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KR20180003006A - Non-woven Fabric Support for Ion Exchange Membrane and Method for Manufacturing The Same - Google Patents

Non-woven Fabric Support for Ion Exchange Membrane and Method for Manufacturing The Same Download PDF

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KR20180003006A
KR20180003006A KR1020160082244A KR20160082244A KR20180003006A KR 20180003006 A KR20180003006 A KR 20180003006A KR 1020160082244 A KR1020160082244 A KR 1020160082244A KR 20160082244 A KR20160082244 A KR 20160082244A KR 20180003006 A KR20180003006 A KR 20180003006A
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ion exchange
exchange membrane
nonwoven fabric
fabric support
polyphenylene sulfide
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KR102402635B1 (en
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이민호
김진일
서혁진
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코오롱인더스트리 주식회사
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Abstract

폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS) 수지를 주성분으로 포함하며 우수한 인장강도를 갖는 초박형 이온교환막용 부직포 지지체 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 초박형 이온교환막용 부직포 지지체는, 0.1 내지 7 ㎛의 평균직경을 가지며 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는 다수의 섬유들을 포함하고, 20 내지 30 ㎛의 두께, 5 내지 10 ㎛의 평균 공경, 50 내지 90%의 공극률, 20 내지 50 cm3/cm2/S의 공기투과도, 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 갖는다.Disclosed is a nonwoven fabric support for an ultra-thin ion exchange membrane having polyphenylene sulfide (PPS) resin as a main component and having excellent tensile strength, and a method for producing the same. The nonwoven fabric support for an ultra-thin ion exchange membrane of the present invention comprises a plurality of fibers having an average diameter of 0.1 to 7 탆 and comprising polyphenylene sulfide and having a thickness of 20 to 30 탆, an average pore diameter of 5 to 10 탆, To 90% porosity, an air permeability of 20 to 50 cm 3 / cm 2 / S, and a tensile strength of 5 to 50 MPa.

Description

이온교환막용 부직포 지지체 및 그 제조방법{Non-woven Fabric Support for Ion Exchange Membrane and Method for Manufacturing The Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-woven fabric support for ion exchange membranes,

본 발명은 이온교환막용 부직포 지지체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide: PPS) 수지를 주성분으로 포함하며 우수한 인장강도를 갖는 초박형 이온교환막용 부직포 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a nonwoven fabric support for an ultra-thin ion exchange membrane having polyphenylene sulfide (PPS) resin as a main component and having an excellent tensile strength, and a non- And a manufacturing method thereof.

재충전 가능한 전지(rechargeable battery)는 단순하고 효율적인 전기 저장 방법을 제공하므로 이를 소형화하여 이동성을 높여 간헐적 보조 전원이나 랩탑, 태블릿 PC, 휴대전화 등의 소형가전의 전원으로 활용하고자 하는 노력이 지속되고 있다. BACKGROUND ART Rechargeable batteries provide a simple and efficient method of storing electric power, so that they have been miniaturized to increase their mobility, and efforts to utilize them as an intermittent auxiliary power source or a power source for a small household appliance such as a laptop, a tablet PC, and a mobile phone have been continued.

그 중 레독스 플로우 전지(RFB; Redox Flow Battery)는 전해질의 전기 화학적인 가역 반응에 의한 충전과 방전을 반복하여 에너지를 장기간 저장하여 사용할 수 있는 2차 전지이다. 전지의 용량과 출력 특성을 각각 좌우하는 스택과 전해질 탱크가 서로 독립적으로 구성되어 있어 전지 설계가 자유로우며 설치 공간제약도 적다. Among them, Redox Flow Battery (RFB) is a secondary battery which can store energy by repeating charging and discharging by electrochemical reversible reaction of an electrolyte for a long time. The stack and electrolyte tanks, which depend on the capacity and output characteristics of the battery, are independent of each other, so that the battery design is free and the installation space is limited.

상기 레독스 플로우 전지는 일반적으로 두 개의 분리된 전해질로 구성된다. 하나는 음성 전극 반응에서 전기 활성 물질을 저장하며 다른 하나는 양성전극 반응에 사용된다. 실제 레독스 플로우 전지에서 전해질 반응은 양극과 음극에서 서로 상이하며 전해질액 흐름 현상이 존재하므로 양극 쪽과 음극 쪽에서 압력차가 발생한다. 상기 양 전극에서의 압력차를 극복하고 충전과 방전을 반복하여도 우수한 전지 성능을 나타내기 위해서는 물리적, 화학적 내구성이 향상된 이온교환막을 필요로 하며, 상기 레독스 플로우 전지에서 상기 이온교환막은 시스템 중 약 10% 수준에 이르는 가격을 차지하고 있는 핵심 소재이다. The redox flow cell generally consists of two separate electrolytes. One stores the electroactive material in the negative electrode reaction and the other stores the positive electrode reaction. In an actual redox flow cell, the electrolyte reaction is different between the positive electrode and the negative electrode, and there is a flow of the electrolytic solution, so a pressure difference occurs between the positive electrode and the negative electrode. In order to overcome the pressure difference at both electrodes and repeat charging and discharging, it is necessary to have an ion exchange membrane having improved physical and chemical durability. In the redox flow battery, It is the core material that accounts for 10% of the price.

이처럼, 상기 레독스 플로우 전지에서 상기 이온교환막은 전지 수명과 가격을 결정하는 핵심 부품으로 상기 레독스 플로우 전지의 상용화를 위해서는 상기 이온교환막의 이온의 선택 투과성이 높아서 바나듐 이온의 크로스오버(crossover)가 낮아야 하고, 전기적 저항이 작아서 이온 전도도가 높아야 하고, 기계적 및 화학적으로 안정하여 내구성이 높으면서도 가격이 저렴해야 한다. As described above, in the redox flow battery, the ion exchange membrane is a key component for determining battery life and price. In order to commercialize the redox flow battery, the ion permeability of the ion exchange membrane is high and the crossover of vanadium ions Low electrical resistance, high ionic conductivity, mechanical and chemical stability, high durability and low cost.

현재 이온교환막으로 상용화된 고분자 전해질 막은 수십 년 동안 사용되었을 뿐 아니라 꾸준히 연구되고 있는 분야로서, 최근에도 직접메탄올 연료전지(DMFC; direct methanol fuel cell)나 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC;polymer electrolyte membrane fuel cell, proton exchange membrane fuel cell), 레독스 플로우 전지, 수처리 장치(Water purification) 등에 사용되는 이온을 전달하는 매개체로서 이온교환막에 대한 수많은 연구가 활발히 진행되고 있다. Recently, polymer electrolyte membranes commercialized as ion exchange membranes have been used for decades and have been studied steadily. Currently, direct methanol fuel cells (DMFC) and polymer electrolyte membrane fuel (PEMFC) ion exchange membranes have been actively studied as mediators of ion transport in the cell, proton exchange membrane fuel cell, redox flow cell, and water purification.

