JP2780113B2 - ポリテトラフルオロエチレン多孔質体の製造方法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン多孔質体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質体
の製造方法に関し、さらに詳しくは懸濁重合法により得
られたポリテトラフルオロエチレン成形用粉末(モール
ディングパウダー)を原料として得られる、強度に優
れ、しかも真円形に近くかつ比較的均一な大きさを有す
る孔を備えたポリテトラフルオロエチレン多孔質体の製
造方法に関する。
発明の技術的背景ならびにその問題点 ポリテトラフルオロエチレン樹脂(以下PTFEと略記す
ることがある)は、優れた耐薬品性、耐熱性、機械的特
性を有するため、種々の分野で用いられている。たとえ
ばPTFE樹脂からなる多孔質膜は、上記のような特性を利
用して、腐蝕性物質あるいは高温物質のフィルタとして
広く用いられており、また、シール用ガスケット、パッ
キンあるいは人工血管、人工気管等の医療用チューブと
しても用いられている。
従来、PTFE樹脂からなる多孔質膜を製造するには、テ
トラフルオロエチレンの乳化重合により得られる平均粒
子径0.1〜0.4μmのファインパウダーと称されるPTFE微
粒子に液状潤滑剤を配合して圧縮予備成形し、次いで押
出しまたは圧延あるいはこの両者を含む方法によりフィ
ルム状としたのち、波状潤滑剤を除去して得られたPTFE
樹脂膜を加熱条件下で1軸または2軸延伸するという方
法が採用されていた。たとえば、特公昭53−42794号公
報には、焼成されたPTFE樹脂膜を327℃以上に加熱した
のち徐冷し、ついでその結晶化度が80%以上になるよう
に熱処理し、さらに250〜260℃の温度において延伸倍率
1.5〜4倍に1軸延伸することを特徴とするPTFE多孔質
膜の製造方法が記載されている。
ところが、このような方法により製造されたPTFE製多
孔質膜は、孔を真円に近い状態に、しかも孔径を所定の
大きさにするよう製造することは困難であるという問題
点があった。またこのような多孔質膜は、機械的強度に
おいても充分であるとは言えなかった。
このような問題を解決するため本発明者らは、特願昭
59−138708号あるいは特願昭60−135664号において、懸
濁重合法によって得られる平均粒子径1〜900μmのPTF
E成形用粉末を圧縮成形して予備成形品を作製し、この
予備成形品を327℃以上の温度で焼成したのち、フィル
ム状とし、ついでこのフィルムを327℃以上の温度で再
び焼成した後冷却し、さらにそのフィルムを100〜320℃
の温度で加熱しながら1軸または2軸延伸することを特
徴とする多孔質膜の製造方法を提案した。
しかしながら、このようにして得られた多孔質膜は、
耐熱性が充分ではなく、80℃以上の温度になると熱収縮
を起こしてしまう。したがってこのような多孔質膜を高
温(150℃程度)で使用すると、孔径が変化してしま
う。また高温(約200℃)まで熱収縮を起こさないよう
にするために、PTFEフィルムを融点以上の温度で延伸す
ることも考えられるが、この温度での延伸では得られる
フィルムが多孔質化しない。
発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決
しようとするものであって、真円に近い孔形状を有し、
しかも気孔率が高く、かつ機械的強度が優れ、その上高
温状態においても孔径が変化しないような熱安定性に優
れたPTFE製多孔質体の製造方法を提供することを目的と
している。
発明の概要 本発明に係るポリテトラフルオロエチレン樹脂多孔質
体の製造方法は、懸濁重合法により得られるポリテトラ
フルオロエチレン粉末を圧縮成形して予備成形体を調製
し、この予備成形体を融点以上の温度で焼成して成形体
を作成し、次いでこの成形体を融点以下の温度にて1軸
または2軸方向に延伸した後、得られた延伸成形体を少
なくとも3%以上収縮させ、次にポリテトラフルオロエ
チレンの融点未満の温度で少なくとも1回以上1軸また
は2軸方向に延伸することを特徴としている。
発明の具体的説明 以下、本発明に係るポリテトラフルオロエチレン樹脂
多孔質体の製造方法について具体的に説明する。
本発明に係るPTFE多孔質体の製造に用いられる原料
は、テトラフルオロエチレンの懸濁重合法により得られ
るポリテトラフルオロエチレン粉末であり、このポリテ
トラフルオロエチレン粉末の平均粒子径は好ましくは1
〜900μm、さらに好ましくは10〜50μmである。
PTFE樹脂多孔質体は、上記のPTFE樹脂粉末から次のよ
うな工程で製造される。
まず懸濁重合法により得られたポリテトラフルオロエ
チレン粉末を圧縮成形して予備成形体とし、この予備成
形体を融点以上で焼成してポリテトラフルオロエチレン
成形体を作成する。
本発明において膜状のポリテトラフルオロエチレン多
孔質体を得る場合には、ブロック状のポリテトラフルオ
ロエチレン成形体を切削して該成形体をフィルム状とす
ればよい。続いて、そのポリテトラフルオロエチレン成
形体を融点以下の温度にて、1軸または2軸方向に延伸
させる。そして延伸された多孔質体を少なくとも3%以
上収縮させる。このようにして収縮させた多孔質体を融
点未満の温度で、少なくとも1回以上、1軸または2軸
方向に延伸することによりPTFE多孔質体が製造される。
以下本発明に係るPTFE多孔質体についてより詳しく説
明すると、上記のようなPTFE予備成形体は、テトラフル
オロエチレンの懸濁重合により得られたポリテトラフル
オロエチレン粉末すなわち成形用粉末(モールディング
パウダー)を金型中などで成形圧100〜300kg/cm2で成形
