JP2010201649A - ポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法およびポリテトラフルオロエチレン延伸フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリテトラフルオロエチレンからなる延伸フィルムの製造方法であって、前記ポリテトラフルオロエチレンを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形することによりフィルムを得るフィルム成形工程と、前記フィルムを溶融延伸する溶融延伸工程とを有するポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。また、該製造方法により得られるポリテトラフルオロエチレン延伸フィルム。
【選択図】なし
Description
PTFEの粉末を融点より低い温度で圧縮成形して得たフィルムを、該フィルムが実質的に融解しない温度で延伸した延伸フィルム(特許文献1)。
PTFEの粉末に潤滑剤を加えて押出成形し、圧延加工して得られるシートから前記潤滑剤を除去して得られた多孔性フィルムを、PTFEの融点より低い温度で延伸した後に無孔になるまで焼成した延伸フィルム(特許文献2)。
PTFEの粉末に潤滑剤を加えて押出成形し、PTFEの融点以下で二軸延伸した延伸フィルム(特許文献3)。
これら特許文献1〜3の延伸フィルムは、スカイブ法により製造したフィルムに比べて強度を向上させることができる。しかし、ドーム屋根材、農業用ビニールハウス資材等の用途では特に高い強度と同時に優れた透明性が求められる場合が多く、これらの延伸フィルムでは強度、透明性の点でより一層の向上が求められていた。
しかし、該溶融延伸を用いても、一軸延伸であるために原反フィルムより幅が狭くなり、ドーム屋根材や農業用ビニールハウス資材等の構造膜材に好適な大面積を有するフィルムを製造することは難しかった。
[1]PTFEからなる延伸フィルムの製造方法であって、PTFEを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形することによりフィルムを得るフィルム成形工程と、前記フィルムを溶融延伸する溶融延伸工程と、を有することを特徴とするPTFE延伸フィルムの製造方法。
[2]前記フィルム成形工程が、PTFEを減圧雰囲気下に加圧して溶融させる溶融ステップと、溶融したPTFEを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形する圧縮成形ステップとを含む、[1]に記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[3]減圧雰囲気が10Torr以下の圧力の雰囲気である、[1]または[2]に記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[4]前記フィルム成形工程でPTFEを溶融状態とする温度が330〜420℃である、[1]〜[3]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[5]フィルム成形工程に用いる溶融前のPTFEが粉末状のPTFEである、[1]〜[4]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[6]前記PTFEが、乳化重合により得られたPTFEである、[1]〜[5]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[7]前記溶融延伸工程でPTFEを溶融状態とする温度が330〜420℃である、[1]〜[6]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[8]前記溶融延伸が二軸延伸である、[1]〜[7]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[9]前記溶融延伸が同時二軸延伸である、[1]〜[8]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法。
[10][1]〜[9]のいずれかに記載のPTFE延伸フィルムの製造方法により製造された延伸フィルムであって、引張り破断強度が30MPa以上であるPTFE延伸フィルム。
[11]引き裂き破断強度が3N/mm以上、かつヘーズが30%以下である、[10]に記載のPTFE延伸フィルム。
