KR102136254B1 - ePTFE를 갖는 여과재 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본원에는 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 갖는 여과재 및 제조방법이 개시되어 있다. 이 방법은 폴리테트라플루오로에틸렌을 기계 방향 배향기(MDO)에서 확장시키고 약 20:1 내지 약 100:1 이하의 비로 확장 또는 신장시킴을 포함한다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 이완시킨다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트을 이완시키는 경우, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 횡방향 배향기(TDO) 내로 공급한다. TDO에서의 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도는 200℃ 이하로 잔류하도록 유지된다. 이후에, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 TDO를 사용하여, 약 1.5:1 내지 약 100:1 이하의 비로 확장 또는 신장시켜서, 증가된 인장강도 및 더 가는 필라멘트를 갖는 본 발명의 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 제공한다.

Description

ePTFE를 갖는 여과재 및 제조방법
본 특허원은 발명의 명칭이 "ePTFE를 갖는 여과재 및 제조방법"인, 2016년 2월 8일자로 출원된 국제 특허출원번호 제PCT/US2016/17031호의 35 U.S.C.§371 하의 미국 국내 단계 출원이며, 이의 전체 개시내용은 본원에 참조로 혼입된다.
본 발명은 확장형(expanded) 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 갖는 여과재 및 제조방법에 관한 것이다.
배경 정보는, 본 특허원의 출원시에, 본 특허원에 대한 배경 정보를 적절하게 제공하는 것으로 고려된다. 그러나, 배경 정보는 본 특허원에서 최초 출원된 바와 같은, 본 특허원의 진행 동안에 보정된 바와 같은, 및 본 특허원으로부터 허여되는 어떠한 특허에서 궁극적으로 허락된 바와 같은 청구범위에 완전히 적용가능하지 않을 수 있다. 따라서, 배경 정보와 관련하여 이루어진 어떠한 언급도 어떠한 방식으로든지 청구범위를 제한하려는 의도는 아니며 어떠한 방식으로든지 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)은 최근에 이의 나노-크기 필라멘트(30 내지 200 나노미터), 소수성, 화학적 및 열적 안정성, 청정도(cleanliness), 가요성(flexibility), 유동 속도(flow rate), 사용기간(service life), 강한 필라멘트 구조, 저 마찰계수, 유전 특성(dielectric property) 및 저 정전하(electro-statically charged)로 인하여 인기있는 여과 매질이 되어왔다. 예를 들면, ePTFE는 비-ePTFE 여과재와 비교하여 고 내구성, 증가된 소수성, 양호한 화학적 및 열적 안정성, 우수한 청정도, 고 가요성, 및/또는 긴 사용기간을 갖는 나모-섬유 매질(nano-fibrous medium)을 제공할 수 있다.
ePTFE 필름을 제조하는 통상적인 방법에서, 일부 바람직한 특성을 갖는 여과재 또는 여과 매질을 제공할 수 있는 칼렌더링된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 테이프는 확장되거나 신장된다.
미국 특허 제3,953,566호는 신장성 또는 확장성 PTFE 물질에 대한 각종 방법론을 제공하는 것으로, 이는 메쉬 피브릴(mesh fibril)에 의해 상호연결되는 일련의 마디(node)를 특징으로 하는 마디 및 피브릴 미세구조를 생성할 수 있다. 이러한 물질은 PTFE의 융점 이상, 전형적으로 330℃ 이상으로 가열함으로써 무정형적으로 록킹(amorphously locking)될 수 있다. 물질의 무정형 록킹 후에, 추가의 신장을 결정성 용점 이상의 온도에서 수행하여 확장 방향에 대하여 수직으로 배향될 수 있는 다수의 마디를 갖는 물질을 생성할 수 있다. 이러한 방법론으로 생성된 필름의 다공도는 증가될 수 있다. 이는 무정형 록킹 및 신장 단계 후에 보다 더 다수가 되고 크기가 더 커질 수 있는 중합체 마디와 피브릴 사이의 공극(void) 또는 공간을 생성하기 때문일 수 있다. 그러나, 나타낸 방법론은 신장 단계 사이에 및 동안에 중합체의 무정형 록킹 및 고온 처리를 필요로 할 수 있고, 물질의 온도를 결정성 융점 이상으로 상승시켜서 중합체 체인을 각 방법 단계에서 적절하게 록킹시키는 것을 필요로 할 수 있다. 미국 특허 제5,814,405호는 일련의 리브형 열(rib like row)을 생성하는 ePTFE 구조를 유사하게 개시하고 있으며, 여기서 물질은 매우 치밀하고 농축된 압출 페이스트(extruded paste)와 함께 시작한 후에 무정형적으로 록킹되고 신장될 수 있다. 무정형적으로 록킹된 필름의 신장은 PTFE의 결정성 융점 이상의 온도에서 발생할 수 있다.
