PTFE薄膜制造技术

本发明专利技术涉及一种通过对ＰＴＦＥ薄膜施加高压来提高ＰＴＦＥ薄膜的尺寸稳定性的方法。所述方法减小和／或消除了使用现有方法制造ＰＴＦＥ薄膜通常伴随的松弛应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及透气性改进的薄膜，具体地涉及具有改进的热稳定性的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。背景PTFE薄膜，尤其是膨胀的PTFE薄膜，广泛用于制造透气性的防水织物。然而，很多PTFE薄膜由于与制造工艺相关的应力而造成尺寸不稳定，包括美国专利3,315,020(后面称为“’020专利”)中所描述的那些。’020专利描述了在拉力下单向或双轴向拉伸PTFE薄膜，尤其是在高温下，例如消防衣和很多工业过滤应用所经历的高温，得到尺寸很不稳定的薄膜。当PTFE薄膜应用在包含不同材料的复合结构中时，现有的拉伸的PTFE薄膜的尺寸不稳定性会产生很大的问题。这些不同的材料各自显示出尺寸变化，尺寸变化的程度以比在相同条件下的大部分常规的PTFE薄膜小的多。在这些情况中，在较高的环境温度条件下，含有PTFE薄膜作为复合结构一部分的产品由于膨胀率和收缩率不同而产生不同层的层间剪切力。在上述条件下所得到的结果通常是差和/或不合格的产品。此外，不同层的分层会过早地导致产品破坏。因此，需求尺寸稳定性改进的PTFE薄膜。专利技术总结本专利技术涉及改进PTFE薄膜的尺寸稳定性的方法，以及使用本专利技术的方法制造的尺寸稳定的PTFE薄膜。本文所述的方法减小和/或消除了使用现有方法制造PTFE薄膜所伴随的松弛应力。部分地，本专利技术涉及改进PTFE薄膜的尺寸稳定性的方法。在某些实施方式中，本专利技术包括使PTFE薄膜经受高温，达到一段给定的暴露时间，同时，使PTFE薄膜经受高压，达到一段给定的暴露时间。其中温度、压力和暴露时间的组合至少部分地对尺寸稳定性有影响。具体地，本专利技术部分地涉及一种影响PTFE薄膜的尺寸稳定性，该方法使PTFE薄膜经受高温，持续一段给定的暴露时间；并同时使PTFE薄膜经受高压，持续一段给定的暴露时间。在该过程中，所述PTFE薄膜同时经受到高温和高压，并且温度、压力和暴露时间的组合至少部分地对尺寸稳定性有影响。在本专利技术的一些实施方案中，所述薄膜升温到约325℃或更高，在其他实施方案中，薄膜的温度升高到340℃或更高。典型地，将温度升高到约325℃以上且低于约400℃，通常是约350℃以上到约360℃以下的温度，有时是360℃以上到约380℃以下的温度。可使用诸如温度超过约335℃或超过350℃的辊子之类的装置，将薄膜加热到高温，当然也可以使用其他加热方法。典型地，辊子或其他装置的温度比处理过程中所需的PTFE薄膜的峰温度高至少10℃，更通常至少高约20℃。因此，在一些实施方案中，使用温度超过约360℃的辊子将薄膜加热到高温。如上所述，所述PTFE薄膜应该在高压下被压缩的同时被加热。在本专利技术的大部分实施方案中，将所述薄膜加热到约325℃或更高的温度，同时在约1磅/平方英寸的压力下被压缩。在一些实施方案中，将所述薄膜加热到至少约325℃的高温，同时在至少5磅/平方英寸的压力下被压缩。在其他实施方案中，将所述薄膜加热到至少约325℃的高温，同时在至少20磅/平方英寸的压力下被压缩。将薄膜升至高温的时间期间因实施方案而异，但通常小于1秒，例如为0.1到1.0秒。在一些实施方案中，高温的时间期间为0.05到0.5秒。将薄膜经受高压的时间期间因实施方案而异，但通常小于1秒，例如为0.1到1.0秒。在一些实施方案中，高温的时间期间为0.05到0.5秒。高温的时间期间不需要与高压的时间期间一样。按照本专利技术制造的PTFE薄膜与单向或双轴向膨胀的未处理的PTFE层压物相比，尺寸稳定性得以提高。在一些实施方案中，纵向的收缩率小于10％，纵向的收缩率通常小于5％。得到的PTFE薄膜通常具有良好的透气性、空隙度和与制造透气性织物相关的其他特性。例如，在某些实施方案中，所述PTFE薄膜在0.7巴时的透气性至少为4升/分钟/平方厘米。本专利技术的上述概述并不是描述本专利技术讨论的各个实施方案。