JP2011127244A - Polyarylene sulfide porous membrane and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池セパレータや電気絶縁材、フィルター、抄紙カンバスなどに好適なポリアリーレンスルフィド多孔質膜に関する。 The present invention relates to a polyarylene sulfide porous membrane suitable for battery separators, electrical insulating materials, filters, papermaking canvases and the like.
ポリフェニレンスルフィド繊維に代表されるポリアリーレンスルフィド繊維は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れており、この特徴を利用した各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途への利用が期待されている。例えば、電池セパレーターは、電極間の短絡を防止するとともに、電解液中のイオン移動を可能とする微多孔を有する必要があり、短繊維からなる湿式不織布などが用いられる。この電池セパレーターの不織布は、強アルカリ水溶液や有機溶液などの電解液に浸されて使用されるため、この不織布を構成する短繊維素材には、強アルカリ水溶液や有機溶液などにも分解等しない耐薬品性が求められる。ポリエチレン、ポリプロピレンなどは耐薬品性の高い素材として電池セパレーターに用いることが知られているが、融点が低く、80℃近辺の温度での連続使用は困難であり、高温下での放電にも耐えるような耐熱性の更なる向上には応えられない。一方、ポリアリーレンスルフィドは耐薬品性に優れる上に、融点が高く(285℃)、電池セパレーター等に好適に適用できることが知られている(特許文献1,2および3参照)。しかしながら、近年、電池性能の更なる向上、例えば、耐熱性の向上や内部抵抗の低減が求められている。内部抵抗の低減には不織布を薄くすることで対応できなくはないが、製造プロセス上の制限および不織布としての機械的強度を確保できないことから、100μm以下の薄い不織布を製造することは極めて困難であり、また、係る不織布では孔径が大きすぎて電池セパレータ用途へは展開できていない。 Polyarylene sulfide fibers typified by polyphenylene sulfide fibers are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., and are used for various filters, electrical insulation materials, paper making canvas, battery separators, etc. using this feature. Is expected to be used. For example, the battery separator needs to have micropores that prevent ions from being short-circuited between the electrodes and can move ions in the electrolyte, and wet nonwoven fabrics made of short fibers are used. Since the nonwoven fabric of this battery separator is used by being immersed in an electrolytic solution such as a strong alkaline aqueous solution or an organic solution, the short fiber material constituting the nonwoven fabric is resistant to being decomposed into a strong alkaline aqueous solution or an organic solution. Chemical properties are required. Polyethylene, polypropylene, etc. are known to be used for battery separators as materials with high chemical resistance, but their melting point is low, continuous use at temperatures around 80 ° C is difficult, and they can withstand discharge at high temperatures. Such a further improvement in heat resistance cannot be met. On the other hand, it is known that polyarylene sulfide is excellent in chemical resistance, has a high melting point (285 ° C.), and can be suitably applied to battery separators and the like (see Patent Documents 1, 2, and 3). However, in recent years, there has been a demand for further improvement of battery performance, for example, improvement of heat resistance and reduction of internal resistance. Although it is not possible to reduce the internal resistance by thinning the nonwoven fabric, it is extremely difficult to produce a thin nonwoven fabric of 100 μm or less because the manufacturing process is limited and the mechanical strength of the nonwoven fabric cannot be secured. In addition, such non-woven fabrics have too large pore diameters and cannot be used for battery separators.
本発明は、上記のような問題点を解決し、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れ、電池セパレータ用途にも好適な孔径を有したポリアリーレンスルフィド多孔質膜を提供することを目的とする。 The present invention provides a polyarylene sulfide porous membrane that solves the problems as described above, has excellent heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., and has a pore size suitable for battery separator applications. Objective.
すなわち本発明の本旨とするところは、繊維が融着点を形成して相互に融着された網状構造を形成してなるポリアリーレンスルフィド多孔質膜であって、該融着点の全部または一部において、該融着点を形成する繊維にまたがるようにその厚さが該融着点を形成する繊維の繊維径よりも薄い膜が形成されていることを特徴とするポリアリーレンスルフィド多孔質膜であり、また、ガラス転移温度(Tg)が[熱圧着されるポリアリーレンスルフィド不織布を構成するポリアリーレンスルフィドのガラス転移温度(Tg)−10℃]から[熱圧着されるポリアリーレンスルフィド不織布を構成するポリアリーレンスルフィドのガラス転移温度(Tg)+30℃]の熱可塑性樹脂(熱可塑性樹脂A)からなる未延伸樹脂フィルムとポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布とを熱圧着する工程、該熱圧着された積層体を二軸延伸する工程、二軸延伸後に前記熱可塑性樹脂Aからなるフィルムを剥離する工程を含むポリアリーレンスルフィド多孔質膜の製造方法である。 That is, the gist of the present invention is a polyarylene sulfide porous membrane formed by forming a network structure in which fibers form fusion points and are fused to each other, and all or one of the fusion points. The polyarylene sulfide porous membrane is characterized in that a film having a thickness smaller than the fiber diameter of the fiber forming the fusion point is formed so as to straddle the fiber forming the fusion point in the portion The glass transition temperature (Tg) is from [the glass transition temperature (Tg) of polyarylene sulfide constituting the polyarylene sulfide non-woven fabric to be thermocompressed−10 ° C.]] to constitute the polyarylene sulfide non-woven fabric to be thermocompression bonded. Polyarylene sulfide glass transition temperature (Tg) + 30 ° C] thermoplastic resin (thermoplastic resin A) unstretched resin film and polyarylene A polyarylene sulfide porous membrane comprising a step of thermocompression bonding with a nonwoven fabric made of luffed fibers, a step of biaxially stretching the thermocompression-bonded laminate, and a step of peeling the film made of the thermoplastic resin A after biaxial stretching. It is a manufacturing method.
本発明により、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れたポリアリーレンスルフィド多孔質膜の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a polyarylene sulfide porous membrane excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, and the like can be provided.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜は、繊維が融着点を形成して相互に融着された網状構造を有している。該融着点は繊維の交絡点や接点において形成されることになる。ここで融着しているとは、繊維が接着剤を介することなく相互に接合していることをいう。また、網状構造とは接合された繊維が二次元的または三次元的な広がりを有し、繊維で囲まれた空間には空隙が存在する状態(なお、某かの媒体が該空隙に満たされて本発明が使用されることを排除するものではない。)をいう。該空隙の全部または一部は好ましく多孔質膜の表面から裏面まで連続している。 The polyarylene sulfide porous membrane of the present invention has a network structure in which fibers are fused to each other by forming fusion points. The fusion point is formed at the entanglement point or contact point of the fiber. Here, the term “fused” means that the fibers are bonded to each other without using an adhesive. In addition, the network structure is a state in which the bonded fibers have a two-dimensional or three-dimensional spread, and there are voids in the space surrounded by the fibers (note that some medium is filled with the voids). It is not excluded that the present invention is used. All or part of the voids are preferably continuous from the front surface to the back surface of the porous membrane.
また、本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜は、前記融着点の全部または一部において該融着点を形成する繊維にまたがる薄い膜(便宜的に融着点の薄い膜とも称する)を有している。多孔質膜を構成する繊維において繊維同士が、該薄い膜が形成された融着点を持つことにより、多孔質膜の強度が安定するとともに孔径が小さく均一な開孔状態を実現できる。 In addition, the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention has a thin membrane (also referred to as a membrane having a thin fusion point for convenience) over the fibers forming the fusion point in all or part of the fusion point. is doing. In the fibers constituting the porous membrane, the fibers have a fusion point where the thin membrane is formed, so that the strength of the porous membrane is stabilized and a uniform aperture state with a small pore diameter can be realized.
