(57)【要約】【課題】厚さの薄い架橋ＰＴＦＥフィルムを歪、亀裂およびピンホールなどが発生することなく、安価で大量に改質ＰＴＦＥを生産することができると共に、平滑な表面を有する改質ＰＴＦＥフィルムの製造方法の提供。【解決手段】耐熱性スペーサとポリテトラフルオロエチレンフィルムとの積層体をロール状に巻回した状態で、低酸素濃度雰囲気かつポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度で電離性放射線を照射してポリテトラフルオロエチレンフィルムを架橋させ、しかる後、架橋ポリテトラフルオロエチレンフィルムと耐熱性スペーサを分離する改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性スペーサとポリテトラフルオロエチレンフィルムとの積層体をロール状に巻回した状態で、低酸素濃度雰囲気かつポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度で電離性放射線を照射して前記ポリテトラフルオロエチレンフィルムを架橋させ、しかる後、架橋ポリテトラフルオロエチレンフィルムと耐熱性スペーサを分離することを特徴とする改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【請求項２】
前記ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、厚さが１００μｍ以下である請求項１記載の改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【請求項３】
酸素濃度が１０ｔｏｒｒ以下の雰囲気かつポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度で電離性放射線を１ｋＧｙ〜１０ＭＧｙの範囲で照射して前記ポリテトラフルオロエチレンフィルムを架橋させる請求項１記載の改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【請求項４】
前記耐熱性スペーサは、金属の箔またはメッシュである請求項１記載の改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【請求項５】
前記耐熱性スペーサは、耐熱性樹脂のフィルムである請求項１記載の改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【請求項６】
前記耐熱性スペーサは、耐熱材料の織布または不織布である請求項１記載の改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法。
【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フィルムを電離性放射線の照射により架橋させる、改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法、特に厚さが１００μｍ以下の極めて薄いポリテトラフルオロエチレンフィルムの架橋に適した改質ポリテトラフルオロエチレンフィルムの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という）を、低酸素濃度雰囲気中かつポリテトラフルオロエチレンの結晶融点以上の温度で電離性放射線を照射して架橋することが既に知られている（例えば、特開２０００−１５９９１４）。ＰＴＦＥは、高い分子量で存在するポリマー故に、その融点以上においても大きい溶融粘度を示すポリマーとして知られている。このことにより、融点以上の温度においても成形体の形状を維持することが可能であり、シートあるいはフィルム状のものに融点以上の温度で電離性放射線を照射することにより架橋させることができる。
【０００３】
しかしながら、厚さの薄いフィルム、特に厚さが１００μｍ以下のフィルムを融点以上の温度で電離性放射線を照射すると、形状を維持することが困難であり、歪、亀裂およびピンホールなどが発生するという問題がある。
【０００４】
薄いＰＴＦＥフィルムの架橋を効果的に行う方法として、基材となる金属、セラッミクスあるいは高分子からなる板状、箔状または管状などの材料に対し予めフッ素樹脂の粉体を塗布せしめるか、あるいはフッ素樹脂を基材にライニングあるいはコーティングなどして被覆した材料をフッ素樹脂の融点以上の温度に加熱し、実質的に無酸素下で電離性放射線を照射して架橋させた後、改質フッ素樹脂を該基材から大気中または溶液中で剥離または分離させる、あるいは該基材を溶解させることにより、平滑な表面かつ均一な膜厚の薄いフッ素樹脂フィルムを得る方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３０１６６号公報（段落「０００８」）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１には、単に、基材にフッ素樹脂を被覆して架橋させる方法が開示されるのみであり、安価で大量に製造することを目的とした工業的製造方法については何ら開示されていない。