KR20120007743A - Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막 - Google Patents

Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막 Download PDF

Info

Publication number
KR20120007743A
KR20120007743A KR1020100068424A KR20100068424A KR20120007743A KR 20120007743 A KR20120007743 A KR 20120007743A KR 1020100068424 A KR1020100068424 A KR 1020100068424A KR 20100068424 A KR20100068424 A KR 20100068424A KR 20120007743 A KR20120007743 A KR 20120007743A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ptfe
porous membrane
sheet
based porous
fine powder
Prior art date
Application number
KR1020100068424A
Other languages
English (en)
Inventor
지성대
차봉준
이은호
Original Assignee
웅진케미칼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 웅진케미칼 주식회사 filed Critical 웅진케미칼 주식회사
Priority to KR1020100068424A priority Critical patent/KR20120007743A/ko
Publication of KR20120007743A publication Critical patent/KR20120007743A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0004—Organic membrane manufacture by agglomeration of particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002—Organic membrane manufacture
    • B01D67/0023—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes
    • B01D67/0025—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching
    • B01D67/0027—Organic membrane manufacture by inducing porosity into non porous precursor membranes by mechanical treatment, e.g. pore-stretching by stretching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0083—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/07—Flat, e.g. panels
    • B29C48/08—Flat, e.g. panels flexible, e.g. films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/0283—Pore size
    • B01D2325/02834—Pore size more than 0.1 and up to 1 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/04—Characteristic thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

본 발명의 PTFE계 다공성막의 제조방법은 PTFE 미세분말을 피브릴화시키는 공정; 상기 피브릴화된 미세분말에 액상의 윤활제를 첨가하고, 이를 혼합하여 얻은 페이스트를 시트상으로 압출한 다음 압연하는 공정; 및 상기 압연된 시트를 연신하는 공정;을 포함한다.
본 발명에 의하여 제조된 PTFE계 다공성막은 동일 평균기공을 가지는 종래의 PTFE계 다공성막에 비하여, 노드(결절)가 차지하는 면적은 적정 유지하고, 미세한 피브릴의 개수가 증가됨으로써 다공성을 높여, 체내 수증기량의 배출속도를 빠르게 하고, 외부에서의 폭우 등의 극한 환경에서도 견딜 수 있는 우수한 내수압을 갖는다.

Description

ＰＴＦＥ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막{Manufacturing Method of PTFE-based Porous Membrane and Porous Membrane Thereby}
본 발명은 PTFE계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성 막에 관한 것으로, 보다 상세하게는, FTFE 미세분말을 피브릴화시킨 다음, 이를 시트상으로 압출하고 연신하여, 동일 평균기공을 가지는 종래의 PTFE계 다공성막에 비하여 노드(결절)가 차지하는 면적은 유지하면서도, 미세한 피브릴의 개수가 증가됨으로써 다공성을 높일 수 있는 PTFE계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막에 관한 것이다.
폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, 이하, "PTFE"라 함) 미세분말과 윤활제의 혼합물로 구성된 페이스트를 로드화 하고, 두 롤러 사이를 통과하는 압연공정을 거쳐 시트상태로 성형한 후, 윤활제를 제거한 뒤에 연신하는 방법으로 막을 다공화하는 기술에 관해서 널리 알려져 있다.
예를 들어, 미국특허 제3962153호는 미소결의 PTFE 성형체를 고비율로 연신하여 강도를 향상시키는 것을 특징으로 하며 팽창된 소재가 개시되어 있는 바, 상기 소재의 다공성 미세구조는 온도 및 연신비율에 영향을 받고, PTFE 성형체를 초당 2000%이상의 속도로 최종 길이가 초기 길이의 50배 이상이 되도록 연신하는 것을 특징으로 한다. 이하 미국특허 제4096227호, 제4025679호, 제4110392호, 제4385093호, 제4478665호, 제4985296호, 제 5476589호는 다공질체 제조방법 구성 가운데 연신공정을 통한 PTFE 다공질체의 기공크기 및 여과능을 조절하기 위해 개량된 특허들이다. 그러나, 상기 특허는 종래 다공질체와 비교하여 개선된 여과 성능을 가짐에도 불구하고, 상업적인 필요성에 대한 증가된 수요를 만족시키기에는 충분하지 않다.