この融着点の薄い膜とは、いわゆる「アヒルの足の水掻き」状あるいは「蛙の足の水掻き」状、または「ひだ」状のものをいい、通常2本以上の繊維にまたがって形成され、その厚さは該薄い膜が形成された融着点を形成する繊維の平均径より薄い。また、該融着点の薄い膜1つあたりの面積は、特に限定されないが、1μm2以上が好ましく、より好ましくは5μm2以上である。上限として特に限定はないが、余りに大きいとセパレーターやフィルターとして十分な性能が発現できないことがあるので、通常は500μm2以下である。 The thin film of the fusion point is a so-called “duck foot scooping” shape, “claw foot scooping” shape, or “please” shape, which is usually formed across two or more fibers. The thickness is thinner than the average diameter of the fibers forming the fusion point where the thin film is formed. Further, the area per film having a thin fusion point is not particularly limited, but is preferably 1 μm 2 or more, and more preferably 5 μm 2 or more. Although there is no particular limitation on the upper limit, if it is too large, sufficient performance as a separator or a filter may not be exhibited, and is usually 500 μm 2 or less.
ここで、融着点の薄い膜の面積は、多孔質膜のSEM写真から、「2本以上の繊維にまたがって形成された融着部分の面積」から「繊維部分の面積」を差し引いて算出することで求めることができる。面積の測定には、例えばマイクロアナライザー等の一般的な画像解析ソフトを用いることができる。 Here, the area of the membrane with a thin fusion point is calculated by subtracting the “area of the fiber portion” from the “area of the fusion portion formed over two or more fibers” from the SEM photograph of the porous membrane. You can ask for it. For the measurement of the area, for example, general image analysis software such as a microanalyzer can be used.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜を構成する繊維の繊度、すなわち前記の繊維径よりも薄い膜が形成されていない部分における繊維の平均太さは、好ましく1μmから500μm、より好ましくは1μmから300μmである。繊維の平均太さが1μmから500μmであれば孔径が小さく、薄い多孔質となる。 The fineness of the fibers constituting the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention, that is, the average thickness of the fibers in the portion where the membrane thinner than the fiber diameter is not formed is preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 1 μm to 300 μm. It is. If the average thickness of the fiber is 1 μm to 500 μm, the pore diameter is small and the porous body becomes thin.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜の目付は、好ましくは2〜25g/m2、より好ましくは2〜15g/m2である。目付量が2〜25g/m2であれば機械特性に優れた薄い多孔質膜となる。 The basis weight of the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention is preferably 2 to 25 g / m 2 , more preferably 2 to 15 g / m 2 . When the basis weight is 2 to 25 g / m 2 , a thin porous film having excellent mechanical properties is obtained.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜の厚みは、好ましくは1〜50μm、より好ましくは1〜30μmである。厚みが1〜50μmであればセパレーターとして使用されたときに内部抵抗の低減された多孔質となる。 The thickness of the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention is preferably 1 to 50 μm, more preferably 1 to 30 μm. If it is 1-50 micrometers in thickness, when used as a separator, it will become a porous with reduced internal resistance.
次に本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜の製造方法について、例を挙げて説明する。 Next, the method for producing the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention will be described with examples.
本発明に用いるポリアリーレンスルフィドとは、−(Ar−S)−の繰り返し単位を有するホモポリマ−あるいはコポリマ−である。Arとしては下記の式(A)〜式(K)などで表される構成単位などが挙げられる。 The polyarylene sulfide used in the present invention is a homopolymer or copolymer having a repeating unit of-(Ar-S)-. Ar includes structural units represented by the following formulas (A) to (K).
(R1,R2は、水素、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一でも異なっていてもよい。)
本発明に用いるポリアリ−レンスルフィドの繰り返し単位としては、上記の式(A)で表される構造式が好ましく、これらの代表的なものとして、ポリアリーレンスルフィド、ポリアリーレンスルフィドスルホン、ポリアリーレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体及びそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいポリアリ−レンスルフィドとしては、フィルム物性と経済性の観点から、ポリフェニレンスルフィド(以下、PPSと称することがある)が好ましく例示され、ポリマーの主要構成単位として下記構造式で示されるp−フェニレンスルフィド単位を好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上含む樹脂である。かかるp−フェニレンスルフィド成分が80モル%未満では、ポリマーの結晶性や熱転移温度などが低く、PPSの特徴である耐熱性、寸法安定性、機械特性および誘電特性などを損なうことがある。
(R1 and R2 are substituents selected from hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, and a halogen group, and R1 and R2 may be the same or different.)
The polyarylene sulfide repeating unit used in the present invention is preferably a structural formula represented by the above formula (A), and representative examples thereof include polyarylene sulfide, polyarylene sulfide sulfone, polyarylene sulfide ketone. , These random copolymers, block copolymers, and mixtures thereof. Particularly preferred polyarylene sulfide is preferably polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes referred to as PPS) from the viewpoint of film properties and economy, and p-phenylene represented by the following structural formula as the main structural unit of the polymer. The resin preferably contains 80 mol% or more of sulfide units, more preferably 90 mol% or more, and still more preferably 95 mol% or more. When the p-phenylene sulfide component is less than 80 mol%, the crystallinity and heat transition temperature of the polymer are low, and the heat resistance, dimensional stability, mechanical properties, dielectric properties and the like, which are the characteristics of PPS, may be impaired.
p−フェニレンスルフィド以外の繰り返し単位としては、m−フェニレンスルフィド単位が挙げられるが、他のフェニレンスルフィド単位が共重合されたものであっても良い。
また、本発明の目的を阻害しない範囲において、本発明に用いるポリアリーレンスルフィドには、他の芳香族スルフィドや他のポリマーが混合されていても良い。
Examples of the repeating unit other than p-phenylene sulfide include m-phenylene sulfide units, but other phenylene sulfide units may be copolymerized.
Moreover, within the range which does not inhibit the objective of this invention, the polyarylene sulfide used for this invention may be mixed with other aromatic sulfides and other polymers.
本発明に用いるポリアリーレンスルフィドの重量平均分子量は、30,000〜70,000であることが好ましく、より好ましくは40,000〜60,000である。重量平均分子量を30,000以上とすることで、紡糸工程において糸切れを抑え、紡糸張力も高めに設定できることにより安定した紡糸性を得ることができる。また従って、PPS繊維も力学的特性に優れたものを得ることができる。また重量平均分子量を70,000以下とすることで、溶融紡糸工程におけるポリアリーレンスルフィドの溶融粘度を抑え、紡糸設備を特殊な高耐圧仕様にする必要が無く、製造設備費用を抑えることができる。 The weight average molecular weight of the polyarylene sulfide used in the present invention is preferably 30,000 to 70,000, more preferably 40,000 to 60,000. By setting the weight average molecular weight to 30,000 or more, yarn breakage can be suppressed in the spinning process, and the spinning tension can be set higher, whereby stable spinnability can be obtained. Accordingly, PPS fibers having excellent mechanical properties can also be obtained. Further, by setting the weight average molecular weight to 70,000 or less, it is possible to suppress the melt viscosity of polyarylene sulfide in the melt spinning process, it is not necessary to set the spinning equipment to a special high pressure resistance specification, and the manufacturing equipment cost can be reduced.
