KR20160104714A

KR20160104714A - 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법, 방수 통기 부재의 제조 방법 및 에어 필터 여과재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160104714A
Application number: KR1020167021147A
Authority: KR
Inventors: 시호 우치야마; 세이지 아이자와
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-09-05
Also published as: EP3093065A1; JP2015131266A; US20160325235A1; CN105899285A; WO2015105040A1

Abstract

본 발명은 PTFE파인 파우더와 액상 윤활제를 포함하는 혼합물을 시트 형상으로 압출하고, PTFE 시트를 얻는 공정 A와, PTFE 시트를 그 길이 방향을 따라서 한쌍의 롤 사이를 통과시켜서 압연하는 공정 B와, 압연한 PTFE 시트를 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열하는 공정 C와, 19℃ 이상의 온도에 있는 압연된 PTFE 시트를 그 폭 방향으로 연신하는 공정 D와, PTFE 시트로부터 액상 윤활제를 제거하는 공정 E와, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 그 길이 방향 및 폭 방향 각각에 대하여 연신하여 다공화하는 공정 F를 구비하는 방법으로 한다.

Description

폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법, 방수 통기 부재의 제조 방법 및 에어 필터 여과재의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR POLYTETRAFLUOROETHYLENE POROUS FILM, PRODUCTION METHOD FOR WATERPROOF AIR-PERMEABLE MEMBER, AND PRODUCTION METHOD FOR AIR FILTER FILTERING MEDIUM}

본 발명은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 다공질막의 제조 방법, PTFE 다공질막이 사용되는 방수 통기 부재의 제조 방법 및 PTFE 다공질막이 포집층에 사용되는 에어 필터 여과재의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, PTFE 다공질막은, PTFE 파인 파우더와 압출 보조제인 액상 윤활제를 혼합하여 얻은 혼합물을 압출하여 성형하고, 얻어진 성형체를 시트 형상으로 압연하고, 압연하여 얻은 PTFE 시트로부터 액상 윤활제를 제거하고, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 연신하여 다공화 함으로써, 제조된다.

전자 기기 및 조명 기기의 하우징에는 개구부가 설치되는 경우가 있다. 전자 기기에 있어서는, 개구부를 통해, 하우징의 내부에 수용된 마이크로폰, 스피커 등의 음향 트랜스듀서와 하우징의 외부와의 사이를 음향 에너지가 전반한다. 조명 기기의 하우징에 있어서는, 개구부를 통해, 발광체의 발열에 의해 팽창하는 공기가 외부로 배출된다. 휴대 전화로 대표되는 소형의 전자 기기 및 자동차의 헤드 램프로 대표되는 차량용 조명 기기에는 높은 방수성이 요구되는 경우가 있기 때문에, 개구부로부터의 물의 침입을 방지할 필요가 있다. 이로 인해, 이 기기의 하우징 개구부에는, 내수성과 통기성을 겸비한 방수 통기 부재가 배치되는 경우가 많다.

방수 통기 부재용의 PTFE 다공질막의 성능은, 내수성 및 통기성을 지표로 하여 평가되지만, 이들 2개의 특성은 소위 상반된 관계에 있다. 이로 인해, 내수성 및 통기성의 양쪽 모두 우수한 방수 통기 부재를 제공하는 시도가 제안되고 있다.

특허문헌 1에는, 표준 비중이 2.19 이하인 PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제를 포함하는 혼합물을, 플랫 다이를 사용하여 시트 형상으로 압출하고, PTFE 시트를 얻는 공정과, PTFE 시트를 그 길이 방향을 따라서 한 쌍의 롤 사이를 통과시켜서 압연하는 공정과, 압연한 PTFE 시트를 그 폭 방향으로 연신하는 공정과, PTFE 시트로부터 액상 윤활제를 제거하는 공정과, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 그 길이 방향 및 폭 방향 각각에 대하여 연신하여 다공화하는 공정을 구비한 PTFE 다공질막의 제조 방법이 제안되어 있다. 이 제조 방법에 의하면, 내수성 및 통기성의 양쪽이 개선된 PTFE 다공질막을 얻는 것이 가능하다.

일본 특허 공개 제2013-253214호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 제조 방법에서는, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향으로 연신했을 때, 얻어진 PTFE 다공질막의 두께가 폭 방향의 위치에 따라 상이한 경우가 있다. 이 연신 불균일이 커지면, PTFE 다공질막의 내수성 또는 통기성이 국소적으로 저하될 우려가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여, PTFE 다공질막의 연신 불균일의 억제에 적합한 PTFE 다공질막의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 목적은, 연신 불균일이 억제된 PTFE 다공질막을 구비한 방수 통기 부재의 제조 방법 및 에어 필터 여과재의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명자들의 검토에 의하면, 연신 불균일의 억제는, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향으로 연신할 때, PTFE 시트의 온도를 19℃ 이상으로 조정함으로써 달성할 수 있다.

