过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜制造技术

本发明专利技术提供一种过滤器用非对称性多孔质ＰＴＦＥ膜，它具有现有公知的多孔质ＰＴＦＥ成形品的时效变化小、耐水透过性、气体透过性、密封特性、电气特性等诸特性，并且提高了收集效率，提高了通气性，改善了压力损失。本发明专利技术的过滤器用非对称性多孔质ＰＴＦＥ膜由高致密性表层及连续气泡性多孔质层构成，其中：（１）对表层表面的水的接触角为１２０°～１４０°；（２）光的扩散反射率为９１～９４％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜。另外，涉及由滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜和加固材料构成的过滤器用材料。
技术介绍
多孔质聚四氟乙烯膜(以下称为多孔质PTFE膜)由于具有良好的耐药品性及高拉伸强度，因此，不仅在化学品及食品、半导体等领域中用于其制造设备、配管等的密封、垫片等，还广泛地适用于气体及液体过滤用的过滤器、衣料的通气·不透水用膜剂、医疗用薄膜等。一般把PTFE细粉和石脑油等挤出助剂的混合物，即PTFE膏，挤出并进行轧制。接着，从轧制品除去挤出助剂之后，沿单轴或双轴方向进行拉伸。为了保持拉伸后的多孔质PTFE膜的形状，在35℃至PTFE的熔点之间的温度下进行所谓的热定形，这种多孔质PTFE膜的制造方法已经公开(例如，参照美国专利第3953566号说明书、美国专利第3962153号说明书、美国专利第4096227号说明书以及美国专利第4187390号说明书)。还有多个文献提到，把制成的多孔质PTFE膜用作过滤器，但是，存在所谓的通气性及收集效率不充分的问题(例如，参照美国专利第5234739号说明书、美国专利第5395429号说明书以及美国专利第5409515号说明书)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种过滤器用非对称性多孔质PTFE膜形成材料，它具有现有公知的多孔质PTFE成形品的时效变化小、耐水透过性、气体透过性、密封特性、电气特性等诸特性，而且提高了收集效率，提高了通气性，并改善了压力损失。现有公知的多孔质PTFE膜具有连续的气泡，形成的孔径分布在膜的表面及内部是均匀的，并且该孔径在膜的整体中均匀形成(空孔率在膜内大致是恒定的)，即，是对称性的多孔质。经过专心研究发现，使膜的一个面成为致密的PTFE表层，把另一个面做成由密度更低的连续气泡性多孔质层构成的非对称性多孔质PTFE膜，就能够提高多孔质PTFE膜的耐水性、通气性以及水蒸气透过性。即，本专利技术涉及一种过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜，它由高致密性的表层和连续气泡性的多孔质层构成，其中(1)对表层表面的水的接触角为120～140°；(2)光的扩散反射率为91～94％。非对称性多孔质聚四氟乙烯膜，优选的是通过双轴拉伸而制成。过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜的膜厚，优选的是5～100μm。由过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜构成的过滤器用材料，优选的是含有由合成树脂或无机纤维构成的加固材料。加固材料，优选的是聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺或玻璃纤维。附图说明图1是表示热处理装置之一例的简要图。图2是对单面实施加热处理(340℃，10s)后的非对称性多孔质PTFE膜的剖面的SEM图像(×3000倍)。致密层(加热面)为上部白色部分。具体实施例方式本专利技术中使用的拉伸多孔质PTFE膜基本上可以通过以下所示的公知的6道工序来制造。(1)PTFE细粉的膏挤出工序用挤出机把用乳液聚合法制成的PTFE细粉和石脑油等挤出助剂的膏状混合物挤出来，得到圆柱状、棱柱状、板状的挤出物。另外，PTFE细粉是指，通过对用乳液聚合法制成的聚合物的水性分散液进行沉析，分离出聚合物，再使其干燥后的粉末。聚合物的构成为四氟乙烯(TFE)单独聚合物，或者TFE和少量(通常为0.5重量％以下)全氟烷基乙烯醚或六氟丙稀的共聚物(改性PTFE)。