JP3698666B2

JP3698666B2 - Composite membrane

Info

Publication number: JP3698666B2
Application number: JP2001334105A
Authority: JP
Inventors: 光紀山本; 順一木村; 伊織中林; 英治藤岡; 安志久保
Original assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Current assignee: Du Pont Toray Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2002200684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複合膜に関し、特に、大型飛行船または気球等の宇宙・航空機器においてガスが透過しにくく、成層圏等の高高度での厳しい条件にも形状を安定させることができ、外皮膜や飛行船の中でHeガスを貯蔵するのに適した容器の材料となる複合膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気球もしくはバルーンの外皮膜はプラスチックフィルムと熱封着を有する低密度ポリエチレンからなる二重構造が主体であり、改良されたものの中には金属含有薄膜層をプラスチックフィルムと一体化し樹脂層を設けて形成したフィルムなどがあった。
【０００３】
一方、飛行船においては補強布地の両面に塩化ビニル系樹脂シートやウレタン系樹脂シート、ネオプレン系ゴムなどを積層し、更に内面に複数層のポリエステルあるいはポリ塩化ビニリデンなどのフィルムを接合した多層シートをエンベロープ膜体として船体を構成し、船体下部に推進機構を備えたゴンドラなどを設けたものであった。また、飛行船の製作コストを低減させるために、強度のある布地を線形に裁断し、縫着して船体本体の外皮を作り、塩化ビニル樹脂シートやポリエチレンフィルムなどのガス不透過性プラスチックシートで作った一層の内皮を船体本体に挿入して作った飛行船が特開平2-20495号公報で提案されている。
【０００４】
さらに進んだ技術としてエンベロープ膜と内膜体を有する二重膜構造を用い、エンベロープ膜体が補強布地を樹脂加工した繊維シートに弾性重合体フィルムを積層した膜体で内膜体がエチレンビニルアルコール共重合体フィルムと弾性フィルムを積層した膜体である外皮膜もあり、これは特開平6-40397号公報で公開されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来使用されていた外皮膜では空気、水素、Heガスの透過性が低く、さらに目付が300g／m²以下、引張強度が200N／cm以上といった軽量で高強度の膜材が得られなかったため、長時間にわたり浮上を継続せず、途中で破れたりガス抜けが生じるなど欠点を有する可能性があった。
【０００６】
さらに最近では、全長150mあるいはそれ以上の大型飛行船を空気の薄い成層圏等の高高度まで上げることが求められている。そのため飛行船には、十分な浮力を得るため軽量化が求められ、飛行船を構成する外皮膜には、軽量かつ高強度であることが求められる。さらに、成層圏等では直射日光を受けるため、外皮膜の表面温度が100℃、あるいはそれ以上の高温となるため、耐熱性も要求される。しかしながら、これまでは軽量、高強度で高い耐熱性能を有する飛行船用外皮膜というものはなかった。
【０００７】
したがって、本発明の課題は、大型飛行船または気球等の宇宙・航空機器においてガスが透過しにくく、成層圏等の高高度での厳しい条件にも形状を安定させることができ、外皮膜や飛行船の中でHeガスを貯蔵するのに適した容器の材料となる複合膜を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は次のような手段をとる。
（１）繊維布帛（Ａ）にポリエステルエラストマー又はポリエステルエラストマーを含む組成物（Ｂ）を接着剤として、Heガス透過性が600cc／m²／24hr／0.1mm／atm以下であるフィルム（Ｃ）を複合化させたことを特徴とする複合膜アラミドフィルム又はエチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム（Ｃ）を複合化させたことを特徴とする複合膜。
【０００９】
また、次の条件は好ましい態様である。
（２）繊維布帛が、繊維束、織物、編物、不織布、網状物及びハニカム状物から選ばれることを特徴とすること、
（３）フィルム(Ｃ）がアラミドフィルム又はポリイミドフィルム又はポリエステルフィルム又はナイロンフィルム又はポリフェニレンサルファイドフィルム又はエチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム又はフッ素フィルムであること、
（４）複合膜の目付が300g/m²以下で、引張強力が150N/cm以上であること、
（５）組成物（Ｂ）とフィルム（Ｃ）との剥離強度が2.0N/cm以上であること、
（６）繊維布帛の素材がアラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール系繊維から選ばれた１種以上の繊維であることを特徴とすること、
（７）複合膜全体の厚みが20mm以下であること、
（８）複合膜２枚の端面を当接し、その当接部の繊維布帛側面に、ポリエステルエラストマー又はポリエステルエラストマーを含む組成物（Ｂ）と繊維布帛（Ａ）を複合した２層複合膜を積層して全体を熱融着することを特徴とする製造方法、
（９）飛行船、気球の外皮膜、または気体を貯蔵する容器として使用することを特徴とすること、
である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに詳細に説明する。
本発明に係る繊維布帛（Ａ）を構成する繊維素材としては、高強度繊維が好ましく、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、ポリエチレン繊維、ポリケトン繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（以下、PBOと略す）繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール（以下PVAと略す）系繊維などが挙げられる。また、引張強度が13cN/dtex以上が好ましく、より好ましくは15cN/dtex以上であり、破断伸度が15%以下のものが好ましい。このような繊維としては、アラミド繊維としては東レ・デュポン（株）製“ケブラー”、あるいは帝人（株）製“テクノーラ”、ポリエチレン繊維としては東洋紡績（株）製“ダイニーマ”、全芳香族ポリエステル繊維としては（株）クラレ製“ベクトラン”、PBO繊維としては東洋紡績（株）製“ザイロン”、あるいはPVA系繊維としては（株）クラレ製“クラロン”Ｋ−ＩＩ等が例示できる。
【００１１】
また、本発明に係る繊維布帛（Ａ）としては、上記した繊維素材を用いてシート状の布帛としたものであればいずれのものでも良く、たとえば、3軸布、4軸布等の多軸織布、平織布、もじり織布、からみ織布など織物や編物、不織布、網状物、およびハニカム状物が挙げられる。該繊維布帛の重量は用途、例えば飛行船の大きさ(ガス体積)から適宜決定されるが、通常は30〜200g/m²の範囲である。
【００１２】
本発明の複合膜に用いる接着剤としては、ポリエステルエラストマーまたはポリエステルエラストマーを含む組成物（Ｂ）が耐熱性能の点から良く、例えば、東レ・デュポン（株）製“ハイトレル”等が挙げられる。また、組成物に配合されるものとしては、ポリウレタン樹脂が好ましく、その配合量は10〜60％が好ましい。
【００１３】
本発明におけるフィルム（Ｃ）はHeガス透過性が600cc／m²／24hr／0.1mm／atm以下である必要がある。ここでいうHeガス透過性は、ＪＩＳＫ６４０４−１０に準拠して測定したものである。このHeガス透過性が600cc／m²／24hr／0.1mm／atmを越えるとHeガスが複合膜から漏れる可能性が高く好ましくない。
【００１４】
本発明に係るフィルム（Ｃ）としては、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、ナイロンフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム又はフッ素フィルムなどが挙げられる。さらに好ましくは、アラミドフィルム、ポリイミドフィルム、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルム又はフッ素フィルムが好ましく、これらはいずれも良好なガスバリア性を有している。これらのフィルムとしては、アラミドフィルムとしては東レ（株）製”ミクトロン”、エチレン−ビニルアルコール共重合体フィルムとしてはクラレ製”エバール”、フッ素フィルムとしてはデュポン製”テドラー”等が挙げられる。そして、フィルム（Ｃ）の厚みは3.3μm以上のものが複合膜を作成するために好ましい。また、フィルム（Ｃ）はポリエステルエラストマーとの接着性を向上させるために、コロナ放電等の表面処理を行うことも望ましい。
