KR102641991B1 - Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby - Google Patents

Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby Download PDF

Info

Publication number
KR102641991B1
KR102641991B1 KR1020230130909A KR20230130909A KR102641991B1 KR 102641991 B1 KR102641991 B1 KR 102641991B1 KR 1020230130909 A KR1020230130909 A KR 1020230130909A KR 20230130909 A KR20230130909 A KR 20230130909A KR 102641991 B1 KR102641991 B1 KR 102641991B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous membrane
resin porous
fluorine
based resin
stretching
Prior art date
Application number
KR1020230130909A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김영대
서영찬
이재욱
박종화
박세정
Original Assignee
에이치디현대오일뱅크 주식회사
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 에이치디현대오일뱅크 주식회사 filed Critical 에이치디현대오일뱅크 주식회사
Priority to KR1020230130909A priority Critical patent/KR102641991B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102641991B1 publication Critical patent/KR102641991B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0083Thermal after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0086Mechanical after-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0088Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/30Polyalkenyl halides
    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36Polytetrafluoroethene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/06Making preforms by moulding the material
    • B29B11/10Extrusion moulding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/001Combinations of extrusion moulding with other shaping operations
    • B29C48/0018Combinations of extrusion moulding with other shaping operations combined with shaping by orienting, stretching or shrinking, e.g. film blowing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion 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
    • B29C48/07Flat, e.g. panels
    • B29C48/08Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • B29C55/10Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial
    • B29C55/12Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial
    • B29C55/14Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets multiaxial biaxial successively
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18Manufacture of films or sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/08Heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • 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

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

불소계 수지 다공성 막의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막이 개시된다. 개시된 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은 불소계 수지와 윤활제를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계(S10), 상기 페이스트를 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계(S20), 상기 예비 성형체를 압연하여 압연 시트를 제조하는 단계(S30), 상기 압연 시트를 MD 방향으로 연신하는 단계(S40), 상기 MD 방향으로 연신된 시트를 TD 방향으로 연신하는 단계(S50) 및 상기 TD 방향으로 연신된 시트에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 단계(S60)를 포함한다.A method for producing a fluorine-based resin porous membrane and a fluorine-based resin porous membrane produced by the method are disclosed. The disclosed method of manufacturing a fluorine-based resin porous membrane includes the steps of mixing a fluorine-based resin and a lubricant to produce a paste (S10), extruding the paste to produce a preform (S20), and rolling the preform to produce a rolled sheet. Step (S30), stretching the rolled sheet in the MD direction (S40), stretching the sheet stretched in the MD direction in the TD direction (S50), and performing plasma treatment on the sheet stretched in the TD direction. It includes a step (S60).

Description

불소계 수지 다공성 막의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막{Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby}Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared by the method {Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby}

불소계 수지 다공성 막의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막이 개시된다. 보다 상세하게는, 기계적 강도가 우수하면서도 기공 크기가 큰 불소계 수지 다공성 막을 제조할 수 있는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막이 개시된다.A method for producing a fluorine-based resin porous membrane and a fluorine-based resin porous membrane produced by the method are disclosed. More specifically, a method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane capable of producing a fluorine-based resin porous membrane with excellent mechanical strength and large pore size, and a fluorine-based resin porous membrane manufactured by the method are disclosed.

불소계 수지 다공성 막은 일반적으로 불소계 수지 분말과 윤활제를 혼합하고 성형, 압출, 압연 및 연신 과정을 차례로 거쳐 제작된다. 이러한 불소계 수지 다공성 막의 제작과정에서 피브릴(fibril)과 노드(node)로 이루어진 다공성 미세구조가 생성되며, 공정 중 받는 전단응력과 압력에 따라 노드와 피브릴의 개수가 결정된다.Fluorine resin porous membranes are generally produced by mixing fluorine resin powder and lubricant and sequentially going through molding, extrusion, rolling, and stretching processes. During the manufacturing process of this fluorine resin porous membrane, a porous microstructure consisting of fibrils and nodes is created, and the number of nodes and fibrils is determined depending on the shear stress and pressure received during the process.

불소계 수지 다공성 막은 다양한 분야에 사용되는데, 다양한 사용 용도에 적합한 다양한 기공 크기가 요구된다. 예를 들어, 수소이온 투과막은 불소계 수지 다공성 막에 수소이온의 투과가 가능한 전해질막 코팅액을 함침시켜 제조하며, 불소계 수지 다공성 막의 기공이 너무 작은 경우 전해질막 코팅액이 함침이 잘 되지 않아 균일한 복합막을 제조하는데 문제가 있으며, 프로세스 필터의 경우에는 다양한 크기의 불순물을 필터링하기에 적합한 다양한 기공 크기를 갖는 필터가 요구된다.Fluorine resin porous membranes are used in a variety of fields, and various pore sizes suitable for various uses are required. For example, a hydrogen ion permeable membrane is manufactured by impregnating a fluorine resin porous membrane with an electrolyte membrane coating solution that allows hydrogen ions to pass through. If the pores of the fluorine resin porous membrane are too small, the electrolyte membrane coating solution cannot be impregnated well, creating a uniform composite membrane. There are problems in manufacturing, and in the case of process filters, filters with various pore sizes suitable for filtering out impurities of various sizes are required.

하지만 기공 크기는 연신 공정에 따라 어느 정도 정해지며, 일반적으로 기계적 강도와 두께 등에 중점을 두고 연신 공정을 운전하므로, 다른 우수한 물성은 고정시킨 채 기공 크기만을 별도로 조절하기는 쉽지 않다. 예를 들어, 기공 크기가 큰 불소계 수지 다공성 막은 윤활제의 양과 연신 정도를 적게 하여 제작해야 하는데, 이 경우 막의 강도가 낮아지는 문제가 발생한다.However, the pore size is determined to some extent by the stretching process, and since the stretching process is generally operated with an emphasis on mechanical strength and thickness, it is not easy to separately control the pore size while fixing other excellent physical properties. For example, a fluorine resin porous membrane with large pore size must be manufactured with a small amount of lubricant and a small degree of stretching, but in this case, the problem of lowering the strength of the membrane occurs.

본 발명의 일 구현예는 기계적 강도가 우수하면서도 기공 크기가 큰 불소계 수지 다공성 막을 제조할 수 있는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane capable of producing a fluorine-based resin porous membrane with excellent mechanical strength and large pore size.

본 발명의 다른 구현예는 상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a fluorine-based resin porous membrane manufactured by the above method for producing a fluorine-based resin porous membrane.

본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is,

불소계 수지와 윤활제를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계(S10);Preparing a paste by mixing a fluorine resin and a lubricant (S10);

상기 페이스트를 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계(S20);Extruding the paste to produce a preform (S20);

상기 예비 성형체를 압연하여 압연 시트를 제조하는 단계(S30);Manufacturing a rolled sheet by rolling the preform (S30);

상기 압연 시트를 MD 방향으로 연신하는 단계(S40);Stretching the rolled sheet in the MD direction (S40);

상기 MD 방향으로 연신된 시트를 TD 방향으로 연신하는 단계(S50); 및stretching the sheet stretched in the MD direction in the TD direction (S50); and

상기 TD 방향으로 연신된 시트에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 단계(S60)를 포함하는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법을 제공한다.A method for manufacturing a fluorine resin porous membrane is provided, including the step (S60) of performing plasma treatment on the sheet stretched in the TD direction.

상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은, 상기 단계(S10)와 상기 단계(S20) 사이에, 상기 페이스트를 압축하여 예비 성형 블록을 제조하는 단계(S15)를 더 포함하고, 이 경우 상기 단계(S20)는 상기 페이스트 대신에 상기 예비 성형 블록을 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계로 변경될 수 있다.The method of manufacturing the fluorine resin porous membrane further includes a step (S15) of compressing the paste to produce a preformed block between the step (S10) and the step (S20), and in this case, the step (S20) may be changed to a step of manufacturing a preform by extruding the preform block instead of the paste.