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布は、捲縮したポリアリーレンスルフィド短繊維からなるウェブを形成し、ニードルパンチなどで交絡させるなどの公知の製造法により製造することができるが、メルトブロー法によって製造することが簡便である。 The nonwoven fabric made of polyarylene sulfide fibers used in the present invention can be produced by a known production method such as forming a web made of crimped polyarylene sulfide short fibers and entangled with a needle punch or the like. It is easy to manufacture by.
メルトブロー法では、溶融したポリアリーレンスルフィドを口金から吐出するに際して、口金周辺から熱風を吹き付け、該熱風によって吐出したポリアリーレンスルフィドの繊維径を細くして吹き出し、ついで、しかるべき位置に配置したネットコンベア上に吹き付けて捕集し、ウェブを形成して製造される。該ウェブは、ネットコンベアに設けた吸引装置によって熱風と一緒に吸引されるので、個々の繊維が完全に固化する前に捕集される。つまり、ウェブの繊維同士は互いに軽く仮止めされた状態で捕集される。口金とネットコンベア間の捕集距離を適宜設定することによって、繊維の固定の度合いを調整することができる。また、ポリマー吐出量、熱風温度、熱風流量、コンベア移動速度等を適宜調整することにより、繊維の配向や繊維径、ポリアリーレンスルフィド不織布の目付を任意に設定することができる。熱風の圧力で細い繊維径とされ、無配向または低配向の状態で固化されたものが特に好ましく用いられる。ポリアリーレンスルフィド不織布を構成する繊維は実質的に連続したものが好ましい。また、該繊維は、溶融状態から室温雰囲気下に急冷することにより、非晶質に近い、結晶化度の小さい状態で固化させたものが好ましい。 In the melt blow method, when the melted polyarylene sulfide is discharged from the die, hot air is blown from the periphery of the die, and the fiber diameter of the polyarylene sulfide discharged by the hot air is reduced and blown, and then a net conveyor arranged at an appropriate position. It is manufactured by spraying on top and collecting to form a web. Since the web is sucked together with hot air by a suction device provided on the net conveyor, the individual fibers are collected before they are completely solidified. That is, the fibers of the web are collected in a state where they are lightly temporarily fixed to each other. By appropriately setting the collection distance between the base and the net conveyor, the degree of fiber fixation can be adjusted. Further, by appropriately adjusting the polymer discharge amount, hot air temperature, hot air flow rate, conveyor moving speed, etc., the fiber orientation, fiber diameter, and polyarylene sulfide nonwoven fabric weight can be arbitrarily set. A fiber that is made into a thin fiber diameter by the pressure of hot air and solidified in a non-oriented or low-oriented state is particularly preferably used. The fibers constituting the polyarylene sulfide nonwoven fabric are preferably substantially continuous. Further, the fiber is preferably solidified in a state of near crystallinity and low crystallinity by quenching from a molten state to a room temperature atmosphere.
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド不織布を構成する繊維の繊度は、好ましくは2〜1000μm、より好ましくは2〜500μmである。繊度が2〜1000μmであれば延伸後の孔径を小さくでき、更に薄い多孔質膜が得られる。 The fineness of the fibers constituting the polyarylene sulfide nonwoven fabric used in the present invention is preferably 2 to 1000 μm, more preferably 2 to 500 μm. If the fineness is 2 to 1000 μm, the pore diameter after stretching can be reduced, and a thinner porous membrane can be obtained.
本発明に用いるポリアリーレンスルフィド不織布の繊維目付量は、好ましくは20〜250g/m2、より好ましくは20〜150g/m2である。繊維目付量が20〜250g/m2であれば延伸後の機械特性が優れた、薄い多孔質膜が得られる。 The fiber basis weight of the polyarylene sulfide nonwoven fabric used in the present invention is preferably 20 to 250 g / m 2 , more preferably 20 to 150 g / m 2 . When the fiber basis weight is 20 to 250 g / m 2 , a thin porous film having excellent mechanical properties after stretching can be obtained.
ポリアリーレンスルフィド不織布は一旦巻き取った後あるいは連続して次に述べる熱可塑性樹脂Aからなる未延伸フィルムに熱圧着され、その後二軸延伸される。参考までに、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布の一例の表面写真を図1に示す。 The polyarylene sulfide non-woven fabric is once wound up or continuously thermocompression bonded to an unstretched film made of the thermoplastic resin A described below, and then biaxially stretched. For reference, a surface photograph of an example of a nonwoven fabric made of polyarylene sulfide fibers is shown in FIG.
本発明に用いる該未延伸フィルムは、前記ポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布を構成するポリアリーレンスルフィドのガラス転移温度(Tg)−10℃〜ポリアリーレンスルフィドのガラス転移温度(Tg)+30℃のガラス転移温度を持つ樹脂を用いることが共延伸性の点で好ましく、PPS繊維からなる不織布を用いる場合は該未延伸フィルムを構成する熱可塑性樹脂Aのガラス転移温度(Tg)が80℃〜120℃の熱可塑性樹脂を用いる。ガラス転移温度としてより好ましくは80℃〜100℃である。ガラス転移温度(Tg)を80℃以上とすることでポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布との安定した二軸延伸が可能となる。またガラス転移温度(Tg)を120℃以下にすることにより未延伸ポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布の結晶化を抑え、二軸延伸後の剥離工程において剥離しやすいと共に最終製品において大きな孔が形成されていることもなく、セパレーターとして用いたときの欠陥のないものとできる。 The unstretched film used in the present invention has a glass transition temperature (Tg) of polyarylene sulfide constituting the nonwoven fabric composed of the polyarylene sulfide fibers of -10 ° C to a glass transition temperature of polyarylene sulfide (Tg) + 30 ° C. It is preferable to use a resin having a temperature from the viewpoint of co-stretchability, and when using a nonwoven fabric made of PPS fibers, the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin A constituting the unstretched film is 80 ° C to 120 ° C. A thermoplastic resin is used. The glass transition temperature is more preferably 80 ° C to 100 ° C. By setting the glass transition temperature (Tg) to 80 ° C. or higher, stable biaxial stretching with a nonwoven fabric composed of polyarylene sulfide fibers becomes possible. In addition, by setting the glass transition temperature (Tg) to 120 ° C. or less, crystallization of the nonwoven fabric made of unstretched polyarylene sulfide fibers is suppressed, and it is easy to peel in the peeling process after biaxial stretching and large pores are formed in the final product. Without any defects, it can be made defect-free when used as a separator.
熱可塑性樹脂Aとしては、ポリアリーレンスルフィドとの共延伸が可能な樹脂であれば特に制限はないが、好ましい樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂が挙げられる。ガラス転移温度を本発明で規定する範囲とするためには、用いるモノマーの種類の選択、混合する他の樹脂の選択などにより可能である。一般に芳香環の占める割合が高いモノマーを使用すればガラス転移温度は上昇する傾向があり、混合する樹脂としては芳香族環を有したイミドなどそれ自身ガラス転移温度が高く、かつ、ポリエステルに相溶する樹脂を用いれば、ガラス転移温度は上昇する傾向がある。 The thermoplastic resin A is not particularly limited as long as it is a resin that can be co-stretched with polyarylene sulfide, and a preferable resin is, for example, a polyester resin. In order to set the glass transition temperature within the range specified in the present invention, it is possible to select the type of monomer to be used, the selection of another resin to be mixed, and the like. In general, if a monomer having a high proportion of aromatic rings is used, the glass transition temperature tends to increase. As a resin to be mixed, an imide having an aromatic ring itself has a high glass transition temperature and is compatible with polyester. If the resin to be used is used, the glass transition temperature tends to increase.
