CN105848766B - 透湿性滤材 - Google Patents

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Abstract

一种透湿性滤材，其是具有疏水性的疏水性层和具有亲水性的亲水性层层叠而构成的，疏水性层或亲水性层中的任一者由使用PTFE而形成的PTFE多孔膜构成、且疏水性层或亲水性层中的任意另一者由具有通气性的通气性薄片构成。

Description

透湿性滤材
相关申请的相互参照
本申请主张日本特愿2013-272760号的优先权，通过引用将其引入本申请说明书的记载中。
技术领域
本发明涉及具有透湿性的滤材，特别涉及使用PTFE多孔膜而形成的滤材。
背景技术
迄今为止，已知有如下方法：通过将湿度不同的两种气体隔着具有透湿性的滤材(透湿性滤材)相邻地配置，使湿气(水蒸气)介由透湿性滤材从湿度高的一方的气体向湿度低的一方的气体移动来调整两种气体中的至少一者的湿度。例如，已知有使用在采用透湿性滤材而形成的袋体中容纳吸附材料而构成的构件的方法(参见专利文献1)。
由于通过吸附材料吸附水蒸气，因此所述构件内侧的空气比袋体外侧的空气湿度低。因此，外侧空气中的水蒸气透过透湿性滤材侵入到袋体内侧、被吸附材料吸附。即，通过将所述构件配置在规定的空间，可以调整所述空间的空气(袋体外侧的空气)的湿度(调湿)。
作为如上所述的透湿性滤材，需要水蒸气能够透过，并且能借助透湿性滤材将相邻的空间良好地分隔开。作为构成这样的透湿性滤材的原材料，可以使用聚四氟乙烯的多孔膜(以下也记为PTFE多孔膜)。已知所述PTFE多孔膜具有良好的透湿性。因此，通过将湿度不同的两种气体隔着PTFE多孔膜相邻地配置，能够区分开所述两种气体，并且使水蒸气从湿度高的一方的气体向湿度低的一方的气体移动(透过透湿性滤材移动)。
然而，由于如上所述的PTFE多孔膜厚度比较薄且没有刚性，因此仅将PTFE多孔膜用作透湿性滤材时，处理性差。因此，正在通过将一定程度厚度的通气性薄片层叠于PTFE多孔膜来提供处理性良好(具有刚性)的透湿性滤材。
但是，对于所述透湿性滤材，由于在PTFE多孔膜上层叠有通气性薄片，因此，与仅为PTFE多孔膜相比厚度变厚。此处，由于透湿性滤材的透湿性(水蒸气从一面侧向另一面侧的移动度)与滤材的厚度成反比，因此所述透湿性滤材与PTFE多孔膜单体相比透湿性降低。因此，在所述透湿性滤材中，不能有效地进行水蒸气从一面侧向另一面侧的透过。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-57377号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的课题在于提供一种透湿性滤材，其是通气性薄片层叠于PTFE多孔膜而成的透湿性滤材，该透湿性滤材抑制了其透湿性相对于PTFE多孔膜自身的透湿性的降低。
用于解决问题的方案
本发明的透湿性滤材是形成为薄片状、并且以水蒸气能够从至少一面侧向另一面侧透过的方式构成的透湿性滤材，其是具有疏水性的疏水性层和具有亲水性的亲水性层层叠而构成的，其中，疏水性层或亲水性层中的任一者由使用PTFE而形成的PTFE多孔膜构成、且疏水性层或亲水性层中的任意另一者由具有通气性的通气性薄片构成。
优选的是，前述通气性薄片使用无纺布来形成，且该无纺布的厚度为20μm以上且1000μm以下。
优选的是，以前述疏水性层和亲水性层接触的方式层叠构成。
附图说明
图1为本申请发明的实施方式的透湿性滤材的截面图。
具体实施方式
以下，边参照图1边对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在以下的附图中对于同一部分或者与其相当的部分附注同一附图标记而不重复其说明。
