JP2013110048A - Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane - Google Patents

Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane Download PDF

Info

Publication number
JP2013110048A
JP2013110048A JP2011255736A JP2011255736A JP2013110048A JP 2013110048 A JP2013110048 A JP 2013110048A JP 2011255736 A JP2011255736 A JP 2011255736A JP 2011255736 A JP2011255736 A JP 2011255736A JP 2013110048 A JP2013110048 A JP 2013110048A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
laminated film
electrolyte membrane
polymer electrolyte
solid polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011255736A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Machida
哲也 町田
Shinichiro Miyaji
新一郎 宮治
Kotaro Ishizuka
宏太郎 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2011255736A priority Critical patent/JP2013110048A/en
Publication of JP2013110048A publication Critical patent/JP2013110048A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane, having excellent workability, flexibility, and durability.SOLUTION: A laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane is obtained by laminating a biaxial oriented polyphenylene sulfide film (A) and a fluororesin-containing layer (B). The Young's moduli in the longitudinal direction and the cross direction of the laminated film are greater than or equal to 1.0 GPa and smaller than or equal to 2.5 GPa, and the thickness of the laminated film is greater than or equal to 100 μm.

Description

本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる固体高分子電解質膜の補強用積層フィルムに関する。さらに詳しくは、加工性、柔軟性、耐久性に優れた固体高分子電解質膜補強用積層フィルムに関する。   The present invention relates to a laminated film for reinforcing a polymer electrolyte membrane used in a polymer electrolyte fuel cell. More specifically, the present invention relates to a laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane excellent in processability, flexibility and durability.

近年、プロトン伝導性の固体高分子膜を電解質として用いる固体高分子形燃料電池の研究が進んでいる。この固体高分子形燃料電池は作動温度が低く、小型かつ軽量で、高効率で高出力密度を有するという特徴をもつため、車載用電源や家庭据置用のコジェネレーションシステム等として期待されている。   In recent years, research on solid polymer fuel cells using a proton-conducting solid polymer membrane as an electrolyte has been advanced. Since this polymer electrolyte fuel cell has features such as a low operating temperature, small size and light weight, high efficiency, and high output density, it is expected as an in-vehicle power source or a cogeneration system for home use.

この固体高分子形燃料電池に現在検討されている固体高分子膜は、厚さが50〜100μm程度のプロトン伝導性イオン交換膜であり、特に「ナフィオン」(デュポン社の登録商標)に代表さるスルホン酸基を含有するパーフルオロスルホン酸からなる陽イオン交換膜が広く検討されている。   The solid polymer membrane currently under study for this polymer electrolyte fuel cell is a proton conductive ion exchange membrane having a thickness of about 50 to 100 μm, and particularly represented by “Nafion” (a registered trademark of DuPont). Cation exchange membranes made of perfluorosulfonic acid containing sulfonic acid groups have been widely studied.

しかしながら、燃料電池を車載用電源やコジェネレーションシステム等の用途に使用するためには、スタック枚数の増加、固体高分子膜の膜抵抗の低減、膜の水分保持管理、低コスト化などの必要性から、固体高分子膜の薄膜化が要求されているが、薄い膜とすればコシが不足するために取り扱いが難しく、それぞれの電極との接合時、複数の単電池を積層してスタックとして組み合わせる組み立て作業時等の際に、その周縁部に皺が発生してしまうことがしばしば生じ、スタックの構成部材の中で最も機械的強度が低いことが生産性の点で問題となっている。   However, in order to use fuel cells for in-vehicle power supplies and cogeneration systems, it is necessary to increase the number of stacks, reduce the membrane resistance of solid polymer membranes, manage the moisture retention of membranes, and reduce costs. Therefore, it is required to reduce the thickness of the solid polymer film, but if it is a thin film, it is difficult to handle due to lack of stiffness, and when joining to each electrode, a plurality of single cells are stacked and combined as a stack During assembly work or the like, wrinkles often occur at the peripheral edge, and the lowest mechanical strength among the constituent members of the stack is a problem in terms of productivity.

そこで、特許文献1には、燃料電池セルの周縁部に、電解質膜を機械的に補強するとともに、電解質膜との境界面から燃料ガスや酸化剤ガスが漏れないように気密に接合された補強枠を備えること、また補強枠として、動作温度においても所要の機械的強度,耐食性等を有するものが好ましく、一例としてポリカーボネート、その他ポリエチレンテレフタレート、ガラス繊維強化エポキシ樹脂等の熱硬化性のプラスチック、チタン等の耐食性金属、あるいはカーボンを用いたものが記載されている。また、特許文献2には、固体高分子電解質膜の両面に固定された多孔質体の外周端部に、気密性を有した枠部材を用いることが開示されており、補強材の具体的な材料としては、ポリカーボネート、エチレンプロピレン共重合体、ポリエステル、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、またはアクリロニトリルスチレン等の熱可塑性樹脂を用いたものが挙げられている。   Therefore, in Patent Document 1, the electrolyte membrane is mechanically reinforced at the peripheral portion of the fuel battery cell, and the reinforcement is airtightly bonded so that fuel gas and oxidant gas do not leak from the boundary surface with the electrolyte membrane. It is preferable to provide a frame and a reinforcing frame having required mechanical strength, corrosion resistance, etc. even at an operating temperature. For example, polycarbonate, other polyethylene terephthalate, thermosetting plastic such as glass fiber reinforced epoxy resin, titanium, etc. And the like using a corrosion-resistant metal such as carbon or carbon. Patent Document 2 discloses that a frame member having airtightness is used at the outer peripheral end of a porous body fixed on both surfaces of a solid polymer electrolyte membrane. Examples of the material include those using a thermoplastic resin such as polycarbonate, ethylene propylene copolymer, polyester, modified polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, or acrylonitrile styrene.

一方、特許文献3には高い機械的強度および加工温度・使用温度域において優れた耐熱寸法安定性を有し、また高湿度の使用環境において優れた加水分解性を有する、固体高分子電解質膜の補強用フィルムとして、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレートを主たる成分とする二軸配向ポリエステルフィルムが開示されている。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a solid polymer electrolyte membrane having high mechanical strength, excellent heat-resistant dimensional stability in a processing temperature / use temperature range, and excellent hydrolyzability in a high humidity use environment. A biaxially oriented polyester film containing polyethylene naphthalene dicarboxylate as a main component is disclosed as a reinforcing film.

また、特許文献4には燃料電池に使用されるシール一体型膜電極接合体において、シール部材の内部にシール部材よりも剛性の高い補強部材を有すること、該補強部材を構成する樹脂としてポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリイミドが例示されている。   Patent Document 4 discloses that a seal-integrated membrane electrode assembly used in a fuel cell has a reinforcing member having rigidity higher than that of the sealing member inside the sealing member, and polyethylene resin as a resin constituting the reinforcing member. Examples include phthalate, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyether ether ketone, polyimide, polypropylene, and polyimide.

このように、固体高分子電解質補強部材として、主として機械的強度面から種々の樹脂が候補として挙げられているのが現状である。それらの中で、ポリエステル樹脂は、高温・高湿状態で使用されるため耐加水分解性が十分でないことがあり、一方、ポリフェニレンサルファイドは耐加水分解性に優れるものの、柔軟性、加工性に乏しい問題があった。   As described above, as the solid polymer electrolyte reinforcing member, various resins are listed as candidates mainly from the viewpoint of mechanical strength. Among them, polyester resins may not have sufficient hydrolysis resistance because they are used in high temperature and high humidity conditions, while polyphenylene sulfide is excellent in hydrolysis resistance but lacks flexibility and workability. There was a problem.

