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    关 键 词:
    聚四氟乙烯 制切膜丝 及其 制造 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN200610108620.2

    申请日:

    2006.07.28

    公开号:

    CN1904154A

    公开日:

    2007.01.31

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效|||公开
    IPC分类号: D01D5/42(2006.01); D01F6/12(2006.01) 主分类号: D01D5/42
    申请人: 日本戈尔-得克斯股份有限公司;
    发明人: 吉田和正
    地址: 日本东京
    优先权: 2005.07.29 JP 2005-221604
    专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 代理人: 包于俊
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200610108620.2

    授权公告号:

    1904154B||||||

    法律状态公告日:

    2011.05.18|||2007.03.28|||2007.01.31

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    提供可以抑制线径不均的切膜丝。切膜丝的两侧部折叠1次以上,折叠宽度在丝的长轴方向大致相等。对于该切膜丝的宽度,相隔0.5m测定20处以上,基于平均值W(avg)和标准差W(σ)算出下述式(1)所示的变异系数X,该X在例如4%以下的程度。本发明的切膜丝中,前述折叠部通常形状固定。X(%)=W(σ)/W(avg)×100…(1)

    权利要求书

    权利要求书
    1.  聚四氟乙烯制切膜丝,它是两侧部折叠1次以上的切膜丝,其特征在于,折叠宽度在切膜丝的长边方向大致相等。

    2.  如权利要求1所述的切膜丝,其特征在于,基于对切膜丝的宽度相隔0.5m测定20处以上所得的该切膜丝的宽度的平均值W(avg)和标准差W(σ),算出下述式(1)
    X(%)=W(σ)/W(avg)×100  …(1)
    所示的变异系数X,该X在4%以下。

    3.  如权利要求1或2所述的切膜丝,其特征在于,前述折叠部形状固定。

    4.  聚四氟乙烯制线,其特征在于,对权利要求1~3中任一项所述的切膜丝进行拈丝得到。

    5.  如权利要求4所述的聚四氟乙烯制线,其特征在于,拈数在800T/m以下。

    6.  布料,其特征在于,由权利要求4或5所述的聚四氟乙烯制线形成。

    7.  离子交换膜,其特征在于,由权利要求6所述的布料形成。

    8.  切膜丝的制造方法,其特征在于,
    将延伸多孔聚四氟乙烯片沿长边方向切割成带;
    在形成有具有比带宽窄的宽度的顶面的条状凸部的第1辊筒上移行前述带,使其覆盖该顶面,将带在条状凸部顶面的两侧部弯折;
    将该弯折部折叠后,进行延伸。

    9.  如权利要求8所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,使带沿前述条状凸部移行时,在带上施加拉伸力。

    10.  如权利要求8或9所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,前述条状凸部的顶面与侧面形成的角部的曲率半径R在1.0mm以下。

    11.  如权利要求8~10中任一项所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,通过将前述条状凸部的顶面与侧面形成的角度设定为不到90°,使带的两侧部弯折成锐角。

    12.  如权利要求8~11中任一项所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,前述带的弯折后,仅使带的弯折部进入到随着向带的前进方向移行不断变窄的间隙,使该弯折部呈锐角。

    13.  如权利要求11或12所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,将带的两侧部弯折成锐角后,使其移行到第2旋转辊上,同时使弯折侧成为背面,折叠带的两侧部。

