聚四氟乙烯梯状物及其制造方法技术

一种聚四氟乙烯棉状物，其特征在于：通过对聚四氟乙烯成形品的单向拉伸物施加机械力进行膜裂来制成。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新的交织性好的聚四氟乙烯纤维(PTFE)、及含有上述纤维的棉状物、以及其制造方法。近年来，由合成纤维构成的无纺布充分利用构成该无纺布的纤维所具有的特性，作为制衣材料、医用材料、土木建筑材料、及工业用品材料等在各种领域内被广泛应用。其中，含有PTFE纤维的无纺布具有优良的耐热性、耐腐蚀性及耐磨性，今后可望作为高性能无纺布继续拓宽其应用领域。作为这种PTFE无纺布原料的PTFE棉状物是PTFE的聚集体，现有的制造方法如下。(1)制造连续的PTFE长纤维，然后通过按任意长度切断长纤的制造方法。PTFE长纤维的制造方法可大致分成如下二种方法。(1a)为美国专利第2,772,444号专利说明书展示的乳液纺丝法。这种方法是将含有PTFE微粒及粘胶液等粘结剂的乳化液挤压、纺丝、烧成得到断面形状为圆形的长纤维。此方法最大的问题是纺丝后的PTFE纤维在烧成时，粘结剂作为碳残渣残留下来，纤维被着色为黑色。此外，即使将碳残渣氧化、白色化，也不能保持纤维原来的纯度。(1b)为特公昭36-22915号或特公昭48-8769号公报展示的方法。此方法为将PTFE的薄膜以任意幅宽分切后，把制成的纤维拉伸。此方法的问题是分切幅宽越小则在拉伸时纤维越容易断裂。此外，由于PTFE特有的低摩擦系数或高比重以(1a)、(1b)方法制成的任意一种纤维即使使之卷曲，纤维的互相交织性也差。(2)制造管状的FTFE纤维状粉末，通过将粉未抄浆制成薄片状的方法(美国专利第3,003,912号专利说明书，特公昭44-15906号公报)。该美国专利的方法是较短地切断膏挤压法得到的PTFE纤丝，施加摩擦力使之纤维化的方法。另一方面，特公昭44-15906号公报的方法是对PTFE粉末施加剪切力，使之纤维化的方法。用这些方法制成的任一种纤维状粉未都是管状短纤维。即使由抄浆能使之成薄片状，也不能用梳理机及针刺机等使之无纺布化。本专利技术的目的在于提供一种交织性优良的PTFE纤维及含有此纤维的棉状物。本专利技术的另一个目的在于提供一种直接得到较短纤维的PTFE棉状物的方法，而不是由单向拉伸PTFE得到的较长薄膜来制造多根连续纤维。本专利技术涉及通过机械力使PTFE成形品的单向拉伸制品裂膜而制造的PTEF纤维及含有该纤维的棉状物。本专利技术的PTFE纤维最好是纤维长为5～150mm。此外，本专利技术的PTFE纤维最好是具有分极结构，纤度2～200旦尼尔、卷曲数1～15个/20mm、纤维断面为不规则形状。本专利技术书中所说的断面为不规则形状是指纤维断面形状没有规则，每一根纤维的断面形状都各不相同。更详细地说，本专利技术纤维的断面少为复杂的凹凸，大多情况下具有棱角，更似碎石形状。虽然制造条件不同时断面形状不同，但如附图说明图13(50倍)所示，含有高百分比的偏平纤维的情况较多。材料的拉伸膜厚越薄则这种偏平纤维的比率越高。此外，作为原料的PTFE成形品最好是烧成体或半烧成体。再有，本专利技术涉及含有30％以上本专利技术的PTFE纤维的PTFE棉状物。本专利技术还涉及将PTFE成形品单向拉伸，然后通过机械力将比单向拉伸制品进行膜裂的PTFE棉状物的制造方法。所用PTFE成形品最好是半烧成体或烧成体，在半烧成体的情况下，单向拉伸率最好为6倍以上，烧成体的情况下，拉伸率最好为3倍以上。作为通过机械力膜裂的方法，最好是使最低拉伸6倍的半烧成体薄膜的单向拉伸制品与高速回转的、外周具有尖锐突出的圆筒相接触的方法；或者是使最低拉伸3倍的烧成体薄膜的单向拉伸制品最少通过一对高速旋转的针滚之间。在后一种情况下，针滚的针密度最好选取20～100根/cm2。