特開平7−65847号公報JP 7-65847 A 特開平10−199551号公報JP 10-199551 A 特開2007−103170号公報JP 2007-103170 A 特開2007−250249号公報JP 2007-250249 A

そこで本発明の目的は、前記のような種々の問題点を解決すること、すなわち、加工性、柔軟性、耐久性に優れた固体高分子電解質膜補強用積層フィルムを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the various problems as described above, that is, to provide a laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane excellent in workability, flexibility and durability. .

上記課題を解決するため、本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、主として次の構成を有する。すなわち、
(1)固体高分子電解質膜の補強用に用いる積層フィルムであって、該積層フィルムが、二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルム(A)とフッ素樹脂を含む層(B)とが積層されてなることを特徴とする固体高分子電解質膜補強用積層フィルム、
(2)フッ素樹脂がエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体であることを特徴とする(1)に記載の固体高分子電解質膜補強フィルム、
(3)該積層フィルムの長手方向および幅方向のヤング率が1.0GPa以上、2.5GPa以下である(1)または(2)に記載の固体高分子電解質膜補強用積層フィルム、
(4)該積層フィルムの厚みが100μm以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の固体高分子電解質膜補強用積層フィルム、である。
In order to solve the above problems, the solid polymer electrolyte membrane reinforcing laminated film of the present invention mainly has the following constitution. That is,
(1) A laminated film used for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane, wherein the laminated film is formed by laminating a biaxially oriented polyphenylene sulfide film (A) and a layer (B) containing a fluororesin. A laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane,
(2) The solid polymer electrolyte membrane reinforcing film according to (1), wherein the fluororesin is an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer,
(3) The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane according to (1) or (2), wherein Young's modulus in the longitudinal direction and the width direction of the laminated film is 1.0 GPa or more and 2.5 GPa or less,
(4) The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane according to any one of (1) to (3), wherein the thickness of the laminated film is 100 μm or more.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、加工性、柔軟性、耐久性に優れることから、固体高分子電解質膜補強用フィルムとして好適に用いることができる。   Since the laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention is excellent in processability, flexibility and durability, it can be suitably used as a film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane.

以下、本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムについて説明する。   Hereinafter, the laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention will be described.

本発明に用いられる二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルム(A)を構成するポリフェニレンスルフィド(以下PPSと略称する場合がある)樹脂は、p−フェニレンスルフィド単位が90モル%以上、好ましくは、95モル%以上含む樹脂である。成分が90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、耐薬品性、機械特性などを損なうことがある。   The polyphenylene sulfide (hereinafter sometimes abbreviated as PPS) resin constituting the biaxially oriented polyphenylene sulfide film (A) used in the present invention has a p-phenylene sulfide unit of 90 mol% or more, preferably 95 mol% or more. Resin. If the component is less than 90 mol%, the crystallinity and heat transition temperature of the polymer are low, and the heat resistance, chemical resistance, mechanical properties, etc., which are the characteristics of PPS, may be impaired.

上記PPS樹脂において繰り返し単位の10モル%未満、好ましくは5モル%未満であれば、共重合可能な他のスルフィド結合を含有する単位が含まれていても差し支えない。繰り返し単位の10モル%未満、好ましくは5モル%未満の繰り返し単位としては、例えば、3官能単位、エーテル単位、スルホン単位、ケトン単位、メタ結合単位、アルキル基などの置換基を有するアリール単位、ビフェニル単位、ターフェニレン単位、ビニレン単位およびカーボネート単位などが例として挙げられ、具体例として、下記の構造単位を挙げることができる。これらのうち一つまたは二つ以上共存させて構成することができる。この場合、該構成単位は、ランダム型またはブロック型のいずれの共重合方法であってもよい。   If the PPS resin is less than 10 mol%, preferably less than 5 mol% of the repeating unit, it may contain other copolymerizable units containing sulfide bonds. As the repeating unit of less than 10 mol%, preferably less than 5 mol% of the repeating unit, for example, a trifunctional unit, an ether unit, a sulfone unit, a ketone unit, a meta bond unit, an aryl unit having a substituent such as an alkyl group, Examples include biphenyl units, terphenylene units, vinylene units, carbonate units, and the like, and specific examples include the following structural units. One or more of these can coexist. In this case, the structural unit may be either a random type or a block type copolymerization method.

Figure 2013110048
Figure 2013110048

本発明に用いられる二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルム(A)は、かかるPPS樹脂をA層を構成する樹脂に対して90重量%以上含むことが好ましい態様である。10重量%未満であれば、PPS以外の熱可塑性樹脂を含有することが可能であり、例えば、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などの各種ポリマーおよびこれらのポリマーの少なくとも1種を含むブレンド物を挙げることができる。   The biaxially oriented polyphenylene sulfide film (A) used in the present invention preferably includes 90% by weight or more of the PPS resin relative to the resin constituting the A layer. If it is less than 10% by weight, it is possible to contain a thermoplastic resin other than PPS. For example, polyamide, polyetherimide, polyethersulfone, polysulfone, polyphenylene ether, polyester, polyarylate, polyamideimide, polycarbonate, Examples thereof include various polymers such as polyolefins, polyether ether ketones, fluororesins, and blends containing at least one of these polymers.

また、無機または有機フィラー、滑剤、着色剤、紫外線吸収剤、相溶化剤などの添加剤を含むこともできる。   Moreover, additives, such as an inorganic or organic filler, a lubricant, a coloring agent, a ultraviolet absorber, a compatibilizing agent, can also be included.

PPS樹脂の溶融粘度は、溶融混練が可能であれば特に限定されないが、温度315℃で剪断速度200(1/sec)のもとで、100〜2000Pa・sの範囲であることが好ましく、さらに好ましくは200〜1,000Pa・sの範囲である。   The melt viscosity of the PPS resin is not particularly limited as long as melt kneading is possible, but it is preferably in the range of 100 to 2000 Pa · s at a temperature of 315 ° C. and a shear rate of 200 (1 / sec). Preferably it is the range of 200-1,000 Pa.s.

本発明で用いるPPS樹脂は種々の方法、例えば、特公昭45−3368号公報に記載される比較的分子量の小さな重合体を得る方法、あるいは、特公昭52−12240号公報や特開昭61−7332号公報に記載される比較的分子量の大きい重合体を得る方法などによって製造することができる。   The PPS resin used in the present invention can be prepared by various methods, for example, a method for obtaining a polymer having a relatively small molecular weight described in JP-B-45-3368, or JP-B-52-12240 and JP-A-61-61. It can be produced by a method for obtaining a polymer having a relatively large molecular weight as described in Japanese Patent No. 7332.

本発明において二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルムとは、前記ポリフェニレンスルフィド樹脂を溶融成形してシート状とし、2軸延伸、熱処理して得ることができる。   In the present invention, the biaxially oriented polyphenylene sulfide film can be obtained by melt-molding the polyphenylene sulfide resin into a sheet shape, biaxial stretching, and heat treatment.

該フィルムの配向度は、広角X線回折で2θ=20〜21度の結晶ピークについて求めた配向度OFが、End方向およびEdge方向で0.07〜0.50、Through方向で0.60〜1.00の範囲にあることが好ましい。   The orientation degree of the film was 0.07 to 0.50 in the End direction and Edge direction, and 0.60 to 0.60 in the Through direction, as determined for the crystal peak of 2θ = 20 to 21 degrees by wide-angle X-ray diffraction. It is preferably in the range of 1.00.

また、該フィルムの厚さは、25〜250μmの範囲が好ましく、より好ましくは、50〜125μmである。   Moreover, the thickness of this film has the preferable range of 25-250 micrometers, More preferably, it is 50-125 micrometers.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムに用いる上記二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルムは、フィルムの長手方向および幅方向の破断伸度が60%以上、150%以下であることが柔軟性、シール性の観点から好ましい。ここでフィルムの長手方向とは、フィルム製膜時の連続製膜方向を指し、MD方向と称することもある。また、幅方向とは、フィルム連続製膜方向に直交する方向を指し、TD方向と称することもある。   The biaxially oriented polyphenylene sulfide film used for the laminated film for reinforcing the solid polymer electrolyte membrane of the present invention has flexibility and seal that the breaking elongation in the longitudinal direction and the width direction of the film is 60% or more and 150% or less. From the viewpoint of sex. Here, the longitudinal direction of the film refers to the continuous film forming direction during film formation, and may be referred to as the MD direction. Further, the width direction refers to a direction orthogonal to the film continuous film forming direction, and may be referred to as a TD direction.

かかる破断伸度は、より好ましくは、100%以上、150%以下である。破断伸度が60%未満の場合、積層フィルムの柔軟性が低下し、シール性が低下する場合がある。破断伸度が150%を超えると、積層フィルムの腰が弱くなり、加工性が低下する場合がある。   Such elongation at break is more preferably 100% or more and 150% or less. When the elongation at break is less than 60%, the flexibility of the laminated film is lowered, and the sealing performance may be lowered. When the elongation at break exceeds 150%, the laminated film becomes weak and the workability may be lowered.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムのフッ素樹脂を含む層(B)を構成するフッ素樹脂は、フッ素を含有するモノマーを重合または他の適当なモノマーと共重合させたものであれば特に制限はない。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン(FEP)、ポリビニリデンフルオライド共重合体(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン共重合体(PCFE)、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体(ECTFE)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)などから選ばれる少なくともいずれかを用いることができる。なお、本発明においては、PPSとの接着性の観点から、ETFEを用いるのが好ましい。   The fluororesin constituting the layer (B) containing the fluororesin of the laminated film for reinforcing the solid polymer electrolyte membrane of the present invention may be any one obtained by polymerizing or copolymerizing a fluorine-containing monomer with another appropriate monomer. There is no particular limitation. Specifically, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP), polyvinylidene fluoride copolymer (PVDF), At least one selected from polychlorotrifluoroethylene copolymer (PCFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), and the like can be used. In the present invention, ETFE is preferably used from the viewpoint of adhesiveness with PPS.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルム(A)とフッ素樹脂を含む層(B)とが積層されたものである。A/Bの2層構成で用いることが可能であるが、B/A/Bの3層構成が、加工性、柔軟性、耐久性の観点から好ましい。   The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention is obtained by laminating a biaxially oriented polyphenylene sulfide film (A) and a layer (B) containing a fluororesin. Although it can be used in a two-layer configuration of A / B, a three-layer configuration of B / A / B is preferable from the viewpoints of workability, flexibility, and durability.

本発明においては、本発明の目的を阻害しない範囲で他の樹脂を含む層(C)がさらに積層されていてもよい。   In the present invention, a layer (C) containing another resin may be further laminated as long as the object of the present invention is not impaired.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムを構成する層(A)および層(B)の厚みの割合は、(B層を構成する厚みの合計)/(A層を構成する厚みの合計)が0.5以上、10以下であることが好ましく、より好ましくは、1以上、5以下である。0.5未満の場合、柔軟性が十分に保てない場合があり、10を超えると、積層フィルムの腰が弱くなり、加工性が低下する場合がある。   The ratio of the thickness of the layer (A) and the layer (B) constituting the laminated film for reinforcing the solid polymer electrolyte membrane of the present invention is (total thickness constituting the B layer) / (total thickness constituting the A layer) ) Is preferably 0.5 or more and 10 or less, more preferably 1 or more and 5 or less. If it is less than 0.5, the flexibility may not be sufficiently maintained, and if it exceeds 10, the waist of the laminated film becomes weak and workability may be reduced.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、フィルムの長手方向および幅方向のヤング率が1.0GPa以上、2.5GPa以下であることが加工性の観点から好ましい。ここでフィルムの長手方向とは、フィルム製膜時の連続製膜方向を指し、MD方向と称することもある。また、幅方向とは、フィルム連続製膜方向に直交する方向を指し、TD方向と称することもある。   In the laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention, the Young's modulus in the longitudinal direction and the width direction of the film is preferably 1.0 GPa or more and 2.5 GPa or less from the viewpoint of workability. Here, the longitudinal direction of the film refers to the continuous film forming direction during film formation, and may be referred to as the MD direction. Further, the width direction refers to a direction orthogonal to the film continuous film forming direction, and may be referred to as a TD direction.

かかるヤング率は、より好ましくは、1.5GPa以上、2.0GPa以下である。ヤング率が1.0GPa未満の場合、積層フィルムの腰が弱くなり、加工性が低下する場合がある。ヤング率が2.5GPaを超えると、柔軟性が十分に保てず、シール性が低下する場合がある。   Such Young's modulus is more preferably 1.5 GPa or more and 2.0 GPa or less. If the Young's modulus is less than 1.0 GPa, the laminated film becomes weak and the workability may be reduced. When the Young's modulus exceeds 2.5 GPa, the flexibility cannot be sufficiently maintained, and the sealing performance may be deteriorated.

上述のヤング率は、A層およびB層を前記の層厚みの範囲で積層し、また更にA層を後述する製膜方法で二軸延伸することにより得ることが可能となる。   The above-mentioned Young's modulus can be obtained by laminating the A layer and the B layer in the range of the above layer thicknesses, and further biaxially stretching the A layer by a film forming method described later.

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムの厚みは、高分子電解質膜の補強の観点から100μm以上が好ましく、より好ましくは150μm以上である。   The thickness of the laminated film for reinforcing the solid polymer electrolyte membrane of the present invention is preferably 100 μm or more, more preferably 150 μm or more from the viewpoint of reinforcement of the polymer electrolyte membrane.

本発明の二軸配向ポリアリーレンスルフィドフィルム層(A)およびフッ素樹脂を含む層(B)を積層する方法は、特に限定されないが、接着剤を介さずに積層する方法が耐久性の観点から好ましく用いられる。接着剤を介さずに積層する方法としては、高温高圧下で両者を熱圧着する方法や、A層および/またはB層のフィルム表面にコロナ処理、グロー放電処理、プラズマ処理などの化学的、物理的処理を施したのち熱圧着して積層する方法などを用いることができる。   The method of laminating the biaxially oriented polyarylene sulfide film layer (A) and the layer (B) containing a fluororesin of the present invention is not particularly limited, but a method of laminating without using an adhesive is preferable from the viewpoint of durability. Used. As a method of laminating without using an adhesive, a method of thermocompression bonding them under high temperature and high pressure, a chemical or physical process such as corona treatment, glow discharge treatment or plasma treatment on the film surface of the A layer and / or B layer. For example, a method of performing thermocompression bonding and laminating after subjecting to the target treatment can be used.

