通気性のあるテフロン高温テープの微多孔構造設計は、どのようにして通気性と断熱性および非粘着性のバランスをとることができるのでしょうか?

江蘇省テフロン高温布メーカー – 江蘇青海新材料技術有限公司は、これが本質的に多孔質構造と表面/バルク機能特性の間の相乗効果によるものであることを思い出させます。

1. 微多孔構造と 特性の矛盾の原因 通気性には、ガスが曲がりくねったチャネルを通過する、相互に接続された開気孔が必要です。透過率は、細孔直径と気孔率の 2 乗に比例し、細孔チャネルの曲がりくねった大きさに反比例します。

絶縁性(耐電圧)空気を混合するのと同等の微孔質（破壊電界強度が約 3 kV/mm）を PTFE マトリックスに導入し、開いた細孔が部分放電と沿面追跡のための潜在的な経路を提供します。気孔率が高く、貫通孔が真っ直ぐであるほど、降下破壊電圧が大きくなります。

通気性と非粘着性の比較:非粘着特性は、PTFE の非常に低い表面エネルギー (~18mN/m) と滑らかな表面に由来します。微細孔により表面粗さと実際の接触面積が増加し、溶融した材料や粘性媒体がペンで付着する可能性があります。微細孔を形成し、代わりに接着を引き起こす「機械的連動」を形成します。したがって、材料は通気性と、濡れと浸透に対する表面抵抗を同時に達成する必要があります。

2.バランスのとれた設計へのコアアプローチ:メゾスコピック構造パラメータの相乗的 調整バランスをとるための鍵は、1つの特性を別の特性のために犠牲にすることではなく、細孔サイズ、気孔率、細孔勾配、ねじれ、および表面処理を調整して3つの要件すべてを同時に満たすことです。

2.1 断熱のための平均細孔直径 (0.1 ～ 2 μm) と狭い細孔サイズ 分布の制御:細孔サイズが電子平均自由行程や部分放電の開始サイズよりも小さい場合でも、空隙内の破壊は依然としてパッシェンの法則に従いますが、非常に微細な微小細孔（サブミクロン）研究によれば、平均孔径が0.5μm以下に保たれた場合でも、厚さ50μmのPTFEフィルムのDC破壊強度は依然として40kV/mm以上に達することができます。

非粘着性能:細孔サイズが分子鎖の回転半径やホットメルト接着剤（PE、PPなど）の溶融粘度によって決まる臨界浸透サイズより小さい場合、溶融物は細孔に浸透できません。表面に PTFE フィブリルが形成され、実際の接触面積が非常に小さくなるため、非粘着性は影響を受けません。一般に、表面の孔が 0.5 μm より小さいため、ほとんどのホットメルト接着剤の浸透を効果的に防ぐことができます。

2.2中程度の範囲で多孔性を制御(50%～70%)

気孔率が低すぎる（<30%）と実用的な通気性が得られません。気孔率が高すぎる（>80%）と固形分が過度に減少し、断熱性と機械的特性の急激な劣化を引き起こします。空隙率約60％、透気度（ガーレー値）を20～100秒/100cc以内に制御でき、厚さ0.13mmのフィルムで誘電強度≧2kVを維持でき、ヒートシール絶縁要件をほぼ満たします。

 2.3Adopta高屈曲3Dネットワーク細孔構造(江蘇テフロン高温布メーカーが使用)

FePTFE の「ノードフィブリル」構造は本質的に高い曲がりくねり (τ≈ 2.54) を形成します。ガスは曲がりくねった経路を通過する必要があり、これにより空気破壊経路が延長され、直進放電チャネルの形成が効果的に抑制されます。また、高い屈曲性により、通気性の細孔サイズへの依存性が正方形の関係から弱い関係に減少し、より高い断熱信頼性と引き換えにわずかに大きな細孔の使用が可能になります。

2.4非対称勾配細孔構造の構造 – 緻密な表面、多孔質の内部 緻密な 表面のスキン層(厚さ1 – 5μm)

熱カレンダー加工や短時間高温焼結、極薄フッ素ポリマー（テフロンAFなど）のコーティングにより、被加工物との接触面は緻密なフィルムのような表面を獲得します。微細孔がナノメートルスケールまで閉じ、あるいは部分的に溶けて密閉され、非粘着性と絶縁性が向上します。 バルクは高多孔性の通気性層を保持します。皮膚層の下で、この材料は相互に接続された微細孔の高多孔性ネットワークを依然として維持しています。ガスはエッジまたは皮膚内の残りのナノサイズの細孔を通って横方向および縦方向に透過し、全体の通気性を維持します。

効果:断熱性は緻密層によって支配され、非粘着性能は緻密層の非常に低い表面エネルギーと超微細孔によって保証され、通気性は層間拡散とエッジ対流に依存します。ヒートシール機で使用すると、テープ表​​面は溶融フィルムに粘着せず、水分と揮発性物質はエッジの柔らかい微多孔質層を通して排出されます。

2.5表面後処理:毛穴を詰まらせない超疎油性/疎水性改質フッ素化 モノマーのプラズマグラフトまたは非常に薄い（<50nm）過フッ素化層の蒸着によって、より低い表面エネルギーでコーティングを微細孔の内壁に形成することができます。これにより、孔のチャネルを詰まらせることなく、粘着性物質による濡れをさらに防ぎます。この処理により、表面に「マイクロ/ナノ嫌悪性」が付与され、通気性をほとんど失わずに非粘着性が向上し、汚れがつきにくくなります。

3.バランス設計の典型的なパフォーマンス指標

最適設計の通気性PTFEテープ(厚さ0.13mm)を例に挙げます。

4.結論

通気性テフロン高温テープの微多孔構造のバランスは基本的に形態工学によって達成され、異なる構造レベルにわたって 3 つの特性が分散されます。

緻密な表面または極細の微細孔により、断熱性と非粘着性が提供されます。

通気性は、内部で接続された曲がりくねったマクロ多孔質ネットワークによって処理されます。表面の孔径がサブミクロンの範囲で制御され、内部の空隙率とねじれが傾斜構造と正確に組み合わされている限り、テープは幅広い仕様にわたって良好な通気性、断熱性、非粘着性の性能を同時に実現できます。

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