일본국 특허공개 제1980-075433호, 제1985-104319호 및 제1991-017136호는 PTFE 다공질체 제조방법중 PTFE 다공질체의 기공크기를 조절하기 위해 개량한 것이다. 또한, 일본국 특허공개 제1991-174452호, 제1996-174738호, 제1991-174452호, 제1995-278331호, 제2003-080590호, 제2007-077323호 및 제2008-119662호는 PTFE 다공질체 제조방법 중 기공크기와 기공률을 조절하기 위해 개량한 것들이다. 이상의 특허문헌들에서 개시된 PTFE의 연신에 의해 제조한 PTFE 다공질체는, 다수의 미세한 피브릴(미세섬유)과 상기 피브릴에 의해서 서로 연결된 다수의 노드(결절)로 이루어지는 미세구조를 가지고 있으며, 이 미세구조가 연속 기공성의 다공질 구조를 형성하고 있다. 이때, 연신 PTFE 다공질체는, 연신 조건을 제어함으로써 구멍직경이나 기공률 등의 다공질구조를 임의로 설정할 수 있다.
하지만, 상기 특허들에 개시된 발명들은, 제조공정상 순서를 바꾸거나, 특히 미소성된 시트를 연장할 때 제어 수단으로 사용하는 온도, 연신비, 연신속도 등의 정확한 조절이 어려워 공정 재현성을 확보하기 어렵다. 우선 가장 일반적으로 제조되는 PTFE시트는 페이스트 압출에 적용하는 단면이 원형인 원추형 다이스 구조에서 여러 번 캘린더작업으로 시트화할 때, 첨가한 오일성분의 불균일 분포가 발생할 수 있고, 국부적 편재성으로 인한 불균일한 연신의 원인이 되며, 이에 따라, 물성의 불균일이 야기되어 이상적인 평균기공을 제조할 수 없는 단점이 있다.
이에 본 발명은 직선형태로 압출시켜 제조공정상 카렌더 공정에서의 두께 조절 및 시트화 공정에서 안정적인 물성확보가 가능하도록 예의 노력한 결과, 본 발명의 다공질막은 박막으로 노드(결절)이 차지하는 면적은 적정 유지하고, 미세한 피브릴의 개수를 증가시는 경우, 다공성을 높여 체내 수증기량의 배출을 신속히 하고, 외부에서의 폭우 등의 극한 환경에서도 견딜수 있는 우수한 내수압을 가진 다공성막을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 동일 평균기공을 가지는 종래의 PTFE계 다공성막 보다도 박막으로 노드(결절)가 차지하는 면적은 적정으로 유지할 수 있는 PTFE계 다공성막의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의한 PTFE계 다공성막을 제공하는 것이다.
본 발명의 PTFE계 다공성막의 제조방법은 PTFE 미세분말을 피브릴화 시키는 공정; 상기 피브릴화 된 미세분말에 액상의 윤활제를 첨가하고, 이를 혼합하여 얻은 페이스트를 시트상으로 압출한 다음 압연하는 공정; 상기 압연된 시트를 연신하는 공정;을 포함한다.
이때, 상기 연신공정에 압연된 시트를 소성처리하는 공정이 더 추가되거나; 또는 상기 연신공정 후에 연신된 시트를 소성하는 공정이 더 추가될 수 있다.
상기 피브릴화는 볼밀링 방법에 의한 것이 바람직하다.
상기 압출된 시트의 두께는 0.1 내지 1mm인 것이 바람직하다.
상기 연신은 150 - 350℃의 온도조건에서 길이방향으로 0 내지 5배, 폭방향으로 2 내지 10배의 비율로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 PTFE계 다공성막은 공경의 평균직경이 0.2 내지 0.4㎛, 공기유량이 20psi의 압력에서 30lpm 이상, 투습도 9,000g/m2/24hour이상, 내수압 10,000mmH2O 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 PTFE계 다공성막은 두께가 10 내지 40㎛ 이하이고, 버블포인트가 7Psi 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여 제조된 PTFE계 다공성막은 동일 평균기공을 가지는 종래의 PTFE계 다공성막 보다도 박막으로 노드(결절)가 차지하는 면적은 유지하면서도, 미세한 피브릴의 개수가 증가됨으로써 다공성을 높여, 체내 수증기량의 배출속도를 빠르게 하고, 외부에서의 폭우 등의 극한 환경에서도 견딜 수 있는 우수한 내수압을 갖는다.
