポリアクリロニトリル(PAN)系ナノファイバー不織布の製造方法は、PANを含む溶液をエレクトロスピニング法により紡糸することで平均繊維径が550nm以上、750nm以下であるナノファイバー不織布を製造する方法であって、上記溶液におけるPANの濃度を9wt%以上、10wt%以下に設定する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
ポリアクリロニトリルを含む溶液をエレクトロスピニング法により紡糸することで平均繊維径が５５０ｎｍ以上、７５０ｎｍ以下であるナノファイバー不織布を製造する方法であって、
前記溶液におけるポリアクリロニトリルの濃度を９ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下に設定する、
ポリアクリロニトリル系ナノファイバー不織布の製造方法。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
請求項１に記載のポリアクリロニトリル系ナノファイバー不織布の製造方法により前記ナノファイバー不織布を製造する工程と、
前記ナノファイバー不織布に高分子電解質を含浸させる工程と、を備えている、
固体高分子形燃料電池用の電解質膜の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアクリロニトリル系ナノファイバー不織布の製造方法及び固体高分子形燃料電池用の電解質膜の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
固体高分子形燃料電池は、単セルが複数積層して構成されている。単セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、一対のガス拡散層を挟むアノード側セパレータ及びカソード側セパレータとを有している。膜電極接合体は、高分子電解質膜（以下、電解質膜）と、電解質膜を挟むアノード触媒層及びカソード触媒層とを有している。
【０００３】
特許文献１には、電解質膜の補強層として、ポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮ）系の不織布が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－７７５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固体高分子形燃料電池用の電解質膜においては、電解質膜中をプロトンが移動し易いほど、抵抗過電圧が低くなることで発電性能が向上する。補強層を有する電解質膜においては、補強層の空隙率が大きいほど、すなわち、透気抵抗度が低いほど、電解質膜中をプロトンが移動し易くなる。しかしながら、補強層の透気抵抗度が低いほど、補強層の機械的強度が低くなるという背反がある。
【０００６】
そこで、電解質膜の補強層として、平均繊維径が５５０ｎｍ以上、７５０ｎｍ以下であり、引張強度が高く、形状追従性に優れていながらも透気抵抗度が低いナノファイバー不織布が求められている。
【０００７】
また、こうした特性を有するナノファイバー不織布は、固体高分子形燃料電池用の電解質膜の補強層に限らず、リチウムイオン電池などの二次電池のセパレータにおいても求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためのポリアクリロニトリル系ナノファイバー不織布の製造方法は、ポリアクリロニトリルを含む溶液をエレクトロスピニング法により紡糸することで平均繊維径が５５０ｎｍ以上、７５０ｎｍ以下であるナノファイバー不織布を製造する方法であって、前記溶液におけるポリアクリロニトリルの濃度を９ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下に設定する。
【０００９】
本願発明者は、ポリアクリロニトリルの濃度（以下、ＰＡＮ濃度）の異なる複数種類の溶液を用いて不織布を作製した。また、作製された複数種類の不織布のそれぞれについて、透気抵抗度、最大引張強度、及び最大引張時の伸び量を測定するとともに、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）像を撮影した。
【００１０】
すなわち、不織布の透気抵抗度は、ＰＡＮ濃度が８ｗｔ％以上、１０．５ｗｔ％以下において、０．２ｓ／１００ｃｃ／μｍ以下となり、１０ｗｔ％において最小となった。また、透気抵抗度は、ＰＡＮ濃度が８ｗｔ％よりも低くなると急激に増大した。なお、ＰＡＮ濃度が４ｗｔ％よりも低い溶液、及び１１ｗｔ％よりも高い溶液を用いて作成された不織布では、透気低高度を測定することができなかった。
（【００１１】以降は省略されています）

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