본 발명은,

PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제를 포함하는 혼합물을 시트 형상으로 압출하여, PTFE 시트를 얻는 공정 A와,

상기 PTFE 시트를, 상기 공정 A에 있어서의 압출 방향인 상기 시트의 길이 방향을 따라서 한 쌍의 롤 사이를 통과시켜서 압연하는 공정 B와,

19℃ 미만의 온도에 있는 상기 PTFE 시트를, 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열하는 공정 C와,

19℃ 이상의 온도에 있는 압연된 상기 PTFE 시트를, 상기 시트의 길이 방향에 직교하는 폭 방향으로 연신하는 공정 D와,

상기 공정 D에 있어서 연신된 PTFE 시트로부터 상기 액상 윤활제를 제거하는 공정 E와,

상기 공정 E에 있어서 상기 액상 윤활제가 제거된 PTFE 시트를, 당해 시트의 길이 방향 및 폭 방향 각각에 대하여 연신하여, PTFE 다공질막을 얻는 공정 F

를 구비하는 PTFE 다공질막의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 그 다른 측면으로부터, PTFE 다공질막의 통기 영역을 둘러싸는 접속 영역에 고정용 부재를 접속하는 공정을 구비하는 방수 통기 부재의 제조 방법이며, 본 발명에 의한 PTFE 다공질막의 제조 방법을, 상기 PTFE 다공질막을 준비하는 공정으로서 추가로 포함하는, 방수 통기 부재의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 별도의 측면으로부터, PTFE 다공질막과 통기성 지지재를 접합하는 공정을 구비하는 에어 필터 여과재의 제조 방법이며, 본 발명에 의한 PTFE 다공질막의 제조 방법을, 상기 PTFE 다공질막을 준비하는 공정으로서 추가로 포함하는, 에어 필터 여과재의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, PTFE 다공질막의 연신 불균일을 억제할 수 있다. 본 발명에 따르면, 내수성 및 통기성이 개선된 PTFE 다공질막을 안정되게 양산하는 것이 가능해진다.

도 1a는, 본 발명에 의한 방수 통기 부재의 일 형태를 나타내는 단면도이다.
도 1b는, 본 발명에 의한 방수 통기 부재의 일 형태를 나타내는 배면도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 방수 통기 부재의 다른 일 형태를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 의한 PTFE 다공질막 및 종래의 PTFE 다공질막에 대해서, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향에 대하여 연신했을 때, PTFE 다공질막의 폭 방향의 각 위치에 있어서의 두께를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 에어 필터 유닛의 일례를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 PTFE 다공질막의 제조 방법에서는, PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제를 포함하는 혼합물이 플랫 다이(T 다이)를 사용하여 시트 형상으로 압출된다(공정 A).

계속해서, 다이로부터 압출된 PTFE 시트가, 그 길이 방향(MD, 기계 흐름 방향, 공정 A에 있어서의 압출 방향과 동일함)을 따라서 한 쌍의 롤 사이를 통과시켜서 압연된다(공정 B).

공정 B는, 폭 방향에 대한 PTFE 시트의 길이를 유지하면서 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, PTFE 시트는 그 길이 방향으로만 잡아 늘여지게 된다. 이 압연은, 구체적으로는 한 쌍의 압연 롤보다도 시트 흐름 방향의 하류측에 배치한 인장 롤에 의해 PTFE 시트를 인장하면서, 그 PTFE 시트를 당해 한 쌍의 압연 롤 사이를 통과시켜 압연함으로써, 실시할 수 있다. 이때, 인장 롤의 회전 속도를 압연 롤의 회전 속도보다도 약간 높게 설정하면, PTFE 시트가 그 폭 방향의 길이를 일정하게 유지하면서 그 길이 방향으로 압연된다. 압연된 PTFE 시트의 온도는, 롤 및 분위기의 온도에 영향을 받지만, PTFE의 상 전이점인 19℃를 하회하는 경우가 있다. 그러나, PTFE 시트의 온도가 이 정도로 낮으면, 얻어지는 PTFE 다공질막의 폭 방향에 있어서의 막 두께 분포가 커진다.

따라서, 19℃ 미만의 온도에 있는 PTFE 시트를, 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열한다(공정 C). 즉, 공정 C에서는, PTFE의 상 전이점 미만의 온도에 있는 PTFE 시트가, PTFE의 상 전이점 이상의 온도가 되도록 가열된다. 단, PTFE 시트는, 사용하는 액상 윤활제의 비점 미만, 예를 들어 200℃ 미만이 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 공정 C는, 공정 D의 직전에 실시하는 것이 바람직하다. 단, 공정 D에 있어서 연신되는 PTFE 시트의 온도가 19℃ 이상인 한, 공정 C는 공정 A의 후의 어느 단계에서 실시해도 된다. 공정 C는, 예를 들어 공정 B 전에 실시해도 상관없다.

