KR20220104724A - 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막과 이것을 사용한 통기 여과재 및 필터 부재 - Google Patents

폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막과 이것을 사용한 통기 여과재 및 필터 부재 Download PDF

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히로키 기가미
유이치 다카무라
에이스케 구로기
고다이 우에다
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

제공되는 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막은, 복수의 노드와, 상기 복수의 노드를 접속하는 피브릴을 구비하는 노드/피브릴 구조를 갖는다. 연신 다공질막의 두께에 대한, 당해 두께 방향의 복수의 노드의 평균 길이의 비율은 10％ 이상이다. 상기 연신 다공질막은, 파손이 발생하기 어려운 막이다. 상기 연신 다공질막에서는, 사이즈 280㎛×280㎛의 상면 및 하면을 가짐과 함께, 연신 다공질막의 한쪽의 막면 및 다른 쪽의 막면에 상기 상면 및 하면이 각각 위치하는 직육면체상의 영역을 상정했을 때, 당해 영역에 포함되는 두께 1㎛당의 상기 노드의 수가 4 이하여도 된다.

Description

폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막과 이것을 사용한 통기 여과재 및 필터 부재
본 발명은 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, 「PTFE」라고 기재) 연신 다공질막과, 이것을 사용한 통기 여과재 및 필터 부재에 관한 것이다.
차량용 전장 부품 및 휴대 정보 단말기 등의 각종 전기 제품의 하우징에, 당해 하우징에 마련된 개구를 덮도록, 통기 여과재를 구비하는 필터 부재가 설치되는 경우가 있다. 통기 여과재는, 두께 방향의 통기성을 갖는 한편, 진개나 물 등의 이물의 투과를 방지한다. 필터 부재의 설치에 의해, 상기 개구에서의 이물의 통과를 방지하면서 당해 개구를 통한 통기를 확보할 수 있다. 통기 여과재로서 PTFE 연신 다공질막을 사용하는 것이 고려된다.
특허문헌 1에는, 고통기성의 PTFE 연신 다공질막이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 높은 볼 파열 강도를 갖는 고통기성의 PTFE 연신 다공질막이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-297702호 공보 일본 특허 공표 평11-515036호 공보
고통기성의 PTFE 연신 다공질막에 따르면, 예를 들어, 필터 부재의 통기성을 향상시킬 수 있고, 이에 의해, 부재의 소형화를 진척시키는 것이 가능하게 된다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 따르면, 고통기성의 PTFE 연신 다공질막을 구비하는 필터 부재로 한 경우에는, 부재의 취급 시나 하우징 등에의 배치 시에, 균열 등의 파손이 PTFE 연신 다공질막에 발생하기 쉬워진다. 또한, 파손이 발생하기 어려운 특성은, 통기성이 높지 않은 PTFE 연신 다공질막에 대해서도, 요망되고 있다.
본 발명은 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은,
복수의 노드와, 상기 복수의 노드를 접속하는 피브릴을 구비하는 노드/피브릴 구조를 갖는 PTFE 연신 다공질막이며,
상기 연신 다공질막의 두께에 대한, 상기 두께 방향의 상기 복수의 노드의 평균 길이의 비율이 10％ 이상인 PTFE 연신 다공질막
을 제공한다.
다른 측면에서 보아, 본 발명은,
두께 방향의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재이며,
상기 본 발명의 PTFE 연신 다공질막을 구비하는 통기 여과재
를 제공한다.
또 다른 측면에서 보아, 본 발명은,
두께 방향의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재를 구비하고,
상기 통기 여과재가, 상기 본 발명의 통기 여과재인 필터 부재
를 제공한다.
본 발명에 따르면, 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막이 달성된다.
도 1은 본 발명의 PTFE 연신 다공질막의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 PTFE 연신 다공질막의 단면의 확대도이다.
도 3a는 X선 CT에 의해 PTFE 연신 다공질막의 구조를 평가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 X선 CT에 의해 PTFE 연신 다공질막의 구조를 평가하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 통기 여과재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 통기 여과재의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 필터 부재의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 필터 부재의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 필터 부재의 또 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 필터 부재의 상기와는 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 필터 부재를 공급하는 양태의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11a는 실시예 1의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 관찰한 상이다.
도 11b는 실시예 1의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 12a는 실시예 2의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 12b는 실시예 2의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 13a는 실시예 3의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 13b는 실시예 3의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 14a는 실시예 4의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 14b는 실시예 4의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 15a는 비교예 1의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 15b는 비교예 1의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 16a는 비교예 2의 PTFE 연신 다공질막의 표면을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 16b는 비교예 2의 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)을 SEM에 의해 관찰한 상이다.
도 17은 실시예 및 비교예의 PTFE 연신 다공질막에서의 두께 방향의 통기도와 전체 응집력의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 PTFE 연신 다공질막의 일례를 도 1에 도시한다. 도 1의 PTFE 연신 다공질막(1)은, 복수의 노드(결절)와, 당해 복수의 노드를 접속하는 피브릴을 구비하는 노드/피브릴 구조를 갖는다. 노드는, PTFE의 응집 부분이다. PTFE 연신 다공질막(1)은, 통상, PTFE 시트의 연신에 의해 형성된다. 이 형성 방법에 있어서, 연신에 의해 미세한 섬유상이 된(피브릴화된) 부분이 피브릴에 상당한다. 한편, 피브릴화되지 않고, PTFE의 응집 상태가 유지된 부분이 노드에 상당한다. 하나의 노드에는, 통상, 복수의 피브릴이 접속되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, PTFE 연신 다공질막(1)에서는, 당해 막(1)의 두께 T에 대한, 복수의 노드(11)의 두께 방향의 평균 길이 LM(두께 방향의 노드(11)의 길이 L의 평균값)의 비율 R(=LM/T)이 10％ 이상이다. 또한, 도 2는 PTFE 연신 다공질막(1)의 단면의 확대도(피브릴의 도시는 생략)이다. 비율 R은, 12％ 이상, 14％ 이상, 15％ 이상, 16％ 이상, 나아가 18％ 이상이어도 된다. 비율 R이 큰 것은, PTFE 연신 다공질막(1)의 두께 방향으로 각각의 노드(11)가 길게 연장되어 있는 것을 의미한다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 예를 들어 필터 부재의 취급 시나 하우징에의 배치 시 등에 있어서 발생할 수 있는 PTFE 연신 다공질막(1)의 파손은, 막(1)의 응집력을 초과한 힘이 당해 막에 가해지는 것에 의한 파괴(응집 파괴)에 기인한다. 두께 방향으로 길게 연장된 노드(11)는 PTFE 연신 다공질막(1)의 응집력을 향상시켜서 응집 파괴를 억제할 수 있다. 따라서, PTFE 연신 다공질막(1)은 파손이 발생하기 어렵다.
PTFE 연신 다공질막(1)은 또한 특징적인 노드/피브릴 구조를 가질 수 있다. 사이즈 280㎛×280㎛의 상면 및 하면을 가짐과 함께, PTFE 연신 다공질막(1)의 한쪽의 막면 및 다른 쪽의 막면에 상면 및 하면이 각각 위치하는 직육면체상의 영역을 상정했을 때, 당해 영역에 포함되는 두께 1㎛당의 노드(11)의 수 N은, 예를 들어, 4 이하이다. 수 N은, 3 이하, 2 이하, 1.5 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 나아가 0.9 이하여도 된다. 수 N의 하한은, 예를 들어, 0.3 이상이다. 종래의 PTFE 연신 다공질막은, 두께 방향으로 노드가 분할되어 있는 정도가 높아, 비율 R 및 수 N에 대하여 상기 범위를 달성할 수 없다.
