JP2000327809A - イオン交換膜の製造方法 - Google Patents

イオン交換膜の製造方法

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JP2000327809A
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ion exchange
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珠生 奥屋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】破断や伸びなどの欠陥のないイオン交換膜を製
造する。 【解決手段】イオン交換樹脂を溶媒中に溶解または分散
させてキャスト原液2とし、該キャスト原液2を基材フ
ィルム1上にキャストさせた後、乾燥させてキャスト膜
6とし、最後に該基材フィルムからキャスト膜を剥離さ
せる工程からなる、イオン交換膜の製造方法において、
該基材フィルムのキャスト原液がキャストされる面のぬ
れ指数が20〜40dyne/cmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換膜の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】膜原料を溶媒中に溶解または分散させて
キャスト原液とし、該キャスト原液を基材フィルム上に
キャストさせた後、さらに乾燥させてキャスト膜とし、
最後に前記基材フィルムからキャスト膜を剥離するキャ
スト製膜方法は、広く行われている。従来キャスト製膜
の基材フィルムとしては、良好な熱間強度、化学的安定
性、表面の均一性、清浄性を備えかつ低コストである2
軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが、平滑な
キャスト面が得られることから広く使用されてきた。
【0003】しかし、2軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを基材フィルムとして採用した場合、キャ
スト膜との間の接着力が大きいため、キャスト膜の強度
が低い場合にはキャスト膜に伸びが生じたり、甚だしい
場合にはキャスト膜が破損することがあり、実用上重要
な問題となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前述の課題を解決することにあり、破損や伸びな
どの欠陥がないイオン交換膜の製造方法を提供するもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン交換樹
脂を溶媒中に溶解または分散させてキャスト原液とし、
該キャスト原液を基材フィルム上にキャストさせた後、
乾燥させてキャスト膜とし、最後に該基材フィルムから
キャスト膜を剥離させる工程からなる、イオン交換膜の
製造方法において、該基材フィルムのキャスト原液がキ
ャストされる面のぬれ指数が20〜40dyne/cm
であるイオン交換膜の製造方法を提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法を実施するため
の装置の一例を図1に示す。図1では、まず、走行する
平坦な基材フィルム1の一方の面上にイオン交換樹脂を
含んだキャスト原液2を、コーター3から流出させてキ
ャストした後、乾燥炉4の加熱手段を用いて乾燥させ、
最後に巻き取り部5で巻き取ることにより、基材フィル
ム上にキャスト膜6を得るものである。
【0007】本発明では、基材フィルム1のキャスト原
液がキャストされる面のぬれ指数が20〜40dyne
/cmであるので破損や伸びなどの欠陥のない表面平滑
性に優れたキャスト膜が得られる。なお、本発明の基材
フィルムのぬれ指数は、JIS K6768−1995
「ポリエチレン及びポリプロピレンフィルムのぬれ試験
方法」で測定されるものである。
【0008】基材フィルムのキャスト原液がキャストさ
れる面のぬれ指数が20dyne/cm未満の場合に
は、キャストするとキャスト原液が基材フィルムにはじ
かれて、平滑なキャスト面が形成されないので不適当で
ある。また基材フィルムのキャスト原液がキャストされ
る面のぬれ指数が40dyne/cmを超える場合、キ
ャスト膜と基材フィルムとの剥離性が悪いため、キャス
ト膜が伸ばされたり、甚だしい場合にはキャスト膜に破
損や破断が生じることがあるので不適当である。さらに
キャスト膜の基材フィルムと接する面の表面平滑性が悪
くなる問題もある。基材フィルムのキャスト原液がキャ
ストされる面のぬれ指数は、30〜40dyne/cm
がさらに好ましい。
【0009】また本発明で使用する基材フィルムのキャ
スト原液がキャストされる面の裏面のぬれ指数は、40
dyne/cm以下であると、キャスト膜付きの基材フ
ィルムを巻き取り、巻き戻す場合にキャスト膜と該裏面
の剥離性が良好であるためキャスト膜の破損や破断を生