具体的に例を挙げて説明すると、ポリエステルとしては、例えば、芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸または脂肪族ジカルボン酸などの酸成分やジオール成分を構成単位(重合単位)とするポリマーで構成されたものが一般的である。もちろん、本発明の目的を阻害しないのであればヒドロキシカルボン酸を用いることは差し支えない。 Specifically, for example, the polyester is composed of a polymer having an acid component or a diol component such as an aromatic dicarboxylic acid, an alicyclic dicarboxylic acid or an aliphatic dicarboxylic acid as a structural unit (polymerization unit). What is done is common. Of course, a hydroxycarboxylic acid may be used as long as the object of the present invention is not impaired.
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸等を用いることができ、なかでも好ましくは、テレフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸を用いることができる。脂環族ジカルボン酸成分としては、例えば、シクロヘキサンジカルボン酸等を用いることができる。脂肪族ジカルボン酸成分としては、例えば、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸等を用いることができる。これらの酸成分は一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 Examples of the aromatic dicarboxylic acid component include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, and 4,4′-diphenyldicarboxylic acid. Acid, 4,4′-diphenyl ether dicarboxylic acid, 4,4′-diphenylsulfone dicarboxylic acid, and the like can be used. Among them, terephthalic acid, phthalic acid, and 2,6-naphthalenedicarboxylic acid can be preferably used. . As the alicyclic dicarboxylic acid component, for example, cyclohexane dicarboxylic acid or the like can be used. As the aliphatic dicarboxylic acid component, for example, adipic acid, suberic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid and the like can be used. These acid components may be used alone or in combination of two or more.
ジオール成分としては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、2,2’−ビス(4’−β−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン等を用いることができ、なかでも、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等を好ましく用いることができ、特に好ましくは、エチレングリコール等を用いることができる。これらのジオール成分は一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。 Examples of the diol component include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, , 6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyalkylene glycol, 2,2'-bis (4'- β-hydroxyethoxyphenyl) propane and the like can be used, and among them, ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol and the like can be preferably used, and ethylene glycol is particularly preferable. etc It can be used. These diol components may be used alone or in combination of two or more.
ポリエステルには、ラウリルアルコール、イソシアン酸フェニル等の単官能化合物が共重合されていてもよいし、トリメリット酸、ピロメリット酸、グリセロール、ペンタエリスリトール、2,4−ジオキシ安息香酸、等の3官能化合物などが、過度に分枝や架橋をせずポリマーが実質的に線状である範囲内で共重合されていてもよい。さらに酸成分、ジオール成分以外に、p−ヒドロキシ安息香酸、m−ヒドロキシ安息香酸、2,6−ヒドロキシナフトエ酸などの芳香族ヒドロキシカルボン酸およびp−アミノフェノール、p−アミノ安息香酸などを本発明の効果が損なわれない程度の少量であればさらに共重合せしめることができる。これらポリエステルは1種類の繰り返し単位からなるものであっても2種以上の繰り返し単位からなるものであっても良く、この場合、ランダム共重合体であってもブロック共重合体であっても良い。また、2種以上のポリエステルが混合されたものであっても良い。 The polyester may be copolymerized with a monofunctional compound such as lauryl alcohol or phenyl isocyanate, or a trifunctional compound such as trimellitic acid, pyromellitic acid, glycerol, pentaerythritol, or 2,4-dioxybenzoic acid. A compound or the like may be copolymerized within a range in which the polymer is substantially linear without excessive branching or crosslinking. In addition to the acid component and diol component, the present invention includes aromatic hydroxycarboxylic acids such as p-hydroxybenzoic acid, m-hydroxybenzoic acid, and 2,6-hydroxynaphthoic acid, p-aminophenol, and p-aminobenzoic acid. As long as the effect is not impaired, the copolymerization can be further carried out. These polyesters may be composed of one type of repeating unit or may be composed of two or more types of repeating units. In this case, the polyester may be a random copolymer or a block copolymer. . Moreover, what mixed 2 or more types of polyester may be sufficient.
最も好ましいポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが挙げられる。
また、ポリマーアロイとする場合、上記ポリエステル樹脂とポリイミド系樹脂のポリマーアロイは混合割合によってガラス転移温度の制御が容易であるため、好ましく採用できる。なお、ポリマーアロイとする場合、各樹脂の混合割合はNMR法(核磁気共鳴法)や顕微FT−IR法(フーリエ変換顕微赤外分光法)を用いて確認することができる。
Most preferred polyesters include polyethylene terephthalate, polycyclohexane terephthalate, and polyethylene naphthalate.
Moreover, when it is set as a polymer alloy, since the control of a glass transition temperature is easy by the mixing ratio, the polymer alloy of the said polyester resin and a polyimide-type resin can be employ | adopted preferably. In addition, when setting it as a polymer alloy, the mixing ratio of each resin can be confirmed using NMR method (nuclear magnetic resonance method) and microscopic FT-IR method (Fourier transform microinfrared spectroscopy).
ポリイミド系樹脂としては、例えば、下記一般式で示されるような構造単位を含有するものが好ましい。 As a polyimide-type resin, what contains a structural unit as shown by the following general formula, for example is preferable.
ここで、式中のR1は、 Here, R 1 in the formula is
などの脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれた一種もしくは二種以上の基を表している。また、式中のR2は、 Represents one or two or more groups selected from an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group. R 2 in the formula is
などの脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基、芳香族炭化水素基から選ばれた一種もしくは二種以上の基を表している。 Represents one or two or more groups selected from an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
溶融成形性やポリエステルとの親和性などの点から、下記一般式で示されるような、ポリイミド構成成分にエーテル結合を含有するポリエーテルイミドが特に好ましい。 From the viewpoints of melt moldability and affinity with polyester, a polyetherimide containing an ether bond in the polyimide component as shown by the following general formula is particularly preferred.
(ただし、上記式中R3は、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族または脂肪族残基、R4は6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、および2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基である。)
上記R3、R4としては、例えば、下記式群に示される芳香族残基を挙げることができる。
(Wherein R 3 is a divalent aromatic or aliphatic residue having 6 to 30 carbon atoms, R 4 is a divalent aromatic residue having 6 to 30 carbon atoms, From the group consisting of alkylene groups having 2 to 20 carbon atoms, cycloalkylene groups having 2 to 20 carbon atoms, and polydiorganosiloxane groups chain-terminated with alkylene groups having 2 to 8 carbon atoms Selected divalent organic group.)
As said R < 3 >, R < 4 >, the aromatic residue shown by the following formula group can be mentioned, for example.
本発明では、ポリエステルとの親和性、コスト、溶融成形性等の観点から、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミン、またはp−フェニレンジアミンとの縮合物である、下記式で示される繰り返し単位を有するポリマーが好ましい In the present invention, 2,2-bis [4- (2,3-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride and m-phenylenediamine from the viewpoint of affinity with polyester, cost, melt moldability, and the like, or A polymer having a repeating unit represented by the following formula, which is a condensate with p-phenylenediamine, is preferable.