【００１５】
次に本発明の複合膜を製造する方法について説明する。
本発明においては、繊維布帛（Ａ）とフィルム（Ｃ）を組成物（Ｂ）を接着剤として複合して複合膜を作成するが、その複合化方法は、複合化するときに予め組成物（Ｂ）はフィルム化したものを用いて、繊維布帛（Ａ）、フィルム化した組成物（Ｂ）、およびフィルム（Ｃ）を重ね合わせ、温度160〜240℃の範囲で熱プレスロール等を使用して熱融着により複合化する熱ラミネーション方式や、組成物（Ｂ）をフィルム化にする際の溶融状態のものに繊維布帛（Ａ）およびフィルム（Ｃ）を貼り合せるメルトラミネーション方式等が例示できる。
【００１６】
本発明の複合膜の目付は300g/m²以下がよいが、より好ましくは飛行船として実用化する上で280g/m²以下がよい。複合膜の目付が300g/m²を超える場合、該複合膜を用いて飛行船等を作成しても、複合膜の重量が重いため成層圏等の上空で飛行船が十分な浮力を得ることができない。
【００１７】
また、複合膜の引張強力は150N/cm以上であることが望ましい。ここでいう複合膜の引張強力は、ＪＩＳＫ６４０４−３ストリップ法に準拠して測定したものである。複合膜の引張り強力が、150N/cm未満の場合、飛行船等に搭載する機材等の重さで複合膜が破断し使用に耐えることができない。
【００１８】
また、本発明の複合膜の厚みは20mm以下であることが好ましく、より好ましくは10mm以下がよい。さらには、飛行船に使用する場合は厚みが約100μmが好ましい。
【００１９】
ポリエステルエラストマー又はポリエステルエラストマーを含む組成物（Ｂ）とフィルム（Ｃ）あるいは繊維布帛（Ａ）との剥離強力度は2.0N/cm以上であることが望ましい。ここでいう剥離強度は、ＪＩＳＫ６４０４−５に準拠して測定したものであり、測定した剥離強度の最小値のことである。
【００２０】
本発明の複合膜は装置の関係で一定幅の膜が製造されるのが普通である。しかし、実際に、例えば飛行船を製作する場合、複合膜を継ぎ合わさなければならない。この継ぎ合わせ方に関し、本発明では、複合膜２枚の端面を当接し、その当接部の繊維布帛側の面に組成物（Ｂ）と繊維布帛（Ａ）を複合したものを積層して全体を熱融着することが望ましい。
【００２１】
本発明の複合膜の構成を図で説明する。図１は本発明の複合膜の断面説明図であり、１が繊維布帛（Ａ）、２が樹脂組成物（Ｂ）、３がフィルム（Ｃ）である。図２は本発明の複合膜をつなぎ合わせた状態を示す断面説明図であり、図１に示した２枚の複合膜の端面を当接し、その当接部の繊維側面に樹脂組成物２と繊維布帛１が積層されている。
【００２２】
本発明の複合膜は紫外線照射に耐えるために、より好ましくは複合膜の外側にさらにもう１層、紫外線防護層を設けることが望ましい。紫外線防護層の材料としては、フッ素フィルムやアルミ、銅、銀、金等の金属箔を貼り合せることや、アルミ、銅、銀、金等を蒸着すること等が挙げられる。
【００２３】
本発明に係る複合膜は飛行船あるいは気球の外皮膜、He等の気体を貯蔵する容器として使用されることが好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例の各評価は次のように行った。
（１）引張強力：ＪＩＳＫ６４０４−３ストリップ法に準拠し、島津製作所オートグラフAg5000Hを用い、サンプル幅30mm、チャック間距離100mm、引張速度100mm／minの条件で行った。
【００２５】
（２）剥離強度：ＪＩＳＫ６４０４−５に準拠し、島津製作所オートグラフAg5000Hを用い、サンプル幅25mm、剥離速度100mm／minの条件で行った。
【００２６】
（３）破断伸度：引張強力測定時のＳ−Ｓ曲線から破断伸度を求めた。
【００２７】
（４）もみ試験：ＪＩＳＫ６４０４−６に準拠し、スコットもみ試験機を用い、サンプルサイズ25mm幅×100mm長でつかみ間隔15mm、つかみ具移動距離20mmで50回往復させた。なお、試験結果は、○：若干剥離、△：部分的に剥離、×かなりの部分が剥離、××：ほとんどが剥離を示す。
【００２８】
実施例１
繊維布帛（Ａ）として、繊度220dtex、目付61.8g／m²のパラ系アラミド繊維“ケブラー”(東レ・デュポン（株）製)の織組織が平織の織物を用いた。ポリエステルエラストマー（Ｂ）として、目付35.8g／m²の“ハイトレル”(東レ・デュポン（株）製)、フィルム(Ｃ)として厚み12.5μmのアラミドフィルム“ミクトロン”（東レ（株）製)を用いた。なお、“ミクトロン”は、接着性を高めるため、接着面にコロン放電処理したものを用いた。上記“ミクトロン”のHeガス透過性は78cc/m²/24hr/0.1mm/atmである。そして、繊維布帛（Ａ）とポリエステルエラストマー（Ｂ）とアラミドフィルム（Ｃ）を図1のように重ね合わせ、熱プレスにより複合膜を作成した。
【００２９】
複合膜の作成条件は、温度110℃で材料を60分予備加熱した後、熱プレス温度を175℃、プレス圧力196N／cm²にて10分間熱プレスした後、プレス圧力を保持した状態で熱プレス温度を100℃まで冷却して複合膜を作成した。
【００３０】
実施例２
熱プレス温度を200℃としたほかは、実施例１と同様にして複合膜を作成した。
【００３１】
実施例３
ポリエステルエラストマー又はポリエステルエラストマーを含む組成物（Ｂ）に、目付40g/m²のポリウレタン樹脂を50％配合した“ハイトレル”を用いたほかは、実施例２と同様にして複合膜を作成した。
【００３２】
実施例４
フィルム（Ｃ）に、目付が13.7g/m²のエチレンビニルアルコール共重合体フィルム“エバール”（（株）クラレ製)を用いたほかは、実施例１と同様にして複合膜を作成した。なお、エチレンビニルアルコール共重合体フィルムのHeガス透過性は約32cc/m²/24hr/0.1mm/atmである。
【００３３】
実施例５
繊維布帛（Ａ）として繊度110dtex、目付44.6g／m²のパラ系アラミド繊維“ケブラー”の織組織が平織の織物を用いたほかは、実施例４と同様にして複合膜を作成した。
【００３４】
実施例６
フィルム（Ｃ）に、目付25.6g/m²のフッ素フィルム“テドラー”(デュポン社製)を用いたほかは、実施例１と同様にして複合膜を得た。なお、フッ素フィルムのHeガス透過性は約581cc/m²/24hr/0.1mm/atmである。
【００３５】
実施例７
繊維布帛（Ａ）として繊度220dtex、目付53g／m²の芳香族ポリエステル繊維“ベクトラン”(（株）クラレ社製)の平織の織物を用いたほかは、実施例３と同様にして複合膜を作成した。
【００３６】
実施例８
繊維布帛（Ａ）として繊度100dtex、目付40g／m²のPBO繊維“ザイロン”(東洋紡績（株）社製)の織組織が平織の織物を用いたほかは、実施例３と同様にして複合膜を作成した。
【００３７】
比較例１
繊維布帛（Ａ）として、繊度220dtex、目付61.8g／m²のパラ系アラミド繊維“ケブラー”(東レ・デュポン（株）製)の織組織が平織の織物を、ポリエステルエラストマー（Ｂ）の代わりとしてエポキシ樹脂を用い、フィルム(Ｃ)として厚みが12.5μmのアラミドフィルム“ミクトロン”（東レ（株）製)を用いて複合膜を作成した。複合膜の作成方法は、まずフィルム（Ｃ）にエポキシ樹脂をコーティングし９０℃の乾燥機中で１０分間乾燥させたものに、繊維布帛（Ａ）を重ね合わせ、温度１００℃の熱プレスで１０分間プレスさせた後、プレス温度を昇温して１６０℃で３０分間プレスして複合膜を作成した。なおエポキシ樹脂は、油化シェルエポキシ（株）製“エピコート”828ELを100重量部に対して、同社ポリヘミアセタールエステル硬化剤YLH853を165重量部、触媒として同社Lcat-1を12重量部の割合で配合したものを用いた。
【００３８】
上記した実施例１〜６および比較例１について、引張強力、剥離強度、破断伸度およびもみ試験を実施した結果を表１に示す。また、実施例３、７および８について、複合膜自体と接合部の室温（２１℃）、５０℃、および８０℃中での引張強力を測定した結果を表２に示す。なお、接合部は、図２に示すようなものであり、２枚の複合膜自体の端部を突合せ、該突合せ部分に複合膜に用いたポリエステルエラストマー又はポリエステルエラストマーを含む組成物の幅２ｃｍのフィルム状物を突合せ部分を中心に２層、および最外層に複合膜に用いた繊維布帛を１層重ね合わせて、複合膜作成時と同様の熱プレス条件にて貼り合せ接合部とした。
【００３９】
表１に示すとおり、本発明に係る複合膜は、軽量で高強度で剥離強度が高く、大型飛行船用外皮膜としての要求性能を満たすものである。
【００４０】