상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은, 상기 단계(S30)와 상기 단계(S40) 사이에, 상기 압연 시트를 건조하여 상기 윤활제를 제거하는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing the fluorine resin porous membrane may further include a step (S35) of drying the rolled sheet to remove the lubricant between the steps (S30) and (S40).

상기 단계(S40)는 1회 이상의 MD 방향 연신, 1회 이상의 TD 방향 연신 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The step (S40) may include stretching in the MD direction at least once, stretching in the TD direction at least once, or a combination thereof.

상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 300~450℃의 온도 조건에서 실시될 수 있다.The plasma treatment in step S60 may be performed under temperature conditions of 300 to 450°C.

상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리에 사용되는 플라즈마 반응용 가스는 CF4, C2F6, C4F8, NF3, SF3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The plasma reaction gas used in the plasma treatment in step S60 may include CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , NF 3 , SF 3 , or a combination thereof.

상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 플라즈마 반응용 가스의 유량이 10~50sccm이고, 전압이 2~10kV이고, 전력이 200~500W인 조건에서 실시될 수 있다.The plasma treatment in the step (S60) may be performed under the conditions that the flow rate of the plasma reaction gas is 10 to 50 sccm, the voltage is 2 to 10 kV, and the power is 200 to 500 W.

본 발명의 다른 측면은,Another aspect of the present invention is,

상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막을 제공한다.Provided is a fluorine-based resin porous membrane manufactured by the method for producing the fluorine-based resin porous membrane.

상기 불소계 수지 다공성 막은 평균 유동 기공 크기가 0.06~1.5㎛이고, ASTM D638에 따라 측정된 MD 방향의 인장강도가 50MPa 이상이고, ASTM D638에 따라 측정된 TD 방향의 인장강도가 50MPa 이상일 수 있다.The fluorine resin porous membrane may have an average flow pore size of 0.06 to 1.5 ㎛, a tensile strength in the MD direction measured according to ASTM D638 of 50 MPa or more, and a tensile strength in the TD direction measured according to ASTM D638 may be 50 MPa or more.

상기 불소계 수지 다공성 막은 두께가 3~100㎛이고, 전해액 함침시간이 5분 이하일 수 있다.The fluorine resin porous membrane may have a thickness of 3 to 100 ㎛, and the electrolyte impregnation time may be 5 minutes or less.

본 발명의 일 구현예 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 따라 불소계 수지 다공성 막을 제조하게 되면, 기계적 강도가 우수하면서도 기공 크기가 큰 불소계 수지 다공성 막을 얻을 수 있다.When a fluorine-based resin porous membrane is manufactured according to the method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane according to an embodiment of the present invention, a fluorine-based resin porous membrane with excellent mechanical strength and large pore size can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 구현예 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 불소계 수지 다공성 막의 기공 크기와 전해질막 코팅액의 함침성과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 불소계 수지 다공성 막의 평균 유동 기공 크기를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 불소계 수지 다공성 막의 전해액 함침시간을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a fluorine resin porous membrane according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the relationship between the pore size of a fluorine resin porous membrane and the impregnability of an electrolyte membrane coating solution.
Figure 3 is a diagram for explaining a method of measuring the average flow pore size of a fluorine resin porous membrane.
Figure 4 is a diagram for explaining a method of measuring the electrolyte impregnation time of a fluorine resin porous membrane.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane according to an embodiment of the present invention and a fluorine-based resin porous membrane produced by the method will be described in detail.

본 명세서에서, "MD 방향(machine direction)"은 기계 방향, 종방향 또는 세로방향으로 지칭되는 방향을 의미한다.As used herein, “machine direction” means a direction referred to as machine direction, longitudinal or machine direction.

또한 본 명세서에서, "TD 방향(transverse direction)"은 MD 방향에 수직인 방향으로서 횡방향 또는 가로방향으로 지칭되는 방향을 의미한다.Also, in this specification, “TD direction (transverse direction)” means a direction perpendicular to the MD direction, referred to as the transverse direction or transverse direction.

본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은 불소계 수지와 윤활제를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계(S10), 상기 페이스트를 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계(S20), 상기 예비 성형체를 압연하여 압연 시트를 제조하는 단계(S30), 상기 압연 시트를 MD 방향으로 연신하는 단계(S40), 상기 MD 방향으로 연신된 시트를 TD 방향으로 연신하는 단계(S50) 및 상기 TD 방향으로 연신된 시트에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 단계(S60)를 포함한다. The method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane according to an embodiment of the present invention includes the steps of mixing a fluorine-based resin and a lubricant to produce a paste (S10), extruding the paste to produce a preform (S20), and manufacturing the preform by extruding the paste (S20). Manufacturing a rolled sheet by rolling (S30), stretching the rolled sheet in the MD direction (S40), stretching the sheet stretched in the MD direction in the TD direction (S50), and stretching the sheet stretched in the TD direction It includes a step (S60) of performing plasma treatment on the sheet.

상기 단계(S10)에서, 상기 불소계 수지는 분말 형태, 작은 조각 형태 또는 이들의 혼합물 형태로 사용될 수 있다.In step S10, the fluorine-based resin may be used in the form of powder, small pieces, or a mixture thereof.

또한, 상기 불소계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(불소계 수지 다공성 막), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오르에틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체(FEP), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 테트라플루오로에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(TFE/CTFE), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In addition, the fluorine-based resin is polytetrafluoroethylene (fluorine-based resin porous membrane), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene- It may include tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (TFE/CTFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), or combinations thereof.

또한, 상기 불소계 수지는 5,000,000~15,000,000g/mol의 수평균 분자량을 가질 수 있다. Additionally, the fluorine-based resin may have a number average molecular weight of 5,000,000 to 15,000,000 g/mol.

또한 상기 단계(S10)에서, 상기 윤활제는 상기 불소계 수지의 표면을 적시면서, 압축, 압출 및 시트 가공 등이 원활하게 실시되게 하는 역할을 실시한다.In addition, in the step (S10), the lubricant wets the surface of the fluoropolymer and serves to smoothly perform compression, extrusion, and sheet processing.

또한, 상기 윤활제는 유동파라핀, 나프타, 화이트 오일, 톨루엔, 크실렌 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 상기 윤활제로는 각종 알코올류 화합물, 케톤류 화합물, 에스테르류 화합물 등 본 발명이 속하는 기술분야에서 윤활제로서 잘 알려진 화합물이 사용될 수 있다.Additionally, the lubricant may include liquid paraffin, naphtha, white oil, toluene, xylene, or a combination thereof. In addition, as the lubricant, compounds well known as lubricants in the technical field to which the present invention pertains, such as various alcohol-based compounds, ketone-based compounds, and ester-based compounds, may be used.

상기 윤활제의 함량은 상기 불소계 수지 100 중량부에 대하여 5~50중량부, 예를 들어, 10~50중량부, 예를 들어, 10~40중량부일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 윤활제의 함량은 윤활제의 종류, 성형 조건 등에 따라 달라질 수 있다.The content of the lubricant may be 5 to 50 parts by weight, for example, 10 to 50 parts by weight, for example, 10 to 40 parts by weight, based on 100 parts by weight of the fluorine resin. However, the present invention is not limited to this, and the content of the lubricant may vary depending on the type of lubricant, molding conditions, etc.

상기 단계(S20)에서, 상기 예비 성형체는 불소계 수지 다공성 막을 제조하기 위한 중간체로서, 그 형태는 특별히 제한되지 않는다.In the step (S20), the preform is an intermediate for manufacturing a fluorine resin porous membrane, and its form is not particularly limited.