または Or
(nは2以上の整数、好ましくは20〜50の整数)
このポリエーテルイミドは、“ウルテム”(登録商標)の商品名で、サビック・イノベーティブ・プラスチックス社より入手可能である。
(N is an integer of 2 or more, preferably an integer of 20 to 50)
This polyetherimide is available from Subic Innovative Plastics under the trade name “Ultem” (registered trademark).
熱可塑性樹脂Aには、延伸後の剥離工程を容易とするため、ワックス化合物やシリコーン化合物、パラフィンなどの離型剤を含有することが好ましく、特にワックス化合物を含有することが好ましい。ここで、離型剤としては、例えば、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーンなどのストレートシリコーン、側鎖および/または末端にアミノ基、エポキシ基、カルボキシル基、カルビノール基、アルキル基、ポリエーテル基などの有機基を導入した変性シリコーンなどのシリコーン化合物、鯨ロウ、ミツロウ、ラノリン、カルナウバワックス、キャンデリアワックス、モンタンワックス、ライスワックス、ステアリルステアレートなどの天然ワックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、酸化ワックス、エステルワックス、低分子量ポリエチレンなどの合成ワックスといったワックス化合物、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体などのフッ素系化合物などを挙げることができ、中でも取扱い性や剥離性の点でカルナウバワックス、あるいは、取扱い性、経済性、耐熱性、撥水効果の観点からシリコーン化合物が好ましく用いられる。離型剤の含有量としては、熱可塑性樹脂Aの全量に対して0.2〜2重量%であることが好ましく、より好ましくは0.3〜2重量%含有することが望ましい。離型剤を含有せしめる方法としては、熱可塑性樹脂Aがポリエステルなどの縮合系高分子の場合は、その重合途中に添加する方法や、一般には二軸の溶融押出機において混練して混合する方法などが好ましく用いられる。 In order to facilitate the peeling process after stretching, the thermoplastic resin A preferably contains a release agent such as a wax compound, a silicone compound, or paraffin, and particularly preferably contains a wax compound. Here, as the release agent, for example, straight silicone such as dimethyl silicone, methyl phenyl silicone, methyl hydrogen silicone, amino group, epoxy group, carboxyl group, carbinol group, alkyl group at the side chain and / or terminal, Silicone compounds such as modified silicones that have introduced organic groups such as polyether groups, natural waxes such as whale wax, beeswax, lanolin, carnauba wax, canderia wax, montan wax, rice wax, stearyl stearate, paraffin wax, micro Wax compounds such as crystalline wax, oxidized wax, ester wax, synthetic wax such as low molecular weight polyethylene, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxy Fluorine-based compounds such as len copolymer, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. Among them, carnauba wax, or handleability, economy, heat resistance, repellency, etc. in terms of handleability and releasability can be mentioned. From the viewpoint of the water effect, a silicone compound is preferably used. As content of a mold release agent, it is preferable that it is 0.2-2 weight% with respect to the whole quantity of the thermoplastic resin A, It is desirable to contain 0.3-2 weight% more preferably. As a method of incorporating a release agent, when the thermoplastic resin A is a condensation polymer such as polyester, a method of adding it during the polymerization, or a method of kneading and mixing generally in a biaxial melt extruder Etc. are preferably used.
熱可塑性樹脂Aからなるフィルムと未延伸のポリアリーレンスルフィド不織布との熱圧着の方法は特に限定されるものではないが、加熱ロールによる熱圧着がプロセス性の点から特に好ましい。熱圧着温度は、熱可塑性樹脂Aのガラス転移温度(Tg)と冷結晶化温度(Tcc)との間が好ましく、Tg〜Tg+50℃が特に好ましい。 The method of thermocompression bonding between the film made of the thermoplastic resin A and the unstretched polyarylene sulfide non-woven fabric is not particularly limited, but thermocompression bonding with a heating roll is particularly preferable from the viewpoint of processability. The thermocompression bonding temperature is preferably between the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin A and the cold crystallization temperature (Tcc), particularly preferably Tg to Tg + 50 ° C.
本発明において、熱可塑性樹脂Aからなるフィルムと未延伸のポリアリーレンスルフィド不織布とは熱圧着した状態で共延伸することが肝要である。熱圧着した状態で共延伸することにより、フィルムと不織布が一体で剥離することなく好適に延伸することができる。また、両者を一体で共延伸することにより、フィルムが補強体の役目をなし、ポリアリーレンスルフィド繊維からなる不織布が破れたりすることなく、繊度や繊維目付量が均質な多孔質膜が得られる。 In the present invention, it is important that the film made of the thermoplastic resin A and the unstretched polyarylene sulfide nonwoven fabric be co-stretched in a thermocompression-bonded state. By co-stretching in a thermocompression-bonded state, the film and the nonwoven fabric can be suitably stretched without being integrally peeled off. Also, by co-stretching both together, the film serves as a reinforcing body, and a porous membrane having a uniform fineness and fiber basis weight can be obtained without breaking the nonwoven fabric made of polyarylene sulfide fibers.
延伸方法は特に限定されないが、ポリアリーレンスルフィド多孔質膜の薄膜化および孔径の微細化、機械特性の点で二軸延伸が好ましい。二軸延伸は、逐次二軸延伸法または同時二軸延伸法のいずれの方法であっても良い。逐次二軸延伸法の場合、縦方向、横方向の順に延伸するのが一般的であるが、逆に延伸しても良い。延伸温度は未延伸の熱可塑性樹脂Aからなるフィルムのガラス転移温度(Tg)と冷結晶化温度(Tcc)との間であるのが好ましい。延伸倍率は特に限定されるものではなく、得られる延伸ポリアリーレンスルフィド多孔質膜の要求される厚みや孔径等によって適宜決定されるが、通常は縦、横それぞれ2〜5倍程度が適当である。また、二軸延伸後、縦または横、あるいは縦横に再延伸してもかまわない。
さらに、二軸延伸後は熱処理をするのが好ましい。熱処理温度は特に限定されるものではなく、
ポリアリーレンスルフィド不織布を構成する樹脂の冷結晶化温度(Tcc)と融点(Tm)との間であるのが好ましい。熱処理時間は0.5〜60秒程度が適当である。
The stretching method is not particularly limited, but biaxial stretching is preferred from the viewpoint of thinning the polyarylene sulfide porous membrane, reducing the pore diameter, and mechanical properties. Biaxial stretching may be either a sequential biaxial stretching method or a simultaneous biaxial stretching method. In the case of the sequential biaxial stretching method, stretching is generally performed in the order of the longitudinal direction and the transverse direction, but the stretching may be performed in reverse. The stretching temperature is preferably between the glass transition temperature (Tg) and the cold crystallization temperature (Tcc) of the unstretched thermoplastic resin A film. The draw ratio is not particularly limited, and is appropriately determined depending on the required thickness, pore size, etc. of the obtained stretched polyarylene sulfide porous membrane, but usually about 2 to 5 times in length and width are appropriate. . Further, after biaxial stretching, it may be re-stretched vertically or horizontally, or vertically and horizontally.