また、表２に示すとおり、本発明に係る複合膜は、高温下での複合膜、および複合膜接合部の引張強力低下が小さく耐熱性を有するため、本発明に係る複合膜を飛行船用外皮膜として作成した大型飛行船や気球は、成層圏等の高高度での厳しい条件下においても外皮膜に破損等なく形状を保持することが可能となる。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
【発明の効果】
本発明の複合膜は、軽量で高強度かつHeガス透過性の低く、さらに耐熱性の高い複合膜であり、この複合膜を用いて飛行船等を作成することにより、成層圏等の高高度へ上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複合膜の概略断面図である。
【図２】本発明に係る複合膜をつなぎ合わせた状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１繊維布帛
２樹脂組成物
３フィルム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite membrane, and in particular, it is difficult for gas to permeate in space and aerospace equipment such as large airships or balloons, and can stabilize the shape even under severe conditions at high altitudes such as the stratosphere. It is related with the composite film used as the material of the container suitable for storing He gas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the outer coating of balloons or balloons has mainly consisted of a double structure consisting of a plastic film and low-density polyethylene with heat-sealing. Among the improvements, a metal-containing thin film layer is integrated with a plastic film to form a resin layer. There was a film formed and formed.
[0003]
On the other hand, in an airship, an envelope is a multilayer sheet in which vinyl chloride resin sheets, urethane resin sheets, neoprene rubber, etc. are laminated on both sides of a reinforcing fabric, and a plurality of layers of polyester or polyvinylidene chloride films are bonded to the inner surface. A hull was constructed as a membrane body, and a gondola equipped with a propulsion mechanism was provided at the bottom of the hull. In addition, to reduce the cost of airship production, a strong fabric is cut linearly and sewn to make the hull's hull, which is made of a gas-impermeable plastic sheet such as a vinyl chloride resin sheet or polyethylene film. An airship made by inserting a further layer of endothelium into the hull body is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-20495.
[0004]
As a further advanced technology, a double membrane structure having an envelope membrane and an inner membrane body is used, and the envelope membrane body is a membrane body in which an elastic polymer film is laminated on a fiber sheet obtained by resin processing of a reinforcing fabric, and the inner membrane body is ethylene vinyl alcohol. There is also an outer film which is a film body in which a copolymer film and an elastic film are laminated, and this is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-40397.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional outer coatings have low permeability to air, hydrogen, and He gas. Furthermore, a lightweight and high-strength membrane material with a basis weight of 300 g / m ² or less and a tensile strength of 200 N / cm or more could not be obtained. There was a possibility that it would not continue to ascend for a long time and had a defect such as tearing or outgassing on the way.
[0006]
More recently, it has been required to raise large airships with a total length of 150 m or more to high altitudes such as the stratosphere where the air is thin. Therefore, the airship is required to be light in weight in order to obtain sufficient buoyancy, and the outer film constituting the airship is required to be lightweight and high in strength. Furthermore, since it receives direct sunlight in the stratosphere, etc., the surface temperature of the outer coating becomes 100 ° C. or higher, so heat resistance is also required. However, until now there has been no airship outer coating that is lightweight, high in strength and has high heat resistance.
[0007]
Therefore, the problem of the present invention is that gas is difficult to permeate in space and aerospace equipment such as large airships or balloons, and the shape can be stabilized even under severe conditions at high altitudes such as the stratosphere. The object of the present invention is to provide a composite film as a container material suitable for storing He gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention takes the following means.