이온교환막으로 널리 사용되는 물질로서는 미국 듀퐁사의 과불화 술폰산기 함유 고분자인 나피온(Nafion)™ 계열의 물질이 있다. 이 물질로 제조된 막은 포화 수분 함량일 때, 상온에서 0.08 S/㎝의 이온 전도성과 우수한 기계적 강도 및 내화학성을 가지며, 자동차용 연료전지에 이용될 만큼 전해질막으로서 안정적인 성능을 가지고 있다. As a substance widely used as an ion exchange membrane, there is a Nafion (TM) series of polymers containing perfluorinated sulfonic acid groups of DuPont, USA. The membrane made from this material has ionic conductivity of 0.08 S / cm at room temperature, excellent mechanical strength and chemical resistance when it has a saturated moisture content, and has stable performance as an electrolyte membrane for use in automotive fuel cells.

또한, 이와 유사한 형태의 상용막으로는 아사히 케미칼스(Asahi Chemicals)사의 아시플렉스-에스(Aciplex-S)막, 다우케미칼스(Dow Chemicals)사의 다우(Dow)막, 아사히 글래스(Asahi Glass)사의 플레미온(Flemion)막, 고어 & 어쏘시에이트(Gore & Associate)사의 고어셀렉트(GoreSelcet)막 등이 있으며, 캐나다의 발라드 파워 시스템(Ballard Power System)사에서 알파 또는 베타 형태로 과불소화된 고분자가 개발 연구 중에 있다.A similar type of a commercial membrane may be an Aciplex-S membrane of Asahi Chemicals, a Dow membrane of Dow Chemicals, a membrane of Asahi Glass, Flemion membrane from Gore & Associate, and GoreSelcet membrane from Gore & Associate. In Ballard Power System, Canada, the alpha or beta type of perfluoropolymer It is under development study.

그러나, 상기 막들은 가격이 고가이며 합성 방법이 까다로워 대량생산의 어려움이 있을 뿐만 아니라, 레독스 플로우 전지와 같은 전기에너지 저장 시스템에서 크로스오버 현상, 높은 온도나 낮은 온도에서 낮은 이온 전도도를 갖는 등의 이온교환막으로서 효율성이 크게 떨어지는 단점을 가지고 있다.However, the above-mentioned membranes are difficult to mass-produce due to their high price and complicated synthesis method, and also have problems such as a crossover phenomenon in an electric energy storage system such as a redox flow cell and a low ion conductivity at a high temperature or a low temperature The efficiency of the ion exchange membrane is greatly reduced.

한편, 이온교환막의 기계적 강도 및 치수안정성을 증대시키기 위해서 폴리이미드를 전기 방사하여 다공성 지지체를 이용하는 것이 제안된 바 있다. 그러나, 전기 방사로 제조된 폴리이미드 다공성 지지체는 다수의 기공을 포함하는 부직포 형태이기 때문에 이온전도체가 함침될 수 있어 이온교환막용 지지체로 이용이 가능하나 생산성이 낮고 기계적 강도가 약하다는 문제점이 있다.On the other hand, in order to increase the mechanical strength and dimensional stability of the ion exchange membrane, it has been proposed to use a porous support by electrospinning polyimide. However, since the polyimide porous support prepared by electrospinning is a nonwoven fabric including a plurality of pores, the ion conductor can be impregnated, so that it can be used as a support for an ion exchange membrane, but the productivity is low and the mechanical strength is low.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0128814호는 내열성, 내약품성, 난연성 및 절연성이 우수하고 매우 가혹한 환경에서도 사용될 수 있는 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 수지를 원료로 이용하여 스펀본드 공법에 의해 장섬유 부직포를 제조하는 방법을 소개하였다. 그러나, 이렇게 제조된 부직포는 인장강도가 약하고, 단위면적당 중량이 200g/m2이상으로 고중량이며, 부직포의 두께가 300㎛ 이상으로 높기 때문에 이온교환막의 지지체로 적용이 불가능하다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0128814 discloses a polyphenylene sulfide (PPS) resin which is excellent in heat resistance, chemical resistance, flame retardancy and insulation and can be used even in a very harsh environment, A method of manufacturing nonwoven fabric was introduced. However, since the nonwoven fabric thus produced is weak in tensile strength, has a weight per unit area of 200 g / m 2 or more, has a high weight, and has a high nonwoven fabric thickness of 300 탆 or more, it can not be used as a support for ion exchange membranes.

따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 이온교환막용 부직포 지지체 및 그 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention is directed to a nonwoven substrate for an ion exchange membrane and a method of manufacturing the same, which can prevent problems due to limitations and disadvantages of the related art.

본 발명의 일 관점은, PPS 수지를 주성분으로 포함하며 우수한 인장강도를 갖는 초박형 이온교환막용 부직포 지지체를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a nonwoven fabric support for an ultra-thin ion exchange membrane having a PPS resin as a main component and having an excellent tensile strength.

본 발명의 다른 관점은, PPS 수지를 주성분으로 포함하며 우수한 인장강도를 갖는 초박형 이온교환막용 부직포 지지체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method for producing a nonwoven fabric support for an ultra-thin ion exchange membrane having a PPS resin as a main component and having an excellent tensile strength.

위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, or may be learned by those skilled in the art from the description.

위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 0.1 내지 7 ㎛의 평균직경을 가지며 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는 다수의 섬유들을 포함하고, 20 내지 30 ㎛의 두께, 5 내지 10 ㎛의 평균 공경, 50 내지 90%의 공극률, 20 내지 50 cm3/cm2/S의 공기투과도, 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는, 이온교환막용 부직포 지지체가 제공된다.In accordance with one aspect of the present invention as described above, it comprises a plurality of fibers having an average diameter of 0.1 to 7 占 퐉 and comprising polyphenylene sulfide and having a thickness of 20 to 30 占 퐉, an average pore size of 5 to 10 占 퐉, A non-woven support for ion exchange membranes is provided which has a porosity of 90%, an air permeability of 20 to 50 cm 3 / cm 2 / S, and a tensile strength of 5 to 50 MPa.

상기 섬유들의 평균직경이 0.5 내지 5 ㎛인 것이 바람직할 수 있고, 1 내지 3 ㎛인 것이 더욱 바람직할 수 있다.It is preferred that the average diameter of the fibers is 0.5 to 5 탆, more preferably 1 to 3 탆.

상기 폴리페닐렌 설파이드는 반복단위로서 p-페닐렌 설파이드 및 m-페닐렌 설파이드를 포함하되, 상기 p-페닐렌 설파이드를 95 몰% 이상 포함할 수 있다.The polyphenylene sulfide includes p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide as repeating units, and may contain 95 mol% or more of the p-phenylene sulfide.

상기 이온교환막용 부직포 지지체는 22 내지 28 ㎛의 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.It is preferable that the nonwoven fabric support for ion exchange membrane has a thickness of 22 to 28 탆.

본 발명의 다른 관점에 따라, 폴리페닐렌 설파이드 수지를 용융시키는 단계; 상기 용융된 폴리페닐렌 설파이드 수지를 압출하는 단계; 상기 압출되는 폴리페닐렌 설파이드 수지에 공기를 0.5 내지 1.5 kgf/cm2의 압력으로 분사함으로써 상기 폴리페닐레 설파이드 수지를 구금 홀을 통해 0.08 내지 0.2 g/min/hole의 단공토출량으로 토출시키는 단계; 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지가 토출되면서 형성되는 섬유를 수집하여 웹을 형성하는 단계; 및 40 내지 150 ℃로 가열된 롤을 이용하여 10 내지 50 kgf/cm2의 압력으로 상기 웹을 열압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a polyphenylene sulfide resin, comprising: melting a polyphenylene sulfide resin; Extruding the molten polyphenylene sulfide resin; Discharging the polyphenylresulfide resin through a through hole at a single injection amount of 0.08 to 0.2 g / min / hole by spraying air to the extruded polyphenylene sulfide resin at a pressure of 0.5 to 1.5 kgf / cm 2 ; Collecting fibers formed by discharging the polyphenylene sulfide resin to form a web; And thermo-compressing the web at a pressure of 10 to 50 kgf / cm 2 using a roll heated to 40 to 150 ° C.

상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 280 내지 290 ℃의 융점을 가질 수 있다.The polyphenylene sulfide resin may have a melting point of 280 to 290 ° C.

ASTM D1238에 따라 300℃에서 측정된 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 용융지수(MI)가 100 내지 2000 g/10min일 수 있다.The melt index (MI) of the polyphenylene sulfide resin measured at 300 캜 according to ASTM D1238 may be 100 to 2000 g / 10 min.

상기 구금 홀을 통해 토출될 때까지 상기 용융된 폴리페닐렌 설파이드 수지가 290 내지 320 ℃로 유지될 수 있다.The molten polyphenylene sulfide resin may be maintained at 290 to 320 DEG C until it is discharged through the through-hole.

상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 상기 구금 홀을 통해 4,000 내지 21,000 m/min의 방사속도로 토출될 수 있다.The polyphenylene sulfide resin may be discharged at a spinning speed of 4,000 to 21,000 m / min through the spinneret.

상기 열압착 단계에서 상기 웹에 가해지는 Nip 압력은 22 내지 145 kgf/cm일 수 있다.The Nip pressure applied to the web in the thermocompression step may be 22 to 145 kgf / cm.

위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.The foregoing general description of the present invention is intended to be illustrative of or explaining the present invention, but does not limit the scope of the present invention.

본 발명의 이온교환막 부직포 지지체는 내약품 특성이 우수한 PPS를 주성분으로 하며, 용융방사법에 따라 제조됨으로써 전기방사법에 비해 생산성과 기계적 강도가 우수한 장점이 있고, 스펀본드법에 비해 균제성과 다공성이 우수하고 더 얇은 두께를 갖는 부직포를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다.The ion-exchange membrane nonwoven substrate of the present invention is characterized by having PPS as a main component having excellent chemical resistance and having excellent productivity and mechanical strength as compared with the electrospinning method by the melt spinning method. There is an advantage that a nonwoven fabric having a thinner thickness can be easily manufactured.

첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온교환막용 부직포 지지체 제조장치를 개략적으로 보여주고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 이온교환막용 부직포 지지체의 평면 및 단면을 각각 보여주는 SEM 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
FIG. 1 schematically shows an apparatus for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 2A and 2B are SEM photographs showing a plan view and a cross-sectional view, respectively, of a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane manufactured according to Example 1 of the present invention.

이하에서는 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온교환막용 부직포 지지체 제조장치(100)를 예시한다.1 illustrates an apparatus 100 for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane according to an embodiment of the present invention.

먼저, 폴리프로필렌 설파이드(PPS) 수지가 투입부(111)를 통해 압출기(extruder)(110)로 투입된 후 그 안에서 용융된다. 용융된 PPS 수지는 상기 압출기(100) 내의 스크루(112)에 의해 구금(120) 측으로 압출된다.First, a polypropylene sulfide (PPS) resin is injected into an extruder 110 through a charging section 111 and then melted therein. The molten PPS resin is extruded toward the detoning unit 120 side by the screw 112 in the extruder 100.

상기 PPS 수지에 주성분으로서 포함되는 PPS는 반복단위로서 p-페닐렌 설파이드 및 m-페닐렌 설파이드를 포함하되, 상기 p-페닐렌 설파이드를 95 몰% 이상 포함할 수 있다. m-페닐렌 설파이드가 많을 경우 PPS 수지의 용융 온도가 내려가서 경제성과 작업성이 용이해지는 장점이 있기는 하지만, p-페닐렌 설파이드 단위가 95 몰% 이상이 함유되어 있는 것이 내열특성 관점에서 바람직하다.PPS contained as a main component in the PPS resin includes p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide as repeating units, and may contain 95 mol% or more of the p-phenylene sulfide. When the amount of the m-phenylene sulfide is large, the melting temperature of the PPS resin is lowered, which is advantageous in that the economical efficiency and workability are facilitated. However, it is preferable that the p-phenylene sulfide unit is contained in an amount of 95 mol% Do.

상기 PPS 수지는 280 내지 290 ℃의 융점을 가질 수 있으며, ASTM D1238에 따라 300℃에서 측정된 상기 PPS 수지의 용융지수(MI)는 100 내지 2000 g/10min, 더욱 바람직하게는 600 내지 1400 g/10min 일 수 있다. The PPS resin may have a melting point of 280 to 290 DEG C and the melt index (MI) of the PPS resin measured at 300 DEG C according to ASTM D1238 is 100 to 2000 g / 10 min, more preferably 600 to 1400 g / Lt; / RTI >

상기 PPS 수지의 용융지수(MI)가 2,000 g/10min을 초과하면 용융된 PPS 수지의 흐름성이 좋아져서 방사에는 용이하지만 과도하게 연신된 섬유들이 절단되어 비사(fly) 현상이 발생될 수 있어서 미세먼지를 양산하는 부작용을 초래할 위험이 크다. If the melt index (MI) of the PPS resin is more than 2,000 g / 10 min, the flowability of the molten PPS resin is improved to facilitate spinning, but the excessively stretched fibers may be cut off and fly phenomenon may occur, There is a great risk of causing side effects that produce dust.

반면, 상기 PPS 수지의 용융지수(MI)가 100 g/10min 미만이며, 압출기(110) 및 구금(120)을 포함하는 방사설비의 내부 압력이 과도하게 상승함으로써 구금 홀(121)의 손상을 유발하게 되며, 궁극적으로 극세 섬유 제조가 어려울 수 있다. On the other hand, if the melt index (MI) of the PPS resin is less than 100 g / 10 min and the internal pressure of the spinning apparatus including the extruder 110 and the spinneret 120 is excessively increased, Ultimately, microfiber fabrication may be difficult.

이어서, 공기 매니폴드(130)로부터 제공되는 공기를 상기 압출되는 PPS 수지에 분사함으로써 상기 PPS 수지를 구금 홀(121)을 통해 토출시킨다.Then, the air supplied from the air manifold 130 is injected into the PPS resin to be extruded, thereby discharging the PPS resin through the detaching hole 121.

본 발명에 의하면, 0.1 내지 7 ㎛의 작은 평균직경을 갖는 단섬유들로 이루어진 초박형 부직포를 제조하기 위하여, 상기 PPS 수지에 공기를 0.5 내지 1.5 kgf/cm2의 압력으로 분사함으로써 상기 PPS 수지가 0.08 내지 0.2 g/min/hole, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.15 g/min/hole의 단공토출량으로 상기 구금 홀(121)을 통해 토출되도록 한다. 특히, 상기 단공토출량이 0.2 g/min/hole을 초과하면 부직포를 구성하는 섬유들의 평균직경이 7㎛를 초과하게 되어 30㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형 부직포 제조가 어려울 수 있다.According to the present invention, in order to produce an ultra-thin nonwoven fabric made of staple fibers having a small average diameter of 0.1 to 7 탆, air is sprayed to the PPS resin at a pressure of 0.5 to 1.5 kgf / cm 2 , To 0.2 g / min / hole, and more preferably 0.1 to 0.15 g / min / hole. In particular, when the single-ended discharge amount exceeds 0.2 g / min / hole, the average diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric exceeds 7 탆, making it difficult to manufacture the ultra-thin nonwoven fabric having a thickness of 30 탆 or less.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 구금 홀(121)을 통해 토출될 때까지 상기 용융된 PPS 수지가 290 내지 320 ℃로 유지되도록 할 수 있다(즉, 290 내지 320 ℃의 방사 온도).According to an embodiment of the present invention, the molten PPS resin may be maintained at 290 to 320 캜 (i.e., a spinning temperature of 290 to 320 캜) until it is discharged through the detaching hole 121.

상기 방사 온도가 290℃ 미만일 경우, 용융된 PPS 수지가 원활하게 방사구금을 통과하지 못하고 압출기(110) 및 구금(120)을 포함하는 방사설비의 내부 압력이 과도하게 상승함으로써 구금 홀(121)의 손상을 유발하게 된다. 또한, 충분한 연신이 확보되지 못함에 따라 7㎛ 이하의 평균직경을 갖는 섬유를 얻을 수 없게 되고, 컬렉터(140) 상에 적층된 단섬유들 간의 결합력이 약해져 기계적 강도가 저하된다. 낮은 기계적 강도를 갖는 부직포는 이온교환막용 지지체로서 사용될 수 없다. 특히, 충분히 결합되지 못한 단섬유들로 구성된 웹에 대해서는 본 발명의 열압착 공정을 수행할 수 없다.If the spinning temperature is less than 290 ° C, the molten PPS resin does not smoothly pass through the spinneret and the inner pressure of the spinning apparatus including the extruder 110 and the spinneret 120 is excessively increased, Causing damage. Further, since sufficient stretching can not be ensured, fibers having an average diameter of 7 mu m or less can not be obtained, and the bonding strength between the short fibers stacked on the collector 140 is weakened, and the mechanical strength is lowered. Nonwoven fabric having low mechanical strength can not be used as a support for an ion exchange membrane. In particular, the thermocompression process of the present invention can not be performed on a web composed of short fibers that are not sufficiently bonded.

반면, 상기 방사 온도가 320℃를 초과할 경우, 과도한 온도로 인해 과도하게 연신된 섬유들이 절단되어 비사(fly) 현상이 발생될 수 있어서 미세먼지를 양산하는 부작용을 만들 수 있다. 또한, 과도한 열에너지를 받은 PPS 섬유들이 공기에 의한 연신 과정 중에 충분한 결정 형성이 이루어지지 못하기 때문에 결정화도가 낮아지게 되고, 후속적으로 수행되는 본 발명의 열압착 공정시 열수축과 주름이 야기되어 이온교환막용 지지체로서 사용될 수 없게 된다. 또한, 컬렉터(140) 상에서 적층된 단섬유들 간의 결합력이 너무 강해지고 이에 따라 적정 평균공경(예를 들어, 5 내지 10 ㎛)을 확보할 수 없게 되어 공극률이 급격하게 감소하게 된다. 부직포의 지나치게 낮은 공극률(예를 들어, 50% 미만의 공극률)은 이온교환막 제조 시 충분한 양의 이온전도체가 상기 부직포에 함침되는 것을 어렵게 만들 수 있다. On the other hand, when the spinning temperature is higher than 320 ° C, excessively stretched fibers may be cut due to excessive temperature, causing a fly phenomenon, which can produce a side effect of mass production of fine dust. Further, since the PPS fibers subjected to excessive heat energy are not sufficiently formed in the course of drawing by air, the degree of crystallization is lowered, and heat shrinkage and wrinkles are generated in the subsequent thermal compression process of the present invention, It can not be used as a support for a substrate. In addition, the bonding force between the laminated short fibers on the collector 140 becomes too strong, which makes it impossible to secure an appropriate average pore size (for example, 5 to 10 mu m), and the porosity is drastically reduced. Excessively low porosity (e.g., porosity of less than 50%) of the nonwoven fabric can make it difficult for a sufficient amount of ionic conductor to be impregnated into the nonwoven fabric in the preparation of the ion exchange membrane.