    14.  如权利要求11~13中任一项所述的切膜丝的制造方法,其特征在于,将带的两侧部弯折成锐角后,在厚度方向挤压带,折叠带的两侧部。

    说明书

    说明书聚四氟乙烯制切膜丝及其制造方法
    技术领域
    本发明涉及聚四氟乙烯制线。
    背景技术
    聚四氟乙烯(PTFE)制线的耐热性、耐候性、耐药品性等良好,而且在低摩擦系数、低介电常数、人体适应性(抗血栓性)等方面也良好,其应用正扩展到广泛的领域。例如,可以用作各种膜体(反渗透膜、超滤膜、精密滤膜、袋滤器用滤膜、离子交换膜等)的支持体,或用于手术缝合用线、手术用布等。
    另外,聚四氟乙烯(PTFE)由于难以熔融成形,通常通过乳胶纺丝法(专利文献1等)、切膜丝(slit yarn)法(专利文献2~3等)等制造。这些制法中,切膜丝法在杂质少这方面优异,特别适合作为离子交换膜的支持体。
    切膜丝法中,大致如下地制造线。即,首先将PTFE粉末与润滑剂混合并糊料化后,进行挤出成形,加热干燥除去润滑剂。将得到的挤出成形物在PTFE的熔点以下的温度下进行延伸、薄片化后,将该延伸片切细,窄带化。通过将该带在PTFE的熔点以上的温度下进行延伸,制造切膜丝(线)。
    【专利文献1】日本专利特开昭63-126911号公报
    【专利文献2】日本专利特开平2-127509号公报
    【专利文献3】日本专利特开平7-102413号公报
    发明内容
    但是,前述片的切膜体(带)极柔软,在装置内移行时带会沿纵向弯折。而且,弯折宽度在带的长边方向是不均一的,线的直径的不均加剧。
    如果将带加厚,可以减少前述弯折,但是得到的切膜丝(线)的柔软性下降,而且切割加工性也下降。
    此外,切膜体(带)的切割面上,显微纤维(形成多孔结构的纤维部分)被切断,容易起毛,产生纤维屑,或者引起断线。
    本发明是着眼于上述情况而完成的,其目的在于提供可以抑制线径不均的切膜丝及其制造方法。
    本发明的目的还在于提供可以减少纤维屑和断线的切膜丝及其制造方法。
    本发明人为了解决前述课题而反复认真研究后发现,如果在旋转辊上形成条状凸部,使延伸多孔聚四氟乙烯(ePTFE)的带沿该条状凸部的顶面移行,将带在条状凸部顶面的两侧部弯折,则可以使得到的切膜丝的折叠宽度在线的长边方向上大致相等,
    而且这样得到的折叠宽度大致相等的切膜丝中,线径不均得到抑制,并可以减少纤维屑和断线,从而完成了本发明。
    即,本发明所述的切膜丝的要旨在于两侧部折叠1次以上,折叠宽度在切膜丝的长边方向大致相等。对于该切膜丝的宽度,测定相隔0.5m的20处以上,基于平均值W(avg)和标准差W(σ)算出下述式(1)所示的变异系数X,该X在例如4%以下的程度。本发明的切膜丝中,前述折叠部通常形状固定。
    X(%)=W(σ)/W(avg)×100    …(1)
    前述切膜丝较好是绞合制成拈丝。拈数可以在800T/m以下。该拈丝可以制成布料,该布料可以用作例如离子交换膜的支持材。
    本发明的切膜丝可以如下制造。即,可如下制造:(a)将延伸多孔聚四氟乙烯片沿长边方向切割成带;(b)在形成有具有比带宽更窄宽度的顶面的条状凸部的第1旋转辊上移行前述带,使其覆盖该顶面,将带在条状凸部顶面的两侧部弯折;(c)将该弯折部折叠后,进行延伸。使带沿前述条状凸部移行时,较好是在带上施加拉伸力。前述条状凸部的顶面与侧面形成的角部的曲率半径R在例如1.0mm以下的程度。带的两侧部较好是弯折成锐角,因此,例如(i)可以使前述条状凸部的顶面与侧面形成的角度不到90°,(ii)也可以在带弯折后,仅使带的弯折部进入到随着向带的前进方向移行不断变窄的间隙中。为了折叠弯折部,例如(i)可以在将带的两侧部弯折成锐角后,使其移行到第2旋转辊上,同时使弯折侧形成背面,(ii)也可以在将带的两侧部弯折成锐角后,将带在厚度方向挤压,折叠带的两侧部。