下面的附图和详细描述用来描述本专利技术讨论的各个实施方案。附图简述结合下面的本专利技术的各种实施方案的详细描述和附图，可更完整地了解本专利技术。附图说明图1示出了用于形成本专利技术的稳定的PTFE薄膜的设备的示意图。图2是出了按照本专利技术制造的PTFE薄膜的电子显微照片。详细描述本专利技术涉及改进PTFE薄膜的尺寸稳定性的方法，以及使用本专利技术的方法制造的尺寸稳定的PTFE薄膜。本文所述的方法减小和/或消除了与使用以前已有的方法制造的PTFE薄膜相关的松弛应力。具体地，本专利技术部分地涉及通过使PTFE薄膜经受高温高压来影响PTFE薄膜的尺寸稳定性的方法。可以按照例如美国专利3,953,566；4,187390和4,194,041(纳入本文作为参考)的揭示，来制造按照本专利技术的方法进行热处理的薄膜。在本专利技术的方法中，所述PTFE薄膜同时受到高温和高压，并且温度、压力和暴露时间的组合至少部分地对尺寸稳定性有影响。在PTFE聚合时，它以伸长链晶体的形式排列，通常的结晶度约95％，熔点为约344℃。熔融以后，以有序度降低的形式重结晶，再不能恢复到原来的高结晶度。熔点下降到约332℃，熔融热减小约2/3。正是在第一次熔融后这一不可逆转变的再生性，使得热稳定化的薄膜具有尺寸稳定性。如上所述，已经发现通过使PTFE单向和/或双轴向原纤化薄膜处于高于晶体熔点的温度，通常在大气压下为约327℃(621)，内部形成的应力(built-in stress)明显减小，PTFE薄膜的尺寸稳定性改善。在一些实施方案中，取决于条件，高于325℃的高温是适合的，在其它实施方案中，使用高于327℃的温度，在其它实施方案中，温度升高到340℃以上。典型地，将温度升高到至少约320℃且低于约450℃，通常升高到至少约330℃，有时升温至至少约360℃。所述PTFE薄膜在加热的同时应该被压缩。在本专利技术的大部分实施方案中，将所述薄膜加热到大于约327℃的高温，同时在至少约1磅/平方英寸的压力下压缩。在某些实施方案中，将所述薄膜加热到大于约327℃的高温，同时在至少约5磅/平方英寸的压力下压缩。在某些实施方案中，将所述薄膜加热到大于约327℃的高温，同时在至少约20磅/平方英寸的压力下压缩。将薄膜升至高温的时间期间因实施方案而异，但通常小于约1秒，例如为0.1到1.0秒。在一些实施方案中，高温的时间期间为0.05到0.5秒。在某些实施方案中，所述时间期间小于0.5秒，小于0.1秒，或甚至小于0.01秒。可使用温度超过340℃的辊子将薄膜加热到高温，当然也可以使用其他加热方法。典型地，辊子的温度比加工过程中所需的PTFE薄膜的峰温度至少高10℃，更通常至少高约20℃。暴露于热和压力后，得到的PTFE薄膜通常具有良好的透气性、孔隙度和与制造透气性织物(例如透气性的多层织物)相关的其他特性。例如，在某些实施方案中，所述被处理的PTFE薄膜在0.7巴时的透气性至少为4升/分钟/平方厘米。此外，在一些实施方案中，所述PTFE薄膜的库尔特气孔度(Coulter Porometer)至少为0.10MFP，更有利的是至少0.20MFP，最有利的是至少为0.25MFP。所得到的PTFE薄膜具有很多适合的用途，包括在层压物中例如用于布料。外套和消防衣是利用了由尺寸稳定的PTFE制造的层压物的衣服的例子。所得到的PTFE还适合过滤，例如空气或气体过滤、液体过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种影响ＰＴＦＥ薄膜的尺寸稳定性的方法，所述方法包括：　　　　ａ）使ＰＴＦＥ薄膜经受比ＰＴＦＥ薄膜的熔点高的高温，达到一段给定的暴露时间，并　　　　ｂ）使ＰＴＦＥ薄膜经受高压，达到一段给定的暴露时间，　　　　其中所述ＰＴＦＥ薄膜同时经受高温和高压，温度、压力和暴露时间的组合至少部分地对尺寸稳定性有影响。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K帕特尔，
申请(专利权)人：唐纳森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]