また、本発明のPTFE延伸フィルムは、非常に高い強度を有しており、かつ非常に優れた透明性を有している。
本発明の製造方法は、PTFEからなる延伸フィルムの製造方法であり、PTFEを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形することによりフィルム(以下、「成形フィルム」という。)を得るフィルム成形工程と、成形フィルムを溶融状態で延伸してPTFE延伸フィルムを得る溶融延伸工程とを有する。
本発明におけるPTFEには、テトラフルオロエチレン(以下、「TFE」という。)の単独重合体に加え、変性ポリテトラフルオロエチレン(以下、「変性PTFE」という。)が含まれる。変性PTFEとは、PTFEに通常の押出成形、射出成形等の溶融成形性を付与しない範囲で、TFEに含フッ素コモノマーを共重合して得たコポリマーである。
含フッ素コモノマーとしては、例えば、フッ化ビニリデン(VdF)、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PFAVE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ポリフルオロアルキルエチレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール、パーフルオロ−4−アルキル−1,3−ジオキソールおよびCF2=CFO(CF2)nCF=CF2(式中、nは1または2である。)から選ばれる1種以上のモノマーが挙げられる。
PTFEは、融点が高く溶融成形性が低いことを特徴とする。
含フッ素界面活性剤は、水性媒体中で、連鎖移動によってTFEの重合反応を妨げることがないことから、TFEの乳化重合では一般的に使用される。
含フッ素界面活性剤としては、下記の界面活性剤(α1)〜界面活性剤(α4)からなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
界面活性剤(α1):分子中に1〜4個のエーテル性酸素原子を含有する含フッ素カルボン酸およびその塩。
界面活性剤(α2):パーフルオロアルキルカルボン酸およびその塩。
界面活性剤(α3):ω−ハイドロパーフルオロアルキルカルボン酸およびその塩。
界面活性剤(α4):含フッ素スルホン酸およびその塩。
界面活性剤(α1)は、エーテル性酸素原子数が前記範囲にあれば、重合安定性に優れ、生体蓄積性が低い。
含フッ素界面活性剤を構成する炭素原子数は、4〜10個が好ましく、4〜8個がより好ましく、4〜7個が最も好ましい。含フッ素界面活性剤の炭素原子数が上記範囲にあると、重合安定性に優れ、生体蓄積性が低い。
また、界面活性剤(α1)における塩としては、前記化合物のLi、Na、K、NH4等の塩が挙げられる。
また、界面活性剤(α2)における塩としては、前記化合物のLi、Na、K、NH4等の塩が挙げられる。
また、界面活性剤(α3)における塩としては、前記化合物のLi、Na、K、NH4等の塩が挙げられる。
また、界面活性剤(α4)における塩としては、前記化合物のLi、Na、K、NH4等の塩が挙げられる。
また、含フッ素界面活性剤としては、前記化合物のアンモニウム塩(NH4)が特に好ましい。アンモニウム塩であると水性媒体中への溶解性に優れるとともに、金属イオン成分がPTFE粉末中に不純物として残留するおそれがない。
重合開始剤としては、乳化重合に通常用いられるラジカル開始剤を用いることができ、水溶性開始剤が好ましい。水溶性開始剤としては、無機系開始剤、有機系開始剤が挙げられる。
無機系開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム塩等の過硫酸塩、過酸化水素、またはこれらと亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等の還元剤との組み合わせからなるレドックス開始剤、さらにこれらに少量の鉄、第一鉄塩、硫酸銀等を共存させた開始剤が挙げられる。
有機系開始剤としては、例えば、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタル酸パーオキシド等の二塩基酸過酸化物、アゾビスイソブチルアミジン塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリルが挙げられる。
これら重合開始剤は一括して添加してもよく、分割して添加してもよい。
乳化重合の開始温度は、重合開始剤の種類に応じて適宜最適値が選定でき、0〜100℃が好ましく、10〜90℃がより好ましい。
