JPH10323923A - ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ及びその製造方法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン多孔質チューブ及びその製造方法

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JPH10323923A
JPH10323923A JP13558197A JP13558197A JPH10323923A JP H10323923 A JPH10323923 A JP H10323923A JP 13558197 A JP13558197 A JP 13558197A JP 13558197 A JP13558197 A JP 13558197A JP H10323923 A JPH10323923 A JP H10323923A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】径方向に連続したノードと長軸方向に伸びた繊
維からなる開孔部が繰り返した構造を持つ層と、円形又
は楕円形の個々に独立した孔を持つ層の少なくとも2層
を有することにより、耐水圧と通気性能の相反する特性
を持つPTFE多孔質チューブを提供する。 【解決手段】 ポリテトラフルオロエチレンよりなる多
孔質チューブにポリテトラフルオロエチレン粉末の分散
液を塗布した後、加熱により分散溶媒を蒸発除去し、さ
らにポリテトラフルオロエチレンの融点以上で加熱して
ポリテトラフルオロエチレンの粒子を相互に結着させて
から、少なくとも1軸方向に延伸する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、厚さ方向に気孔構
造が異なる層を少なくとも2層有するポリテトラフルオ
ロエチレン多孔質チューブの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ポリテトラフルオロエチレン(以下、
「PTFE」と称す。)は、優れた耐熱性、耐薬品性、
撥水性、撥油性を有し、その多孔質チューブは各種濾過
フィルタ、防水フィルタ、脱気膜、気体溶解膜等に用い
られている。また、PTFE多孔質チューブは、特公昭
42−13560号公報に提案されている如く、PTF
Eファインパウダーに適当な有機溶剤を加えたペースト
状混合物を円筒状に予備成形し、チューブ状に押し出し
た後、この成形物を長軸方向に延伸して、多孔質化し、
これを焼成することにより得られる。
【0003】このようにして得られた多孔質チューブを
各用途に使用する場合には、孔径、透過量、機械的強度
等の特性を満足するものが要求されるが、上記方法で多
孔質チューブを製造する場合、一連の工程であるため特
性が限定されてしまう。
【0004】また、従来方法では押し出し時に粒子が長
軸方向に配向繊維化するため、これを長軸方向に延伸し
た場合、多孔質チューブは径方向に連続したノードと長
軸方向に伸びた繊維からなる開孔部が繰り返した構造を
持つ。よって、孔径が小さく独立した孔を持つ層を持た
せることはできなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ペースト押し出しによ
って得られる多孔質チューブは、各種濾過フィルタ、防
水フィルタ、脱気膜、気体溶解膜等に用いられるが、前
述したように特定の性能のみを向上させることは、製造
条件を選んでも制約があった。特に、耐水圧と通気性能
の相反する特性の両立は困難であった。
【0006】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、厚さ方向に気孔構造の異なる層
を少なくとも2層有する多孔質チューブの製造方法を提
案するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のPTFE多孔質チューブは、径方向に連続
したノードと長軸方向に伸びた繊維からなる開孔部が繰
り返した構造を持つ層と、円形又は楕円形の個々に独立
した孔を持つ層の少なくとも2層を有するという構成を
備えたものである。次に本発明のPTFE多孔質チュー
ブの製造方法は、PTFEよりなる多孔質チューブにP
TFE粉末の分散液(ディスパージョン)を塗布した
後、加熱により分散溶媒を蒸発除去し、さらにPTFE
の融点以上で加熱してPTFEの粒子を相互に結着させ
てから、少なくとも1軸方向に延伸することを特徴とす
るものである。
【0008】このような構成にしたことにより、例えば
一層の孔径が大きい場合でも塗布層の孔径を小さくする
ことにより、耐水圧、溶媒の非浸透性を付与することが