Furthermore, it is preferable to heat-treat after biaxial stretching. The heat treatment temperature is not particularly limited,
It is preferably between the cold crystallization temperature (Tcc) and the melting point (Tm) of the resin constituting the polyarylene sulfide nonwoven fabric. The heat treatment time is suitably about 0.5 to 60 seconds.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜は、上記二軸延伸後に延伸された熱可塑性樹脂Aからなるフィルムから剥離することによって得ることができる。剥離する方法は特に限定されないが二軸延伸後のワインダー工程で連続的に剥離する方法や延伸された熱可塑性樹脂Aからなるフィルムと共に巻き取った後に剥離する方法などが特に好ましい。参考までに、本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜の表面写真を図2に示す。図1と比較すれば明らかであるが、融着された繊維間にまたがるようにその厚さが該融着点を形成する繊維の繊維径よりも薄い膜が多数形成されていることが判る。 The polyarylene sulfide porous membrane of the present invention can be obtained by peeling from a film made of the thermoplastic resin A stretched after the biaxial stretching. The method of peeling is not particularly limited, but a method of peeling continuously in a winder process after biaxial stretching, a method of peeling after winding with a film made of the stretched thermoplastic resin A, and the like are particularly preferable. For reference, a surface photograph of the polyarylene sulfide porous membrane of the present invention is shown in FIG. As is apparent from comparison with FIG. 1, it can be seen that a large number of films whose thickness is thinner than the fiber diameter of the fibers forming the fusion point are formed so as to extend between the fused fibers.
本発明のポリアリーレンスルフィド多孔質膜は、一般に多孔質膜が用いうる用途に適用することができるが、例えば、電解液が含浸されて電池セパレーターとして、そのまま若しくは絶縁オイルやワニスが含浸されて電気絶縁材として、あるいは、フィルターや抄紙カンバスなどの用途などに、特に好適に用いられる。 The polyarylene sulfide porous membrane of the present invention can be applied to applications in which the porous membrane can be generally used. For example, the polyarylene sulfide porous membrane is impregnated with an electrolytic solution and used as it is as a battery separator or impregnated with insulating oil or varnish. It is particularly preferably used as an insulating material or for applications such as filters and paper canvas.
本発明を実施例、比較例を挙げて更に詳しく説明する。しかし、本発明は係る実施例に限定して解釈されるものではない。なお、PPS以外のポリアリーレンスルフィドからなる不織布を用いた場合であっても本願明細書の記載を参考に熱圧着や延伸温度などの条件を設定すれば、下記実施例等を応用して本発明の多孔質膜を得ることができる。 The present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not construed as being limited to the embodiments. Even when a non-woven fabric made of polyarylene sulfide other than PPS is used, the present invention can be applied by applying the following examples and the like if conditions such as thermocompression bonding and stretching temperature are set with reference to the description of the present specification. A porous membrane can be obtained.
各特性あるいは物性値の測定方法ならびに効果の評価方法は次のとおりである。
(1)ガラス転移温度(Tg)、融解温度(Tm)および溶融結晶化温度(Tmc)
JIS K7121―1987に準じて測定した。示差走査熱量計セイコーインスツルメンツ社製DSC(RDC220)、データ解析装置として同社製ディスクステーション(SSC/5200)を用いて、試料5mgをアルミニウム製受皿上350℃で5分間溶融保持し、急冷固化した後、室温から昇温速度20℃/分で昇温した。そのとき、観測される融解の吸熱ピークのピーク温度を融解温度(Tm)とした。なお、ガラス転移温度(Tg)は下記式により算出した。
ガラス転移温度=(補外ガラス転移開始温度+補外ガラス転移終了温度)/2
また、試料5mgをアルミニウム製受皿上で室温から350℃まで昇温速度20℃/分で昇温して、35℃で5分間溶融保持し、350℃から室温まで20℃/分で降温した。そのとき観測される発熱ピークのピーク温度を溶融結晶化温度(Tmc)とした。
The measurement method of each characteristic or physical property value and the evaluation method of the effect are as follows.
(1) Glass transition temperature (Tg), melting temperature (Tm), and melt crystallization temperature (Tmc)
The measurement was performed according to JIS K7121-1987. Using a differential scanning calorimeter DSC (RDC220) manufactured by Seiko Instruments Inc. and a disk station (SSC / 5200) manufactured by Seiko Instruments Inc. as a data analyzer, 5 mg of the sample was melted and held at 350 ° C. for 5 minutes on an aluminum tray, and then rapidly solidified. The temperature was raised from room temperature at a heating rate of 20 ° C./min. At that time, the peak temperature of the endothermic peak of melting observed was defined as the melting temperature (Tm). The glass transition temperature (Tg) was calculated by the following formula.
Glass transition temperature = (extrapolated glass transition start temperature + extrapolated glass transition end temperature) / 2
Further, 5 mg of a sample was heated from room temperature to 350 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min on an aluminum tray, melted and held at 35 ° C. for 5 minutes, and cooled from 350 ° C. to room temperature at 20 ° C./min. The peak temperature of the exothermic peak observed at that time was taken as the melt crystallization temperature (Tmc).
(2)繊度(繊維の平均太さ)
不織布の任意な10箇所を走査電子顕微鏡により倍率2000倍で10枚の画像撮影を行い、1枚の画像につき任意の15本の繊維の直径(但し、融着点を形成する繊維にまたがるようにその厚さが該融着点を形成する繊維の繊維径より薄い膜が形成されている部分は測定対象でない)を測定し、これを10枚の画像について行い、合計150本の測定結果から平均繊維径(繊度)を測定した。
(2) Fineness (average fiber thickness)
Ten images of 10 non-woven fabrics were taken with a scanning electron microscope at a magnification of 2000 times, and the diameter of any 15 fibers per image (however, spanning the fibers forming the fusion point) The portion where the film whose thickness is thinner than the fiber diameter of the fiber forming the fusion point is not measured) is measured for 10 images, and the average of 150 measurement results is obtained. The fiber diameter (fineness) was measured.
(3)目付量(g/m2)
不織布あるいは多孔質膜を20cm×20cmの大きさに切りだし、その重さを測定して1m2当たりの重量に換算して表した。
(3) Weight per unit area (g / m 2 )
A non-woven fabric or porous membrane was cut into a size of 20 cm × 20 cm, and the weight was measured and converted into a weight per 1 m 2 .
(4)剥離強度(g/cm)、剥離性
JIS−K−6854に準拠した180度剥離試験法により測定した。
○:0以上50g/cm未満
△:50以上100g/cm未満
×:100g/cm以上、または、不織布由来部分に破壊が見られる。
(4) Peel strength (g / cm), peelability It measured by the 180 degree peel test method based on JIS-K-6854.
○: 0 or more and less than 50 g / cm Δ: 50 or more and less than 100 g / cm x: 100 g / cm or more, or breakage is observed in the non-woven fabric-derived part.
(5)ワックス濃度の測定
フィルムに含有するワックス濃度は、フーリエ変換赤外線吸収分光法−全反射法により定量した。測定は、分光器としてFTS−60A/896(GIGILAB社製FTIR)を使用し、IREとしてZnSEを使用し、入射角60°で1回反射にて測定した。その際、分解能は4cm−1、積算回数256回とした。定量に際しては、ワックスに由来のC−H伸縮振動バンド2850cm−1付近のピークとポリエステル中のベンゼン環に由来の3050cm−1付近のピークの強度比で求めた。なお、定量は予め検量線を作成しておくことで行なった。
(5) Measurement of wax concentration The wax concentration contained in the film was quantified by Fourier transform infrared absorption spectroscopy-total reflection method. The measurement was performed by reflection once at an incident angle of 60 ° using FTS-60A / 896 (FTIR manufactured by GIGILAB) as a spectroscope, ZnSE as IRE. At that time, the resolution was 4 cm −1 and the number of integrations was 256. In quantification, the intensity ratio of the peak near the C—H stretching vibration band 2850 cm −1 derived from the wax and the peak near 3050 cm −1 derived from the benzene ring in the polyester was determined. The quantification was performed by preparing a calibration curve in advance.
