多孔聚四氟乙烯膜的制造方法以及多孔聚四氟乙烯膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜的方法、以及多孔聚四氟乙烯膜，该多孔聚四氟乙烯膜由含有聚四氟乙烯作为主要成分的氟树脂构成，并且用作(例如)液体过滤用过滤器(分离部件)。
【背景技术】
[0002]由含有PTFE作为主要成分的氟树脂构成的多孔膜(多孔PTFE膜)被用作(例如)除去液体中的微细杂质颗粒用的过滤器，这是因为其具有良好的耐化学品性、良好的耐热性和良好的机械强度等，并且能够容易地获得具有均匀而微细的孔径的多孔结构。
[0003]可通过将PTFE粉末成形为片材，并将所获得的片材拉伸，从而制造用作过滤器等的多孔PTFE膜。例如，专利文献I (0026段至0038段)披露了一种制造多孔拉伸PTFE片材(多孔PTFE膜)的方法，该方法包括如下步骤:1)将高分子量PTFE未烧结粉末和液态润滑剂的混炼物通过糊料挤出成形为片材；2)拉伸片材以制备多孔膜；以及3)将经拉伸的多孔膜烧结(以防止膜在拉伸后发生收缩)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:N0.W02010/092938
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]随着近年来半导体电路的微型化，人们期望从用于生产电子元件的纯水和液体化学品中除去影响电子元件性能的微细颗粒。因此，人们期望用作电子元件制造中所用的过滤器的多孔PTFE I旲，除了尚耐化学品性、尚耐热性和尚孔隙率外，还具有能够以$父尚的捕集率除去微细颗粒的性能。
[0009]在电子元件的生产中，常常会在约80°C的高温下进行纯水和液体化学品的过滤。现有多孔PTFE膜的问题在于:当在这样的高温下使用时，膜会发生收缩。尤其是，随着孔隙率的升高，多孔PTFE膜趋向于容易发生收缩。因此，人们期望多孔PTFE膜具有即使在这样的高温下使用时，膜也不会发生收缩的性质，即，具有良好的尺寸稳定性。
[0010]本发明的目的是提供一种制造多孔PTFE膜的方法、以及通过该方法制造的多孔PTFE膜，该方法能够制造具有良好的耐化学品性、良好的耐热性、高孔隙率、对于微细颗粒的高捕集率、以及良好的尺寸稳定性的多孔PTFE膜。
[0011]解决问题的手段
[0012]本发明的一个实施方案为制造多孔PTFE膜的方法，该方法包括:拉伸步骤，其中在低于氟树脂的熔点的温度下，沿纵向和/或横向拉伸由氟树脂构成的片状成形体，从而制备多孔氟树脂膜，其中所述氟树脂含有PTFE作为主要成分；以及，在所述拉伸步骤之后的退火步骤，其中将所述多孔氟树脂膜保持在固定形状状态下，并将所述多孔氟树脂膜在这样的温度下保持I至20小时，该温度低于所述氟树脂的熔点但是在比所述熔点低30°C的温度以上。本发明的另一实施方案为通过上述方法制得的多孔PTFE膜，该多孔PTFE膜在纵向上的收缩率为3%以下，并且其在横向上的收缩率为10%以下。需要注意的是，本发明实施方案中的术语“多孔PTFE膜”指由含有PTFE作为主要成分的氟树脂构成的多孔膜。
[0013]发明的有益效果
[0014]根据本发明实施方案的制造方法，可获得这样的多孔PTFE膜，其包含具有良好的耐化学品性和良好耐热性的PTFE作为主要成分，该多孔PTFE膜不仅具有高孔隙率，而且还具有良好的尺寸稳定性。因此，通过该方法制造的多孔PTFE膜适用于(例如)电子元件生产中所用的纯水和液体化学品的过滤。
【具体实施方式】
[0015]接下来，将对实施本发明的实施方案进行具体说明。应理解的是，本发明并不局限于这些实施方案和实施例，而是可改变为其他实施方案，只要不损害本发明的目的即可。
[0016]本发明的发明人通过深入研宄，结果发现，通过这样的多孔PTFE膜制造方法可解决上述问题，该方法包括沿纵向和/或横向拉伸由含有PTFE作为主要成分的氟树脂构成的片状成形体，从而制备多孔膜的步骤，其中在拉伸后，将多孔膜在固定形状状态下在接近氟树脂熔点的高温下保持特定时间。基于该发现完成了本发明。
