JP2003128831A - ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、並びにそれを用いたフィルタ - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法、並びにそれを用いたフィルタ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外力によるダメージに強く、耐放射線性およ
び寸法安定性に優れたPTFE多孔質膜を提供し、さら
にその製造方法とそれを備えたフィルタも提供すること
を目的とする。 【解決手段】 まず、PTFEファインパウダーに液状
潤滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形し、さら
にペースト押出しや圧延によってシート状に成形する。
液状潤滑剤を除去した後、シート状のPTFE成形体を
少なくとも一軸方向に延伸して、PTFE多孔質膜を作
製する。次に、このPTFE多孔質膜に対し、実質的に
酸素不在下、かつ、温度340±20℃範囲の雰囲気、
好ましくは340±10℃範囲の雰囲気で、放射線を照
射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリテトラフルオ
ロエチレン(以下、PTFEという。)多孔質膜および
その製造方法、並びにそれを用いたフィルタに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】PTFEは耐熱性や耐薬品性等の化学的
安定性に優れたプラスチックであるため、PTFE多孔
質膜は液体中や気体中に含まれる微細粒子の除去のため
のフィルタとして広く用いられている。例えば、特開2
000−61280公報には、半導体工業のクリーンル
ームに用いられる高性能エアフィルタの濾材として使用
されるPTFE多孔質膜が開示されている。また、PT
FE多孔質膜は、自動車のヘッドランプや携帯電話等の
各種機器の通気孔に配設されて、機器内部への水の浸入
を防止すると共に、機器内外の差圧が生じないようにす
るためにも用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PTF
E多孔質膜はコシがないためフィルタとして用いる際に
他の通気性材料とラミネートされて用いられることが多
く、この場合にPTFE多孔質膜の寸法安定性の不足が
問題となる。また、PTFEは一般的に放射線に対して
崩壊型の樹脂であるため、低線量でのγ線や電子線の暴
露でも主鎖の切断により機械的強度が劣化してしまうと
いう問題もある。
【0004】これらの問題に対し、PTFE多孔質膜の
性能向上策が種々検討されているが、未だ有効な手段は
得られていないのが実情である。
【0005】そこで、本発明はこれらの問題を解決する
ために、放射線により機械的強度が低下しない耐放射線
性および寸法安定性に優れたPTFE多孔質膜を提供
し、さらにその製造方法とそれを備えたフィルタも提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明者が鋭意検討したところ、従来、放射線崩壊型樹
脂であるため放射線照射により特性が劣化すると認識さ
れていたPTFEが、特定の条件下で放射線照射を行う
と、再度の放射線照射に対する機械的強度の低下が抑え
られて耐放射線性が向上し、さらに寸法安定性等の特性
も向上することが明らかとなった。
【0007】そこで、耐放射線性や寸法安定性等の特性
を向上させるべく、本発明のPTFE多孔質膜の製造方
法は、実質的に酸素不在、かつ、340±20℃の雰囲
気で、PTFE多孔質膜に放射線照射を行う工程を含む
ことを特徴とする。本発明において放射線とは、電離放
射線である。
【0008】この方法のように、実質的に酸素不在、か
つ、340±20℃という、特定の条件下で放射線照射
を行うと、PTFEに架橋結合が生じて強度が向上す
る。このため、再度の放射線照射による機械的強度の低
下が抑えられ、さらに高温時の寸法安定性も向上した、
PTFE多孔質膜を提供することができる。さらに、温
度範囲を340±10℃とすれば、より耐放射線性およ
び高温寸法安定性に優れたPTFE多孔質膜を提供する
ことができる。なお、実質的に酸素不在とは酸素分圧が
1Pa以下をいうが、酸素分圧を0.1Pa以下に抑え
ることが好ましい。実質的に酸素不在であることを条件
とするのは、酸素分圧が高い雰囲気中で放射線を照射す