できる。
【0009】また、PTFE粉末のディスパージョンを
塗布した層は、ペースト押し出し物のように配向繊維化
しておらず、焼成又は半焼成した後、延伸することで粒
子の接点部分が基点となり、多孔質化する。そのため、
開孔部は互いに独立したものになり、また、孔径は粒子
径に依存したものになるので制御しやすい。
【0010】さらに、その厚さもディスパージョン濃度
や塗布回数を変えたりすることで任意に制御できる利点
がある。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のPTFE多孔質チ
ューブの製造方法を説明する。まず、基材となるPTF
Eよりなる多孔質チューブを作製する。PTFEよりな
る多孔質チューブは、例えば、以下のように作製され
る。
【0012】PTFEファインパウダーに押出助剤とし
て適当な有機溶剤を加えたペースト状混合物を円筒状に
予備成形する。原料となるPTFEファインパウダー
は、通常、数平均分子量が20万〜2000万である。
押出助剤は、ファインパウダーを濡らし、加熱により完
全に除去できるものであれば、特に制約はなく、沸点が
100〜140℃程度のナフサや石油系炭化水素が多用
される。押出助剤の配合比は組成物中において約15〜
25重量%程度が適当である。予備成形は、助剤が絞り
出されない程度の圧力で行なう。
【0013】予備成形後、成形物はただちに押し出し機
のシリンダーに移して、チューブ状にペースト押し出し
する。この未焼成のチューブ状成形物を長軸方向、又は
長軸と径方向に延伸して、多孔質化する。このとき、押
出助剤を乾燥してから延伸してもよい。また、延伸倍率
は、延伸を後工程でも行なうので、それを考慮して目的
の気孔率がある場合には、それよりも小さくなるよう設
定する。このようにして多孔質化されたチューブは、さ
らにPTFEの焼成温度以上で加熱することにより、焼
成される。このとき、収縮しないようにチューブを延伸
方向に固定しておく。
【0014】次に、こうして得られた多孔質チューブに
PTFE粉末のディスパージョンを塗布する。PTFE
粉末としては未焼成の粉末が用いられ、乳化重合によっ
て得られるものを用いるのが好適である。粉末の粒径は
特に限定されないが、通常、約0.1〜0.5μmであ
る。また、数平均分子量(Mn)としては、100〜1
000万である。
【0015】ディスパージョンにおけるPTFE濃度は
塗布厚、塗布回数等の種々の要因に応じて決定するが、
通常、約40〜60重量%である。ディスパージョンに
おける分散溶媒としては、水を好ましく用いることがで
きる。
【0016】塗布は、塗布表面をチューブ内外面とも又
は内面のみ、外面のみ等の目的に応じて、チューブの浸
漬引き上げ、チューブ内面への流し込み、スプレー塗
布、刷毛塗り等の方法を採用できる。塗布厚さは、1μ
m〜10μmが好ましい。
【0017】尚、PTFEディスパージョンの基材表面
の濡れ性をよくするため、該ディスパージョンにシリコ
ーン系、フッ素系等の界面活性剤をディスパージョン中
においてPTFE固形分に対して3〜10重量%の割合
で添加することもできる。
【0018】塗布後、塗膜を風乾してから、100℃程
度の乾燥機に入れて分散溶媒を蒸発除去する。次に、デ
ィスパージョンを塗布した多孔質チューブを固定した状
態でPTFEの融点以上で加熱する。また、このときの
加熱条件により粒子の結着状態が変わり、次工程の延伸
後の塗膜の孔径、気孔率等が変化する。また、このとき
基材の多孔質チューブへのPTFEディスパージョンの
塗布及び加熱による塗膜形成を所定回繰り返し行ない、
塗膜の厚さを増すこともできる。
【0019】このようにして表面上に塗膜が形成された
多孔質チューブは、次いで延伸されて塗膜の多孔質化が
行なわれる。このとき基材の多孔質チューブは当然なが
ら気孔率はさらに大きくなる。延伸は、長軸方向もしく
は径方向の1軸、又は長軸方向及び径方向の2軸のいず
れでもよい。このときの延伸温度、延伸倍率は特に限定
されないが、作業性の点からは温度は約100〜300
℃、延伸倍率は7倍以下にするのが好ましい。基材チュ
ーブの肉厚が大きい場合や延伸度が高い場合は温度を高
く、延伸倍率を低くする方が延伸を行ないやすい。この
延伸により、塗膜に平均孔径約1μm以下の円形又は楕
円形に近い、個々に独立した孔を形成することができ
る。
【0020】このようにして得られた厚さ方向で気孔構
造が異なる層を少なくとも2層有する多孔質チューブ
は、さらに所定温度(例えば、延伸温度よりも高い温
度)に加熱する熱処理を施してもよい。塗膜が完全焼成
されていないときは、熱処理温度をPTFEの融点以上
に設定して全体を焼成するようにすると、塗膜の強度は
大きくなる。このときは、気孔率低下の防止のため、多
孔質チューブを固定して行なうのが好ましい。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこの実施例に限定されるもものではない。尚、実施例
における各物性は下記の方法で測定した。
【0022】・耐水圧 チューブを7cmに切断し、一方を栓をしてから、チュ
ーブ内部に水圧をかける。水圧を徐々に上昇させ、チュ
ーブ表面に水滴が生じた時点での圧力を耐水圧とする。
【0023】・気孔率 水置換法によりチューブの見かけ比重dを測定し、PT
FEの比重を2.18として以下の式により算出した。 気孔率(%)={(2.18−d)/2.18}×10
【0024】・通気量 チューブの透過有効長を5cmとし、チューブの一方を
密栓し、チューブ内部に窒素ガスを、0.2kgf/c
2 で加圧する。チューブの肉厚を通じて透過するガス
を水中で捕獲し、1分間当たりの通気量を計算した。
【0025】実施例1 PTFEファインパウダー(旭アイシーアイフロロポリ
マーズ社製、フルオンCD123)にナフサを18重量
%になるように配合して混合したものを予備成形後、チ
ューブ状にペースト押し出ししたものを、風乾して10
0℃で30分間乾燥した。次に、250℃で長軸方向に
2.3倍の延伸を行なった。その後、チューブを固定し
て360℃で5分間焼成した。こうして得られた多孔質
チューブをPTFE濃度60重量%の水性ディスパージ
ョン(旭アイシーアイフロロポリマーズ社製、フルオン
AD−1に1重量%のシリコーン系界面活性剤(日本ユ
ニカー社製、L−77)を加えたもの)中に浸漬して引
き上げ、チューブ外側に塗膜を形成した。
【0026】ディスパージョン塗布後、室温で1時間風
乾したものを100℃で1分間加熱して、水分を蒸発除
去した。次に、チューブを固定し、350℃で2分間加
熱した。この塗布層を持つ多孔質チューブを250℃で
長軸方向にさらに1.73倍に延伸した。基材多孔質チ
ューブの延伸倍率と合わせての延伸倍率は約4倍にな
る。延伸後、さらに360℃で5分間、固定焼成した。
【0027】この多孔質チューブの内径は5.5mm、
肉厚は0.75mm、塗布層の平均厚み10μm,塗布
層の孔径は平均0.1μm、基材チューブの孔径は平均
0.6μm、耐水圧は1.8kgf/cm2 、気孔率は
55%、通気量は800ml/minであった。また、
このチューブ内外面をSEM写真で観察したところ、チ
ューブ内面は径方向に連続したノードと長軸方向に伸び
た繊維からなる開孔部が繰り返した構造を持っていた
が、塗布層であるチューブ外面は楕円形の個々に独立し
た孔を形成していた。
【0028】比較例1 実施例1のチューブ状押し出し物を、長軸方向に4倍に
延伸した後、チューブを固定して360℃で5分間焼成
した。この多孔質チューブの内径は5.5mm、基材チ
ューブの孔径は平均0.6μm、肉厚は0.74mm、
耐水圧は1.2kgf/cm2 、気孔率は55%、通気
量は800ml/minであった。
【0029】上記の実施例1と比較例1を比べると、実
施例1は、比較例1と比べ、他の特性をあまり変化させ
ることなく、耐水圧を高く、すなわち最大孔径を小さく
することができた。
【0030】
【発明の効果】本発明の多孔質チューブは、基材となる
多孔質チューブに、配向を持たないPTFEディスパー
ジョンの塗布層を設けたものを延伸することにより、孔
径の制御が容易となり、耐水圧などの特性を向上させる
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08J 9/00 C08J 9/00 A // B29K 27:12 B29L 9:00 23:00

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 径方向に連続したノードと長軸方向に伸
    びた繊維からなる開孔部が繰り返した構造を持つ層と、
    円形又は楕円形の個々に独立した孔を持つ層の少なくと
    も2層を有するポリテトラフルオロエチレン多孔質チュ
    ーブ。
  2. 【請求項2】 ポリテトラフルオロエチレンよりなる多
    孔質チューブにポリテトラフルオロエチレン粉末の分散
    液を塗布した後、加熱により分散溶媒を蒸発除去し、さ
    らにポリテトラフルオロエチレンの融点以上で加熱して
    ポリテトラフルオロエチレンの粒子を相互に結着させて
    から、少なくとも1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チューブの製造方
    法。
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