JPS595037A - 多孔質四弗化エチレン樹脂成型物の製造方法 - Google Patents

多孔質四弗化エチレン樹脂成型物の製造方法

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JPS595037A
JPS595037A JP57114033A JP11403382A JPS595037A JP S595037 A JPS595037 A JP S595037A JP 57114033 A JP57114033 A JP 57114033A JP 11403382 A JP11403382 A JP 11403382A JP S595037 A JPS595037 A JP S595037A
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porous
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フィルター、電解用隔膜、電池用隔膜、ガス
分離用隔膜などの用途に適した均一な微細孔径を有する
多孔質四弗化エチレン樹脂の新規な製造方法に関するも
のである。多孔質四弗化エチレン樹脂は、四弗化エチレ
ン樹脂(以下PTFEと略記する)の優れた耐熱性、耐
薬品性、電気絶縁性、撥水性を生かし、各種フィルター
、隔膜の他、防水通気性材料、電線被覆材料、シール材
料等に利用されている。その製造方法は、既にいくつか
の方法が知られているが、その中で商業的に魅力あるも
のは、延伸操作により多孔質化する方法である。基本的
には、特公昭42−1’1560  で開示されている
PTFE粉末と液体潤滑剤からペースト法でシートある
いはチューブ状に成型したのち未焼成状態で延伸し、つ
いで焼成することにより多孔質化する方法である。
この方法は、l]広い製品形態に適用でき、気孔率の高
い多孔質体を得ることが可能という利点を有するが、反
面極めて微細な孔径、例えば0.1μ より微細な孔径
をもつ多孔質体を得ることが不可能PTFEの製造方法
を提供することにある。
本発明は、焼成した無孔質PTFEを延伸温度域により
二段に分けて延伸を行い多孔質化することを、特徴とす
る、即ち焼成した無孔質PTFEを130℃近傍の二次
転移点未満の温度で3倍以下の延伸を行い、次いで該二
次転移温度以上で、かつ融点以下め温度で少くとも2倍
以上の延伸を行う製造方法に関するものであり、均一か
つ極めて微細な孔を有する多孔質PTFEを得ることが
できる。焼成により粒子が融着一体化した無孔質PTF
Eを出発材料として低温での第1の延伸を行うことによ
りその大きな引張応力のため、極めて微細なりラックが
全面に数多く形成され、続いて行う高温での第2の延伸
操作では比較的低い応力により微細クラックを核として
クラックが相互に成長していくというメカニズムが推定
される。この様な製造方法は従来全く知られていなかっ
たものであり、以下には本発明をf程順に更に詳細に説
明する。
(1)無孔質PTFEの製造 所望する製品形状に合わせて未焼成PTFE粉末を成形
した後、焼成、冷却する。成形は圧縮成形あるいはラム
押出で行なわれてもよいが、より好ましくは、ファイン
パウダーと液体潤滑剤の混和これが更に20メツシュ程
度の二次粒子に造粒されている。液体潤滑剤はPTFE
表面を濡らすことが出来、かつ成形後蒸発、抽出等によ
り除去することが可能な、例えばソルベントナフサ、ホ
ワイトオイル等が使用できる。又、その配合量は通常P
TFE 100に対し、17〜35重量%の範囲で用い
られる。このI’TFEファインパウダーに液体潤滑剤
が均一かつ十分に分散、浸透された混和物を押出又は/
及び圧延によりフィルム状あるいはチューブ状等の形状
に成形する。次に液体潤滑剤を蒸発あるいは抽出により
除去する。ここで得られる未焼成PTFE成形品は、除
去された液体潤滑剤の部分が空隙として残るため、その
配合量に応じた気孔率を有する多孔質体である。これを
そのまま例えば加熱炉中で焼成すると、溶融した樹脂は
相互に融着し、無孔質となる。この場合押出あるいは圧
延の成形方向に幾分熱収縮する傾向にあるため、それを
収縮しない様に焼成することが好ましい。従って通常の
焼成方法では、長さ方向が幾分収縮するものの断面は、