본 발명에 의하면, 0.1 내지 7 ㎛의 작은 평균직경을 갖는 단섬유들로 이루어진 초박형 부직포를 제조하기 위하여, 상기 PPS 수지가 상기 구금 홀(121)을 통해 4,000 내지 21,000 m/min의 방사속도로 토출된다. 상기 방사속도(m/min)는 아래의 식1에 의해 산출될 수 있다. According to the present invention, in order to produce an ultra-thin nonwoven fabric made of short fibers having a small average diameter of 0.1 to 7 탆, the PPS resin is discharged through the detaching hole 121 at a spinning speed of 4,000 to 21,000 m / min do. The spinning speed (m / min) can be calculated by the following equation (1).

* 식1: 방사 속도 = 9,000×단공토출량(g/min/hole)/평균섬도(De)* Equation 1: Radial speed = 9,000 占 Single discharge (g / min / hole) / Average fineness (De)

상기 방사속도가 4,000 m/min 미만일 경우, PPS 섬유가 충분히 연신되지 못하기 때문에 7㎛ 이하의 작은 평균직경을 갖지 못하게 되어 30㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형 지지체 제조가 어려울 수 있다는 문제점이 있으며, 결정화도가 과도하게 낮아져서 후속적으로 수행되는 열압착 공정에서 열수축과 주름이 야기되어 향후 이온교환막용 지지체로서 사용될 수 없게 된다.When the spinning speed is less than 4,000 m / min, the PPS fibers can not be stretched sufficiently and thus have a small average diameter of 7 탆 or less, which makes it difficult to produce an ultra-thin support having a thickness of 30 탆 or less. The heat shrinkage and wrinkling are caused in the subsequent thermocompression bonding process and can not be used as a support for an ion exchange membrane in the future.

반면, 상기 방사속도가 21,000 m/min을 초과할 경우, 과도하게 연신된 섬유들이 절단되어 비사(fly) 현상이 야기됨으로써 미세먼지를 양산하는 부작용을 초래할 수 있다.On the other hand, when the spinning speed is more than 21,000 m / min, excessively stretched fibers are cut off, causing a fly phenomenon, which may cause side effects of mass production of fine dust.

상기 폴리페닐렌 설파이드 수지가 구금 홀(121)로부터 토출되면서 형성되는 섬유들이 컬렉터(140) 상에 수집 및 적층됨으로써 웹이 형성된다.The polyphenylene sulfide resin is discharged from the piercing hole 121, and the fibers formed and collected on the collector 140 form a web.

본 발명에 의하면, PPS 극세섬유로 형성된 부직포의 기계적 강도를 증가시키고 30㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형 이온교환막용 지지체를 제조하기 위하여, 상기 웹을 열압착한다.According to the present invention, in order to increase the mechanical strength of the nonwoven fabric formed of PPS microfine fibers and to manufacture a supporter for an ultra-thin ion exchange membrane having a thickness of 30 μm or less, the web is thermally pressed.

본 발명에 의하면, 상기 웹은 40 내지 150 ℃로 가열된 롤에 의해 10 내지 50 kgf/cm2의 압력으로 열압착된다. 이때, 상기 웹에 가해지는 Nip 압력은 22 내지 145 kgf/cm일 수 있다.According to the present invention, the web is hot-pressed at a pressure of 10 to 50 kgf / cm 2 by a roll heated to 40 to 150 ° C. At this time, the Nip pressure applied to the web may be 22 to 145 kgf / cm.

40℃ 미만으로 가열된 롤에 의해 압착 공정이 수행될 경우, 이온교환막 제조를 위하여 이온전도체 함침 공정 및 건조 공정을 수행할 때 부직포 지지체의 열수축이 크게 발생하는 문제가 있다.When the pressing process is performed by a roll heated to less than 40 캜, there is a problem that heat shrinkage of the nonwoven fabric substrate is largely generated when the ion conductor impregnation process and the drying process are performed for the preparation of the ion exchange membrane.

반면, 150℃를 초과하는 온도로 가열된 롤에 의해 압착 공정이 수행될 경우, 멜트블로운 방식으로 제조됨으로써 상대적으로 낮은 결정화도를 갖는 웹이 과도하게 열수축되고 다량의 주름이 발생되어, 이렇게 생산된 부직포는 이온교환막용 지지체로서 사용될 수 없다.On the other hand, when the pressing process is performed by a roll heated to a temperature exceeding 150 ° C., the web having a relatively low crystallinity is excessively heat-shrunk and a large amount of wrinkles are generated due to the meltblown method, The nonwoven fabric can not be used as a support for an ion exchange membrane.

한편, 10 kgf/cm2 미만의 롤 압력(또는 22 kgf/cm 미만의 Nip 압력)으로 상기 웹을 압착할 경우 30㎛ 이하의 두께를 갖는 초박형 부직포 지지체 제조가 어려워질 수 있다 On the other hand, when the web is pressed with a roll pressure of less than 10 kgf / cm 2 (or a Nip pressure of less than 22 kgf / cm), it may become difficult to manufacture an ultra-thin nonwoven substrate having a thickness of 30 μm or less

반면, 50 kgf/cm2를 초과하는 롤 압력(또는 145 kgf/cm를 초과하는 Nip 압력)으로 상기 웹을 압착할 경우, 거대 기공이 발생하게 되는데, 이렇게 제조된 지지체에 이온전도체를 함침시키는 공정을 거치더라도 상기 거대 기공은 결점으로 작용한다.On the other hand, when the web is squeezed with a roll pressure exceeding 50 kgf / cm 2 (or a Nip pressure exceeding 145 kgf / cm), macropores are generated. In the process of impregnating the thus- The macropores act as defects.

위에서 설명한 방법을 통해 제조된 본 발명의 이온교환막용 부직포 지지체는 0.1 내지 7 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 5 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 ㎛의 평균직경을 갖는 다수의 PPS 섬유들을 포함한다.The nonwoven substrate for an ion exchange membrane of the present invention prepared by the above-described method comprises a plurality of PPS fibers having an average diameter of 0.1 to 7 mu m, preferably 0.5 to 5 mu m, more preferably 1 to 3 mu m.

전술한 바와 같이, 상기 PPS는 반복단위로서 p-페닐렌 설파이드 및 m-페닐렌 설파이드를 포함하되, 상기 p-페닐렌 설파이드를 95 몰% 이상 포함할 수 있다.As described above, the PPS includes p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide as repeating units, and may contain 95 mol% or more of the p-phenylene sulfide.