本实施方式的透湿性滤材1如图1所示具有薄片状的形状。而且，透湿性滤材1是以水蒸气能够从一面侧向另一面侧透过的方式构成的。具体而言，透湿性滤材1是具有疏水性的疏水性层2和具有亲水性的亲水性层3层叠而构成的。需要说明的是，亲水性是指构成各层的原材料(具体而言为树脂自身)的吸水率为0.01％以上，疏水性是指构成各层的原材料(具体而言为树脂自身)的吸水率小于0.01％。吸水率是根据ASTM标准D570在23度、24小时的条件下测定的。
透湿性滤材1由使用PTFE形成的PTFE多孔膜和具有通气性的通气性薄片构成。具体而言，疏水性层2或亲水性层3中的任一者由PTFE多孔膜构成，且疏水性层2或亲水性层3中的任意另一者由通气性薄片构成。即，疏水性层2由PTFE多孔膜构成时，亲水性层3由通气性薄片构成，亲水性层3由PTFE多孔膜构成时，疏水性层2由通气性薄片构成。以下，对疏水性层2由PTFE多孔膜构成、且亲水性层3由通气性薄片构成的情况进行说明。
在疏水性层2由PTFE多孔膜构成的情况下，使用具有疏水性的PTFE多孔膜。作为所述PTFE多孔膜的吸水率，没有特别限定，为小于0.01％，优选为0％。另外，优选的是，PTFE多孔膜为多孔，并且在透过流速5.3cm/sec下的压力损失为80mmH2O以下。另外，优选的是，PTFE多孔膜在透过流速5.3cm/sec、测定颗粒直径0.1μm以上且0.2μm以下的收集效率优选为60％以上、更优选为70％以上，且PF值优选为22以上。作为形成PTFE多孔膜的方法，例如，可以采用下述方法。
具体而言，在PTFE细粉中添加液状润滑剂从而形成膏状的混合物。作为液状润滑剂，没有特别限定，只要能够给混合物表面赋予适度的润湿性即可，如果是能够通过提取处理、加热处理去除的物质，则特别优选。例如，液体石蜡、石脑油、白油等烃等可用作液状润滑剂。作为液状润滑剂的添加量，没有特别限定，例如，优选相对于PTFE细粉100质量份为5质量份以上且50质量份以下。
然后，对前述混合物进行预成形，成形为预成形体。预成形优选在液状润滑剂不会从混合物分离的程度的压力下进行。接着，通过对所得到的预成形体进行挤出成形、压延成形而成形为薄片状。然后，通过对所得到的成形体进行单轴拉伸或双轴拉伸使其多孔化，从而制成PTFE多孔膜。需要说明的是，作为拉伸条件，没有特别限定，例如，优选在30℃以上且400℃以下的温度环境下、拉伸倍率为各轴1.5倍以上且200倍以下。另外，在拉伸工序中不进行烧结处理的情况下，优选在拉伸工序后在熔点以上的温度下对PTFE多孔膜进行烧结。
在亲水性层3由通气性薄片构成的情况下，使用具有亲水性的通气性薄片。作为构成通气性薄片的原材料(具体而言为树脂自身)的吸水率，没有特别限定，为0.01％以上、优选为0.03％以上且2％以下、更优选为0.3％以上且1.6％以下。作为通气性薄片，没有特别限定，例如，可以使用无纺布、织布、网等，特别优选使用无纺布。
另外，在使PTFE多孔膜(疏水性层2)和通气性薄片(亲水性层3)热熔接(热层压)的情况下，优选将由具有热塑性的原材料形成的无纺布用作通气性薄片。例如，优选将由聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酰胺、聚酯、芳香族聚酰胺、丙烯酸、聚酰亚胺等合成纤维、它们的复合材料等构成的无纺布用作通气性薄片。