することにより得ることができる。次いで、この予備成
形体を327℃以上好ましくは350〜380℃の温度で焼成す
ることによりRTFE成形体が得られる。このPTEF成形体
は、通常ブロック状であるがその使用目的に合せてフィ
ルム、ロッドあるいはシートなどに成形される。例え
ば、PTFE成形体をフィルムに成形する場合には、ブロッ
ク状成形体をフィルム切削機などで厚さ0.05〜0.2mm程
度に切削して用いる。
上記のようにして得られたPTFE成形体は、融点以上す
なわち327℃以上、好ましくは350〜380℃の温度で再度
焼成され、ついで冷却される。このようにPTFE成形体を
再度融点以上の温度に加熱することによって、PTFE成形
体の残留応力を除去することができる。この冷却は、急
冷であっても徐冷であってもよく、70℃/時間以上の冷
却速度で急冷すると、PTFEの結晶化度は55%以下とな
り、また70℃/時間未満の冷却速度で徐冷すると、PTFE
の結晶化度は60〜75%となる。本発明では、PTFEを冷却
速度10℃/時間以下、好ましくは5℃/時間以下で行な
い、PTFEの結晶化度を60〜75%とすることが望ましい。
このような条件で冷却処理を行なうことにより、最終的
に得られるPTFE多孔質体の孔径を所定の大きさに制御す
ること、真円に近い形状の孔を得ることができること、
さらに気孔率を高くすることが可能となり、しかも機械
的強度の優れた多孔質体とすることができる。さらにこ
のようにして得られた二次成形体は、続いて延伸を行な
う際に、破断やピンホールの発生などが起りにくい。
上記のようにしてPTFE成形体は、次いで融点以下、好
ましくは250〜270℃の温度で一軸または二軸方向、好ま
しくは二軸方向に1.3〜6.5倍、好ましくは1.8〜3.0倍の
延伸倍率で延伸される。そしてこのようにして延伸され
たPTFE成形体は、さらに、応力緩和のため200〜310℃、
好ましくは280〜310℃の温度で少なくとも3%以上、好
ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上収縮させ
た後、PTFEの融点未満で、好ましくは100〜327℃、さら
に好ましくは1回目の延伸温度以上でかつPTFEの融点未
満で、すなわち280〜310℃の温度で一軸または二軸方
向、好ましくは二軸方向に少なくとも2回以上、再度延
伸される。この際の延伸倍率は1.3〜3.0倍、好ましくは
1.5〜2.0倍であることが望ましい。
このような延伸処理を施すことによって、最終的に得
られるPTFE多孔質体の気孔率が高まり、しかも熱的安定
性、機械的強度が向上する。
発明の効果 本発明に係るPTFE多孔質体の製造方法では、孔の形状
が真円に近くしかもその孔径がほぼ均一であり、高い気
孔率を有し、さらに熱的安定性、機械的強度に優れてた
PTFE多孔質体が得られる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこ
れら実施例に限定されるものではない。
実施例1 懸濁重合法により得られた平均粒子径25μmのPTFE成
形用粉末(ポリフロンM−12ダイキン工業(株)社製)
を金型中で200kg/cm2の成形圧で成形した後、380℃で焼
成してブロック状の予備成形体を得た。
得られたブロック状の予備成形体を切削して厚さ200
μmのフィルム状として、さらに350℃で2時間加熱処
理を行ないPTFE成形体[I]を得た。この際の冷却速度
は2℃/時間であった。
次いで上記PTFE成形体[I]を250℃で、二軸方向に
それぞれ2.0倍の延伸倍率で延伸した後、さらに280℃で
延伸完了時点より30%収縮させた。
このようにして収縮させたPTFE成形体を250℃で、二
軸方向に、それぞれ上記成形体[I]に対して2.0倍の
延伸倍率になるように再度延伸した。さらに上記30%収
縮−2.0延伸の操作を3回繰返してPTFE多孔質体を得
た。この試料について機械的強度、熱的安定性および気
孔率を測定した。この結果、引張り破断強度は580kg f/
cm2と高強度(添付第1図A)であり、熱収縮開始温度
は150℃(添付第2図A)と高く、気孔率は30%であっ
た。
比較例1 実施例1で用いたPTFE成形体[I]を250℃で二軸方
向にそれぞれ2.0倍延伸してPTFE多孔質体を得た。この
試料について実施例1と同様な検討を行なった。この結
果、引張り破断強度は540kg f/cm2(添付第1図B)で
あり、熱収縮開始温度は70℃(添付第2図B)であり、
気孔率は28%であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1(A)および比較例1(B)で製造
したPTFE多孔質体のひずみと応力の関係を示したもので
あり、第2図は同様の試料について、温度と長さの関係
を示したものである。第3図は実施例1で得られた多孔
質体試料の表面形状の電子顕微鏡写真である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】懸濁重合法により得られるポリテトラフル
    オロエチレン粉末を圧縮成形して予備成形体を調製し、
    この予備成形体を融点以上の温度で焼成して成形体を作
    成し、次いでこの成形体を融点以下の温度にて1軸また
    は2軸方向に延伸した後、得られた延伸成形体を少なく
    とも3%以上収縮させ、次にポリテトラフルオロエチレ
    ンの融点未満の温度で少なくとも1回以上1軸または2
    軸方向に延伸することを特徴とするポリテトラフルオロ
    エチレン多孔質体の製造方法。
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