전통적인 공정의 고온 신장성 또는 확장성 PTFE는 고 비용으로 발생할 수 있고/있거나 PTFE 필름 또는 물질의 바람직한 특징 또는 특성을 제공할 수 없다.
본 발명의 적어도 하나의 양태에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트(sheet)를 제공하는 것을 포함한다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 기계 방향 배향기(machine direction orienter) 내로 공급되며 약 20:1 내지 약 100:1 이하의 비로 확장되거나 신장된다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 이완(relaxing)된다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 이완시키는 경우, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 횡방향 배향기(transverse direction orienter) 내로 공급된다. 횡방향 배향기는 기계 방향 배향기와의 확장 또는 신장 방향에 대하여, 약 90°의 방향으로 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 확장하거나 신장하도록 구성된다. 횡방향 배향기에서의 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도는 200℃ 이하로 잔류하도록 유지된다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에, 횡방향 배향기를 사용하여, 약 1.5:1 내지 약 100:1 이하의 비로 확장되거나 신장되며, 이에 따라 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 제공한다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 고온에서 제조된 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌과 비교하여, 인장 강도가 적어도 10% 증가한 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌이 제공된다.
하기 도면은 이상화되었고, 축척으로 표시되어 있지 않으며 본 발명 및 비제한적인 것의 양태를 단순히 예시하고자 하는 것이다. 도면에서, 유사한 요소(element)는 유사한 도면 부호로 도시된다. 도면은 다음과 같이 간단히 기재된다.
도 1은 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE의 SEM 현미경사진이다.
도 2는 통상적인 고온 신장된 ePTFE의 SEM 현미경사진이다.
도 3은 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE의 WAXD 핀홀 패턴(pinehole pattern)이다.
도 4는 통상적인 고온 신장된 ePTFE의 WAXD 핀홀 패턴이다.
도 5는 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE의 회절각 2θ의 함수로서 WAXD 통합된 강도를 카운트(count)로 나타낸 것이다.
도 6은 통상적인 고온 신장된 ePTFE의 회절각 2θ의 함수로서 WAXD 통합된 강도를 카운트(count)로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE의 통상적인 고온 신장된 ePTFE와의 WAXD 통합된 강도 비교이다.
도 8은 WAXD에 의해 측정된, 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE와 통상적인 고온 신장된 ePTFE의 결정화도 비교를 그래프로 나타낸다.
도 9는 본 발명의 저온 횡방향 배향기 신장된 ePTFE와 통상적인 고온 신장된 ePTFE의 인장강도 비교를 그래프로 나타낸 것이다.
이제, 본 발명의 예시적인 구현예 및 양태에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 이의 예는 첨부한 도면에 예시된다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 유체는 기체, 액체, 또는 기타 유동가능한 물질을 의미한다. 본 발명은 이의 출원에서 하기 상세한 설명에 나타낸 각종 단계의 방법 및 배열에 제한되지 않는 것으로 이해하여야 한다. 본 발명은 다른 구현예가 가능하며 다양한 방식으로 실시될 수 있거나 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 어법 및 용어는 설명할 목적으로 제공되며 제한하는 것으로 간주되지 않아야함을 이해하여야 한다. "포함하는", "함유하는" 또는 "갖는" 및 이의 변형을 사용하는 것은 이후에 나열된 항목 및 이의 균등물 뿐만 아니라 추가의 항목도 망라하는 것을 의미한다. 추가로, 및 후속적인 단락에 기술된 바와 같이, 기술된 특정 배열은 본 발명의 구현예를 예시하고자 하는 것이며 다른 대안적 배열이 가능하다.
