單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法
2023-10-06 13:37:34 1
專利名稱：單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法
技術領域：
本發明是關於一種多孔質聚四氟乙烯薄膜及其製造方法，尤指一種更為簡單快速的製造方法所製成的薄膜，其是取得經電暈處理的聚四氟乙烯壓延膜經延伸過程及定型後，獲致一微多孔質聚四氟乙烯薄膜並於薄膜上形成孔分布、孔徑、厚度及孔隙率的均一性，為一具備高透氣性、高透溼氣性及防水的效果，而達成整體製程更為簡單、快速及效果的提升。
背景技術：
習知的鐵氟龍(Teflon)為一種樹脂，其化學名稱為聚四氟乙烯，是將四氟乙烯(C2F4)經聚合作用所形成，因鐵氟龍是由碳原子和氟原子製成不含氫，所以不會和氧發生反應，其具備耐熱、耐低溫、耐蝕性、不沾粘性、低磨擦係數及自潤性等多項特性，除此之外，該鐵氟龍不易與其它物質融合，而其它物質也不易沾粘於上，所以大多作為相關業者所運用的材料之一。
因聚四氟乙烯具備了如上所述的種種優點，於是便有業者將其加工而製成所謂的聚四氟乙烯薄片或膜片，並為多孔的特性，再加以層合於織物或非織物上而作為過濾器材或其它用途，如美國專利第5234739、6080472、5750242號、中國臺灣專利公告第538164、592783號所顯示的內容。
由此可知，聚四氟乙烯經加工處理後已被廣泛的運用於工業及民生用品上，於是針對聚四氟乙烯原料經由各相關業者所欲使用或運用的領域而產生製程上的差異性，並為專利所保護，如美國專利第6702971、6852223、5098625、6228477、6410084、6676993、6854603、4096227號所示的內容。
藉由上述所示的製程及製程所產制的製品不難得知最後所得的聚四氟乙烯薄片或膜片都具有多孔性的特徵，但該等薄片及膜片仍有其有待改善之處，在於薄片或膜片本身孔分布性及孔徑大小的均一性，無法有效控制在一定範圍內。
再者，若針對上述缺失加以改善，勢必需在製程中增添必要的製程及製程所需使用的設備，其大幅提升的成本也是業者所困擾之處。
另外，上述所示的製程，不難得知經繁瑣的各階段所生產的製品，容易造成其中某一程序的控制不當或疏忽而導致不良品遽增，除不易控制品質外也會影響製品的產能產量。
為此，如何有效避免上述的弊端，為各相關業者的努力與發展的方向。
有鑑於上述所未達完美之處，本案發明人遂以從事該行業多年的經驗，累積相關製程及製品的技術，並致力於該等製程與製程所需使用的設備的整合運用，加以分析其製程與製程使用的設備的關聯性，使其發明出更優於上述技術的製程及其製品，並本著精益求精的精神，積極研發改善，遂有本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法產生。
發明內容
本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其主要目的在於提供一種單軸拉伸多孔質聚四氟乙烯薄膜製程的簡化，以能夠提升品質的控制、產能產量、降低損耗及成本。
本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其次一主要目的在於提供一種經由電暈處理的聚四氟乙烯壓延膜暨半成品經由本發明的製程而能獲致該薄膜的厚度均一性、多孔分布均一性、孔徑大小均一性及孔隙率均一性的薄膜製品。
本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其再一主要目的在於提供一種具備高透氣性、高透溼氣性及防水效果的薄膜製品。
藉由上述的製程及各製程控制要件而可獲致單軸拉伸多孔質聚四氟乙烯薄膜製程的簡化，以能夠提升品質的控制、產能產量、降低損耗及成本。
藉由上述的製程及各製程控制要件而可獲得聚四氟乙烯壓延膜片經由本發明的製程而得一厚度均一性、多孔分布均一性及孔徑大小均一性的薄膜製品。
綜上所述，本發明訴求明朗而簡單，為可達到預期效果，具備高效能的創作，應該能夠凸顯本案的新穎性及進步性雙重要件；為便於貴審查員能進一步了解有關本發明為達上述目的所採用的技術手段及其功效，茲例舉較佳實施例並配合圖式說明如下。