(1) a composition comprising a polyester elastomer or a polyester elastomer fiber fabric (A) and (B) as an adhesive, He gas permeability is not more than 600cc / m ² /24hr/0.1mm/atm film (C) A composite membrane characterized in that a composite aramid film or ethylene-vinyl alcohol copolymer film (C) is composited.
[0009]
Moreover, the following conditions are a preferable aspect.
(2) The fiber fabric is selected from a fiber bundle, a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a net-like material, and a honeycomb-like material,
(3) The film (C) is an aramid film, polyimide film, polyester film, nylon film, polyphenylene sulfide film, ethylene-vinyl alcohol copolymer film, or fluorine film,
(4) The basis weight of the composite film is 300 g / m ² or less and the tensile strength is 150 N / cm or more.
(5) The peel strength between the composition (B) and the film (C) is 2.0 N / cm or more,
(6) The material of the fiber fabric is aramid fiber, carbon fiber, glass fiber, boron fiber, ceramic fiber, polyethylene fiber, polyketone fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, wholly aromatic polyester fiber, nylon fiber, polyester fiber, polyimide It is one or more types of fibers selected from fibers and polyvinyl alcohol fibers,
(7) The total thickness of the composite membrane is 20 mm or less,
(8) A two-layer composite film in which the end surfaces of two composite films are in contact with each other and the fiber fabric side surface of the contact portion is combined with the polyester elastomer or the composition (B) containing the polyester elastomer and the fiber fabric (A) is laminated. And manufacturing method characterized by heat-sealing the whole,
(9) It is used as an airship, an outer skin of a balloon, or a container for storing gas,
It is.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail together with preferred embodiments.
The fiber material constituting the fiber fabric (A) according to the present invention is preferably a high-strength fiber, such as an aramid fiber, carbon fiber, glass fiber, boron fiber, ceramic fiber, polyethylene fiber, polyketone fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole. Examples thereof include fibers (hereinafter abbreviated as PBO), fully aromatic polyester fibers, nylon fibers, polyester fibers, polyimide fibers, and polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA) fibers. Further, the tensile strength is preferably 13 cN / dtex or more, more preferably 15 cN / dtex or more, and the elongation at break is preferably 15% or less. Examples of such fibers include “Kevlar” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. or “Technola” manufactured by Teijin Limited as aramid fiber, “Dyneema” manufactured by Toyobo Co., Ltd., and fully aromatic polyester. Examples of the fiber include “Vectran” manufactured by Kuraray Co., Ltd., “Zylon” manufactured by Toyobo Co., Ltd. as the PBO fiber, and “Kuraron” K-II manufactured by Kuraray Co., Ltd. as the PVA fiber.
[0011]
In addition, the fiber fabric (A) according to the present invention may be any fabric as long as it is a sheet-like fabric using the above-described fiber material, for example, a multiaxial fabric such as a triaxial fabric or a 4-axial fabric. Examples thereof include woven fabrics and knitted fabrics such as woven fabrics, plain woven fabrics, mojiri woven fabrics and leash woven fabrics, non-woven fabrics, nets, and honeycombs. The weight of the fiber fabric is appropriately determined depending on the application, for example, the size (gas volume) of the airship, but is usually in the range of 30 to 200 g / m ² .
[0012]
As the adhesive used in the composite film of the present invention, a polyester elastomer or a composition (B) containing a polyester elastomer is good in terms of heat resistance, and examples thereof include “Hytrel” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. Moreover, as what is mix | blended with a composition, a polyurethane resin is preferable and the compounding quantity has preferable 10 to 60%.
[0013]
Film (C) in the present invention should He gas permeability is not more than 600cc / m ² /24hr/0.1mm/atm. Here, the He gas permeability is measured in accordance with JIS K 6404-10. He gas when the He gas permeability exceeds 600cc / m ² /24hr/0.1mm/atm undesirably likely to leak from the composite membrane.
[0014]
Examples of the film (C) according to the present invention include an aramid film, a polyimide film, a polyester film, a nylon film, a polyphenylene sulfide film, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film, or a fluorine film. More preferably, an aramid film, a polyimide film, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film, or a fluorine film is preferable, and these all have good gas barrier properties. Examples of these films include “Mictron” manufactured by Toray Industries, Inc. as an aramid film, “Eval” manufactured by Kuraray as an ethylene-vinyl alcohol copolymer film, and “Tedlar” manufactured by DuPont as a fluorine film. The thickness of the film (C) is preferably 3.3 μm or more for producing a composite film. The film (C) is preferably subjected to a surface treatment such as corona discharge in order to improve the adhesion with the polyester elastomer.
[0015]
Next, a method for producing the composite membrane of the present invention will be described.
In the present invention, the fiber fabric (A) and the film (C) are combined with the composition (B) as an adhesive to form a composite film. The composite method is performed in advance by combining the composition ( B) is a film, and the fiber fabric (A), the filmed composition (B), and the film (C) are superposed, and a hot press roll or the like is used in the temperature range of 160 to 240 ° C. And a heat lamination method in which the fiber (A) and the film (C) are bonded to a melted state when the composition (B) is formed into a film. .
[0016]
The basis weight of the composite membrane of the present invention is preferably 300 g / m ² or less, more preferably 280 g / m ² or less for practical use as an airship. When the basis weight of the composite membrane exceeds 300 g / m ² , even if an airship or the like is created using the composite membrane, the airship cannot obtain sufficient buoyancy in the sky above the stratosphere or the like because the weight of the composite membrane is heavy.
[0017]
Further, the tensile strength of the composite film is desirably 150 N / cm or more. The tensile strength of the composite film here is measured according to the JIS K 6404-3 strip method. If the tensile strength of the composite membrane is less than 150 N / cm, the composite membrane will break due to the weight of equipment mounted on the airship, etc., and cannot be used.
[0018]
The thickness of the composite film of the present invention is preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less. Furthermore, when used for an airship, the thickness is preferably about 100 μm.
[0019]
The peel strength between the polyester elastomer or the composition (B) containing the polyester elastomer and the film (C) or the fiber fabric (A) is desirably 2.0 N / cm or more. Here, the peel strength is measured in accordance with JIS K 6404-5, and is the minimum value of the measured peel strength.
[0020]
In the composite membrane of the present invention, a membrane having a certain width is usually produced in relation to the apparatus. However, in practice, for example, when making an airship, a composite membrane must be spliced together. With respect to this method of joining, in the present invention, two composite membranes are brought into contact with each other, and a composite of the composition (B) and the fiber fabric (A) is laminated on the fiber fabric side surface of the contact portion. It is desirable to heat-seal the whole.