(6)融着点の薄い膜の有無
多孔質膜5cm×5cmを実体顕微鏡若しくは電子顕微鏡を用いて多孔質膜表面を観察し、融着点を形成する繊維にまたがるようにその厚さが該融着点を形成する繊維の繊維径より薄い膜、すなわち融着点の薄い膜の有無を確認し、下記のとおりで評価した。
○:1つ以上の融着点の薄い膜が認められる
×:融着点の薄い膜が形成されていない。
(6) Presence / absence of a film having a thin fusion point The surface of a porous film 5 cm × 5 cm is observed using a stereomicroscope or an electron microscope, and the thickness of the porous film extends over the fibers forming the fusion point. The presence or absence of a film thinner than the fiber diameter of the fiber forming the fusing point, that is, a film having a thin fusing point was confirmed and evaluated as follows.
○: A film having one or more thin fusion points is observed. ×: A film having a thin fusion point is not formed.
[参考例1] PPS不織布(未延伸)の製造
口金幅1cmあたり7本のオリフィスと0.3mm幅もガス噴射スリット間隙を有するメルトブロー噴射装置を備える装置を用い、ポリアリーレンスルフィドペレットを回転型真空乾燥機で180℃3時間真空乾燥し、315℃で溶融してオリフィスより押し出しガス噴射スリットに330℃の加熱空気を噴出し牽引することで表2に記載の繊維径の繊維をメルトブロー噴出装置から14cm離して配した多孔性ベルト上に捕集して表2に記載の目付量のPPS不織布を得た。
[Reference Example 1] Production of PPS non-woven fabric (unstretched) Polyarylene sulfide pellets were rotated by vacuum using a device equipped with a melt blow injection device having 7 orifices per 1 cm of the base width and a gas injection slit gap of 0.3 mm. Vacuum-dried at 180 ° C. for 3 hours in a dryer, melted at 315 ° C., extruded from an orifice, and ejected heated air at 330 ° C. to a gas injection slit to pull the fibers having the fiber diameters shown in Table 2 from a melt blow jet device. It collected on the porous belt distribute | arranged 14 cm apart, and obtained the PPS nonwoven fabric of the fabric weight of Table 2.
実施例1、2
ポリエチレンテレフタレートのペレット(50重量部)とポリエーテルイミドのペレット(”Ultem”1010(サビック・イノベーティブ・プラスチックス社の登録商標))(50重量部)を、280℃に加熱されたベント式の2軸混練押出機に供給して、剪断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出し、ポリエーテルイミドを50重量%含有したポリエーテルイミド含有チップ(I)を得た。
Examples 1 and 2
Polyethylene terephthalate pellets (50 parts by weight) and polyetherimide pellets (“Ultem” 1010 (registered trademark of Subic Innovative Plastics)) (50 parts by weight) were heated to 280 ° C. with a vent type 2 The mixture was supplied to a shaft kneading extruder and melt-extruded at a shear rate of 100 sec −1 and a residence time of 1 minute to obtain a polyetherimide-containing chip (I) containing 50% by weight of polyetherimide.
得られたポリエーテルイミド含有チップ(I)とカルナウバワックスを0.625重量%含有したポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.62)を20:80の比でドライブレンドを行って、熱可塑性樹脂Aを得た。 The resulting polyetherimide-containing chip (I) and polyethylene terephthalate (inherent viscosity 0.62) containing 0.625% by weight of carnauba wax were dry blended at a ratio of 20:80 to obtain thermoplastic resin A. Obtained.
該熱可塑性樹脂Aを180℃で3時間真空乾燥した後押出機に投入し、設定温度285℃、滞留時間300秒にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(10μmカット)内を剪断速度10秒−1で通過させた後、Tダイよりシート状に吐出した。さらにこのシートを表面温度25℃の冷却ドラム上に、3m/分の速度で密着させて冷却固化し、実質的に無配向状態のフィルムを得た。 The thermoplastic resin A was vacuum-dried at 180 ° C. for 3 hours and then charged into an extruder, melt-extruded at a set temperature of 285 ° C. and a residence time of 300 seconds, and a shear rate of 10 in a fiber sintered stainless steel filter (10 μm cut). After passing in seconds −1 , the sheet was discharged from a T die. Further, this sheet was closely adhered on a cooling drum having a surface temperature of 25 ° C. at a speed of 3 m / min to be cooled and solidified to obtain a substantially non-oriented film.
この得られたフィルムとPPS不織布を貼り合わせ、表1に示す条件で二軸延伸を行った。すなわち、まず、キャストされた前記実質的に無配向状態のフィルムに参考例1記載の方法で作製した未延伸PPS不織布の先端部分にスプレー糊を吹きつけ、縦延伸の入口でフィルムに軽く密着させて、予熱ロール群に導き、次いでハードクロム、あるいは、セラミック材質の数本のロールが配置された縦延伸機を用いて、予熱後にロールの周速差を利用して熱接着と縦方向への延伸を行い、続いてステンターにより横延伸・熱処理を行い、室温に冷却後、該複合体のエッジを除去して巻きとった。 The obtained film and the PPS nonwoven fabric were bonded together and biaxially stretched under the conditions shown in Table 1. That is, first, spray glue is sprayed on the tip of the unstretched PPS nonwoven fabric produced by the method described in Reference Example 1 on the cast substantially non-oriented film, and lightly adhered to the film at the entrance of the longitudinal stretching. Then, using a longitudinal stretching machine in which several rolls of hard chrome or ceramic material are arranged, after the preheating, use the difference in the peripheral speed of the roll to perform thermal bonding and longitudinal direction. Stretching was performed, followed by transverse stretching and heat treatment using a stenter. After cooling to room temperature, the edge of the composite was removed and wound.
次いで、巻き取った複合体からPPS不織布を剥離して、延伸されたPPS多孔質膜を得た。剥離性は良好であり、得られた延伸PPS多孔質膜の繊度、平均目付量、厚み、融着点の薄い膜の形状は表2の通りであった。融着点の薄い膜が確認でき、形状の評価は表1の通りであった。 Subsequently, the PPS nonwoven fabric was peeled from the wound composite to obtain a stretched PPS porous membrane. The peelability was good, and the resulting stretched PPS porous membrane had the fineness, average basis weight, thickness, and shape of the membrane with a thin fusion point as shown in Table 2. A film having a thin fusion point could be confirmed, and the evaluation of the shape was as shown in Table 1.
実施例1および2で得られた延伸ポリフェニレンスルフィド多孔質膜は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れ、また好ましい通気性を有しており、各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途に好ましく用いることができた。 The stretched polyphenylene sulfide porous membranes obtained in Examples 1 and 2 are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., and have favorable air permeability. Various filters, electrical insulating materials, papermaking canvases And can be preferably used for applications such as battery separators.