ると、PTFEの分解速度が再結合速度よりも速くな
り、結果的にPTFEが分解してしまうためである。
【0009】また、本発明のPTFE多孔質膜は、10
0kGyの放射線を照射した際の破断強度の低下率が5
0%以下であることを特徴とする。ただし、破断強度と
は、サンプルを200mm/minで一軸方向に引張っ
た際に、サンプルが破断したときの最大負荷荷重を、サ
ンプルの引張前の断面積で除した値で表される。
【0010】このPTFE多孔質膜は、放射線が照射さ
れても機械的強度をある程度保持することが可能な、耐
放射線性に優れたPTFE多孔質膜となる。
【0011】また、本発明のPTFE多孔質膜は、25
0℃で1時間放置した際の面積収縮率が10%以下であ
ることを特徴とする。ただし、面積収縮率とは、収縮に
よるサンプル面積変化量の、収縮前のサンプル面積に対
する百分率で表される。
【0012】このPTFE多孔質膜は、高温にさらされ
ても寸法をほぼ保持することが可能な、高温寸法安定性
に優れたPTFE多孔質膜となる。
【0013】また、本発明のPTFE多孔質膜、または
本発明のPTFE多孔質膜の製造方法により製造される
PTFE多孔質膜を用いることにより、耐放射線性や高
温寸法安定性に優れた液体濾過や気体濾過等のフィルタ
の提供が可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態とし
て、本発明のPTFE多孔質膜を製造する方法の一例を
説明する。
【0015】まず、PTFEファインパウダーに液状潤
滑剤を加えたペースト状の混和物を予備成形する。液状
潤滑剤は、PTFEファインパウダーの表面を濡らすこ
とができて、後で抽出や加熱により除去できるものであ
れば特に制限されず、例えば、流動パラフィン、ナフ
サ、ホワイトオイル等の炭化水素の使用が可能である。
また、液状潤滑剤の添加量は、PTFEファインパウダ
ー100重量部に対して5〜50重量部程度が適当であ
る。また、予備成形は、液状潤滑剤が絞り出されない程
度の圧力で行う。
【0016】次に、予備成形体をペースト押出しや圧延
によってシート状に成形する。このシート状に成形され
たPTFE成形体を少なくとも一軸方向に延伸して、P
TFE多孔質膜を作製する。なお、PTFE成形体の延
伸は、液状潤滑剤を除去した後で行うことが望ましい。
【0017】また、PTFE多孔質膜の厚さ、気孔率、
平均孔径は特に限定されるものではないが、厚さ5〜2
000μm、気孔率20〜98%、平均孔径0.03〜
5μmであることが好ましい。
【0018】次に、上記のような方法で作製されたPT
FE多孔質膜に対し、実質的に酸素不在下、かつ、34
0±20℃範囲の雰囲気、好ましくは340±10℃範
囲の雰囲気で、放射線を照射する。実質的な酸素不在の
雰囲気は、空気を窒素(N2)やアルゴン(Ar)で置
換することや、真空状態にすることにより得ることがで
きる。なお、酸素を実質的に不在の状態にするには、酸
素分圧を1Pa以下に抑えることが好ましい。また、3
40±20℃にPTFE多孔質膜を加熱する方法として
は、加熱されたロールにPTFE多孔質膜を接触させる
方法や、PTFE多孔質膜を加熱雰囲気下に配置する方
法等が挙げられるが、特にこれらに限定されるものでは
ない。また、放射線源としては、γ線や電子線などが挙
げられるが、特にこれらに限定されるものではない。さ
らに、放射線照射量は50〜5000kGyの範囲内と
するが、放射線照射量の好ましい範囲は200〜300
0kGyであり、より好ましい範囲は500〜2000
kGyである。
【0019】このように作製されたPTFE多孔質膜
は、フィルタ等として用いるために通気性支持材を補強
材として積層してもよく、また、PTFE多孔質膜を複
数枚積層してもよい。なお、予めPTFE多孔質膜を含
む積層品を準備しておき、この積層品に対し実質的に酸
素不在下、かつ、340±20℃の雰囲気、好ましくは
340±10℃の雰囲気下で放射線照射を行うことも可
能である。
【0020】補強材として用いる通気性支持体について
は、材質、構造、形態は特に限定されないが、PTFE
多孔質膜より通気性に優れたもの、例えばフェルト、不
織布、織布、メッシュ(網目状シート)、その他の多孔
質材料を用いることができる。ただし、強度、捕集性、
柔軟性、作業性の点から、不織布を用いることが好まし
い。なお、通気性支持体に用いられる繊維材料として
は、特に限定するものではないが、ポリオレフィン(ポ
リエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等)、ポ
リアミド、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート
(PET)等)、芳香族ポリアミド、あるいはこれらの
複合材などからなるものが考えられる。
【0021】通気性支持体とPTFE多孔質膜との積層
体を製造する方法は、特に限定されるものではなく、単
に重ね合わせるたけでもよいし、例えば接着剤ラミネー
ト、熱ラミネート等の方法を適用することもできる。熱
ラミネートにより積層する場合は、加熱により不織布な
どの通気性支持材の一部を溶融させて接着積層すればよ
い。また、ホットメルトパウダーのような融着剤を介在
させて接着積層してもよい。
【0022】一方、複数のPTFE多孔質膜を相互に積
層した積層体を製造する方法も、特に限定されるもので
はなく、単に重ね合わせるだけでもよいし、成膜時に圧
着積層する方法や熱融着する方法を用いてもよい。
【0023】以上のように、実質的に酸素不在下、か
つ、340±20℃、好ましくは340±10℃の雰囲
気で放射線を照射することにより作製されたPTFE多
孔質膜は、架橋構造となるため、再度の放射線照射を行
っても機械的強度の低下が小さく、さらに、寸法安定性
も向上する。
【0024】また、以上のようなPTFE多孔質膜を用
いてフィルタを作製すれば、耐放射線性や高温寸法安定
性に優れた液体濾過や気体濾過等のフィルタの提供が可
能となる。例えば、PTFE多孔質膜が洗浄して再利用
されるフィルタに用いられる場合、PTFEの撥液性を
利用するためにPTFE多孔質膜はフィルタの表面に配
置されることが多いが、外力によるダメージを抑えるこ
とができる。
【0025】
【実施例】本発明の実施例について、比較例と併せて説
明する。
【0026】(実施例1)PTFEファインパウダー8
0重量部に液状潤滑剤(ここでは流動パラフィンを用い
た。)20重量部を加えたペースト状の混和物を予備成
形し、ペースト押出しにより丸棒状に成形した。このP
TFE成形物を厚み0.16mmに圧延して長尺のシー
トとし、トリクレンを用いて液状潤滑剤を抽出除去した
後、温度380℃で長尺方向(MD方向)に延伸倍率3
倍に延伸し、次いで、温度130℃で幅方向(TD方
向)に延伸倍率2倍に延伸して、PTFE多孔質膜(厚
さ:75μm、気孔率:75%、平均孔径:0.2μ
m)を得た。次に、PTFE多孔質膜を、酸素分圧が
0.1Pa以下となるようにN2置換された実質的酸素
不在下の電子線照射容器に入れ、325℃の雰囲気で1
00kGyの電子線を照射した。
【0027】以上のような方法により、実施例1のPT
FE多孔質膜を得た。
【0028】(実施例2)電子線照射時の温度を340
℃とすること以外は実施例1と同様にして、PTFE多
孔質膜を得た。
【0029】(実施例3)電子線照射時の温度を355
℃とすること以外は実施例1と同様にして、PTFE多
孔質膜を得た。
【0030】(比較例1)実施例1と同様にして二軸延
伸多孔質膜を得、この膜には電子線照射を行わなかっ
た。
【0031】(比較例2)電子線照射時の温度を300
℃とすること以外は実施例1と同様にして、PTFE多
孔質膜を得た。
【0032】(比較例3)電子線照射時の温度を380
℃とすること以外は実施例1と同様にして、PTFE多
孔質膜を得た。
【0033】以上の実施例1〜3、比較例1〜3のPT
FE多孔質膜を電子線照射容器に入れ、空気中、25℃
で100kGyの電子線を照射した。電子線照射前後の
破断強度を測定し、測定結果を用いて電子線照射による
破断強度の低下率を算出した。さらに、各PTFE多孔
質膜の高温時の面積収縮率も求めた。以下に、PTFE
多孔質膜の各特性の測定方法を示す。
【0034】(1)破断強度 JIS1号ダンベルで打ち抜いたサンプルを、テンシロ
ン(オリエンテック社製,UTM−III−100)で、
下記条件にて測定した。 チャック間距離:50mm 引張速度 :200mm/min 測定温度 :25℃ また、破断強度の低下率は、次式により求めた。 破断強度の低下率(%)={(照射前破断強度)−(照
射後破断強度)}×100/(照射前破断強度)
【0035】(2)面積収縮率 100mm角のサンプルを250℃雰囲気(大気中)に
1時間放置する。その後サンプルを取り出して縦横の寸
法(LM,LT)を測定し、次式により面積収縮率を求め