[0017]本发明提供了制造多孔PTFE膜的方法，该方法包括:拉伸步骤，其中在低于氟树脂的熔点的温度下，沿纵向和/或横向拉伸由氟树脂构成的片状成形体，从而制备多孔氟树脂膜，其中所述氟树脂含有PTFE作为主要成分；以及，在所述拉伸步骤之后的退火步骤，其中将所述多孔氟树脂膜保持在固定形状状态下，并将所述多孔氟树脂膜在这样的温度下保持I至20小时，该温度低于所述氟树脂的熔点但是在比所述熔点低30°C的温度以上。此处，术语“熔点”指在氟树脂充分烧结之后进行氟树脂的差示扫描量热法(DSC)时，DSC曲线中因氟树脂的熔融而形成的吸热峰的温度。当氟树脂只含有PTFE时，熔点为327°C。
[0018]根据该制造方法，可获得包含具有良好耐化学品性和良好耐热性的PTFE作为主要成分的多孔PTFE膜，该多孔PTFE膜具有高孔隙率和良好的尺寸稳定性(尤其在纵向上)。
[0019]短语“含有PTFE作为主要组分”表示“一般含有50质量％以上的PTFE，但是可含有其他树脂，只要不损害本发明的目的即可”。具体而言，含有80质量％以上的PTFE的氟树脂是优选的，这是因为耐化学品性和耐热性等PTFE的良好特性变得更为显著。因此，在本发明多孔PTFE膜的制造方法的优选实施方案中，其中含有PTFE作为主要成分的氟树脂(该氟树脂用于制造多孔PTFE膜)可包含80质量％以上的PTFE。
[0020]可通过(例如)专利文献I中所描述的方法来获得由含有PTFE作为主要成分的氟树脂构成的片状成形体，该成形体经过了拉伸步骤中的拉伸。具体而言，通过将含有PTFE作为主要成分的氟树脂的未烧结粉末和液态润滑剂混炼，并通过糊料挤出将所得混炼物成形为片材，从而可获得该成形体。
[0021]可用于该方法中的未烧结氟树脂粉末优选为包含数均分子量为4，000，000以上的高分子量PTFE作为主要成分的树脂的未烧结粉末，更优选为包含数均分子量为12，000，000以上的高分子量PTFE作为主要成分的树脂的未烧结粉末。可包含于含有PTFE作为主要成分的氟树脂中的除PTFE以外的其他氟树脂的例子包括:热塑性树脂，如四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚氯/三氟乙烯、四氟乙烯/乙烯共聚物、氯三氟乙烯/乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、和聚氟乙烯。
[0022]液态润滑剂的例子包括:石油系溶剂，如溶剂石脑油和白油；烃油，例如十一烷；芳烃，如甲苯和二甲苯；醇类；酮类；醋类；娃油；氟氯碳油；通过将诸如聚异丁烯或聚异戊二烯等聚合物溶解在任意这些溶剂中而获得的溶液；这些中两种以上的混合物；以及含有表面活性剂的水或水溶液。
[0023]相对于100质量份的含有PTFE作为主要成分的氟树脂的未烧结粉末，液态润滑剂的混合比例通常为10至40质量份，优选为16至25质量份。在混合之后进行挤出成形(糊料挤出)。
[0024]优选在低于100°C下、通常在约50°C下通过糊料进行挤出成形。在糊料挤出之前，优选进行预成形。在预成形中，例如，在约IMPa至1MPa的压力下将上述混合物压缩成形为块状、棒状、管状或片状。
[0025]使用糊料挤出机，将通过预成形而获得的预成形体挤出为片状。可利用T形模具进行糊料挤出，从而将该预成形体成形为片材。此外，可进行利用压延辊等的压延以及干燥。
[0026]优选在拉伸步骤之前从片状成形体中除去液态润滑剂。可通过加热、提取、溶解等来除去液态润滑剂。
[0027]接下来，在低于氟树脂的熔点(文献值:在膜仅由PTFE构成的情况中为327°C )的温度下，沿纵向和/或横向(垂直于纵向的方向)拉伸(单轴拉伸或双轴拉伸)通过上述方式获得的、含有PTFE作为主要成分的树脂的片状成形体，从而制成多孔氟树脂膜。可通过与现有多孔PTFE膜的制造中所进行的双轴拉伸相同的方法并在相同的条件下，来进行所述沿纵向和横向的双轴拉伸。
[0028]通过沿纵向和/或横向进行拉伸，从而使氟树脂的片状成形体变得多孔，由此获得了多孔氟树脂膜。为了获得具有高过滤流速的过滤器，优选进行拉伸直至孔隙率为70%以上。因此，优选这样选择拉伸度，以使得孔隙率超过70%。具体而言，通过将纵向拉伸率控制为2至10倍、更优选为3至8倍，并且将横向拉伸率控制为2至20倍、更优选为5至10倍，可获得超过70%的孔隙率而不会造成膜等的断裂。拉伸过程中膜的温度优选为比氟