JPS5825332B2 - ポリテトラフルオロエチレン多孔体の製造法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン多孔体の製造法

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JPS5825332B2
JPS5825332B2 JP53065406A JP6540678A JPS5825332B2 JP S5825332 B2 JPS5825332 B2 JP S5825332B2 JP 53065406 A JP53065406 A JP 53065406A JP 6540678 A JP6540678 A JP 6540678A JP S5825332 B2 JPS5825332 B2 JP S5825332B2
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JP
Japan
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molded product
stretching
porous body
polytetrafluoroethylene
stretched
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JP53065406A
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寛二 川上
康弘 森山
宜文 岡本
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Nitto Denko Corp
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Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと
称す)より成る焼成された多孔体の製造法に関するもの
である。
PTFEは耐熱性、耐薬品性、機械的特性、電気絶縁性
等の種々の特性に優れ工業的に重要な材料であり、その
多孔体は腐食性の強い物質用のフィルター、電池用隔膜
、六フッ化ウラン等の同位元素の分離用隔膜等に広く用
いられている。
一般に熱可塑性樹脂製の多孔体は、主成分たる樹脂に発
泡剤を添加混合した後、これを溶融し発泡剤を発泡させ
る方法により製造されている。
ところが、PTFEは溶融粘度が高く融点以上に加熱し
ても流動性を殆んど示さず、発泡剤の発泡効果を充分に
発揮させることができないためにこの方法でPTFE多
孔体を得るのは実験上極めて困難である。
そこでPTFE多孔体は、PTFE粉末とナフサのよう
な液状潤滑剤との混和物を押出或いは圧延により成形し
た後、P’T F Eの融点以下の温度で延伸し多孔化
する方法により製造されている。
ところが、この未焼成品は機械的強度が弱く、わずかな
外力の作用により伸びたり、切れたり、破れたりするの
で実用上問題を生ずることが多い。
上記問題を解決するため通常の場合延伸後、更に未焼成
品をその延伸状態を保持してPTFEの融点以上の温度
に加熱して焼成することにより機械的強度の向上が計ら
れている。
この方法によれば確かに機械的強度の大きな多孔体を得
ることができるが、工程が増え、製造装置も複雑となり
、しかも製造時のエネルギー消費も膨大になるという欠
点があり、これらを克服することが急務とされていた。
本発明者達は上記現状に鑑み鋭意研究の結果、従来その
融点以上の温度で延伸することは困難とされていたPT
FE成形物を、その延伸すべき方向の両端を加熱ゾーン
の外部に存在するように配置し、PTFE成形物の加熱
ゾーン内配置部分をPTFEの融点以上に加熱し焼成し
ながら、前記両端を基点として延伸することにより、P
TFE成形物の破断を招来することなく焼成された多孔
体が得られることを見出し、本発明に完成するに至った
ものである。
即ち、本発明に係るPTFE多孔体の製造法は、PTF
E粉末に適量の液状潤滑剤を加えて成る混。
和物を押出または圧延の少なくとも一方の含む方法によ
り所定形状に成形して成形物を得る第1工程と、成形物
をその延伸すべき方向の両端が加熱ゾーンの外部に存在
するように配置し、該成形物の加熱ゾーン内配置部分を
PTFEの融点以上の。
温度に加熱して焼成しながら少なくとも1軸方向に延伸
して多孔体を得る第2工程から成ることを特徴とするも
のである。
更に、本発明の他の態様においては、第3工程として前
記第2工程によって得られた多孔体の延。