본 발명의 부직포 지지체는 20 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 22 내지 28 ㎛의 두께를 갖는다. 부직포 지지체의 두께가 20 ㎛ 미만이면, 후술하는 범위의 인장강도를 확보할 수 없다. 반면, 부직포 지지체의 두께가 30 ㎛를 초과하면, 이온교환막용 지지체로서 부적합하다.The nonwoven substrate of the present invention has a thickness of 20 to 30 mu m, more preferably 22 to 28 mu m. If the thickness of the nonwoven fabric support is less than 20 占 퐉, the tensile strength in the range described below can not be ensured. On the other hand, if the thickness of the nonwoven fabric support exceeds 30 탆, it is unsuitable as a support for an ion exchange membrane.

본 발명의 부직포 지지체는 5 내지 10 ㎛의 평균 공경, 50 내지 90%의 공극률, 20 내지 50 cm3/cm2/S의 공기투과도, 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 갖는다.The nonwoven substrate of the present invention has an average pore size of 5 to 10 μm, a porosity of 50 to 90%, an air permeability of 20 to 50 cm 3 / cm 2 / S, and a tensile strength of 5 to 50 MPa.

평균 공경이 5㎛ 미만이면, 이온교환막 제조 시 부직포 지지체로 이온전도체가 함침되기 어렵다. 반면, 평균 공경이 10㎛를 초과할 경우 이온전도체가 효과적으로 기공을 막을 수 없게 되어 결점으로 작용한다.If the average pore diameter is less than 5 占 퐉, the ion conductor is hardly impregnated with the nonwoven fabric support during the production of the ion exchange membrane. On the other hand, when the average pore size exceeds 10 탆, the ion conductor can not effectively block pores and acts as a defect.

공극률이 50% 미만이거나 공기투과도가 20 cm3/cm2/S 미만이면, 이온전도체의 함침량이 적어져서 이온교환막으로서의 역할을 효과적으로 수행할 수 없다. 반면, 공극률이 90%를 초과하거나 공기투과도가 50 cm3/cm2/S를 초과하면, 부직포 지지체가 기계적 물성이 감소하여 취급의 용이성이 나빠진다.The porosity less than 50% or if the air permeability is less than 20 cm 3 / cm 2 / S , the amount of impregnation of the ionic conductor can not write down so do the ion exchange membrane serves as effectively. On the other hand, if the porosity exceeds 90%, or air permeability is more than 50 cm 3 / cm 2 / S , the support is a nonwoven fabric decreases the mechanical properties to deteriorate the ease of handling.

이하, 구체적 실시예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to assist the understanding of the present invention and should not limit the scope of the present invention thereby.

실시예Example 1 One

도 1에 예시된 장치를 이용하여 PPS 웹을 제조하였다. 구체적으로, p-페닐렌설파이드 반복단위가 95몰% 이상 함유되어 있고 융점이 283.7℃, 용융지수가 900 g/10min인 PPS 수지(SK Chemical社)를 300℃에서 용융시켜 도프를 제조하고, 압출되는 도프에 0.8 kgf/cm2의 압력으로 공기를 분사함으로써 상기 도프를 0.1 g/min/hole의 단공토출량 및 12,663 m/min의 방사속도로 구금 홀(직경: 0.25mm)로부터 토출시켰다. 상기 도프가 토출되면서 형성된 단섬유들이 컬렉터 상에 수집 및 적층됨으로써 80㎛의 평균 두께를 갖는 웹이 형성되었다. 상기 구금 홀로부터 컬렉터까지의 거리는 70mm로 고정되었다. A PPS web was prepared using the apparatus illustrated in FIG. Specifically, a PPS resin (SK Chemical Co.) having a melting point of 283.7 DEG C and a melt index of 900 g / 10 min, which contains 95 mol% or more of p-phenylene sulfide repeating units, is melted at 300 DEG C to prepare a dope, The dope was discharged from the spinneret hole (diameter: 0.25 mm) at a single-ended discharge rate of 0.1 g / min / hole and a spinning speed of 12,663 m / min by spraying air at a pressure of 0.8 kgf / cm 2 . The short fibers formed by discharging the dope were collected and laminated on a collector to form a web having an average thickness of 80 mu m. The distance from the cage hole to the collector was fixed at 70 mm.

이어서, 70℃로 가열된 상·하 캘린더 롤을 이용하여 상기 웹을 50 kgf/cm2의 롤 압력(Nip 압력: 145 kgf/cm)으로 열압착하여 20 g/㎡의 단위면적당 중량 및 23㎛ 두께를 갖는 부직포 지지체를 완성하였다. 도 2a 및 2b는 각각 상기 부직포 지지체의 평면 및 단면의 SEM 사진들이다.Subsequently, the web was thermocompression bonded at a roll pressure of 50 kgf / cm 2 (Nip pressure: 145 kgf / cm) using an upper and a lower calender roll heated to 70 캜 to obtain a weight per unit area of 20 g / Thereby completing the nonwoven fabric support having a thickness of 5 mm. Figures 2a and 2b are SEM images of the plan and cross-section of the nonwoven substrate, respectively.

실시예Example 2 2

공기 압력이 0.8 kgf/cm2이었고 방사속도가 17,450 m/min이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 20 g/㎡의 단위면적당 중량 및 25㎛ 두께를 갖는 부직포 지지체를 완성하였다.A nonwoven substrate having a weight per unit area of 20 g / m 2 and a thickness of 25 탆 was prepared in the same manner as in Example 1, except that the air pressure was 0.8 kgf / cm 2 and the spinning rate was 17,450 m / min.

실시예Example 3 3

공기 압력이 1.3 kgf/cm2이었고, 단공토출량이 0.125 g/min/hole이었으며, 방사속도가 20,033 m/min이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 20 g/㎡의 단위면적당 중량 및 26㎛ 두께를 갖는 부직포 지지체를 완성하였다.A weight per unit area of 20 g / m < 2 > was measured using the same method as in Example 1, except that the air pressure was 1.3 kgf / cm 2 , the single throughput was 0.125 g / min / hole and the spinning rate was 20,033 m / And a non-woven support having a thickness of 26 mu m were completed.