또한, 상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은 상기 단계(S10)와 상기 단계(S20) 사이에, 상기 페이스트를 압축하여 예비 성형 블록(preform block)을 제조하는 단계(S15)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페이스트에 1~6MPa의 압력을 가하여 예비 성형 블록을 제조할 수 있다. 이와 같이 상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법이 예비 성형 블록 제조단계(S15)를 더 포함하는 경우, 상기 단계(S20)는 상기 페이스트 대신에 상기 예비 성형 블록을 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S20)에서는 상기 예비 성형 블록을 25~70℃의 온도에서 압출하여 시트를 제조할 수 있다. 이때, 압출 속도는 30~70mm/min의 속도로 조절될 수 있다. 이렇게 압출된 시트는 1,000~5,000㎛, 예를 들어, 2,000~4,000㎛, 예를 들어, 2,500~3,500㎛의 두께를 가질 수 있다.In addition, the method of manufacturing the fluorine-based resin porous membrane may further include a step (S15) of compressing the paste to produce a preform block between the step (S10) and the step (S20). For example, a preformed block can be manufactured by applying a pressure of 1 to 6 MPa to the paste. In this way, if the method of manufacturing the fluorine resin porous membrane further includes a preform block manufacturing step (S15), the step (S20) may be changed to a step of manufacturing a preform by extruding the preform block instead of the paste. You can. For example, in step S20, a sheet may be manufactured by extruding the preformed block at a temperature of 25 to 70°C. At this time, the extrusion speed can be adjusted to a speed of 30 to 70 mm/min. The extruded sheet may have a thickness of 1,000 to 5,000 μm, for example, 2,000 to 4,000 μm, for example, 2,500 to 3,500 μm.

상기 단계(S30)에서, 상기 압연(캘린더링)은 1단 또는 2단 이상의 다단 방식으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S30)에서는 상기 압연 시트를 두 개의 압연 롤러 사이에 공급하고, 두 개의 압연 롤러에 적정 압력을 가하여 두 개의 압연 롤러 사이의 갭을 조절함으로써 시트의 미세 구조와 두께 등을 변화시킬 수 있다. 상기 압연 공정시의 온도는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 20~100℃로 조절될 수 있다. 또한, 상기 두 개의 압연 롤러에 가해지는 압력은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 10~30MPa로 조절될 수 있다. 또한, 상기 압연 시트의 최종 두께는 100~2,000㎛일 수 있다.In the step (S30), the rolling (calendering) may be performed in a multi-stage method of one stage or two stages or more. For example, in the step (S30), the rolled sheet is supplied between two rolling rollers, and the fine structure and thickness of the sheet are adjusted by applying appropriate pressure to the two rolling rollers to adjust the gap between the two rolling rollers. It can change. The temperature during the rolling process is not particularly limited, but may be adjusted to, for example, 20 to 100°C. Additionally, the pressure applied to the two rolling rollers is not particularly limited, but may be adjusted to, for example, 10 to 30 MPa. Additionally, the final thickness of the rolled sheet may be 100 to 2,000 μm.

또한, 상기 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은 상기 단계(S30)와 상기 단계(S40) 사이에, 상기 압연 시트를 건조하여 상기 윤활제를 제거하는 단계(S35)를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the fluorine-based resin porous membrane may further include a step (S35) of drying the rolled sheet to remove the lubricant between the steps (S30) and (S40).

상기 단계(S35)의 건조 온도는 200~250℃일 수 있다. 그러나, 상기 건조 온도는 상기 윤활제를 제거할 수 있는 온도이면 특별히 제한되지 않으며, 이와 마찬가지로 건조 시간도 윤활제가 완전히 제거될 수 있는 시간이면 특별히 제한되지 않는다.The drying temperature in step (S35) may be 200 to 250°C. However, the drying temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the lubricant can be removed, and similarly, the drying time is not particularly limited as long as it is a time at which the lubricant can be completely removed.

상기 단계(S40) 및 상기 단계(S50)는 전체적으로 1회 이상의 MD 방향 연신, 1회 이상의 TD 방향 연신 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 단계(S40) 및 상기 단계(S50)는 전체적으로 1회 이상의 MD 방향 연신을 모두 진행한 후 1회 이상의 TD 방향 연신을 모두 진행하거나(m회의 MD 방향 연신을 진행하고 이어서 n회의 TD 방향 연신을 진행하는 방식), MD 방향 연신과 TD 방향 연신을 교대로 진행하되 MD 방향 연신과 TD 방향 연신을 각각 2회 이상 나누어 진행할 수 있다(m1회의 MD 방향 연신을 진행하고 이어서 n1회의 TD 방향 연신을 진행하고, 이어서 다시 m2회의 MD 방향 연신을 진행하고 이어서 n2회의 TD 방향 연신을 진행하는 방식). 이 경우, m, n, m1, n1, m2 및 n2는 각각 서로 독립적으로 1 이상의 정수이다.The steps (S40) and (S50) may overall include one or more stretching in the MD direction, one or more stretching in the TD direction, or a combination thereof. Specifically, the steps (S40) and (S50) may be performed by performing at least one stretching in the MD direction and then stretching in the TD direction at least one time (m stretching in the MD direction followed by n stretching in the TD). direction stretching), stretching in the MD direction and stretching in the TD direction are performed alternately, but stretching in the MD direction and stretching in the TD direction can be carried out two or more times each (m1 stretching in the MD direction, followed by n1 stretching in the TD direction). Stretching is performed, followed by m2 stretching in the MD direction, followed by n2 stretching in the TD direction). In this case, m, n, m1, n1, m2, and n2 are each independently integers of 1 or more.

상기 단계(S40) 및 상기 단계(S50)에서의 각 방향으로의 연신은 각각 서로 독립적으로 상이한 속도로 회전하는 롤러에 상기 압연 시트를 공급하는 방법으로 실시될 수 있다. 다른 예로서, 상기 단계(S40) 및 상기 단계(S50)에서의 상기 MD 방향 연신 및 상기 TD 방향 연신은 각각 서로 독립적으로 오븐에서 텐터(tenter)를 이용하여 실시될 수도 있다.Stretching in each direction in steps S40 and S50 may be performed by supplying the rolled sheet to rollers that rotate independently at different speeds. As another example, stretching in the MD direction and stretching in the TD direction in steps S40 and S50 may be performed independently of each other in an oven using a tenter.

상기 단계(S40)에서 MD 방향 연신은 3~20배의 연신 배율로 실시될 수 있다. 또한, 상기 MD 방향 연신은 200~350℃의 온도에서 실시될 수 있다.In the step (S40), stretching in the MD direction may be performed at a stretching ratio of 3 to 20 times. Additionally, the stretching in the MD direction may be performed at a temperature of 200 to 350°C.

한편, 상기 단계(S50)에서 TD 방향 연신은 10~40배의 연신 배율로 실시될 수 있다. 또한, 상기 TD 방향 연신은 200~400℃의 온도에서 실시될 수 있다.Meanwhile, in step S50, stretching in the TD direction may be performed at a stretching ratio of 10 to 40 times. Additionally, the stretching in the TD direction may be performed at a temperature of 200 to 400°C.

불소계 수지 다공성 막의 기공(pore)은 노드(node) 사이에서 생기는 피브릴에 의하여 생성된다. 불소계 수지 다공성 막 형성용 시트를 연신하면 피브릴의 길이가 길어지고 피브릴의 개수가 많아져 기공 크기가 감소하는 경향이 있고, 피브릴이 끊어질 정도까지 강하게 연신하면 다시 기공 크기가 증가한다. 반대로, 연신을 약하게 실시하여 기공 크기를 증가시키면 막의 기계적 강도가 약해지고, 연신을 피브릴이 끊어질 정도로 강하게 실시하여 기공 크기를 증가시키면 피브릴의 개수가 감소하여 역시 막의 기계적 강도가 약해진다. 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법은 연신의 강도를 조절하는 방식으로 기공 크기를 조절하는 대신에 불소계 수지 다공성 막의 제조공정에 필수적인 열처리 공정에 플라즈마 표면처리를 추가하여 기공을 확장하는 것을 특징으로 한다.The pores of the fluorine resin porous membrane are created by fibrils that occur between nodes. When a sheet for forming a fluorine resin porous membrane is stretched, the length of the fibrils increases and the number of fibrils increases, which tends to reduce the pore size. If the sheet is stretched strongly to the point where the fibrils break, the pore size increases again. Conversely, if the pore size is increased by weak stretching, the mechanical strength of the membrane weakens, and if the stretching is strong enough to break the fibrils to increase the pore size, the number of fibrils decreases, which also weakens the mechanical strength of the membrane. The method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane according to an embodiment of the present invention expands the pores by adding plasma surface treatment to the heat treatment process essential for the manufacturing process of the fluorine-based resin porous membrane instead of controlling the pore size by controlling the intensity of stretching. It is characterized by:

도 1은 본 발명의 일 구현예 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a fluorine resin porous membrane according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, TD 방향으로 연신된 시트(10')의 플라즈마 표면처리시 활성종(ATS)은 노드들(11)에 연결된 피브릴들(12) 사이와 같은 미세한 기공(POR)에 침투가 가능하며, 활성종(ATS)의 활성 정도는 전압, 주파수, 가스 유량 등으로 조절이 가능하다. 따라서, 상기 플라즈마 표면처리는 일반적으로 PID 제어(Proportional-Integral-Differential control)에 의해 에너지 편차가 발생하는 열풍보다 더 정밀한 에너지 조절이 가능하기 때문에 막의 기공을 보다 효과적으로 확장시킬 수 있다. 또한, 플라즈마 표면 처리를 통해 막의 기공을 확장시킬 경우, 플라즈마 반응용 가스로서 불소계 가스를 사용하게 되면 기공의 내부에 표면 개질이 발생하여 불소계 전해액 함침시 함침 속도가 대폭 향상되는 효과를 얻을 수 있다.Referring to FIG. 1, during plasma surface treatment of the sheet 10' stretched in the TD direction, activated species (ATS) penetrate into fine pores (POR) such as between the fibrils 12 connected to the nodes 11. is possible, and the degree of activity of activated species (ATS) can be adjusted by voltage, frequency, gas flow rate, etc. Therefore, the plasma surface treatment can expand the pores of the membrane more effectively because it allows more precise energy control than hot air, which generally generates energy deviation by PID control (Proportional-Integral-Differential control). In addition, when expanding the pores of the membrane through plasma surface treatment, if a fluorine-based gas is used as the plasma reaction gas, surface modification occurs inside the pores, resulting in a significant improvement in the impregnation speed when impregnated with a fluorine-based electrolyte solution.

상술한 바와 같이, 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 불소계 수지 다공성 막의 기계적 물성을 저하시키지 않으면서 기공 크기를 확장하는 역할을 수행한다. As described above, the plasma treatment in step S60 serves to expand the pore size of the fluorine resin porous membrane without deteriorating its mechanical properties.

구체적으로 도 1을 참조하면, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 TD 방향으로 연신된 시트(10')에 300~450℃의 온도 조건에서 플라즈마 처리를 하게 되면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 플라즈마 반응용 가스에서 유래된 활성종(ATS)이 피브릴(12) 사이의 기공(POR)을 통과하면서 열풍보다 더 큰 에너지로 피브릴(12)을 밀어 기공을 확장시킨다. 이렇게 기공(POR)이 확장된 후 피브릴(12)은 300~450℃의 온도 조건에서 열소성되어 고정된다. Specifically, referring to FIG. 1, when the sheet 10' stretched in the TD direction as shown in (a) of FIG. 1 is subjected to plasma treatment at a temperature of 300 to 450° C., (b) of FIG. 1 As shown, activated species (ATS) derived from the plasma reaction gas passes through the pores (POR) between the fibrils 12 and expands the pores by pushing the fibrils 12 with greater energy than hot air. After the pores (POR) are expanded in this way, the fibrils 12 are fixed by heat sintering at a temperature of 300 to 450°C.

상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 300~450℃의 온도 조건에서 실시될 수 있다. 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리가 상기 온도 조건에서 실시되면, 평균 유동 기공 크기(Mean Flow Pore Size)가 크고, MD 인장강도 및 TD 인장강도가 우수한 불소계 수지 다공성 막을 제조할 수 있다.The plasma treatment in step S60 may be performed at a temperature of 300 to 450°C. If the plasma treatment in the step (S60) is performed under the above temperature conditions, a fluorine resin porous membrane with a large mean flow pore size and excellent MD tensile strength and TD tensile strength can be manufactured.

또한, 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리에 사용되는 플라즈마 반응용 가스는 CF4, C2F6, C4F8, NF3, SF3 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Additionally, the gas for plasma reaction used in the plasma treatment in step S60 may include CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , NF 3 , SF 3 , or a combination thereof.

또한, 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 플라즈마 반응용 가스의 유량이 10~50sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)이고, 전압이 2~10kV이고, 전력이 200~500W인 조건에서 실시될 수 있다. 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리가 상기 플라즈마 반응용 가스의 유량, 전압 및 전력 조건에서 실시되면, 평균 유동 기공 크기가 크고, MD 인장강도 및 TD 인장강도가 우수한 불소계 수지 다공성 막을 제조할 수 있다.In addition, the plasma treatment in the step (S60) can be performed under the conditions that the flow rate of the plasma reaction gas is 10 to 50 sccm (Standard Cubic Centimeter per Minute), the voltage is 2 to 10 kV, and the power is 200 to 500 W. . If the plasma treatment in the step (S60) is performed under the flow rate, voltage, and power conditions of the plasma reaction gas, a fluorine resin porous membrane with a large average flow pore size and excellent MD tensile strength and TD tensile strength can be manufactured. .

도 2는 불소계 수지 다공성 막(10)의 기공 크기와 전해질막 코팅액(20)의 함침성과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a diagram for explaining the relationship between the pore size of the fluorine resin porous membrane 10 and the impregnability of the electrolyte membrane coating liquid 20.

도 2를 참조하면, 불소계 수지 다공성 막(10)의 기공(POR)의 하단 끝에 전해질막 코팅액(20)이 놓여질 때, 메니스커스(meniscus)가 형성되는데, 이때 전해질막 코팅액(20)의 기둥 높이(h1, h2)는 하기 수학식 1에 의해 정해진다. 표면 장력을 T라고 할 때, T는 기공 벽으로부터 접촉각(θ)만큼 기울어져서 전해질막 코팅액(20)의 기둥 최상단의 둘레 부분에 작용한다.Referring to FIG. 2, when the electrolyte membrane coating solution 20 is placed at the bottom end of the pores (POR) of the fluorine resin porous membrane 10, a meniscus is formed, and at this time, the pillar of the electrolyte membrane coating solution 20 The heights (h1, h2) are determined by Equation 1 below. When the surface tension is T, T is inclined from the pore wall by the contact angle (θ) and acts on the circumference of the top of the pillar of the electrolyte membrane coating solution 20.

[수학식 1][Equation 1]

상기 수학식 1에서, R은 기공(POR)의 반경이고, γ는 전해질막 코팅액(20)의 비중량(specific weight)이다.In Equation 1, R is the radius of the pore (POR), and γ is the specific weight of the electrolyte membrane coating solution 20.

구체적으로, 불소계 수지 다공성 막(10)에 전해질막 코팅액(20)을 코팅할 때 도 2에 도시된 것과 같은 모세관 현상이 발생한다. 작은 기공(POR)은 R1이 작아 h1이 크고, 큰 기공(POR)은 R2가 커서 h2가 작다. R이 작으면 함침 속도가 오래 걸려 적절한 수치로 조절될 필요가 있다. 작은 기공 크기의 분리막이 함침이 잘 안되어 기공 크기를 증가시키고자 할 때, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법을 통해 기공 크기를 증가시키면 요구되는 기계적 물성을 보존한 채로 함침성만을 개선할 수 있다.Specifically, when coating the electrolyte membrane coating solution 20 on the fluorine resin porous membrane 10, a capillary phenomenon as shown in FIG. 2 occurs. Small pores (POR) have small R1 and large h1, and large pores (POR) have large R2 and small h2. If R is small, the impregnation speed takes a long time and needs to be adjusted to an appropriate value. When a separator with a small pore size is difficult to impregnate and it is desired to increase the pore size, the pore size can be increased through the method of manufacturing a fluorine resin porous membrane according to an embodiment of the present invention, thereby maintaining only the impregnation properties while preserving the required mechanical properties. can be improved.

또한 상술한 바와 같이, 상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 불소계 수지 다공성 막의 표면을 개질시켜 전해액(구체적으로, 불소계 전해액)의 함침속도를 향상시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 상기 단계(S60)에서는 활성종이 불소계 수지 다공성 막의 표면과 화학적으로 반응하여 불소계 수지 다공성 막의 표면에 불소 원자가 화학적으로 결합된다. 이에 따라, 불소계 전해액이 상기 표면 개질된 불소계 수지 다공성 막의 기공 내로 함침되는 속도가 증가하게 된다. 일반적으로 점도가 높은 불소계 전해액은 불소계 수지 다공성 막에 함침되기 어려운 것으로 알려져 있으나, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막은 기공 크기도 크고 표면도 개질되었기 때문에, 당해 불소계 수지 다공성 막에는 점도가 높은 불소계 전해액도 함침이 잘 될 수 있다.Also, as described above, the plasma treatment in step S60 serves to improve the impregnation rate of the electrolyte solution (specifically, the fluorine-based electrolyte solution) by modifying the surface of the fluorine-based resin porous membrane. Specifically, in step S60, the active species chemically reacts with the surface of the fluorine-based resin porous membrane, and fluorine atoms are chemically bonded to the surface of the fluorine-based resin porous membrane. Accordingly, the rate at which the fluorine-based electrolyte solution is impregnated into the pores of the surface-modified fluorine-based resin porous membrane increases. It is generally known that a fluorine-based electrolyte with high viscosity is difficult to impregnate into a fluorine-based resin porous membrane. However, the fluorine-based resin porous membrane manufactured by the method for manufacturing a fluorine-based resin porous membrane according to an embodiment of the present invention has large pore sizes and a modified surface. Therefore, the fluorine-based resin porous membrane can be easily impregnated with a fluorine-based electrolyte solution with high viscosity.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 불소계 수지 다공성 막을 상세히 설명한다.Hereinafter, a fluorine resin porous membrane according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

상기 불소계 수지 다공성 막은 평균 유동 기공 크기가 0.06~1.5㎛이고, ASTM D638에 따라 측정된 MD 방향의 인장강도가 50MPa 이상이고, ASTM D638에 따라 측정된 TD 방향의 인장강도가 50MPa 이상일 수 있다.The fluorine resin porous membrane may have an average flow pore size of 0.06 to 1.5 ㎛, a tensile strength in the MD direction measured according to ASTM D638 of 50 MPa or more, and a tensile strength in the TD direction measured according to ASTM D638 may be 50 MPa or more.

또한, 상기 불소계 수지 다공성 막은 두께가 3~100㎛이고, 전해액 함침시간이 5분 이하일 수 있다.Additionally, the fluorine resin porous membrane may have a thickness of 3 to 100 μm, and the electrolyte impregnation time may be 5 minutes or less.

일례로서, 상기 불소계 수지 다공성 막은 두께가 3~20㎛이고, 전해액 함침시간이 50초 이하일 수 있다.As an example, the fluorine resin porous membrane may have a thickness of 3 to 20 μm, and the electrolyte impregnation time may be 50 seconds or less.

다른 예로서, 상기 불소계 수지 다공성 막은 두께가 20㎛ 초과 100㎛ 이하이고, 전해액 함침시간이 5분 이하일 수 있다.As another example, the fluorine resin porous membrane may have a thickness of more than 20 μm and less than 100 μm, and the electrolyte impregnation time may be less than 5 minutes.

상기 불소계 수지 다공성 막은 상술한 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 의해 제조된 것일 수 있다.The fluorine-based resin porous membrane may be manufactured by the method for manufacturing the fluorine-based resin porous membrane described above.

이하, 본 발명을 하기 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 1: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

폴리테트라플루오로에틸렌 수지(chemours社, 650J) 100중량부에 대하여, 22중량부의 액상 윤활제(ISOPAR™ L FLUID; ExxonMobil Chemical Company)를 혼합하여 페이스트를 제조한 후 상온에서 24시간 동안 숙성하였다. 이후, 상기 페이스트를 4MPa의 압력으로 압축하여 예비 성형 블록을 제조하였다. 이후, 상기 예비 성형 블록을 압출하여 예비 성형체를 제조하였다. 이후, 상기 예비 성형체를 50℃의 온도에서 50mm/min의 속도로 압연하여 500㎛ 두께의 압연 시트를 제조하였다. 이후, 상기 압연 시트를 200℃의 가열 오븐에서 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 열처리하여 상기 윤활제를 완전히 제거하였다. 이후, 상기 열처리된 시트를 300℃에서 롤 속도 차이를 이용하여 MD 방향으로 6배 연신을 실시하였다. 이후, 상기 MD 방향 연신 시트를 300℃에서 텐터(tenter)를 이용하여 TD 방향으로 15배 연신하였다. 이후, 상기 TD 방향 연신 시트에 대하여 375℃의 온도 조건에서 플라즈마 처리를 실시하였다. 상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 발생장치로는 PlasmaJet®(Raantec GmbH & Co., KG, Borgholzhausen, Germany)을 사용하였고, 플라즈마 반응용 가스로는 NF3를 사용하였으며, 플라즈마 반응용 가스의 유량은 45sccm으로 설정하였고, 전압은 6kV로 설정하였고, 전력은 350W로 설정하였다.A paste was prepared by mixing 100 parts by weight of polytetrafluoroethylene resin (Chemours, 650J) with 22 parts by weight of a liquid lubricant (ISOPAR™ L FLUID; ExxonMobil Chemical Company) and then aged at room temperature for 24 hours. Thereafter, the paste was compressed at a pressure of 4 MPa to produce a preformed block. Thereafter, the preformed block was extruded to produce a preformed body. Thereafter, the preform was rolled at a temperature of 50°C at a speed of 50 mm/min to produce a rolled sheet with a thickness of 500 μm. Thereafter, the rolled sheet was heat treated in a roll-to-roll process in a heating oven at 200° C. to completely remove the lubricant. Thereafter, the heat-treated sheet was stretched 6 times in the MD direction at 300°C using a difference in roll speed. Thereafter, the MD direction stretched sheet was stretched 15 times in the TD direction using a tenter at 300°C. Thereafter, plasma treatment was performed on the TD direction stretched sheet at a temperature of 375°C. During the plasma treatment, PlasmaJet ® (Raantec GmbH & Co., KG, Borgholzhausen, Germany) was used as the plasma generator, NF 3 was used as the plasma reaction gas, and the flow rate of the plasma reaction gas was set to 45 sccm. The voltage was set to 6kV, and the power was set to 350W.