圖1是本發明的流程實施例示意圖；圖2是本發明的流程所使用的設備實施例示意圖；圖3是本發明的半成品的顯微圖片實施例示意圖；圖4是本發明的成品的顯微圖片實施例示意圖；圖5是本發明的半成品的熔融曲線實施例示意圖；圖6是本發明的成品的熔融曲線實施例示意圖；圖7是本發明的透溼度測試數據示意圖。
圖號說明10 半成品 12』 羅拉20 延伸過程13』 羅拉21 第一階段延伸14』 第一拉伸輪22 第二階段延伸15』 羅拉23 預定型 16』 第二拉伸輪
30 定型 17』 第三拉伸輪40 卷取 18』 第四拉伸輪50 成品 19』 第一加熱裝置10』進料輪20』 第二加熱裝置11』羅拉 21』 卷繞滾輪具體實施方式
為能使貴審查員清楚本發明的結構組成，以及整體運作方式，茲配合圖式說明如下首先，就鐵氟龍雙向延伸膜的特性加以分析，其鐵氟龍是利用超高分子量的聚四氟乙烯為主要原料，經過特殊加工處理而製成雙向延伸膜，此膜利用高倍率電子顯微鏡觀看，可得知其是由非常明顯的纖維與節點所組成，經過不同的溫度及延伸倍率，而導致纖維與節點會有明顯的不同，較大倍率的延伸，並非將已有的纖維長度延伸，而是將連結於纖維與纖維間的節點再度分裂成更細微的纖維與更小的節點，藉由分裂而形成所謂微米級纖維的薄膜或納米級纖維的薄膜，而該等薄膜也是目前工業所急需運用於各領域的產品或組件上。
因此本發明專利乃在於延伸過程與溫度控制上為主要訴求的重點，也藉由此一重點而可獲得簡化製程、降低成本及提升產能產量的目的，再者經由本發明所製得聚四氟乙烯薄膜更能達到厚度、孔分布、孔徑及孔隙率均一性的目的，併兼具高透氣性、高透溼氣性及防水的目的。
請參閱圖1所示，是為本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜得製造方法的流程圖，其主要流程是將半成品10經延伸過程20、定型30後，再藉由卷取40過程達到薄膜成品50的輸出。
請配合參閱圖1、圖2所示，是為本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法的流程圖及該流程所需使用的設備，該製程所需使用的基本原料為一半成品10，該半成品10則界定為一般習知所能購得的片狀聚四氟乙烯壓延膜且為一連續的料帶，將半成品10藉由進料輪10』輸入，經羅拉11』、12』、13』進入延伸過程20，而該延伸過程20包括第一階段延伸21、第二階段延伸22及預定型23，當半成品10即料帶輸送至第一拉伸輪14』經羅拉15』與第二拉伸輪16』間時，界定為第一階段延伸21，該第一階段延伸21是利用進料時羅拉11』、12』、13』與第一拉伸輪14』、第二拉伸輪16』間的速度差，進而調整半成品10暨聚四氟乙烯壓延膜片的供給量並同時施予縱向拉伸的力量，其第一階段延伸21的延伸量對未經第一階段延伸21前的延伸量所得的延伸比為1.5倍，當輸送至第三拉伸輪17』與第四拉伸輪18』間時，界定為第二階段延伸22，該第二階段延伸22是施予橫向拉伸的力量，並於第二階段延伸22的同時或之前藉由第一加熱裝置19』進行預定型23的加熱過程，在加熱過程中所進行的第二階段延伸22其延伸量對第一階段延伸21的延伸量所得的延伸比為4～8倍，由於延伸比較大，故需經預定型23的同時或預先加熱過程來達到第二階段延伸22所需的延伸量暨提升膜片本身較高的展延性，並可避免一次延伸造成延伸量過大而導致膜片本身斷裂、厚度、孔徑及孔隙率不均勻的弊端，而此第一階段延伸21、第二階段延伸22及預定型23概括為延伸過程20，其延伸過程20的總延伸比為6～12倍，經過延伸過程20輸送至第二加熱裝置20』時，界定為定型30，該定型30是針對延伸過程20所產生一厚度、孔徑及孔隙率達到所需的要求或標準的膜片，藉由第二加熱裝置20』進行加熱的程序，以令膜片達到厚度、孔徑及孔隙率均一性及固定，避免產生膜片回伸(縮)的不良現象，最後藉由卷繞滾輪21』以適當不致使薄膜斷裂的卷繞速度卷取40並為成品50輸出。