また、基材に密着してフッ素樹脂を被覆しているため、架橋時に発生するフッ素樹脂からのガスが基材とフッ素樹脂層の間に入り込んで気泡を生じさせ、その部分においてフッ素樹脂フィルムに凹凸が形成されるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、厚さの薄い架橋ＰＴＦＥフィルムを歪、亀裂およびピンホールなどが発生することなく、安価で大量に生産することができる製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、気泡による凹凸のない平滑な表面を有する改質ＰＴＦＥフィルムの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体をロール状に巻回した状態で、低酸素濃度雰囲気かつＰＴＦＥの融点以上の温度で電離性放射線を照射してＰＴＦＥフィルムを架橋させ、しかる後、架橋ＰＴＦＥフィルムと耐熱性スペーサを分離する改質ＰＴＦＥフィルムの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明においては、耐熱性基材とＰＴＦＥフィルムとの積層体をロール状に巻回した状態で架橋処理が行われるため、１回の架橋処理で例えば１００〜１００００ｍという長尺の架橋ＰＴＦＥフィルムを製造でき、大量製造が可能となり、低廉化につながる。
【００１０】
また、本発明においては、ＰＴＦＥフィルムは、耐熱性スペーサと密着させない状態で積層し、ロール状に巻回してＰＴＦＥの融点以上に加熱して架橋処理が行われるため、架橋時に発生するＰＴＦＥフィルムからのガスを滞留させることなく流動的な状態としているため、ガスによるＰＴＦＥフィルムの凹凸発生を抑えた平滑な表面を有する改質ＰＴＦＥフィルムを製造できる。特に、厚さが１００μｍ以下のＰＴＦＥフィルムに対して本発明は効果的である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、耐熱性スペーサは、架橋処理時にとＰＴＦＥフィルム同士が融着しないようにするためのものである。また、耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムは、貼り付け等による密着はさせずに、単に重ね合わせているだけである。なお、ＰＴＦＥフィルムは、ＰＴＦＥ粉末を塊状に圧縮成形し、焼成して得られた成形物を切削法により薄いフィルムとすることにより得ることができる。
【００１２】
耐熱性スペーサとしては、ＰＴＦＥの融点（３２７℃）以上の温度に加熱された場合であってもＰＴＦＥフィルム同士を融着させることがなく、スペーサ自体が熱による著しい変形、溶融、分解などを受けることがなく、架橋の阻害要因となっている酸素やその他架橋時に発生する生成ガスの除去が可能である材料が使用される。例えば、金属の箔またはメッシュがあり、その金属の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、チタンまたはチタン合金等がある。耐熱性樹脂のフィルムとしてもよくその材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトンまたはポリベンゾイミダゾール等がある。また、耐熱材料の織布または不織布としてもよく、その場合の材質としてはガラスまたはカーボン等がある。上記の金属メッシュについては、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ：米国材料試験協会）規格で２００メッシュ以上のものを使用する。２００メッシュ以下では目開きが大きく、ＰＴＦＥフィルムに加わる面圧が高くなる。その結果、メッシュと接触している部分が変形し易くなり、厚さの均一なフィルムを得ることが難しくなる。また、４００メッシュ以下とするのが好ましい。
【００１３】
耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体は、ロール状に巻回した状態で架橋装置へ搬入され、架橋処理が行われる。図１は、耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体をロール状に巻回した一実施の形態を示すものであり、耐熱性スペーサ２とＰＴＦＥフィルム３との積層体１が巻芯４の外周にロール状に巻回されている。耐熱スペーサとＰＴＦＥフィルムをロール状に巻回するときの張力は、０．１〜１０ＭＰａとする。張力が０．１Ｐａ未満では架橋ＰＴＦＥフィルムにしわや波打ちが生じ、平坦で均一な厚さの架橋ＰＴＦＥフィルムを得ることが困難になる。また、張力が１０ＭＰａを越えるとメッシュの押えつけによるＰＴＦＥの変形が非常に大きくなり、均一な厚さの架橋ＰＴＦＥフィルムを得ることが難しくなる。更に好ましい張力は、１〜５ＭＰａである。
【００１４】
本発明において、耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体の架橋処理は、酸素濃度１０ｔｏｒｒ以下の不活性ガス雰囲気下で、且つＰＴＦＥフィルムがＰＴＦＥの融点（３２７℃）以上に加熱された状態で電離性放射線を吸収線量が１ｋＧｙ〜１０ＭＧｙの範囲となるよう照射することにより行われることが好ましい。酸素濃度が１０ｔｏｒｒを越える雰囲気下では、十分な架橋効果が達成されない可能性があり、又、電離性放射線の吸収線量が１ｋＧｙ未満では十分な架橋効果が達成されない可能性があり、１０ＭＧｙを越えると伸び等の著しい低下を招く可能性がある。より好適には、５０ｋＧｙ〜１ＭＧｙである。