実施例3〜12
実施例3〜9は、実施例1において、ポリエーテルイミド含有チップ(I)とカルナウバワックスを0.72重量%含有したポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.62)を30:70の比でドライブレンドし、実施例10は、実施例1において、ポリエーテルイミド含有チップ(I)とポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.62)を30:70の比でドライブレンドし、
実施例11および12は、実施例1において、ポリエーテルイミド含有チップ(I)とカルナウバワックスを1.43重量%含有したポリエチレンテレフタレート(固有粘度0.62)を30:70の比でドライブレンドすることで、ポリエーテルイミドの添加量を変更し、表2で示す未延伸PPS不織布と熱可塑性樹脂Aからなるフィルムを表1に示す条件にて貼合わせ、延伸すること以外は、実施例1と同様に製膜して巻き取った。巻き取ったフィルムとPPS不織布の複合体からPPS不織布を剥離して、延伸PPS多孔質膜を得た。剥離性は良好であり、得られた延伸PPS多孔質膜の繊度、平均目付量、厚みは表2の通りであった。
Examples 3-12
Examples 3 to 9 are dry blends of the polyetherimide-containing chip (I) and polyethylene terephthalate (inherent viscosity 0.62) containing 0.72% by weight of carnauba wax in a ratio of 30:70 in Example 1. In Example 10, polyetherimide-containing chip (I) and polyethylene terephthalate (inherent viscosity 0.62) were dry blended in a ratio of 30:70 in Example 1,
Examples 11 and 12 are the same as in Example 1, except that polyetherimide-containing chips (I) and polyethylene terephthalate (inherent viscosity 0.62) containing 1.43% by weight of carnauba wax were dry blended at a ratio of 30:70. Example 1 except that the addition amount of polyetherimide was changed, and a film composed of the unstretched PPS nonwoven fabric and the thermoplastic resin A shown in Table 2 was bonded and stretched under the conditions shown in Table 1. The film was formed in the same manner as above and wound up. The PPS nonwoven fabric was peeled from the wound film / PPS nonwoven composite to obtain a stretched PPS porous membrane. The peelability was good, and the fineness, average basis weight, and thickness of the obtained stretched PPS porous membrane were as shown in Table 2.
実施例3〜9で得られた延伸ポリフェニレンスルフィド多孔質膜は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れ、また好ましい通気性を有しており、各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途に用いることができた。 The stretched polyphenylene sulfide porous membranes obtained in Examples 3 to 9 are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, and the like, and have favorable air permeability. Various filters, electrical insulation materials, papermaking canvases And could be used for applications such as battery separators.
実施例13、14
実施例1において、熱可塑性樹脂Aをカルナウバワックスが0.5重量%含有されたエチレンテレフタレート(80モル%)/エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート(20モル%)共重合ポリエステルに変更し、表2に示す未延伸PPS不織布と重ね合わせ、表1に示す条件にて貼り合わせ・延伸を行ったこと以外は、実施例1と同様にして不織布−フィルム複合体を巻き取った。巻き取ったフィルムとPPS不織布の複合体からPPS不織布を剥離して、延伸PPS多孔質膜を得た。剥離性は良好であり、得られた延伸PPS多孔質膜の繊度、平均目付量、厚みは表2の通りであった。
Examples 13 and 14
In Example 1, the thermoplastic resin A was changed to an ethylene terephthalate (80 mol%) / ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate (20 mol%) copolymerized polyester containing 0.5% by weight of carnauba wax. The nonwoven fabric-film composite was wound up in the same manner as in Example 1 except that it was superposed on the unstretched PPS nonwoven fabric shown in Table 2 and bonded and stretched under the conditions shown in Table 1. The PPS nonwoven fabric was peeled off from the wound film / PPS nonwoven composite to obtain a stretched PPS porous membrane. The peelability was good, and the fineness, average basis weight, and thickness of the obtained stretched PPS porous membrane were as shown in Table 2.
実施例13および14で得られた延伸ポリフェニレンスルフィド多孔質膜は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れ、また好ましい通気性を有しており、各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途に用いることができた。 The stretched polyphenylene sulfide porous membranes obtained in Examples 13 and 14 are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, and the like, and have favorable air permeability. Various filters, electrical insulating materials, papermaking canvases And could be used for applications such as battery separators.
実施例15、16
実施例1において、熱可塑性樹脂Aをカルナウバワックスが0.5重量%含有されたエチレンテレフタレート(70モル%)/エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート(30モル%)共重合ポリエステルに変更し、表2に示す未延伸PPS不織布と重ね合わせ、表1に示す条件にて貼り合わせ・延伸を行った以外は、実施例1と同様にして不織布−フィルム複合体を巻き取った。巻き取ったフィルムとPPS不織布の複合体からPPS不織布を剥離して、延伸PPS多孔質膜を得た。剥離性は良好であり、得られた延伸PPS多孔質膜の繊度、平均目付量、厚みは表2の通りであった。
Examples 15 and 16
In Example 1, the thermoplastic resin A was changed to an ethylene terephthalate (70 mol%) / ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate (30 mol%) copolymerized polyester containing 0.5% by weight of carnauba wax. The nonwoven fabric-film composite was wound up in the same manner as in Example 1 except that it was superposed on the unstretched PPS nonwoven fabric shown in Table 2 and bonded and stretched under the conditions shown in Table 1. The PPS nonwoven fabric was peeled from the wound film / PPS nonwoven composite to obtain a stretched PPS porous membrane. The peelability was good, and the fineness, average basis weight, and thickness of the obtained stretched PPS porous membrane were as shown in Table 2.
実施例15および16で得られた延伸ポリフェニレンスルフィド多孔質膜は、耐熱性、耐薬品性、難燃性などに優れ、また好ましい通気性を有しており、各種フィルター、電気絶縁材、抄紙カンバス、電池セパレーターなどの用途に用いることができた。 The stretched polyphenylene sulfide porous membranes obtained in Examples 15 and 16 are excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy, etc., and have favorable air permeability. Various filters, electrical insulation materials, papermaking canvases And could be used for applications such as battery separators.
比較例1〜6
表2に示す未延伸PPS不織布を実施例1で使用した縦延伸機、ステンターにより表1記載の条件で二軸延伸を行った。いずれのPPS不織布も縦延伸は可能であったがステンターによる横延伸で破れが多発し製品としては得られなかった。
Comparative Examples 1-6
The unstretched PPS nonwoven fabric shown in Table 2 was biaxially stretched under the conditions described in Table 1 using a longitudinal stretching machine and a stenter that were used in Example 1. Any of the PPS nonwoven fabrics could be stretched in the longitudinal direction, but it was not obtained as a product because tearing occurred frequently due to transverse stretching with a stenter.
比較例7
表2に示す未延伸PPS不織布を表1の温度条件に加熱されたロール群に導き、熱プレスを行ったところ繊維は融着し、多孔質膜状となった。得られた熱融着PPS多孔質膜は70μmと厚く、しかし、融着点の薄い膜は形成されておらず、電池セパレーターなどの用途に用いることが困難であった。
Comparative Example 7
When the unstretched PPS nonwoven fabric shown in Table 2 was introduced into a group of rolls heated to the temperature conditions shown in Table 1 and subjected to hot pressing, the fibers were fused to form a porous film. The obtained heat-sealed PPS porous film was as thick as 70 μm, but a film with a thin fusion point was not formed, and it was difficult to use it for applications such as a battery separator.
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JP2013014103A (en) * | 2011-07-06 | 2013-01-24 | Toray Ind Inc | Porous film and method of producing the same |
JP2017148987A (en) * | 2016-02-23 | 2017-08-31 | 東レ株式会社 | Method for manufacturing melt-blow nonwoven laminate |
CN115323506A (en) * | 2022-06-30 | 2022-11-11 | 武汉纺织大学 | Pipeline type strong intermeshing extruder and method for preparing PPS fiber and non-woven fabric |
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