針對上述製程及設備關聯性的說明與應用，在各製程程序中的控制要件如下所述半成品是為一經過電暈處理的聚四氟乙烯壓延膜片，其膜片厚度介於0.10～0.15mm，寬度介於160～300mm，密度介於0.8～1.3g/cm3，表面為無孔隙的狀態；延伸過程包含第一階段延伸、預定型及第二階段延伸，其總延伸比介於6～12倍，該第一階段延伸是施予縱向拉伸的力量，該第二階段延伸是同時或預先進行預定型的加熱並施予橫向拉伸的力量，第二階段延伸的延伸量則大於第一階段延伸的延伸量，該預定型的加熱溫度控制在80～150℃間，且預定型的加熱過程所控制的時間為3～5秒；定型將其溫度控制在300～400℃間，且在加熱過程所控制的時間為10秒；卷取；成品單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜，其薄膜厚度可依實際需求控制介於0.03～0.06mm間，寬度1600mm，孔隙率為80％～85％，耐水壓是使用JIS L-1092的測試方法所得的數值為9000MM-H2O以上(含9000MM-H2O)，透溼度是分別使用JIS L-1099A1的測試方法所得的數值介於9995～11713g/M2×24hrs間及使用ASTM E-96所測得的數值介於13045～15445g/M2×24hrs間；經由上述主要階段的製程控制要件及所得各階段製程而產生的薄膜結構特性的變化，藉卷取而獲得成品暨單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的輸出。
請參閱圖3所示，為本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其半成品10暨聚四氟乙烯壓延膜片的結構特性圖標，由圖中可明顯看出原纖維的分布；再請同時參閱圖4所示，為本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其成品50暨聚四氟乙烯薄膜的結構特性圖標，由圖中可明顯看出原纖維與節點的分布，與原先半成品10所呈現的結構特性的差異，其主要差異在於原纖維與節點聯結間所產生的孔隙率、孔徑、孔分布以及原纖維與節點組織分布的均一性。
請參閱圖5所示，本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其中，該半成品10暨聚四氟乙烯壓延膜片的熔融曲線由圖中可看出，該溫度由約50℃持續加熱至約350℃時，可得到一數值為344.89℃的吸熱峰，請同時參閱圖6所示，成品50暨聚四氟乙烯薄膜的熔融曲線由圖中可看出，該溫度亦由約50℃持續加熱至約350℃時，可得到一數值為336.51℃的吸熱峰，此吸熱峰數值與先前半成品10所測得的數值為一極小的變化，換言之，由半成品10藉由本發明的一製造方法所得的成品50，其熔融曲線的變化差異在一定範圍之內，故不因本發明的製程而導致成品50與原先半成品10吸熱峰產生極大的差異，而得到一穩定性的單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜。
請參閱圖7所示，為本發明製程所得的聚四氟乙烯薄膜暨成品50取樣測試，利用JIS L-1099A1及ASTM E-96的測試方法所測得一透溼度數值的數據，其中，該JIS L-1099A1所測得的數值介於9995～11713g/M2×24hrs間，該ASTM E-96所測得之數值介於13045～15445g/M2×24hrs間，均高於一般習知薄膜的透溼度數值，故由數據中可看出該成品50為一具備高透溼度的微多孔質聚四氟乙烯薄膜。
上述耐水壓及透溼度的測試方法並不限制本發明微多孔質聚四氟乙烯薄膜的透溼度及其數值，任何以其它方法測得的數值換算成本發明所使用的測試方法而介於所得的數值間，均在申請專利範圍中受到保護。
藉由上述的製程及各製程控制要件而可獲致單軸拉伸多孔質聚四氟乙烯薄膜製程的簡化，以能夠提升品質的控制、產能產量、降低損耗及成本。
藉由上述的製程及各製程控制要件而可獲得聚四氟乙烯壓延膜片經由本發明的製程而得一厚度均一性、多孔分布均一性及孔徑大小均一性的薄膜製品。
藉由上述的製程及各製程控制要件而可獲致具備高透氣性、高透溼性及防水效果的薄膜製品。