在该工序中，对PTFE的取向极力进行压制，这种做法优选的是使其处在能够顺利进入下道拉伸工序的点。取向的抑制可以通过适当选择膏挤出的缩减比(优选的范围为300∶1以下，通常为20∶1～150∶1)、PTFE/挤出助剂比(通常为77/23～80/20)、挤出机的模具角度(通常为60°左右)等来达成。还有，作为挤出助剂，一般使用润滑性高的矿物油，例如石脑油。(2)膏挤出物的轧制工序由砑光辊等对在(1)中制成的膏挤出物沿挤出方向或与挤出方向垂直的方向进行轧制，制成板状。(3)挤出助剂的除去工序对在(2)中制成的轧制物，通过加热或者用三氯乙烷、三氯乙烯等溶剂进行萃取，除去挤出助剂。可以根据挤出助剂来适当选择加热温度，不过，优选的是200～300℃。特别优选的是在250℃左右进行加热。如果超过300℃，特别是超过PTFE的熔点，即327℃，就有被烧成的倾向。(4)拉伸工序对在(3)中制成的不含挤出助剂的轧制物进行拉伸。就拉伸方法而言，可以沿单轴方向或双轴方向进行拉伸，不过，为使孔径分布更窄，并获得通气方面理想的多孔度，优选的是进行双轴拉伸。还有，进行双轴拉伸时，可以逐次双轴拉伸，也可以同时双轴拉伸。拉伸前可以预热至300℃左右。应当慎重选取拉伸倍率，因为它会影响到膜的拉伸强度等。拉伸倍率优选的是300～2000％，更优选的是400～1500％。拉伸倍率如果偏离该范围，就有得不到目标孔径和空孔率的倾向。(5)热定形工序对在(4)中制成的拉伸物，优选的是，在比PTFE的熔点(约327℃)稍高、比分解温度低的温度范围，即340～380℃，以比较短的时间(5～15秒)进行加热处理，使其热定形。如果不到340℃，就有热定形不充分的倾向；如果超过380℃，定形时间变短，就有难以控制时间的倾向。(6)非对称性多孔质PTFE膜的制造在本专利技术中，对这样制成的拉伸对称性多孔质PTFE膜的一个面进行冷却，同时对另一个面进行加热处理，之后，再进行冷却，这样来制造非对称性多孔质PTFE膜。用于制造的设备及其方法之一例如图1所示，当然，并不限于此。下面，参照图1对本专利技术的制造方法具体地进行说明。在工序(5)中热定形、冷却后的对称性多孔质PTFE膜由对称性多孔质PTFE膜送出辊4送出，从加热装置2与冷却用盐水槽1之间通过。此处，PTFE膜的表面温度由温度传感器6进行测定，用温度读取部7进行读取。接着，与该温度有关的数据被送到加热装置控制部8，据此对从加热装置2通过热风出口3排出的热风的温度进行控制。还有，在冷却用盐水槽1中，冷却用液体进行循环，并保持一定的温度。从它们之间通过的PTFE膜由非对称性多孔质PTFE膜卷取辊5进行卷取。此时，加热装置2所导致的加热处理温度，优选的是260～380℃，更优选的是340～360℃。加热处理温度如果不到260℃，就有致密层不能充分形成的倾向；如果超过380℃，非对称性PTFE膜制造的控制就会变得困难，就有膜整体致密化的倾向。另一侧的冷却用盐水槽1所导致的冷却处理温度，优选的是0℃以下，更优选的是-10℃以下。冷却处理温度如果超过0℃，非对称性膜制造的控制就会变得困难，就有膜整体致密化、通气性降低的倾向。上述加热、冷却的处理时间优选的是5～15秒，更优选的是6～10秒。在上述条件下，对热定形后的对称性多孔质PTFE膜的一个面进行冷却，使得形成连续气泡性的多孔质层，同时对另一个面再次进行加热处理，使膜表面发生改性，从而制成形成高致密性的表层的非对称性多孔质PTFE膜。此处，致密性是指，通过热处理仅使一个面发生改性，使多孔构造更加致密化，水的接触角及光的扩散反射率等表现出与原来的对称性多孔质PTFE膜不同性质的层；连续气泡性是表示，实质上具有与热处理前的膜相同构造的多孔构造的层。还有，把0.1～0.2mL的正丙醇含有率60％的水溶液滴到膜表面上时，在非热处理的多孔质层面上，上述水溶液就会直接浸透到膜中，白色的多孔质层面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤器用非对称性多孔质聚四氟乙烯膜，由高致密性表层和连续气泡性多孔质层构成；且（１）对表层表面的水的接触角为１２０～１４０°；（２）光的扩散反射率为９１～９４％。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雅夫，周钦俊，周钦杰，赖君义，李魁然，王大铭，阮若屈，吴添财，
申请(专利权)人：宇明泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]