    若采用本发明的切膜丝,由于折叠宽度大致相等,因此线径不均得到抑制,并可以减少纤维屑和断线。此外,若采用本发明的切膜丝的制造方法,由于在旋转辊上形成条状凸部,使ePTFE带沿该条状凸部的顶面移行,将带在条状凸部顶面的两侧部弯折,因此可以使得到的切膜丝的折叠宽度在切膜丝的长边方向大致相等。
    附图说明
    【图1】图1为用于说明本发明的制造方法的一个例子的装置立体简图。
    【图2】图2为用于说明图1的弯折辊20的弯折方式的截面图。
    【图3】图3为图2后续的截面图。
    【图4】图4为图1的装置所使用的引导部件70的立体简图。
    【图5】图5为图1的装置所使用的引导部件70的平面简图。
    【图6】图6为用于说明由引导部件70产生的弯折的示意图。
    【图7】图7为用于说明由引导部件70产生的弯折的截面图。
    【图8】图8为本发明的切膜丝的一个示例的平面简图。
    【图9】图9为本发明的切膜丝的另一示例的平面简图。
    【图10】图10为本发明的切膜丝的其它示例的平面简图。
    【图11】图11为图10的切膜丝的制法的一个示例的示意图。
    【图12】图12为用于说明本发明的制法的变更例的截面简图。
    【图13】图13为用于说明本发明的制法的其它变更例的立体简图。
    【图14】图14为用于说明本发明的制法的又一其它变更例的截面简图。
    【图15】图15为用于说明本发明的制法的另外的变更例的截面简图。
    【图16】图16为用于说明本发明的制法的又一另外变更例的立体简图。
    【图17】图17为用于说明本发明的制法的其它变更例的截面简图。
    【图18】图18为用于说明本发明的制法的又一其它变更例的立体简图。
    【图19】图19为用于说明耐磨性的测定方法的立体简图。
    【图20】图20为实施例1所得切膜丝的截面的电子显微镜照片。
    【图21】图21为实施例1所得切膜丝的平面的电子显微镜照片。
    【符号的说明】
    140:切膜丝
    143、144:折叠部
    110:延伸多孔聚四氟乙烯带
    112:带弯折部
    20:弯折辊(第1旋转辊)
    21:条状凸部,23:条状凸部的侧部(角部),24:条状凸部顶面,25:条状凸部侧面
    30:折叠辊(第2旋转辊)
    具体实施方式
    以下,参照适当的附图,对本发明进行更具体的说明。
    图1为用于说明本发明的制造方法的一个示例的装置立体简图。该图示例的制法中,使用将延伸多孔聚四氟乙烯带(ePTFE)从底部侧运送到顶部侧的3个辊10(自底部侧,依次称为弯折辊、折叠辊、挤压辊,弯折辊有时称为第1旋转辊,折叠辊有时称为第2旋转辊)。更具体地,通过底部侧的弯折辊20,卷取将ePTFE片用切割刀(未图示)切割成规定的宽度而得到ePTFE带110。该弯折辊20上,沿ePTFE带110移行的方向形成有多个条状凸部21,通过将ePTFE带110卷覆到该条状凸部21上,将该带110的两侧部弯折。接着,通过设在弯折辊20与折叠辊30之间的引导部件70将前述弯折的角度弯成锐角后,使带沿折叠辊30折叠带110的两侧部,同时使弯折侧形成背面,然后通过折叠辊30和挤压辊40对折叠部在厚度方向进行挤压。通过将这样得到的挤压了的折叠带120用延伸机(未图示)进行延伸(特别是热延伸),制成切膜丝。
    该图示例的制法中,形成于弯折辊20的条状凸部21如图2的截面简图所示,顶面24的宽度T1比ePTFE带110的宽度T2窄,使ePTFE带110移行并覆盖该狭窄的顶面24。因此,如图3的截面简图所示,通过条状凸部的顶面24的两侧部(边缘)23、23,可以将ePTFE带110弯折成近似“コ”字形状。特别是,在图示例的制法中,由于对ePTFE带110施加拉伸力,因此通过凸部顶面的两侧部23、23,可以更可靠地弯折ePTFE带110。
    只要ePTFE带实质上可以弯折,ePTFE带110的宽度T2没有特别限定,例如为0.5mm以上、较好是1mm以上、更好是2mm以上??矶萒2的上限在50mm左右,例如通常为10mm左右。只要切割后ePTFE带实质上可以弯折,ePTFE带110的厚度没有特别限定,例如为5μm以上(特别是10μm以上)、1000μm以下(特别是700μm以下)的程度。如果ePTFE带110的厚度不在上述范围内,则ePTFE带实质上难以折叠。
    为了使ePTFE带110的弯折部为锐角,在上述图示例中使用引导部件70。该引导部件70具体图示于图4的立体简图和图5的平面简图。如图4和图5所示,引导部件70具备多条梳状突出部71,该梳状突出部71与形成于弯折辊20的条状凸部21相互挟合。此外,梳状突出部71随着向弯折辊20的旋转方向的前方前进,相互的间隔变窄,形成从上方看呈近似V字形状的V字部(间隙)72。该V字部(间隙)72从侧面看,向折叠辊(第2旋转辊)30方向上翘。
    参照图6~图7(a)、(b)、(c)、(d),对该引导部件70的功能进行说明。图6的A-A′截面相当于图7(a),图6的B-B′截面相当于图7(b),图6的C-C′截面相当于图7(c),图6的D-D′截面相当于图7(d)。如图6和图7(a)所示,通过弯折辊20(条状凸部21)弯折成截面“コ”字形状的ePTFE带110随弯折辊20的旋转被送向上方,进入梳状突出部71。ePTFE带110一旦夹在梳状突出部71之间而实质上被弯折后(参照图7(b)),离开弯折辊20,向折叠辊30方向(上方)前进(参照图6)。接着,沿着该ePTFE带110的前进方向,引导部件70的V字部(间隙)72上翘,仅使带110的弯折部112进入到该V字部(间隙)72,从而可以使弯折角度呈锐角(参照图7(c)、(d))。
    此外,上述图示例中,将通过V字部72(引导部件70)弯折成锐角的ePTFE带110卷覆到折叠辊30上,并使该弯折了的一侧形成背面(参照图6)。通过该卷覆,将弯折部112折叠。
    另外,图示例的制法中,将折叠了的带120通过挤压辊40在带120的厚度方向进行挤压,使前述折叠更可靠。接着,将这样可靠地折叠了的带120用延伸机(未图示)进行延伸,制成切膜丝。
    通过上述制法得到的切膜丝大致具有图8所示的平面形状。即,切膜丝140的两侧部141、142被折叠,而且折叠宽度D在切膜丝的长边方向大致相等。该折叠宽度D的均等性具体可以通过与切膜丝的宽度W相关的变异系数X表示。变异系数X为由切膜丝的宽度W的平均值W(avg)和标准差W(σ)基于下述式(1)算出的值,间隔0.5m设定20个以上的切膜丝的宽度W的测定点。
    X(%)=W(σ)/W(avg)×100    …(1)
    对于本发明的切膜丝,前述变异系数X为例如4%以下、较好是3.5%以下、更好是3%以下。由此,本发明的切膜丝由于折叠宽度D在切膜丝的长边方向大致相等,因此可以抑制线径的不均。此外,可以减少延伸不均,并提高切膜丝的长边方向的特性均一性。
