无纺布及电解质膜制造技术

本发明专利技术提供耐热性和耐化学品性优良、纤维直径细、使用环境温度下的机械强度优良的无纺布，以及含水时的尺寸稳定性优良、由增强材料导致的电阻升高得到抑制的电解质膜。无纺布（２８）包含乙烯／四氟乙烯共聚物的纤维（２６），该纤维（２６）在２５℃下的储能模量Ｅ’在８×１０８Ｐａ以上，并且于３００℃测得的熔融粘度高于６０Ｐａ·ｓ且在３００Ｐａ·ｓ以下，该纤维的平均纤维直径为０．０１～３μｍ；电解质膜用该无纺布（２８）进行了增强。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无纺布及用该无纺布增强了的电解质膜。
技术介绍
作为可用作过滤器(空气过滤器、袋式过滤器等)、电池(镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等)的间隔物、印刷基板用基材的增强材料、电解质膜的增强材料等的纤维集合体，采用无纺布。作为无纺布的材料，以往采用聚丙烯、聚酯、聚酰胺等通用原材料，但最近采用耐热性、耐化学品性、非粘着性优良的氟树脂作为电池的间隔物、半导体领域内的空气清洁用高性能滤器、药液过滤用滤器、公害环境应对措施等中的袋式过滤器等的材料。作为氟树脂的无纺布，已知下述无纺布。(1)将聚四氟乙烯拉伸、剪裁并使其纤维化后，通过水喷射法、针刺法等使纤维交织而得的无纺布。(2)采用乙烯/三氟氯乙烯共聚物通过熔喷法获得的无纺布(专利文献1)。(3)采用四氟乙烯类共聚物通过熔喷法获得的无纺布(专利文献2)。(4)采用乙烯/四氟乙烯共聚物(下称ETFE)通过熔喷法获得的无纺布(专利文献3) ο但是，无纺布(1)的纤维未相互熔接，因此机械强度不足。无纺布O)的耐化学品性、拒水性、防污性、脱模性等不足。作为无纺布(3)的材料的四氟乙烯类共聚物在作为使用环境的室温附近的弹性模量低，因此该无纺布的机械强度不足。另一方面，作为无纺布⑷的材料的ETFE在作为使用环境的室温附近的弹性模量高，并且耐热性、耐化学品性、非粘着性优良。但是，使用普通的成形用ETFE通过熔喷法制造无纺布时，因为该ETFE的熔融粘度高，所以构成无纺布的纤维的平均纤维直径粗。其结果是，使用该无纺布作为电解质膜的增强体时，电解质膜变厚，电阻升高。使用该无纺布作为微粒除去滤器时，最大孔径增大，微粒除去能力不足。专利文献1 日本专利特开平7-229048号公报专利文献2 日本专利特开2002-266219号公报专利文献3 日本专利特开2007-18995号公报专利技术的揭示本专利技术提供耐热性和耐化学品性优良、纤维直径细、使用环境温度下的机械强度优良的无纺布，以及含水时的尺寸稳定性优良、由增强材料导致的电阻升高得到抑制的经增强的电解质膜。本专利技术的无纺布的特征在于，包含乙烯/四氟乙烯共聚物的纤维，该纤维在25°C 下的储能模量Ε，在8 X IO8Pa以上，并且于300°C测得的熔融粘度高于601 且在300Pa 以下，该纤维的平均纤维直径为0. 01 3 μ m。本专利技术的无纺布的单位面积重量较好为1 300g/m2。本专利技术的无纺布较好是通过熔喷法制得。较好是本专利技术的无纺布中，所述纤维之间的交点的至少一部分通过熔接而固定。所述熔接较好是用热压进行。换算成单位面积重量为100g/m2时，本专利技术的无纺布的纵向的最大强度较好是在 60N/10cm 以上。换算成单位面积重量为100g/m2时，本专利技术的无纺布的纵向的最大硬度较好是在 400N/10cm 以上。较好是本专利技术的无纺布中，所述乙烯/四氟乙烯共聚物含有基于以CH2 = CX(CF2) J表示的单体的重复单元，基于该单体的重复单元的含量为乙烯/四氟乙烯共聚物的全部重复单元中的0. 1 7摩尔％ ；式中，X、Y分别为氢原子或氟原子，η为2 8的整数。本专利技术的电解质膜较好是用本专利技术的无纺布增强。本专利技术的无纺布的耐热性和耐化学品性优良，纤维直径细，使用环境温度下的机械强度优良。本专利技术的电解质膜的含水时的尺寸稳定性优良，由增强材料导致的电阻升高得到抑制。附图的简单说明附图说明图1是表示采用熔喷法的无纺布制造装置的一例的示意图。图2是采用熔喷法的无纺布制造装置中使用的纺丝喷嘴的剖视图的一例。