如上所述，本發明單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，的確能藉由上述製程，達到所述的功效目的，於是依法提呈新型專利的申請；然而，以上的實施說明及圖式所示，是本創作較佳實施例，並非以此局限本創作，是以，舉凡與本創作的構造、裝置、特徵等近似、雷同，均應屬本創作的創設目的及申請專利範圍的內。
權利要求
1.一種單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該方法所需使用的基本原料為一半成品，該半成品為聚四氟乙烯壓延膜，將半成品藉由進料輪輸入，經羅拉進入延伸過程，而該延伸過程為半成品輸送至第一拉伸輪與第四拉伸輪間時，界定為延伸過程，在延伸過程中需藉由第一加熱裝置加熱，此界定為預定型，經延伸過程後輸送至第二加熱裝置時，界定為定型，最後藉由卷繞滾輪而進行卷取並得到拉伸多孔質聚四氟乙烯薄膜成品的輸出。
2.如權利要求1所述的單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該延伸過程包括第一階段延伸及第二階段延伸，當半成品輸送至第一拉伸輪與第二拉伸輪間時，界定為第一階段延伸，當輸送至第三拉伸輪與第四拉伸輪間時，界定為第二階段延伸，且在第二階段延伸的同時或之前，進行預定型的過程。
3.一種單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該方法包括下列步驟半成品是為一經過電暈處理的聚四氟乙烯壓延膜片，其膜片厚度介於0.10～0.15mm，寬度介於160～300mm，密度介於0.8～1.3g/cm3，表面為無孔隙的狀態；延伸過程包含第一階段延伸、預定型及第二階段延伸，其總延伸比介於6～12倍，該第一階段延伸是施予縱向拉伸的力量，該第二階段延伸是同時或預先進行預定型的加熱並施予橫向拉伸的力量，第二階段延伸的延伸量則大於第一階段延伸的延伸量，該預定型的加熱溫度控制在80～150℃間，且預定型的加熱過程所控制的時間為3～5秒；定型將其溫度控制在300～400℃間，且在加熱過程所控制的時間為10秒；卷取；成品單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜，其薄膜厚度可依實際需求控制介於0.03～0.06mm間，寬度1600mm，孔隙率為80％～85％，耐水壓是使用JIS L-1092的測試方法所得的數值為9000MM-H2O以上，透溼度系使用JIS L-1099A1的測試方法所得的數值介於9995～11713g/M2×24hrs間。
4.如權利要求3所述的單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該第一階段延伸的延伸量對未經第一階段延伸前的延伸量所得的延伸比為1.5倍，該第二階段延伸其延伸量對第一階段延伸的延伸量所得的延伸比為4～8倍。
5.如權利要求3所述的單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該透溼度也可使用ASTM E-96的測試方法，其所測得的數值介於13045～15445g/M2×24hrs間。
6.如權利要求3或5所述的單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，其特徵在於該耐水壓及透溼度數值的測試方法，也可用其它習知的測試方法測得該數值。
全文摘要
本發明是提供一種單軸拉伸微多孔質聚四氟乙烯薄膜的製造方法，該薄膜的製造方法是將半成品暨經過電暈處理的聚四氟乙烯壓延膜經延伸過程及定型後，獲致一薄膜品質暨結構特性均一性的拉伸微多孔質薄膜，再藉由卷取過程達到薄膜成品的輸出，而經由上述製程所得的薄膜為一具備高透氣性、高透溼氣性及防水的效果，除此之外，本發明的製造方法為一簡化的製程，可達到成本的降低、提升產能產量外，更可提供織物、非織物、服飾或需具備上述功能的披覆物所加以層合或運用，實為一促進產業發展及利用併兼具新穎性及進步性的製造方法。
文檔編號B29L7/00GK1947991SQ20051011259
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月12日 優先權日2005年10月12日
發明者陳國欽 申請人:興採實業股份有限公司