專利名稱：聚四氟乙烯制切膜絲及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚四氟乙烯制線。
背景技術(shù)：
聚四氟乙烯(PTFE)制線的耐熱性、耐候性、耐藥品性等良好，而且在低摩擦系數(shù)、低介電常數(shù)、人體適應(yīng)性(抗血栓性)等方面也良好，其應(yīng)用正擴(kuò)展到廣泛的領(lǐng)域。例如，可以用作各種膜體(反滲透膜、超濾膜、精密濾膜、袋濾器用濾膜、離子交換膜等)的支持體，或用于手術(shù)縫合用線、手術(shù)用布等。
另外，聚四氟乙烯(PTFE)由于難以熔融成形，通常通過乳膠紡絲法(專利文獻(xiàn)1等)、切膜絲(slit yarn)法(專利文獻(xiàn)2～3等)等制造。這些制法中，切膜絲法在雜質(zhì)少這方面優(yōu)異，特別適合作為離子交換膜的支持體。
切膜絲法中，大致如下地制造線。即，首先將PTFE粉末與潤滑劑混合并糊料化后，進(jìn)行擠出成形，加熱干燥除去潤滑劑。將得到的擠出成形物在PTFE的熔點(diǎn)以下的溫度下進(jìn)行延伸、薄片化后，將該延伸片切細(xì)，窄帶化。通過將該帶在PTFE的熔點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行延伸，制造切膜絲(線)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開昭63-126911號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本專利特開平2-127509號公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本專利特開平7-102413號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，前述片的切膜體(帶)極柔軟，在裝置內(nèi)移行時(shí)帶會沿縱向彎折。而且，彎折寬度在帶的長邊方向是不均一的，線的直徑的不均加劇。
如果將帶加厚，可以減少前述彎折，但是得到的切膜絲(線)的柔軟性下降，而且切割加工性也下降。
此外，切膜體(帶)的切割面上，顯微纖維(形成多孔結(jié)構(gòu)的纖維部分)被切斷，容易起毛，產(chǎn)生纖維屑，或者引起斷線。
本發(fā)明是著眼于上述情況而完成的，其目的在于提供可以抑制線徑不均的切膜絲及其制造方法。
本發(fā)明的目的還在于提供可以減少纖維屑和斷線的切膜絲及其制造方法。
本發(fā)明人為了解決前述課題而反復(fù)認(rèn)真研究后發(fā)現(xiàn)，如果在旋轉(zhuǎn)輥上形成條狀凸部，使延伸多孔聚四氟乙烯(ePTFE)的帶沿該條狀凸部的頂面移行，將帶在條狀凸部頂面的兩側(cè)部彎折，則可以使得到的切膜絲的折疊寬度在線的長邊方向上大致相等，而且這樣得到的折疊寬度大致相等的切膜絲中，線徑不均得到抑制，并可以減少纖維屑和斷線，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明所述的切膜絲的要旨在于兩側(cè)部折疊1次以上，折疊寬度在切膜絲的長邊方向大致相等。對于該切膜絲的寬度，測定相隔0.5m的20處以上，基于平均值W(avg)和標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)算出下述式(1)所示的變異系數(shù)X，該X在例如4％以下的程度。本發(fā)明的切膜絲中，前述折疊部通常形狀固定。
X(％)＝W(σ)/W(avg)×100…(1)前述切膜絲較好是絞合制成拈絲。拈數(shù)可以在800T/m以下。該拈絲可以制成布料，該布料可以用作例如離子交換膜的支持材。
本發(fā)明的切膜絲可以如下制造。即，可如下制造(a)將延伸多孔聚四氟乙烯片沿長邊方向切割成帶；(b)在形成有具有比帶寬更窄寬度的頂面的條狀凸部的第1旋轉(zhuǎn)輥上移行前述帶，使其覆蓋該頂面，將帶在條狀凸部頂面的兩側(cè)部彎折；(c)將該彎折部折疊后，進(jìn)行延伸。使帶沿前述條狀凸部移行時(shí)，較好是在帶上施加拉伸力。前述條狀凸部的頂面與側(cè)面形成的角部的曲率半徑R在例如1.0mm以下的程度。帶的兩側(cè)部較好是彎折成銳角，因此，例如(i)可以使前述條狀凸部的頂面與側(cè)面形成的角度不到90°，(ii)也可以在帶彎折后，僅使帶的彎折部進(jìn)入到隨著向帶的前進(jìn)方向移行不斷變窄的間隙中。為了折疊彎折部，例如(i)可以在將帶的兩側(cè)部彎折成銳角后，使其移行到第2旋轉(zhuǎn)輥上，同時(shí)使彎折側(cè)形成背面，(ii)也可以在將帶的兩側(cè)部彎折成銳角后，將帶在厚度方向擠壓，折疊帶的兩側(cè)部。
若采用本發(fā)明的切膜絲，由于折疊寬度大致相等，因此線徑不均得到抑制，并可以減少纖維屑和斷線。此外，若采用本發(fā)明的切膜絲的制造方法，由于在旋轉(zhuǎn)輥上形成條狀凸部，使ePTFE帶沿該條狀凸部的頂面移行，將帶在條狀凸部頂面的兩側(cè)部彎折，因此可以使得到的切膜絲的折疊寬度在切膜絲的長邊方向大致相等。


圖1圖1為用于說明本發(fā)明的制造方法的一個(gè)例子的裝置立體簡圖。
圖2圖2為用于說明圖1的彎折輥20的彎折方式的截面圖。
圖3圖3為圖2后續(xù)的截面圖。
圖4圖4為圖1的裝置所使用的引導(dǎo)部件70的立體簡圖。
圖5圖5為圖1的裝置所使用的引導(dǎo)部件70的平面簡圖。
圖6圖6為用于說明由引導(dǎo)部件70產(chǎn)生的彎折的示意圖。
圖7圖7為用于說明由引導(dǎo)部件70產(chǎn)生的彎折的截面圖。
圖8圖8為本發(fā)明的切膜絲的一個(gè)示例的平面簡圖。
圖9圖9為本發(fā)明的切膜絲的另一示例的平面簡圖。
圖10圖10為本發(fā)明的切膜絲的其它示例的平面簡圖。
圖11圖11為圖10的切膜絲的制法的一個(gè)示例的示意圖。
圖12圖12為用于說明本發(fā)明的制法的變更例的截面簡圖。
圖13圖13為用于說明本發(fā)明的制法的其它變更例的立體簡圖。
圖14圖14為用于說明本發(fā)明的制法的又一其它變更例的截面簡圖。
圖15圖15為用于說明本發(fā)明的制法的另外的變更例的截面簡圖。
圖16圖16為用于說明本發(fā)明的制法的又一另外變更例的立體簡圖。
圖17圖17為用于說明本發(fā)明的制法的其它變更例的截面簡圖。
圖18圖18為用于說明本發(fā)明的制法的又一其它變更例的立體簡圖。
圖19圖19為用于說明耐磨性的測定方法的立體簡圖。
圖20圖20為實(shí)施例1所得切膜絲的截面的電子顯微鏡照片。
圖21圖21為實(shí)施例1所得切膜絲的平面的電子顯微鏡照片。
符號的說明140切膜絲143、144折疊部110延伸多孔聚四氟乙烯帶112帶彎折部20彎折輥(第1旋轉(zhuǎn)輥)21條狀凸部，23條狀凸部的側(cè)部(角部)，24條狀凸部頂面，25條狀凸部側(cè)面30折疊輥(第2旋轉(zhuǎn)輥)具體實(shí)施方式
以下，參照適當(dāng)?shù)母綀D，對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。
圖1為用于說明本發(fā)明的制造方法的一個(gè)示例的裝置立體簡圖。該圖示例的制法中，使用將延伸多孔聚四氟乙烯帶(ePTFE)從底部側(cè)運(yùn)送到頂部側(cè)的3個(gè)輥10(自底部側(cè)，依次稱為彎折輥、折疊輥、擠壓輥，彎折輥有時(shí)稱為第1旋轉(zhuǎn)輥，折疊輥有時(shí)稱為第2旋轉(zhuǎn)輥)。更具體地，通過底部側(cè)的彎折輥20，卷取將ePTFE片用切割刀(未圖示)切割成規(guī)定的寬度而得到ePTFE帶110。該彎折輥20上，沿ePTFE帶110移行的方向形成有多個(gè)條狀凸部21，通過將ePTFE帶110卷覆到該條狀凸部21上，將該帶110的兩側(cè)部彎折。接著，通過設(shè)在彎折輥20與折疊輥30之間的引導(dǎo)部件70將前述彎折的角度彎成銳角后，使帶沿折疊輥30折疊帶110的兩側(cè)部，同時(shí)使彎折側(cè)形成背面，然后通過折疊輥30和擠壓輥40對折疊部在厚度方向進(jìn)行擠壓。通過將這樣得到的擠壓了的折疊帶120用延伸機(jī)(未圖示)進(jìn)行延伸(特別是熱延伸)，制成切膜絲。
該圖示例的制法中，形成于彎折輥20的條狀凸部21如圖2的截面簡圖所示，頂面24的寬度T1比ePTFE帶110的寬度T2窄，使ePTFE帶110移行并覆蓋該狹窄的頂面24。因此，如圖3的截面簡圖所示，通過條狀凸部的頂面24的兩側(cè)部(邊緣)23、23，可以將ePTFE帶110彎折成近似“コ”字形狀。特別是，在圖示例的制法中，由于對ePTFE帶110施加拉伸力，因此通過凸部頂面的兩側(cè)部23、23，可以更可靠地彎折ePTFE帶110。
只要ePTFE帶實(shí)質(zhì)上可以彎折，ePTFE帶110的寬度T2沒有特別限定，例如為0.5mm以上、較好是1mm以上、更好是2mm以上。寬度T2的上限在50mm左右，例如通常為10mm左右。只要切割后ePTFE帶實(shí)質(zhì)上可以彎折，ePTFE帶110的厚度沒有特別限定，例如為5μm以上(特別是10μm以上)、1000μm以下(特別是700μm以下)的程度。如果ePTFE帶110的厚度不在上述范圍內(nèi)，則ePTFE帶實(shí)質(zhì)上難以折疊。
為了使ePTFE帶110的彎折部為銳角，在上述圖示例中使用引導(dǎo)部件70。該引導(dǎo)部件70具體圖示于圖4的立體簡圖和圖5的平面簡圖。如圖4和圖5所示，引導(dǎo)部件70具備多條梳狀突出部71，該梳狀突出部71與形成于彎折輥20的條狀凸部21相互挾合。此外，梳狀突出部71隨著向彎折輥20的旋轉(zhuǎn)方向的前方前進(jìn)，相互的間隔變窄，形成從上方看呈近似V字形狀的V字部(間隙)72。該V字部(間隙)72從側(cè)面看，向折疊輥(第2旋轉(zhuǎn)輥)30方向上翹。
參照圖6～圖7(a)、(b)、(c)、(d)，對該引導(dǎo)部件70的功能進(jìn)行說明。圖6的A-A′截面相當(dāng)于圖7(a)，圖6的B-B′截面相當(dāng)于圖7(b)，圖6的C-C′截面相當(dāng)于圖7(c)，圖6的D-D′截面相當(dāng)于圖7(d)。如圖6和圖7(a)所示，通過彎折輥20(條狀凸部21)彎折成截面“コ”字形狀的ePTFE帶110隨彎折輥20的旋轉(zhuǎn)被送向上方，進(jìn)入梳狀突出部71。ePTFE帶110一旦夾在梳狀突出部71之間而實(shí)質(zhì)上被彎折后(參照圖7(b))，離開彎折輥20，向折疊輥30方向(上方)前進(jìn)(參照圖6)。接著，沿著該ePTFE帶110的前進(jìn)方向，引導(dǎo)部件70的V字部(間隙)72上翹，僅使帶110的彎折部112進(jìn)入到該V字部(間隙)72，從而可以使彎折角度呈銳角(參照圖7(c)、(d))。
此外，上述圖示例中，將通過V字部72(引導(dǎo)部件70)彎折成銳角的ePTFE帶110卷覆到折疊輥30上，并使該彎折了的一側(cè)形成背面(參照圖6)。通過該卷覆，將彎折部112折疊。
另外，圖示例的制法中，將折疊了的帶120通過擠壓輥40在帶120的厚度方向進(jìn)行擠壓，使前述折疊更可靠。接著，將這樣可靠地折疊了的帶120用延伸機(jī)(未圖示)進(jìn)行延伸，制成切膜絲。
通過上述制法得到的切膜絲大致具有圖8所示的平面形狀。即，切膜絲140的兩側(cè)部141、142被折疊，而且折疊寬度D在切膜絲的長邊方向大致相等。該折疊寬度D的均等性具體可以通過與切膜絲的寬度W相關(guān)的變異系數(shù)X表示。變異系數(shù)X為由切膜絲的寬度W的平均值W(avg)和標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)基于下述式(1)算出的值，間隔0.5m設(shè)定20個(gè)以上的切膜絲的寬度W的測定點(diǎn)。
X(％)＝W(σ)/W(avg)×100…(1)對于本發(fā)明的切膜絲，前述變異系數(shù)X為例如4％以下、較好是3.5％以下、更好是3％以下。由此，本發(fā)明的切膜絲由于折疊寬度D在切膜絲的長邊方向大致相等，因此可以抑制線徑的不均。此外，可以減少延伸不均，并提高切膜絲的長邊方向的特性均一性。
切膜絲的寬度W(avg)只要可以確保拈絲加工時(shí)不發(fā)生斷線的程度的強(qiáng)度即可，沒有特別限定，例如為10μm以上、較好是50μm以上、更好是100μm以上。切膜絲的寬度W(avg)的上限沒有特別限定，通常為5000μm以下(例如1000μm以下、特別是500μm以下)的程度。切膜絲的纖度只要可以確保拈絲加工時(shí)不發(fā)生斷線的程度的強(qiáng)度即可，沒有特別限定，例如為5旦尼爾以上、較好是10旦尼爾以上、更好是20旦尼爾以上。切膜絲的纖度的上限沒有特別限定，多為2000旦尼爾以下(例如1000旦尼爾以下、特別是500旦尼爾以下)的程度。
另外，本發(fā)明的切膜絲中，如前述圖8所示，耐磨性低的切割截面145可靠地被折疊到內(nèi)側(cè)。因此，可以抑制切膜絲的起毛，而且可以抑制斷線或線的強(qiáng)度下降。另外，還可以防止纖維屑的發(fā)生。
切膜絲的折疊部143、144可以如圖8那樣不發(fā)生重疊，也可以如圖9所示相互重疊。若重疊折疊部，則可以更有效地遮蔽切割截面145，而且可以容易地實(shí)現(xiàn)切膜絲的細(xì)徑化。
另外，切膜絲140的兩側(cè)部141、142的折疊次數(shù)并不如圖8和圖9那樣限定于1次，如圖10所示可以是2次，還可以是3次以上。如果將兩側(cè)部141、142折疊2次以上，則可以更有效地遮蔽切割截面145。如圖10所示的切膜絲140可以通過如圖11(a)所示的將兩側(cè)部折疊了1次的折疊帶120(或切膜絲140)再次彎曲(參看圖11(b)、(c))成“コ”字形狀進(jìn)行折疊(參看圖11(d)、(e))來制造。此外，也可以通過如后所述的使用特定的引導(dǎo)部件來制造。
上述圖8～圖11中，所述的折疊部143、144在其折疊結(jié)構(gòu)中殘留有間隙149，但這只是為了更容易理解地表示切膜絲的折疊結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，折疊部143、144與非折疊部緊密接合(特別是熱熔接)，不存在前述間隙149。
上述的本發(fā)明的切膜絲40并不局限于上述的圖示例的制法，可以通過各種方法制造。例如，在彎折輥20上，并不一定需要彎折成凸?fàn)?。圖12為形成了條狀凹部22的彎折輥20的截面簡圖，如該圖12所示，利用條狀凹部，可以將ePTFE帶110彎折成凹狀。另外，通過利用如圖13所示的輔助部件(圓桿等)80，也可以將ePTFE帶110彎折成凹狀。圖13的示例中，在條狀凸部21之間插入輔助部件(圓桿)80，并通過該圓桿80和條狀凸部21的頂面形成近似凹型形狀。而且，前述輔助部件(圓桿)80的前端81彎折成近似V字形狀，使該V字前端部81的配置位置成為保持ePTFE帶110被彎折成近似“コ”字形狀之前的仍近似平坦形狀的部位。采用這樣的輔助部件80，可以利用V字前端部81將ePTFE帶110彎折成凹狀。輔助部件80的截面形狀只要可以與條狀凸部的頂面24一起形成近似凹型形狀即可，沒有特別限定，可以采用除圓形外的各種形狀。此外，前端部81的形狀只要可以將ePTFE帶110從平坦?fàn)钜龑?dǎo)至凹狀即可，可以采用各種形狀。
優(yōu)選的彎折方法為利用條狀凸部彎折成凸?fàn)畹姆椒?。該方法可以將折疊寬度D非常高度地均一化。
形成條狀凸部的情況下，該條狀凸部也可以采用各種截面形狀，例如條狀凸部的頂面24可以是平面的，也可以不是平面的。圖14為頂面不為平面的條狀凸部的一個(gè)示例的截面簡圖。圖14的示例中，條狀凸部21的頂面24與側(cè)面25之間形成突起26。通過該突起26，可以在ePTFE帶110上穩(wěn)固地形成折痕。
另一方面，作為頂面為平面的條狀凸部，除了例如上述圖3所示的條狀凸部之外，還可以例舉如圖15所示的條狀凸部。圖15的示例中，條狀凸部21的頂面24與側(cè)面25之間的角部(邊緣)23形成不到90°(例如50～89°左右)的角度。因此，可以將ePTFE帶110的兩側(cè)部彎折成銳角。
條狀凸部的頂面24設(shè)為平面的情況下，角部23的曲率半徑R例如為1.0mm以下、較好是0.3mm以下、更好是0.1mm以下的程度。曲率半徑R設(shè)得越小，ePTFE帶110的折痕就可更穩(wěn)固。
條狀凸部的高度較好是比ePTFE帶110的彎折部112的寬度高。若比彎折部112的寬度高，則可以穩(wěn)定地彎折成近似“コ”字形狀。
通過彎折輥20彎折ePTFE帶110時(shí)(特別是彎折成凸?fàn)顣r(shí))。由于可以使帶110的折痕穩(wěn)固，因此較好是在ePTFE帶上施加拉伸力，但并不是必須施加拉伸力。
彎折輥20的材質(zhì)沒有特別限定，較好是較硬質(zhì)的部材(SUS等金屬部材、硬質(zhì)PVC等硬質(zhì)塑料部材等)。與使用如橡膠質(zhì)部材等那樣彈性大的部材相比，若使用硬質(zhì)部材制造彎折輥20，可以使ePTFE帶110的折痕穩(wěn)固。
通過彎折輥20彎折ePTFE帶110后所使用的引導(dǎo)部件70只要具有僅使ePTFE帶110的彎折部112進(jìn)入、隨著朝帶110的前進(jìn)方向移行不斷變窄的間隙72，就可以使用各種形狀。這是由于，若有如前所述的間隙72，可以將ePTFE帶彎折成銳角的緣故。例如，如圖16所示，隨著朝帶110的前進(jìn)方向移行半徑不斷變小的U形管73也可以用作引導(dǎo)部件70。
漸漸變窄的間隙72可以是每1條ePTFE帶1個(gè)，也可以是2個(gè)。若每1條帶具有2條間隙72，如圖17所示，可以將ePTFE帶的兩側(cè)部彎折2次，可以一次性制造上述圖10所示的切膜絲。
此外，前述引導(dǎo)部件70較好是具有如梳狀突出部71等嵌入條狀凸部21之間的部位。若具有這樣的部位，可以使ePTFE帶110的彎折寬度更加高度穩(wěn)定。
引導(dǎo)部件70的材質(zhì)沒有特別限定，但由于要求較高的尺寸精度，因此較好是金屬部材，因?yàn)榍懈罴庸と菀?，所以特別好是鋁。
本發(fā)明中，引導(dǎo)部件70不是必需的。例如，如上所述，如果將彎折輥20的條狀凸部21的角部(邊緣)23預(yù)先設(shè)為銳角，則不使用引導(dǎo)部件20，也可以將ePTFE帶110彎折成銳角。
通過具有引導(dǎo)部件70或銳角的角部的條狀凸部21等將彎折部形成為銳角的ePTFE帶110較好是如上述圖6所示，通過送至折疊輥30使其反轉(zhuǎn)(即反轉(zhuǎn)至與彎折方向相反)。這是由于可以使折疊寬度D更加高度均一。
但是，采用折疊輥30的反轉(zhuǎn)處理不是必需的。例如，圖18所示的示例中，通過具有銳角的角部的條狀凸部21將ePTFE帶彎折成銳角后，不使該ePTFE帶反轉(zhuǎn)，而直接通過一對擠壓輥40、40進(jìn)行擠壓。通過這樣的方法，也可以使折疊寬度D大致均等。圖17的示例中，可以利用上述的引導(dǎo)部件70，與銳角角部的條狀凸部21一起或代替該銳角的條狀凸部21，使彎折部呈銳角。
優(yōu)選的方法是彎折部的銳角化處理和反轉(zhuǎn)處理都進(jìn)行的方法。組合它們，可以更可靠地使折疊寬度D大致均等。
本發(fā)明的方法中，對彎折了的ePTFE帶120的擠壓(平用擠壓輥40等的擠壓等)也不是必需的，但由于對通過穩(wěn)固地形成折痕而提高折疊寬度D的均等性是非常有用的，因此較好是進(jìn)行擠壓。只要可以在帶的厚度方向施加擠壓力，擠壓可以采用各種方法，例如可以使ePTFE帶120通過厚度方向的間隙漸漸變窄的縫隙。
在彎折輥20、引導(dǎo)部件70、折疊輥30、擠壓輥40等上的ePTFE帶的移行速度例如為1m/分鐘以上(特別是5m/分鐘以上)、20m/分鐘以下(特別是15m/分鐘以下)的程度。
折疊ePTFE帶120的延伸較好是在加熱條件下進(jìn)行，較好是例如在PTFE的熔點(diǎn)以上(例如330～370℃左右)進(jìn)行。通過在加熱條件下進(jìn)行延伸，可以將折疊部143、144進(jìn)行熱固定(特別是熱熔接)，將其形狀固定。延伸倍數(shù)例如為5倍以上(特別是7倍以上)、20倍以下(特別是15倍以下)的程度。
作為供于上述制法的ePTFE片可以使用以往公知的材料，可以是例如通過日本專利特公昭51-18991號公報(bào)所記載的方法得到的ePTFE片。
本發(fā)明的切膜絲可以與以往的PTFE制絲同樣地用于廣泛的領(lǐng)域，特別是制成拈絲后，比以往的PTFE制絲更優(yōu)。即，本發(fā)明的切膜絲的折疊寬度D在切膜絲的長邊方向大致相等。因此，絞合成拈絲后，可以減少拈絲不均。特別是，對于以往的PTFE制切膜絲，拈數(shù)為800T/m以下(例如700T/m以下、特別是600T/m以下)時(shí)，拈絲不均明顯，但采用本發(fā)明的切膜絲，即使是這樣低的拈數(shù)，也可以減少拈絲不均。
而且，由于由本發(fā)明的切膜絲得到的拈絲的折疊寬度D大致相等，而且拈絲不均減少，因此線徑高度均一化。因此，由該拈絲形成布料后，非常適合用作各種膜體(反滲透膜、超濾膜、精密濾膜、袋濾器用濾膜、離子交換膜等，特別是離子交換膜)的支持體。
例如，離子交換膜的性能(離子交換性能)受到作為支持體的布料的線徑的影響。即，線徑越小，線產(chǎn)生的遮蔽效果越小，越能夠提高離子交換能力。使用本發(fā)明的切膜絲使線徑均一化，可以減少粗徑部分，因此對提高離子交換能力是非常有利的。
另外，為了在確保線徑的均一性的同時(shí)將線變細(xì)，以往的方法中，需要將較厚的ePTFE片切細(xì)制成ePTFE帶110，切割截面大，會發(fā)生起毛。若采用本發(fā)明的切膜絲，由于將切割了的ePTFE帶110兩側(cè)部以均一的寬度折疊，因此通過薄的ePTFE片也可以得到均一線徑的PTFE線。因此，可以使切割截面變小，有效地減少起毛。因此，也可以獲得離子交換能力良好、且起毛減少的離子交換膜。
本發(fā)明的布料使用由本發(fā)明的切膜絲所得的拈絲，可以根據(jù)紡織物、編織物、無紡布、氈、網(wǎng)等所使用的用途，加工成所需的形狀進(jìn)行制造。
例如，制造離子交換膜的情況下，可以適當(dāng)使用前述布料，考慮到機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，較好是使用紡織物。紡織物的組織沒有特別限定，可以適當(dāng)?shù)厥褂闷郊y、緞紋、斜紋等，由于尺寸穩(wěn)定性、制造離子交換膜時(shí)的均一性好，因此較好是平紋。用于離子交換膜的切膜絲通常使用纖度為10～400旦尼爾、拈絲次數(shù)為150～4000次的切膜絲。制成平紋時(shí)的纖維密度根據(jù)所要求的性能適當(dāng)設(shè)定，縱線、橫線都為5條/英寸以上、較好是10條/英寸以上，100條/英寸以下、較好是70條/英寸以下。若纖維密度低于5條/英寸，則離子交換膜的均一性受損，而且強(qiáng)度不充分。若纖維密度超過100條/英寸，則切膜絲產(chǎn)生的離子遮蔽率高，因此離子交換膜的性能下降。
本發(fā)明的離子交換膜通過在本發(fā)明的布料上復(fù)合化離子交換樹脂來制造。離子交換樹脂的種類以及布料與離子交換樹脂的復(fù)合化方法根據(jù)食鹽電解用或燃料電池用等所使用的用途適當(dāng)選擇，對特別適合燃料電池用的方法進(jìn)行說明。
離子交換樹脂可以分為非含氟樹脂類的離子交換樹脂和含氟樹脂類的離子交換樹脂。作為非含氟樹脂類的離子交換樹脂，可以例舉聚環(huán)氧烷、聚乙烯醇、磺化聚醚醚酮、苯乙烯-二乙烯苯類離子交換樹脂等，它們也可形成金屬鹽。優(yōu)選的非含氟樹脂類的離子交換樹脂包括聚環(huán)氧烷-堿金屬復(fù)合物(例如使環(huán)氧乙烷寡聚物在氯酸鋰等堿金屬鹽的共存下聚合得到的樹脂等)、將聚醚醚酮加入發(fā)煙硫酸中磺化得到的樹脂等。作為含氟樹脂類的離子交換樹脂，可以例舉全氟磺酸樹脂、全氟羧酸樹脂等。優(yōu)選的含氟樹脂類的離子交換樹脂為全氟磺酸樹脂。市售的全氟磺酸樹脂有杜邦公司的“Nafion”、旭化成株式會社的“Aciplex”、旭硝子株式會社的“Flemion”等，可以使用它們。
為了將本發(fā)明的布料與離子交換樹脂復(fù)合化，將這些離子交換樹脂溶于溶劑，制成離子交換樹脂溶液。溶劑的種類和濃度根據(jù)離子交換樹脂的種類、布料的組織和密度等來適當(dāng)確定。接著，通過將本發(fā)明的布料浸透上述離子交換樹脂溶液，用加熱爐蒸發(fā)溶劑，從而得到離子交換膜。
此外，也可以將具有-SO2F型官能團(tuán)的全氟樹脂熱熔融到布料的至少一面，用T模具通過擠出成形擠出成薄膜狀，將布料和樹脂薄膜層合一體化后，進(jìn)行水解，通過將-SO2F型官能團(tuán)轉(zhuǎn)換為-SO3H或-SO3Na等金屬鹽，從而制造離子交換膜。這時(shí)，可以使用具有其它官能團(tuán)的離子交換樹脂。
為了使離子交換膜的厚度均一，，也可將本發(fā)明的布料通過輥間進(jìn)行壓縮等平滑化處理(砑光處理等)。
實(shí)施例以下，例舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明，但本發(fā)明當(dāng)然并不局限于下述實(shí)施例，也可以在符合前·后述發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)變更后實(shí)施，這些都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例1按照日本專利特公昭51-18991號公報(bào)所記載的方法，制成延伸多孔化的PTFE片。即，在PTFE粉末中混合煤油，擠出壓延而成形為帶狀。接著，在200℃的溫度下加熱干燥除去煤油，在300℃的溫度下單軸延伸至3倍，得到具有延伸多孔結(jié)構(gòu)的PTFE片(厚度60μm)。
將該延伸多孔PTFE片(ePTFE片)用切割刀切割成4.0mm寬而得到的ePTFE帶如圖1～圖7地進(jìn)行處理，得到切膜絲。條狀凸部21的寬度設(shè)為1.0mm，ePTFE帶110和折疊帶120的移行速度設(shè)為10m/min。折疊帶120的延伸條件設(shè)為延伸溫度350℃、延伸倍數(shù)10倍。由其截面照片(圖20)和平面照片(圖21)可知，該切膜絲為如圖9所示的折疊部143、144相互重疊的形狀。
如上得到的切膜絲的特性如下。
100d(旦尼爾)[絲寬]絲寬的平均值W(avg)320μm寬度W的標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)6.7μm變異系數(shù)X2.1％線寬W為每隔0.5m連續(xù)測定20點(diǎn)得到。該寬度測定中，使用投影測定機(jī)[尼康株式會社制“PROFILE PROJECTOR V-12”、尼康株式會社制“DIGITAL COUNTERCM-6S”]。
將切膜絲以500t/m的間隔進(jìn)行S拈絲(右拈絲)。得到的拈絲的未絞合部分通過目視計(jì)數(shù)，結(jié)果為每20米0處。
使用圖19所示的試驗(yàn)機(jī)200對切膜絲的耐磨性進(jìn)行評價(jià)。該試驗(yàn)機(jī)200中，在鋼板210的上表面安裝有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的固定工具220。鋼板210的邊緣部215被施以曲率半徑0.5mm的倒角。切膜絲140的一端用前述固定工具保持，另一端上安裝錘230，將該錘從鋼板210的側(cè)方向下垂。這時(shí)，配置切膜絲使切膜絲140的折疊面向上(與鋼板相反側(cè))。該錘的質(zhì)量按切膜絲每1旦尼爾0.1g(即切膜絲為100d時(shí)為10g)進(jìn)行設(shè)定。使固定工具220以33mm/秒的速度、在50mm的往復(fù)寬度內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在鋼板210的邊緣部215測試切膜絲140上是否發(fā)生起毛。對15條切膜絲140確認(rèn)是否發(fā)生起毛，求得發(fā)生起毛的切膜絲的比例。前述測試以100次的往復(fù)次數(shù)進(jìn)行。
實(shí)施例1的切膜絲的起毛的發(fā)生比例為10％。
比較例1除了不折疊ePTFE帶而直接進(jìn)行延伸之外，與實(shí)施例1相同。
得到的切膜絲的特性與實(shí)施例1同樣地進(jìn)行考察，結(jié)果如下。