실시예 2: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 2: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 온도 조건을 300℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature condition was changed to 300°C.

실시예 3: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 3: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 온도 조건을 450℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature condition was changed to 450°C.

실시예 4: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 4: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스의 유량을 10sccm으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that the flow rate of the plasma reaction gas was changed to 10 sccm.

실시예 5: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 5: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스의 유량을 50sccm으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the plasma reaction gas was changed to 50 sccm.

실시예 6: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 6: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전압을 2kV로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the voltage was changed to 2 kV.

실시예 7: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 7: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전압을 10kV로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the voltage was changed to 10 kV.

실시예 8: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 8: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전력을 200W로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that the power was changed to 200W.

실시예 9: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 9: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전력을 500W로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the power was changed to 500W.

실시예 10: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 10: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스로서 NF3 대신에 CF4를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that CF 4 was used instead of NF 3 as the plasma reaction gas.

실시예 11: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 11: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스로서 NF3 대신에 C2F6를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that C 2 F 6 was used instead of NF 3 as the plasma reaction gas.

실시예 12: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 12: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스로서 NF3 대신에 C4F8을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that C 4 F 8 was used instead of NF 3 as the plasma reaction gas.

실시예 13: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Example 13: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스로서 NF3 대신에 SF3를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that SF 3 was used instead of NF 3 as the plasma reaction gas.

참고예 1: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 1: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 온도 조건을 250℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature condition was changed to 250°C.

참고예 2: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 2: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 온도 조건을 500℃로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the temperature condition was changed to 500°C.

참고예 3: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 3: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스의 유량을 5sccm으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the plasma reaction gas was changed to 5 sccm.

참고예 4: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 4: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 플라즈마 반응용 가스의 유량을 60sccm으로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the flow rate of the plasma reaction gas was changed to 60 sccm.

참고예 5: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 5: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전압을 1kV로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the voltage was changed to 1 kV.

참고예 6: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 6: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전압을 11kV로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the voltage was changed to 11 kV.

참고예 7: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 7: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전력을 100W로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the power was changed to 100W.

참고예 8: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Reference Example 8: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 플라즈마 처리시, 전력을 600W로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.During the plasma treatment, a polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the power was changed to 600W.

비교예 1: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 제조Comparative Example 1: Preparation of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 TD 방향 연신 시트를 플라즈마 처리 없이 375℃에서 열처리만 실시한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 제조하였다.A polytetrafluoroethylene resin porous membrane was manufactured in the same manner as Example 1, except that the TD direction stretched sheet was heat-treated at 375°C without plasma treatment.

상기 실시예 1~13, 참고예 1~8 및 비교예 1에서 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막(PTFE 다공성 막)의 제조조건을 정리하여 하기 표 1에 나타내었다.The manufacturing conditions of the polytetrafluoroethylene resin porous membrane (PTFE porous membrane) prepared in Examples 1 to 13, Reference Examples 1 to 8, and Comparative Example 1 are summarized in Table 1 below.

플라즈마 처리 조건Plasma processing conditions 플라즈마 반응용 가스Gas for plasma reaction 온도 조건(℃)Temperature conditions (℃) 플라즈마 반응용 가스 유량(sccm)Gas flow rate for plasma reaction (sccm) 전압(kV)Voltage (kV) 전력(W)Power (W) 실시예 1Example 1 NF3 NF 3 375375 4545 66 350350 실시예 2Example 2 NF3 NF 3 300300 4545 66 350350 실시예 3Example 3 NF3 NF 3 450450 4545 66 350350 실시예 4Example 4 NF3 NF 3 375375 1010 66 350350 실시예 5Example 5 NF3 NF 3 375375 5050 66 350350 실시예 6Example 6 NF3 NF 3 375375 4545 22 350350 실시예 7Example 7 NF3 NF 3 375375 4545 1010 350350 실시예 8Example 8 NF3 NF 3 375375 4545 66 200200 실시예 9Example 9 NF3 NF 3 375375 4545 66 500500 실시예 10Example 10 CF4 C F 4 375375 4545 66 350350 실시예 11Example 11 C2F6 C 2 F 6 375375 4545 66 350350 실시예 12Example 12 C4F8 C 4 F 8 375375 4545 66 350350 실시예 13Example 13 SF3 SF 3 375375 4545 66 350350 참고예 1Reference example 1 NF3 NF 3 250250 4545 66 350350 참고예 2Reference example 2 NF3 NF 3 500500 4545 66 350350 참고예 3Reference example 3 NF3 NF 3 375375 55 66 350350 참고예 4Reference example 4 NF3 NF 3 375375 6060 66 350350 참고예 5Reference example 5 NF3 NF 3 375375 4545 1One 350350 참고예 6Reference example 6 NF3 NF 3 375375 4545 1111 350350 참고예 7Reference example 7 NF3 NF 3 375375 4545 66 100100 참고예 8Reference example 8 NF3 NF 3 375375 4545 66 600600 비교예 1Comparative Example 1 NF3 NF 3 375375 -- -- --

평가예: 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 물성 평가Evaluation example: Evaluation of physical properties of polytetrafluoroethylene resin porous membrane

상기 실시예 1~13, 참고예 1~8 및 비교예 1에서 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 물성을 아래와 같은 방법으로 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The physical properties of the polytetrafluoroethylene resin porous membranes prepared in Examples 1 to 13, Reference Examples 1 to 8, and Comparative Example 1 were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.

(1) 두께(㎛): 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 두께는 Mitsutoyo社의 다이얼 두께 게이지를 사용하여 측정하였다.(1) Thickness (㎛): The thickness of the polytetrafluoroethylene resin porous membrane was measured using a dial thickness gauge from Mitsutoyo.

(2) 평균 유동 기공 크기(Mean Flow Pore Size)(㎛): PMI社의 Capillary Flow Porometer 장비를 사용하여 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막의 평균 유동 기공 크기를 측정하였다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막을 상기 측정 장비에 장착한 후 표면장력의 시험용액(GALWICK)에 완전히 적시고, 질소를 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막에 수직 방향으로 주입하였다. 압력이 일정하게 증가하다가 특정 압력에 다다르면 기공 중 가장 큰 구멍을 채우고 있던 시험용액의 방울이 터져 나오게 되는데, 이때의 압력을 버블 포인트로 하였다. 이어서 계속 압력이 증가하면 터지지 않은 나머지 작은 기공을 메우고 있던 용액도 모두 방울로 터져나오게 되는데, 이때 압력에 따른 Flow Rate(Wet Curve)를 기록하여 기공의 크기를 계산하였다. 시험 용액에 적셔지지 않은 Dry 상태의 다공성 막은 압력이 증가함에 따라 Flow Rate가 일정하게 증가하는데(Dry Curve), 이때 Dry Curve가 1/2이 되는 그래프와 Wet Curve가 교차하는 지점의 압력에 해당하는 기공을 하기 수학식 2에 따라 계산하여 평균 유동 기공 크기로 정의하였다.(2) Mean Flow Pore Size (㎛): The average flow pore size of the polytetrafluoroethylene resin porous membrane was measured using PMI's Capillary Flow Porometer equipment. Specifically, referring to Figure 3, after mounting the polytetrafluoroethylene resin porous membrane on the measuring equipment, it is completely wetted with a surface tension test solution (GALWICK), and nitrogen is applied in a direction perpendicular to the polytetrafluoroethylene resin porous membrane. Injected. The pressure increases steadily, and when it reaches a certain pressure, the droplet of the test solution filling the largest hole in the pore bursts out. The pressure at this time was designated as the bubble point. Subsequently, as the pressure continues to increase, all of the solution filling the remaining small pores that have not burst burst out as droplets. At this time, the Flow Rate (Wet Curve) according to the pressure was recorded to calculate the size of the pore. For porous membranes in a dry state that are not wetted with the test solution, the flow rate increases steadily as the pressure increases (dry curve), and at this time, the pressure at the point where the dry curve is 1/2 and the wet curve intersects Porosity was calculated according to Equation 2 below and defined as the average flow pore size.