图3是表示使用图1的无纺布制造装置来制造无纺布的情况的放大图。图4是表示对无纺布进行热压来实施厚度调整(压密化)的情况的简图。图5是固体高分子型燃料电池用膜电极接合体的剖视图的一例。实施专利技术的最佳方式<无纺布>本专利技术的无纺布包含ETFE的纤维，该纤维在25°C下的储能模量E，在8X 10 以上，并且于300°C测得的熔融粘度高于601 · s且在300Pa · s以下。(储能模量)25°C下的储能模量E’如果在8Xl(fPa以上，则无纺布的机械强度足够高，使用中不易断裂。而且用该无纺布增强了的电解质膜的含水时的尺寸稳定性良好。储能模量E’如下所述求得对于ETFE的膜状样品，用动态粘弹性测定装置进行动态粘弹性测定，从而求得储能模量E’。动态粘弹性测定是指如下所述的方法将膜状样品夹在卡盘之间，施加随时间变化(振动)的应变或应力，测定由此产生的应力或应变，从而测定试样的力学性质。作为将ETFE在25°C下的储能模量E，调整至8X IO8Pa以上的方法，可例举改变乙烯/四氟乙烯的共聚物组成比的方法、调整其它单体的含量的方法等。(熔融粘度)于300°C测得的熔融粘度如果高于60 · s，则分子量高，因此无纺布的机械强度足够高。于300°C测得的熔融粘度如果在300I^*S以下，则成形性良好，无纺布的平均纤维直径细，纤维直径分布也小。于300°C测得的熔融粘度优选65 200Pa · s。熔融粘度(熔融流动性)较好是用毛细管流动性测定装置(毛细管流变仪)测定。 该装置是如下装置将熔融的树脂以一定的速度挤出，使其通过毛细管，测定挤出所需的应力。ETFE的熔融粘度低就表示ETFE的分子量低，ETFE的熔融粘度高就表示ETFE的分子量尚ο具体而言，ETFE的熔融粘度(熔融流动性)是在熔融流动性测定装置(东洋精机制作所株式会社制，Capilograph，炉内径9. 55mm)中设置直径1mm、长10mm的孔，在料缸温度300°C、活塞速度10mm/分钟的条件下测定。使ETFE熔融的温度较好是比ETFE的熔点高5 30°C的温度。通过在比ETFE的熔点高5 30°C的温度下熔化，ETFE充分熔融，测定变得容易。但是，使ETFE熔融的温度如果过高，则ETFE的粘度过低，熔融的ETFE在短时间内从孔中流出，测定变得困难。具体而言，ETFE的熔点如下所述求得使用扫描型差示热分析器(精工电子株式会社(七4 - 一 4 >j > 7社)制，DSC220CU)，在空气气氛下以10°C /分钟的速度将ETFE从室温加热至300°C，根据此时的吸热峰求得ETFE的熔点。作为调整ETFE的熔融粘度(熔融流动性)的方法，可例举下述方法。(1)通过聚合时的链转移剂的浓度、聚合压力、聚合反应结束时的ETFE相对于聚合介质的量等来调整分子量的方法。(2)对ETFE施加热量、辐射线等能量，从而切断分子来实现低粘度化的方法。(3)用自由基以化学方式切断ETFE的分子链的方法。具体而言，用挤出机将ETFE 和有机过氧化物熔融混炼，利用产生的自由基切断ETFE的分子链，从而实现低粘度化的方法。方法( ( 会在ETFE中的切断部位生成羰基等活性官能团，化学稳定性可能会下降，因此优选不生成活性官能团且生产性高的方法(1)。(平均纤维直径)构成无纺布的纤维的平均纤维直径为0. 01 3 μ m，更好为0. 01 2 μ m。纤维的平均纤维直径如果在0.01 μ m以上，则每根纤维的拉伸强度高，操作性良好。纤维的平均纤维直径如果在3 μ m以下，则可减小无纺布的最大孔径。(单位面积重量)无纺布的单位面积重量较好为1 300g/m2，更好为1 50g/m2，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．无纺布，其特征在于，包含乙烯／四氟乙烯共聚物的纤维，该纤维在２５℃下的储能模量Ｅ’在８×１０８Ｐａ以上，并且于３００℃测得的熔融粘度高于６０Ｐａ．ｓ且在３００Ｐａ·ｓ以下，该纤维的平均纤维直径为０．０１～３μｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺田一郎，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP