(57)【要約】【課題】加水分解時に炭化水素樹脂塊が溶融することを抑制することができ、フッ素系電解質フィルムの品質を向上させることができるフッ素系電解質フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法は、フッ素系電解質樹脂１０を２５０℃〜３００℃で加熱する工程と、加熱したフッ素系電解質樹脂１０の表面の色を判別し、色が変化した箇所を除去する工程と、色が変化した箇所を除去したフッ素系電解質樹脂１０をフィルム状に押出す工程と、フィルム状に押出して成形させた電解質フィルム３０を加水分解する工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素系電解質樹脂を２５０℃〜３００℃で加熱する工程と、
加熱した前記フッ素系電解質樹脂の表面の色を判別し、前記色が変化した箇所を除去する工程と、
前記色が変化した前記箇所を除去した前記フッ素系電解質樹脂をフィルム状に押出す工程と、
フィルム状に押出して成形させた電解質フィルムを加水分解する工程と、
を備えたフッ素系電解質フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素系電解質フィルムの製造方法に関するものであり、例えば、フッ素系電解質樹脂を加熱して、フッ素系電解質フィルムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレン性コモノマーを使用したフッ素系電解質フィルムの製造方法が特許文献１に記載されている。特許文献１のフッ素系電解質フィルムは、多孔質膜の空隙に高分子電解質を含有させた高分子電解質フィルムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２８０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フッ素系電解質樹脂を加熱溶融し、フッ素系電解質フィルムを製造する際に、フッ素系電解質樹脂内に炭化水素樹脂の塊が存在する場合には、加水分解時に炭化水素樹脂の塊が溶融し、フッ素系電解質フィルムの表面に穴が形成される可能性がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、加水分解時に炭化水素樹脂の塊が溶融することを抑制することができるフッ素系電解質フィルムの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法は、フッ素系電解質樹脂を２５０℃〜３００℃で加熱する工程と、加熱した前記フッ素系電解質樹脂の表面の色を判別し、前記色が変化した箇所を除去する工程と、前記色が変化した前記箇所を除去した前記フッ素系電解質樹脂をフィルム状に押出す工程と、フィルム状に押出して成形させた電解質フィルムを加水分解する工程と、を備える。このような構成によって、加水分解時に炭化水素樹脂の塊が溶融することを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、加水分解時に炭化水素樹脂の塊が溶融することを抑制するフッ素系電解質フィルムの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法を例示したフローチャート図である。
【図２】実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、加熱したフッ素系電解質樹脂の表面を例示した図であり、（ａ）は、加熱温度が２００℃であり、（ｂ）は、加熱温度が２５０℃であり、（ｃ）は、加熱温度が３００℃である。
【図３】（ａ）は、比較例に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、フィルム状に押出す押出製膜後における電解質フィルムの表面を例示した図である。（ｂ）は、比較例に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、加水分解した後におけるフッ素系電解質フィルムの表面を例示した図である。
【図４】比較例及び実施例における穴の個数を例示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１０】
実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法を説明する。本実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法は、概要を述べると、次のとおりである。すなわち、フッ素系電解質樹脂を所定の温度で加熱する。そうすると、フッ素系電解質樹脂が炭化水素樹脂の塊を含む場合には、その部分が着色する。そこで、加熱したフッ素系電解質樹脂の表面の色が変化した箇所を除去した後に、フィルム状に押出す。その後、押出した電解質フィルムを加水分解する、というものである。このようにすることで、加水分解時に炭化水素樹脂の塊が溶融し、フッ素系電解質フィルムに穴が形成されることを抑制することができる。よって、フッ素系電解質フィルムの品質を向上させることができる。
【００１１】
次に、本実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法の詳細を、図を参照して、説明する。図１は、実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法を例示したフローチャート図である。
【００１２】
まず、図１のステップＳ１に示すように、フッ素系電解質樹脂を加熱し着色させる。フッ素系電解質樹脂には、炭化水素樹脂の塊が含まれることがある。フッ素系電解質樹脂の内部で塊となった炭化水素樹脂は、例えば、加水分解時に溶解する。これにより、加水分解したフッ素系電解質フィルムには穴が形成される。本実施形態では、加水分解する前に、フッ素系電解質樹脂に含まれる炭化水素樹脂の塊を取り除く。そのために、フッ素系電解質樹脂を所定の温度で加熱する。
【００１３】
本実施形態で使用するフッ素系電解質樹脂は、例えば、デュポン社製ナフィオン（商標名）である。なお、フッ素系電解質樹脂は、これに限らない。また、炭化水素樹脂の塊は、例えば、エチレン性コモノマーである。塊を形成するような炭化水素樹脂は、これに限らない。
【００１４】
図２は、実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、加熱したフッ素系電解質樹脂の表面を例示した図であり、（ａ）は、加熱温度が２００℃であり、（ｂ）は、加熱温度が２５０℃であり、（ｃ）は、加熱温度が３００℃である。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、加熱温度が２００℃では、フッ素系電解質樹脂１０の表面において、炭化水素樹脂の塊２０の輪郭がかすかに見えるが、着色するには至っていない。点線の円の直径は、約１００μｍである。
【００１６】
図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、加熱温度が２５０℃〜３００℃では、フッ素系電解質樹脂１０の表面において、炭化水素樹脂の塊２０が着色し、着色部２１が形成されている。よって、フッ素系電解質樹脂１０における炭化水素樹脂の塊２０を判別することができる。
【００１７】
炭化水素樹脂の塊２０が、何℃の加熱で着色するのかを事前に確認する。本実施形態のフッ素電解質樹脂１０においては、２５０℃以上で炭化水素樹脂の塊２０は着色し、着色部２１とすることができる。
【００１８】
一方、加熱温度は、フッ素系電解質樹脂１０の分解温度よりも低い温度とする。本実施形態のフッ素系電解質樹脂１０の分解温度は、例えば、３２０℃である。よって、加熱温度を３２０℃よりも低い温度とする。
【００１９】
したがって、加熱温度を、炭化水素樹脂の塊２０が着色する温度以上であって、フッ素系電解質樹脂１０の分解温度よりも低い温度とする。例えば、本実施形態では、フッ素系電解質樹脂１０を、２５０℃〜３００℃で加熱する。具体的には、例えば、フッ素系電解質樹脂１０をペレット状にし、所定の時間加熱する。なお、加熱温度及び加熱時間は、フッ素系電解質樹脂１０の種類等及び炭化水素樹脂の種類等に応じて最適化する。
【００２０】
次に、図１のステップＳ２に示すように、着色部２１を除去する。図２（ｂ）及び（ｃ）に示したように、フッ素系電解質樹脂１０の表面の色が変化した着色部２１は、炭化水素樹脂の塊２０を含んでいる。そこで、加熱したフッ素系電解質樹脂１０の表面の色を判別し、色が変化した箇所を除去する。色が変化した箇所を除去する際には、例えば、削り取る等の機械的な方法で除去する。
【００２１】
次に、図１のステップＳ３に示すように、押出製膜を行う。すなわち、色が変化した箇所（着色部２１）を除去したフッ素系電解質樹脂１０をフィルム状に押出す。具体的には、例えば、ペレット状のフッ素系電解質樹脂１０を押出装置に挿入し、押出す。これにより、フィルム状に成形された電解質フィルムが形成される。押出製膜を行う際には、例えば、２４０℃の温度において実施する。なお、押出製膜を行う際の温度は、これに限らない。
【００２２】
次に、図１のステップＳ４に示すように、加水分解を行う。加水分解は、例えば、９Ｎの濃度であって、９０℃の水酸化ナトリウム水溶液と、１Ｎの濃度であって、８０℃の硝酸溶液とを用いて加水分解を行う。このようにして、フィルム状に押出して成形させた電解質フィルムを加水分解する。これにより、フッ素系電解質フィルムを製造することができる。なお、加水分解に用いる薬液は、これに限らない。