另外，作为无纺布，优选由以熔点上有差异的两种成分作为原料的纤维形成。例如，可以使用以芯部分和鞘部分由熔点不同的成分构成的芯鞘纤维形成的无纺布。作为由芯鞘纤维构成的无纺布(通气性薄片)，例如，可列举出由具备由聚丙烯(PP)形成的芯部分和由聚乙烯(PE)形成的鞘部分的芯鞘纤维形成的无纺布。而且，所述无纺布是通过进行PMMA处理而使得形成鞘部分的PE具有亲水性的无纺布。或者，可列举出由具备由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成的芯部分和由尼龙6(PA6)形成的鞘部分的芯鞘纤维形成的无纺布。而且，所述无纺布是由于形成鞘部分的PA6具有亲水性而具有亲水性的无纺布。即，上述无纺布(通气性薄片)的亲水性源自鞘部分的结构。
需要说明的是，构成无纺布的纤维也可以是由一种成分构成的纤维，例如，可以由乙烯醋酸乙烯(EVA)的纤维构成。对于所述无纺布，由于EVA为具有亲水性的原材料，因此具有亲水性。另外，对于通气性薄片的亲水性，也可以是通过对构成通气性薄片的原材料进行等离子体处理而使得其具有亲水性的方式。
在通气性薄片为无纺布的情况下，该无纺布对于厚度(即亲水性层3的厚度)没有特别限定，例如，优选为20μm以上且1000μm以下、更优选为50μm以上且500μm以下。另外，作为无纺布的单位面积重量，优选为2g/m2以上且200g/m2以下、更优选为10g/m2以上且100g/m2以下。
作为层叠疏水性层2和亲水性层3而形成透湿性滤材1的方法，没有特别限定，例如，可以采用通过对通气性薄片(优选为无纺布)进行加热使其软化而与PTFE多孔膜压接(即热层压)来层叠疏水性层2和亲水性层3的方法。或者，可以采用通过在PTFE多孔膜和通气性薄片之间配置热熔或压敏型的粘接剂而对PTFE多孔膜和通气性薄片进行压接来层叠疏水性层2和亲水性层3的方法。即，本申请实施方式的透湿性滤材1呈现出疏水性层2与亲水性层3层叠并接触的状态。
作为对PTFE多孔膜和通气性薄片进行压接的方法，没有特别限定，例如，可以采用在一对辊构件(未图示)之间使PTFE多孔膜和通气性薄片层叠并进行输送来连续地对PTFE多孔膜和通气性薄片进行压接的方法。或者，也可以采用如下方法：在一对板(未图示)间将单片状的PTFE多孔膜和通气性薄片以层叠的状态配置，对每个单片间歇地进行压接的方法。
作为如上所述地形成的透湿性滤材1的厚度，没有特别限定，例如，优选为0.02mm以上且0.5mm以下、更优选为0.07mm以上且0.3mm以下。另外，作为透湿性滤材1的透湿度，没有特别限定，例如，优选每一小时为150g/m2以上且175g/m2以下、更优选为160g/m2以上且170g/m2以下。需要说明的是，透湿度是通过下述实施例中记载的方法来测定的。
如上所述，根据本发明的透湿性滤材，即使是在PTFE多孔膜上层叠了通气性薄片的状态，也能够抑制其透湿性相对于PTFE多孔膜自身的透湿性的降低。
即，湿度不同的两种气体隔着透湿性滤材1相邻地配置时，水蒸气从透湿性滤材1的一面侧向另一面侧透过。此时，由于疏水性层2或亲水性层3中的任一者由PTFE多孔膜构成、且疏水性层2或亲水性层3中的任意另一者由通气性薄片构成，因此产生了疏水性层2内的水蒸气量与亲水性层3内的水蒸气量的差。而且，因所述水蒸气量的差而使得水蒸气从透湿性滤材1的一面侧向另一面侧的透过速度增加。因此，能够抑制因通气性薄片层叠于PTFE多孔膜而造成的透湿性的降低(相对于PTFE多孔膜单体的透湿性的降低)、能够得到具有良好的透湿性的透湿性滤材1。
具体而言，以往，在如上所述构成的通气性薄片(无纺布)层叠于PTFE多孔膜而形成透湿性滤材1的情况下，所述透湿性滤材1的透湿性与PTFE多孔膜单体的透湿性相比明显降低。但是，如本实施方式那样，通过亲水性层3或疏水性层2中的任一者由使用PTFE而形成的PTFE多孔膜构成，并且作为构成亲水性层3或疏水性层2中的任意另一者的通气性薄片使用如上所述的无纺布，能够抑制因通气性薄片层叠于PTFE多孔膜而造成的透湿性的降低、能够得到具有良好的透湿性的透湿性滤材1。特别是，能够适宜地抑制由亲水性层3侧向疏水性层2侧(换言之，从层内的水蒸气量高的一侧向低的一侧)的透湿性的降低。