成形時とほぼ同じ寸法二駄イえ、長さ方向は収縮しない
様に保持したまま焼成することにより、より薄膜化され
たフィルムあるいはチューブ等の無孔質化のより完全な
焼成品を得ることもできる。フィルムでは例えば熱ロー
ル間を通すことにより、チューブでは、該チューブの外
径より細いグイと内径より太い浮遊ダイで引抜くことで
この圧縮力を与えることが出来る。
焼成された後、成形品は冷却されるが、その冷却速度に
よって成形品の結晶化度が変化してくる。
結晶化度は用いた樹脂の分子量にも幾分関係するが、一
般には急冷した場合、50〜6o96の結晶化度になる
。これを徐冷しん場合、冷却速度を遅くするほど結晶化
度が高くなる。本発明のより好ましい実施においては、
結晶化度は高いことが必要であり、焼成した後において
も6596以上の結晶化度を有する無孔質PTFEが次
の工程の延伸過程でより均一かつ微細な孔をもった多孔
質PTFEを与えることが判った。結晶化度を上げるも
う一つの手段としては、焼成したPTFE成形品を再び
融点温度以上から熱分解・劣化が始まる8 80 ’C
以下の温度に加熱後徐冷してもよい。
いずれにしても融点近傍での冷却速度が結晶化度・の結
果、より均一でかつ微細な孔の生長とより少ない破断の
発生につながると考えられる。
(2)焼成した無孔質PTF Eの延伸」1記(1)の
工程で得た無孔質PTFEをまず第1に130℃近傍の
二次転移点未満の温度で8倍以下の延伸を行う。この低
温での延伸操作はPTFEの変形に対して極めて高い応
力を必要とし、非晶質と結晶質の界面に極めて微細なり
ラックを発生せしめる。従って延伸温度が低いほど生成
するクラックに微細性と均一性を与え、より好ましくは
60°C以下で行なわれる。又この低温延伸は、最大で
3倍までの延伸倍率の範囲で行うが1.2倍から2倍の
範囲で行う方が破断の発生頻度を下げる上で好ましい。
その理由は、延伸倍率を高くすると発生するクラックの
数は増えずに専ら大きさだけが増え、結局、破断を生じ
やすくしてしまう。それ故低温における第1の延伸だけ
で得られる多孔質PTFEは、極めて気孔率が低いもの
が、更に延伸倍率を無理に大きくしたものでは孔径のバ
ラツキの大きいものしか得られない。
−[て相互に成長し、膜の両表面に貫通した均一孔が発
生することになる。
高温延伸は、少くとも2倍以上の延伸倍率で行う。
これ以下の延伸倍率では微細孔の成長が不十分であり、
一般に延伸倍率が高いほど、気孔率は増大する。具体的
な延伸倍率の設定は、低温延伸における延伸倍率と合わ
せて考慮される。通常低温延伸は少ない倍率で高温延伸
は高い倍率で行うことが好ましく、更に好適な条件とし
ては低温での延伸倍率と高温での延伸倍率の比が2倍と
4倍という様にl:2以上の値で行うのがよい。
延伸速度は所望の気孔率及び孔径により任意に設定でき
るが、延伸される出発材料のPTFEに均一  −な温
度と変形応力を与えられる範囲であれば、延伸速度の値
が大きい程、変形応力を大きくし、結果として発生する
孔径を均一にし、微細孔径とするうえで好ましい。
一方、高温延伸だけで所望する均一微細な孔を有する多
孔質PTF Eを得ることはできない。即ち高温下の延
伸を行うと、いわゆるネッキングとなり、はとんど気孔
率は増大せずに専ら成形品断面1、凝るにすぎない。結
論として高い応力が作用す□、ゆ る低温延伸と結晶、非晶間のすべり特性がよい高温延伸
を組み合せることにより初めて均一かつ微実施例1゜ PTFEファインパウダー(ダイキン工業社製、9− 商品名F104.) 100重量部に対して液体潤滑剤
(シェル石油社製、ナフサA5)27重量部を混和し、
該混和物を予備成形後、丸棒状に押出し、ロール圧延で
厚さ0,1朋のフィルムを得た。
次に該フィルムを160〜200℃に加熱し、ナフサを
揮発除去した後、355〜870℃の焼成炉と3o。
〜340’Cの徐冷炉を通過させ、厚さQ、l mx、
結晶化度68%の無孔質PTFEを得た。このフィルム
を出発材として、まず初めに温度20℃において、表1
に示すように長さ方向に1.2倍以上から3倍までの延
伸を行なった。3倍より高い倍率の延伸を行なうとフィ
ルムは、しばしば破断し、不安定な状態であった。次に
低温延伸されたフィルムを180℃から280°Cの温
度範囲で同じ方向に2倍以表−1に示した。この比較例