    切膜丝的宽度W(avg)只要可以确保拈丝加工时不发生断线的程度的强度即可,没有特别限定,例如为10μm以上、较好是50μm以上、更好是100μm以上。切膜丝的宽度W(avg)的上限没有特别限定,通常为5000μm以下(例如1000μm以下、特别是500μm以下)的程度。切膜丝的纤度只要可以确保拈丝加工时不发生断线的程度的强度即可,没有特别限定,例如为5旦尼尔以上、较好是10旦尼尔以上、更好是20旦尼尔以上。切膜丝的纤度的上限没有特别限定,多为2000旦尼尔以下(例如1000旦尼尔以下、特别是500旦尼尔以下)的程度。
    另外,本发明的切膜丝中,如前述图8所示,耐磨性低的切割截面145可靠地被折叠到内侧。因此,可以抑制切膜丝的起毛,而且可以抑制断线或线的强度下降。另外,还可以防止纤维屑的发生。
    切膜丝的折叠部143、144可以如图8那样不发生重叠,也可以如图9所示相互重叠。若重叠折叠部,则可以更有效地遮蔽切割截面145,而且可以容易地实现切膜丝的细径化。
    另外,切膜丝140的两侧部141、142的折叠次数并不如图8和图9那样限定于1次,如图10所示可以是2次,还可以是3次以上。如果将两侧部141、142折叠2次以上,则可以更有效地遮蔽切割截面145。如图10所示的切膜丝140可以通过如图11(a)所示的将两侧部折叠了1次的折叠带120(或切膜丝140)再次弯曲(参看图11(b)、(c))成“コ”字形状进行折叠(参看图11(d)、(e))来制造。此外,也可以通过如后所述的使用特定的引导部件来制造。
    上述图8~图11中,所述的折叠部143、144在其折叠结构中残留有间隙149,但这只是为了更容易理解地表示切膜丝的折叠结构。实际上,折叠部143、144与非折叠部紧密接合(特别是热熔接),不存在前述间隙149。
    上述的本发明的切膜丝40并不局限于上述的图示例的制法,可以通过各种方法制造。例如,在弯折辊20上,并不一定需要弯折成凸状。图12为形成了条状凹部22的弯折辊20的截面简图,如该图12所示,利用条状凹部,可以将ePTFE带110弯折成凹状。另外,通过利用如图13所示的辅助部件(圆杆等)80,也可以将ePTFE带110弯折成凹状。图13的示例中,在条状凸部21之间插入辅助部件(圆杆)80,并通过该圆杆80和条状凸部21的顶面形成近似凹型形状。而且,前述辅助部件(圆杆)80的前端81弯折成近似V字形状,使该V字前端部81的配置位置成为保持ePTFE带110被弯折成近似“コ”字形状之前的仍近似平坦形状的部位。采用这样的辅助部件80,可以利用V字前端部81将ePTFE带110弯折成凹状。辅助部件80的截面形状只要可以与条状凸部的顶面24一起形成近似凹型形状即可,没有特别限定,可以采用除圆形外的各种形状。此外,前端部81的形状只要可以将ePTFE带110从平坦状引导至凹状即可,可以采用各种形状。
    优选的弯折方法为利用条状凸部弯折成凸状的方法。该方法可以将折叠宽度D非常高度地均一化。
    形成条状凸部的情况下,该条状凸部也可以采用各种截面形状,例如条状凸部的顶面24可以是平面的,也可以不是平面的。图14为顶面不为平面的条状凸部的一个示例的截面简图。图14的示例中,条状凸部21的顶面24与侧面25之间形成突起26。通过该突起26,可以在ePTFE带110上稳固地形成折痕。
    另一方面,作为顶面为平面的条状凸部,除了例如上述图3所示的条状凸部之外,还可以例举如图15所示的条状凸部。图15的示例中,条状凸部21的顶面24与侧面25之间的角部(边缘)23形成不到90°(例如50~89°左右)的角度。因此,可以将ePTFE带110的两侧部弯折成锐角。
    条状凸部的顶面24设为平面的情况下,角部23的曲率半径R例如为1.0mm以下、较好是0.3mm以下、更好是0.1mm以下的程度。曲率半径R设得越小,ePTFE带110的折痕就可更稳固。
    条状凸部的高度较好是比ePTFE带110的弯折部112的宽度高。若比弯折部112的宽度高,则可以稳定地弯折成近似“コ”字形状。