[수학식 2][Equation 2]

Pd = 4ycosθPd = 4ycosθ

상기 수학식 2에서, P는 압력이고, d는 기공 직경이고, y는 표면장력이고, θ는 접촉각이다.In Equation 2, P is the pressure, d is the pore diameter, y is the surface tension, and θ is the contact angle.

(3) MD 방향 인장강도 및 TD 방향 인장강도(MPa): ASTM D638의 측정방법에 따라 Universal Test Machine(ZWICK사 Roell Z010)을 이용하여 MD 방향 인장강도 및 TD 방향 인장강도를 각각 측정하였다.(3) MD direction tensile strength and TD direction tensile strength (MPa): The MD direction tensile strength and TD direction tensile strength were measured using a Universal Test Machine (Roell Z010, ZWICK) according to the measurement method of ASTM D638.

(4) 전해액 함침시간: 함침시간은 다음과 같이 정의된다. 즉, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막과 분석용 전해액의 접촉각 변화 속도로 측정하여 함침시간을 측정하였다. 구체적으로, 접촉각 측정장치(펨토바이오메드, smartdrop)를 이용하여 측정한 접촉각이 10°이하로 내려가는 시간을 측정하여 이를 함침시간으로 기록하였다. 상기 분석용 전해질은 3M ionomer solution[에탄올과 물의 혼합액, 점도 400cp(TA instruments, DHR-3, 25℃, 전단속도 1 sec-1)]이었다. (4) Electrolyte impregnation time: The impregnation time is defined as follows. That is, the impregnation time was measured by measuring the rate of change in the contact angle between the polytetrafluoroethylene resin porous membrane and the electrolyte for analysis. Specifically, the time for the contact angle to fall below 10°, measured using a contact angle measuring device (Femtobiomed, smartdrop), was measured and recorded as the impregnation time. The electrolyte for the analysis was 3M ionomer solution [mixture of ethanol and water, viscosity 400 cp (TA instruments, DHR-3, 25°C, shear rate 1 sec -1 )].

도 4는 불소계 수지 다공성 막의 전해액 함침시간을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram for explaining a method of measuring the electrolyte impregnation time of a fluorine resin porous membrane.

도 4를 참조하면, 도 4의 (a)는 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막(10)에 분석용 전해액(30)을 한방울 떨어뜨린 직후의 접촉각을 나타낸 도면이고, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에서와 같이 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막(10에 분석용 전해액(30)을 한방울 떨어뜨린 후 소정시간이 경과한 후의 접촉각을 나타낸 도면이다. 여기서, 함침시간은 도 4의 (a)에서와 같이 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막(10)에 분석용 전해액(30)을 한방울 떨어뜨린 시점부터 도 4의 (b)에서 θ가 10°가 되는 시점까지 경과한 시간을 의미한다.Referring to FIG. 4, (a) of FIG. 4 is a diagram showing the contact angle immediately after dropping a drop of the electrolyte solution 30 for analysis on the polytetrafluoroethylene resin porous membrane 10, and (b) of FIG. This is a diagram showing the contact angle after a predetermined time has elapsed after dropping a drop of the electrolyte solution 30 for analysis on the polytetrafluoroethylene resin porous membrane 10 as shown in (a) of Figure 4. Here, the impregnation time is shown in Figure 4. The time elapsed from the time when a drop of the electrolyte solution 30 for analysis was dropped on the polytetrafluoroethylene resin porous membrane 10 as shown in (a) until the time when θ becomes 10° in (b) of FIG. it means.

두께(㎛)Thickness (㎛) 평균 유동 기공 크기(㎛)Average flow pore size (㎛) MD 방향 인장강도
(MPa)
MD direction tensile strength
(MPa)
TD 방향 인장강도
(MPa)
Tensile strength in TD direction
(MPa)
함침시간
(초)
Impregnation time
(candle)
실시예 1Example 1 4848 0.1560.156 6969 6666 128128 실시예 2Example 2 2929 0.1080.108 5252 5555 112112 실시예 3Example 3 8787 0.1330.133 6060 8787 240240 실시예 4Example 4 6161 0.0990.099 7777 8080 179179 실시예 5Example 5 7070 0.3870.387 5353 5050 3333 실시예 6Example 6 5757 0.0650.065 8989 6969 264264 실시예 7Example 7 7272 1.2111.211 5252 6161 1515 실시예 8Example 8 7979 0.0830.083 5959 6767 255255 실시예 9Example 9 4545 0.3140.314 7272 6161 6868 실시예 10Example 10 6262 0.1300.130 7070 6565 141141 실시예 11Example 11 4141 0.1380.138 5858 6363 150150 실시예 12Example 12 5555 0.1660.166 7474 5555 232232 실시예 13Example 13 5151 0.1460.146 5959 7070 121121 참고예 1Reference example 1 1111 0.1090.109 3030 2222 117117 참고예 2Reference example 2 샘플 파단sample fracture -- -- -- -- 참고예 3Reference example 3 7272 0.0770.077 5858 7070 427427 참고예 4Reference example 4 6767 0.4430.443 2121 3434 110110 참고예 5Reference example 5 5959 0.0540.054 5555 7070 351351 참고예 6Reference example 6 7575 1.5371.537 3030 1919 8585 참고예 7Reference example 7 6666 0.1230.123 6464 5959 338338 참고예 8Reference example 8 4343 0.3990.399 2727 2222 158158 비교예 1Comparative Example 1 4949 0.0450.045 5151 6969 > 600초(함침 안됨)> 600 seconds (no impregnation)

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1~13에서 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막은 평균 유동 기공 크기가 0.06㎛ 이상으로 크면서도 MD 방향 인장강도 및 TD 방향 인장강도가 모두 50MPa 이상으로 높으며, 전해액 함침시간이 짧은 것으로 나타났다.Referring to Table 1, the polytetrafluoroethylene resin porous membranes prepared in Examples 1 to 13 have an average flow pore size of 0.06 ㎛ or more, and both MD and TD tensile strengths are high at 50 MPa or more, It was found that the electrolyte impregnation time was short.

그러나, 참고예 1, 참고예 3~8 및 비교예 1에서 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막은 평균 유동 기공 크기가 0.06㎛ 미만으로 낮거나, MD 방향 인장강도가 50MPa 미만으로 낮거나, TD 방향 인장강도가 50MPa 미만으로 낮거나, 및/또는 전해액 함침시간이 긴 것으로 나타났다.However, the polytetrafluoroethylene resin porous membranes prepared in Reference Example 1, Reference Examples 3 to 8, and Comparative Example 1 have an average flow pore size of less than 0.06㎛, a tensile strength in the MD direction as low as less than 50MPa, or a TD It was found that the directional tensile strength was low, less than 50 MPa, and/or the electrolyte impregnation time was long.

또한, 참고예 1에서 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 다공성 막은 파단이 발생하여 사용이 불가능한 것으로 나타났다.In addition, the polytetrafluoroethylene resin porous membrane prepared in Reference Example 1 was found to be unusable due to fracture.

이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the drawings and examples, but this is merely illustrative, and various modifications and other equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will be able to understand. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended patent claims.