乳化重合の反応圧力も適宜選定でき、0.2〜10MPaが好ましく、0.2〜5MPaがより好ましい。
(フィルム成形工程)
フィルム成形工程では、PTFEを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形して成形フィルムを得る。
該成形工程は、以下の3ステップからなる。まず、減圧雰囲気下、PTFEに圧力を加えた状態で該PTFEを加熱して溶融させる(溶融ステップ)。次いで、溶融状態にあるPTFEを減圧雰囲気下に保持したままさらに圧力を加えて圧縮成形する(圧縮成形ステップ)。ついで、圧力を加えた状態のまま放冷して成形フィルムを得る(冷却ステップ)。ここで、フィルム成形工程で用いるPTFEとしては、PTFE粉末が好ましい。
以下、PTFEを溶融させる際にPTFEに加える圧力を第1圧力V1(単位:MPa)、圧縮成形する際に溶融状態のPTFEに加える圧力を第2圧力V2(単位:MPa)とする。圧縮成形後、減圧雰囲気下かつ第2圧力V2で圧力を加えた状態のまま放冷して成形フィルムを得る。
本発明における減圧雰囲気は、PTFEからの脱気効率に優れる点から、減圧条件が10Torr(約1.33kPa)以下であることが好ましく、1Torr(約1.33×102Pa)以下であることがより好ましい。また、ロータリーポンプ等の真空ポンプの付設により通常のプレス成形機でも当該フィルム成形が可能となることから、減圧条件は1×10−3Torr(約0.13Pa)以上が好ましく、1×10−2Torr(約1.33Pa)以上がより好ましい。
PTFEを加圧した状態で溶融させると、加圧していない状態でPTFEを溶融する場合に比べ、PTFEの原料粉末間の接着性が向上し、高い強度を有する成形フィルムが得られる。そのため、加圧した状態で溶融させて圧縮成形することにより得られた成形フィルムは、溶融延伸工程において該成形フィルムが破損し難く高倍率で溶融延伸できるため、特に強度が高いPTFE延伸フィルムが得られる。
また、PTFEを加圧下で溶融させることで、原料粉末間の密着性が向上するため、延伸時に元の粉末間が剥離して多孔化する可能性が低下し、得られるPTFE延伸フィルムの透明性も向上する。
また、溶融ステップにおける第1圧力V1は、前記範囲内で圧力を上昇、下降もしくはその両方を行って変動させてもよい。ただし、品質が一定した成形フィルムが安定して得られやすい点から、第1圧力V1は前記範囲内において一定の圧力を維持することが好ましい。
温度T1は、330〜420℃であることが好ましく、350〜400℃であることがより好ましい。温度T1が330℃以上であれば、PTFEが溶融するので接着性が良好な強度の高い成形フィルムが得られやすい。また、温度T1が420℃以下であれば、PTFEが熱分解して劣化することを抑制しやすい。
第2圧力V2は、0.1〜100MPaであることが好ましく、1〜50MPaであることがより好ましい。第2圧力V2が0.1MPa以上であれば、PTFE間の接着性が良好になるため、強度が高い成形フィルムが得られやすい。また、第2圧力V2が100MPa以下であれば、通常のプレス成形機での成形が可能である。
また、圧縮成形ステップにおける第2圧力V2は、前記範囲内で圧力を上昇、下降もしくはその両方を行って変動させてもよい。ただし、品質が一定した成形フィルムが安定して得られやすく、その製造が容易である点から、第2圧力V2は前記範囲内において一定の圧力を維持することが好ましい。
温度T2は、330〜420℃であることが好ましく、350〜400℃であることがより好ましい。温度T2が330℃以上であれば、溶融ステップですでに溶融状態にあるPTFEの原料粉末が加圧により密着化して溶融延伸可能な成形フィルムが得られやすい。また、温度T2が420℃以下であれば、PTFEが熱分解して劣化することを抑制しやすい。
また、温度T2は、温度T1と異なる温度であってもよい。ただし、生産性に優れる点から、温度T2は溶融ステップの温度T1と同じであることが好ましい。
以下、真空プレス機を用いたフィルム成形工程の実施形態の一例について説明する。
図1に示すように、ステンレス板11上に、離型用ポリイミド膜12を置き、さらに所望の形状の開口13aが形成されたステンレス板13を置く。次いで、開口13a内にPTFEを所定量投入した後、ステンレス板13上に離型用ポリイミド膜14を置き、さらにその上にステンレス板15を置いてフィルム成形用の積層体(以下、「積層体1」という。)を得る。
粉末状のPTFEの平均粒径は、0.001〜1mmであることが好ましい。前記平均粒径とは、複数のPTFE粒子についての最大径を該粒子の数で平均した値を意味する。前記平均粒子径が0.001mm以上であれば、PTFE粉末の入手が容易になる。また、前記平均粒子径が1mm以下であれば、PTFE粉末を開口13aに均一に投入しやすい。
次いで、PTFEの周囲の温度T2をPTFEの融点以上に、好ましくは溶融ステップにおけるT1の最終温度をそのまま維持して、プレス機による加圧を第2圧力V2として一定時間保持して圧縮成形する(圧縮成形ステップ)。
次いで、減圧雰囲気下かつプレス機の加圧を第2圧力V2に維持した状態で放冷し、PTFEを充分に冷却する(冷却ステップ)。
そして、真空チャンバ内から取り出した積層体1を分解して成形フィルムを得る。
成形フィルムの厚みは、ステンレス板13の厚みおよび開口13aへのPTFEの投入量により調節できる。
また本発明におけるフィルム成形工程は、溶融ステップを行ったPTFEを取り出し、圧縮成形ステップとして溶融状態でロール圧延する方法も、フィルムに圧力がかけられる点で好適に利用できる。
溶融延伸工程では、フィルム成形工程で得られた成形フィルムを溶融状態で延伸する。PTFEは溶融粘度が極めて高いため、溶融状態でもフィルム状態を保持して延伸することが可能である。
延伸は一軸延伸であってもよく、二軸延伸であってもよい。また、二軸延伸の場合、一軸ずつ逐次延伸する方法(逐次二軸延伸)であってもよく、二軸を同時に延伸する方法(同時二軸延伸)であってもよい。本発明の製造方法では、二軸延伸を行う場合、高い強度で透明性に優れるPTFE延伸フィルムが安定して得られやすい点から、同時二軸延伸を行うことが好ましい。
温度T3は、330〜420℃であることが好ましく、350〜400℃であることがより好ましい。温度T3が330℃以上であれば、成形フィルムを溶融状態で延伸できるので、強度が高く透明性に優れたPTFE延伸フィルムが得られやすい。また、温度T3が420℃以下であれば、得られるPTFE延伸フィルムが熱分解により劣化することを抑制しやすい。
二軸延伸では、縦、横の二軸におけるそれぞれの延伸比が共に前記範囲内であることが好ましい。また、フィルムの縦、横それぞれの方向に沿った強度、および透明性が均一なPTFE延伸フィルムが得られやすい点から、二軸それぞれの延伸比が同じで、かつ前記範囲内であることがより好ましい。
また、本発明における溶融延伸工程では、延伸機により成形フィルムを延伸する際、該成形フィルムにおける延伸機により把持される部分およびその近傍がPTFEの融点以上にならないように、成形フィルムを加熱する。これにより、延伸操作中に延伸機により把持された部分の近傍で成形フィルムが破損することを防止できる。
図2に、熱風吹き付けにより成形フィルムを溶融させて延伸する延伸機の実施形態の一例の概念図を示す。
本実施形態の延伸機101は、図2(A)に示すように、上部熱風吹き付け部110(以下、「吹き付け部110」という。)と、成形フィルム20を把持するチャック部120と、下部熱風吹き付け部130(以下、「吹き付け部130」という。)とを備えている。
また、導風板132、133、134にそれぞれ形成されている開口132a、133a、134aの数、大きさ、位置等は、コンピュータによるシミュレーションにより、吹出し口135aから熱風が効率良く垂直に吹き出せるように計算されている。
そして、成形フィルム20が溶融している状態で、該成形フィルム20をチャック部120により延伸することで溶融延伸が行える。
例えば、フィルム成形工程により成形フィルムを得た後に、該成形フィルムにロール圧延等を加えてさらに粉末間の密着性を高め、その後に溶融延伸工程を行う方法であってもよい。
また、溶融延伸工程において用いる延伸機は、前述の延伸機101には限定されず、例えば、成形フィルムの4つの角をそれぞれ把持するチャックを有し、該成形フィルムを縦、横いずれかの方向に一軸延伸できる延伸機であってもよく、成形フィルムの対向する2辺を把持して一軸延伸できる延伸機であってもよい。
また、成形フィルム全体を加熱する加熱機構と、該成形フィルムのチャック部で把持される部分を冷却する冷却機構を有する延伸機であってもよい。
本発明のPTFE延伸フィルムは、前述の製造方法により製造されるフィルムであり、高い強度と優れた透明性を有している。
PTFE延伸フィルムの厚みは、用途に応じて適宜決定すればよく、0.001〜10mmであることが好ましく、0.01〜1mmであることがより好ましい。厚みが0.001mm以上であれば、フィルムにピンホールや亀裂等の破損がない均一なPTFE延伸フィルムを得やすい。また、厚みが10mm以下であれば、PTFE延伸フィルムの強度がより高くなり、また透明性がより良好になる。
PTFE延伸フィルムの厚みは、成形フィルムの厚み、溶融延伸の延伸比を調節することにより制御できる。
引張り強度は、用いるPTFEのMn、フィルム成形工程におけるプレス圧力(V1、V2)、プレス温度(T1、T2)、溶融延伸工程における溶融温度、延伸比等により調整できる。
引き裂き破断強度は、用いるPTFEのMn、フィルム成形工程におけるプレス圧力(V1、V2)、プレス温度(T1、T2)、溶融延伸工程における溶融温度、延伸比等により調整できる。
ヘーズは、用いるPTFEのMn、フィルム成形工程におけるプレス圧力(V1、V2)、プレス温度(T1、T2)、溶融延伸工程における溶融温度、延伸比等により調整できる。
[実施例1]
(フィルム成形工程)
図1に示すように、直径100mm×厚さ2mmの円盤状のステンレス板11上に、厚さ125μmの離型用ポリイミド膜12を置き、さらに縦70mm×横70mmの矩形の開口13aが形成された直径100mm×厚さ0.5mmの円盤状のステンレス板13を置き、開口13a内に乳化重合法で合成されたPTFE粉末(商品名:フルオンCD123、数平均分子量1×107、数平均粒子径0.55mm、旭硝子社製)(以下、「PTFE粉末」という。)を4.5g投入した。次いで、円盤状ステンレス板13上に厚さ125μmの離型用ポリイミド膜14を置き、さらにその上に直径100mm×厚さ2mmの円盤状のステンレス板15を置き、フィルム成形用の積層体(積層体1)を得た。
次いで、溶融ステップとして、上板および下板、および該上板と下板間に圧力を生じさせるシリンダを有する真空プレス機(ボールドウィン社製)を用い、室温にて、真空チャンバ内に設置されたプレス機の上板と下板の間に積層体1を置き、1×10−1Torrまでローラリーポンプで真空チャンバ内を減圧した。その後、真空プレス機により2.2314MPa(第1圧力V1、シリンダ圧力30MPa)でPTFE粉末に圧力を加え、その状態で真空チャンバ内の温度(PTFE粉末の周囲の温度T1)を50分かけて370℃まで昇温し、370℃のまま10分間保持した。
その後、圧縮成形ステップとして、真空チャンバ内の温度(PTFE粉末の周囲の温度T2)を370℃に維持したまま、真空プレス機による圧力を2.9752MPa(第2圧力V2、シリンダ圧力40MPa)とし、その状態で5分間保持して真空圧縮成形を行った。
その後、冷却ステップとして、前記減圧雰囲気下にて第2圧力V2で加圧した状態を維持したまま、放冷により真空チャンバ内の温度を室温まで冷却し、真空チャンバから取り出した積層体1から成形フィルムを得た。
第1圧力V1および第2圧力V2は、それぞれシリンダ圧力から実効圧力を以下の方法で換算した。シリンダ圧力と実効圧力との関係を表1に示す。
(実効圧力)=(シリンダ圧力)×[(シリンダ面積)/(プレス板面積)]
次いで、400℃までの延伸に耐え得るように耐熱性を持たせた図2の延伸機101(アイランド工業社製)を用いて二軸延伸を行った。チャック部120で得られた成形フィルムを把持し、吹き付け部110および吹き付け部130それぞれから380℃の熱風を5分間吹き付けて成形フィルムを溶融させ、上蓋113側から目視により溶融状態となったことを確認してから、延伸速度30mm/分で縦方向および横方向に同時二軸延伸した。縦方向と横方向の延伸比は2.7倍×2.7倍とした。
延伸工程における熱風の温度(成形フィルムの周囲の温度T3)と、延伸比を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
フィルム成形工程における第1圧力V1を0.7438MPa(シリンダ圧力10MPa)、第2圧力V2を2.2314MPa(シリンダ圧力30MPa)に変更した以外は、実施例1と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
フィルム成形工程における第1圧力V1を表2に示すように変更した以外は、実施例4と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。なお、実施例5で第1圧力V1を1.4876MPaとしたときのシリンダ圧力は20MPaである。
延伸工程における熱風の温度と、延伸比を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
フィルム成形工程における第1圧力V1を0、第2圧力V2を2.2314MPaに変更した以外は、実施例1と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
延伸工程における熱風の温度と延伸比を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして非溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
実施例1の成形フィルムの代わりに市販PTFEフィルム(ニチアス製ナフロン:厚さ0.2mm)を用い、延伸比を表2に示すように変更した以外は、実施例1と同様に溶融状態にて同時二軸延伸を行った。該市販PTFEフィルムは、懸濁重合により得られたPTFEを用いてスカイブ法により製造したフィルムである。
実施例1の成形フィルムの代わりに前記市販PTFEフィルムを用い、さらに延伸工程における延伸温度、延伸比を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
実施例1の成形フィルムの代わりに前記市販PTFEフィルムを用い、さらに延伸工程における延伸温度、延伸比を表2に示す通りに変更した以外は、実施例1と同様にして非溶融状態にて同時二軸延伸を行った。
実施例4と同じ条件のフィルム成形工程にて製造した成形フィルム(参考例1)、実施例1と同じ条件のフィルム成形工程にて製造した成形フィルム(参考例2)、前記市販PTFEフィルム(参考例3)のそれぞれを、延伸工程を行わずに未延伸状態で実施例および比較例のPTFE延伸フィルムと同様に以下の測定に用いた。
本実施例では、各例のPTFE延伸フィルムおよび参考例の未延伸フィルムについて、以下に示すように引張り破断強度(単位:MPa)、引き裂き破断強度(単位:N/mm)、引き裂きエネルギー(単位:mJ/mm)、ヘーズ(単位:%)を測定した。
引張り破断強度の測定は、得られたPTFE延伸フィルムからJISダンベル状5号形状(直線部分12.5mm、幅4mm)で試料片Aを切り出し、引張り試験機RTC−1325A(ボールドウィン社製)を用いて室温で行なった。引張り速度は、20mm/分とした。
引き裂き破断強度の測定は、得られたPTFE延伸フィルムから幅10mm×長さ40mmの帯状の試料片Bを切り出し、該試料片Bの幅方向の中央に縦方向に沿って20mmのノッチを入れ、該ノッチの両側の持ち手を前記引張り試験機RTC−1325Aに接続して引き裂き試験を行い、該試験機に搭載された応力検知セルで検知した応力から求めた。引き裂き速度は、200mm/分とした。
前記引き裂き試験において検知した応力と、試料片Bを引き裂いた距離の積から引き裂きエネルギーを算出した。
得られたPTFE延伸フィルムについて、JIS K7105「プラスチックの光学的特性試験方法」に従ってヘーズ(曇度、単位:%)を測定した。
実施例および比較例におけるPTFE延伸フィルムの引張り破断強度、引き裂き破断強度、ヘーズの測定結果を表2に示す。また、実施例4の延伸前の成形フィルム(参考例1)、実施例1の延伸前の成形フィルム(参考例2)、および未延伸の前記市販PTFEフィルム(参考例3)についても、同様に測定を行った。その結果を表2に示す。
表2では、フィルム成形工程の温度として溶融ステップおよび圧縮成形ステップの真空チャンバ内の温度(T1=T2)、延伸工程の温度として熱風の温度(温度T3)をそれぞれ示した。
また、延伸温度を370℃、360℃に変更した実施例2および3のPTFE延伸フィルムも同様に、引張り破断強度が高かった。
また、実施例4のPTFE延伸フィルムも実施例1のPTFE延伸フィルムと同様に、溶融延伸によって延伸前の参考例1の未延伸フィルムに比べて引張り破断強度が向上し、高い強度を有していた。
さらに、実施例1、4および5の比較から、フィルム成形工程における第1圧力V1が高いほど、引張り破断強度が高く、高強度なPTFE延伸フィルムが得られることがわかった。
また、実施例1および6のPTFE延伸フィルム、ならびに延伸温度を390℃とした実施例8については、ヘーズ値が低く、特に優れた透明性を有していた。また、その他の実施例についてもヘーズ値は測定していないものの、目視により充分な透明性を有していることが確認できた。これは、フィルム成形工程において減圧雰囲気下にて加圧した状態でPTFEを溶融させ、圧縮成形を行ったことで、原料粉末間の密着性が向上したためであると考えられる。
また、実施例1と同じ条件でフィルム成形工程を行ったものの、延伸工程において非溶融状態で延伸を行った比較例2〜5のPTFE延伸フィルムの引張り破断強度は、延伸前の参考例2の成形フィルムの引張り破断強度と同等か低下しており、強度が低かった。
また、市販PTFEフィルムを延伸温度360℃で溶融延伸した比較例7のPTFE延伸フィルムは、延伸前に比べて引張り破断強度が向上するものの、ヘーズ値が高く透明性に劣っていた。
また、市販PTFEフィルムを非溶融状態で延伸した比較例8〜10のPTFE延伸フィルムは、延伸前に比べて引張り破断強度が低下しており、強度が低かった。
また、比較例10のPTFE延伸フィルムでは、引き裂き破断強度、および引き裂きエネルギーの値が実施例に比べて共に低く、またヘーズ値が非常に高く透明性が特に劣っていた。
実施例1および実施例4の方法とそれぞれ同じ方法で、各3回ずつPTFE延伸フィルムを製造し、得られたPTFE延伸フィルムそれぞれについて、前述の引張り破断強度試験を行った。該引張り破断強度試験で得られた圧力−ひずみ曲線を図3に示す。
実施例1と同じ条件のフィルム成形工程で成形フィルムを得た後、熱風の温度を表3に示すように設定し、フィルムに穴が開くまで延伸を行った以外は、実施例1と同様に溶融または非溶融状態にて、成形フィルムを縦方向および横方向に同倍率で同時二軸延伸し、各熱風温度における最大延伸比を求めた。
比較例6〜10と同じ市販PTFEフィルムを用い、熱風の温度を表3に示すように設定し、フィルムに穴が開くまで延伸を行った以外は、実施例1と同様に溶融または非溶融状態にて、市販PTFEフィルムを縦方向および横方向に同倍率で同時二軸延伸し、各熱風温度における最大延伸比を求めた。
実施例11〜14および比較例10〜18の最大延伸比を表3に示す。
このように、スカイブ法により製造された市販PTFEフィルムと、本発明におけるフィルム成形工程により製造した成形フィルムとではその性質が全く異なっていた。
Claims (11)
- ポリテトラフルオロエチレンからなる延伸フィルムの製造方法であって、
ポリテトラフルオロエチレンを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形することによりフィルムを得るフィルム成形工程と、
前記フィルムを溶融延伸する溶融延伸工程と、を有することを特徴とするポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。 - 前記フィルム成形工程が、ポリテトラフルオロエチレンを減圧雰囲気下に加圧して溶融させる溶融ステップと、溶融したポリテトラフルオロエチレンを減圧雰囲気下、溶融状態で圧縮成形する圧縮成形ステップとを含む、請求項1に記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 減圧雰囲気が10Torr以下の圧力の雰囲気である、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延伸フィルムの製造方法。
- 前記フィルム成形工程でポリテトラフルオロエチレンを溶融状態とする温度が330〜420℃である、請求項1〜3のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 前記フィルム成形工程に用いる溶融前のポリテトラフルオロエチレンが粉末状のポリテトラフルオロエチレンである、請求項1〜4のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 前記ポリテトラフルオロエチレンが、乳化重合により得られたポリテトラフルオロエチレンである、請求項1〜5のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 前記溶融延伸工程でポリテトラフルオロエチレンを溶融状態とする温度が330〜420℃である、請求項1〜6のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 前記溶融延伸が二軸延伸である、請求項1〜7のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 前記溶融延伸が同時二軸延伸である、請求項1〜8のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルムの製造方法により製造された延伸フィルムであって、引張り破断強度が30MPa以上であるポリテトラフルオロエチレン延伸フィルム。
- 引き裂き破断強度が3N/mm以上、かつヘーズが30%以下である、請求項10に記載のポリテトラフルオロエチレン延伸フィルム。
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