る。 面積収縮率(%)=(100×100−LM×LT)×1
00/(100×100) 以上のような方法で求められた各PTFE多孔質膜の特
性結果を、表1、表2に示す。なお、表1中の「M
D」、「TD」は、PTFE多孔質膜の前記方向を示
す。
【0036】 (表1) ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 破断強度(N/mm2) 破断強度の低下率(%) 照射前 照射後 MD TD MD TD MD TD ――――――――――――――――――――――――――――――――――― 実施例1 25.5 14.6 15.1 9.1 40.8 37.7 実施例2 32.8 18.0 23.0 13.1 29.9 27.2 実施例3 21.3 13.7 13.5 9.5 36.6 30.7 比較例1 25.2 14.4 劣化により測定不可 ― ― 比較例2 2.5 1.7 劣化により測定不可 ― ― 比較例3 無孔化した膜となったため測定せず ― ― ―――――――――――――――――――――――――――――――――――
【0037】
【0038】表1、2に示した結果によれば、実施例1
〜3で得られたPTFE多孔質膜は、比較例1〜3のP
TFE多孔質膜に比べて、耐放射線性や高温寸法安定性
に優れていることが確認された。
【0039】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のPTF
E多孔質膜およびその製造方法によれば、耐放射線性や
高温寸法安定性に優れたPTFE多孔質膜を提供するこ
とができる。さらに、このような本発明のPTFE多孔
質膜を用いることにより、耐放射線性や高温寸法安定性
に優れたフィルタを提供することも可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 19/12 B01J 19/12 G // C08L 27:18 C08L 27:18 Fターム(参考) 4D006 GA44 MA03 MA06 MB20 MC30X NA32 NA45 NA66 PB17 PB70 PC05 4D019 AA01 BA13 BB08 BB10 BC20 CB06 4F074 AA39 BA35 CB03 CB17 CB37 CC02Z CD11 DA03 DA24 DA43 4G075 AA24 CA02 CA38 CA39 CA63 CA65 EB31

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 100kGyの放射線を照射した際の破
    断強度の低下率が50%以下であることを特徴とするポ
    リテトラフルオロエチレン多孔質膜。
  2. 【請求項2】 250℃で1時間放置した際の面積収縮
    率が10%以下であることを特徴とするポリテトラフル
    オロエチレン多孔質膜。
  3. 【請求項3】 実質的に酸素不在、かつ、340±20
    ℃の雰囲気で、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜に
    放射線照射を行う工程を含むことを特徴とするポリテト
    ラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記放射線照射を340±10℃の雰囲
    気で行うことを特徴とする請求項3に記載のポリテトラ
    フルオロエチレン多孔質膜の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1または2に記載のポリテトラフ
    ルオロエチレン多孔質膜を用いたことを特徴とするフィ
    ルタ。
  6. 【請求項6】 請求項3に記載のポリテトラフルオロエ
    チレン多孔質膜の製造方法により製造されるポリテトラ
    フルオロエチレン多孔質膜を用いたことを特徴とするフ
    ィルタ。
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CN111716754A (zh) * 2019-03-20 2020-09-29 常州福升新材料科技有限公司 一种ptfe绕包膜及其生产方法
KR20220005487A (ko) 2019-04-18 2022-01-13 닛토덴코 가부시키가이샤 방수 커버

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