(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と通気性支持材との積層体を含むポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法であって、前記ポリテトラフルオロエチレンと前記通気性支持材とを積層する工程を含み、前記積層工程において、赤外線の照射によって前記通気性支持材を加熱し、前記通気性支持材を前記ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜に接着させることを特徴とするポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法。
【請求項２】
赤外線のピーク波長が、１〜４μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法。
【請求項３】
赤外線の光源が、赤外線ヒーターであることを特徴とする請求項１または２に記載のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法。
【請求項４】
通気性支持材を、前記通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥ、と表記）多孔質膜と通気性支持材との積層体を含むＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＴＦＥ多孔質膜は、通気性、撥水性、微小粒子の捕集性などに優れており、従来、フィルタなどの様々な分野で利用されている。実際の使用にあたっては、強度などの観点から、ＰＴＦＥ多孔質膜を単独で用いるのではなく、不織布などの通気性を持つ支持材との積層体など、複合材の形で用いられる場合が多い。例えば、エアフィルタ濾材として使用されるＰＴＦＥ多孔質膜複合材は、プリーツ加工時のＰＴＦＥ多孔質膜へのダメージを防ぐため、ＰＴＦＥ多孔質膜の両面に通気性支持材を積層させて用いられる。ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との一般的な積層方法として、通気性支持材を加熱ロールに接触させることで、その融点以上に加熱し、ＰＴＦＥ多孔質膜と接着、積層させる熱ラミネート法が知られている。
【０００３】
上記従来の技術の熱ラミネート法の一例を、図３を用いて説明する。
【０００４】
帯状の通気性支持材２１と、同じく帯状のＰＴＦＥ多孔質膜２２とを、通気性支持材２１がＰＴＦＥ多孔質膜２２を挟み込むように、ガイドロール２３を通して重ね、続けて全体を加熱ロール２４に接触させて所定の温度にまで加熱する。そのまま加熱ロール２４上でニップロール２５との間で狭持して、通気性支持材２１とＰＴＦＥ多孔質膜２２を接着、積層させ、その後加熱ロール２４から分離することでＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法の、加熱ロールを用いた熱ラミネート法の場合、加熱ロールに接触することで熱せられた通気性支持材が、加熱ロールより分離する際に、部分的に加熱ロールに貼り付いてしまうといった問題があった。この問題が発生した場合、複合材の機能が損なわれないまでも、表面に毛羽が発生するなど、表面になんらかの欠陥を持つ複合材となる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、表面に欠陥の少ないＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法は、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜と通気性支持材との積層体を含むポリテトラフルオロエチレン多孔質膜複合材の製造方法であって、赤外線の照射により上記通気性支持材を加熱する工程を含むことを特徴とする。この方法を用いれば、通気性支持材を、加熱ロールなどとの物理的接触なしに加熱することができ、表面に毛羽などの欠陥の少ないＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得ることができる。
【０００８】
上記ＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法において、赤外線のピーク波長が、１〜４μｍの範囲にあることが好ましい。この方法を用いれば、効率よく通気性支持材を加熱することができる。
【０００９】
上記ＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法において、赤外線の光源が、赤外線ヒーターであることが好ましい。この方法を用いれば、製造装置のメンテナンスなどが容易であり、また、効率良く、低コストで、表面に毛羽などの欠陥の少ないＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得ることができる。
【００１０】
上記ＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法において、通気性支持材を、上記通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上に加熱することが好ましい。この方法を用いれば、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材に十分な強度を与えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明の製造方法によって得られるＰＴＦＥ多孔質膜複合材は、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層体を含んでいる。通気性支持材により、全体の強度が向上される。
【００１３】
ＰＴＦＥ多孔質膜は、例えば、シート状のＰＴＦＥ成形体を作製し、これを２軸延伸して多孔質化する方法（特表平６−８１６８０２号公報、および特開平７−１９６８３１号公報などに記載）などの公知の方法により製造することができる。