    通过弯折辊20弯折ePTFE带110时(特别是弯折成凸状时)。由于可以使带110的折痕稳固,因此较好是在ePTFE带上施加拉伸力,但并不是必须施加拉伸力。
    弯折辊20的材质没有特别限定,较好是较硬质的部材(SUS等金属部材、硬质PVC等硬质塑料部材等)。与使用如橡胶质部材等那样弹性大的部材相比,若使用硬质部材制造弯折辊20,可以使ePTFE带110的折痕稳固。
    通过弯折辊20弯折ePTFE带110后所使用的引导部件70只要具有仅使ePTFE带110的弯折部112进入、随着朝带110的前进方向移行不断变窄的间隙72,就可以使用各种形状。这是由于,若有如前所述的间隙72,可以将ePTFE带弯折成锐角的缘故。例如,如图16所示,随着朝带110的前进方向移行半径不断变小的U形管73也可以用作引导部件70。
    渐渐变窄的间隙72可以是每1条ePTFE带1个,也可以是2个。若每1条带具有2条间隙72,如图17所示,可以将ePTFE带的两侧部弯折2次,可以一次性制造上述图10所示的切膜丝。
    此外,前述引导部件70较好是具有如梳状突出部71等嵌入条状凸部21之间的部位。若具有这样的部位,可以使ePTFE带110的弯折宽度更加高度稳定。
    引导部件70的材质没有特别限定,但由于要求较高的尺寸精度,因此较好是金属部材,因为切割加工容易,所以特别好是铝。
    本发明中,引导部件70不是必需的。例如,如上所述,如果将弯折辊20的条状凸部21的角部(边缘)23预先设为锐角,则不使用引导部件20,也可以将ePTFE带110弯折成锐角。
    通过具有引导部件70或锐角的角部的条状凸部21等将弯折部形成为锐角的ePTFE带110较好是如上述图6所示,通过送至折叠辊30使其反转(即反转至与弯折方向相反)。这是由于可以使折叠宽度D更加高度均一。
    但是,采用折叠辊30的反转处理不是必需的。例如,图18所示的示例中,通过具有锐角的角部的条状凸部21将ePTFE带弯折成锐角后,不使该ePTFE带反转,而直接通过一对挤压辊40、40进行挤压。通过这样的方法,也可以使折叠宽度D大致均等。图17的示例中,可以利用上述的引导部件70,与锐角角部的条状凸部21一起或代替该锐角的条状凸部21,使弯折部呈锐角。
    优选的方法是弯折部的锐角化处理和反转处理都进行的方法。组合它们,可以更可靠地使折叠宽度D大致均等。
    本发明的方法中,对弯折了的ePTFE带120的挤压(平用挤压辊40等的挤压等)也不是必需的,但由于对通过稳固地形成折痕而提高折叠宽度D的均等性是非常有用的,因此较好是进行挤压。只要可以在带的厚度方向施加挤压力,挤压可以采用各种方法,例如可以使ePTFE带120通过厚度方向的间隙渐渐变窄的缝隙。
    在弯折辊20、引导部件70、折叠辊30、挤压辊40等上的ePTFE带的移行速度例如为1m/分钟以上(特别是5m/分钟以上)、20m/分钟以下(特别是15m/分钟以下)的程度。
    折叠ePTFE带120的延伸较好是在加热条件下进行,较好是例如在PTFE的熔点以上(例如330~370℃左右)进行。通过在加热条件下进行延伸,可以将折叠部143、144进行热固定(特别是热熔接),将其形状固定。延伸倍数例如为5倍以上(特别是7倍以上)、20倍以下(特别是15倍以下)的程度。
    作为供于上述制法的ePTFE片可以使用以往公知的材料,可以是例如通过日本专利特公昭51-18991号公报所记载的方法得到的ePTFE片。
    [切膜丝的应用]