では生成した孔が0.1μよ゛りも大きくなるか、また
は気孔率の低い多孔10− 質フィルムを得るにとどまつゼいる。
ここで各物性の測定方法について説明する。結晶化度は
、該PTF Eの比重をアセトン中で測定し、比重と結
晶化度の関係から求めた。この比重と結晶化度の関係は
X線回折および赤外線吸収スペクトル法によって求めら
れる。
多孔質PTFEの気孔率は、水中浮遊法によって比重を
測定し、出発材との比重と比較して算出した。
生成孔の大きさの測定は、水銀ポロシメーターを用いて
行なえるが、又5,000倍以上で撮映した電子顕微鏡
写真により評価することもできる。又孔が貫通孔である
かどうかの簡易判定法としては、PTFEを濡らすこと
が可能な溶剤を該成形品に滴下し、それが浸透して該成
形品が透明化すれば貫通孔であることがわかる。
いなかった。
×2)孔の大きさのバラツキが大きい。
実施例2゜ 実施例1と同じ方法で製造した0、1mi厚さの未焼成
PTFEフィルムを第1図に示す様なエンドレスベルト
上に圧縮力を与えながら貼りつける。
ここで第1図に従って焼成工程を説明すると、■の供給
ロールから未焼成PTF Eフィルム9が送り出され、
圧着ロール2によりエンドレスベルト8」二に圧着され
る。加熱ロール8の伝熱により焼成であった。これを用
い表−2に示す条件で低温延伸と高温延伸を続けて行な
い、表−2に併記しん多孔質特性のフィルムを得た。
実施例1と同じ混和物を用い、予備成形後、外径4 B
、内径3 myttのチューブを押出し、乾燥炉、焼成
炉、徐冷炉を通過させて、上記寸法で結晶化度741%
の無孔質PTFEチューブを得た。このチー13− ユーズを用い表−3に示す条件で低温延伸と高温延伸を
続けて行い、表−3に併記した多孔質特性のチューブを
得た。
実施例1と同一方法により0.1111M厚さの未焼成
PTFEフィルムを得た後、加熱炉に通し、焼成後、直
ちに室温下で冷却した場合(試料Aとする)、70℃/
hr  の冷却速度で徐冷した場合(試料B)、更に1
5°C/hr  の冷却速度で徐冷した場合(試料C)
と3種類の冷却速度を変えた無孔質フィルムを製造した
各試料の結晶化度を測定すると、試料Aが55%、試料
Bが65%、試料Cが71%であった。次に各試料を表
−4,に示す条件で低温延伸と高温延伸を続けて行い、
表−4に併記した多孔質特性のフィルムを得た。
×1)延伸中破断が生じやすい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、厚さ方向に圧縮を与え、焼成無孔質化するの
に適当な装置を模式的に例示する。 1は供給ロール、2は圧着ロール、3は加熱ロール、4
・は冷却ロール、5は引取ロール、6は巻取ロール、7
′ハ徐冷炉、8ハエンドレスベルト、97j1図 189−

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼成した無孔質四弗化エチレン樹脂をII)°C
    近傍の二次転移点未満の温度(以下低温という)で8倍
    以下の延伸を行ない、次いで該二次転移温度以上でかつ
    融点以下の温度(以下高温という)で少なくとも2倍以
    上の延伸を行なうことを特徴とする多孔質四弗化エチレ
    ン樹脂の製造方法。
  2. (2)低温での延伸を60℃以下の温度で行なうことを
    特徴とする特許請求の範囲第一項の製造方法。
  3. (3)低温での延伸を1.2倍から2倍の範囲で行なう
    ことを特徴とする特許請求の範囲第一項の製造方法。
  4. (4)低温での延伸倍率と高温での延伸倍率の比が1:
    2以上の値であることを特徴とする特許請求の範囲第一
    項の製造方法。
  5. (5)延伸される無孔質四弗化エチレン樹脂が結晶化度
    65%以上となる様に熱処理されていること=1− を特徴とする特許請求の範囲第一項の製造方法。
  6. (6)延伸される無孔質四弗化エチレン樹脂が液体潤滑
    剤を用いたペースト法で成型されたのち焼成されたもの
    であることを特徴とする特許請求の範徴とする特許請求
    の範囲第一項の製造方法。
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