【００１４】
また必要に応じて、ＰＴＦＥ多孔質膜として、複数のＰＴＦＥ多孔質膜が積層した構造を持つＰＴＦＥ複層多孔質膜を用いても構わない。ＰＴＦＥ複層多孔質膜の製法としては特に限定されないが、次に示すような幾つかの方法が提案されている。例えば、
１）液状潤滑剤の混合された分子量の異なるＰＴＦＥファインパウダーを、層状に分布させたのちに、層構造を保ったまま押出して圧延し、さらに延伸することでＰＴＦＥ複層多孔質膜を得る方法（特開平３−１７９０３８号公報に記載）。
２）液状潤滑剤を含んだＰＴＦＥ圧延シートを重ねて圧延し、さらに延伸することでＰＴＦＥ複層多孔質膜を得る方法（特開昭５９−４９９３５号公報に記載)。
３）孔径の異なる未焼成のＰＴＦＥ多孔質膜を圧着することにより積層化し、ＰＴＦＥの融点以上の温度で焼成することでＰＴＦＥ複層多孔質膜を得る方法（特開昭５４−９７６８６号公報に記載)。
などが挙げられる。
【００１５】
通気性支持材は、ＰＴＦＥ多孔質膜より通気性に優れていればよく、例えば、不織布、織布、メッシュ、その他の多孔質材料などを用いることができる。通気性支持材は、材質、構造、形態などを特に限定する必要はないが、強度や柔軟性、作業性の観点からは不織布が好ましい。さらに、ＰＴＦＥ多孔質膜との接着が容易であることなどから、不織布を構成する一部あるいは全部の繊維が芯鞘構造の複合繊維であり、芯成分が鞘成分より相対的に融点が高い合成繊維であることがより好ましい。なお、通気性支持材の材料としては、特に限定するものではないが、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など）、芳香族ポリアミド、またはこれらの複合材を含むものなどを用いることができる。
【００１６】
本発明のＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法では、赤外線の照射により通気性支持材を加熱することで、ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材とを、接着、積層すればよい。通気性支持材は、単独で加熱の後にＰＴＦＥ多孔質膜と結合させてもよく、通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜とを接触させた状態で加熱してもよい。加熱の方法に赤外線を用いることで、通気性支持材を加熱用部材に接触させることなく加熱することが可能になり、表面に毛羽などの欠陥の少ないＰＴＦＥ多孔質膜複合体を安定して製造することができる。
【００１７】
また、加熱の方法に赤外線を用いることでさらなる利点も生じる。例えば、
１．設備を予熱することなく素早く加熱が可能で、温度調節も容易に行なうことができる。
２．加熱に要するエネルギーのロスが少ないため、低コストの生産を行なうことができる。
３．非接触の加熱方法のため、加熱ムラが起きにくく、全体に均一な加熱を行なうことができる。
などである。
【００１８】
赤外線の光源としては、その放射により、通気性支持材を必要な温度にまで加熱できるものであれば特に制限はないが、なかでも赤外線のピーク波長が１〜４μｍの範囲にあることが好ましい。通気性支持材の材料として多く用いられる高分子材料の赤外吸収スペクトルが、１〜４μｍの範囲に多く存在するためである。
【００１９】
赤外線の光源としては、一般的に広く使われている赤外線ヒーターなどを用いることが好ましい。具体的には特に限定されないが、例えば、中波長ヒーター、短波長ヒーター、カーボンヒーターなどである。
【００２０】
また、通気性支持材の加熱の温度は、通気性支持材に含まれる少なくとも一つの材料の融点以上であることが好ましい。
【００２１】
上記本発明の製造方法の一例を、図１を用いて説明する。
【００２２】
帯状の通気性支持材１と、同じく帯状のＰＴＦＥ多孔質膜２とを、通気性支持材１がＰＴＦＥ多孔質膜２を挟み込むように、ガイドロール３を通して重ね、続けて全体を回転ロール４に沿わせる。回転ロール４に沿わせた状態で通気性支持材１を含む全体を赤外線ヒーター５により所定の温度にまで加熱し、通気性支持材１とＰＴＦＥ多孔質膜２を接着、積層させ、本発明のＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得ることができる。また、図１の例では、上記した一連の工程を連続して行なうことができる。
【００２３】
図１の例において、通気性支持材の加熱温度は、積層スピードを調節したり、赤外線ヒーターと通気性支持材との距離を調節したりすることで制御することができる。また、赤外線ヒーターと通気性支持材との距離は、０．５〜１００ｍｍが好ましく、１〜１０ｍｍがより好ましい。赤外線ヒーターを近づけすぎると通気性支持材と赤外線ヒーターとが接触するおそれがあり、離しすぎた場合には通気性支持材を均一に加熱することが難しくなる。
【００２４】
また、赤外線ヒーターの直後に設置されているニップロール６により、加熱された通気性支持材１とＰＴＦＥ多孔質膜２との積層体をさらに加圧することで各層の接着力を上げることが好ましい。また、ニップロール６を使用することで繰出し側のテンションと巻取り側のテンションのコントロールも可能となる。
【００２５】
さらに回転ロール４は、加熱後の積層体の温度調節機能を持つ部材としても用いることができる。例えば、積層体の温度を回転ロール４上で通気性支持材１の融点以下にまで冷却させた後に、回転ロール４から積層体を分離させることにより、回転ロール４上に通気性支持材１の一部が貼り付くという問題を、より確実に回避することができる。この場合、積層体の温度を調節できるのであれば、回転ロール４を、冷却装置などを用いて冷却しても、自然放冷で冷却させても構わない。また、ニップロール６に対しても回転ロール４と同様な、加熱後の積層体に対する温度調節機能を与えることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により制限されるものではない。
【００２７】
本実施例におけるＰＴＦＥ多孔質膜複合材の剥離強度の測定、および外観検査は以下に示す方法で行った。