    本发明的切膜丝可以与以往的PTFE制丝同样地用于广泛的领域,特别是制成拈丝后,比以往的PTFE制丝更优。即,本发明的切膜丝的折叠宽度D在切膜丝的长边方向大致相等。因此,绞合成拈丝后,可以减少拈丝不均。特别是,对于以往的PTFE制切膜丝,拈数为800T/m以下(例如700T/m以下、特别是600T/m以下)时,拈丝不均明显,但采用本发明的切膜丝,即使是这样低的拈数,也可以减少拈丝不均。
    而且,由于由本发明的切膜丝得到的拈丝的折叠宽度D大致相等,而且拈丝不均减少,因此线径高度均一化。因此,由该拈丝形成布料后,非常适合用作各种膜体(反渗透膜、超滤膜、精密滤膜、袋滤器用滤膜、离子交换膜等,特别是离子交换膜)的支持体。
    例如,离子交换膜的性能(离子交换性能)受到作为支持体的布料的线径的影响。即,线径越小,线产生的遮蔽效果越小,越能够提高离子交换能力。使用本发明的切膜丝使线径均一化,可以减少粗径部分,因此对提高离子交换能力是非常有利的。
    另外,为了在确保线径的均一性的同时将线变细,以往的方法中,需要将较厚的ePTFE片切细制成ePTFE带110,切割截面大,会发生起毛。若采用本发明的切膜丝,由于将切割了的ePTFE带110两侧部以均一的宽度折叠,因此通过薄的ePTFE片也可以得到均一线径的PTFE线。因此,可以使切割截面变小,有效地减少起毛。因此,也可以获得离子交换能力良好、且起毛减少的离子交换膜。
    本发明的布料使用由本发明的切膜丝所得的拈丝,可以根据纺织物、编织物、无纺布、毡、网等所使用的用途,加工成所需的形状进行制造。
    例如,制造离子交换膜的情况下,可以适当使用前述布料,考虑到机械强度和尺寸稳定性,较好是使用纺织物。纺织物的组织没有特别限定,可以适当地使用平纹、缎纹、斜纹等,由于尺寸稳定性、制造离子交换膜时的均一性好,因此较好是平纹。用于离子交换膜的切膜丝通常使用纤度为10~400旦尼尔、拈丝次数为150~4000次的切膜丝。制成平纹时的纤维密度根据所要求的性能适当设定,纵线、横线都为5条/英寸以上、较好是10条/英寸以上,100条/英寸以下、较好是70条/英寸以下。若纤维密度低于5条/英寸,则离子交换膜的均一性受损,而且强度不充分。若纤维密度超过100条/英寸,则切膜丝产生的离子遮蔽率高,因此离子交换膜的性能下降。
    本发明的离子交换膜通过在本发明的布料上复合化离子交换树脂来制造。离子交换树脂的种类以及布料与离子交换树脂的复合化方法根据食盐电解用或燃料电池用等所使用的用途适当选择,对特别适合燃料电池用的方法进行说明。
    离子交换树脂可以分为非含氟树脂类的离子交换树脂和含氟树脂类的离子交换树脂。作为非含氟树脂类的离子交换树脂,可以例举聚环氧烷、聚乙烯醇、磺化聚醚醚酮、苯乙烯-二乙烯苯类离子交换树脂等,它们也可形成金属盐。优选的非含氟树脂类的离子交换树脂包括聚环氧烷-碱金属复合物(例如使环氧乙烷寡聚物在氯酸锂等碱金属盐的共存下聚合得到的树脂等)、将聚醚醚酮加入发烟硫酸中磺化得到的树脂等。作为含氟树脂类的离子交换树脂,可以例举全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂等。优选的含氟树脂类的离子交换树脂为全氟磺酸树脂。市售的全氟磺酸树脂有杜邦公司的“Nafion”、旭化成株式会社的“Aciplex”、旭硝子株式会社的“Flemion”等,可以使用它们。
    为了将本发明的布料与离子交换树脂复合化,将这些离子交换树脂溶于溶剂,制成离子交换树脂溶液。溶剂的种类和浓度根据离子交换树脂的种类、布料的组织和密度等来适当确定。接着,通过将本发明的布料浸透上述离子交换树脂溶液,用加热炉蒸发溶剂,从而得到离子交换膜。
    此外,也可以将具有-SO2F型官能团的全氟树脂热熔融到布料的至少一面,用T模具通过挤出成形挤出成薄膜状,将布料和树脂薄膜层合一体化后,进行水解,通过将-SO2F型官能团转换为-SO3H或-SO3Na等金属盐,从而制造离子交换膜。这时,可以使用具有其它官能团的离子交换树脂。