계속해서, 19℃ 이상의 온도에 있는 PTFE 시트가 그 폭 방향으로 연신된다(공정 D). 이 연신에 의해, PTFE 시트는, 길이 방향 및 폭 방향에 대해서, 액상 윤활제를 포함한 상태에서 순차 잡아 늘여지게 된다. 공정 D에 있어서는, 연신이 개시되는 동안에 있어서 PTFE 시트의 온도가 19℃ 이상이면 된다.

이 후의 공정 E 및 F는, 기본적으로, 종래와 마찬가지로 실시된다. 구체적으로는 먼저, PTFE 시트를 가열함으로써 액상 윤활제가 제거된다(공정 E). 계속해서, PTFE 시트가 그 길이 방향 및 폭 방향으로 연신되어, PTFE 다공질막이 제조된다(공정 F). 공정 F는, PTFE의 융점 미만의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 그 후, PTFE 다공질막은, PTFE의 융점 이상의 온도로 가열되어, 소성되어도 된다(공정 G).

종래부터 실시되어 온 것과 같이, 공정 F에 있어서는, 원하는 특성이 얻어지도록 연신 배율은 적절히 조정된다. 길이 방향에 관한 연신 배율과 폭 방향에 관한 연신 배율의 곱에 의해 산출되는 연신면 배율은, PTFE 다공질막의 용도에 따라서 적절히 조정된다. 방수 통기 부재로서 제공하는 경우, 연신면 배율은, 예를 들어 4배 이상 500배 미만이 적절하다. 통기성과 내수성을 양립시키기 위해서는, 연신면 배율을 16배 이상 140배 이하, 특히 30배 이상 140배 이하, 경우에 따라서는 50배 이상 140배 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 높은 통기성이 요구되지 않는 경우에는, 연신면 배율을 16배 이상 30배 미만으로 해도 된다. 한편, 에어 필터 여과재의 포집층으로서 제공하는 경우, 연신면 배율은 150배 이상 700배 이하가 적절하다.

원료로서는, 표준 비중이 2.19 이하, 특히 2.16 이하인 PTFE 파인 파우더를 사용하는 것이 바람직하다. 표준 비중(standard specific gravity)은 SSG라고도 칭해지고, 일본 공업 규격 (JIS)K6892에 규정되는 측정법에 의해 규정되는 비중이며, 평균 분자량과 부의 상관을 나타내는 경향이 있는 것이 알려져 있다(표준 비중이 작을수록 평균 분자량은 커진다). 예를 들어, 아사히가라스 플루오로 폴리머즈사제 플루온 CD-123은 표준 비중 2.155, 평균 분자량 1200만, 동사제 플루온 CD-145는, 표준 비중 2.165, 평균 분자량 800만, 동사제 플루온 CD-1은, 표준 비중 2.20, 평균 분자량 200만이다.

이하, 본 발명의 제조 방법을 구성하는 각 공정을 보다 상세하게 설명한다.

공정 A에 있어서의 PTFE 파인 파우더와 액상 윤활제와의 혼합비는, 예를 들어 PTFE 파인 파우더 100질량부에 대하여, 액상 윤활제 5 내지 50질량부, 특히 5 내지 30질량부가 적합하다. 액상 윤활제로서는, 종래부터 사용되어 온 탄화수소유, 예를 들어 유동 파라핀, 나프타 등을 사용하면 된다. 본 발명에 있어서는, 액상 윤활제를 다량으로 배합할 필요는 없다.

공정 A에서는, PTFE 파인 파우더를 포함하는 혼합물의 압출에 플랫 다이가 사용된다. 플랫 다이(T다이)로서는, 스트레이트 매니폴드형 T 다이, 코팅 행거형 T 다이, 피쉬 테일형 T 다이를 들 수 있다. 공정 A에 있어서의 압출 성형은, 용융물의 압출 성형은 아닌, 보조제를 혼합한 페이스트의 압출 성형이기 때문에, 압출해야 할 혼합물의 점도가 높다. 이로 인해, 상기 다이 중에서는, 피쉬 테일형 T 다이(피쉬 테일 다이)의 사용이 적합하다.

공정 A에 있어서 압출하는 PTFE 시트의 두께는 0.5 내지 5.0mm, 특히 1.2 내지 2.0mm가 적절하다.

공정 B에서는, PTFE 시트가 액상 윤활제를 포함한 상태에서 압연되고, PTFE 시트가 압출시보다 얇게 잡아 늘어져, 두께가 균일화된다. 이 압연은, 예를 들어 PTFE 시트의 폭 방향의 길이가 변화하지 않는 프로세스로서 실시할 수 있다. 이 경우, 공정 B에 있어서의 압연은, PTFE 시트를 그 길이 방향만으로 잡아 늘린 프로세스이다.