此外，PTFE半烧成体或烧成体膜的单向拉伸制品最好以比延伸时的温度更高的温度进行了热处理。本专利技术使用的PTFE成形品可列举，例如将PTFE的细微粉末(利用乳液聚合法得到的PTFE微粉末)进行膏挤压成形得到的制品，或将PTFE模压粉末(利用悬浮聚合法制成的PTFE粉末)压缩成形制成的制品。成形制品的形状最好是薄膜状、带状、片状、条状等，为进行稳定的拉伸，其厚度为5～300μm，最好为5～150mm。PTFE薄膜可通过微粉末的膏挤压成形制品的压延加工、或模压粉末的压缩成形制品的刮削加工制成。最好单向拉伸PTFE成形品为半烧成体或烧成体。在PTFE烧成体融点(约327℃)和PTFE未烧成体融点(约337～347℃)之间的温度下，热处理PTFE未烧成体，可得到PTFE半烧成体。PTFE半烧成体的结晶转化率为0.1～0.85，最好为0.15～0.7。FTFE半烧成体的结晶转化率确定方法如下。首先，从半烧成体称量10.0±0.1mg作为试样。由于PTFE的加热变性从表面向内部进行，半烧成的程度在试样的各部分也不均匀，这种趋势当然在较厚膜中更加显著，在采取上述试样时，必须考虑试样在厚度方向的各变性程度，平均化地采样。使用上述试样，用下述方法求结晶融解曲线。结晶融解曲线用DSC(Perkin Elmer公司制造，DSC-2型)来记录。首先，将PTFE未烧成体的试样装入DSC的铝制盘中，未烧成体的融解热及烧成体的融解热用下述步骤测定。(1)以每分钟160℃/分的加热速度加热试样到277℃，然后以每分钟10℃/分的加热速度从277℃加热到360℃。在此加热过程中记录的结晶融解曲线的一例如图14所示。将此过程中出现吸热曲线的位置定义成“PTFE未烧成体的融点或PTFE微粉未的融点。(2)加热到360℃后，以每分80℃/分的冷却速度冷却试样到277℃。(3)再次以每分钟10℃/分速度加热试样到360℃。加热过程(3)中记录的结晶融解曲线的一例如图15所示，将加热过程3中出现吸热曲线的位置定义成“PTFE烧成体的融点”。PTFE末烧成体或烧成体的融解热与吸热曲线和基线之间的面积成比例。基线是从DSC图形上为307℃(508K)的点引出的与吸热曲线的右端的底部相连的直线。然后，按过程1记录关于PTFE半烧成体的结晶融解曲线。此时，曲线的一例如图16所示。结晶转化率按下式计算结晶转化率＝(S1-S3)/(S1-S2)此处，S1是PTFE未烧成体的吸热曲线的面积(如图14)，S2是PTFE烧成体的吸热曲线的面积(图15)，S3是PTFE半烧成体的吸热曲线的面积(图16)。本专利技术使用的PTFE半烧成体的结晶转化率为0.1～0.85，最好是0.15～0.70。PTFE烧成体可通过在PTFE未烧成体融点以上的温度热处理PTFE未烧成体或PTFE半烧成体制成。本专利技术的单向拉伸可通过在一般加热到250°～320℃的转速不同的二个滚子之间拉伸的常规方法进行。最好拉伸率随烧成的程度而变化，PTFE半烧成体拉伸率为至少6倍，最好是10倍以上；PTFE烧成体拉伸率最少为3倍，最好3.5倍以上。这是由于PTFE半烧成体在纵向的断裂性差，有必要通过拉伸提高其取向。此外，为制造微细的纤维，希望尽可能地以高倍拉伸率进行拉伸。可拉伸的倍率一般为烧成体为10倍，半烧成体为30倍。拉伸倍率过低，那么即使施加机械力进行膜裂，制品也会是难以称之为纤维的较宽的带状物。此外，由于残留拉伸制品，会产生上述残留物缠绕在膜裂机或滚针上的问题。在拉伸PTFE半烧成体及烧成体时，通过在单向拉伸后追加热处理，可防止膜裂后制成的纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：山本胜年，田中修，井上治，楠见智男，茶圆伸一，浅野纯，浦冈伸树，
申请(专利权)人：达金工业株式会社，
类型：发明
国别省市：