두께 방향의 노드(11)의 길이 L, 길이 L의 평균값인 평균 길이 LM 및 상기 노드(11)의 수 N은, 예를 들어, PTFE 연신 다공질막(1)에 대한 X선 CT 장치를 사용한 3차원 화상 구조 해석에 의해 평가할 수 있다(도 3a 및 도 3b 참조). 우선, 막면과 평행한 방향으로 280㎛×280㎛ 및 두께 방향으로 PTFE 연신 다공질막(1)의 전체를 포함하는 직육면체상의 평가 영역(21)을 당해 막(1)에 설정한다. 평가 영역(21)의 두께는, PTFE 연신 다공질막(1)의 두께보다 커도 상관없지만(도 3a 참조), 구축하는 3차원 화상의 해상도를 확보하기 위해서는, PTFE 연신 다공질막(1)의 두께의 5배 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, PTFE 연신 다공질막(1)이 부직포 등의 통기성 지지재와 적층되어 있는 경우에는, 통기성 지지재는 평가 영역(21)에 포함되지 않도록 한다. 다음으로, 소정의 간격으로 슬라이스 위치를 회전시키면서 연속 투과상을 취득한다. 회전은, 예를 들어 막(1)의 MD 방향을 X 방향, TD 방향을 Y 방향, 두께 방향을 Z 방향으로 하여, 막(1)의 주면의 중심을 통과하여 Z 방향으로 연장되는 회전축에 대하여 실시한다. 취득하는 연속 투과상의 수는, 바람직하게는 300 이상, 보다 바람직하게는 500 이상, 더욱 바람직하게는 700 이상, 특히 바람직하게는 800 이상이다. 다음으로, 취득한 연속 투과상을 사용하여, 평가 영역(21)의 3차원 화상을 구축한다. 3차원 화상의 구축에는, X선 CT 장치에 부속된 소프트웨어를 사용할 수 있다. 다음으로, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여, 구축한 3차원 화상으로부터 노드(11)를 추출한다(도 3a 참조). 노드(11)는 PTFE 연신 다공질막(1)에서의 공극과 그 이외의 부분, 전형적으로는 노드(11) 및 피브릴의 2치화, 그리고 2치화 후의 노드(11)와 피브릴의 분리에 의해 추출할 수 있다. 2치화는, Li법(C.H. Li and C.K. Lee, Minimum cross entropy thresholding, Pattern Recognition, vol.26, No.4, pp.617-625, 1993 참조)에 의한 실시가 바람직하다. 노드(11)와 피브릴은, 통상, 직경에 의해 분리할 수 있다. 노드(11)의 직경은, 예를 들어 1㎛ 이상이고, 1.5㎛ 이상, 2㎛ 이상, 3㎛ 이상이어도 된다. 피브릴의 직경은, 예를 들어 1㎛ 미만이고, 0.8㎛ 이하, 0.5㎛ 이하, 0.1㎛ 이하여도 된다. 본 명세서에서 「직경」이란, 3차원의 대상물의 내부만에 존재하고, 또한, 대상물의 무게 중심을 통과하는 가상의 선분 중, 최단의 선분의 길이에 의해 정할 수 있다. 또한, 노드(11)와 피브릴의 분리는, 보다 간편적인 방법으로서, 예를 들어, X선 CT에 의해 구축한 3차원 화상에 표시되어 있는 PTFE체의 체적에 기초하여 실시할 수 있고, 예를 들어, X선 CT의 분해능(해상도)을 0.35㎛/pixel로 했을 때, 500voxel(21.44㎛3) 이하의 체적을 갖는 PTFE체를 피브릴과, 500voxel(21.44㎛3)을 초과하는 체적을 갖는 PTFE체를 노드로, 각각, 판단해도 된다. 화상 해석 소프트웨어는, 예를 들어, 미국 국립 위생 연구소가 개발한 무료 소프트웨어인 ImageJ이다. ImageJ에서는, Li법에 의한 2치화를 실시할 수 있다. 또한, ImageJ에서는, 노이즈 제거 커맨드의 역치 조정에 의해, 노드(11)와 피브릴을 분리할 수 있다. 추출한 노드(11)의 수를 PTFE 연신 다공질막(1)의 두께(단위: ㎛)로 나누어, 상기 수 N을 구할 수 있다. 다음으로, 추출한 각 노드(11)에 외접하는 직육면체(22)(각 면이 X-Y 평면, X-Z 평면 및 Y-Z 평면과 평행)를 화상 해석 소프트웨어 상에서 상정한다. 당해 직육면체(22)의 막 두께 방향의 길이 L2를, 당해 각 노드(11)의 길이 L로 할 수 있다(도 3b 참조). 평가 영역(21)에 포함되는 모든 노드(11)에 대하여 길이 L을 평가하고, 그 평균값을 평균 길이 LM으로 할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 노드(11)의 평균 길이 LM의 상한은, 예를 들어 70㎛ 이하이고, 60㎛ 이하, 50㎛ 이하, 40㎛ 이하, 30㎛ 이하, 나아가 20㎛ 이하여도 된다. 평균 길이 LM의 하한은, 예를 들어 5㎛ 이상이고, 7㎛ 이상, 나아가 9㎛ 이상이어도 된다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 노드(11)의 체적분율은, 예를 들어, 5％ 이상이고, 7％ 이상, 8.5％ 이상, 나아가 10％ 이상이어도 된다. 체적분율의 상한은, 예를 들어, 30％ 이하이고, 25％ 이하, 나아가 20％ 이하여도 된다. 체적분율의 적절한 범위는, 고통기성이면서 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막의 달성에 기여한다. 체적분율은, 상기 3차원 화상 해석에 의해 평가할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 노드 각도 α의 평균값은, 예를 들어, 60도 이상이고, 65도 이상, 나아가 70도 이상이어도 된다. 노드 각도 α의 평균값의 상한은, 90도 이하이고, 85도 이하, 나아가 80도 이하여도 된다. 상기 평균값의 적절한 범위는, 고통기성이면서 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막의 달성에 기여한다. 노드 각도 α는, X-Z 평면 및 Y-Z 평면으로부터 선택되는 평면 중 노드(11)의 두께를 관찰할 수 있는 평면(후술하는 방법 A에 있어서 MD 방향으로 연신 A를 실시한 경우에는, 통상, 막을 MD 방향으로 절단한 X-Z 평면)의 상에 대하여, 노드(11)의 상단과 하단을 통과하고, 또한 노드(11)를 내포하는 최소 면적의 타원을 상정했을 때, 당해 타원의 장축이 X-Y 평면에 대하여 이루는 각도이다. 노드 각도 α 및 그 평균값은, 상기 3차원 화상 해석에 의해 평가할 수 있다(평면의 상은, 평가 영역의 3차원 화상으로부터 추출할 수 있음). 평균값은, 평가 영역(21)에 포함되는 모든 노드(11)의 평균값이다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 노드(11)의 평균 두께는, 예를 들어, 0.5 내지 5㎛이고, 1 내지 3㎛여도 된다. 평균 두께의 적절한 범위는, 고통기성이면서 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막의 달성에 기여한다. 노드(11)의 두께 및 평균 두께는, 상기 3차원 화상 해석(X-Z 평면 및 Y-Z 평면으로부터 선택되는 평면 중 노드(11)의 두께를 관찰할 수 있는 평면의 상의 해석)에 의해 평가할 수 있다. 노드(11)의 두께는, 상기 평면의 상 위에서 노드(11)를 나타내는 전체 픽셀에 대하여 각 픽셀을 중심으로 하는 노드(11)의 내접원을 그리고, 내접원이 중복된 경우에는 보다 큰 면적을 갖는 내접원만을 남기는 것을 반복하여, 남은 각 내접원의 직경을 히스토그램화하고, 히스토그램화한 직경의 분포에서의 평균값(개수 평균값)으로서 정할 수 있다. 평균 두께는, 평가 영역(21)에 포함되는 모든 노드(11)의 두께의 평균값이다.