【００２３】
本実施形態に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法によれば、フッ素系電解質樹脂１０に含まれた炭化水素樹脂の塊２０を、押出製膜及び加水分解の前に除去することができる。よって、加水分解時に炭化水素樹脂の塊２０が溶解し、加水分解後のフッ素系電解質フィルムに穴が形成されることを抑制することができる。
【００２４】
次に、本実施形態の効果を説明する前に、比較例を説明する。そして、比較例と対比させて、本実施形態の効果を説明する。
【００２５】
比較例に係るフッ素系電解質膜の製造方法では、押出製膜を行う前に、フッ素系電解質樹脂を加熱溶融し、フィルタを通過させる。これにより、フッ素系電解質樹脂に含まれる異物を除去している。しかしながら、フッ素系電解質樹脂を加熱溶融する際に、炭化水素樹脂も溶融する。よって、フッ素系電解質樹脂に炭化水素樹脂の塊２０が含まれていても、フィルタにより、炭化水素樹脂の塊２０を除去することができない。
【００２６】
したがって、フィルタを通過させた後のフッ素系電解質樹脂１０をＴダイから押出し、フィルム状に成形させた電解質フィルムには、炭化水素樹脂の塊２０が含まれる場合がある。その場合には、フィルム状に成形された電解質フィルムを加水分解したときに、炭化水素樹脂の塊２０が溶け、フッ素系電解質フィルムに穴が形成されることになる。
【００２７】
図３（ａ）は、比較例に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、フィルム状に押出す押出製膜後における電解質フィルムの表面を例示した図である。図３（ａ）に示すように、比較例に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法では、フィルム状に押出して成形された電解質フィルム３０の表面に、盛り上がって見える部分を有している。この盛り上がっている部分は、炭化水素樹脂の塊２０を含んでいる。なお、図３（ａ）及び（ｂ）のスケールは、図２（ａ）〜（ｃ）のスケールと同程度である。
【００２８】
図３（ｂ）は、比較例に係るフッ素系電解質フィルムの製造方法において、加水分解した後におけるフッ素系電解質フィルムの表面を例示した図である。図３（ｂ）に示すように、加水分解後におけるフッ素系電解質フィルム４０の表面には、穴５０が形成されている。
【００２９】
比較例に係るフッ素系電解質樹脂フィルムの製造方法は、フッ素系電解質樹脂を加熱溶融する際に、当該加熱温度で溶融しない異物を除去することができる。しかしながら、炭化水素樹脂の塊２０ように、フッ素系電解質樹脂１０を加熱溶融する際に、当該加熱温度で溶融する異物を除去することができない。よって、比較例では、炭化水素樹脂の塊２０を除去することができない。
【００３０】
図４は、比較例及び実施形態における穴の個数を例示したグラフである。フッ素系電解質フィルム４０の表面１００ｃｍ２において、直径が０．５ｍｍ２以上の穴５０の個数を測定した。
【００３１】
図４に示すように、比較例においては、加水分解後のフッ素系電解質フィルム４０における穴５０の個数は、１０個であった。これに対して、本実施形態においては、０個であった。
【００３２】
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態に係るフッ素系電解質フィルム４０の製造方法によれば、フッ素系電解質樹脂１０が炭化水素樹脂の塊２０を含む場合に、炭化水素樹脂の塊２０が着色する温度以上であって、フッ素系電解質樹脂１０の分解温度未満の２５０℃〜３００℃で、フッ素系電解質樹脂１０を加熱している。これにより、炭化水素樹脂の塊２０を着色している。よって、加水分解する前に、炭化水素樹脂の塊２０を除去することができる。したがって、加水分解時に炭化水素樹脂の塊２０が溶融し、穴５０が形成されることを抑制することができる。よって、フッ素系電解質フィルム４０の品質を向上させることができる。
【００３３】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、上記の構成に限らず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  フッ素系電解質樹脂
２０  炭化水素樹脂の塊
２１  着色部
３０  電解質フィルム
４０  フッ素系電解質フィルム
５０  穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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