伸状態を保持して熱処理することにより、寸法安定性の
特に優れた多孔体を提供する。
本発明の方法によってPTFE多孔体を得るための第1
工程は、PTFE粉末と液状潤滑剤を均一に混和し、該
混和物を押出または圧延の少なくとも一方を含む方法で
成形して目的とするPTFE多孔体の形状に対応する棒
状、チューブ状、フィルム状等の所定形状の成形物を得
ることである。
該第1工程においては、他の成形方法例えば圧縮等の付
加的に行なうこともできる。
この第1工程において用いられる液状潤滑剤としては、
PTFEの表面を濡らすことができ、成形物を得た後蒸
発、抽出等によって除去し得るものが使用され、その具
体例としては流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイル
等の炭化水素油、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、シリコー
ンオイル、フルオロクロロカーボンオイル、これら溶剤
にポリイソブチレン、ポリイソプレン等の重合体を溶か
した溶液、これらの2つ以上の混合物、表面活性剤を含
む水または水溶液等が挙げられる。
本発明における第1工程において、PTFE粉末と混和
する液状潤滑剤の量は、成形物を得る際の成形方法、他
の添加剤の有無等によって変るが通常PTFE粉末10
0重量部に対し約5〜50重量部程度用いられ、好まし
くは10〜30重量部用いられる。
更に本発明においてはPTFE粉末に前記液状潤滑剤を
混和する際に種々の添加剤、例えば着色のための顔料、
圧縮に対する強度の向上、耐摩耗性の改良、低温流れの
防止等のためにカーボンブラック、グラファイト、シリ
カ粉、アカベスト粉、ガラス粉、金属粉、金属酸化物粉
、金属酸化物粉等を混和することもできる。
上記第1工程を経て得られる成形物は、次いで第2工程
が施されるが、本発明の実施に際し多くの場合、液状潤
滑剤は第2工程以前に加熱法、抽出法或いはこれらを組
み合せた方法等により除去される。
なお、第2工程またはそれ以後の工程において液状潤滑
剤の除去を行なうこともできる。
本発明の第2工程においては、上記第1工程によって得
られた成形物の延伸すべき方向の両端が加熱ゾーンの外
部に存在するように配置され、成形物の加熱ゾーン内配
置部分がPTFEの融点以上にfy口熱され焼成される
と共に、前記両端を基点として少なくとも1軸方向に延
伸され無数の微孔が形成され焼成された多孔体が得られ
る。
本発明の第2工程において、成形物の延伸すべき方向の
両端を加熱ゾーンの外部に存在するように配置するのは
、成形物をPTFF、の融点以上の高温で熱延伸するに
際し、最も大きな力の作用する前記成形物の両端の温度
をPTFEの融点以下好ましくは軟化点以下に保ち該両
端の軟化乃至溶融を防止することによって、該両端の機
械的強度を維持し、熱延伸時における成形物の破断を生
じさせないようにするためである。
なお、この際の成形物の加熱ゾーン内配置部分の加熱は
PTFEの融点以上で行なうが、焼成を均一且つ短時間
で行ない、且つ加熱による変質を防止するため約340
〜410℃で加熱焼成するのが好適である。
この第2工程においては、上記のようにして成形物の加
熱ゾーン内配置部分が加熱焼成されると共に少なくとも
1軸方向に延伸される。
延伸は無数の微孔を形成するためのものであって、その
延伸率は目的とするPTFE多孔体の気孔率、孔径、延
伸方向、延伸軸数等に応じて決定されるが、通常約15
〜700%程度であり、延伸による微孔形成効果、微孔
の孔径の均一さ等を考慮すると約20〜600%とする
のが好適である。
本発明において、第2工程で1軸延伸を行なう場合には
、延伸しない方向の両端を延伸すべき方向の両端と同様
に加熱ゾーン外に配置せしめるか或いは加熱ゾーン内に
おいて該延伸しない方向の両端を例えばチャック、クリ
ップ等によって固定し、該両端間の距離が変化しないよ
うに寸法規制すれば延伸時における微孔の形成が助長さ
れるので好ましい。
上記第1工程および第2工程を経て得られる多孔体の気
孔率および微孔の孔径は、延伸率、延伸方向、延伸軸数
、加熱焼成温度等によって変わるが、通常気孔率は約3
5〜85%程度、微孔の孔径は約0.01〜50μ程度
である。
本発明の他の態様においては、第3工程として多孔体の
延伸状態を保持して、換言すれば延伸方向の長さを寸法
規制して熱処理を行なうことができる。
この熱処理を行なうことにより、多孔体の延伸状態を固
定することができ、高温使用時における寸法安定性の特
に優れたものを得ることができる。
この熱処理時に上記規制を行なわないと、微孔が大幅に
減少したり、消滅したりするので好ましくない。
なお、熱処理時に多孔体の延伸方向以外の方向の長さを
更に寸法規制して作業すれば微孔の減少、消滅をより効
果的に防止し得る。
上記熱処理時における多孔体の寸法規制手段としては、
例えば多孔体の延伸方向の両端をチャック、クリップ等
で把握し、その間隔を保持して加熱する方法或いはほぼ
等速で回転する繰り出しロールと巻き取りロール間で加
熱する方法等が挙げ1−→/IZ 本発明における熱処理は、多孔体の使用される温度以上
で行なえばよく、実施の際は第2工程によって得られる
多孔体を一旦冷却した後再加熱するか、或いは第2工程
における延伸終了後引き続き加熱して行なう。
本発明の基本態様は上述の如くであるが、本発明には(
a)第2工程に先立ち成形物をPTFEの融点以下の温
度で予備延伸し、第2工程において該予備延伸方向およ
び/または該延伸方向以外の方向に延伸しながら焼成す
る態様、(b)第2工程後に(第3工程として熱処理を
施す場合1゛では第2工程後第3工程前)、第2工程に
おける延伸方向および/または該延伸方向区外の方向に
延伸する態様、も含まれる。
上記(a)の態様において第2工程の延伸を予備延伸方
向以外の方向に施す場合には、第2工程の実施に際し予
備延伸方向の長さを寸法規制し、(b)の態様において
第2工程後の延伸を第2工程における延伸方向以外の方
向に施す場合には、該延伸の実施に際し第2工程の延伸
方向の長さを寸法規制して行なう。
(a)、(h)両態様において、上記寸法規制を施さな
いと、寸法規制すべき方向の延伸状態が維持できないの
で好ましくない。
而して、本発明は成形物の延伸すべき方向の両端を加熱
ゾーンの外部に配置するようにしたので従来困難とされ
てハたPTFE成形物のPTFEの融点以上での延伸が
可能となり、しかも焼成と延伸を同時に行なえるので工
程が短かく、得られる多孔体は焼成されているので機械
的強度が大きく、長期間安定してその機能を発揮し得、
熱処理品は寸法安定性が特に優れている等の特徴を有す
る。
以下、図面を参照しながら実施例により本発明を更に詳
細に説明するが、これらはいずれも本発明を限定するも
のではない。
なお、実施例中に「部」とあるのは、全て「重量部」を
意味する。
実施例 I PTFE粉末(三井フロロケミカル社製商品名テフロン
6J)100部に対し液状潤滑剤ナフサ1号20部を均
一に混合した混和物を圧力20kg/dで圧縮予備成形
し、次にこれを丸棒状に押出成形し更にこの丸棒状物を
1対の金属製圧延ロール間を通し、厚さ110μ、幅1
15mmの長尺のフィルム状の成形物を得る。
次いで、この成形物を120°Cで2分間加熱し液状潤
滑剤を除去して管状芯体にロール状に巻回する。
その後、第1図に示すように管状芯体上に巻回せしめた
成形物1を延伸装置の繰り出し側にセットし、その長さ
方向の一端を巻き取りロール2に導き、加熱ゾーン3の
温度を350℃に保ち、該加熱ゾーン3の入口側に設け
られた1対のピンチロール4の回転速度よりも出口側に
設けられた1対のピンチロール5の回転速度を犬にして
、成形物1の加熱ゾーン内配置部分を焼成しながら長さ
方向に30係延伸し、厚さ108μ、幅93mmのフィ
ルム状の多孔体(試料番号1)を得た。
この場合、ピンチロール4および5には温度20℃の冷
風を吹き付け、成形物1の加熱ゾーン内配置部分を延伸
する際の基点6.7の軟化乃至溶融を防止した。
なお、8および9はガイドロール、10は冷却ロールで
ある。
一方、上記管状芯体上に巻回せしめた成形物1を用い、
延伸率および加熱ゾーンの温度を第1表に示すように設
定し、試料番号2〜5のフィルム状の多孔体を得た。
これら多孔体の気孔率、微孔の孔径および延伸方向の引
張り強度を測定した結果を第1表に示す。
なお、比較のため加熱ゾーン温度を300°Cに設定す
る以外は全て試料番号2と同様に作業して得た多孔体(
試料番号6)のデータを同時に示す。
実施例 2 実施例1で用いた成形物1を第2図に示すようにピンチ
ロール4を通し、入口側から出口側にいくにつれて加熱
領域の幅が広がる形状の加熱ゾーン3に導き、加熱ゾー
ン3の温度を350°Cに保つと共に前記ピンチロール
4と出口側のピンチロール5の回転速度を略同−に設定
し、成形物1の幅方向の両端を加熱ゾーン3の両側端よ
りも外部に設置されたテンタ一式延伸機11のチャック
にて把握して、成形物1の加熱ゾーン内配置部分を幅方
向に200%延伸し、厚さ50μ、幅345mrnのフ
ィルム状の多孔体(試料番号7)を得た。
一方、成形物1をテンタ一式延伸機11により幅方向に
延伸(延伸率200%)すると共にピンチロール4とピ
ンチロール5の間で長さ方向に延伸(延伸率200 %
) L、2軸延伸されたフィルム状の多孔体(試料番
号8)を得た。
これう多孔体の特性を第2表に示す。
なお、比較のため加熱ゾーンの温度を300°Cに設定
する以外は試料番号7および8と同様に作業して得た試
料番号9および10の多孔体のデータを同時に示す。
実施例 3 実施例1で得た試料番号2の多孔体の延伸方向の寸法が
1mになるように折断し、該延伸方向両端をチャックで
杷握し、その寸法を規制して300℃の加熱炉中で10
分間熱処理し、熱処理多孔体(試料番号11)を得た。
更に、上記と同様に試料番号2の多孔体を切断し、下記
第3表に示す条件で熱処理を行ない試料番号12〜14
の熱処理多孔体を得た。
これら熱処理多孔体の気孔率および該多孔体を200°
Cの温度に20分間加熱し下記の数式により算出した延
伸方向の熱収縮率を第3表に示す。
なお、試料番号15および16は比較例である。
参考のため試料番号2の延伸方向の熱収縮率を測定した
ところ11.9%であった。
上記実施例により本発明によって得られる多孔体は機械
的強度が大きく、微孔の孔径のバラツキが小さく、熱処
理を施したものは熱収縮率が小さく高温使用時における
寸法安定性が優れていることが判る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる多孔体製造装置の概略を示
す側面図、第2図は他の装置の要部を示す平面図である
。 1・・・・・・成形物、3・・・・・・加熱ゾーン、4
,5・・・・・・ピンチロール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリテトラフルオロエチレン粉末に適量の液状潤滑
    剤を加えて成る混和物を押出または圧延の少なくとも一
    方を含む方法により所定形状に成形して成形物を得る第
    1工程と、成形物をその延伸すべき方向の両端が加熱ゾ
    ーンの外部に存在するように配置し、該成形物の加熱ゾ
    ーン内配置部分をポリテトラフルオロエチレンの融点以
    上の温度に加熱して焼成しながら少なくとも1軸方向に
    延伸して多孔体を得る第2工程から成ることを特徴とす
    るポリテトラフルオロエチレン多孔体の製造法。 2 第2工程における成形物の延伸率が約20〜600
    %である特許請求の範囲第1項記載のポリテトラフルオ
    ロエチレン多孔体の製造法。 3 ポリテトラフルオロエチレン粉末に適量の液状潤滑
    剤を加えて成る混和物を押出または圧延の少なくとも一
    方を含む方法により所定形状に成形して成形物を得る第
    1工程と、成形物をその延伸すべき方向の両端が加熱ゾ
    ーンの外部に存在するように配置し、該成形物をポリテ
    トラフルオロエチレンの融点以上の温度に加熱して焼成
    しながら少なくとも一軸方向に延伸して多孔体を得る第
    2工程と、多孔体の延伸状態を保持して熱処理する第3
    工程から成ることを特徴とするポリテトラフルオロエチ
    レン多孔体の製造法。 4 第2工程における成形物の延伸率が約20〜600
    係である特許請求の範囲第3項記載のポリテトラフルオ
    ロエチレン多孔体の製造法。
JP53065406A 1978-05-31 1978-05-31 ポリテトラフルオロエチレン多孔体の製造法 Expired JPS5825332B2 (ja)

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DE2921367A DE2921367C2 (de) 1978-05-31 1979-05-25 Verfahren zur Herstellung von porösen Polytetrafluoräthylen-Formkörpern

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JPS57102324A (en) * 1980-12-16 1982-06-25 Nitto Electric Ind Co Ltd Production of porous body of polytetrafluoroethylene
JP7245424B2 (ja) * 2020-09-30 2023-03-24 株式会社潤工社 フッ素樹脂フィルム

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