    为了使离子交换膜的厚度均一,,也可将本发明的布料通过辊间进行压缩等平滑化处理(砑光处理等)。
    实施例
    以下,例举实施例,对本发明进行更具体的说明,但本发明当然并不局限于下述实施例,也可以在符合前·后述发明构思的范围内进行适当变更后实施,这些都包含在本发明的技术范围内。
    实施例1
    按照日本专利特公昭51-18991号公报所记载的方法,制成延伸多孔化的PTFE片。即,在PTFE粉末中混合煤油,挤出压延而成形为带状。接着,在200℃的温度下加热干燥除去煤油,在300℃的温度下单轴延伸至3倍,得到具有延伸多孔结构的PTFE片(厚度:60μm)。
    将该延伸多孔PTFE片(ePTFE片)用切割刀切割成4.0mm宽而得到的ePTFE带如图1~图7地进行处理,得到切膜丝。条状凸部21的宽度设为1.0mm,ePTFE带110和折叠带120的移行速度设为10m/min。折叠带120的延伸条件设为延伸温度:350℃、延伸倍数:10倍。由其截面照片(图20)和平面照片(图21)可知,该切膜丝为如图9所示的折叠部143、144相互重叠的形状。
    如上得到的切膜丝的特性如下。
    [纤度]
    100d(旦尼尔)
    [丝宽]
    丝宽的平均值W(avg):320μm
    宽度W的标准差W(σ):6.7μm
    变异系数X:2.1%
    线宽W为每隔0.5m连续测定20点得到。该宽度测定中,使用投影测定机[尼康株式会社制“PROFILE PROJECTOR V-12”、尼康株式会社制“DIGITAL COUNTERCM-6S”]。
    [拈丝特性(拈丝不均)]
    将切膜丝以500t/m的间隔进行S拈丝(右拈丝)。得到的拈丝的未绞合部分通过目视计数,结果为每20米0处。
    [耐磨性]
    使用图19所示的试验机200对切膜丝的耐磨性进行评价。该试验机200中,在钢板210的上表面安装有可往复运动的固定工具220。钢板210的边缘部215被施以曲率半径0.5mm的倒角。切膜丝140的一端用前述固定工具保持,另一端上安装锤230,将该锤从钢板210的侧方向下垂。这时,配置切膜丝使切膜丝140的折叠面向上(与钢板相反侧)。该锤的质量按切膜丝每1旦尼尔0.1g(即切膜丝为100d时为10g)进行设定。使固定工具220以33mm/秒的速度、在50mm的往复宽度内进行往复运动,在钢板210的边缘部215测试切膜丝140上是否发生起毛。对15条切膜丝140确认是否发生起毛,求得发生起毛的切膜丝的比例。前述测试以100次的往复次数进行。
    实施例1的切膜丝的起毛的发生比例为10%。
    比较例1
    除了不折叠ePTFE带而直接进行延伸之外,与实施例1相同。
    得到的切膜丝的特性与实施例1同样地进行考察,结果如下。
    纤度:100d(旦尼尔)
    丝宽的平均值W(avg):800μm
    宽度W的标准差W(σ):72μm
    变异系数X:9.0%
    拈丝特性(拈丝不均):每20米9处
    耐磨性(起毛发生比例):70%
    对比实施例1与比较例1可知,实施例1的切膜丝由于折叠宽度大致相等,因此线径的不均得到抑制,而且起毛的发生减少。另外,拈丝不均也减少。

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    本文标题:聚四氟乙烯制切膜丝及其制造方法.pdf
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