10, 10': 불소계 수지 다공성 막 11: 노드
12: 피브릴 20: 전해질막 코팅액
30: 전해액 POR: 기공
ATS: 활성종 R, R1, R2, r: 기공 반경
h, h1, h2: 전해질막 코팅액의 높이 θ: 접촉각
10, 10': fluorine resin porous membrane 11: node
12: Fibril 20: Electrolyte membrane coating solution
30: electrolyte POR: pore
ATS: active species R, R1, R2, r: pore radius
h, h1, h2: Height of electrolyte membrane coating liquid θ: Contact angle

Claims (10)

불소계 수지와 윤활제를 혼합하여 페이스트를 제조하는 단계(S10);
상기 페이스트를 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계(S20);
상기 예비 성형체를 압연하여 압연 시트를 제조하는 단계(S30);
상기 압연 시트를 MD 방향으로 연신하는 단계(S40);
상기 MD 방향으로 연신된 시트를 TD 방향으로 연신하는 단계(S50); 및
상기 TD 방향으로 연신된 시트에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 단계(S60)를 포함하고,
상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 300~450℃의 온도 조건에서 실시되는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
Preparing a paste by mixing a fluorine resin and a lubricant (S10);
Extruding the paste to produce a preform (S20);
Manufacturing a rolled sheet by rolling the preform (S30);
Stretching the rolled sheet in the MD direction (S40);
stretching the sheet stretched in the MD direction in the TD direction (S50); and
Comprising a step (S60) of performing plasma treatment on the sheet stretched in the TD direction,
The plasma treatment in the step (S60) is a method of manufacturing a fluorine resin porous membrane wherein the plasma treatment is performed under temperature conditions of 300 to 450 ° C.
제1항에 있어서,
상기 단계(S10)와 상기 단계(S20) 사이에, 상기 페이스트를 압축하여 예비 성형 블록을 제조하는 단계(S15)를 더 포함하고, 이 경우 상기 단계(S20)는 상기 페이스트 대신에 상기 예비 성형 블록을 압출하여 예비 성형체를 제조하는 단계로 변경되는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
According to paragraph 1,
Between the step (S10) and the step (S20), a step (S15) of compressing the paste to produce a preformed block is further included, in which case the step (S20) is performed on the preformed block instead of the paste. A method for producing a fluorine resin porous membrane that changes to the step of producing a preform by extruding.
제1항에 있어서,
상기 단계(S30)와 상기 단계(S40) 사이에, 상기 압연 시트를 건조하여 상기 윤활제를 제거하는 단계(S35)를 더 포함하는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
According to paragraph 1,
Between the step (S30) and the step (S40), the method of producing a fluorine resin porous membrane further includes a step (S35) of drying the rolled sheet to remove the lubricant.
제1항에 있어서,
상기 단계(S40)는 1회 이상의 MD 방향 연신, 1회 이상의 TD 방향 연신 또는 이들의 조합을 포함하는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
According to paragraph 1,
The step (S40) is a method of producing a fluorine resin porous membrane comprising stretching in the MD direction at least once, stretching in the TD direction at least once, or a combination thereof.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리에 사용되는 플라즈마 반응용 가스는 CF4, C2F6, C4F8, NF3, SF3 또는 이들의 조합을 포함하는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
According to paragraph 1,
The plasma reaction gas used in the plasma treatment in the step (S60) is CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , NF 3 , SF 3 or a combination thereof. Method for producing a fluorine-based resin porous membrane.
제1항에 있어서,
상기 단계(S60)의 상기 플라즈마 처리는 플라즈마 반응용 가스의 유량이 10~50sccm이고, 전압이 2~10kV이고, 전력이 200~500W인 조건에서 실시되는 불소계 수지 다공성 막의 제조방법.
According to paragraph 1,
The plasma treatment in the step (S60) is performed under the conditions that the flow rate of the plasma reaction gas is 10 to 50 sccm, the voltage is 2 to 10 kV, and the power is 200 to 500 W. A method of manufacturing a fluorine resin porous membrane.
제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 불소계 수지 다공성 막의 제조방법에 의해 제조된 불소계 수지 다공성 막으로서,
상기 불소계 수지 다공성 막은 평균 유동 기공 크기가 0.06~1.5㎛이고, ASTM D638에 따라 측정된 MD 방향의 인장강도가 50MPa 이상이고, ASTM D638에 따라 측정된 TD 방향의 인장강도가 50MPa 이상이고,
상기 불소계 수지 다공성 막은 두께가 3~100㎛이고, 전해액 함침시간이 5분 이하인 불소계 수지 다공성 막.
A fluorine-based resin porous membrane manufactured by the method for producing a fluorine-based resin porous membrane according to any one of claims 1 to 4, 6, and 7,
The fluorine resin porous membrane has an average flow pore size of 0.06 to 1.5 ㎛, a tensile strength in the MD direction measured according to ASTM D638 of 50 MPa or more, and a tensile strength in the TD direction measured according to ASTM D638 of 50 MPa or more,
The fluorine-based resin porous membrane has a thickness of 3 to 100㎛ and an electrolyte impregnation time of 5 minutes or less.
삭제delete 삭제delete
KR1020230130909A 2023-09-27 2023-09-27 Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby KR102641991B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230130909A KR102641991B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230130909A KR102641991B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102641991B1 true KR102641991B1 (en) 2024-02-29

Family

ID=90041286

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230130909A KR102641991B1 (en) 2023-09-27 2023-09-27 Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102641991B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190060586A (en) * 2017-11-24 2019-06-03 주식회사 엘지화학 Preparation method of porous fluorine resin sheet
KR20190062168A (en) * 2017-11-28 2019-06-05 주식회사 엘지화학 Method for preparing porous fluorine resin film
WO2022145631A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-07 금오공과대학교 산학협력단 Membrane having arranged pore layer, and production method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190060586A (en) * 2017-11-24 2019-06-03 주식회사 엘지화학 Preparation method of porous fluorine resin sheet
KR20190062168A (en) * 2017-11-28 2019-06-05 주식회사 엘지화학 Method for preparing porous fluorine resin film
WO2022145631A1 (en) * 2020-12-30 2022-07-07 금오공과대학교 산학협력단 Membrane having arranged pore layer, and production method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111093948B (en) Method for preparing porous film of fluorine-based resin
KR101577506B1 (en) Controlled surface porosity PTFE hollow-fiber type membrane and method for manufacturing thereof
KR101599111B1 (en) PTFE hollow fiber membrane and production method thereof
KR102190864B1 (en) Preparation method of porous fluorine resin sheet
KR102160201B1 (en) POROUS Fluorine resin film AND PREPARARION METHOD THEREOF
JPS61293830A (en) Manufacture of polytetrafluoroethylene porous film
US10391457B2 (en) Porous filter
KR102242547B1 (en) Porous fluorine resin film
KR102641991B1 (en) Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby
CN110753577B (en) Porous fluororesin membrane and method for producing same
US9695291B2 (en) Porous polytetrafluoroethylene film and method for producing same
KR102267597B1 (en) Porous fluorine resin film and method for preparing the same
KR102218062B1 (en) Porous fluorine resin film and method for preparing the same
KR20190061921A (en) Porous fluorine resin sheet and method for prepararing0 the same
KR102285993B1 (en) Porous fluorine resin sheet and method for prepararing the same
WO2019107746A1 (en) Method for producing fluorine-based resin porous film
KR102641990B1 (en) Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby
KR20210061777A (en) Porous fluorine resin sheet and method for prepararing the same
KR102641988B1 (en) Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby
KR102160652B1 (en) Porous fluorine resin film
KR102642489B1 (en) Method of preparing fluorine-based resin porous membrane and fluorine-based resin porous membrane prepared thereby
KR20140074714A (en) Manufacturing method of PTFE membrane having fine porosity
KR20140074694A (en) Manufacturing method of PTFE membrane having porosity using blowing agent

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant