JP2024501560A - ポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体 - Google Patents
ポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024501560A JP2024501560A JP2023540206A JP2023540206A JP2024501560A JP 2024501560 A JP2024501560 A JP 2024501560A JP 2023540206 A JP2023540206 A JP 2023540206A JP 2023540206 A JP2023540206 A JP 2023540206A JP 2024501560 A JP2024501560 A JP 2024501560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polyester film
- mol
- film
- diol
- weight
- 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
Links
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 claims description 33
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 28
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 claims description 17
- ORLQHILJRHBSAY-UHFFFAOYSA-N [1-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1(CO)CCCCC1 ORLQHILJRHBSAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 9
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 17
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 14
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 6
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 6
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 5
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N [4-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCC(CO)CC1 YIMQCDZDWXUDCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 2
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 239000000326 ultraviolet stabilizing agent Substances 0.000 description 2
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 1
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDODWINGEHBYRT-UHFFFAOYSA-N [2-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCCCC1CO XDODWINGEHBYRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LUSFFPXRDZKBMF-UHFFFAOYSA-N [3-(hydroxymethyl)cyclohexyl]methanol Chemical compound OCC1CCCC(CO)C1 LUSFFPXRDZKBMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N benzotriazole Chemical compound C1=CC=C2N[N][N]C2=C1 QRUDEWIWKLJBPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012964 benzotriazole Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene naphthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006290 polyethylene naphthalate film Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 150000003902 salicylic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/18—Manufacture of films or sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/001—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
- B29C48/0018—Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by orienting, stretching or shrinking, e.g. film blowing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/07—Flat, e.g. panels
- B29C48/08—Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/78—Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
- B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
- B29C55/10—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial
- B29C55/12—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
- C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
- C08G63/181—Acids containing aromatic rings
- C08G63/183—Terephthalic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/16—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
- C08G63/18—Dicarboxylic acids and dihydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
- C08G63/199—Acids or hydroxy compounds containing cycloaliphatic rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/028—Sealing means characterised by their material
- H01M8/0284—Organic resins; Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
Abstract
実現例は、低吸湿性を有するポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体に関するものであって、前記ポリエステル系フィルムは、柔軟性、密着性および耐久性のいずれにも優れており、式1による吸湿率が0.25%以下を満足することにより、優れた耐加水分解性を有するので、燃料電池のサブガスケット用フィルムとして適用され、優れた特性を発揮し得る。【選択図】図4
Description
実現例は、ポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体に関するものである。
燃料電池は、燃料と酸化剤とを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる装置であって、燃料として水素、メタノール、ブタンなどが用いられ、酸化剤として酸素、空気、塩素、二酸化塩素などが用いられる。このような燃料電池は、複数の単位セルを含み、前記単位セルは燃料等を輸送して電気を発生させ得る膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)を含む。
膜電極接合体は、電解質膜(membrane)と、前記電解質膜の両面に位置する電極(アノードおよびカソード)とからなり得るが、前記電解質膜の吸湿性によって膜電極接合体の性能が低下し得る。そこで、電解質膜が外部に露出するのを防止するとともに、燃料等が外部に流出したり、空気等と混ざり合ったりすることを防止するためにガスケットが用いられる。
従来、製造が容易で密封特性に優れるという点から、フッ素またはシリコーンがガスケットとして主に使用されてきたが、前記フッ素またはシリコーンガスケットは、燃料などを完璧に遮断するには限界がある。また、フッ素系ガスケットは、高価で成形性が低いという問題がある。したがって、フッ素またはシリコーンガスケットを代替し得るとともに、耐熱性および耐寒性のような耐久性、低吸湿性などの特性にも優れたガスケットの研究が続けられている。
一例として、特許文献1は、セパレータ上に直接射出成形し架橋して一体化することにより、気密耐久性を増加させた水素燃料電池用射出成形一体化ガスケットを開示しているが、フッ素系を使用しているため、耐寒性に乏しく高価であるという問題がある。
したがって、実現例は、柔軟性、密着性、耐加水分解性、および耐久性のいずれにも優れたポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体を提供することとする。
一実現例によるポリエステル系フィルムは、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、下記式1による吸湿率が0.25%以下である。
[式1]
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
他の実現例によるポリエステル系フィルムの製造方法は、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を溶融押出して未延伸シートを製造する段階と、前記未延伸シートを70℃~100℃にて第1方向に2倍~5倍延伸し、前記第1方向に垂直な第2方向に2倍~5倍延伸して延伸シートを製造する段階と、前記延伸シートを200℃~260℃にて熱固定する段階と、前記熱固定されたシートを弛緩してポリエステル系フィルムを製造する段階とを含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記ポリエステル系フィルムの前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
また他の実現例による膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲むサブガスケットとを含み、前記サブガスケットがジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
実現例によるポリエステル系フィルムは、特定成分および含有量のジオールおよびジカルボン酸が共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含むことにより、柔軟性、密着性および耐久性に優れる。特に、前記ポリエステル系フィルムは、式1による吸湿率が0.25%以下を満足することにより優れた耐加水分解性を有するので、低吸湿性に優れる。
したがって、前記ポリエステル系フィルムが燃料電池のサブガスケット用フィルム、特に低吸湿性、耐熱性および耐薬品性が重要である水素燃料電池のサブガスケット用フィルムとして適用されると、燃料電池の性能低下を効果的に防止することができ、安定性および信頼性を向上させ得る。
以下、実現例により発明を詳細に説明する。なお、実現例は、以下に開示される内容に限定されるものではなく、発明の要旨が変更されない限り、様々な形態に変形され得る。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。
本明細書に記載の構成成分の量、反応条件などを示すすべての数字および表現は、特に記載がない限り、全ての場合において「約」という用語で修飾されるものと理解すべきである。
本明細書において、第1、第2、1次、2次などの用語は、様々な構成要素を説明するために使用されるものであり、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は、1つの構成要素を他の構成要素と区別する目的でのみ使用される。
本明細書において、各フィルムまたは層などが、各フィルムまたは層などの「上(on)」または「下(under)」に形成されるものと記載される場合において、「上(on)」と「下(under)」は、「直接(directly)」または「他の構成要素を介して(indirectly)」形成されるものをすべて含む。
図面における各構成要素の大きさは、説明のために誇張されることがあり、実際に適用される大きさとは異なり得る。
[ポリエステル系フィルム]
一実現例によるポリエステル系フィルムは、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、下記式1による吸湿率が0.25%以下である。
一実現例によるポリエステル系フィルムは、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、下記式1による吸湿率が0.25%以下である。
[式1]
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
図1は、燃料電池の分解図を示すものである。具体的に、燃料電池1は、複数の燃料電池単位セル10を含み、前記燃料電池単位セル10は、膜電極接合体100、セパレータ200およびエンドプレート300を含む。
膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の両面に位置する電極(アノードおよびカソード)とからなり得るが、前記電解質膜の吸湿性によって膜電極接合体の性能が低下し得る。
燃料電池に用いられるガスケットは、電解質膜が外部に露出するのを防止するとともに、供給される燃料等が外部に流出したり、空気等と混ざり合ったりすることを防止するためのものであり、従来は製作が容易で密封特性に優れるという点から、フッ素またはシリコーンがガスケットとして主に使用されていた。しかしながら、前記フッ素またはシリコーンガスケットは、燃料などを完璧に遮断するのに限界があって、最近はフィルム状のガスケットが適用されている。特に、ポリエチレンナフタレート系フィルムが成形性および耐久性に優れるという点から、ガスケットフィルムとして使用されているが、柔軟性が低いため密着性および気密性の向上に限界がある。
一方、燃料として水素を使用し、酸化剤として酸素を使用する水素燃料電池、特に、水素燃料電池を用いる自動車の場合、運転と停止が繰り返され熱が発生して、収縮と膨張が頻繁に発生することとなる。したがって、密閉性は無論のこと、低吸湿性、耐熱性および耐寒性のような耐久性、並びに耐薬品性は、水素燃料電池システムにおいて非常に重要である。
実現例によるポリエステル系フィルムは、特定成分および含有量のジオールおよびジカルボン酸が共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含むことにより、柔軟性、密着性および耐久性に優れる。特に、前記ポリエステル系フィルムは、式1による吸湿率が0.25%以下を満足することにより、優れた耐加水分解性を有するので低吸湿性に優れる。したがって、前記ポリエステル系フィルムは、水素燃料電池のガスケット用フィルムとして適用されると、水素燃料電池の性能低下を効果的に防止することができ、安定性および信頼性を向上させ得る。
前記ポリエステル系フィルムは、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含む。
前記ジオールは、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含む。例えば、前記ジオールは、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、または1,4-シクロヘキサンジメタノールを含み、好ましくは1,4-シクロヘキサンジメタノールを含み得る。
また、前記ジオールは、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を70モル%以上で含み得る。例えば、前記共重合ポリエステル系樹脂は、前記ジオールの総モル数を基準に、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を72モル%以上、75モル%以上、85モル%以上、88モル%以上、90モル%以上、93モル%以上、95モル%以上、97モル%以上、99モル%以上、または100モル%で含み得る。
前記ジオールが、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を前記含有量の範囲で含むことにより、柔軟性、密着性、耐久性、および耐加水分解性を向上させることができ、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールのみからなると、耐熱性および耐加水分解性を最大化し得る。
また、前記ジオールは、必要に応じて、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびジエチレングリコールからなる群より選択される1種以上を含み得る。例えば、前記共重合ポリエステル系樹脂は、前記ジオールの総モル数を基準に、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールおよびジエチレングリコールからなる群より選択される1種以上を、1モル%~30モル%、1モル%~20モル%、1モル%~15モル%、1モル%~10モル%、または1モル%~5モル%で含み得る。
前記ジカルボン酸は、70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含む。例えば、前記共重合ポリエステル系樹脂は、前記ジカルボン酸の総モル数を基準に、テレフタル酸を72モル%~99モル%、75モル%~99モル%、80モル%~98モル%、83モル%~98モル%、または85モル%~98モル%で含み、イソフタル酸を1モル%~28モル%、1モル%~25モル%、1モル%~20モル%、2モル%~15モル%、または3モル%~13モル%で含み得る。
テレフタル酸およびイソフタル酸の含有量が前記範囲を満足することにより、柔軟性、耐熱性および耐加水分解性を向上させ得る。
また、前記共重合ポリエステル系樹脂は、紫外線安定剤、熱安定剤、酸化防止剤、および不活性粒子からなる群より選択される1種以上の添加剤をさらに含み得る。
具体的に、前記紫外線安定剤は、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系、およびサリチル酸エステル系化合物からなる群より選択される1種以上であり、前記熱安定剤はヨウ素系化合物であり、前記酸化防止剤は、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、または硫黄系酸化防止剤であり、前記不活性粒子はシリカや炭酸カリウムであり得るが、これに限定されるものではない。
前記添加剤の含有量は、前記共重合ポリエステル系樹脂の総重量を基準に、0.5重量%~15重量%、1重量%~13重量%、1.2重量%~12重量%、1.5重量%~10重量%、1.7重量%~8重量%、または1.8重量%~7.5重量%であり得る。
実現例によるポリエステル系フィルムは、燃料電池のガスケット用フィルムであり得る。具体的に、前記ポリエステル系フィルムは、燃料電池のサブガスケット用フィルムであり得る。
前記ポリエステル系フィルムの前記式1による吸湿率は、0.25%以下であり得る。具体的に、前記ポリエステル系フィルムの前記式1による吸湿率は、0.23%以下、0.2%以下、0.18%以下、0.15%以下、0.13%以下、または0.1%以下であり得る。吸湿率が前記範囲を満足することにより、前記ポリエステル系フィルムの耐加水分解性に優れるので、優れた低吸湿性を有する。
また、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向のモジュラスは400kgf/mm2以下であり、前記第1方向に垂直な第2方向のモジュラスは550kgf/mm2以下であり得る。
例えば、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向のモジュラスは、390kgf/mm2以下、380kgf/mm2以下、350kgf/mm2以下、300kgf/mm2以下、または280kgf/mm2以下であり、150kgf/mm2~400kgf/mm2、170kgf/mm2~380kgf/mm2、200kgf/mm2~350kgf/mm2、220kgf/mm2~300kgf/mm2、または240kgf/mm2~280kgf/mm2であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムの前記第1方向に垂直な第2方向のモジュラスは、535kgf/mm2以下、500kgf/mm2以下、450kgf/mm2以下、400kgf/mm2以下、380kgf/mm2以下、350kgf/mm2以下、または330kgf/mm2以下であり、200kgf/mm2~550kgf/mm2、200kgf/mm2~500kgf/mm2、200kgf/mm2~450kgf/mm2、220kgf/mm2380kgf/mm2、220kgf/mm2~350kgf/mm2、240kgf/mm2~330kgf/mm2、または260kgf/mm2~330kgf/mm2であり得る。
第1方向および第2方向のモジュラスがそれぞれ前記範囲を満足することにより、耐熱性、耐寒性および耐薬品性のような耐久性に優れる。
本明細書において、前記第1方向は、幅方向(TD)または長さ方向(MD)であり得る。具体的に、前記第1方向は長さ方向(MD)であり、前記第1方向に垂直な第2方向は幅方向(TD)であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向の引張強度:前記第1方向に垂直な第2方向の引張強度の比は、0.8~1:1であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向の引張強度:前記第1方向に垂直な第2方向の引張強度の比は、0.81~1:1、0.8~0.95:1または0.82~0.94:1であり得る。第1方向および第2方向の引張強度の比が前記範囲を満足することにより、耐熱性および耐寒性のような耐久性に優れる。
前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向の引張強度は、14kgf/mm2以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向の引張強度は、14.1kgf/mm2以上、14.2kgf/mm2以上または14.3kgf/mm2以上であり、14kgf/mm2~20kgf/mm2、14kgf/mm2~18kgf/mm2、14.2kgf/mm2~16kgf/mm2、または14.3kgf/mm2~15.8kgf/mm2であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向に垂直な第2方向の引張強度は、14kgf/mm2以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムの第2方向の引張強度は、14.5kgf/mm2以上、15kgf/mm2以上、16kgf/mm2以上、または16.5kgf/mm2以上であり、14kgf/mm2~20kgf/mm2、14.5kgf/mm2~20kgf/mm2、15kgf/mm2~20kgf/mm2、16kgf/mm2~20kgf/mm2、16.5kgf/mm2~20kgf/mm2、16.5kgf/mm2~19kgf/mm2、16.5kgf/mm2~18.5kgf/mm2、または17kgf/mm2~18kgf/mm2であり得る。
前記ポリエステル系フィルムの伸び維持率は70%以上であり得る。具体的に、前記ポリエステル系フィルムをPCT(Pressure Cooker Test、121℃、1.4気圧、RH100%)により72時間処理した後の伸び維持率は、71%以上、72%以上、80%以上、85%以上、90%以上、93%以上、または95%以上であり得る。伸び維持率が前記範囲を満足することにより、耐熱性および耐寒性のような耐久性に優れる。
前記伸び維持率は、ASTM-D882(1997)により測定した破断伸び率を用いて計算した。具体的に、前記PCT前後に50mmのチャック間間隔および300m/分の引張速度で前記ポリエステル系フィルムの第1方向および第2方向のそれぞれについて、5回の破断伸び率を測定しその平均値を得て、下記式Aに従って伸び維持率を計算した。
[式A]
前記ポリエステル系フィルムを動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis、DMA)で測定したガラス転移温度(Tg)は、100℃以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムを動的機械分析で測定したガラス転移温度(Tg)は、103℃以上、110℃以上、115℃以上、120℃以上、160℃以下、または150℃以下であり、100℃~160℃、105℃~155℃、110℃~150℃、115℃~160℃、115℃~150℃、115℃~140℃、120℃~160℃、120℃~150℃、または115℃~140℃であり得る。
前記ポリエステル系フィルムを動的機械分析(Dynamic Mechanical Analysis、DMA)で測定したガラス転移温度(Tg)は、100℃以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムを動的機械分析で測定したガラス転移温度(Tg)は、103℃以上、110℃以上、115℃以上、120℃以上、160℃以下、または150℃以下であり、100℃~160℃、105℃~155℃、110℃~150℃、115℃~160℃、115℃~150℃、115℃~140℃、120℃~160℃、120℃~150℃、または115℃~140℃であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムを示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimetry、DSC)で測定したガラス転移温度(Tg)は85℃以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムを示差走査熱量計で測定したガラス転移温度(Tg)は、86℃以上または88℃以上であり、85℃~150℃、85℃~130℃、88℃~120℃、または88℃~115℃であり得る。
前記ポリエステル系フィルムを示差走査熱量計(DSC)で測定した溶融点(Tm)は250℃以上であり得る。例えば、前記ポリエステルフィルムを示差走査熱量計で測定した溶融点(Tm)は、253℃以上、255℃以上または260℃以上であり、250℃~300℃、255℃~295、255℃~290℃、260℃~285℃、または263℃~285℃であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムの固有粘度(IV)は、0.6dl/g以上であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムの固有粘度(IV)は、0.62dl/g以上、0.65dl/g以上、0.68dl/g以上、0.7dl/g以上、または0.75dl/g以上であり得る。
前記ポリエステル系フィルムは、150℃の温度にて30分間の熱処理の際、面内第1方向の熱収縮率は3%以下であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムを150℃の温度にて30分間の熱処理の際、面内第1方向の熱収縮率は、2.5%以下、2%以下、1.5%以下、または1.2%以下であり得る。
また、前記ポリエステル系フィルムは、150℃の温度にて30分間の熱処理の際、前記第1方向に垂直な第2方向の熱収縮率は2%以下であり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムを150℃の温度にて30分間の熱処理の際、前記第1方向に垂直な第2方向の熱収縮率は、1.5%以下、1%以下、0.8%以下、0.5%以下、0.3%以下であり得る。
具体的に、前記熱収縮率は、前記ポリエステル系フィルムを150℃のオーブンで30分間熱処理した後、常温にて第1方向および前記第1方向に垂直な第2方向のそれぞれの長さ(mm)を測定して得られる。より具体的に、下記式2および式3に従って、MD方向の熱収縮率およびTD方向の熱収縮率を計算し得る。
[式2]
[式3]
前記式2および式3において、
TMDは、MD方向の熱収縮率(%)であり、LMD1は、初期フィルムのMD方向の長さ(mm)であり、LMD2は、熱収縮後のMD方向の長さ(mm)であり、
TTDは、TD方向の熱収縮率(%)であり、LTD1は、初期フィルムのTD方向の長さ(mm)であり、LTD2は、熱収縮後のTD方向の長さ(mm)である。
[式3]
前記式2および式3において、
TMDは、MD方向の熱収縮率(%)であり、LMD1は、初期フィルムのMD方向の長さ(mm)であり、LMD2は、熱収縮後のMD方向の長さ(mm)であり、
TTDは、TD方向の熱収縮率(%)であり、LTD1は、初期フィルムのTD方向の長さ(mm)であり、LTD2は、熱収縮後のTD方向の長さ(mm)である。
前記ポリエステル系フィルムの厚さは10μm~150μmであり得る。例えば、前記ポリエステル系フィルムの厚さは、10μm~145μm、10μm~130μm、15μm~120μm、15μm~100μm、20μm~80μm、または20μm~60μmであり得る。
[ポリエステル系フィルムの製造方法]
他の実現例によるポリエステル系フィルムの製造方法は、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を溶融押出して未延伸シートを製造する段階と、前記未延伸シートを70℃~100℃にて第1方向に2倍~5倍延伸し、前記第1方向に垂直な第2方向に2倍~5倍延伸して延伸シートを製造する段階と、前記延伸シートを200℃~260℃にて熱固定する段階と、前記熱固定されたシートを弛緩してポリエステル系フィルムを製造する段階とを含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記ポリエステル系フィルムの前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
他の実現例によるポリエステル系フィルムの製造方法は、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を溶融押出して未延伸シートを製造する段階と、前記未延伸シートを70℃~100℃にて第1方向に2倍~5倍延伸し、前記第1方向に垂直な第2方向に2倍~5倍延伸して延伸シートを製造する段階と、前記延伸シートを200℃~260℃にて熱固定する段階と、前記熱固定されたシートを弛緩してポリエステル系フィルムを製造する段階とを含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記ポリエステル系フィルムの前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
前記ポリエステル系フィルムの製造方法は、延伸および弛緩段階の順序、温度、延伸比および弛緩率を調整することにより、柔軟性、密着性、耐熱性、耐久性、および耐加水分解性のいずれにも優れたポリエステル系フィルムを提供し得る。
まず、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を溶融押出して未延伸シートを製造する。
前記共重合ポリエステル系樹脂に関する説明は前術の通りである。
また、前記共重合ポリエステル系樹脂はチップ状であり得る。具体的に、前記ジオール成分と前記ジカルボン酸成分との混合物を、260℃~320℃、270℃~310℃または270℃~295℃にて2時間~8時間、3時間~7時間、または4時間~7時間反応させて、チップ状の共重合ポリエステル系樹脂を製造し得る。
前記共重合ポリエステル系樹脂をT-ダイ(T-die)より溶融押出した後、冷却して未延伸シートが得られる。
前記溶融押出段階は、Tm+5℃~Tm+70℃、Tm+5℃~Tm+50℃、またはTm+7℃~Tm+35℃の温度にて行われ、前記冷却段階は、Tg-120℃~Tg+20℃、Tg-110℃~Tg+10℃、Tg-105℃~Tg-30℃、Tg-105℃~Tg-50℃、Tg-105℃~Tg-65℃、Tg-105℃~Tg-80℃の温度にて行われ得る。
例えば、前記溶融押出温度は、260℃~320℃、270℃~310℃、または270℃~295℃であり、前記冷却温度は、-20℃~100℃、0℃~90℃、5℃~ 75℃、10℃~60℃、10℃~50℃、または15℃~45℃であり得る。溶融押出温度が前記範囲を満足することにより、共重合ポリエステル系樹脂の溶融がスムーズで、かつ、押出物の粘度が適切に維持および制御され得る。
その後、前記未延伸シートを70℃~100℃にて第1方向に2倍~5倍延延伸し、前記第1方向に垂直な第2方向に2倍~5倍延伸して、延伸シートを製造する。
具体的に、前記未延伸シートを10m/分~110m/分、20m/分~90m/分、または20m/分~70m/分の速度で移送しながら予熱した後、第1方向に1次延伸する。
前記予熱段階は、70℃~120℃にて0.01分~1分間行われ得る。例えば、前記予熱温度は、72℃~120℃、75℃~115℃、または80℃~100℃であり、前記予熱時間は、0.02分~1分、0.05分~0.5分、または0.08分~0.2分であり得る。
また、前記1次延伸は、75℃~100℃の温度にて2倍~5倍の伸び率で行われ得る。例えば、前記1次延伸段階は、75℃~98℃、75℃~95℃、80℃~95℃、または85℃~93℃の温度にて2倍~4.8倍、2倍~4.5倍、2.5倍 ~4倍、2.5倍~3.5倍、または2.8倍~3.3倍の伸び率で行われ得る。1次延伸の温度および伸び率が前記範囲を満足することにより、耐熱性および耐加水分解性を向上させ得る。
他の実現例によると、前記1次延伸の前に前記予熱された未延伸シートから40mm~150mmの位置で遠赤外線ヒーター(radiation heater、R/H)を用いて熱を加える得る。例えば、前記遠赤外線ヒーターは、前記予熱された未延伸シートの一面から、55mm~150mm、70mm~150mm、70mm~100mm、85mm~120mm、または100mm~150mm離れた位置にあり、前記遠赤外線ヒーターは、650℃~800℃、700℃~800℃、または730℃~780℃で熱を加えられる。
また、前記1次延伸の後、前記第1方向に垂直な第2方向に2次延伸する。前記2次延伸は、前記予熱温度よりも10℃~30℃以上高い温度にて2倍~5倍の伸び率で行われ得る。例えば、前記2次延伸は、100℃~140℃、110℃~130℃、または120℃~130℃の温度にて2倍~4.8倍、2.5倍~4.5倍、2.5倍~4倍、または2.8倍~4倍の伸び率で行われ得る。
前記第1方向の延伸比(d1)と前記第2方向の延伸比(d2)との比(d1/d2)は、0.5~1であり得る。例えば、前記第1方向の延伸比(d1)と前記第2方向の延伸比(d2)との比(d1/d2)は、0.5~0.9または0.6~0.8であり得る。第1方向および第2方向の延伸比が前記範囲を満足することにより、耐加水分解性および低吸湿性を向上させ得る。
また、前記2次延伸の前にコーティング段階がさらに行われ得る。具体的に、前記コーティング段階は、ポリエステルフィルムに帯電防止等のような機能性を付与し得る段階として、インラインコーティングにより行われ得るが、これに限定されるものではない。
その後、前記延伸シートを200℃~260℃にて熱固定する。
具体的に、前記熱固定はアニーリングであり、200℃~260℃にて0.01分~1分間行われ得る。例えば、前記熱固定段階は、205℃~260℃、210℃~255℃、225℃~250℃、238℃~248℃、または238℃~245℃の温度にて、0.01分~0.8分、0.05分~0.5分、0.08分~0.2分、または0.08分~0.15分間行われ得る。熱固定段階の温度および時間が前記範囲を満足することにより、ポリエステル系フィルムの熱収縮率を容易に調整し得る。
最後に、前記熱固定されたシートを弛緩してポリエステル系フィルムを製造する。
具体的に、前記熱固定されたシートを第1方向または前記第1方向に垂直な第2方向に弛緩し得る。
例えば、前記熱固定されたシートを第1方向または前記第1方向に垂直な第2方向に弛緩する場合、前記弛緩段階は、100℃~180℃または110℃~175℃の温度にて、0.5%~5%、0.8%~4%、0.8%~3.5%、または0.8%~3.2%の弛緩率で行われ得る。
または、前記熱固定されたシートを第1方向に1次弛緩した後、第2方向に2次弛緩するか、前記熱固定されたシートを第2方向に1次弛緩した後、第1方向に2次弛緩し得る。例えば、前記熱固定されたシートをTD方向に1次弛緩した後、MD方向に2次弛緩し得る。
具体的に、前記弛緩段階は、前記第2方向に1%~10%の弛緩率で1次弛緩され、前記第1方向に0.5%以上~2%未満の弛緩率で2次弛緩され得る。具体的に、前記熱固定されたシートを1次弛緩した後に2次弛緩する場合、前記1次弛緩段階は、150℃~200℃の温度にて1%~10%の弛緩率で行われ、前記2次弛緩段階は、110℃~190℃の温度にて、0.5%以上~2%未満の弛緩率で行われ得る。
例えば、前記1次弛緩段階は、150℃~190℃、155℃~200℃、160℃~180℃、または165℃~175℃の温度にて、1%~9.5%、1%~9%、1.5%~8%、1.5%~7%、2%~6%、または2%~5%の弛緩率で行われ、前記2次弛緩段階は、110℃~185℃、110℃~180℃、110℃ ~170℃、115℃~150℃、115℃~140℃、または115℃~130℃の温度にて、0.5%以上~2%未満、0.5%~1.95%、0.7%~1.8%、0.85%~1.65%、0.9%~1.6%、0.9%~1.4%、または0.95%~1.2%の弛緩率で行われ得る。
1次弛緩段階および2次弛緩段階の温度および弛緩率が前記範囲を満足することにより、耐熱性および耐加水分解性を向上させ得る。
また、前記1次弛緩率:前記2次弛緩率の比は、1:0.1~1.0であり得る。例えば、前記1次弛緩率:前記2次弛緩率の比は、1:0.1~0.9、1:0.1~0.8、1:0.2~0.7、または1:0.25~0.65であり得る。前記1次弛緩率および前記2次弛緩率の比が前記範囲を満足することにより、耐熱性および耐加水分解性を最大化し得る。
具体的に、前記2次弛緩段階は、2区間以上に分けて行うことができ、前記2次弛緩率は、前記各区間の弛緩率の合計であり得る。例えば、前記2次弛緩段階が4区間に分けて行われ、前記4区間の弛緩率がそれぞれ順次0%、0.5%、0.5%、1%で行われる場合、前記2次弛緩率は2%である。2次弛緩段階を前記のように区間を分けて行うことにより、弛緩率の調製がより容易であり、それによる耐熱性および耐加水分解性を最大化し得る。
前記2次弛緩段階においてフィルムの移送速度は、前記1次弛緩段階においてフィルムの移送速度に比べ1%~10%遅くあり得る。例えば、前記2次弛緩段階においてフィルムの移送速度は、前記1次弛緩段階においてフィルムの移送速度に比べて2%~10%または2%~8%遅くあり得る。
[膜-電極接合体]
また他の実現例による膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲むサブガスケットとを含み、前記サブガスケットがジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
また他の実現例による膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲むサブガスケットとを含み、前記サブガスケットがジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、前記式1による吸湿率が0.25%以下である。
具体的に、前記サブガスケットは、第1サブガスケットフィルムと第2サブガスケットフィルムとを含み得る。
図2は、一実現例による膜電極接合体の斜視図を示すものである。具体的に、電解質膜140、前記電解質膜の両面に位置する第1電極150および第2電極160、前記第1電極の上部に位置する第1サブガスケットフィルム110、並びに前記第2電極の下部に位置する第2サブガスケットフィルム120からなる膜電極接合体100を例示している。
図3は、一実現例による膜電極接合体の上面を示すものである。具体的に、図3は、図2の膜電極接合体の上面を示すものであり、中央部に位置する第1電極150および前記第1電極を取り囲む第1サブガスケットフィルム110が位置する。
図4は、図3の膜電極接合体をX-X'に沿って切断した断面図を示すものである。具体的に、図4は、中央部に位置する電解質膜140、前記電解質膜の上部および下部にそれぞれ位置する第1電極150および第2電極160、前記電解質膜の両端の上部に位置する第1サブガスケットフィルム110、前記電解質膜の両端の下部に位置する第2サブガスケットフィルム120、前記第1サブガスケットフィルム110と前記第2サブガスケットフィルム120との間に介在する接着層130からなる膜電極接合体を例示している。
実現例による膜電極接合体は、電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲むサブガスケットを含むことにより、燃料電池の安定性および信頼性を向上させ得る。具体的に、前記サブガスケットは、前記電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲んで密封することにより、燃料などが外部に漏れ出たり、空気などの他の物質と混合したりすることを効果的に防止し得る。また、電解質膜の吸湿性により膜電極接合体の性能が低下することを防止し得る。
前記第1サブガスケットフィルムは、前述のポリエステル系フィルムであり得る。具体的に、前記第1サブガスケットフィルムおよび前記第2サブガスケットフィルムは、前述のポリエステル系フィルムであり、その成分および含有量が互いに同一または異なり得る。
また、前記第1サブガスケットフィルムの厚さ:前記第2サブガスケットフィルムの厚さの比は、0.5~1.5:1であり得る。例えば、前記第1サブガスケットフィルムの厚さ:前記第2サブガスケットフィルムの厚さの比は、0.5~1.4:1、0.7~1.2:1、または0.9~1.1:1であり得る。
前記接着層は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂およびウレタン系樹脂からなる群より選択される1種以上を含み得る。具体的に、前記接着層は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂およびウレタン系樹脂からなる群より選択される1種以上を含む樹脂組成物をコーティングして形成され得るが、これに限定されるものではない。
また、前記接着層の厚さは5μm~80μmであり得る。例えば、前記接着層の厚さは、5μm~75μm、7μm~70μm、10μm~65μm、15μm~50μm、15μm~45μm、または15μm~30μmであり得る。
前記サブガスケットの引張強度は105MPa以上であり得る。例えば、前記サブガスケットの引張強度は、108MPa以上、110MPa以上、115MPa以上、または120MPa以上であり得る。
前記電解質膜は、燃料などを輸送したり、空気と直接混合したりしないように隔膜の役割をし得る。前記電解質膜は、パーフルオロスルホン酸系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリエステル系樹脂からなる群より選択される1種以上を含み得る。
また、前記第1電極と第2電極とは互いに対向し、互いに同じ面積を有し得る。具体的に、前記第1電極および前記第2電極は、前記電解質膜の中央部において互いに対向して位置し、前記第1電極および前記第2電極は、それぞれ前記電解質膜の一面の60%~90%または65%~95%の面積と接し得る。
前記第1電極は、アノード(anode)またはカソード(cathode)であり、前記第2電極はカソードまたはアノードであり得る。具体的に、前記第1電極はアノードであり、前記第2電極はカソードであり得る。
また、前記膜電極接合体は、性能を向上させ得る触媒層および気体拡散層(gas diffusion layer)をさらに含み得る。前記触媒層および気体拡散層は、当業界の膜電極接合体に用いられるものであれば特に制限されない。
(実施例)
前記内容を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。なお、下記実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、実施例の範囲がこれらに限定されるものではない。
前記内容を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。なお、下記実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、実施例の範囲がこれらに限定されるものではない。
[共重合ポリエステル系樹脂の製造]
(製造例1-1)
ジオール成分としてシクロヘキサンジメタノール(CHDM)100モル%、並びにジカルボン酸成分としてテレフタル酸(TPA)96モル%およびイソフタル酸(IPA)4モル%を混合し、285℃にて6時間反応させてチップ状の共重合ポリエステル系樹脂を製造した。
(製造例1-1)
ジオール成分としてシクロヘキサンジメタノール(CHDM)100モル%、並びにジカルボン酸成分としてテレフタル酸(TPA)96モル%およびイソフタル酸(IPA)4モル%を混合し、285℃にて6時間反応させてチップ状の共重合ポリエステル系樹脂を製造した。
(製造例1-2~1-6)
各々の構成および含有量を下記表1のように変化させたことを除いて、前記製造例1-1と同様の方法により、チップ状の共重合ポリエステル系樹脂を製造した。
各々の構成および含有量を下記表1のように変化させたことを除いて、前記製造例1-1と同様の方法により、チップ状の共重合ポリエステル系樹脂を製造した。
[ポリエステル系フィルムの製造]
(実施例1)
前記で製造された製造例1-1の共重合ポリエステル系樹脂を押出機に投入して290℃にて溶融押出した後、25℃のキャスティングロールで冷却して未延伸シートを製造した。
(実施例1)
前記で製造された製造例1-1の共重合ポリエステル系樹脂を押出機に投入して290℃にて溶融押出した後、25℃のキャスティングロールで冷却して未延伸シートを製造した。
前記未延伸シートを30m/分の速度で移送しながら92℃で予熱し、前記予熱された未延伸シートを30m/分の速度で移送しながら、前記予熱された未延伸シートから80mmの位置で遠赤外線ヒーター(R/H)により750℃の熱を加えた。
その後、前記未延伸シートを90℃にて3.1倍の伸び率でMD方向に1次延伸し、125℃にて3.9倍の伸び率でTD方向に2次延伸した後、240℃にて0.1分間熱固定した。
その後、前記熱固定されたシートを170℃の温度および50m/分の移送速度でTD方向に3%の弛緩率で1次弛緩し、120℃の温度および50m/分の移送速度でMD方向に1.0%の弛緩率で2次弛緩して、厚さ25μmのポリエステル系フィルムを製造した。前記MD方向への2次弛緩は4区間に分けて行われ、前記4区間の弛緩率はそれぞれ0%、0%、0.5%、および0.5%であった。
(実施例2および比較例1~4)
製造例1-1の代わりに、製造例1-2~1-6の共重合ポリエステル系樹脂を用いて、下記表2のような工程条件で行ったことを除いて、実施例1と同様の方法によりポリエステル系フィルムを製造した。
製造例1-1の代わりに、製造例1-2~1-6の共重合ポリエステル系樹脂を用いて、下記表2のような工程条件で行ったことを除いて、実施例1と同様の方法によりポリエステル系フィルムを製造した。
なお、製造例1-6の共重合ポリエステル系樹脂を用いた比較例4の場合、製膜が不可能だったため、フィルムを製造することができなかった。
(実験例)
(実験例1:ガラス転移温度(Tg)および溶融点(Tm))
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルム(10mg)について、示差走査熱量計(Q2000、製造社:TAインスツルメント)を用いてガラス転移温度(Tg)および溶融点(Tm)を測定した。
(実験例1:ガラス転移温度(Tg)および溶融点(Tm))
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルム(10mg)について、示差走査熱量計(Q2000、製造社:TAインスツルメント)を用いてガラス転移温度(Tg)および溶融点(Tm)を測定した。
(実験例2:固有粘度(IV))
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルム(10mg)をそれぞれ100℃のo-クロロフェノール(Ortho-Chlorophenol)に溶解した後、35℃の恒温槽にてオーストバルト(Ostwald)粘度計により試料の落下時間を求めて相対粘度を測定した。得られた相対粘度は、相対粘度-固有粘度換算表に基づいて固有粘度(IV)に変換しており、この際、小数点第3位を四捨五入した値を下記表3に記載した。
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルム(10mg)をそれぞれ100℃のo-クロロフェノール(Ortho-Chlorophenol)に溶解した後、35℃の恒温槽にてオーストバルト(Ostwald)粘度計により試料の落下時間を求めて相対粘度を測定した。得られた相対粘度は、相対粘度-固有粘度換算表に基づいて固有粘度(IV)に変換しており、この際、小数点第3位を四捨五入した値を下記表3に記載した。
(実験例3:吸湿性)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥した後、フィルムの重さ(A)を測定し、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置してからフィルムの重さ(B)を測定した後、下記式1に従って吸湿率を計算した。
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥した後、フィルムの重さ(A)を測定し、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置してからフィルムの重さ(B)を測定した後、下記式1に従って吸湿率を計算した。
[式1]
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。
(実験例4:伸び維持率)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムについて、PCT(Pressure Cooker Test、121℃、1.4気圧、RH100%)で72時間処理したときの伸び維持率を測定した。
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムについて、PCT(Pressure Cooker Test、121℃、1.4気圧、RH100%)で72時間処理したときの伸び維持率を測定した。
具体的に、前記PCT前後にASTM-D882(1997)に基づいて、50mmのチャック間間隔および300m/分の引張速度で前記ポリエステル系フィルムの第1方向および第2方向のそれぞれについて5回の破断伸び率を測定しその平均値を得て、下記式Aに従って伸び維持率を計算した。
[式A]
(実験例5:モジュラス)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムについて、KS B 5521に基づいて、MDおよびTD方向のモジュラスをそれぞれ測定した。
(実験例5:モジュラス)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムについて、KS B 5521に基づいて、MDおよびTD方向のモジュラスをそれぞれ測定した。
(実験例6:熱収縮率)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを縦100mmおよび横100mmに切断し、150℃のオーブンで30分間熱処理した後、常温にてTD方向およびMD方向それぞれの長さ(mm)を測定し、下記式2および式3を用いて熱収縮率を計算した。
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを縦100mmおよび横100mmに切断し、150℃のオーブンで30分間熱処理した後、常温にてTD方向およびMD方向それぞれの長さ(mm)を測定し、下記式2および式3を用いて熱収縮率を計算した。
[式2]
[式3]
前記式2および式3において、
TMDは、MD方向の熱収縮率(%)であり、LMD1は、初期フィルムのMD方向の長さ(mm)であり、LMD2は、熱収縮後のMD方向の長さ(mm)であり、
TTDは、TD方向の熱収縮率(%)であり、LTD1は、初期フィルムのTD方向の長さ(mm)であり、LTD2は、熱収縮後のTD方向の長さ(mm)である。
[式3]
前記式2および式3において、
TMDは、MD方向の熱収縮率(%)であり、LMD1は、初期フィルムのMD方向の長さ(mm)であり、LMD2は、熱収縮後のMD方向の長さ(mm)であり、
TTDは、TD方向の熱収縮率(%)であり、LTD1は、初期フィルムのTD方向の長さ(mm)であり、LTD2は、熱収縮後のTD方向の長さ(mm)である。
(実験例7:引張強度)
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを長さ100mmおよび幅15mmに切断して、ASTM D 882に基づきINSTRON社の万能試験機(4206-001、製造社:UTM)を用いて、チャック間間隔が50mmとなるように装着し、引張速度500mm/分の速度で実験した後、設備に内蔵されたプログラムにより引張強度を測定した。
前記実施例1、2、および比較例1~3のフィルムを長さ100mmおよび幅15mmに切断して、ASTM D 882に基づきINSTRON社の万能試験機(4206-001、製造社:UTM)を用いて、チャック間間隔が50mmとなるように装着し、引張速度500mm/分の速度で実験した後、設備に内蔵されたプログラムにより引張強度を測定した。
前記表3および表4に示すように、実施例1および2のポリエステル系フィルムは、比較例1~3のフィルムに比べて耐加水分解性および耐久性のいずれにも優れた結果を示した。
具体的に、実施例1および2のポリエステル系フィルムは、固有粘度、吸湿性、伸び維持率、モジュラス、熱収縮率、および引張強度がいずれも好ましい範囲を満足することにより、耐熱性のような耐久性に優れ、耐加水分解性に優れるので、優れた低吸湿性を有する。
1:燃料電池
10:燃料電池単位セル
100:膜電極接合体
200:セパレータ
300:エンドプレート(end plate)
110:第1サブガスケットフィルム
120:第2サブガスケットフィルム
130:接着層
140:電解質膜
150:第1電極
160:第2電極
10:燃料電池単位セル
100:膜電極接合体
200:セパレータ
300:エンドプレート(end plate)
110:第1サブガスケットフィルム
120:第2サブガスケットフィルム
130:接着層
140:電解質膜
150:第1電極
160:第2電極
Claims (10)
- ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、
前記ジオールが、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、
前記ジカルボン酸が、70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、
下記式1による吸湿率が0.25%以下である、ポリエステル系フィルム:
[式1]
前記式1において、
Aは、前記フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したフィルムの重さ(g)であり、Bは、前記の条件で乾燥されたフィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したフィルムの重さ(g)である。 - 前記ポリエステル系フィルムが、燃料電池のサブガスケット用フィルムである、請求項1に記載のポリエステル系フィルム。
- 前記ジオールが、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を70モル%以上で含む、請求項1に記載のポリエステル系フィルム。
- 前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向のモジュラスが400kgf/mm2以下であり、前記第1方向に垂直な第2方向のモジュラスが550kgf/mm2以下である、請求項1に記載のポリエステル系フィルム。
- 前記ポリエステル系フィルムの面内第1方向の引張強度:前記第1方向に垂直な第2方向の引張強度の比が0.8~1:1である、請求項1に記載のポリエステル系フィルム。
- 前記ポリエステル系フィルムをPCT(Pressure Cooker Test、121℃、1.4気圧、RH100%)により72時間処理した後の伸び維持率が70%以上である、請求項1に記載のポリエステル系フィルム。
- ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を溶融押出して未延伸シートを製造する段階と、
前記未延伸シートを70℃~100℃にて第1方向に2倍~5倍延伸し、前記第1方向に垂直な第2方向に2倍~5倍延伸して延伸シートを製造する段階と、
前記延伸シートを200℃~260℃にて熱固定する段階と、
熱固定された前記延伸シートを弛緩してポリエステル系フィルムを製造する段階とを含み、
前記ジオールがシクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、
前記ジカルボン酸が70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、
前記ポリエステル系フィルムの下記式1による吸湿率が0.25%以下である、ポリエステル系フィルムの製造方法:
[式1]
前記式1において、
Aは、前記ポリエステル系フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したポリエステル系フィルムの重さ(g)であり、Bは、前記の条件で乾燥されたポリエステル系フィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したポリエステル系フィルムの重さ(g)である。 - 前記第1方向の延伸比(d1)と前記第2方向の延伸比(d2)との比(d1/d2)が0.5~1であり、
前記弛緩段階が、前記第2方向に1%~10%の伸び率で1次弛緩され、前記第1方向に0.5%以上~2%未満の伸び率で2次弛緩される、請求項7に記載のポリエステル系フィルムの製造方法。 - 電解質膜と、
前記電解質膜の一面または両面の末端部を取り囲むサブガスケットとを含み、
前記サブガスケットが、ジオールとジカルボン酸とが共重合された共重合ポリエステル系樹脂を含み、
前記ジオールが、シクロヘキサンジメタノールまたはその誘導体を含み、
前記ジカルボン酸が、70モル%~99モル%のテレフタル酸および1モル%~30モル%のイソフタル酸を含み、
下記式1による吸湿率が0.25%以下である、膜電極接合体:
[式1]
前記式1において、
Aは、ポリエステル系フィルムを50℃のオーブンで24時間乾燥させた後測定したポリエステル系フィルムの重さ(g)であり、Bは、前記の条件で乾燥されたポリエステル系フィルムを25℃の温度および100%RHの湿度条件で24時間放置した後測定したポリエステル系フィルムの重さ(g)である。 - 前記サブガスケットの引張強度が105MPa以上である、請求項9に記載の膜電極接合体。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210010962A KR102471679B1 (ko) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 폴리에스테르계 필름, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 막전극 접합체 |
KR10-2021-0010962 | 2021-01-26 | ||
PCT/KR2021/019301 WO2022164029A1 (ko) | 2021-01-26 | 2021-12-17 | 폴리에스테르계 필름, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 막전극 접합체 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024501560A true JP2024501560A (ja) | 2024-01-12 |
Family
ID=82653653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023540206A Pending JP2024501560A (ja) | 2021-01-26 | 2021-12-17 | ポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240067784A1 (ja) |
JP (1) | JP2024501560A (ja) |
KR (1) | KR102471679B1 (ja) |
CN (1) | CN116802223A (ja) |
WO (1) | WO2022164029A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120100306A (ko) * | 2011-03-03 | 2012-09-12 | 삼성정밀화학 주식회사 | 전방향족 폴리에스테르 아미드 공중합체 수지, 상기 수지를 포함하는 필름, 상기 필름을 포함하는 연성 금속박 적층판, 및 상기 연성 금속박 적층판을 구비하는 연성 인쇄 회로기판 |
KR101449124B1 (ko) | 2012-09-17 | 2014-10-08 | 현대자동차주식회사 | 수소연료전지용 사출성형 일체화 불소계 가스켓 |
JP6131669B2 (ja) * | 2013-03-27 | 2017-05-24 | 凸版印刷株式会社 | 膜電極接合体及びその製造方法 |
KR102281773B1 (ko) * | 2014-09-19 | 2021-07-26 | 에스케이씨 주식회사 | 고내열성 및 고내광성을 가지는 폴리에스터계 적층 필름 |
WO2019103370A1 (ko) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | 에스케이케미칼주식회사 | 폴리에스테르 수지 조성물 및 이를 포함하는 이축 연신 폴리에스테르 필름 |
KR102308471B1 (ko) * | 2019-05-08 | 2021-10-05 | 에스케이씨 주식회사 | 폴리에스테르 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치 |
KR102273083B1 (ko) * | 2019-05-08 | 2021-07-05 | 에스케이씨 주식회사 | 폴리에스테르 필름 및 이를 포함하는 플렉서블 디스플레이 장치 |
KR102392262B1 (ko) * | 2019-07-08 | 2022-04-29 | 코오롱인더스트리 주식회사 | 막-전극 접합체, 그 제조방법, 및 그것을 포함하는 연료전지 |
-
2021
- 2021-01-26 KR KR1020210010962A patent/KR102471679B1/ko active IP Right Grant
- 2021-12-17 JP JP2023540206A patent/JP2024501560A/ja active Pending
- 2021-12-17 WO PCT/KR2021/019301 patent/WO2022164029A1/ko active Application Filing
- 2021-12-17 US US18/260,039 patent/US20240067784A1/en active Pending
- 2021-12-17 CN CN202180091675.XA patent/CN116802223A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20240067784A1 (en) | 2024-02-29 |
TW202233719A (zh) | 2022-09-01 |
WO2022164029A1 (ko) | 2022-08-04 |
CN116802223A (zh) | 2023-09-22 |
KR20220107820A (ko) | 2022-08-02 |
KR102471679B1 (ko) | 2022-11-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5423106B2 (ja) | 二軸配向ポリエステルフィルム | |
JP5914339B2 (ja) | ポリエステルフィルムおよびその製造方法 | |
EP2495283B1 (en) | Polyethylene terephthalate composition, manufacturing method therefor, and polyethylene terephthalate film | |
KR101727766B1 (ko) | 이축 배향 폴리에스테르 필름 | |
US8912427B2 (en) | Polyester film for sealing backside of solar cell | |
EP2479798A1 (en) | Biaxially oriented polyester film for solar cell back surface sealing | |
KR101821408B1 (ko) | 고체 고분자형 연료 전지의 전해질막 보강용 필름 | |
JP6522924B2 (ja) | ヒートシール層を有する積層体 | |
WO2014199844A1 (ja) | フィルム積層体およびその製造方法 | |
JP6945260B2 (ja) | 二軸配向ポリエステルフィルム | |
JP2024501560A (ja) | ポリエステル系フィルム、その製造方法およびそれを含む膜電極接合体 | |
JP6135301B2 (ja) | 耐久性ポリエステルフィルムとその製造方法、及びそれを用いた太陽電池封止用フィルム | |
KR102131627B1 (ko) | 내구성 폴리에스테르 필름과 그 제조방법, 그것을 사용한 태양전지 밀봉용 필름, 및 태양전지 | |
JP2011256254A (ja) | ポリエステルフィルム及びその製造方法 | |
JP5336269B2 (ja) | 固体高分子電解質膜補強用二軸延伸フィルム | |
TWI840726B (zh) | 聚酯系薄膜、其製備方法及包含其之膜電極組 | |
JP2009188345A (ja) | 太陽電池封止材及びその製造方法、並びに太陽電池装置 | |
JPWO2015182282A1 (ja) | 太陽電池バックシート用ポリエステルフィルム | |
JP5640421B2 (ja) | 太陽電池バックシート用ポリエステルフィルム | |
JP6231580B2 (ja) | 太陽電池用ポリエステルフィルムおよびそれからなる太陽電池用保護膜 | |
WO2024089745A1 (ja) | 二軸配向ポリエステルフィルム | |
JP2012151343A (ja) | 太陽電池バックシート用積層ポリエステルフィルム | |
JP2017212438A (ja) | 太陽電池モジュール用バックシート及び太陽電池モジュール | |
JP2016145267A (ja) | 二軸配向ポリエステルフィルム | |
JP2013028058A (ja) | 太陽電池バックシート用積層ポリエステルフィルム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230629 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240528 |