本願発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、固体高分子電解質型燃料電池の固体高分子電解質膜の補強用フィルムとして好適に用いられる。補強用フィルムは、電解質膜の周縁部と貼り合わせて使用することができる。   The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention is suitably used as a reinforcing film for a solid polymer electrolyte membrane of a solid polymer electrolyte fuel cell. The reinforcing film can be used by being bonded to the peripheral edge of the electrolyte membrane.

次いで、本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムの製造方法をフッ素樹脂としてETFEを例にとって説明するが、本発明は、下記の記載に限定して解釈されるものではない。   Subsequently, although the manufacturing method of the laminated | multilayer film for solid polymer electrolyte membrane reinforcement of this invention is demonstrated taking ETFE as an example as a fluororesin, this invention is limited to the following description and is not interpreted.

本発明に用いる二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルムの製造は、硫化ナトリウムとp−ジクロロベンゼンをN-メチル-2ーピロリドン(NMP)などのアミド系極性溶媒中で、高温高圧下で反応させる。必要に応じて、トリハロベンゼンなどの共重合成分を含ませることも可能である。重合度調整剤として苛性カリやカルボン酸アルカリ金属塩などを添加し230〜280℃で重合反応させる。重合後にポリマーを冷却し、ポリマーを水スラリーとしてフィルターで濾過後、粒状ポリマーを得る。これを酢酸塩などの水溶液中で30〜100℃、10〜60分攪拌処理し、イオン交換水にて30〜80℃で数回洗浄、乾燥してPPS粉末を得る。この粉末ポリマーを酸素分圧10トール以下、好ましくは5トール以下でNMPにて洗浄後、30〜80℃のイオン交換水で数回洗浄し、5トール以下の減圧下で乾燥する。かくして得られたポリマーは、実質的に線状のPPSポリマーであるので、安定した延伸・製膜が可能になる。   In the production of the biaxially oriented polyphenylene sulfide film used in the present invention, sodium sulfide and p-dichlorobenzene are reacted in an amide polar solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at high temperature and high pressure. If necessary, a copolymer component such as trihalobenzene can be included. Caustic potash or alkali metal carboxylate is added as a polymerization degree adjusting agent, and a polymerization reaction is performed at 230 to 280 ° C. After the polymerization, the polymer is cooled, and the polymer is filtered as a water slurry through a filter to obtain a granular polymer. This is stirred in an aqueous solution such as acetate at 30 to 100 ° C. for 10 to 60 minutes, washed several times with ion exchange water at 30 to 80 ° C. and dried to obtain a PPS powder. The powder polymer is washed with NMP at an oxygen partial pressure of 10 torr or less, preferably 5 torr or less, then washed several times with ion exchange water at 30 to 80 ° C., and dried under a reduced pressure of 5 torr or less. Since the polymer thus obtained is a substantially linear PPS polymer, stable stretching and film formation are possible.

かくして得られた粉状あるいは粒状ポリマーをペレット化し、180℃で3時間以上真空乾燥したのち、押出機の溶融部を300〜350℃の温度、好ましくは320〜340℃に加熱された押出機に投入する。その後、押出機を経た溶融ポリマーをフィルター内に通過させ、その溶融ポリマーをTダイの口金を用いてシート状に吐出する。このフィルター部分や口金の設定温度は、押出機の溶融部の温度より3〜20℃高い温度にすることが好ましく、より好ましくは5〜15℃高い温度にする。このシート状物を表面温度20〜70℃の冷却ドラム上に密着させて冷却固化し、実質的に無配向状態の未延伸PPSフィルムを得る。   After the powdery or granular polymer thus obtained is pelletized and vacuum-dried at 180 ° C for 3 hours or more, the molten part of the extruder is heated to a temperature of 300 to 350 ° C, preferably 320 to 340 ° C. throw into. Thereafter, the molten polymer passed through the extruder is passed through a filter, and the molten polymer is discharged into a sheet form using a die of a T die. The set temperature of the filter part and the die is preferably 3 to 20 ° C higher than the temperature of the melting part of the extruder, more preferably 5 to 15 ° C. This sheet-like material is brought into close contact with a cooling drum having a surface temperature of 20 to 70 ° C. to be cooled and solidified to obtain a substantially non-oriented unstretched PPS film.

次に、該シートを長手方向に2倍〜4倍、好ましくは3〜4倍、さらに好ましくは3〜3.4倍に1段もしくは2段以上の多段で延伸する(MD延伸)。延伸温度は、Tg(PPSのガラス転移温度)〜(Tg+40)℃、好ましくは(Tg+5)〜(Tg+30)℃の範囲である。   Next, the sheet is stretched in the multi-stage of 1 to 2 or more stages (MD stretching) in the longitudinal direction 2 to 4 times, preferably 3 to 4 times, more preferably 3 to 3.4 times. The stretching temperature is in the range of Tg (glass transition temperature of PPS) to (Tg + 40) ° C., preferably (Tg + 5) to (Tg + 30) ° C.

MD延伸に続き、テンターなどで幅方向(TD方向)に3〜4倍、好ましくは3〜3.5倍に1段もしくは2段以上の多段で延伸する(TD延伸)。延伸温度は、Tg(PPSのガラス転移温度)〜(Tg+30)℃、好ましくは、(Tg+5)〜(Tg+20)℃の範囲である。   Following MD stretching, the film is stretched in multiple stages of 1 to 2 or more stages in the width direction (TD direction) by a tenter or the like, preferably 3 to 3.5 times (TD stretching). The stretching temperature is in the range of Tg (glass transition temperature of PPS) to (Tg + 30) ° C., preferably (Tg + 5) to (Tg + 20) ° C.

本発明の二軸配向PPSフィルムは、柔軟性の観点から面積倍率(MD方向の倍率とTD方向の倍率の積)として13倍以下が好ましく、12倍以下がより好ましく、11.5倍以下が更に好ましい。   From the viewpoint of flexibility, the biaxially oriented PPS film of the present invention is preferably 13 times or less, more preferably 12 times or less, and more preferably 11.5 times or less as an area magnification (product of MD direction magnification and TD direction magnification). Further preferred.

次に、この延伸フィルムを緊張下で熱固定する。本発明においては、2段以上の異なる温度の工程で行う方法がフィルム幅方向の厚みムラ、配向ムラ、平面性の観点から好ましい態様である。1段目の熱固定の最高温度は160〜220℃、好ましくは180〜220℃であり、処理時間は1〜15秒、好ましくは1〜10秒である。続いて行う後段の熱固定の最高温度は240〜280℃、好ましくは、260〜280℃である。さらにこのフィルムを240〜280℃、より好ましく260〜280℃で幅方向に弛緩処理する。弛緩率は、0.1〜8%であることが好ましく、より好ましくは2〜5%の範囲である。   Next, this stretched film is heat-set under tension. In the present invention, a method carried out in steps of two or more different temperatures is a preferred embodiment from the viewpoint of thickness unevenness in the film width direction, orientation unevenness, and flatness. The maximum temperature for heat setting in the first stage is 160 to 220 ° C., preferably 180 to 220 ° C., and the treatment time is 1 to 15 seconds, preferably 1 to 10 seconds. Subsequently, the maximum temperature of the subsequent heat setting is 240 to 280 ° C, preferably 260 to 280 ° C. Furthermore, this film is subjected to a relaxation treatment in the width direction at 240 to 280 ° C, more preferably 260 to 280 ° C. The relaxation rate is preferably 0.1 to 8%, more preferably 2 to 5%.