공정 B에 있어서의 압연은, 구체적으로는 1쌍의 압연롤보다도 시트 흐름 방향의 하류측에 배치한 인장 롤에 의해 PTFE 시트를 인장하면서, 그 PTFE 시트를 당해 1쌍의 압연롤 사이를 통과시켜 압연함으로써, 실시하는 것이 바람직하다. 이때, 인장 롤의 회전 속도를 압연 롤의 회전 속도보다도 약간 높게 설정하면, PTFE 시트가 그 폭 방향의 길이를 일정하게 유지하면서 그 길이 방향으로 연신된다.

공정 B에 있어서의 PTFE 시트의 압연은, 압연 전의 폭 방향의 길이에 대한 압연 후의 폭 방향의 길이가 90 내지 110％, 바람직하게는 95 내지 105％의 범위가 되도록, 실시하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는, 폭 방향의 길이 변화가 상기 범위 내에 있는 경우에, 「폭 방향의 길이를 유지하면서」 압연한 것으로 한다.

공정 B에 있어서는, 압연 후의 PTFE 시트의 두께를 50 내지 2000㎛, 특히 100 내지 900㎛로 하는 것이 바람직하다. 또한, 공정 B에서는, PTFE 시트의 두께를 압연 전의 두께와 비교하여, 70％ 이하, 예를 들어 5 내지 60％로 하는 것이 바람직하다. 공정 B에 있어서의 PTFE 시트의 두께는, 압연 전의 두께와 비교하여, 30％ 이하, 예를 들어 10 내지 15％로 해도 된다.

공정 B에 있어서의 압연은, PTFE 시트에 액상 윤활제가 유지된 상태에서 실시할 필요가 있다. 이로 인해, PTFE 시트의 온도를, 액상 윤활제의 비점(200℃) 미만으로 유지하면서 실시한다. 액상 윤활제는, 그 기화열에 의해 PTFE 시트의 온도를 분위기 온도보다도 저하시키는 경우가 있다. 사용하는 롤의 온도 및 분위기 온도에 따라 다르지만, 압연되어, 표면적이 확대된 PTFE 시트의 온도가 19℃ 미만이 되는 일은 흔하다.

공정 C에서는, 압연된 PTFE 시트의 온도를 19℃ 이상, 바람직하게는 25℃ 이상, 보다 바람직하게는 30℃ 이상이 되도록 가열한다. 단, PTFE 시트의 온도는 200℃ 미만, 바람직하게는 150℃ 미만, 보다 바람직하게는 100℃ 미만이 되도록 가열하는 것이 바람직하다. PTFE 시트를 가열하는 방법에 제한은 없다. PTFE 시트는, 적외선 히터 등의 히터를 사용하여 가열해도 되고, 소정 온도로 유지된 항온조나 처리실에서 데워도 된다.

공정 D에서는, PTFE 시트에 액상 윤활제를 포함한 상태에서 그 폭 방향으로 연신된다. 이 연신은, 종래부터 폭 방향으로의 연신에 다용되어 온 텐터를 사용하여 실시하면 된다. 공정 D에 있어서의 연신 배율은, 1.2 내지 10배, 특히 2.0 내지 8.0배, 경우에 따라서는 5.0 내지 8.0배가 적당하다. 이 연신 배율이 너무 낮으면, 막 구조를 충분히 변화시키는 것이 어려워진다. 한편, 이 연신 배율이 너무 높으면, 길이 방향에 있어서의 강도 저하나 막 두께의 불균일화가 발생하는 경우가 있다.

공정 D에 있어서도, PTFE 시트에 액상 윤활제가 유지된 상태에서 실시할 필요가 있기 때문에, PTFE 시트의 온도를, 액상 윤활제의 비점(200℃) 미만으로 유지하면서 실시한다. 예를 들어, PTFE 시트의 온도를 100℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이하, 경우에 따라서는 40℃ 이하로 유지하면서 실시하는 것이 바람직하다.

공정 E에서는, 폭 방향으로 연신한 PTFE 시트로부터 액상 윤활제가 제거된다. 이 공정은, 종래대로, PTFE 시트를 건조시킴으로써, 구체적으로는 액상 윤활제를 포함하는 PTFE 시트를 액상 윤활제의 제거에 적합한 온도로 유지함으로써, 실시하면 된다. 건조에 적합한 온도는 100 내지 300℃ 정도이다.

공정 F에서는, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트가 그 길이 방향 및 폭 방향으로 순차적으로 연신되어 다공화된다. 길이 방향 및 폭 방향으로의 연신에는 종래대로, 각각, 롤의 회전 속도 상이를 이용하는 롤 연신법, 텐터를 사용하는 텐터 연신법에 의해 실시하면 된다. 길이 방향으로의 연신과 폭 방향으로의 연신은 어느 것을 먼저 실시해도 상관없다.