도 1은 종래 PTFE 페이스트의 압출용으로 사용되던 압출기 다이스에 대한 모식도이고,
도 2는 본 발명에서 PTFE 페이스트의 압출용으로 사용한 직사각형 압출기 다이스의 모식도이다.
도 3은 실시예 2에서 제조된 PTFE계 다공성막의 SEM 사진이고,
도 4는 비교예 2에서 제조된 PTFE계 다공성막의 SEM사진이다.
본 발명의 PTFE계 다공성막의 제조방법은 PTFE 미세분말을 피브릴화 시키는 공정; 상기 피브릴화된 미세분말에 액상의 윤활제를 첨가하고, 이를 혼합하여 얻은 페이스트를 시트상으로 압출한 다음 압연하는 공정; 상기 압연된 시트를 연신하는 공정;을 포함한다.
본 발명의 첫 번째 공정은 PTFE 미세분말을 피브릴화시키는 공정이다. 이때 사용하는 PTFE 미세분말은 분자량, 입도에 대하여 특별히 한정될 필요는 없다. 시판의 제품을 사용해도 무방한 바, 그 예로서는, 폴리프론 F-104(다이킨 공업), 플루온 CD- 123(아사히 ICI 플로로폴리머즈사)등을 들수 있다.
한편, 상기 PTFE 파우더는 압출공정에 앞서 피브릴화 공정을 거친다. 상기 피브릴화 공정은 미세분말을 마찰시킴으로써 분말 표면의 일부가 피브릴화 되도록 하여, 이후의 연신공정에서 피브릴의 개수를 증가시키도록 함에 있다. PTFE 미세분말의 피브릴화 방법에는 특별한 제한이 없는 바, 예컨대, 볼밀링, 회전교반(stirring) 등 당업계에서 사용하는 어떠한 방법이든 적용될 수 있다.
이들 중, 볼밀링법이 분말과 용기, 분말과 분말 사이의 접촉표면을 균일하게 가져 감으로써 피브릴화가 균일하게 일어나게 할 수 있기 때문에 바람직하다. 볼밀링법의 경우 , PTFE 미세분말을 적정량 계량후 볼(Ball)이 들어있는 내부용기에 넣고 작동시킨다. 이때, 내부용기는 시계방향으로 돌고, 외부용기는 반시계 방향으로 돌게 된다. 내부용기는 분단 50 내지 500RPM, 외부용기는 분당 20 내지 100RPM이 적정하다. 이때, 원료의 온도유지가 중요하며 통상 20℃ 이하 상태에서 작업 되어야 한다. PTFE 미세분말의 경우, 유리전이온도(Tg)가 통상 19℃ 와 30℃ 이기 때문에 20℃ 이하 상태에서 작업 되어야 한다.
본 발명의 PTFE계 다공성막의 제조방법에 있어서 두 번째 공정은, 상기에서 피브릴화된 PTFE 미세분말에 액상의 윤활제를 첨가한 다음, 이를 혼합하여 얻은 페이스트를 시트상으로 압출하는 공정이다.
이때, 액상 윤활제의 종류는 PTFE 미세분말의 표면을 적시는 것이 가능하고, 상기 혼합물을 시트 형상으로 성형한 후에, 열에 의한 증발추출 등의 수단에 의해 제거 가능한 물질이라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 액상 윤활제로서, 유동파라핀, 나프타, 화이트 오일, 톨루엔, 크실렌 등의 탄화수소 오일 외에, 각종 알코올류, 케톤류, 에스테르류 등이 사용될 수 있다.
첨가되는 윤활제와 PTFE 미세분말의 배합비율은 액상 윤활제의 종류, 혹은 PTFE 시트의 성형 방법 등에 따라서 적절하게 조정하면 되는데, 통상 PTFE 미세분말 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부가 첨가되며, 바람직하게는 10 내지 30 중량부이다.
상기 윤활제가 첨가된 PTFE 미세분말은 페이스트 상태로 혼합되어 시트 상으로 압출된다. 필요한 경우 시트상 압출에 앞서, 상기 압출이 용이하게 수행될 수 있도록 상기 페이스트가 일정 형태로 예비성형될 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 시트상으로 압출된다 함은 압출기의 다이스를 통과한 압출물의 형상 측면에서 단면이 원형인 봉상의 형태가 아니라, 단면이 직사각형이나 이와 유사한 형태의 시트상으로 압출되는 것을 말한다. 이와 같이 시트상으로 압출되어야 하는 것은 압출 후 압연 등의 두께 조절공정을 대폭 줄일 수 있어 안정적인 작업을 할 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같이 시트상으로 행하는 압출은 통상 압출다이스를 압출헤드에 장착시 도1에서와 같은 원형의 다이스를 도2에서와 같은 직사각형 다이스로 바꾸어 수행될 수 있다. 도2에서는 압출용 다이스가 직사각형인 형태의 것이나, 반드시 직사각형일 필요는 없으며 시트상으로 압출할 수 있는 다이스라면 어느 것이나 본 발명에 채용될 수 있다. 한편, 상기 압출된 시트의 두께는 0.5 내지 2mm인 것이 바람직하다.
상기 압출된 시트는 압연 공정을 거쳐 더욱더 얇은 시트가 된다. 압연의 방법에도 특별한 제한은 없는 바, 일정한 온도와 압력이 유지되는 두 롤(roll) 사이로 압출된 시트가 통과되는 캘린더링 방법으로 수행되는 것이 보통이다. 압연 후 시트의 두께는 0.05 내지 0.2mm인 것이 바람직하다. 시트의 두께가 0.05mm에 이르지 못하면 시트가 너무 얇아 연신비를 자유로이 조절키 어렵고, 0.2mm를 초과하면 수십배의 연신을 실시하여도 피브릴의 형성이 어려위, 결과적으로 어느 경우나 다공성막을 제조하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 상기 압연 후에, 성형체를 온도 200℃ 이하에서 건조하면서 윤활유를 증발, 추출시키는 공정이 더 추가될 수 있다. 필요한 경우에는 압연된 시트의 열수축을 막기 위하여 소성처리공정이 추가될 수 있음은 물론이다. 소성은 350℃의 조건에서 10초 내지 10분의 시간으로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 PTFE계 다공성막의 제조방법에 있어서 세 번째 공정에서는 상기 압연된 시트를 연신하는 공정이다. 전단계에서 압연된 시트는 윤할유를 증발, 배출시킨 건조시켰다 하여도 아직 노드와 피브릴의 구조가 완전히 형성되지 않아 다공성이 없으며, 본 공정의 연신이 수행되야 노드와 피브릴 구조가 충분하게 형성되어 완전한 다공성 막 구조가 갖추어진다.
상기 연신은 150 내지 300℃의 온도조건에서 수행되며, 길이방향으로 0 내지 5배, 폭방향으로 2 내지 10배의 비율로 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어, 첫 번째 공정과 세 번째 공정에서 피브릴이 형성되는 바, 첫 번째 공정에서 약 20 - 50%가, 세 번째 단계에서 나머지 피브릴이 형성된다.
상기 연신공정 후에는 연신된 시트의 열수축을 방지하기 위하여 소성공정이 추기될 수 있다. 소성은 350℃의 조건에서 10초 내지 10분의 시간으로 수행되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하여 제조되는 PTFE계 다공성막은 공경의 평균직경이 0.2 ~ 0.4㎛, 공기유량이 20psi의 압력에서 30lpm 이상, 투습도 9,000g/m2/24hour이상, 내수압 10,000mmH2O 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PTFE계 다공성막은 두께가 10 내지 40㎛ 이하이고, 버블포인트가 7Psi 이상인 것을 특징으로 한다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 실시예 1 ~ 실시예 3
PTFE 미세분말 (상품명 F-104, 다이킨공업제) 2.0kg 을 볼(지름 4mm, 50개)이 들어있는 혼합기 용기에 넣은 후, 분당 100RPM 시계방향으로 10분간 돌린후 이를 다시 분당 50RPM 반시계방향으로 10분간 돌려 피브릴화시켰다. 이후 혼합기 용기에 액상 윤활제인 유동 파라핀(상품명 Isopar-M, 엑슨모빌) 500g을 투입한 후, 시계방향으로 분당 30rpm 속도로하여 40분간 균일하게 혼합하였다. 그리고, 숙성공정을 거친 후 격자 간격이 2mm인 체로 쳐서 덩어리는 분쇄하고, 균질한 입자를 준비하였다.
이렇게 준비한 입자를 예비성형을 거치지 않고, PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제의 혼합물인 PTFE 페이스트를 압출기에 투입하여 2 MPa의 압력으로 시트상으로 압출 성형 (두께 1.0㎜)하고, 한 쌍의 금속 롤에 의해 1회 압연하여(온도50℃, 압력 5kg/cm2), PTFE시트 (두께 0.10㎜)를 형성하였다. 다음에, 형성한 PTFE 시트로부터, 200℃, 1분간 가열하여 액상 윤활제인 유동 파라핀을 제거한 후, 당해 제거 후의 PTFE 시트를 관 형상의 코어체에 롤 형상으로 감았다.
상기에서 얻은 PTFE 압연 시트를, 상기 코어체로부터 연속적으로 공급하면서 처리온도 및 연신비를 달리하여 그 길이 방향으로 실시예 1, 2, 및 3에서 각각 1, 2 및 3배로 연신(시트 진행방향) 한 후, 그 폭 방향으로 실시예 1, 2 및 3에서 다시 각각 5, 7 및 9배로 연신한 다음 350℃의 조건에서 1분 간 소성하여 각 PTFE계 다공성막 샘플을 제작하였다.
2. 비교예 1 ~ 비교예 3
PTFE 미세분말 (상품명 F-104, 다이킨공업제)을 80중량부와, 액상 윤활제로서 유동 파라핀 20 중량부를 혼합기 용기에서 시계방향으로 분당 30rpm 속도로하여 40분간 균일하게 혼합하였다. PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제의 혼합물인 PTFE 페이스트를 형성하였다. 다시 시계방향으로 분당 30rpm 속도로하여 40분간 균일하게 혼합하였다. 그리고, 숙성공정을 거친후 격자 간격이 2mm인 체로 쳐서 덩어리는 분쇄하고, 균질한 입자를 준비하였다. 이렇게 준비한 입자를 압축비 1:3(원래 투입원료부피의 1/3로 압축)하여 2MPa(20kg/㎠) 원형으로 예비성형을 하였다. 상기 예비성형한 압축 PTFE 덩어리를 10MPa의 압력으로 로드 형상으로 압출 성형한 다음, 또한 한 쌍의 금속 롤에 의해 연속 반복적으로 압연하여, 봉상의 PTFE시트 (두께 0.10㎜)를 형성하였다. 다음에, 형성한 PTFE 시트로부터, 가열에 의해 액상 윤활제를 추출하여 유동 파라핀을 제거한 후, 당해 제거 후의 PTFE 시트를 관 형상의 코어체에 롤 형상으로 감았다.
상기에서 얻은 PTFE 압연 시트를, 상기 코어체로부터 연속적으로 공급하면서 처리온도 및 연신비를 달리하여 그 길이 방향으로 비교예 1, 2, 및 3에서 각각 1, 2 및 3배로 연신 한 후, 그 폭 방향으로 비교예 1, 2 및 3에서 다시 각각 5, 7 및 9배로 연신한 다음 350℃의 조건에서 1분간 소성하여 각 PTFE계 다공성막 샘플을 제작 하였다.
상기 PTFE 시트를, 상기 코어체로부터 연속적으로 공급하면서 처리온도 및 연신비를 달리하여 그 길이 방향으로 1축 연신(시트 진행방향)하면서 소결한 후에, 그 폭 방향으로 다시 1축 연신, 소결하여 각 PTFE계 다공성막 샘플을 제작 하였다.
각 실시예와 비교예의 조성과 가공조건을 표 1에 정리하였다.

볼
밀링		 원료혼합비 압출
형상		 연신 (길이방향) 연신 (폭방향) 소결온도(℃)
PTFE 윤활제 연신배율
(배)		 연신온도
(℃)		 연신배율
(배)		 연신온도
(℃)
실시예1 실시 80 20 시트상 1 200 5 200 350
실시예2 80 20 2 250 7 250 350
실시예3 80 20 3 300 9 300 350
비교예1 미실시 80 20 로드
(원형)		 1 200 5 200 350
비교예2 80 20 2 250 7 250 350
비교예3 80 20 3 300 9 300 350
3. 평가
(1) 평균기공 및 버블포인트는 (주) PMI 제작사 모델을 사용하여 WET 용액으로 IPA(이소프로필 알콜)을 적시어 측정한 수치이다.
(2) 투습도는 인체에서 발생한 땀이 수증기 형태로 옷감을 통과하는 정도를 파악하기 위하여 일정한 온도와 습도에서 단위 면적의 옷감으로 단위 시간당 통과한 수증기 량을 측정하는 것이다. 여기서는 다공성막 자체의 투습성을 KS K 0594법 (염화칼슘법)으로 측정하였다.
(3) 내수압은 투습방수 의류용 원단이 수직방향으로 가해지는 수압에 대해 물을 통과시키지 않고 견딜 수 있는 압력을 나타낸 것으로 여기서는 다공성막을 고밀도직물과 덧대어 KS K 0591법(저수압법)으로 측정하였다.
(4) 두께는 Mitutoyo(일본)사의 모델 ID-S112을 이용하여 측정하였다
각 실시예와 비교예의 평가 결과를 표 2에 정리하였다.
평균기공
( ㎛ )		 버블 포인트
(Psi)		 두께
( ㎛ )		 AIR유량
(lpm@20psi)		 투습도
( g/m2/24HOUR)		 내수압
(mmH2O)
실시예1 0.30 8.99 35 40 9000 >10000
실시예2 0.40 7.05 30 35 9500 9000
실시예3 0.57 5.0 25 40 10000 8000
비교예1 0.35 7.54 65 12 5000 >10000
비교예2 0.45 6.90 50 16 5800 >10000
비교예3 0.58 5.2 40 26 7000 8000
상기표 2에서 알수 있듯이, 실시예에 의해 제조된 샘플이 비교예로 제조된 샘플보다도 동일 유사 평균기공 대비 구조상 노드(결절)가 차지하는 면적을 적정 유지하고, 미세한 피브릴의 개수를 증가시킴으로써, 다공성을 높혀 체내 수증기량의 배출속도를 높이고, 외부에서의 폭우등의 액체입자의 침투의 차단을 필요로 하는 극한 환경에서도 견딜수 있는 우수한 내수압을 가져 의류용 쾌적 라미네이팅 다공성막 소재로 적용될 수 있음을 예측할 수 있다.
도 3은 실시예 2에서 제조된 PTFE계 다공성막의 SEM 사진(5000배)이고, 도 4는 비교예 2에서 제조된 다공성막의 SEM사진(5000배)이다. 사진에서 보는 바와 같이 실시예 2의 경우, 노드의 면적이 작고, 피브릴의 개수가 많음을 알수 있고, 비교예 2의 경우 노드의 면적이 크고 피브릴의 개수가 적음을 알수 있으며, 단위 면적당 노드 비는 실시예 2 : 비교예 2 = 30 :100 수준이다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따라 제조된 PTFE 다공성 박막은 강도 및 통기량이 우수할 뿐만 아니라, 격렬한 운동후의 의류 내에서의 고습도 환경에서 수증기량의 이동속도가 빠르며, 박막이지만 내수압은 적정 이상을 유지할 수 있어, 스포츠웨어 등의 의류 라미네이션 소재로 유용하게 적용할 수 있다.

Claims (8)

  1. PTFE 미세분말을 피브릴화 시키는 공정;
    상기 피브릴화 된 미세분말에 액상의 윤활제를 첨가하고, 이를 혼합하여 얻은 페이스트를 시트상으로 압출한 다음 압연하는 공정; 및
    상기 압연된 시트를 연신하는 공정;을 포함하는 PTFE계 다공성막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연신공정에 압연된 시트를 소성처리하는 공정이 더 추가되거나; 또는 상기 연신공정 후에 연신된 시트를 소성하는 공정이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 상기 PTFE계 다공성막의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피브릴화는 볼밀링 방법에 의한 것임을 특징으로 하는 상기 PTFE계 다공성막의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압출된 시트의 두께는 0.1 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 상기 PTFE계 다공성막의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연신은 150 내지 350℃의 온도조건에서 길이방향으로 0 내지 5배, 폭방향으로 2 내지 10배의 비율로 수행되는 것을 특징으로 하는 상기 PTFE계 다공성막의 제조방법.
  6. 공경의 평균직경이 0.2 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 PTFE계 다공성막.
  7. 제6항에 있어서, 공기유량이 20psi의 압력에서 30lpm 이상, 투습도 9,000g/m2/24hour이상, 내수압 10,000mmH2O 이상인 것을 특징으로 하는 PTFE계 다공성막.
  8. 제6항에 있어서, 두께가 10 내지 40㎛ 이하이고, 버블포인트가 7Psi 이상인 것을 특징으로 하는 상기 PTFE계 다공성막.
KR1020100068424A 2010-07-15 2010-07-15 Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막 KR20120007743A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100068424A KR20120007743A (ko) 2010-07-15 2010-07-15 Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100068424A KR20120007743A (ko) 2010-07-15 2010-07-15 Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120007743A true KR20120007743A (ko) 2012-01-25

Family

ID=45612965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100068424A KR20120007743A (ko) 2010-07-15 2010-07-15 Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120007743A (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019083140A1 (ko) * 2017-10-26 2019-05-02 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 그 제조방법
KR20190061848A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막
WO2020080896A1 (ko) * 2018-10-18 2020-04-23 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조방법
KR20200043920A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조방법
WO2021118681A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 W. L. Gore & Associates, Inc. Porous polytetrafluoroethylene membrane having a macro-textured surface and method for making the same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019083140A1 (ko) * 2017-10-26 2019-05-02 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 그 제조방법
KR20190061848A (ko) * 2017-11-28 2019-06-05 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막
WO2020080896A1 (ko) * 2018-10-18 2020-04-23 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조방법
KR20200043920A (ko) * 2018-10-18 2020-04-28 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조방법
US11872531B2 (en) 2018-10-18 2024-01-16 Lg Chem, Ltd. Fluorine-based resin porous membrane and method for preparing the same
WO2021118681A1 (en) * 2019-12-13 2021-06-17 W. L. Gore & Associates, Inc. Porous polytetrafluoroethylene membrane having a macro-textured surface and method for making the same
CN114901384A (zh) * 2019-12-13 2022-08-12 W.L.戈尔及同仁股份有限公司 具有宏观纹理化表面的多孔聚四氟乙烯膜及其制备方法
EP4335538A1 (en) * 2019-12-13 2024-03-13 W. L. Gore & Associates, Inc. Porous polytetrafluoroethylene membrane having a macro-textured surface and method for making the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101577506B1 (ko) 표면기공 제어된 ptfe 중공사 분리막 및 그 제조방법
TWI584871B (zh) Polytetrafluoroethylene porous membrane and waterproof ventilation components
KR20120007743A (ko) Ｐｔｆｅ계 다공성막의 제조방법 및 그에 의한 다공성막
JP2003138047A (ja) 非対称性多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜とその製造方法
JP2011231321A (ja) 改良多孔質膜
KR102160201B1 (ko) 불소계 수지 다공성 막 및 그 제조방법
CN101518951A (zh) 制备ptfe膜与无机材料的混合物的方法及与其相关的组合物
JPH0240254B2 (ko)
CN111408284B (zh) 一种聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法
KR101599111B1 (ko) Ptfe 중공사막 및 그 제조 방법
KR20190062168A (ko) 불소계 수지 다공성 막의 제조방법
JPH07196831A (ja) ポリテトラフルオロエチレン多孔膜とその製造方法
TW201504311A (zh) 多孔質聚四氟乙烯膜之製造方法及多孔質聚四氟乙烯膜
KR102242547B1 (ko) 불소계 수지 다공성 막
KR20140073331A (ko) 다공성 ｐｔｆｅ 분리막 및 그 제조방법
JPS595037A (ja) 多孔質四弗化エチレン樹脂成型物の製造方法
KR102177292B1 (ko) 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조 방법
JP2007016058A (ja) ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜の製造方法及びポリテトラフルオロエチレン多孔質膜
JP3914302B2 (ja) ポリテトラフルオロエチレン製多孔質膜の製造方法
KR102285993B1 (ko) 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조 방법
JP2013053195A (ja) ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜およびその製造方法
KR20210061777A (ko) 불소계 수지 다공성 막 및 이의 제조 방법
CN113388134A (zh) 一种口罩用聚四氟乙烯薄膜及其制备方法
JPS6157328A (ja) ポリテトラフルオロエチレン多孔質体の製造法
JPS60104319A (ja) ポリテトラフルオロエチレン多孔質体及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application