本発明に用いるETFE層は、ETFEを320℃〜350℃で溶融押出し、冷却ドラム上にキャストして製造する周知の方法、もしくは市販のフィルムを用いて形成することができる。   The ETFE layer used in the present invention can be formed by using a known method of melt-extrusion of ETFE at 320 ° C. to 350 ° C. and casting on a cooling drum, or a commercially available film.

次に、二軸配向PPSフィルムとETFE層を積層するには、あらかじめPPSフィルムおよびETFEフィルムの接着面をプラズマ処理したのち、高温高圧下で両者を熱圧着する方法を用いることができる。この場合、温度150〜250℃、圧力5〜50kg/cmが好ましい。 Next, in order to laminate the biaxially oriented PPS film and the ETFE layer, it is possible to use a method in which the adhesive surfaces of the PPS film and the ETFE film are preliminarily plasma-treated and then thermocompression bonded under high temperature and high pressure. In this case, a temperature of 150 to 250 ° C. and a pressure of 5 to 50 kg / cm 2 are preferable.

3層積層の場合は、二軸配向PPSフィルムとETFEフィルムを積層したのち、もう1層のETFEをPPS側に積層してもよいし、3層重ねて同時に積層してもよい。   In the case of three-layer lamination, after biaxially oriented PPS film and ETFE film are laminated, another layer of ETFE may be laminated on the PPS side, or three layers may be laminated simultaneously.

かくして得られた積層フィルムは、固体高分子電解質型燃料電池の固体高分子電解質膜の補強用フィルムとして好適に用いることができ、特に、加工性、柔軟性、耐久性が要求される電解質膜の周縁部の補強部材として適している。   The laminated film thus obtained can be suitably used as a reinforcing film for a solid polymer electrolyte membrane of a solid polymer electrolyte fuel cell, and in particular, an electrolyte membrane that requires processability, flexibility, and durability. Suitable as a reinforcing member for the peripheral edge.

物性値あるいは性質の測定方法あるいは評価方法は次のとおりである。
(1)ヤング率
ASTM−D882(1999)に規定された次の方法に従って、インストロンタイプの引張試験機(オリエンテック社製AMF/RTA-100)を用いて、幅10mmのサンプルフィルムをチャック間長さ50mmとなるようにセットし、25℃の温度で、55%RHの雰囲気条件下で引張速度300mm/分で引張試験を行う。
The measurement method or evaluation method of physical property values or properties is as follows.
(1) Young's modulus Using an Instron type tensile tester (Orientec AMF / RTA-100) according to the following method prescribed in ASTM-D882 (1999), a sample film with a width of 10 mm is placed between chucks. The length is set to 50 mm, and a tensile test is performed at a temperature of 25 ° C. and an atmospheric condition of 55% RH at a tensile speed of 300 mm / min.

ヤング率は、フィルム長手方向および幅方向についてそれぞれ五回測定を行い、算術平均して求められる。   The Young's modulus is obtained by performing arithmetic average for five measurements in the film longitudinal direction and the width direction, respectively.

測定装置:オリエンテック(株)製フィルム強伸度自動測定装置“テンシロンAMF/RTA−100”
試料サイズ:幅10mm×長さ150mm
引張り速度:300mm/分
測定環境:25℃、55%RH
(2)破断伸度
ASTM−D882(1999)に規定された方法に従って、インストロンタイプの引張試験機(オリエンテック社製AMF/RTA-100)を用いて、幅10mmのサンプルフィルムをチャック間長さ50mmとなるようにセットし、25℃の温度で、相対湿度55%(55%RH)の雰囲気条件下で引張速度300mm/分で引張試験を行う。
Measuring device: Orientec Co., Ltd. film strong elongation automatic measuring device “Tensilon AMF / RTA-100”
Sample size: width 10mm x length 150mm
Tensile speed: 300 mm / min Measurement environment: 25 ° C., 55% RH
(2) Elongation at break Using a Instron type tensile tester (Orientec AMF / RTA-100) according to the method specified in ASTM-D882 (1999), a sample film with a width of 10 mm was measured between chucks. A tensile test is performed at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 55% (55% RH) at a tensile speed of 300 mm / min.

破断伸度は、フィルムの長手方向および幅方向についてそれぞれ五回測定を行い、算術平均して求められる。   The elongation at break is determined by arithmetically averaging five measurements each in the longitudinal direction and the width direction of the film.

測定装置:オリエンテック(株)製フィルム強伸度自動測定装置“テンシロンAMF/RTA−100”
試料サイズ:幅10mm×試長間150mm
引張り速度:300mm/分
測定環境:25℃、55%RH
(3)加水分解性(耐久性)
サンプルフィルムを幅10mm×長さ150mmに切り出した短冊状の試料片を、121℃・2atm・濡れ飽和モード・100%RHに設定した環境試験機内にステンレス製のクリップで吊り下げる。その後、10時間ごとに試料片を取り出し、破断強度を測定する。フィルム長手方向および幅方向についてそれぞれの方向について、処理時間10時間ごとにn数=5で破断強度を測定して、各方向の平均値を求め、下記式(1)で表わされる破断強度保持率を算出した。さらに期間ごとの縦方向及び横方向の破断強度保持率の平均値を求め、破断強度保持率が初期値の50%になるまでの半減期時間を求めて、耐加水分解性を下記基準で評価した。
Measuring device: Orientec Co., Ltd. film strong elongation automatic measuring device “Tensilon AMF / RTA-100”
Sample size: width 10mm x test length 150mm
Tensile speed: 300 mm / min Measurement environment: 25 ° C., 55% RH
(3) Hydrolyzability (durability)
A strip-shaped sample piece obtained by cutting the sample film into a width of 10 mm and a length of 150 mm is suspended with a stainless steel clip in an environmental test machine set to 121 ° C., 2 atm, wet saturation mode, and 100% RH. Thereafter, sample pieces are taken out every 10 hours and the breaking strength is measured. About each direction about a film longitudinal direction and the width direction, breaking strength was measured by n number = 5 every processing time 10 hours, the average value of each direction was calculated | required, and breaking strength retention represented by following formula (1) Was calculated. Furthermore, the average value of the breaking strength retention in the longitudinal direction and the transverse direction for each period is obtained, the half-life time until the breaking strength retention reaches 50% of the initial value is obtained, and the hydrolysis resistance is evaluated according to the following criteria. did.