공정 F에 있어서의 연신 배율은, 얻어지는 PTFE 다공질막의 막 구조 및 막 특성에 큰 영향을 준다. 공정 F에 있어서의 연신 배율은, 원하는 막 특성에 따라, 적당히, 적절하게 설정하면 된다.

적절한 연신 배율은, 공정 E에 이르기까지의 각 공정에서의 압연, 연신 등의 조건에 따라서 변화하기 때문에, 그 바람직한 범위를 일률적으로 설명하는 것은 어렵다. 방수 통기 부재로서 제공하는 경우, 통상은, 그 길이 방향으로의 연신 배율에 대해서는 2 내지 50배, 특히 4 내지 20배가, 그 폭 방향으로의 연신 배율에 대해서는 3 내지 70배, 특히 4 내지 30배가 적합하다. 에어 필터 여과재의 포집층으로서 제공하는 경우, 통상은, 그 길이 방향으로의 연신 배율에 대해서는 5 내지 30배, 특히 10 내지 20배가, 그 폭 방향으로의 연신 배율에 대해서는 10 내지 40배, 특히 20 내지 30배가 적합하다. 길이 방향에의 연신(세로 연신)의 배율과 폭 방향으로의 연신(가로 연신)을 곱하여 구해지는 배율, 즉 연신면 배율의 바람직한 범위는 상기에 예시한 대로이다. 에어 필터 여과재의 포집층으로서 제공하는 경우, 연신면 배율은, 압력 손실을 저하시키기 때문에, 250배 이상, 특히 300배 이상이 바람직하고, 포집 효율의 대폭적인 저하를 방지하기 위해서, 700배 이하, 특히 600배 이하가 바람직하다. 에어 필터 여과재용의 PTFE 다공질막에 관한 바람직한 연신면 배율은, 300배 이상 700배 이하이다.

공정 F에 있어서의 연신은, PTFE의 융점(327℃) 미만의 온도, 예를 들어 60 내지 300℃, 특히 110 내지 150℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 공정 F에 있어서의 연신에 의해 가느다란 피브릴의 생성이 촉진된다.

공정 G에서는, PTFE 다공질막이 PTFE의 융점 이상의 온도로 가열된다. 이 가열 공정은, 일반적으로 「소성」이라고 불리고, PTFE 다공질 시트의 강도의 향상을 초래한다. 소성 온도는 327 내지 460℃가 적절하다.

본 발명에 의한 PTFE 다공질막의 막 두께는, 특별히 제한되지 않지만, 1㎛ 내지 300㎛, 나아가 2㎛ 내지 50㎛가 적합이다. 특히 에어 필터의 포집층으로서 제공하는 경우, PTFE 다공질막의 막 두께는 5 내지 15㎛, 나아가 7 내지 13㎛가 적합하고, 예를 들어 8 내지 12㎛로 할 수도 있다.

본 발명에 의한 PTFE 다공질막은 방수 통기막으로서 적합한 특성을 가질 수 있다. 이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 방수 통기 부재의 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b에 나타내는 방수 통기 부재는, PTFE 다공질막(1)과, 통기를 확보해야 할 하우징에 PTFE 다공질막(1)을 고정하기 위한 고정용 부재(2)를 구비하고 있다. 고정용 부재(2)는 PTFE 다공질막(1)의 통기 영역(3)을 둘러싸는 접속 영역(4)에 있어서 PTFE 다공질막(1)에 접속되어 있다. 고정용 부재(2)의 PTFE 다공질막(1)에 접속된 면과 반대측의 면은, 하우징에 형성된 개구부를 둘러싸도록 하우징의 표면에 접합되어, 하우징에 PTFE 다공질막(1)을 고정한다. 이 상태에서, 하우징의 개구부 및 통기 영역(3) 내의 막(1)을 통과하는 공기에 의해 하우징의 통기성이 확보되어, PTFE 다공질막(1)의 내수성에 의해 하우징으로의 물의 침입이 방지된다.

도 1a 및 도 1b에서는 링 형상의 고정용 부재(2)가 사용되고 있지만, 고정용 부재(2)의 형상이 링 형상으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1a 및 B에 나타낸 고정용 부재(2)는 양면 테이프이지만, 고정용 부재(2)의 형상이 테이프 형상으로 한정되는 것도 아니다. 고정용 부재(2)로서, 하우징의 개구에 감합 가능하게 성형된 수지 부재를 사용해도 된다.

도 2에 나타내는 방수 통기 부재는, PTFE 다공질막(1)과 함께, 복수의 고정용 부재(2a, 2b)를 구비하고 있다. 고정용 부재(2a, 2b)는, 고정용 부재(2)(도 1a 및 B 참조)와 동일하게, 막면에 직교하는 방향으로부터 관찰했을 때에 링 형상의 형상을 갖고, PTFE 다공질막(1)의 양쪽 주면에 있어서 통기 영역(3)을 둘러싸고 있다. 이 방수 통기 부재는, 예를 들어 전자 기기의 하우징 내부에 있어서의 사용에 적합하다. 이 경우, 예를 들어 고정용 부재(2a)는 하우징 내부에 배치되는 기기(예를 들어 스피커)에 접합되고, 고정용 부재(2b)는 하우징의 개구부를 둘러싸도록 하우징의 내면에 접합된다.

또한, 본 발명에 의한 PTFE 다공질막은 에어 필터의 포집층으로서 적합한 특성을 가질 수 있다. 본 발명에 따르면, 피브릴의 평균 직경(평균 섬유 직경)의 큰 저하를 방지하면서 PF값을 향상시킨 PTFE 다공질막을 제공할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 평균 섬유 직경을 55nm 이상, 나아가 57nm 이상, 특히 58nm 이상, 경우에 따라서는 60nm 이상, 예를 들어 55 내지 83nm, 특히 55 내지 80nm로 유지하면서, PF값을 36 이상, 나아가 37 이상, 특히 38 이상, 경우에 따라서는 40 이상으로까지 향상시킨 PTFE 다공질막을 제공할 수 있다. 평균 섬유 직경이 큰 PTFE 다공질막은, 강도의 유지에 유리하다.

또한, PF값은

PF값={-log(PT(％)/100)/(PL(Pa)/9.8)}×100

으로 부여되는 값이다. 이 식에 있어서의 PT는 투과율이며, PT(％)=100-CE(％)에 의해 정해진다. CE는, 포집 효율이며, 입자 직경 0.10 내지 0.20㎛의 디옥틸프탈레이트를 사용하여 투과 유속 5.3cm/초의 조건에서 측정했을 때의 값에 의해 정해진다. PL은 압력 손실이며, 투과 유속 5.3cm/초의 조건에서 측정했을 때의 값에 의해 정해진다.

또한, 본 발명에 따르면, 99.999％ 이상(9가 연속하는 개수를 사용하는 형식에 의해 표시하여 5N 이상), 나아가(99.9999％(6N) 이상, 특히 99.99999％(7N) 이상, 특히 99.999999％(8N) 이상의 포집 효율을 갖는 PTFE 다공질막을 제공하는 것이 가능하다. 이 정도로 높은 포집 효율을 가지면서, 본 발명의 PTFE 다공질막은, 예를 들어 220Pa 이하, 경우에 따라서는 200Pa 이하의 압력 손실을 동시에 나타낼 수 있다.

얻어진 PTFE 다공질막을 에어 필터용 여과재로서 사용하기 위해서는, 통기성 지지재와 적층하는 것이 바람직하다. 이 적층 공정은, 종래부터 실시되어 온 방법에 따라, PTFE 다공질막과 통기성 지지재를 접합함으로써 실시하면 된다.

통기성 지지재를 구성하는 섬유는, 열가소성 수지, 구체적으로는 폴리올레핀(예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)), 폴리에스테르(예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)), 폴리아미드, 또는 이들의 복합재로 구성된 것이 바람직하다.

통기성 지지재로서는 직포, 부직포, 펠트 등을 사용할 수 있지만, 부직포가 다용되고 있다. 바람직한 통기성 지지재로서 알려져 있는 대표적인 부직포는, 심초(코어-시스) 구조를 갖는 복합 섬유를 포함하고, 코어 성분(예를 들어 PET)의 융점이 시스 성분(예를 들어 PE)의 융점보다도 높은 것이다. 이 부직포는, 시스 성분을 용융시켜서 PTFE 다공질막과 접합시키는 열 라미네이트에 적합하다.

PTFE 다공질막과 통기성 지지재와의 적층은, 상술한 열 라미네이트 외에, 접착제 라미네이트 등에 의해 실시할 수도 있다. 접착제 라미네이트에서는, 예를 들어 핫 멜트 타입의 접착제 사용이 적당하다.

PTFE 다공질막과 통기성 지지재와의 적층 구조는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, PTFE 다공질막의 양면에 적어도 1층의 통기성 지지재를 배치한 구성(전형적으로는, 통기성 지지재/PTFE 다공질막/통기성 지지재의 3층 구성)으로 하는 것이 바람직하다. 단, 필요에 따라, 2층의 PTFE 다공질막을 사용한 구성(예를 들어, 통기성 지지재/PTFE 다공질막/통기성 지지재/PTFE 다공질막/통기성 지지재의 5층 구성) 등일 수도 있다. 또한, 용도에 따라서는, 직경이 세밀한 통기성 지지재를 프리 필터로서 사용하는 구성(예를 들어, 기류 상류측으로부터, 통기성 지지재(프리 필터)/통기성 지지재/PTFE 다공질막/통기성 지지재의 4층 구성)를 채용하는 것도 가능하다.

통상, 에어 필터 여과재는, 이것도 공지된 방법에 의해 플리트 가공된다. 플리트 가공은, 예를 들어 왕복식 가공기를 사용하여, 교대로 평행으로 여과재의 표면 상에 설정된 산접기 선 및 골접기 선으로 여과재를 연속된 W자 형상으로 접어 넣음으로써, 실시된다. 플리트 가공된 에어 필터 여과재는, 에어 필터 팩이라고 불리는 경우가 있다. 에어 필터 팩에는, 플리트 가공된 형상을 유지하기 위하여 스페이서가 배치되는 경우가 있다. 스페이서로서는, 비드라고 불리는 수지의 끈 형상체가 자주 사용된다. 비드는, 산접기(골접기)선에 직교하는 방향(산을 넘어 골을 건너 진행하는 방향)에 따라, 바람직하게는 복수개의 비드가 소정의 간격을 유지하면서 이 방향을 따라서 진행하도록, 여과재 상에 배치된다. 비드는, 바람직하게는 여과재의 표리면 양쪽 상에 배치된다. 비드는, 전형적으로는, 폴리아미드, 폴리올레핀 등의 수지를 용융하여 도포함으로써 형성된다.

플리트 가공된 에어 필터 여과재(에어 필터 팩)는 필요에 따라, 그 주연부를 프레임체(지지 프레임)에 의해 지지하고, 에어 필터 유닛으로 가공된다. 프레임체로서는, 에어 필터의 용도 등에 따라, 금속제 또는 수지제의 부재가 사용된다. 수지제의 프레임체를 사용하는 경우에는, 사출 성형법에 의해 프레임체를 성형함과 동시에 이 프레임체에 여과재를 고정해도 된다. 도 4에 에어 필터 유닛의 일례를 나타내었다. 에어 필터 유닛(30)은 플리트 가공된 에어 필터 여과재(10)와, 에어 필터 여과재(10)의 외측 테두리부를 고정하는 프레임체(20)를 포함한다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

PTFE 파인 파우더(다이킨사제 「폴리프론 F-104」, SSG2.171) 100중량부에 액상 윤활제(아이소파) 19중량부를 균일하게 혼합하여 혼합물을 얻었다. 계속해서, 이 혼합물을, 피쉬 테일 다이를 장착한 압출기를 사용하여 시트 형상으로 압출하였다. 압출한 PTFE 시트의 두께는 1.5mm, 폭은 20cm였다.

또한, PTFE 시트를 1쌍의 금속 압연롤 사이를 통과시켜서 압연하였다. 이 압연은, 압연의 전후에 있어서 PTFE 시트의 폭 방향의 길이가 유지되도록, 압연 롤의 하류측에 배치한 롤을 사용하여 PTFE 시트를 그 길이 방향으로 인장하면서 실시하였다. 압연하여 얻은 PTFE 시트의 두께는, 200㎛였다. 압연한 PTFE 시트의 온도는 5 내지 10℃였다.

계속해서, 압연한 PTFE 시트를, 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열하였다. 상세하게는, 압연한 PTFE 시트를, 100℃로 설정한 장치 속을 속도 7m/분으로 통과시킴으로써, 시트의 온도가 50℃가 되도록 가열하였다.

계속해서, 텐터를 사용하여, 40℃의 상태에 있는 PTFE 시트를, 액상 윤활제를 포함한 그대로 그 폭 방향으로 4배로 연신하였다. 그 후, 연신한 PTFE 시트를 150℃로 유지하여 액상 윤활제를 제거하였다.

이어서, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를, 롤 연신법에 의해 280℃의 연신 온도에서 그 길이 방향으로 12배로 연신하고, 추가로 텐터 연신법에 의해 110℃의 연신 온도에서 그 폭 방향으로 30배로 연신하여, 미소성 PTFE 다공질막을 얻었다. 액상 윤활제를 제거하고 나서 실시한 연신의 연신면 배율은 360배이다.

마지막으로, 미소성 PTFE 다공질막을, 열풍 발생로를 사용해서 400℃에서 소성하고, 띠 형상의 PTFE 다공질막을 얻었다.

상기 PTFE 다공질막을, 2매의 심초(코어-시스) 구조의 부직포(단위면적당 중량 30g/㎡, 코어 성분 PET, 시스 성분 PE, 겉보기 밀도 0.158g/㎠, 엠보싱 면적 비율 15％, 두께 0.19mm)로 끼움 지지하여, 이것을 180℃로 가열된 한 쌍의 롤 사이를 통과시킴으로써 열 라미네이트하여, 3층 구조의 에어 필터 여과재(폭 780mm, 길이 200m의 긴 여과재)를 얻었다.

이어서, 얻어진 에어 필터 여과재에 플리트 가공(산 높이(플리트 폭) 50mm, 산 수 186)을 실시하였다. 플리트 가공된 에어 필터 여과재를 절단하고, 그 주연부를 금속제의 지지 프레임에 접착제를 사용하여 접합하여, 에어 필터 유닛(크기: 610mm×610mm, 두께 65mm)을 얻었다.

(비교예 1)

압연한 PTFE 시트를 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열하지 않고, 압연한 PTFE 시트의 온도가 5 내지 10℃인 상태에서 폭 방향으로 연신한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, PTFE 다공질막을 제작하였다.

(비교예 2)

액상 윤활제(아이소파)의 배합량을 17중량부로 한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, PTFE 다공질막을 제작하였다.

실시예 1, 비교예 1 및 2의 PTFE 다공질막에 대해서, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향으로 연신했을 때, 얻어진 PTFE 다공질막의 두께를 조사하였다. 상세하게는, 눈금 간격 0.001mm, 측정자 외경 10mm의 다이얼 게이지를 사용하여, PTFE 다공질막의 길이 방향을 향하여 좌측 단부, 중앙부 및 우측 단부에 있어서의 PTFE 다공질막의 두께를 조사하였다. 실시예 1, 비교예 1 및 2의 PTFE 다공질막의 두께를 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.

실시예 1에서는, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향으로 연신했을 때, 얻어진 PTFE 다공질막의 두께가 폭 방향의 위치에 따라서 거의 동일하고, 연신 불균일이 발생하지 않았다. 비교예 1 및 2에서는, 액상 윤활제를 제거한 PTFE 시트를 폭 방향으로 연신했을 때, 얻어진 PTFE 다공질막의 중앙부에 있어서의 두께가, PTFE 다공질막의 좌측 단부 및 우측 단부에 있어서의 두께보다도 두껍고, 연신 불균일이 발생하였다.

본 발명에 의한 PTFE 다공질막은 방수 통기 부재, 에어 필터 여과재, 나아가 그 밖의 용도에 있어서 선택적 투과의 레벨 향상을 초래하는 것으로서 유용하다.

Claims

폴리테트라플루오로에틸렌 파인 파우더와 액상 윤활제를 포함하는 혼합물을 시트 형상으로 압출하고, 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를 얻는 공정 A와,
상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를, 상기 공정 A에 있어서의 압출 방향인 상기 시트의 길이 방향을 따라서 한 쌍의 롤 사이를 통과시켜 압연하는 공정 B와,
19℃ 미만의 온도에 있는 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를, 19℃ 이상의 온도가 되도록 가열하는 공정 C와,
19℃ 이상의 온도에 있는 압연된 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를, 상기 시트의 길이 방향에 직교하는 폭 방향으로 연신하는 공정 D와,
상기 공정 D에 있어서 연신된 폴리테트라플루오로에틸렌 시트로부터 상기 액상 윤활제를 제거하는 공정 E와,
상기 공정 E에 있어서 상기 액상 윤활제가 제거된 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를, 당해 시트의 길이 방향 및 폭 방향 각각에 대하여 연신하여, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 얻는 공정 F
를 구비하는 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 폴리테트라플루오로에틸렌의 융점 이상 온도에서 소성하는 공정 G를 추가로 구비하는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 B에 있어서, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트의 상기 폭 방향에 관한 길이를 유지하면서 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를 압연하는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 파인 파우더의 표준 비중이 2.19 이하인, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합물에 있어서의 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 파인 파우더와 상기 액상 윤활제와의 혼합비를, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 파인 파우더 100질량부에 대하여, 상기 액상 윤활제 5 내지 50질량부의 범위로 하는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 A에 있어서, 상기 혼합물을 피쉬 테일 다이를 사용하여 시트 형상으로 압출하고, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 시트를 얻는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 E에 있어서, 상기 길이 방향의 연신 배율과 상기 폭 방향의 연신 배율과의 곱을 4배 이상 500배 이하로 하는, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 제조 방법.
폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막의 통기 영역을 둘러싸는 접속 영역에 고정용 부재를 접속하는 공정을 구비하는 방수 통기 부재의 제조 방법이며,
제1항에 기재된 제조 방법을, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 준비하는 공정으로서 추가로 포함하는, 방수 통기 부재의 제조 방법.
폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막과 통기성 지지재를 접합하는 공정을 구비하는 에어 필터 여과재의 제조 방법이며,
제1항에 기재된 제조 방법을, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌 다공질막을 준비하는 공정으로서 추가로 포함하는, 에어 필터 여과재의 제조 방법.