【００２８】
（剥離強度）
本実施例における剥離強度の測定について図２を用いて説明する。
【００２９】
ＰＴＦＥ多孔質膜複合材を、ＭＤ（Machine Direction−ＰＴＦＥシートの長手方向）１００ｍｍ×ＣＤ（Cross Direction−ＰＴＦＥシートの幅方向）２５ｍｍの大きさにサンプリングし、ステンレス板１４に両面テープ１５（Ｎｏ.５００  日東電工製）を用いて貼りつける。引張試験機の一方のチャック１６に、上記サンプリングしたＰＴＦＥ多孔質膜複合材１１をステンレス板１４ごと取り付け、もう一方のチャック１７に、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材１１の一方の面を構成する通気性支持材１３を、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材１１より約６０ｍｍ剥離して取り付ける。このとき、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材１１のＣＤ方向、すなわち短辺をそれぞれのチャックに取り付ける。ＰＴＦＥ多孔質膜複合材１１のＭＤ方向に剥離強度試験が行なわれることになる。その後、チャック１６に取り付けたＰＴＦＥ多孔質膜１２と、チャック１７に取り付けた通気性支持材１１との界面を、チャック速度５０ｍｍ／ｍｉｎで１８０°ピーリングを行って剥離させ、剥離強度を測定した。チャートに連続的に記録された引張強度の、上位５個の平均値をサンプルの剥離強度とする。
【００３０】
（外観）
目視により、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材の表面に異常がないかを確認する。
【００３１】
（実施例１）
ＰＴＦＥファインパウダー（フルオンＣＤ−１２３、旭硝子社製）１００重量部に対して液状潤滑剤（流動パラフィン）３０重量部を均一に混合し、この混合物を２０ｋｇ／ｃｍ2の条件で予備成形した。続いてこれをロッド状に押出成形し、さらにこのロッド状押出物を１対の金属製圧延ロール間に通すことで圧延し、厚さ０．２ｍｍの長尺のシート状成形体を得た。次に、このシート状成形体を、ノルマルデカンを用いた抽出法を用いて液状潤滑剤を除去した後に、管状の芯体に巻き、ロール状にした。このシート状成形体を、ロール延伸法を用い、２５０℃にて長手方向に２０倍の延伸を行なった。続いて、テンターを用い、１００℃にて幅方向に５倍の延伸を行い、未焼成状態のＰＴＦＥ多孔質膜を得た。この未焼成ＰＴＦＥ多孔質膜を３８０℃で３０秒間加熱して焼成を行い、ＰＴＦＥ多孔質膜を得た。
【００３２】
上記の方法で得られたＰＴＦＥ多孔質膜に積層させる通気性支持材として、目付けが３０ｇ／ｍ2のＰＥＴ／ＰＥ芯鞘不織布（ＴＯ３０３ＷＤＯ  ユニチカ社製  鞘部ＰＥの融点１２９℃、芯部ＰＥＴの融点２６１℃）を準備し、図１に示す装置を用いてＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層を行い、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得た。赤外線ヒーターには、ピーク波長が２．０〜２．５μｍである中波長カーボンヒーター（ヘレウス社製）を使用した。通気性支持材と赤外線ヒーターの距離は３ｍｍとし、回転ロールの速度を３ｍ／ｍｉｎとして積層を行った。このとき、通気性支持材の加熱温度は、１５０℃であった。
【００３３】
得られたＰＴＦＥ多孔質膜複合材の、通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜との界面の剥離強度測定、および表面外観の確認を行った。
【００３４】
（比較例１）
ＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材には実施例１と同じものを用い、図３に示す装置を用いてＰＴＦＥ多孔質膜と通気性支持材との積層を行い、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材を得た。加熱ロールの表面温度を１５０℃とし、加熱ロールの速度を３ｍ／ｍｉｎとして積層を行った。
【００３５】
得られたＰＴＦＥ多孔質膜複合材の、通気性支持材とＰＴＦＥ多孔質膜との界面の剥離強度測定、および表面外観の確認を行った。
【００３６】
上記実施例１と比較例１におけるＰＴＦＥ多孔質膜複合材の、剥離強度測定結果、および表面外観確認結果を、表１にまとめて記す。
【００３７】
（表１）
0003672868.tif 000002
【００３８】
表１によれば、実施例１と比較例１で得られたＰＴＦＥ多孔質膜複合材は、どちらもほぼ同等の剥離強度を示している。しかし、表面外観について見てみると、比較例１で得られたＰＴＦＥ多孔質膜複合材では、加熱ロールとＰＴＦＥ多孔質膜複合材が離れる際に通気性支持材に含まれる繊維の一部が加熱ロールに貼り付いたために、表面が毛羽立つ現象が見られたが、実施例１で得られたＰＴＦＥ多孔質膜複合材の表面外観は良好であった。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面に欠陥の少ないＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法例を示す図である。
【図２】  実施例における、ＰＴＦＥ多孔質膜複合材の剥離強度測定方法を示す断面図である。
【図３】  従来の技術のＰＴＦＥ多孔質膜複合材の製造方法例を示す図である。
【符号の説明】
１、１３、２１  通気性支持材
２、１２、２２  ＰＴＦＥ多孔質膜
３、２３  ガイドロール
４  回転ロール
５  赤外線ヒーター
６、２５  ニップロール
１１  ＰＴＦＥ多孔質膜複合材
１４  ステンレス板
１５  両面テープ
１６、１７  チャック
２４  加熱ロール
【図１】
0003672868.tif 000003
【図２】
0003672868.tif 000004
【図３】
0003672868.tif 000005