另外，由于疏水性层2与亲水性层3接触，因此与在亲水性层3和疏水性层2之间夹杂其它层的情况相比，亲水性层3与疏水性层2的距离变近。因此，亲水性层3与疏水性层2的水蒸气的浓度差所导致的水蒸气的移动更迅速地进行。因此，能够进一步抑制因通气性薄片层叠于PTFE多孔膜而造成的透湿性的降低、能够得到具有良好的透湿性的透湿性滤材1。
需要说明的是，在将湿度不同的两种气体隔着透湿性滤材1相邻地配置时，优选将湿度高的一方的气体配置在亲水性层侧、将湿度低的一方的气体配置在疏水性层侧，但反之也可以。
需要说明的是，本发明的透湿性滤材不限定于上述实施方式，可以在不脱离本发明主旨的范围进行各种变更。另外，可以任意采用、组合上述多种实施方式的构成、方法等(可以将1个实施方式的构成、方法等应用到其它实施方式的构成、方法等中)、当然还可以任意选择下述各种变更例的构成、方法等并在上述实施方式的构成、方法等中采用。
例如，在上述实施方式中，疏水性层2由PTFE多孔膜形成、且亲水性层3由通气性薄片形成，但不限定于此，例如，可以使用经亲水化的PTFE多孔膜来形成亲水性层3、并使用具有疏水性的通气性薄片来形成疏水性层2。作为经亲水化的PTFE多孔膜，例如，可以使用通过聚乙烯醇(PVA)亲水化处理过的PTFE多孔膜(PVA和PTFE的芯鞘结构)等。另一方面，作为具有疏水性的通气性薄片，例如，可列举出芯部分由聚丙烯(PP)构成、且鞘部分由没有被亲水化的聚乙烯(PE)构成的材料等。
另外，在上述实施方式中，由疏水性层2和亲水性层3这两层形成透湿性滤材、且疏水性层2和亲水性层3以接触的方式层叠，但不限定于此，也可以在疏水性层2和亲水性层3之间层叠其它层(例如对透湿度无影响的无纺布等)。另外，在层叠有疏水性层2和亲水性层3的状态下，可以在疏水性层2侧的表面、亲水性层3侧的表面层叠其它层(例如对透湿度无影响的无纺布等)。
实施例
以下，对本发明的实施例进行说明。
1.使用材料
(1)亲水性层
·亲水化PTFE多孔膜(将日东电工株式会社制造的PTFE多孔膜用PVA进行处理而亲水化的PTFE多孔膜)
·EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)滤材(KURARAY CO.,LTD.制造EVAL)
·无纺布1(对由芯部分为PP且鞘部分为PE的芯鞘纤维形成的无纺布进行了PMMA处理而得到的无纺布)(无纺布：广濑制纸株式会社制造HOP)
·无纺布2(由芯部分为PET且鞘部分为PA-6的芯鞘纤维形成的无纺布)(BONAR公司制造Colback)
·无纺布3(由EVA的纤维形成的无纺布)(日东电工株式会社制造)
(2)疏水性层
·PTFE多孔膜(日东电工株式会社制造)
·无纺布4(由芯部分为PP且鞘部分为PE的芯鞘纤维形成的无纺布)(广濑制纸株式会社制造HOP)
·无纺布5(由芯部分为PET且鞘部分为PE的芯鞘纤维形成的无纺布)(UnitikaLimited.制造SE100SHO)
需要说明的是，上述亲水化PTFE多孔膜是通过以下方法形成的。具体而言，在PTFE细粉(DAIKIN INDUSTRIES,Ltd.POLYFLON F104)100重量份中均匀地混合液状润滑剂(十二烷)19重量份，形成混合物，对该混合物进行预成形。接着，将所得到的预成形体糊料挤出为薄片状，从而形成薄片状的成形体。使所得到的薄片状的成形体通过1对金属轧辊间，制成厚度200μm的长条薄片，然后干燥去除液状润滑剂。然后，将所得到的长条薄片在280℃的拉伸温度下沿长度方向拉伸至3倍，进而通过拉幅法在150℃的拉伸温度下沿宽度方向拉伸至6倍，得到PTFE多孔膜。