○:破断強度保持率の半減期が300時間以上
×:破断強度保持率の半減期が300時間未満
測定装置:オリエンテック(株)製フィルム強伸度自動測定装置“テンシロンAMF/RTA−100”
引張り速度:300mm/分
測定環境:25℃、55%RH
破断強度保持率(%)=(破断強度X/初期の破断強度X0)×100 ・・・(1)
(式中、破断強度Xは、121℃、2atm、100%RHの条件で所定時間処理後の破断強度(単位:MPa)、破断強度X0は処理前の初期の破断強度(単位:MPa)をそれぞれ表す)
(4)積層フィルム厚み
電子マイクロメータ(アンリツ(株)製の商品名「K−312A型」)を用いて針圧30gにてフィルム厚みを測定した。
(5)各層厚み
積層フィルムの各層厚みは、フィルムの小片をエポキシ樹脂(リファインテック(株)製の商品名「エポマウント」)中に包埋し、Reichert−Jung社製Microtome2050を用いて包埋樹脂ごと50nm厚さにスライスし、透過型電子顕微鏡(LEM−2000)により加速電圧100KVで測定して求めた。
(6)加工性
電解質膜として100mm四方のパーフルオロスルホン酸樹脂(デュポン社製:ナフィオン117)を用い、その両面に枠状の積層フィルム(外周100mm×100mm、内周80mm×80mm)を重ねて140℃で熱プレスにより接合し、以下の基準で加工性を評価した。
加工性
○: 電解質膜の部分にしわ、破れ、破損などの変化が観察されず、加圧により補強部材の変形、位置ずれなどなく補強性能に優れている
×: 電解質膜の部分にしわ、破れ、破損の少なくともいずれか1つが観察され、加圧による補強部材の変形、位置ずれの少なくとも1つが観察され、補強性能が十分ではない
(7)シール性(柔軟性)
電解質膜として100mm四方のパーフルオロスルホン酸樹脂(デュポン社製:ナフィオン117)を用い、その両面に枠状の積層フィルム(外周100mm×100mm、内周80mm×80mm)を重ねて140℃で熱プレスにより接合し、燃料電池セルに組み込み、これを水没させセルの片側に圧縮空気を送り、反対側から気泡が発生するようにした。その際、圧縮空気の圧力を0MPaから徐々に上昇させていった。
○: Half life of breaking strength retention is 300 hours or more ×: Half life of breaking strength retention is less than 300 hours
Measuring device: Orientec Co., Ltd. film strong elongation automatic measuring device “Tensilon AMF / RTA-100”
Tensile speed: 300 mm / min Measurement environment: 25 ° C., 55% RH
Breaking strength retention ratio (%) = (breaking strength X / initial breaking strength X0) × 100 (1)
(In the formula, the breaking strength X is the breaking strength after treatment for a predetermined time under the conditions of 121 ° C., 2 atm, 100% RH (unit: MPa), and the breaking strength X0 is the initial breaking strength before treatment (unit: MPa). Respectively)
(4) Laminated film thickness Film thickness was measured at 30 g of needle pressure using an electronic micrometer (trade name “K-312A type” manufactured by Anritsu Co., Ltd.).
(5) Thickness of each layer The thickness of each layer of the laminated film is determined by embedding a small piece of film in an epoxy resin (trade name “Epomount” manufactured by Refine Tech Co., Ltd.) and embedding using a Microtome 2050 manufactured by Reichert-Jung. The whole resin was sliced to a thickness of 50 nm and measured by an accelerating voltage of 100 KV using a transmission electron microscope (LEM-2000).
(6) Workability A 100 mm square perfluorosulfonic acid resin (manufactured by DuPont: Nafion 117) is used as the electrolyte membrane, and a frame-shaped laminated film (outer periphery 100 mm × 100 mm, inner periphery 80 mm × 80 mm) is stacked on both sides. Joining was performed by hot pressing at 140 ° C., and the workability was evaluated according to the following criteria.
Workability ○: No changes such as wrinkles, tearing, and breakage are observed in the electrolyte membrane, and the reinforcement performance is excellent with no deformation or misalignment of the reinforcing member due to pressurization.
X: At least one of wrinkles, tears and breakage is observed in the electrolyte membrane, and at least one of deformation and displacement of the reinforcing member due to pressurization is observed, and the reinforcing performance is not sufficient (7) Sealability ( Flexibility)
A 100 mm square perfluorosulfonic acid resin (manufactured by DuPont: Nafion 117) is used as the electrolyte membrane, and frame-shaped laminated films (outer circumference 100 mm × 100 mm, inner circumference 80 mm × 80 mm) are stacked on both sides and heated at 140 ° C. And assembled into a fuel cell, submerged in water, and compressed air was sent to one side of the cell so that bubbles were generated from the opposite side. At that time, the pressure of the compressed air was gradually increased from 0 MPa.

気泡が発生した圧力を求め、比較例2のETFEフィルムを用いた場合に対する相対評価によりシール性を評価した。   The pressure at which bubbles were generated was determined, and the sealing performance was evaluated by relative evaluation with respect to the case where the ETFE film of Comparative Example 2 was used.

○: ETFEフィルム対比で1倍以上
△: ETFEフィルム対比で0.5倍以上1倍未満
×: ETFESフィルム対比で0.5倍未満。
○: 1 time or more in comparison with ETFE film Δ: 0.5 time or more and less than 1 time in comparison with ETFE film ×: Less than 0.5 time in comparison with ETFES film

(参考例1)PPS樹脂の重合
撹拌機付きの70リットルオートクレーブに、47.5%水硫化ナトリウム8,267.37g(70.00モル)、96%水酸化ナトリウム2,957.21g(70.97モル)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)11,434.50g(115.50モル)、酢酸ナトリウム2,583.00g(31.50モル)、及びイオン交換水10,500gを仕込み、常圧で窒素を通じながら245℃まで約3時間かけて徐々に加熱し、水14,780.1gおよびNMP280gを留出した後、反応容器を160℃に冷却した。仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たりの系内残存水分量は、NMPの加水分解に消費された水分を含めて1.06モルであった。また、硫化水素の飛散量は、仕込みアルカリ金属硫化物1モル当たり0.02モルであった。
(Reference Example 1) Polymerization of PPS Resin In a 70 liter autoclave equipped with a stirrer, 8,267.37 g (70.00 mol) of 47.5% sodium hydrosulfide, 2,957.21 g (70.21 g) of 96% sodium hydroxide were added. 97 mol), 11,434.50 g (115.50 mol) of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), 2,583.00 g (31.50 mol) of sodium acetate, and 10,500 g of ion-exchanged water, The mixture was gradually heated to 245 ° C. over about 3 hours while passing nitrogen at normal pressure, and after distilling 14,780.1 g of water and 280 g of NMP, the reaction vessel was cooled to 160 ° C. The residual water content in the system per 1 mol of the charged alkali metal sulfide was 1.06 mol including the water consumed for the hydrolysis of NMP. The amount of hydrogen sulfide scattered was 0.02 mol per mol of the charged alkali metal sulfide.