통상적인 PTFE 신장은 공지된 바와 같은 미세한 PTFE 분말로 시작하고 윤활제 또는 다른 물질을 첨가함으로써 달성할 수 있다. 윤활제는 Isopar 또는 기타 윤활제이어서 페이스트를 형성할 수 있으며, 이는 이후에 고압하에 압출될 수 있다. 윤활제는 약 20 내지 30 퍼센트일 수 있다. 고압하에서, 물질은 약 230 PSI 이상 및 실온 이상에서 압출되어 압출물을 생성하거나 기타의 경우에는 두께가 10 내지 300 마이크로미터인 테이프를 형성하는 페이스트일 수 있다. 윤활제는 후속적으로 열에 의해 제거될 수 있다. 신장의 초기 가공 단계에서 PTFE 필름 또는 시트는 너비가 약 8 내지 10인치이고 두께가 약 200 마이크로미터일 수 있다. 이러한 PTFE 필름은 칼렌더링 공정 단계로부터 기계 방향 배향기(MDO), 확장기, 또는 신장기 및 횡방향 배향기(TDO), 확장기 또는 신장기로 직접 공급될 수 있다. 전형적으로, ePTFE를 제조하기 위해, PTFE를 확장시키는 통상적인 방법은 MDO 및 TDO 확장기 모두에서 약 300℃에서 확장시킴을 포함한다.
ePTFE를 제조하는 이러한 통상적인 방법은 본원에 개시된 ePTFE 및 제조방법보다 더 고온의 신장을 포함한다. 특히 TDO에서의 이러한 고온 확장은 하나 이상의 특성이 결핍된 ePTFE를 생성할 수 있다. 추가로, 고온 신장은 TDO에서의 텐터 클립(tenter clip)의 빈번한 유지로 인하여 비용 집약적 공정일 수 있다. 에너지 비용은 본 발명의 저온 신장 방법보다 실질적으로 더 높을 수 있다. 따라서, ePTFE의 비용은 본 발명의 저온 신장 또는 확장 방법과 함께 최소화될 수 있다.
본원에 개시된 방법으로부터 수득되는 ePTFE는 기체 및 액체 여과와 같은, 유체 여과에서 사용하기 위한 여과기와 같은 제품에서 이용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 여과재는 에어컨(air conditioner), 환기 장치, 진공 청소기, 공기 청정기, 반도체 공장 청정실, 먼지 수집, 약제학적 제조 설비, 식품, 유제품, 음료, 생물가공 등에서 사용할 수 있다.
ePTFE를 갖는 여과재 또는 여과 매질 및 제조방법이 본원에 개시되어 있다. 본 발명의 ePTFE의 제조방법은 다단계 신장을 포함한다. 예를 들면, PTFE는 신장된 다공형 또는 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE) 섬유 재료를 생산하기 위해, MOD에서 및 저온 TOD에서, 이들 사이의 이완 기간으로, 1회 이상 확장시킬 수 있다.
본 발명의 ePTFE는 확장된 분자 체인 배향, 최소 마디 크기 및/또는 최소화된 필라멘트 크기를 가질 수 있다. 본 발명의 ePTFE의 결정화도로 인하여, 일부 바람직한 특성이 나타날 수 있다. 예를 들면, 인장강도와 같은 기계적 특성은 결정화도에 좌우될 수 있으며 본 발명의 ePTFE의 체인 분자 배향의 수준은 이의 인장강도를 증가시킬 수 있다.
공지된 바와 같이, MOD 또는 확장기는 2개의 주요 드럼을 이용하는 데, 제1 드럼은 제2 드럼보다 원주 회전 속도가 더 느리다. PTFE 시트 또는 필름은 제1 드럼의 원주 표면 위로 및 제2 드럼의 원주 표면으로 공급되어 PTFE 필름을 종방향 또는 기계 방향으로 확장시켜서 ePTFE 필름의 초기 단계를 형성시킨다. ePTFE의 후속적인 확장 단계는 추가의 MDO 확장과 함께 종방향 또는 기계 방향으로 발생할 수 있다. 각각의 MDO 확장 사이에 적절한 이완 시간이 제공될 수 있다. MDO 확장기에서의 MDO 신장은 약 150℃ 내지 300℃의 범위에서 수행될 수 있다. MDO 방향으로 PTFE 필름을 신장시키는 경우, 필름은 이후에 TDO 기계로 공급될 수 있다.
MDO 확장시키는 경우, PTFE 필름 또는 테이프를 이후에 TDO 기계 방향으로 확장시키고, 기계 방향 배향기를 사용한 확장 또는 신장 방향에 대하여, 약 90°의 방향으로 확장시킨다. TDO 신장은, 시트가 위치하고 텐터 프레임에서 횡방향으로 물질의 웹(web)을 신장시키는 텐터 클립에 의해 유지되는 텐터 신장기를 통해 실행될 수 있다. 이러한 텐터 기계는 전형적으로 무한 운행 캐리어(endless traveling carrier) 상에 유지된 텐터 클립을 이용하여 물질 상에 너비 방향 장력을 제공한다.
텐터 기계를 이용하여 바람직한 온도 또는 온도 범위에서 물질의 횡방향 배향기 신장을 제공할 수 있다. 예를 들면, TDO 기계는 MDO를 사용한 확장 또는 신장 방향에 대하여, 약 90°의 방향으로 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 확장 또는 신장시키고 PTFE 필름의 온도를 200℃ 이하로 유지하도록 구성될 수 있다.
본원에 개시된 것은 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법이다. 이 방법은 상기한 바와 같은 폴리테트라플루오로에틸렌 필름과 같은, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 제공함을 포함할 수 있다. 이후에, 폴리테틀플루오로에틸렌의 제공된 시트는 기계 방향 배향기 내로 공급될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 기계 방향 배향기를 사용하여, 약 20:1 내지 약 100:1 이하의 비로 신장되거나 확장시킬 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 이완될 수 있다. 기계 방향 배향기를 사용한, 신장 또는 확장, 및 이완은 다수 회로 수행되어 바람직한 신장비를 수득할 수 있다.
바람직한 신장 비를 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 이완시키는 경우, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 횡방향 배향기, TDO로 공급될 수 있다. TDO는 기계방향 MDO 배향기를 사용한 확장 또는 신장 방향에 대햐여, 약 90°의 방향으로 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 확장하거나 신장하도록 구성된다. TDO에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도는 200℃ 이하로 잔류하도록 유지될 수 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트는 이후에 TDO를 사용하여, 약 1.5:1 내지 약 100:1 이하의 비로 확장키시거나 신장시켜서, 본 발명의 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 제공할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하로 잔류하도록 유지시키고 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 약 50℃ 내지 약 200℃의 범위 내에 있도록 유지시킴을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 다른 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 약 75℃ 내지 약 200℃의 범위 내에 있도록 유지시킴을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 추가의 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 약 100℃ 내지 약 200℃의 범위 내에 있도록 유지시킴을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 추가의 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 약 150℃에서 유지시킴을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 횡방향 배향기를 사용하여, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 약 30:1 내지 약 80:1 이하의 비로 확장 또는 신장시킴을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 다른 구현예에서, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 기계 방향 배향기를 사용하여, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 약 40:1의 비로 확장 또는 신장시킴을 포함한다.
본 발명의 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 TDO 기계를 사용하여 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 확장 또는 신장시키는 단계 직후에 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 적어도 하나의 스크림(scrim) 위에 적층(laminating)시켜서 수축 또는 넥킹(necking)을 방지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 넥킹은 인장 변형의 방식이며, 여기서 비교적 다량의 변형률(strain)은 물질의 작은 영역에서 반비례적으로 국재화한다. 넥킹은 국소 횡단면적의 현저한 감소를 유발하며 수율(yielding)과 관련될 수 있다. 예를 들어, ePTFE를 점진적으로 증가하는 인장력에 처리하는 경우, 이는 인장 응력에 도달할 수 있으며, 여기서 넥킹 및 신장이 발생할 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 구현예에서, 본 발명의 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법은 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌의 양쪽 면을 스크림으로 적층시킴을 추가로 포함할 수 있다.
실시예
ePTFE 여과 샘플을 상이한 가공 온도에서 제조하였다. 제1 샘플은 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 기계 방향 배향기 내로 공급하고 확장시킴으로써 제조하였다. 이후에, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 횡방향 배향기 내로 공급하고, 기계 방향 배향기를 사용한 확장 또는 신장의 방향에 대하여, 약 90°의 방향으로 확장시키고, 횡방향 배향기 내의 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하, 또는 대략 150℃로 유지시켰다. 제2 샘플은 횡방향 배향기 내의 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 약 250℃에서 유지시킨 것을 제외하고는, 제1 샘플에서와 유사한 방식으로 제조하였다. 제1 및 제2 샘플을 분석하고 비교하였다.
구체적으로, 기계 방향으로 신장된 PTFE 테이프를 사용하였다. 제1 샘플은 150℃에서 12:1 비로 횡방향으로 신장시켰고 제2 샘플은 12:1의 동일한 비로 250℃에서 횡방향으로 신장시켰다. 주사 전자 현미경 (SEM) 현미경사진을 PEMTRON SEM을 사용하여 두 가지 샘플에 대하여 제조하였다. WAXD (광각 X-선 회절) 스캔은 두 가지 샘플에서 PANalytical X-선 회절 장치를 사용하여 수행하였다. 인장 강도는 두 가지 샘플의 7.4 mm 너비 ePTFE 상에서 Shimadzu Model AGS-50G를 사용하여 측정하였다.
도 1은 제1 샘플의 주사 전자 현미경 (SEM) 영상(image)이고 도 2는 제2 샘플의 주사 전자 현미경 (SEM) 영상이다. 도 1 및 2의 비교는, 저 가공 온도에서 제조된 제1 샘플이 고 가공 온도에서 제조된 제2 샘플보다 훨씬 더 작은 마디 크기 및 훨씬 더 가는 필라멘트 크기를 갖는 것을 나타낸다.
반결정성 중합체(PE, PP, PTFE...)의 인장 강도와 같은 기계적 특성은 결정화도 및 체인 분자 배향의 수준에 좌우될 수 있으며, 이들 샘플의 체인 분자 배향 및 결정화도는 광각 X-선 회절 (WAXD) 기술에 의해 분석되었다.
배향된 ePTFE에 있어서, 결정학적 a 및 b 축은 신장 방향으로부터 약 90도 떨어지게 배향된다. 따라서, 피크 (100), (107) 및 (108)은 보다 중요한 피크일 수 있다 (참조: 본원에 참조로 혼입된 Kyung-Ju Choi and J. Spruiell, J. Polym. Science, Part B, 48, 2248-2258 (2010)). WAX 핀홀 패턴이 제1 샘플에 대해 도 3에 도시되고 제2 샘플에 대해 도 4에 도시되어 있다.
도 3은 저온 TDO 신장을 갖는 본 발명의 ePTFE의 결정학적 a, b 및 c 축을 나타낸다. 도 4는 고온 TDO 신장을 갖는 선행기술의 ePTFE의 결정학적 a, b 및 c 축을 나타낸다. c 축은 분자 장쇄 방향이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 피크 (100), (107) 및 (108)은 도 4와 비교하여, 더 현저하며 더 높은 강도를 나타낸다. 추가로, 본 발명의 ePTFE는, 도 4에 도시된 바와 같은 선행기술의 고온 TDO 신장된 ePTFE 보다, 도 3에 나타낸 바와 같이, 실질적으로 더 낮은 무정형 할로를 갖는다. 무정형 할로는 피크들 사이의 흐림 또는 피크의 사라짐(fading)으로 나타낸다.
제1 샘플의 WAXD 동합된 강도는 도 5에 나타내고 제2 샘플의 WAXD 통합된 강도는 도 6에 나타낸다. 도 7은 제1 및 제2 샘플의 WAXD 통합된 강도 비교를 나타낸다. 도 5 내지 7에 각각 나타낸 WAXD 통합된 강도는 배경 산란 또는 장치 배경 피크를 포함한다. 도 5 내지 7은, TDO 기계에서 약 150℃의 온도를 갖는, 제1 샘플의 분자 체인 배향 수준이 TDO 기계에서 약 250℃의 온도를 갖는, 제2 샘플의 분자 체인 배향 수준보다 더 높은 것을 그래프로 나타낸다. 하기 표 1은 제1 샘플 및 제2 샘플의 선택된 결정성 피크의 강도의 수치적 비교를 나타낸다.
강도(카운트) 제1 샘플
150℃		 제2 샘플
250℃
(100) 피크 45,358 29,869
(107) 피크 882 384
(108) 피크 106 95
반결정성 중합체의 결정화도는 X-선 회절, DSC, 밀도, IR 및 NMR로 측정할 수 있다. 하기 나타낸 피크 및 할로의 상대 강도를 통합시킴으로써 WAXD 방법을 광범위하게 사용하여 반결정성 중합체의 결정화도를 평가한다.결정화도 = 결정성 피크의 총 면적 / 무정형 할로를 포함하는 모든 피크의 총 면적
도 5 및 6을 사용함으로써, 150℃ 및 250℃에서 제조한, 제1 및 제2 샘플의 결정화도는 각각 0.81 및 0.74이었다. 이는 도 8에 나타낸다.
인장 강도는 제1 및 제2 샘플에 대해 측정하였으며 도 9에 그래프로 나타낸다. 각 샘플에 대한 시험편 크기(specimen size)는 7.4 mm x 2 마이크로미터 이상이었다. TDO 150 ℃에서 제조된 제1 샘플의 Kg 면에서의 인장력은 약 0.338 Kg인 것으로 나타난다. TDO 250 ℃에서 제조된 제2 샘플의 Kg 면에서의 인장력은 약 0.296 Kg인 것으로 나타난다. 따라서, 본원에 청구된 방법은 통상적인 방법으로 제조한 ePTFE에 비하여 인장강도 면에서 적어도 10% 증가, 또는 약 14% 증가를 갖는 ePTFE를 생성한다.
저 가공 온도에서 제조된 샘플인 제1 샘플은 고 가공온도에서 제조된 제2 샘플보다 우수한 인장강도와 함께 더 높은 수준의 체인 분자 배향 및 결정화도를 갖는 것으로 나타난다. 추가로, 도 1 및 2의 주사 전자 현미경 (SEM) 영상은, 저 가공 온도에서 제조된 제1 샘플이 고 가공 온도에서 제조된 제2 샘플보다 훨씬 더 적은 마디 크기 및 훨씬 더 가는 필라멘트 크기를 갖는 것을 나타내었다.
구조 및 방법에 대한 상기한 설명은 예시할 목적으로 제공되었다. 이는 본 발명을 개시된 정밀한 단계 및/또는 형태로 망라하거나 제한할 의도는 아니며, 분명히 많은 수정 및 변형이 상기 교시내용의 관점에서 가능하다. PTFE 필름의 확장의 특정한 형태가 예시되고 기재되어 있지만, 이러한 제한이 하기 청구범위 및 이의 허용가능한 작용적 균등물에 포함되는 경우를 제외하고는 이에 제한되지 않는다.

Claims (12)

  1. 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 제공하는 단계;
    폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 기계 방향 배향기 속으로 공급하는 단계;
    폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를, 기계 방향 배향기를 사용하여, 81:1 내지 100:1 이하의 비로 확장 또는 신장시키는 단계;
    폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 이완시키는 단계;
    폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 이완시키는 경우, 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 횡방향 배향기 내로 공급하는 단계로서, 상기 횡방향 배향기는 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 기계 방향 배향기를 사용한 확장 또는 신장 방향에 대하여, 90°의 방향으로 확장 또는 신장시키도록 구성되는 단계;
    횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200 ℃ 이하로 잔류하도록 유지시키는 단계;
    폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 횡방향 배향기를 사용하여 1.5:1 내지 100:1 이하의 비로 확장 또는 신장시키고, 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 제공하는 단계;
    횡방향 배향기를 사용하여 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트를 확장 또는 신장시키는 단계 직후에 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 적어도 하나의 스크림(scrim) 위에 적층시켜서 넥킹(necking)을 방지하는 단계를 포함하는, 폴리테트라플루오로에틸렌을 확장시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하로 잔류하도록 유지시키는 단계가 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 50 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내로 유지시키는 것을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하로 잔류하도록 유지시키는 단계가 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 75 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내로 유지시키는 것을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하로 잔류하도록 유지시키는 단계가 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 100 ℃ 내지 200 ℃의 범위 내로 유지시키는 것을 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 횡방향 배향기에서 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 200℃ 이하로 잔류하도록 유지시키는 단계가 폴리테트라플루오로에틸렌의 시트의 온도를 150 ℃에서 잔류하도록 유지시키는 것인 방법.
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  9. 제1항에 있어서, 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌을 적어도 하나의 스크림 위에 적층시키는 단계가 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌의 양쪽 면을 스크림으로 적층시킴을 포함하는 방법.
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