비교예Comparative Example 1 One

공기 압력이 1.2 kgf/cm2이었고, 단공토출량이 0.125 g/min/hole이었고, 방사속도가 18,462 m/min이었으며, 25℃로 가열된 상·하 캘린더 롤을 이용하여 20 kgf/cm2의 롤 압력(Nip 압력: 20 kgf/cm)으로 열압착하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 20 g/㎡의 단위면적당 중량 및 43㎛ 두께를 갖는 부직포 지지체를 완성하였다.A single roll of 20 kgf / cm 2 using an upper and a lower calender roll heated to 25 ° C, and a pressure of 1.2 kgf / cm 2 , a single throughput of 0.125 g / min / hole and a radial velocity of 18,462 m / Nonwoven substrate having a weight per unit area of 20 g / m < 2 > and a thickness of 43 mu m was completed by the same method as in Example 1, except that the thermocompression bonding was carried out under pressure (Nip pressure: 20 kgf / cm).

비교예Comparative Example 2 2

공기 압력이 0.4 kgf/cm2이었고, 단공토출량이 0.25 g/min/hole이었으며, 방사속도가 3,995 m/min이었다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 20 g/㎡의 단위면적당 중량 및 23㎛ 두께를 갖는 부직포 지지체를 완성하였다.A weight per unit area of 20 g / m < 2 > was obtained using the same method as in Example 1, except that the air pressure was 0.4 kgf / cm 2 , the single throughput was 0.25 g / min / hole, and the spinning rate was 3,995 m / And a non-woven support having a thickness of 23 mu m were completed.

실시예들 및 비교예들에 의해 각각 제조된 부직포 지지체들의 강도를 아래의 방법에 의해 각각 측정하였고, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.The strengths of the nonwoven substrates prepared according to the examples and comparative examples, respectively, were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1 below.

평균 섬유 Average fiber 직경diameter (㎛) (탆)

20개 이상의 측정시료를 채취한 후, 전자주사현미경(SEM) 및 이미지 분석기(Image-Pro Plus의 소프트웨어에 JVC Digital Camera KY-F70B를 사용)를 이용하여 섬유 직경을 측정하였고, 측정된 직경들의 평균을 산출하였다.Twenty or more measurement samples were collected and fiber diameters were measured using a scanning electron microscope (SEM) and an image analyzer (using JVC Digital Camera KY-F70B in Image-Pro Plus software) and the average of the measured diameters Respectively.

공기투과도 (Air permeability ( cmcm 33 // cmcm 22 /S)/ S)

공기투과도는 프라지어법(Frazier Machine Method, ASTM D 737 또는 KS K 0570)에 의 준하여 Textest Instruments (Model : FX-3300)를 사용하여 평가되었다. 공기투과도는 평가대상이 되는 시험편에 대해서 일정한 면적 및 일정 압력하에서 단위 면적당 수직으로 통과되는 공기의 양을 단위 시간(sec) 당 일정 면적(cm2)을 통과하는 공기량(cm3)을 측정하는 방법이 적용되었다.Air permeability was evaluated using a Textest Instruments (Model: FX-3300) according to the Frazier Machine Method (ASTM D 737 or KS K 0570). The air permeability is measured by measuring the amount of air (cm 3 ) passing through a certain area (cm 2 ) per unit time (sec) of the amount of air passing vertically per unit area under a constant area and a constant pressure with respect to a test piece to be evaluated Respectively.

공극률 (Porosity ( %% ))

Mercury porosimeter(모델 Autopore IV, Micromeritics Instrument Corp. 미국) 장비를 이용하여 부직포 지지체의 공극률을 측정하였다. 이때, 다공성 시료의 기공 크기 분포를 측정하는 가장 일반적인 방법 중 하나인 수은(Hg) 관입법이 적용되었다.The porosity of the nonwoven substrate was measured using a Mercury porosimeter (model Autopore IV, Micromeritics Instrument Corp. USA). At this time, one of the most common methods for measuring the pore size distribution of a porous sample, mercury (Hg), was applied.

평균 공경 (㎛)Average pore size (탆)

Capillary Flow Porometer(Model : CFP-1100-AEL, 제조사: PMI) 장비를 이용하여 부직포 지지체의 평균 공경을 측정하였다. 측정기준은 ASTM F 316-03에 준하여 각 10개씩 측정되었다. 부직포 필터를 절단하여 지름이 1 inch인 원형 시편을 준비한 후 표면장력이 15.9 dyne/cm 인 Galwick 용액을 이용하여 부직포 지지체의 기공이 충분히 적셔지도록 투입하여 측정하였다.The average pore size of the nonwoven substrate was measured using a Capillary Flow Porometer (Model: CFP-1100-AEL, manufacturer: PMI). The measurement standard was measured for each 10 pieces in accordance with ASTM F 316-03. A circular specimen having a diameter of 1 inch was prepared by cutting the nonwoven filter, and then the pores of the nonwoven support were sufficiently wetted using a Galwick solution having a surface tension of 15.9 dyne / cm.

인장강도 (The tensile strength ( MPaMPa ))

인장강도는 정속인장식(Constant rate of extension: CRE, KS K 0521 또는 ASTM D 5035)) 방법에 의해 상부 클램프가 일정한 속도로 신장시킬 수 있도록 움직이고, 이 때 사용된 설비는 만능인장시험기(universal testing machine, Model : UTM-3365) 기기를 사용하여 부직포 지지체의 인장강도를 측정하였다.The tensile strength was controlled by a Constant rate of extension (CRE, KS K 0521 or ASTM D 5035) method so that the upper clamp could be stretched at a constant speed and the equipment used was universal testing machine, Model: UTM-3365) instrument was used to measure the tensile strength of the nonwoven substrate.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 방사
조건
radiation
Condition
단공토출량
(g/min/hole)
Single discharge
(g / min / hole)
0.100.10 0.100.10 0.1250.125 0.1250.125 0.250.25
공기 압력
(kgf/cm2)
Air pressure
(kgf / cm 2 )
0.80.8 1.211.21 1.31.3 1.201.20 0.40.4
방사속도(m/min)Radial speed (m / min) 12,66312,663 17,45017,450 20,03320,033 18,46218,462 3,9953,995 열압착Thermocompression 온도(℃)Temperature (℃) 7070 7070 7070 2525 7070 압력(kgf/cm2)Pressure (kgf / cm 2 ) 5050 5050 5050 2020 5050 부직포 지지체Nonwoven substrate 단위면적당 중량
(g/m2)
Weight per unit area
(g / m 2 )
2020 2020 2020 2020 2020
두께(㎛)Thickness (㎛) 2323 2525 2626 4343 2323 평균 섬유 직경
(㎛)
Average fiber diameter
(탆)
2.72.7 2.32.3 2.42.4 2.52.5 7.67.6
공기투과도(㎤/㎠/S)Air permeability (cm3 / cm2 / S) 27~4027 to 40 28~4128 ~ 41 26~3726-37 70~9070 to 90 65~8365 ~ 83 공극률(%)Porosity (%) 5858 6363 5454 5858 4646 평균공경(㎛)Average pore size (탆) 8.38.3 9.89.8 8.58.5 14.514.5 12.512.5 인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) 2121 1717 1515 55 1818

110: 압출기 111: 투입부
120: 구금 121: 구금 홀
130: 공기 매니폴드 140: 컬렉터
110: extruder 111:
120: detention 121: detention hall
130: air manifold 140: collector

Claims (10)

0.1 내지 7 ㎛의 평균직경을 가지며 폴리페닐렌 설파이드를 포함하는 다수의 섬유들을 포함하고,
20 내지 30 ㎛의 두께, 5 내지 10 ㎛의 평균 공경, 50 내지 90%의 공극률, 20 내지 50 cm3/cm2/S의 공기투과도, 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체.
A plurality of fibers having an average diameter of from 0.1 to 7 占 퐉 and comprising polyphenylene sulfide,
Characterized by having a thickness of 20 to 30 탆, an average pore size of 5 to 10 탆, a porosity of 50 to 90%, an air permeability of 20 to 50 cm 3 / cm 2 / S and a tensile strength of 5 to 50 MPa ,
Nonwoven fabric support for ion exchange membrane.
제1항에 있어서,
상기 섬유들의 평균직경은 0.5 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체.
The method according to claim 1,
Characterized in that the average diameter of the fibers is 0.5 to 5 [mu] m.
Nonwoven fabric support for ion exchange membrane.
제1항에 있어서,
상기 섬유들의 평균직경은 1 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체.
The method according to claim 1,
Characterized in that the average diameter of the fibers is between 1 and 3 mu m.
Nonwoven fabric support for ion exchange membrane.
제1항에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드는 반복단위로서 p-페닐렌 설파이드 및 m-페닐렌 설파이드를 포함하되, 상기 p-페닐렌 설파이드를 95 몰% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체.
The method according to claim 1,
Wherein the polyphenylene sulfide includes p-phenylene sulfide and m-phenylene sulfide as repeating units, and the polyphenylene sulfide includes 95 mol% or more of the p-phenylene sulfide.
Nonwoven fabric support for ion exchange membrane.
제1항에 있어서,
상기 이온교환막용 부직포 지지체는 22 내지 28 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체.
The method according to claim 1,
Characterized in that the nonwoven fabric support for ion exchange membrane has a thickness of 22 to 28 [mu] m.
Nonwoven fabric support for ion exchange membrane.
폴리페닐렌 설파이드 수지를 용융시키는 단계;
상기 용융된 폴리페닐렌 설파이드 수지를 압출하는 단계;
상기 압출되는 폴리페닐렌 설파이드 수지에 공기를 0.5 내지 1.5 kgf/cm2의 압력으로 분사함으로써 상기 폴리페닐레 설파이드 수지를 구금 홀을 통해 0.08 내지 0.2 g/min/hole의 단공토출량으로 토출시키는 단계;
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지가 토출되면서 형성되는 섬유를 수집하여 웹을 형성하는 단계; 및
40 내지 150 ℃로 가열된 롤을 이용하여 10 내지 50 kgf/cm2의 압력으로 상기 웹을 열압착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법.
Melting the polyphenylene sulfide resin;
Extruding the molten polyphenylene sulfide resin;
Discharging the polyphenylresulfide resin through a through hole at a single injection amount of 0.08 to 0.2 g / min / hole by spraying air to the extruded polyphenylene sulfide resin at a pressure of 0.5 to 1.5 kgf / cm 2 ;
Collecting fibers formed by discharging the polyphenylene sulfide resin to form a web; And
Compressing the web at a pressure of 10 to 50 kgf / cm < 2 > using a roll heated to 40 to 150 DEG C,
A method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane.
제6항에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 280 내지 290 ℃의 융점을 가지며,
ASTM D1238에 따라 300℃에서 측정된 상기 폴리페닐렌 설파이드 수지의 용융지수(MI)가 100 내지 2000 g/10min인 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법.
The method according to claim 6,
The polyphenylene sulfide resin has a melting point of 280 to 290 DEG C,
Wherein the polyphenylene sulfide resin has a melt index (MI) of 100 to 2000 g / 10 min measured at 300 캜 according to ASTM D1238.
A method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane.
제6항에 있어서,
상기 구금 홀을 통해 토출될 때까지 상기 용융된 폴리페닐렌 설파이드 수지가 290 내지 320 ℃로 유지되는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Characterized in that the molten polyphenylene sulfide resin is maintained at 290 to 320 DEG C until it is discharged through the above-
A method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane.
제6항에 있어서,
상기 폴리페닐렌 설파이드 수지는 상기 구금 홀을 통해 4,000 내지 21,000 m/min의 방사속도로 토출되는 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the polyphenylene sulfide resin is discharged at a spinning speed of 4,000 to 21,000 m / min through the spinneret hole.
A method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane.
제6항에 있어서,
상기 열압착 단계에서 상기 웹에 가해지는 Nip 압력은 22 내지 145 kgf/cm인 것을 특징으로 하는,
이온교환막용 부직포 지지체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the Nip pressure applied to the web in the thermocompression step is 22 to 145 kgf / cm.
A method for manufacturing a nonwoven fabric support for an ion exchange membrane.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112714808A (en) * 2018-09-27 2021-04-27 东丽株式会社 Copolymerized polyphenylene sulfide fiber
WO2022270934A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 경상국립대학교 산학협력단 Anion exchange composite membrane, manufacturing method therefor, and alkaline fuel cell comprising same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08302549A (en) * 1987-11-12 1996-11-19 Asahi Chem Ind Co Ltd Polyphenylene sulfide nonwoven fabric, its production and filter using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08302549A (en) * 1987-11-12 1996-11-19 Asahi Chem Ind Co Ltd Polyphenylene sulfide nonwoven fabric, its production and filter using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112714808A (en) * 2018-09-27 2021-04-27 东丽株式会社 Copolymerized polyphenylene sulfide fiber
CN112714808B (en) * 2018-09-27 2023-05-12 东丽株式会社 Copolymerized polyphenylene sulfide fiber
WO2022270934A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 경상국립대학교 산학협력단 Anion exchange composite membrane, manufacturing method therefor, and alkaline fuel cell comprising same
KR20230000523A (en) * 2021-06-24 2023-01-03 경상국립대학교산학협력단 Anion exchange composite membrane, preparation method thereof and alkaline fuel cell comprising the same

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