ずることもなく、作業性もよいので好ましい。
【0010】本発明で使用する基材フィルムとしては、
基材フィルム全体が同一材料である場合には、剥離性の
点からフッ素樹脂が好ましい。特にぬれ性および剥離性
の点からエチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体
であることが、さらに好ましい。
【0011】また本発明で使用する基材フィルムとして
は、樹脂フィルムのキャスト原液がキャストされる面に
剥離性付与剤を塗布または焼き付けしてもよい。剥離性
付与剤としては、フッ素樹脂系エマルジョンやシリコー
ン系エマルジョン(例えば、東洋メタライジング社製、
商品名:セラピールSW、または、リンテック社製、商
品名:PET−100−GSなど)を使用できる。剥離
性付与剤を塗布する樹脂フィルムとしては、各種樹脂フ
ィルムが使用できるが、特に2軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフィルムが好適である。
【0012】キャスト原液は、イオン交換樹脂をエタノ
ールなどの溶媒に溶解または分散させたものである。イ
オン交換樹脂としては、パーフルオロ重合体が耐久性、
耐食性などの点で好ましい。本発明は特にパーフルオロ
重合体からなるカチオン交換膜に好適である。この場
合、さらにイオン交換能の点から、パーフルオロ重合体
は、カルボン酸基、ホスホン酸基およびスルホン酸基か
らなる群から選ばれる1種以上のカチオン交換性官能基
を有することがさらに好ましい。特にイオン交換膜がC
2=CF−(OCF2CF(CF3))x−O−(C
2y−SO3M(xは0または1、yは1〜5の整
数、Mは水素またはアルカリ金属である。)で表される
モノマーの重合体の場合が、好適である。
【0013】
【実施例】以下、例1および例3は本発明の実施例であ
り、例2および例4は本発明の比較例である。
【0014】[例1]CF2=CF−(OCF2CF(C
3))x−O−(CF2y−SO3M(xは0または
1、yは1〜5の整数、Mは水素またはアルカリ金属で
ある。)で表されるモノマーの重合体であるパーフルオ
ロ重合体からなるイオン交換樹脂微粒子をエタノール中
に分散させた後、粘度を上昇させるため1,3−ジクロ
ロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン(旭
硝子社製、商品名AK225)を25部添加し、キャス
ト原液とした。
【0015】基材フィルムとして幅1100mm、厚さ
0.1mmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムの両面に、剥離性付与剤としてシリコーン系エマル
ジョン(東洋メタライジング社製、商品名セラピールS
W)を塗布/焼き付けしたものを用いた。この基材フィ
ルム表面のぬれ指数は25dyne/cmであった。
【0016】平坦度を保つため張力を加えながら、この
基材フィルムを4m/分の速度で走行させておき、キャ
スト原液をコーターに連続的に供給して、幅1000m
m、厚さ0.2mmになるようにキャストした。これを
基材フィルムとともに、90℃のオーブン内に導入して
連続的に加熱することにより、キャスト原液から溶媒を
乾燥させた。この工程を5回繰り返し、基材フィルム上
に厚さ0.015mmのキャスト膜を形成した。
【0017】キャスト膜と基材フィルム間の剥離性を評
価するため、基材フィルムが付いた状態でキャスト膜の
サンプルを切り出した。剥離性の評価方法は、切り出し
たサンプルのキャスト膜に評価治具としてセロハン粘着
テープ(ニチバン社製、商品名セロテープ)を貼り、反
対面である基材表面には、評価治具としてアクリル板を
貼りつけた。なお、基材フィルムに貼りつけたアクリル
板は幅25mm、長さ90mm、厚さ5mmであり、一
方キャスト膜表面に貼りつけたセロハン粘着テープの接
着面積は幅25mm、長さ40mmである。
【0018】この評価治具を用いて180度ピーリング
法による接着力測定を行った結果、キャスト膜と基材フ
ィルム間の接着力は、2g/cmとかなり低い値であっ
た。これは、基材フィルムからのキャスト膜の剥離性が
良好であることを示している。
【0019】また剥離後の基材フィルムとキャスト膜の
界面の表面性状を確認するため、剥離後のキャスト膜の
セロハン粘着テープを貼りつけた面と反対側、すなわち
基材フィルムと接する面を目視と実体顕微鏡にて観察し
たが、特に破損や破断またはクラックなどの欠陥も見ら
れず、また膜の伸びも認められなかった。
【0020】[例2]例1において基材フィルムとし
て、剥離性付与剤を使用することなく2軸延伸ポリエチ
レンテレフタレートをそのまま使用する以外は、例1と
同様にしてキャスト製膜した。この場合の基材フィルム
表面のぬれ指数は42dyne/cmであった。
【0021】例1と同様に180度ピーリング法による
基材フィルムとキャスト膜の接着力測定を行った。その
結果、接着力が6g/cmと例1の3倍まで大きくなり
剥離性が低下した。また例1と同様にキャスト膜の基材
フィルムと接する面を観察したところ、所々に引きちぎ
られたような跡が残っていた。また対応する基材フィル
ム上にキャスト膜の一部が点在しているのが観察され
た。
【0022】[例3]基材フィルムとして厚さ0.1m
mのエチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体フィ
ルムを用いて、例1と同様の方法で、厚さ0.015m
mのキャスト膜を製膜した。なお、この基材フィルムの
ぬれ指数は23dyne/cmであった。
【0023】さらに例1と同様の方法で180度ピーリ
ング法によるキャスト膜と基材フィルム間の接着力を測
定したところ、0.4g/cmとかなり低い値が得ら
れ、剥離性が良好であることがわかった。また剥離後の
接着界面を観察したところ、キャスト膜に破損、破断や
クラックまたは伸び等の欠陥は観察されなかった。また
基材フィルムにもキャスト膜の付着は全くなかった。
【0024】[例4]例3において、エチレンとテトラ
フルオロエチレンとの共重合体フィルムの代わりにポリ
テトラフルオロエチレンフィルムを基材フィルムとして
用いた。この基材フィルムのぬれ指数は18dyne/
cmであった。例3と同様の方法で、原料から溶媒を乾
燥させたが、基材フィルムが原料をはじいたため、均一
なキャスト膜を得ることができなかった。
【0025】
【発明の効果】本発明の基材フィルム上でキャスト膜の
原液がはじかれることなく、しかもキャスト膜を基材フ
ィルムから剥がす際にも剥離性が良好で、キャスト膜に
破損、破断やクラックの発生がなく、しかも伸びのない
表面平滑性に優れた高品質のキャスト膜を得ることがで
きる。また、基材フィルムにキャスト膜がへばりつく問
題もなくなり、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】キャスト製膜の説明図。
【符号の説明】
1:基材フィルム 2:キャスト原液 3:コーター 4:乾燥炉 5:巻き取り部 6:キャスト膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29L 7:00 Fターム(参考) 4F071 AA15C AA27C AA30 AA43C AH02 BA02 BB02 BC01 FA01 FA02 FA05 FA06 FB01 FB05 FB08 FC01 FD02 FE02 FE06 4F205 AA04E AA16 AA17E AA24 AA48 AC05 AD05 AE09 AE10 AJ11 GA07 GB02 GC06 GE01 GE27 GF01 GF24 GN13 GN22 GN29 4J002 BB10X BD15X BE04W CF00X GD01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン交換樹脂を溶媒中に溶解または分散
    させてキャスト原液とし、該キャスト原液を基材フィル
    ム上にキャストさせた後、乾燥させてキャスト膜とし、
    最後に該基材フィルムからキャスト膜を剥離させる工程
    からなる、イオン交換膜の製造方法において、該基材フ
    ィルムのキャスト原液がキャストされる面のぬれ指数が
    20〜40dyne/cmであるイオン交換膜の製造方
    法。
  2. 【請求項2】基材フィルムのキャスト原液がキャストさ
    れる面の裏面のぬれ指数が40dyne/cm以下であ
    る請求項1記載のイオン交換膜の製造方法。
  3. 【請求項3】基材フィルムがフッ素樹脂である請求項1
    または2記載のイオン交換膜の製造方法。
  4. 【請求項4】フッ素樹脂がエチレンとテトラフルオロエ
    チレンの共重合体である請求項3記載のイオン交換膜の
    製造方法。
  5. 【請求項5】基材フィルムのキャスト原液がキャストさ
    れる面に剥離性付与剤を塗布または焼き付けしてある請
    求項1、2、3または4記載のイオン交換膜の製造方
    法。
  6. 【請求項6】イオン交換膜がパーフルオロ重合体である
    請求項1〜5のいずれか1記載のイオン交換膜の製造方
    法。
  7. 【請求項7】イオン交換膜が、カルボン酸基、ホスホン
    酸基およびスルホン酸基からなる群から選ばれる1種以
    上のカチオン交換性官能基を有するパーフルオロ重合体
    である請求項6記載のイオン交換膜の製造方法。
  8. 【請求項8】イオン交換膜が、CF2=CF−(OCF2
    CF(CF3))x−O−(CF2y−SO3M(xは0
    または1、yは1〜5の整数、Mは水素またはアルカリ
    金属である。)で表されるモノマーの重合体である請求
    項1〜7のいずれか1記載のイオン交換膜の製造方法。
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