【００１５】
電離性放射線としては、γ線、電子線、Ｘ線、中性子線、あるいは高エネルギーイオン等が使用される。透過力を有する線質のものが好ましく、本発明の目的達成のためにはγ線、Ｘ線または電子線が適している。電子線を用いる場合は、透過力を考慮して５×１０６電子ボルト以上、好ましくは７×１０６電子ボルト以上のものが適している。電離性放射線を照射するに際しては、ＰＴＦＥをその結晶融点以上に加熱しておく必要がある。ＰＴＦＥをその融点以上に加熱することにより、ＰＴＦＥを構成する主鎖の分子運動を活発化させ、その結果、分子間の架橋反応を効率良く促進させることが可能となる。但し、過度の加熱は、逆に分子主鎖の切断と分解を招くようになるので、このような解重合現象の発生を抑制する意味合いから、加熱温度はふっ素樹脂の融点よりも１０〜３０℃高い範囲内に抑えることが好ましい。より好適な加熱温度範囲は、３３５℃〜３４５℃である。
【００１６】
【実施例】
［実施例１］
予め造粒されているＰＴＦＥ粉末を金型へ投入し、常温にて４０ＭＰａの圧力で塊状に圧縮成形し、これを３８０℃で２０時間加熱して焼成して外径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱状成形体を得た。この成形体を切削刃物により切削して厚さ０．１ｍｍ、幅３００ｍｍのＰＴＦＥフィルム（日東電工製ＰＴＦＥシート：品番９００）を得た。このＰＴＦＥフィルム５００ｍを炭素繊維織布（厚さ０．２５ｍｍ）と積層し、巻芯としての鉄管の外周にロール状に巻回し、これを外周にヒータを設置したステンレス製容器に入れて減圧した後窒素ガスを封入し、酸素濃度０．５ｔｏｒｒの窒素ガス雰囲気下、３４０°Ｃの加熱温度のもとで毎時２×１０３Ｇｙのコバルト６０γ線を５０時間照射した（放射線量１×１０５Ｇｙ）。次に、ＰＴＦＥフィルムを炭素繊維織布から分離することにより、歪や亀裂等のない平坦で均一な改質ＰＴＦＥフィルムが得られた。この改質ＰＴＦＥフィルムの破断強度は１８．６ＭＰａ、破断伸びは２８７％であった。なお、改質前のＰＴＦＥフィルムの破断強度は１４．３ＭＰａ、破断伸びは３８０％であった。
【００１７】
［実施例２］
実施例１と同様にして得た円柱状成形体を切削して厚さ０．０５ｍｍ、幅３００ｍｍのＰＴＦＥフィルムを得た。このＰＴＦＥフィルム１０００ｍを厚さ５０μｍのＳＵＳメッシュ（ＡＳＴＭ規格で３２５メッシュ）と積層して鋼製管にロール状に巻回し、実施例１と同様の条件で照射した後、ＰＴＦＥフィルムをＳＵＳメッシュから分離することにより、歪や亀裂等のない平坦で均一な改質ＰＴＦＥフィルムが得られた。この改質ＰＴＦＥフィルムの破断強度は１２．４ＭＰａ、破断伸びは２７５％であった。
【００１８】
［実施例３］
実施例１と同様にして得た円柱状成形体を切削して厚さ０．０３ｍｍ、幅３００ｍｍのＰＴＦＥフィルムを得た。このＰＴＦＥフィルム１０００ｍを厚さ２５μｍのポリイミドフィルムと積層して鋼製管にロール状に巻回し実施例１と同様の条件で照射した後、ＰＴＦＥフィルムをポリイミドフィルムから分離することにより、歪や亀裂等のない平坦で均一な改質ＰＴＦＥフィルムが得られた。この改質ＰＴＦＥフィルムの破断強度は１２．３ＭＰａ、破断伸びは２５０％であった。
【００１９】
［比較例］
実施例１と同様にして得た円柱状成形体を切削して厚さ０．０５ｍｍ、幅３００ｍｍのＰＴＦＥフィルムを得た。このＰＴＦＥフィルム４０ｍを耐熱性スペーサと積層することなく単独で鋼製管にロール状に巻回し、実施例１と同様の条件で照射した。続いて、ロール状の巻回状態からＰＴＦＥフィルムを巻き戻そうとしたが、ＰＴＦＥフィルム間で一部融着が起こり、巻き戻しができなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明してきた通り、本発明は、耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体をロール状に巻回した状態で、低酸素濃度雰囲気かつＰＴＦＥの融点以上の温度で電離性放射線を照射してＰＴＦＥフィルムを架橋させ、しかる後、架橋ＰＴＦＥフィルムと耐熱性スペーサを分離するものであり、厚さの薄い架橋ＰＴＦＥフィルムを歪、亀裂およびピンホールなどが発生することなく、安価で大量に生産することができるようになる。また、架橋時に発生するＰＴＦＥフィルムからのガスを滞留させることなく流動自在な状態で架橋を行っているので、ガスによる架橋ＰＴＦＥフィルムの凹凸発生を抑えた平滑な表面を有する改質ＰＴＦＥフィルムを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐熱性スペーサとＰＴＦＥフィルムとの積層体をロール状に巻回した一実施の形態の説明図。
【符号の説明】
１：積層体
２：耐熱性スぺーサ
３：ＰＴＦＥフィルム
４：巻芯
【図１】
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