次に、p−ジクロロベンゼン10,235.46g(69.63モル)、NMP9,009.00g(91.00モル)を加え、反応容器を窒素ガス下に密封し、240rpmで撹拌しながら、0.6℃/分の速度で238℃まで昇温した。238℃で95分反応を行った後、0.8℃/分の速度で270℃まで昇温した。270℃で100分反応を行った後、1,260g(70モル)の水を15分かけて圧入しながら250℃まで1.3℃/分の速度で冷却した。その後200℃まで1.0℃/分の速度で冷却してから、室温近傍まで急冷した。   Next, 10,235.46 g (69.63 mol) of p-dichlorobenzene and 9,09.0.00 g (91.00 mol) of NMP were added, the reaction vessel was sealed under nitrogen gas, and the mixture was stirred at 240 rpm. The temperature was raised to 238 ° C. at a rate of 6 ° C./min. After reacting at 238 ° C. for 95 minutes, the temperature was raised to 270 ° C. at a rate of 0.8 ° C./min. After reacting at 270 ° C. for 100 minutes, 1,260 g (70 mol) of water was injected over 15 minutes and cooled to 250 ° C. at a rate of 1.3 ° C./minute. Then, after cooling to 200 ° C. at a rate of 1.0 ° C./min, it was rapidly cooled to near room temperature.

内容物を取り出し、26,300gのNMPで希釈後、溶剤と固形物をふるい(80mesh)で濾別し、得られた粒子を31,900gのNMPで洗浄、濾別した。これを、56,000gのイオン交換水で数回洗浄、濾別した後、0.05重量%酢酸カルシウム水溶液70,000gで洗浄、濾別した。70,000gのイオン交換水で洗浄、濾別した後、得られた含水PPS粒子を80℃で熱風乾燥し、120℃で減圧乾燥した。得られたPPS樹脂は、溶融粘度が200Pa・s(310℃、剪断速度200/s)であり、ガラス転移温度が90℃、融点が280℃であった。   The contents were taken out, diluted with 26,300 g of NMP, the solvent and solid matter were filtered off with a sieve (80 mesh), and the resulting particles were washed with 31,900 g of NMP and filtered off. This was washed several times with 56,000 g of ion-exchanged water, filtered and then washed with 70,000 g of 0.05 wt% aqueous calcium acetate and filtered. After washing with 70,000 g of ion-exchanged water and filtering, the resulting hydrous PPS particles were dried with hot air at 80 ° C. and dried under reduced pressure at 120 ° C. The obtained PPS resin had a melt viscosity of 200 Pa · s (310 ° C., shear rate of 200 / s), a glass transition temperature of 90 ° C., and a melting point of 280 ° C.

(実施例1)
参考例1で作製した100重量部、平均粒径1.2μmの炭酸カルシウム粉末0.3重量部を配合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、溶融部が320℃に加熱されたフルフライトの単軸押出機に供給した。押出機で溶融したポリマーを温度330℃に設定したフィルターで濾過した後、温度310℃に設定したTダイの口金から溶融押出して表面温度25℃のキャストドラムに静電荷を印加させながら密着冷却固化し、未延伸フィルムを作製した。
Example 1
Full flight in which 100 parts by weight prepared in Reference Example 1 and 0.3 parts by weight of calcium carbonate powder having an average particle size of 1.2 μm were blended and dried under reduced pressure at 180 ° C. for 3 hours, and then the molten part was heated to 320 ° C. To a single screw extruder. The polymer melted by the extruder is filtered through a filter set at a temperature of 330 ° C., then melt-extruded from a die of a T die set at a temperature of 310 ° C., and solidified by cooling while applying an electrostatic charge to a cast drum having a surface temperature of 25 ° C. And the unstretched film was produced.

この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、101℃の温度でフィルムの縦方向に3.5倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、延伸温度101℃、延伸倍率3.5倍でフィルムの幅方向に延伸を行い、引き続いて温度200℃で4秒間熱処理(1段目熱処理)を行い、続いて260℃4秒間熱処理(2段目熱処理)を行った。引き続き、260℃の弛緩処理ゾーンで4秒間横方向に5%弛緩処理を行った後、室温まで冷却した後、フィルムエッジを除去し、厚さ50μm、破断伸度100%の二軸配向PPSフィルムを作製した。   This unstretched film was stretched at a magnification of 3.5 times in the longitudinal direction of the film at a temperature of 101 ° C. using a difference in peripheral speed of the roll using a longitudinal stretching machine composed of a plurality of heated roll groups. . Thereafter, both ends of the film are gripped with clips and guided to a tenter, stretched in the width direction of the film at a stretching temperature of 101 ° C. and a stretching ratio of 3.5 times, and subsequently heat treated at a temperature of 200 ° C. for 4 seconds (1 Step heat treatment was performed, followed by heat treatment at 260 ° C. for 4 seconds (second step heat treatment). Subsequently, after 5% relaxation treatment in the transverse direction for 4 seconds in a relaxation treatment zone at 260 ° C., the film edge was removed after cooling to room temperature, and a biaxially oriented PPS film having a thickness of 50 μm and a breaking elongation of 100% Was made.

得られた二軸配向PPSフィルムに市販の厚さ50μmのETFE(旭硝子社製“アフレックス”)を二軸配向PPSとETFEの接触する側にプラズマ処理を実施したのち、ETFE/二軸配向PPS/ETFEの順に重ねて、温度200℃、圧力20kg/cmで加熱プレスロールにかけ積層フィルムを得た。 The obtained biaxially oriented PPS film was plasma treated with a commercially available 50 μm thick ETFE (“Aflex” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) on the side where the biaxially oriented PPS and ETFE are in contact, and then ETFE / biaxially oriented PPS. / ETFE was laminated in this order, and a laminated film was obtained by applying a hot press roll at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 20 kg / cm 2 .

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、耐久性、加工性、柔軟性に優れたものであった。   The measurement and evaluation results on the characteristics of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film was excellent in durability, workability, and flexibility.

(実施例2)
実施例1において二軸配向PPSフィルムの厚みを75μmとした以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
(Example 2)
A laminated film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the biaxially oriented PPS film was changed to 75 μm in Example 1.

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、耐久性、加工性、柔軟性に優れたものであった。   The measurement and evaluation results on the characteristics of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film was excellent in durability, workability, and flexibility.

(実施例3)
実施例1において、二軸配向PPSフィルムの厚みを25μmとした以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
(Example 3)
A laminated film was produced in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the biaxially oriented PPS film was changed to 25 μm.

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、耐久性、加工性、柔軟性に優れたものであった。   The measurement and evaluation results on the characteristics of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film was excellent in durability, workability, and flexibility.

(実施例4)
実施例1において、厚さ125μmの二軸配向PPSフィルムの厚みを125μmとし、厚さ25μmのETFE層の厚みを25μmとした以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
Example 4
A laminated film was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the 125 μm-thick biaxially oriented PPS film was 125 μm and the thickness of the 25 μm-thick ETFE layer was 25 μm.

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、耐久性、加工性、柔軟性に優れたものであった。   The measurement and evaluation results on the characteristics of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film was excellent in durability, workability, and flexibility.

(実施例5)
実施例1で得られたPPSの未延伸フィルムを、縦方向に4.0倍の倍率で延伸し、その後、延伸倍率3.7倍でフィルムの幅方向に延伸した以外は実施例1と同様にして、厚さ50μm、破断伸度60%の二軸配向PPSフィルムを作製した。
(Example 5)
The PPS unstretched film obtained in Example 1 was stretched in the machine direction at a magnification of 4.0 times, and then stretched in the width direction of the film at a stretch ratio of 3.7 times. Thus, a biaxially oriented PPS film having a thickness of 50 μm and a breaking elongation of 60% was produced.