纖度100d(旦尼爾)絲寬的平均值W(avg)800μm寬度W的標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)72μm變異系數(shù)X9.0％拈絲特性(拈絲不均)每20米9處耐磨性(起毛發(fā)生比例)70％對比實(shí)施例1與比較例1可知，實(shí)施例1的切膜絲由于折疊寬度大致相等，因此線徑的不均得到抑制，而且起毛的發(fā)生減少。另外，拈絲不均也減少。
權(quán)利要求
1.聚四氟乙烯制切膜絲，它是兩側(cè)部折疊1次以上的切膜絲，其特征在于，折疊寬度在切膜絲的長邊方向大致相等。
2.如權(quán)利要求1所述的切膜絲，其特征在于，基于對切膜絲的寬度相隔0.5m測定20處以上所得的該切膜絲的寬度的平均值W(avg)和標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)，算出下述式(1)X(％)＝W(σ)/W(avg)×100 …(1)所示的變異系數(shù)X，該X在4％以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的切膜絲，其特征在于，前述折疊部形狀固定。
4.聚四氟乙烯制線，其特征在于，對權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的切膜絲進(jìn)行拈絲得到。
5.如權(quán)利要求4所述的聚四氟乙烯制線，其特征在于，拈數(shù)在800T/m以下。
6.布料，其特征在于，由權(quán)利要求4或5所述的聚四氟乙烯制線形成。
7.離子交換膜，其特征在于，由權(quán)利要求6所述的布料形成。
8.切膜絲的制造方法，其特征在于，將延伸多孔聚四氟乙烯片沿長邊方向切割成帶；在形成有具有比帶寬窄的寬度的頂面的條狀凸部的第1輥筒上移行前述帶，使其覆蓋該頂面，將帶在條狀凸部頂面的兩側(cè)部彎折；將該彎折部折疊后，進(jìn)行延伸。
9.如權(quán)利要求8所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，使帶沿前述條狀凸部移行時(shí)，在帶上施加拉伸力。
10.如權(quán)利要求8或9所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，前述條狀凸部的頂面與側(cè)面形成的角部的曲率半徑R在1.0mm以下。
11.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，通過將前述條狀凸部的頂面與側(cè)面形成的角度設(shè)定為不到90°，使帶的兩側(cè)部彎折成銳角。
12.如權(quán)利要求8～11中任一項(xiàng)所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，前述帶的彎折后，僅使帶的彎折部進(jìn)入到隨著向帶的前進(jìn)方向移行不斷變窄的間隙，使該彎折部呈銳角。
13.如權(quán)利要求11或12所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，將帶的兩側(cè)部彎折成銳角后，使其移行到第2旋轉(zhuǎn)輥上，同時(shí)使彎折側(cè)成為背面，折疊帶的兩側(cè)部。
14.如權(quán)利要求11～13中任一項(xiàng)所述的切膜絲的制造方法，其特征在于，將帶的兩側(cè)部彎折成銳角后，在厚度方向擠壓帶，折疊帶的兩側(cè)部。
全文摘要
提供可以抑制線徑不均的切膜絲。切膜絲的兩側(cè)部折疊1次以上，折疊寬度在絲的長軸方向大致相等。對于該切膜絲的寬度，相隔0.5m測定20處以上，基于平均值W(avg)和標(biāo)準(zhǔn)差W(σ)算出下述式(1)所示的變異系數(shù)X，該X在例如4％以下的程度。本發(fā)明的切膜絲中，前述折疊部通常形狀固定。X(％)＝W(σ)/W(avg)×100…(1)
文檔編號D01F6/12GK1904154SQ200610108620
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者吉田和正 申請人:日本戈?duì)?得克斯股份有限公司