노드(11)는 두께 방향으로 분할되어 있는 정도가 낮다. 이 때문에, PTFE 연신 다공질막(1)은 높은 통기성을 가질 수 있다. PTFE 연신 다공질막(1)의 두께 방향의 통기도는, 프레지어 통기도에 의해 표시하여, 4cm3/(초·cm2) 이상이어도 된다. 당해 통기도는, 4.5cm3/(초·cm2) 이상, 5.0cm3/(초·cm2) 이상, 6.0cm3/(초·cm2) 이상, 7.0cm3/(초·cm2) 이상, 나아가 8.0cm3/(초·cm2) 이상이어도 된다. 당해 통기도의 상한은, 예를 들어, 20.0cm3/(초·cm2) 이하이다. 또한, 높은 통기성을 갖는 막일수록, 응집력은 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, PTFE 연신 다공질막(1)이 높은 통기성을 갖는 경우에, 본 발명의 효과는 보다 현저해진다. 단, PTFE 연신 다공질막(1)의 면내 방향의 통기성은 높지 않아도 되고, 당해 막은, 예를 들어, 상기 범위로 나타내어지는 것보다도 낮은 면내 방향의 통기도를 갖고 있어도 된다.
프레지어 통기도는, 일본 공업 규격(이하, 「JIS」라고 기재) L1096에 정해진 통기성 측정 A법(프레지어형법)에 준거하여 구해진다. 또한, PTFE 연신 다공질막(1)의 사이즈가, 프레지어형법에서의 시험편의 사이즈(약 200mm×200mm)에 못미치는 경우에도, 측정 에어리어의 면적을 제한하는 측정 지그를 사용함으로써, 프레지어 통기도의 평가가 가능하다. 측정 지그의 일례는, 원하는 측정 에어리어의 면적에 대응한 단면적을 갖는 관통 구멍이 중앙에 형성된 수지판이다. 예를 들어, 1mm 또는 그 미만의 직경을 갖는 원형의 단면을 갖는 관통 구멍이 중앙에 형성된 측정 지그를 사용할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)은, 상기 노드/피브릴 구조에 의해, 면내 방향의 전체에 평균하여 높은 응집력(박리 응집력)을 가질 수 있다. PTFE 연신 다공질막(1)의 전체 응집력은, 1.9(N/20mm)2 이상이어도 된다. 이 경우, 상기 파손을 더욱 억제할 수 있다. 전체 응집력은, PTFE 연신 다공질막(1)에서의 면내의 제1 방향으로의 박리 응집력과, 제1 방향과 면내에서 직교하는 제2 방향으로의 박리 응집력의 곱에 의해 나타내어진다. 제1 방향은, 예를 들어, MD 방향이다. 제2 방향은, 예를 들어, TD 방향이다. 전체 응집력은, 2.0(N/20mm)2 이상, 2.5(N/20mm)2 이상, 2.8(N/20mm)2 이상, 나아가 3.0(N/20mm)2 이상이어도 된다. 전체 응집력의 상한은, 예를 들어, 25.0(N/20mm)2 이하이고, 20.0(N/20mm)2 이하, 15.0(N/20mm)2 이하, 10.0(N/20mm)2 이하, 8.0(N/20mm)2 이하, 나아가 6.4(N/20mm)2 이하여도 된다.
PTFE 연신 다공질막은, 통상, 원 시트인 미연신의 PTFE 시트를, 시트 면내에서의 서로 직교하는 2개의 방향, 예를 들어 MD 방향 및 TD 방향으로 연신하여 형성된다. 방향마다의 연신 조건은 상이한 것이 통상이고, 이 때문에, 상기 서로 직교하는 2개의 방향 사이에서 막의 기계적 특성이 상이한 것이 통상이다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 예를 들어 필터 부재에 내장된 경우에는, 어느 한 방향으로 높은 박리 응집력을 갖고 있다고 해도, 이와 상이한 방향의 박리 응집력이 낮을 때는, 부재의 취급 시나 하우징에의 배치 시에 막이 파손되는 경향이 있다. 전체 응집력은, 면내의 제1 방향으로의 박리 응집력과, 제1 방향과 면내에서 직교하는 제2 방향으로의 박리 응집력의 곱이다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 전체 응집력이 1.9(N/20mm)2 이상인 PTFE 연신 다공질막(1)은, 막의 면내 방향으로 평균하여 높은 박리 응집력을 갖는다고 판단할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 제1 방향으로의 박리 응집력은, 예를 들어, 1.70(N/20mm) 이상이고, 1.80(N/20mm) 이상, 1.90(N/20mm) 이상, 나아가 2.00(N/20mm) 이상이어도 된다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서의 제2 방향으로의 박리 응집력은, 예를 들어, 1.15(N/20mm) 이상이고, 1.20(N/20mm) 이상, 1.40(N/20mm) 이상, 1.50(N/20mm) 이상, 1.60(N/20mm) 이상, 나아가 1.70(N/20mm) 이상이어도 된다.
제1 방향으로의 박리 응집력과 제2 방향으로의 박리 응집력의 평균(산술 평균)에 의해 나타내어지는 PTFE 연신 다공질막(1)의 평균 응집력은, 예를 들어, 1.40(N/20mm) 이상이고, 1.50(N/20mm) 이상, 1.60(N/20mm) 이상, 1.70(N/20mm) 이상, 나아가 1.80(N/20mm) 이상이어도 된다.
PTFE 연신 다공질막(1)에서는, 두께 방향의 통기도와 전체 응집력이 높은 레벨로 양립 가능하다. PTFE 연신 다공질막(1)은 두께 방향의 통기도를 PT, 전체 응집력을 CT로 표시하여, 식 CT≥-0.33×PT+3.67을 충족시키고 있어도 되고, 식 CT≥-0.57×PT+6.14를 충족시키고 있어도 된다.
본 명세서에서, PTFE에는 변성 PTFE가 포함된다. 바꾸어 말하면, PTFE 연신 다공질막(1)에는, 변성 PTFE의 연신 다공질막이 포함된다. 변성 PTFE는, 테트라플루오로에틸렌(이하, 「TFE」라고 기재함)과 변성 코모노머의 공중합체이다. 공중합체에서의 TFE 단위의 함유율은, 예를 들어, 95질량％ 이상이고, 바람직하게는 97질량％ 이상, 보다 바람직하게는 99질량％ 이상이다. 변성 코모노머는, 예를 들어, 에틸렌, 퍼플루오로알킬비닐에테르, 헥사플루오로프로필렌 및 퍼플루오로메틸비닐에테르로부터 선택되는 적어도 1종이다. 단, PTFE로부터는, 변성 PTFE가 제외되어 있어도 된다. 바꾸어 말하면, PTFE는, 미변성 PTFE(TFE의 호모폴리머)여도 된다.
PTFE의 표준 비중(SSG)은 2.18 이하여도 된다. SSG는 JIS K6935-1에 정해져 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)의 단위 면적당 중량은, 예를 들어, 1.0g/m2 이상이고, 7.0g/m2 이상, 8.0g/m2 이상, 10.0g/m2 이상, 12.0g/m2 이상, 나아가 13.0g/m2 이상이어도 된다. 단위 면적당 중량의 상한은, 예를 들어, 87.2g/m2 이하이다. 단위 면적당 중량은, PTFE 연신 다공질막(1)의 중량을 주면의 면적으로 나누어 구할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)의 두께는, 예를 들어, 10㎛ 이상이고, 30㎛ 이상, 35㎛ 이상, 40㎛ 이상, 나아가 45㎛ 이상이어도 된다. 두께의 상한은, 예를 들어, 200㎛ 이하이고, 100㎛ 이하여도 된다.
PTFE 연신 다공질막(1)의 기공률은, 예를 들어, 80％ 이상이고, 85％ 이상, 88％ 이상, 나아가 90％ 이상이어도 된다. 기공률의 상한은, 예를 들어, 99％ 이하이다. 기공률은, 막의 질량, 두께, 면적(주면의 면적) 및 PTFE의 진밀도를 하기의 식에 대입하여 산출할 수 있다. 또한, PTFE의 진밀도는 2.18g/cm3이다.
기공률(％) = {1-(질량[g]/(두께[cm]×면적[cm2]×진밀도[g/cm3]))}×100
PTFE 연신 다공질막(1)의 부피 밀도는, 예를 들어, 0.30g/cm3 이하이고, 0.25g/cm3 이하, 0.20g/cm3 이하, 0.19g/cm3 이하, 0.18g/cm3 이하, 0.16g/cm3 이하, 나아가 0.15g/cm3 이하여도 된다. 부피 밀도의 하한은, 예를 들어, 0.08g/cm3 이상이다. 부피 밀도의 적절한 범위는, 고통기성이면서 파손이 발생하기 어려운 PTFE 연신 다공질막의 달성에 기여한다. 부피 밀도는, PTFE 연신 다공질막(1)의 단위 면적당 중량 및 두께로부터 구할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)의 내수압(한계 내수압)은, 예를 들어, 30kPa 이상이고, 35kPa 이상, 40kPa 이상, 44kPa 이상, 나아가 50kPa 이상이어도 된다. 내수압의 상한은, 예를 들어, 500kPa 이하이다. 내수압은, 측정 지그를 사용하여, JIS L1092에 정해진 내수도 시험 A법(저수압법) 또는 B법(고수압법)에 준거하여, 이하와 같이 측정할 수 있다.
측정 지그의 일례는, 직경 1mm의 관통 구멍(원형의 단면을 가짐)이 중앙에 마련된, 직경 47mm의 스테인리스제 원판이다. 이 원판은 내수압을 측정할 때 가해지는 수압에 의해 변형되지 않는 두께를 갖는다. 이 측정 지그를 사용한 내수압의 측정은 이하와 같이 실시할 수 있다.
측정 지그의 관통 구멍의 개구를 덮도록, 당해 지그의 한쪽의 면에 평가 대상인 PTFE 연신 다공질막(1)을 고정한다. 고정은, 내수압의 측정 중, 막의 고정 부분으로부터 물이 새지 않도록 행한다. 막의 고정에는, 개구의 형상과 일치하는 형상을 갖는 통수구가 중심부에 펀칭된 양면 점착 테이프를 이용할 수 있다. 양면 점착 테이프는, 통수구의 둘레와 개구의 둘레가 일치하도록 측정 지그와 막 사이에 배치하면 된다. 다음으로, 막을 고정한 측정 지그를, 막의 고정면과는 반대측의 면이 측정 시의 수압 인가면이 되도록 시험 장치에 세트하여, JIS L1092의 내수도 시험 A법(저수압법) 또는 B법(고수압법)에 따라 내수압을 측정한다. 단, 내수압은, PTFE 연신 다공질막(1)의 막면의 1개소로부터 물이 나왔을 때의 수압에 기초하여 측정한다. 측정한 내수압을, PTFE 연신 다공질막(1)의 내수압으로 할 수 있다. 시험 장치에는, JIS L1092에 예시되어 있는 내수도 시험 장치와 마찬가지의 구성을 가짐과 함께, 상기 측정 지그를 세트 가능한 시험편 설치 구조를 갖는 장치를 사용할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)은 단층의 막이어도 된다.
PTFE 연신 다공질막(1)에는, 발수 처리 및 발유 처리와 같은 발액 처리가 실시되어 있어도 된다. 발액 처리는, 불소계 화합물 등의 발액성 물질의 코팅에 의해 실시할 수 있다. 코팅에는 공지된 방법을 채용할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)에는, 착색 처리가 실시되어 있어도 된다. 착색 처리는, 예를 들어, PTFE 연신 다공질막(1)을 염색 처리하거나, PTFE 연신 다공질막(1)에 착색제를 포함시키거나 하여 실시할 수 있다. 착색 처리는, 380 내지 500nm의 범위에 파장을 갖는 광이 흡수되도록 실시해도 된다. 이 경우, PTFE 연신 다공질막(1)을 청색, 회색, 갈색, 분홍색, 녹색, 황색 등으로 착색할 수 있다.
PTFE 연신 다공질막(1)은, 예를 들어, 두께 방향으로의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재에 사용할 수 있다. 이물의 예는, 진애 등의 입자 및 물방울 등의 액체의 물이다. 단, PTFE 연신 다공질막(1)의 용도는 상기 예에 한정되지는 않는다.
PTFE 연신 다공질막(1)은, 예를 들어, 이하의 방법 A에 의해 제조할 수 있다. PTFE 연신 다공질막(1)은 방법 A에 의해 얻은 막이어도 된다. 단, PTFE 연신 다공질막(1)의 제조 방법은 방법 A에 한정되지는 않는다.
[방법 A]
미소성의 PTFE 시트를, PTFE의 융점 미만의 연신 온도에서 소정의 방향으로 연신하고(연신 A);
연신 A를 거친 시트를, PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성하고(소성 B);
소성 B를 거친 시트를, PTFE의 융점 미만의 연신 온도에서 상기 소정의 방향과는 상이한 방향으로 더 연신한다(연신 C).
(연신 A)
연신 A에서는, 미소성의 PTFE 시트를 PTFE의 융점(결정의 융점인 343℃) 미만의 연신 온도에서 소정의 방향으로 연신한다. 연신 A는, 예를 들어, 연신 A를 실시하는 온도(연신 온도)로 제어된 가열로 내에서 실시할 수 있다. 연신 A는, 예를 들어, 롤 연신에 의해 실시할 수 있다. 단, 연신 A를 실시하는 방법은 상기 예에 한정되지는 않는다.
연신 A의 연신 온도는, 예를 들어, 200 내지 340℃이고, 280 내지 330℃여도 된다.
연신 A의 연신 배율은, 예를 들어, 1.5 내지 10.0배이고, 2.0 내지 8.0배여도 된다. 두께 방향의 통기도와 전체 응집력을 보다 높은 레벨로 양립시킬 경우, 연신 배율은, 바람직하게는 4.0 내지 5.0배이다. 두께 방향의 통기도와 전체 응집력을 높은 레벨로 양립시키면서 내수압을 향상시킬 경우, 연신 배율은, 바람직하게는 3.0 내지 4.0배이다.
연신 A의 방향(소정의 방향)은, 예를 들어, PTFE 시트의 MD 방향이다. PTFE 시트가 띠상인 경우에는, 연신 A의 방향은 PTFE 시트의 길이 방향이어도 된다.
연신 A는, 시간당의 연신의 정도를 억제한 상태에서 실시하는 것이 바람직하다. 억제된 연신 A가, 상기 노드/피브릴 구조를 갖는 PTFE 연신 다공질막(1)의 형성에 기여한다고 생각된다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 억제된 연신 A 및 그 후의 소성 B에 의해, 면내 방향뿐만 아니라 막의 두께 방향으로도 길게 연장된 노드(11)가 형성되는 경향이 있다. 억제된 연신은, 예를 들어, 시간당의 연신 배율을 저하시킴으로써 실시할 수 있다. 시간당의 연신 배율은, 변형 속도에 의해 표시하여, 예를 들어, 0.5 내지 5.0/분이고, 0.5 내지 3.0/분, 0.5 내지 2.0/분, 나아가 0.5 내지 1.9/분이어도 된다. 변형 속도는, 연신 속도(m/분)를 연신 거리(m)로 나누어 구할 수 있다. 변형 속도는, 통상, 연신 A에 있어서 일정하게 한다.
(소성 B)
소성 B에서는, 연신 A를 거친 시트를 PTFE의 융점 이상의 온도에서 소성한다. 소성 B는, 예를 들어, 소성 B를 실시하는 온도(소성 온도)로 제어된 가열로 내에서 실시할 수 있다.
소성 온도는, 예를 들어, 350 내지 400℃이고, 355 내지 395℃여도 된다. 소성 시간은, 예를 들어, 10 내지 40초이고, 12 내지 38초여도 된다.
소성 B는, 시트를 연신하지 않은 상태에서 실시하는 것이 바람직하다. 당해 상태에서의 소성을 연신 A와 연신 C 사이에 실시하는 것이, 상기 노드/피브릴 구조를 갖는 PTFE 연신 다공질의 형성에 기여한다고 추정된다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 연신 A에 의해 형성된 상기 노드(11)가 소성 B에 의해 열고정되고, 이에 의해, 피브릴 간의 공극을 확장시키는 연신 C에 의해서도 상기 노드(11)의 구조가 유지된다. 단, 온도의 변화에 의해 발생할 수 있는 시트의 느슨해짐이나 늘어남을 수정하기 위한 약간의 연신이나 수축은 허용된다. 소성 B에서 허용되는 연신 배율은, 예를 들어, 0.80 내지 2.00배이고, 0.90 내지 1.10배가 바람직하다. 1 미만의 연신 배율은 수축을 의미한다. 또한, 소성 B를 거쳐 얻은 PTFE 연신 다공질막(1)은 소성막이다. 이 측면에서, PTFE 연신 다공질막(1)은 소성막이어도 된다.
(연신 C)
연신 C에서는, 소성 B를 거친 시트를 PTFE의 융점 미만의 연신 온도에서 상기 소정의 방향과는 상이한 방향으로 더 연신한다. 연신 C는, 예를 들어, 연신 C를 실시하는 온도(연신 온도)로 제어된 가열로 내에서 실시할 수 있다. 연신 C는, 예를 들어, 텐터 연신에 의해 실시할 수 있다. 단, 연신 C를 실시하는 방법은 상기 예에 한정되지는 않는다.
연신 C의 연신 온도는, 예를 들어, 40 내지 340℃이고, 100 내지 330℃여도 된다.
연신 C의 연신 배율은, 예를 들어, 2 내지 15배이고, 4 내지 10배여도 된다.
연신 C의 방향은, 전형적으로는, 연신 A의 방향에 대하여 시트 면내에서 대략 수직의 방향이다. 연신 C의 방향은, 예를 들어, PTFE 시트의 TD 방향이다. PTFE 시트가 띠상인 경우에는, 연신 C의 방향은 PTFE 시트의 폭 방향이어도 된다.
방법 A에서는, 필요에 따라, 연신 A 및 연신 C 이외의 다른 연신을 실시해도 된다. 단, PTFE 시트에 대하여 최초에 실시하는 연신은 연신 A인 것이 바람직하다. 방법 A에서는, 연신 A 및 연신 C만을 PTFE 시트의 연신으로서 실시해도 된다. 연신 A, 소성 B 및 연신 C는, 연속적으로 실시해도 된다.
방법 A에 의해 얻은 PTFE 연신 다공질막(1)은, 전형적으로는, 2축 연신막이다. 이 측면에서, PTFE 연신 다공질막(1)은 2축 연신막이어도 된다.
방법 A에 제공하는 미소성의 PTFE 시트는, 예를 들어, PTFE 미분말(파인 파우더)과 액상 윤활제의 혼합물을, 압출 및/또는 압연에 의해 시트상으로 성형하여 형성할 수 있다. 액상 윤활제는, 가열이나 추출 등의 방법에 의해, 연신 A 전에 PTFE 시트로부터 제거하는 것이 바람직하다. 또한, 액상 윤활제의 제거 후에는, 미소성의 PTFE 시트의 두께 방향으로 압축력을 인가하지 않는 것이 바람직한데, 바꾸어 말하면, 상기 압축력의 인가에 의한 치밀화가 이루어져 있지 않은 PTFE 시트(비치밀화 시트)를 연신하는 것이 바람직하다.
PTFE 미분말에는 시판중인 제품, 예를 들어, 폴리프론 F-104(다이킨 고교제), 플루온 CD-123E, 플루온 CD-145E(AGC제), 테플론 6J(미츠이·케머스 플로로 프로덕츠제) 등을 사용할 수 있다.
액상 윤활제의 예는, 유동 파라핀, 나프타, 화이트 오일, 톨루엔 및 크실렌 등의 탄화수소유, 각종 알코올류, 케톤류, 그리고 에스테르류이다. 단, 액상 윤활제는, PTFE 미분말의 표면을 적시는 것이 가능함과 함께, 상기 혼합물을 시트상으로 성형한 후에 제거 가능한 한, 상기 예에 한정되지는 않는다.
PTFE 미분말과 액상 윤활제의 혼합비는, 통상, PTFE 미분말 100중량부에 대하여 액상 윤활제가 5 내지 50중량부 정도이다.
미소성의 PTFE 시트의 두께는, 얻고 싶은 PTFE 연신 다공질막(1)의 두께에 의해 조정할 수 있고, 예를 들어, 0.05 내지 0.5mm 정도이다.
방법 A에서는, 필요에 따라, 연신 C 이후에 임의의 공정을 실시할 수 있다. 공정의 예는, PTFE의 융점 이상의 온도로 시트를 유지하는 열고정이다. 열고정에 의해, 연신된 시트의 구조가 유지된다. 열고정은, 소성 B와 마찬가지로 실시할 수 있다. 열고정은 연신 C에 이어 연속적으로 실시해도 된다.
[통기 여과재]
본 발명의 통기 여과재의 일례를 도 4에 도시한다. 도 4의 통기 여과재(2(2A))는 PTFE 연신 다공질막(1)을 구비한다. 본 발명의 통기 여과재의 다른 일례를 도 5에 도시한다. 도 5의 통기 여과재(2(2B))는 통기성 지지재(3)를 더 구비한다. 통기성 지지재(3)는, PTFE 연신 다공질막에 적층되어 있다. 통기성 지지재(3)에 의해, 통기 여과재(2)로서의 강도 및 취급성을 향상시킬 수 있다.
통기성 지지재(3)는, 통상, PTFE 연신 다공질막(1)에 비하여 두께 방향으로 높은 통기성을 갖는다. 통기성 지지재(3)의 예는, 직포, 부직포, 네트 및 메시이다. 통기성 지지재(3)를 구성하는 재료의 예는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀, 그리고 아라미드 수지이다. 통기성 지지재(3)의 형상은, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, PTEF 연신 다공질막(1)의 형상과 동일해도 되고, 달라도 된다. 통기성 지지재(3)는, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, PTFE 연신 다공질막(1)의 주연부에 대응하는 형상을 갖고 있어도 된다. 당해 형상은, PTFE 연신 다공질막(1)의 형상이 원형인 경우, 링 형상이다. 통기성 지지재(3)의 구성 및 형상은 상기 예에 한정되지는 않는다.
통기 여과재(2B)는 PTFE 연신 다공질막(1)의 한쪽의 면에 배치된 하나의 통기성 지지재(3)를 구비한다. 통기 여과재(2)는 2개 이상의 통기성 지지재(3)를 구비하고 있어도 된다. 통기 여과재(2)에서는, PTFE 연신 다공질막(1)의 양쪽의 면에 통기성 지지재(3)가 배치되어 있어도 된다. PTFE 연신 다공질막(1)과 통기성 지지재(3)는, 열용착 및 초음파 용착 등의 용착, 접착제 또는 점착제 등에 의해 접합되어 있어도 된다.
통기 여과재(2)는 상술한 것 이외의 임의의 층 및/또는 부재를 구비하고 있어도 된다.
통기 여과재(2)의 두께는, 예를 들어, 10 내지 300㎛이고, 50 내지 200㎛여도 된다.
통기 여과재(2)의 단위 면적당 중량은, 예를 들어, 1.0 내지 200.0g/m2이고, 10.0 내지 100.0g/m2이어도 된다.
통기 여과재(2)는, PTFE 연신 다공질막(1)과 동일한 특성, 예를 들어, 두께 방향의 통기도 및/또는 내수압을 가질 수 있다.
통기 여과재(2)에는, 발액 처리 및/또는 착색 처리가 실시되어 있어도 된다.
통기 여과재(2)의 형상은, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, 예를 들어, 정사각형 및 직사각형을 포함하는 다각형, 원, 타원, 띠상이다. 다각형의 코너부는 둥글게 되어 있어도 된다. 단, 통기 여과재(2)의 형상은 상기 예에 한정되지는 않는다. 띠상의 통기 여과재(2)는 권회되어 권회체를 구성해도 된다. 또한, 필요에 따라, 박리 시트(세퍼레이터)와 적층된 상태로 권회되어도 된다.
상기 다각형, 원, 타원 등의 형상을 갖는 매엽상인 통기 여과재(2)의 면적은, 675mm2 이하여도 되고, 175mm2 이하여도 된다. 면적의 하한은, 예를 들어, 0.20mm2 이상이다. 당해 면적을 갖는 통기 여과재(2)는, 소형화된 필터 부재에의 사용에 적합하다. 단, 통기 여과재(2)의 면적은, 그 용도에 따라서는, 보다 큰 값이어도 된다.
통기 여과재(2)는, 예를 들어, 필터 부재에 사용할 수 있다. 단, 통기 여과재(2)의 용도는 상기 예에 한정되지는 않는다.
[필터 부재]
본 발명의 필터 부재의 일례를 도 6에 도시한다. 도 6의 필터 부재(4(4A))는, 두께 방향의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재로서, 상기 설명한 통기 여과재(2)를 구비한다. 필터 부재(4A)는, 예를 들어, 개구를 갖는 면을 갖는 대상물의 당해 면에 배치되어, 당해 개구에서의 이물의 투과를 방지하면서 당해 개구를 통한 통기를 확보하는 부재이다. 이 경우, 필터 부재(4A)는, 통상, 대상물의 개구를 통기 여과재(2)가 덮도록 배치된다.
필터 부재(4A)는, 통기 여과재(2)의 한쪽의 면 측에 배치된 점착제층(5)을 구비한다. 통기 여과재(2)와 점착제층(5)은, 직접, 접합되어 있다. 필터 부재(4A)는, 점착제층(5)을 개재하여, 대상물의 상기 면에 배치할 수 있다.
필터 부재(4)의 취급 시 및 대상물에의 배치 시에 있어서, 당해 부재(4)에 대하여 특정 방향으로 강하게 힘이 가해지는 경우가 있다. 그러나, 통기 여과재(2)는, 특정 노드/피브릴 구조를 갖고, 높은 전체 응집력을 나타낼 수 있는 PTFE 연신 다공질막(1)을 구비하고 있다. 이 때문에, 예를 들어, 필터 부재(4)에 대한 통기 여과재(2)(또는 PTFE 연신 다공질막(1))의 내장 방향을 한정하지 않고, 필터 부재(4)의 제조가 가능하다.
점착제층(5)을 구성하는 점착제의 예는, 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 우레탄계 점착제, 에폭시계 점착제 및 고무계 점착제이다. 고온 하에서의 필터 부재(4)의 사용을 고려할 필요가 있는 경우에는, 내열성이 우수한 아크릴계 점착제 또는 실리콘계 점착제, 특히 실리콘계 점착제를 선택하는 것이 바람직하다. 점착제층(5)은 무기재 양면 점착 테이프여도 된다. 점착제는, 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지 및 폴리에스테르 수지 등의 경화성 점착제여도 된다.
통기 여과재(2)의 외주와 점착제층(5)의 외주는, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, 일치하고 있다. 또한, 점착제층(5)의 형상은, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, 통기 여과재(2)의 주연부에 대응하는 형상이다. 통기 여과재(2)에서의 점착제층(5)이 접합되어 있지 않은 영역을, 필터 부재(4A)의 통기 영역으로 할 수 있다. 단, 점착제층(5)의 형상은 상기 예에 한정되지는 않는다.
통기 영역의 면적은, 예를 들어, 40mm2 이하이다. 통기 영역의 면적이 당해 범위에 있는 필터 부재(4)는, 예를 들어, 소경의 개구를 갖는 대상물에의 배치에 적합하다. 통기 영역의 면적의 하한은, 예를 들어, 0.008mm2 이상이다. 단, 통기 영역의 면적은, 필터 부재(4)가 배치되는 대상물의 종류에 따라서는, 보다 큰 범위여도 된다.
필터 부재(4)의 변형예를 이하에 나타낸다. 도 7의 필터 부재(4(4B))는, 통기 여과재(2)의 한쪽의 면 측에 배치된 기재층(6)을 더 구비함과 함께, 통기 여과재(2)와 점착제층(5)이 기재층(6)을 개재하여 접합되어 있는 것 이외에는, 필터 부재(4A)와 동일한 구성을 갖는다. 기재층(6)에 의해, 필터 부재(4)의 강도 및 취급성을 향상시킬 수 있고, 취급 시나 대상물에의 배치 시에서의 통기 여과재(2)의 파손을 억제할 수 있다.
기재층(6)을 구성하는 재료의 예는, PE 및 PP 등의 폴리올레핀, PET 등의 폴리에스테르, 실리콘 수지, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리염화비닐, 불소 수지, 그리고 알루미늄 및 스테인리스 등의 금속이다. 불소 수지의 예는, PTFE, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)이다. 단, 기재층(6)을 구성하는 재료는 상기 예에 한정되지는 않는다.
통기 여과재(2)의 외주와 기재층(6)의 외주는, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, 일치하고 있다. 또한, 기재층(6)의 형상은, 통기 여과재(2)의 주면에 수직으로 보아, 통기 여과재(2)의 주연부에 대응하는 형상이다. 통기 여과재(2)에서의 기재층(6)이 접합되어 있지 않은 영역을, 필터 부재(4B)의 통기 영역으로 할 수 있다. 단, 기재층(6)의 형상은 상기 예에 한정되지는 않는다.
통기 여과재(2)와 기재층(6)은, 점착제 또는 접착제에 의해 접합되어 있어도 되고, 열용착 및 초음파 용착 등의 용착에 의해 접합되어 있어도 된다. 통기 여과재(2)와 기재층(6)은 점착제층에 의해 접합되어 있어도 된다. 당해 점착제층은 점착제층(5)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 기재층(6)과 점착제층(5)은, 각각, 편면 점착 테이프 또는 양면 점착 테이프의 기재 및 점착제층이어도 된다.
도 8의 필터 부재(4(4C))는, 통기 여과재(2)의 다른 쪽의 면 측에 배치된 기재층(6(6B))을 더 구비하는 것 이외에는, 필터 부재(4B)와 동일한 구성을 갖는다. 통기 여과재(2)는 한 쌍의 기재층(6(6A, 6B)) 사이에 끼움 지지되어 있다. 이 끼움 지지 구조에 의해, 필터 부재(4)의 강도 및 취급성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 9의 필터 부재(4(4D))는 탭 필름(7)을 더 구비함과 함께, 점착제층(5(5B))을 개재하여 기재층(6(6B))과 탭 필름(7)이 접합되어 있는 것 이외에는, 필터 부재(4C)와 동일한 구성을 갖는다. 탭 필름(7)은, 기재층(6B)의 주면에 수직으로 보아, 기재층(6B)의 외주보다도 외측으로 돌출된 탭을 갖는다. 필터 부재(4D)는, 탭을 파지함으로써 취급이나 대상물의 표면에의 배치가 가능하다. 탭 필름(7)은, 통상, 필터 부재(4D)의 사용 시에 제거된다. 탭 필름(7)은 기재층(6)을 구성하는 재료와 마찬가지의 재료에 의해 구성될 수 있다. 또한, 탭 필름(7)은, 통상, 탭을 파지하여 들어 올림으로써 제거된다. 이때, 통기 여과재(2)에는, 들어 올리는 방향으로 강한 힘이 가해진다.
필터 부재(4)는, 예를 들어, 부재 공급용의 시트에 의해 공급 가능하다. 당해 시트에 의한 필터 부재(4)의 공급 양태인 부재 공급 어셈블리의 일례를 도 10에 도시한다. 도 10의 부재 공급 어셈블리(10)는, 부재 공급용의 시트(9)와, 시트(9) 상에 배치된 필터 부재(4(4D))를 구비한다. 필터 부재(4)는, 점착제층(5(5A))을 개재하여 시트(9) 상에 배치되어 있다. 부재 공급 어셈블리(10)에 따르면, 예를 들어, 대상물의 면에 배치하는 공정에 대하여 필터 부재(4)를 효율적으로 공급할 수 있다. 시트(9) 상에는, 복수의 필터 부재(4)가 배치되어 있어도 된다.
필터 부재(4)는, 시트(9)에서의 필터 부재(4)의 배치면에 마련된 점착제층을 개재하여, 시트(9) 상에 배치되어 있어도 된다. 배치면의 점착제층은, 약점착성인 것이 바람직하다.
PTFE 연신 다공질막(1)은 파손이 발생하기 어렵기 때문에, 필터 부재(4)의 구성에 따라서는, 예를 들어, 막(1)을 파손하지 않고, 필터 부재(4)를 시트(9)로부터 들어 올려 박리하는 것도 가능하게 된다.
시트(9)를 구성하는 재료의 예는, 종이, 금속, 수지 및 이들의 복합 재료이다. 금속은, 예를 들어, 스테인리스 및 알루미늄이다. 수지는, 예를 들어, PET 등의 폴리에스테르, PE 및 PP 등의 폴리올레핀이다. 단, 시트(9)를 구성하는 재료는 상기 예에 한정되지는 않는다. 시트(9)는 매엽상이어도 되고 띠상이어도 된다. 시트(9)가 띠상인 경우, 부재 공급 어셈블리(10)는 권회되어 권회체를 구성해도 된다.
필터 부재(4)가 배치되는 대상물의 예는, 전자 기기의 하우징 및 차량용 전장 부품의 하우징이다. 필터 부재(4)는, 하우징의 외면 및/또는 내면에 배치할 수 있다. 이때, 개구는, 하우징에 마련된 통기구 및/또는 통음구여도 된다. 전자 기기의 예는, 스마트 워치 및 손목 밴드 등의 웨어러블 디바이스; 액션 카메라 및 방범 카메라를 포함하는 각종 카메라; 휴대 전화, 스마트폰 및 태블릿 등의 정보 통신 기기; 가상 현실(VR) 기기; 확장 현실(AR) 기기; 그리고 센서 기기이다. 차량용 전장 부품의 예는, 램프 및 ECU이다. 단, 대상물은 상기 예에 한정되지는 않는다.
필터 부재(4)의 배치에 의해 통과가 방지되는 이물은, 예를 들어, 진애 등의 입자, 물방울 등의 액체의 물이다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지는 않는다.
PTFE 연신 다공질막의 평가 방법을 나타낸다.
[단위 면적당 중량]
단위 면적당 중량은 상술한 방법에 의해 구하였다.
[구조]
노드의 평균 길이 LM, 노드의 수 N, 노드의 체적분율, 노드 각도 α의 평균값 및 노드의 평균 두께는, 상술한 바와 같이, X선 CT 장치를 사용한 3차원 화상 해석에 의해 평가하였다. X선 CT 장치에는, Zeiss제, Xradia 520 Versa를 사용하였다. 화상 해석 소프트웨어로는, ImageJ(Ver.1.47r)를 사용하였다. X선 CT의 관찰 조건은, CuKα선, 관전압 60kV, 관전류 83μA, 분해능 0.35㎛/pixel로 하였다. 평가 영역(21)의 사이즈는, 막면에 평행한 방향으로 280㎛×280㎛ 및 두께 방향으로 140㎛(두께 방향으로 평가 대상의 막 전체를 포함함)로 하였다. 평가 영역의 3차원 화상을 구축하기 위한 연속 투과상은, 1601매 취득하였다. 상기 화상 해석 소프트웨어 상에서의 2치화는, Li법에 기초하였다. 또한, 노드와 피브릴의 분리는, 500voxel(21.44㎛3) 이하의 체적을 갖는 PTFE체를 피브릴로 판단하여, 노이즈 제거 커맨드에서의 역치 조정에 의해 실시하였다.
[두께]
상기 X선 CT에 의해 구축한 3차원 화상으로부터 Y-Z 평면의 상을 임의의 10매 추출하고, 추출한 평면의 상으로부터 구한 두께의 평균값을 PTFE 연신 다공질막의 두께로 하였다.
[내수압(한계 내수압)]
내수압은, JIS L1092에 정해진 내수도 시험 B법(고수압법)의 규정에 준거하여, 상술한 방법에 의해 구하였다.
[기공률]
기공률은 상술한 방법에 의해 구하였다.
[두께 방향의 통기도]
두께 방향의 통기도(프레지어 통기도)는, JIS L1096에 정해진 통기성 측정 A법의 규정에 준거하여, 상술한 방법에 의해 구하였다.
[전체 응집력]
전체 응집력은, 이하의 방법에 의해 구하였다. 우선, 측정 대상인 PTFE 연신 다공질막을 직사각형(길이 150mm×폭 20mm)으로 잘라냈다. 다음으로, PTFE 연신 다공질막과 동일한 형상을 갖는 양면 점착 테이프(닛토덴코제, No. 5610)를 2매 준비하였다. 다음으로, 각 양면 점착 테이프를, 각각, PTFE 연신 다공질막의 한쪽의 면 및 다른 쪽의 면에 외주를 일치시켜 접합하였다. 다음으로, 길이 200mm×폭 20mm의 직사각형의 PET 필름(도레이제, 루미러 S10#25, 두께 25㎛)을 2매 준비하고, 각 PET 필름을, 각각, PTFE 연신 다공질막의 한쪽의 면 및 다른 쪽의 면에 상기 양면 점착 테이프에 의해 접합하였다. PET 필름의 접합은, 각 PET 필름의 폭 방향의 양단부가 PTFE 연신 다공질막의 폭 방향의 양단부와 일치하고, 또한 각 PET 필름의 길이 방향의 한쪽의 단부가, PTFE 연신 다공질막의 길이 방향의 한쪽의 단부와 일치하도록 실시하였다. 이에 의해, PET 필름의 길이 방향의 다른 쪽의 단부에, 인장 시험기의 척이 PET 필름을 안정적으로 잡을 수 있는 길이(50mm)가 확보되었다. 다음으로, PET 필름/양면 점착 테이프/PTFE 연신 다공질막/양면 점착 테이프/PET 필름의 적층체의 두께 방향으로 압착력이 가해지도록, 하중 19.6N의 압착 롤러를 1왕복시켰다. 그 후, 인장 시험을 개시할 때까지, 실온에서 12시간 및 계속하여 60℃에서 1시간 방치하여, 시험편을 얻었다. 또한, 동일한 PTFE 연신 다공질막에 대하여, 당해 막의 MD 방향으로 긴 변을 일치시켜 잘라낸 시험편 SMD와, 당해 막의 TD 방향으로 긴 변을 일치시켜 잘라낸 시험편 STD를 준비하였다.
다음으로, 인장 시험기(A&D제, 텐실론 만능 시험기 RTF)를 준비하였다. 시험편을 수평으로 유지하고, 한쪽의 PET 필름의 자유 단부를 상방으로 구부려서 인장 시험기의 상부 척에, 다른 쪽의 PET 필름의 자유 단부를 하방으로 구부려서 인장 시험기의 하부 척에, 각각 설치하였다. 다음으로, 측정 온도 23±5℃, 측정 습도 50±5％ RH 및 인장 속도 300mm/분의 조건에서, 한쪽의 PET 필름의 자유 단부를 상향으로, 다른 쪽의 PET 필름의 자유 단부를 하향으로 인장하는 인장 시험(T자 박리 시험)을 실시하여, PTFE 연신 다공질막에 응집 파괴를 발생시켰다. 응집 파괴에 의한 PET 필름의 변위가 시작된 후, 초기의 25mm의 변위 시에 측정된 척간의 응력은 무시하고, 그 후 50mm의 변위 시에 연속적으로 기록된 응력의 측정값의 평균값을, PTFE 연신 다공질막의 박리 응집력(단위: N/20mm)으로 하였다. 시험편 SMD로부터는, MD 방향으로의 박리 응집력을 구하였다. 시험편 STD로부터는, TD 방향으로의 박리 응집력을 구하였다. 다음으로, 양쪽의 박리 응집력의 곱으로서, 전체 응집력을 구하였다.
(실시예 1)
PTFE 파인 파우더(미변성, 표준 비중(SSG) 2.16) 100중량부와, 액상 윤활제로서 지방족 탄화수소 19.7중량부를 균일하게 혼합하여 PTFE 페이스트를 형성하였다. 다음으로, 형성한 PTFE 페이스트를, FT 다이스를 사용하여 2.5MPa(25kg/cm2)의 압력으로 시트상으로 압출 성형하고, 이것을 한 쌍의 금속 롤에 의해 추가로 압연하여, 두께를 조정한 띠상의 PTFE 시트(미연신, 두께 0.2mm)를 얻었다. 다음으로, 얻어진 PTFE 시트를 가열하여, 액상 윤활제를 제거하였다.
다음으로, PTFE 시트를 연속적으로 공급하면서, 300℃로 유지한 가열로 내에서, 길이 방향으로 1축 연신하였다(연신 A). 연신 배율은 3.5배로 하였다. 연신 A는, 롤 연신에 의해 실시하고, 그 변형 속도는 1.78/분으로 하였다.
다음으로, 연신 A 후의 시트를, 연신하지 않고, 375℃로 유지한 가열로를 통과시킴으로써 소성하였다(소성 B). 가열로의 통과 시간은 17초로 하였다.
다음으로, 소성 B 후의 시트를, 330℃로 유지한 가열로 내에서, 폭 방향으로 1축 연신하였다(연신 C). 연신 배율은 10배로 하였다. 연신 C는, 텐터 연신에 의해 실시하였다. 실시예 1의 면적 연신 배율은 35배였다. 다음으로, 연신 C 후의 시트를, 연신하지 않고 380℃로 유지한 가열로를 통과시킴으로써 열고정하여, PTFE 연신 다공질막을 얻었다.
(실시예 2 내지 4)
연신 A, 소성 B, 연신 C 및 열고정의 조건을 이하의 표 1에 나타내는 조건으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 2 내지 4의 PTFE 연신 다공질막을 얻었다. 또한, 표 1에는, 실시예 1의 조건도 함께 나타낸다.
Figure pct00001
(비교예 1)
실시예 1과 마찬가지로 준비한 미연신의 PTFE 시트를 연속적으로 공급하면서, 375℃로 유지한 가열로 내에서, 길이 방향으로 1축 연신하였다(연신 D). 연신 배율은 4.5배로 하였다. 연신 D는, 롤 연신에 의해 실시하고, 변형 속도는 1.94/분으로 하였다.
다음으로, 소성을 실시하지 않고, 연신 D 후의 시트를, 330℃로 유지한 가열로 내에서, 폭 방향으로 1축 연신하였다(연신 G). 연신 배율은 10배로 하였다. 연신 G는, 텐터 연신에 의해 실시하였다. 비교예 1의 면적 연신 배율은 45배였다. 다음으로, 연신 G 후의 시트를, 연신하지 않고, 380℃로 유지한 가열로를 통과시킴으로써 열고정하여, PTFE 연신 다공질막을 얻었다. 비교예 2의 조건을 이하의 표 2에 정리한다.
(비교예 2)
PTFE 파인 파우더로서 SSG 2.19의 것을 사용함과 함께, 연신 D, 연신 G 및 열고정의 조건을 이하의 표 2에 나타내는 조건으로 한 것 이외에는, 비교예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 2의 PTFE 연신 다공질막을 얻었다.
Figure pct00002
각 PTFE 연신 다공질막의 표면의 SEM에 의한 관찰상을, 각각, 도 11a 내지 도 16a에 도시한다. 각 PTFE 연신 다공질막의 두께 방향의 단면(MD 방향으로 절단)의 SEM에 의한 관찰상을, 각각, 도 11b 내지 도 16b에 도시한다. 또한, 단면의 SEM 관찰상에는, SEM의 관찰에 사용한 평가용 기재가 PTFE 연신 다공질막과 함께 나타내어져 있다. 도 11a 내지 16b에 도시하는 바와 같이, 실시예의 PTFE 연신 다공질막에서는, 비교예의 막과는 달리, 면내 방향뿐만 아니라 막의 두께 방향으로도 길게 연장된 노드가 형성되어 있었다.
각 PTFE 연신 다공질막의 평가 결과를 이하의 표 3, 4에 나타낸다.
Figure pct00003
Figure pct00004
표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예의 PTFE 연신 다공질막에서의 노드의 평균 길이 LM은, 비교예의 막에 비하여 컸다. 실시예의 PTFE 연신 다공질막의 노드의 수 N은, 비교예의 막에 비하여 적었다. 실시예의 PTFE 연신 다공질막에서의 노드 각도 α의 평균값은, 비교예의 막에 비하여 큰데, 바꾸어 말하면, 실시예의 PTFE 연신 다공질막의 노드는, 막의 두께 방향에 따라 직립한 상태에 있었다. 한편, 실시예와 비교예 1 사이에서 노드의 체적분율 및 두께에는, 큰 차이가 보이지 않았다. 표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예의 PTFE 연신 다공질막에서는, 비교예의 막에 비하여, 두께 방향의 통기도 및 전체 응집력의 높은 레벨에서의 양립이 달성되어 있었다.
실시예 및 비교예의 PTFE 연신 다공질막에서의 두께 방향의 통기도와 전체 응집력의 관계를 도 17에 도시한다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 실시예의 PTFE 연신 다공질막은, 비교예의 것에 비하여, 높은 통기도 및 전체 응집력을 갖고 있었다. 또한, 실시예의 PTFE 연신 다공질막은, 두께 방향의 통기도를 PT, 전체 응집력을 CT로 표시하여, 식 CT≥-0.33×PT+3.67을 충족시키고 있었다. 실시예 2, 3의 PTFE 연신 다공질막은, 식 CT≥-0.57×PT+6.14를 충족시키고 있었다.
본 발명의 PTFE 연신 다공질막은, 예를 들어, 통기 여과재로서 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 복수의 노드와, 상기 복수의 노드를 접속하는 피브릴을 구비하는 노드/피브릴 구조를 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막이며,
    상기 연신 다공질막의 두께에 대한, 상기 두께 방향의 상기 복수의 노드의 평균 길이의 비율이 10％ 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  2. 제1항에 있어서,
    사이즈 280㎛×280㎛의 상면 및 하면을 가짐과 함께, 상기 연신 다공질막의 한쪽의 막면 및 다른 쪽의 막면에 상기 상면 및 상기 하면이 각각 위치하는 직육면체상의 영역을 상정했을 때, 당해 영역에 포함되는 두께 1㎛당의 상기 노드의 수가 4 이하인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연신 다공질막에서의 상기 노드의 평균 두께가 0.5 내지 5㎛인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께 방향의 통기도가, 프레지어 통기도에 의해 표시하여, 4cm3/(초·cm2) 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    면내의 제1 방향으로의 박리 응집력과, 상기 제1 방향과 면내에서 직교하는 제2 방향으로의 박리 응집력의 곱에 의해 나타내어지는 전체 응집력이, 1.9(N/20mm)2 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단위 면적당 중량이 7.0g/m2 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    두께가 30㎛ 이상인 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막.
  8. 두께 방향의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재이며,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막을 구비하는 통기 여과재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막에 적층되어 있는 통기성 지지재를 더 구비하는 통기 여과재.
  10. 두께 방향의 통기성을 가짐과 함께, 당해 방향으로의 이물의 투과를 방지하는 통기 여과재를 구비하고,
    상기 통기 여과재가, 제8항 또는 제9항에 기재된 통기 여과재인 필터 부재.
KR1020227018245A 2019-12-05 2020-12-03 폴리테트라플루오로에틸렌 연신 다공질막과 이것을 사용한 통기 여과재 및 필터 부재 KR20220104724A (ko)

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