上記で得られた二軸配向PPSフィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。   A laminated film was produced in the same manner as in Example 1 except that the biaxially oriented PPS film obtained above was used.

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、耐久性、加工性、柔軟性に優れたものであった。   The measurement and evaluation results on the characteristics of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film was excellent in durability, workability, and flexibility.

(比較例1)
実施例1と同様の方法で厚さ100μmの二軸配向PPSフィルムを作製した。
(Comparative Example 1)
A biaxially oriented PPS film having a thickness of 100 μm was produced in the same manner as in Example 1.

得られた二軸配向PPSフィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであった。ETFE層を設けず、この二軸配向PPSフィルムのみ用いて評価を行ったところ、耐久性、加工性に優れるが、柔軟性が悪化した。   The measurement and evaluation results for the properties of the obtained biaxially oriented PPS film were as shown in Table 1. When an evaluation was conducted using only this biaxially oriented PPS film without providing an ETFE layer, the durability and workability were excellent, but the flexibility deteriorated.

(比較例2)
厚さ100μmのETFEのみを用いた場合の特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、このETFEフィルムは、耐久性、柔軟性に優れるが、加工性が悪化した。
(Comparative Example 2)
The measurement and evaluation results on the characteristics when only ETFE having a thickness of 100 μm was used are as shown in Table 1. This ETFE film was excellent in durability and flexibility, but the workability deteriorated.

(比較例3)
実施例1で厚さ50μm、二軸配向PPSフィルムに代えて破断伸度50%のポリイミドフィルム(デュポン社製“KAPTON”)をETFEと積層した以外は実施例1と同様にして積層フィルムを作製した。
(Comparative Example 3)
A laminated film was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyimide film (“KAPTON” manufactured by DuPont) having a thickness of 50% and a fracture elongation of 50% was laminated with ETFE instead of the biaxially oriented PPS film in Example 1. did.

得られた積層フィルムの特性についての測定、評価結果は、表1に示したとおりであり、この積層フィルムは、加工性、柔軟性に優れるが、耐久性が悪化した。   The measurement and evaluation results on the properties of the obtained laminated film are as shown in Table 1. This laminated film is excellent in workability and flexibility, but the durability deteriorated.

Figure 2013110048
Figure 2013110048

本発明の固体高分子電解質膜補強用積層フィルムは、加工性、柔軟性、耐久性に優れることから、固体高分子電解質膜補強用フィルムとして好適に用いることができる。

警告 1
Since the laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane of the present invention is excellent in processability, flexibility and durability, it can be suitably used as a film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane.

Warning 1

Claims (4)

固体高分子電解質膜の補強用に用いる積層フィルムであって、該積層フィルムが、二軸配向ポリフェニレンスルフィドフィルム(A)とフッ素樹脂を含む層(B)とが積層されてなることを特徴とする固体高分子電解質膜補強用積層フィルム。 A laminated film used for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane, wherein the laminated film is formed by laminating a biaxially oriented polyphenylene sulfide film (A) and a layer (B) containing a fluororesin. A laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membranes. フッ素樹脂がエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の固体高分子電解質膜補強フィルム。 The solid polymer electrolyte membrane reinforcing film according to claim 1, wherein the fluororesin is an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer. 該積層フィルムの長手方向および幅方向のヤング率が1.0GPa以上、2.5GPa以下である請求項1または請求項2に記載の固体高分子電解質膜補強用積層フィルム。 The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane according to claim 1 or 2, wherein Young's modulus in the longitudinal direction and the width direction of the laminated film is 1.0 GPa or more and 2.5 GPa or less. 該積層フィルムの厚みが100μm以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の固体高分子電解質膜補強用積層フィルム。 The laminated film for reinforcing a solid polymer electrolyte membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the laminated film is 100 µm or more.
JP2011255736A 2011-11-24 2011-11-24 Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane Pending JP2013110048A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011255736A JP2013110048A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011255736A JP2013110048A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013110048A true JP2013110048A (en) 2013-06-06

Family

ID=48706591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011255736A Pending JP2013110048A (en) 2011-11-24 2011-11-24 Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013110048A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016219136A (en) * 2015-05-15 2016-12-22 帝人株式会社 Reinforcement member of solid polymer electrolyte membrane
CN112542653A (en) * 2019-09-05 2021-03-23 深圳市拓邦锂电池有限公司 Anti-wrinkle diaphragm of lithium battery and preparation method thereof
WO2022172983A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-18 大日本印刷株式会社 Gasket member for solid polymer fuel cell, electrode-electrolyte membrane laminate with gasket member, and solid polymer fuel cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016219136A (en) * 2015-05-15 2016-12-22 帝人株式会社 Reinforcement member of solid polymer electrolyte membrane
CN112542653A (en) * 2019-09-05 2021-03-23 深圳市拓邦锂电池有限公司 Anti-wrinkle diaphragm of lithium battery and preparation method thereof
WO2022172983A1 (en) * 2021-02-10 2022-08-18 大日本印刷株式会社 Gasket member for solid polymer fuel cell, electrode-electrolyte membrane laminate with gasket member, and solid polymer fuel cell
JP7173419B1 (en) * 2021-02-10 2022-11-16 大日本印刷株式会社 Gasket member for polymer electrolyte fuel cell, electrode-electrolyte membrane laminate with gasket member, and polymer electrolyte fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7749629B2 (en) Electrolyte membrane, process for its production and polymer electrolyte fuel cell
JP5334273B2 (en) Fluorine polymer electrolyte membrane
CA2586364A1 (en) Biaxially oriented polyarylene sulfide film and laminated polyarylene sulfide sheet comprising the same
JP5145411B2 (en) Film for reinforcing electrolyte membrane of polymer electrolyte fuel cell
CN110249449B (en) Battery separator, electrode body, and nonaqueous electrolyte secondary battery
CN115149204B (en) Microporous polyolefin membrane
JPWO2015194504A1 (en) Polyolefin microporous membrane, battery separator and battery
KR102157010B1 (en) Co-extruded ultra thin films
KR20080074198A (en) Biaxially oriented film laminated board, electrical insulation board and machine part
KR102090003B1 (en) Biaxially-stretched polyarylene sulfide film for metal bonding
TWI750288B (en) Battery separator, electrode body and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2013110048A (en) Laminated film for reinforcing solid polymer electrolyte membrane
JP5189394B2 (en) Polymer electrolyte membrane
US8337984B2 (en) Carrier film for fuel cell production process and its production method
JP2012238491A (en) Polyester film for battery outer package, laminate for battery outer package including the same, and constitutional body
JP6988880B2 (en) Polyolefin microporous membrane
JP7187914B2 (en) polyarylene sulfide film
CN106953054B (en) Long carbon chain polyamide porous membrane and preparation method and application thereof
JP2016219136A (en) Reinforcement member of solid polymer electrolyte membrane
JP2014189718A (en) Biaxially stretched polyarylene sulfide film
JP2016163948A (en) Laminate and manufacturing method therefor
JP6572703B2 (en) Polyarylene sulfide film, battery member, automobile member, electric / electronic member comprising a composite of at least one of metal, resin and film using the same
JP2015069745A (en) Aromatic polyamide bag-shaped separator
JP2014229526A (en) Laminate film for battery outer packaging
JP2019127033A (en) Laminate and production method