然后，使所得到的PTFE多孔膜在异丙醇中浸渗后，浸渍于PVA溶液。然后，用戊二醛对PVA进行交联，得到亲水化PTFE多孔膜。
另外，构成上述疏水性层的PTFE多孔膜是通过以下方法形成的。具体而言，在PTFE细粉(DAIKIN INDUSTRIES,Ltd.、POLYFLON F104)100重量份中均匀地混合液状润滑剂(十二烷)19重量份，形成混合物，对该混合物进行预成形。接着，将所得到的预成形体糊料挤出为薄片状，从而形成薄片状的成形体。使所得到的薄片状的成形体通过1对金属轧辊间，制成厚度200μm的长条薄片，然后干燥去除液状润滑剂。然后，将所得到的长条薄片在280℃的拉伸温度下沿长度方向拉伸至14倍，进而通过拉幅法在150℃的拉伸温度下沿宽度方向拉伸至30倍，得到构成疏水性层的PTFE多孔膜。
2.吸水率的测定
上述的使用材料之中，除EVOH滤材以外，根据ASTM标准D570，在23度、24小时的条件下测定吸水率。关于EVOH滤材，将使规定尺寸的EVOH滤材浸渍于水中时增加的滤材的质量的比率作为吸水率来测定。
3.透湿性滤材的制成
以成为下述表1所记载的层结构的方式对上述各使用材料进行层叠，制成实施例1～4的透湿性滤材和比较例1～4的透湿性滤材。
4.透湿度的测定
将经称量的吸湿剂(氯化钙)装入杯(具有基于JIS L1099的φ60mm的开口面的杯)中，以没有间隙地覆盖杯的整个开口面的方式将透湿性滤材安装到杯的开口部。此时，吸湿剂与透湿性滤材的间隔设为3mm、透湿面积设为0.00283m2。将由透湿性滤材覆盖了开口面的杯在湿度80％、温度30℃的恒温槽内配置1小时。然后，将所述杯从恒温槽中取出，称量吸湿剂。然后，利用放入到恒温槽前和放入到恒温槽后的吸湿剂的质量之差(即，被吸湿剂吸收的水蒸气量)A和杯的开口面的面积B，根据下述(1)式算出透湿度。对于透湿度，示于下述表1。
透湿度(g/m2/h)＝A/B…(1)
[表1]
<结论>
将各实施例和各比较例进行比较时可以确认到：相对于基准例的透湿度，各实施例抑制了透湿度的降低。即，通过层叠疏水性层和亲水性层、任一者的层由PTFE多孔膜构成、且任意另一者的层由无纺布构成，能够抑制因无纺布层叠于PTFE多孔膜而造成的透湿度的降低。
另外，虽然通常透湿度与透湿性滤材的厚度成反比，但是对实施例1～3进行比较时可以确认到：厚度最厚的实施例2的透湿度最高。即，在疏水性层由PTFE多孔膜构成、且疏水性层由无纺布构成的情况下，可以确认到疏水性层与亲水性层的吸水率之差大者的透湿度高。
附图标记说明
1…透湿性滤材、2…疏水性层、3…亲水性层。

Claims (2)

1.一种透湿性滤材，其由使用PTFE形成的PTFE多孔膜和具有通气性的通气性薄片构成，
其形成为薄片状、并且以水蒸气能够从至少一面侧向另一面侧透过的方式构成，
其是具有疏水性的疏水性层和具有亲水性的亲水性层以接触的方式层叠而构成的，
其中，疏水性层或亲水性层中的任一者由所述PTFE多孔膜构成、且疏水性层或亲水性层中的任意另一者由所述通气性薄片构成，
所述疏水层的吸水率小于0.01％，所述亲水层的吸水率为0.01％以上，
所述各吸水率是根据ASTM标准D570在23度、24小时的条件下测定的，
所述透湿性滤材以使水蒸气从亲水性层侧向疏水性层侧透过的方式构成。
2.根据权利要求1所述的透湿性滤材，其中，所述通气性薄片是使用无纺布形成的，
该无纺布的厚度为20μm以上且1000μm以下。
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