[0021]
The structure of the composite film of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of the composite membrane of the present invention, wherein 1 is a fiber fabric (A), 2 is a resin composition (B), and 3 is a film (C). FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which the composite membranes of the present invention are joined together. The end faces of the two composite membranes shown in FIG. A fiber fabric 1 is laminated.
[0022]
In order for the composite film of the present invention to withstand ultraviolet irradiation, it is more preferable to provide another layer, an ultraviolet protective layer, on the outside of the composite film. Examples of the material for the ultraviolet protective layer include bonding of a fluorine film or a metal foil such as aluminum, copper, silver, gold, or vapor deposition of aluminum, copper, silver, gold, or the like.
[0023]
The composite membrane according to the present invention is preferably used as an airship or an outer coating of a balloon, or a container for storing a gas such as He.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
Each evaluation of the examples was performed as follows.
(1) Tensile strength: According to JIS K 6404-3 strip method, Shimadzu Autograph Ag5000H was used under the conditions of a sample width of 30 mm, a distance between chucks of 100 mm, and a tensile speed of 100 mm / min.
[0025]
(2) Peel strength: In accordance with JIS K 6404-5, Shimadzu Autograph Ag5000H was used and the sample width was 25 mm and the peel rate was 100 mm / min.
[0026]
(3) Elongation at break: The elongation at break was determined from the SS curve when measuring the tensile strength.
[0027]
(4) Scratch test: In accordance with JIS K 6404-6, a Scott mill tester was used to reciprocate 50 times at a sample size of 25 mm width × 100 mm length with a grip interval of 15 mm and a gripper moving distance of 20 mm. The test results are as follows: ○: Slightly peeled, Δ: Partially peeled, X considerable portion peeled, XX: Mostly peeled.
[0028]
Example 1
As the fiber fabric (A), a plain woven fabric of para-aramid fiber “Kevlar” (manufactured by Toray DuPont) having a fineness of 220 dtex and a basis weight of 61.8 g / m ² was used. Use as the polyester elastomer (B), (manufactured by Du Pont-Toray Co., Ltd.) having a basis weight 35.8 g / m ² of "Hytrel", a film (C) aramid film "Mictron" thick 12.5μm as (produced by Toray Industries, Inc.) It was. The “Mictron” used was a colon discharge treated adhesive surface to improve adhesion. He gas permeability of the "Mictron" is 78cc / m ² /24hr/0.1mm/atm. Then, the fiber fabric (A), the polyester elastomer (B), and the aramid film (C) were superposed as shown in FIG. 1, and a composite film was formed by hot pressing.
[0029]
The composite membrane was prepared by preheating the material at a temperature of 110 ° C. for 60 minutes, followed by hot pressing at a hot press temperature of 175 ° C. and a press pressure of 196 N / cm ^{2 for} 10 minutes, and then maintaining the press pressure. The press temperature was cooled to 100 ° C. to prepare a composite film.
[0030]
Example 2
A composite film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the hot pressing temperature was 200 ° C.
[0031]
Example 3
A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 2 except that “Hytrel” containing 50% polyurethane resin with a basis weight of 40 g / m ² was used in the polyester elastomer or the composition (B) containing the polyester elastomer.
[0032]
Example 4
A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that an ethylene vinyl alcohol copolymer film “EVAL” (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) having a basis weight of 13.7 g / m ² was used for the film (C). Incidentally, He gas permeability of the ethylene-vinyl alcohol copolymer film is about 32cc / m ² /24hr/0.1mm/atm.
[0033]
Example 5
A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 4 except that a plain weave fabric of para-aramid fiber “Kevlar” having a fineness of 110 dtex and a basis weight of 44.6 g / m ² was used as the fiber fabric (A).
[0034]
Example 6
A composite membrane was obtained in the same manner as in Example 1 except that a fluorine film “Tedlar” (manufactured by DuPont) having a basis weight of 25.6 g / m ² was used as the film (C). Incidentally, He gas permeability of the fluororesin film is about 581cc / m ² /24hr/0.1mm/atm.
[0035]
Example 7
A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 3 except that a plain woven fabric of aromatic polyester fiber “Vectran” (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) having a fineness of 220 dtex and a basis weight of 53 g / m ² was used as the fiber fabric (A). Created.
[0036]
Example 8
As the fiber fabric (A), a composite was made in the same manner as in Example 3 except that a plain weave fabric of PBO fiber “Zylon” (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a fineness of 100 dtex and a basis weight of 40 g / m ² was used. A membrane was created.
[0037]
Comparative Example 1
As a textile fabric (A), a plain woven fabric of para-aramid fiber “Kevlar” (manufactured by Toray DuPont) with a fineness of 220 dtex and a basis weight of 61.8 g / m ² is used instead of the polyester elastomer (B). An epoxy resin was used, and a composite film was prepared using an aramid film “Mikutron” (manufactured by Toray Industries, Inc.) having a thickness of 12.5 μm as the film (C). The composite film was prepared by first coating the film (C) with an epoxy resin and drying it for 10 minutes in a dryer at 90 ° C., and then overlaying the fiber fabric (A) on a hot press at a temperature of 100 ° C. After pressing for a minute, the press temperature was raised and pressed at 160 ° C. for 30 minutes to form a composite film. The epoxy resin is 100 parts by weight of “Epicoat” 828EL manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., 165 parts by weight of the polyhemiacetal ester curing agent YLH853, and 12 parts by weight of Lcat-1 as the catalyst. What was blended in was used.
[0038]
Table 1 shows the results of the tensile strength, peel strength, elongation at break and fir test for Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 described above. Table 2 shows the results of measuring the tensile strength of Examples 3 and 7 and 8 at room temperature (21 ° C.), 50 ° C., and 80 ° C. of the composite film itself and the joint. In addition, a junction part is as shown in FIG. 2, the edge part of two composite membrane itself is butt | matched, The width | variety of the composition containing the polyester elastomer used for the composite membrane or the polyester elastomer is 2 cm in width | variety part. Two layers of the film-like material centered on the butted portion and one layer of the fiber fabric used for the composite membrane as the outermost layer were laminated to form a bonded joint portion under the same hot press conditions as in the creation of the composite membrane.
[0039]
As shown in Table 1, the composite membrane according to the present invention is lightweight, has high strength and high peel strength, and satisfies the required performance as an outer coating for large airships.
[0040]
In addition, as shown in Table 2, the composite membrane according to the present invention has a heat resistance with a small decrease in tensile strength of the composite membrane at a high temperature and the composite membrane joint. Large airships and balloons created as a film can retain their shape without damage to the outer film even under severe conditions at high altitudes such as the stratosphere.
[0041]
[Table 1]

[0042]
[Table 2]

[0043]
【The invention's effect】
The composite film of the present invention is a lightweight, high-strength, low He gas permeability, and high heat-resistant composite film. By using this composite film to create an airship, etc., it is raised to a high altitude such as the stratosphere. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite membrane according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state where composite films according to the present invention are joined together.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber fabric 2 Resin composition 3 Film

Claims

Composition comprising a polyester elastomer or a polyester elastomer fiber fabric (A) and (B) as an adhesive, He gas permeability is not more than 600cc / m ² /24hr/0.1mm/atm film (C) was conjugated A composite membrane characterized by that.

The composite membrane according to claim 1, wherein the fiber fabric (A) is selected from a fiber bundle, a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, a net-like material, and a honeycomb-like material.

The composite film according to claim 1 or 2, wherein the film (C) is an aramid film, a polyimide film, a polyester film, a nylon film, a polyphenylene sulfide film, an ethylene-vinyl alcohol copolymer film or a fluorine film.

The composite membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein the basis weight of the composite membrane is 300 g / m ² or less and the tensile strength is 150 N / cm or more.

The composite film according to any one of claims 1 to 4, wherein the peel strength between the composition (B) and the film (C) is 2.0 N / cm or more.

The material of the fiber fabric is aramid fiber, carbon fiber, glass fiber, boron fiber, ceramic fiber, polyethylene fiber, polyketone fiber, polyparaphenylenebenzobisoxazole fiber, wholly aromatic polyester fiber, nylon fiber, polyester fiber, polyimide fiber, polyvinyl The composite film according to claim 1, wherein the composite film is one or more kinds of fibers selected from alcohol-based fibers.

The composite film according to any one of claims 1 to 6, wherein the entire film has a thickness of 20 mm or less.

The composite membrane (B) and the fiber fabric (A) containing polyester elastomer or polyester elastomer are brought into contact with the end surfaces of the two composite membranes according to any one of claims 1 to 7 and the fiber fabric side surface of the contact portion. A method for joining composite films, characterized by laminating a composite two-layer composite film and thermally fusing the whole.

The composite membrane according to any one of claims 1 to 7, wherein the composite membrane is used as an airship, an outer coating of a balloon, or a container for storing gas.