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JP3263235B2 - ポリテトラフルオロエチレン造粒粉末の製造方法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン造粒粉末の製造方法

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JP3263235B2
JP3263235B2 JP7753494A JP7753494A JP3263235B2 JP 3263235 B2 JP3263235 B2 JP 3263235B2 JP 7753494 A JP7753494 A JP 7753494A JP 7753494 A JP7753494 A JP 7753494A JP 3263235 B2 JP3263235 B2 JP 3263235B2
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JP
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powder
ptfe
granulated powder
hydrofluorocarbon
polytetrafluoroethylene
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輝夫 高倉
篤 船木
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリテトラフルオロエ
チレン(以下、PTFEとする)の造粒粉末の製造方
法、詳しくは、環境破壊をもたらすことの少ないヒドロ
フルオロカーボンを用いるPTFEの造粒粉末の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】PTFE粉末は熱可塑性樹脂や熱溶融
性樹脂とは異なり溶融成形できないため、粉末の形のま
まで成形に供される。したがって、PTFE粉末には特
別の粉体特性が要求される。その特性として粉末流
動性がよく、嵩密度が大きく、壊れにくく、脆すぎない
こと要求される。
【0003】濁重合して得られるPTFEの粒状固体
を微粉砕した一次粉末は上記の粉体特性を有しないた
め、その一次粉末を溶媒中で撹拌凝集して造粒し、粉末
流動性、嵩密度等の成形加工性を改善したものを成形に
用いている。PTFE粉末の造粒法として、有機溶媒の
みを媒体とする方法、水中での分散を利用するする方法
および水と有機溶媒との2相液体媒体中で行う方法が知
られている。
【0004】上記有機溶媒としては、水に溶解せず、P
TFE粉末を湿らすため25℃における表面張力が35
ダイン/cm以下であり、さらに適当な軟らかさのPT
FE造粒粉末を得るために回収温度すなわち沸点が3
0〜150℃である物性の有機溶媒を用いることが知ら
れている(特公昭44−22619、特開平4−137
29)。
【0005】具体的には、CCl4、C2Cl4、CCl3
F、C2Cl33 2Cl42 Cl(CF2CFCl)m
Clただしmは2〜4の整数、C3Cl35、C2
23H、C2Cl2FH3 3Cl25Hのハロゲン化
炭化水素が例示される。
【0006】年、オゾン層破壊が地球環境の破壊問題
として国際的に取り上げられ、その原因物質としてクロ
ロフルオロカーボンが指摘され、世界的に全廃の方向に
向かっている。このためPTFEの造粒粉末を製造する
際にクロロフルオロカーボンの使用を停止する必要が
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情のもとで、オゾン破壊係数が大きく、かつ地球温暖化
の一因となるクロロフルオロカーボンやペルフルオロカ
ーボンを使用することなく、優れた粉末流動性や高い嵩
密度をもったPTFEの造粒粉末を、工業的に有利に製
造する方法を提供することを目的とする
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、平均粒径20
0μm以下の未焼成のPTFE粉末を、水と炭素数4〜
10のヒドロフルオロカーボン(ただし、1≦水素原子
の数≦フッ素原子の数)と混合し、撹拌して造粒するこ
とを特徴とするPTFE造粒粉末の製造方法を提供す
る。
【0009】本発明に用いるPTFE粉末は、たとえ
ばテトラフルオロエチレン(以下、TFEという)の単
独重合体および、2重量%以下の共重合可能な単量体
で変性されたTFEの重合体が含まれる。前記の単量体
の例としては、炭素数3〜12のペルフルオロアルケン
(たとえば、ヘキサフルオロプロピレン)、炭素数3〜
12のペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(たと
えば、ペルフルオロ(プロピルビニルエーテル))等が
げられ、これらで変性された共重合体はPTFE同様
溶融加工性を有しない。
【0010】PTFE粉末として、これら重合体を平
均粒径200μm以下に微粉砕した未焼成のPTFE粉
が用いられる。粒径が大きいと造粒粉末の嵩密度が低
く、成形品に空隙が残りやすく、その均一性が損なわれ
るので、好ましくは70μm以下のPTFE粉末が用い
られる。本発明における未焼成のPTFE粉末とは、重
合後その融点以上に加熱されていないPTFEの粉末の
ことであり、造粒に適る。
【0011】本発明に用いられる有機溶媒は炭素数4
〜10のヒドロフルオロカーボン(ただし、1≦水素
の数≦フッ素原子の数)である。炭素数が3以下であ
ると沸点が低すぎ、また11以上であると沸点が高すぎ
て適度の軟らかさを有する造粒粉末が効率良く得られな
い。ヒドロフルオロカーボンの沸点としては、40〜1
30℃が好ましく採用される。また、水素がまったくな
い、つまりペルフルオロカーボンの場合は地球温暖化係
数が大きく、逆に水素原子の数がフッ素原子の数より多
い場合も、表面張力が高くPTFE粉末の湿潤が悪
く、好ましい造粒粉末が得られない。
【0012】特に好ましい有機溶媒はC428(たと
えばH(CF24H)、C446(たとえばF(CH
F)4F)、C455(たとえばCF3CH2CF2
3)、C5HF11(たとえば(CF32CFCF2CF2
H)、C5210(たとえばCF3CF(CHF2)CF
2CHF2)、C6HF13(たとえばH(CF26F)、
659(たとえばF(CF24CH2CH3)、C7
15、C8HF17(たとえばH(CF28F)、C9HF
19 、1,1,2,2,3,3,4,4,5,6−デカフ
ルオロシクロヘキサン、1,1,2,2,3,3,4,
5,5,6−デカフルオロシクロヘキサンおよび1−ト
リフルオロメチル−1,2,2,3,3,4,4,5,
5,6−デカフルオロシクロヘキサンからなる群より選
ばれる少なくとも1種類のヒドロフルオロカーボンであ
る。
【0013】
【0014】これらのヒドロフルオロカーボンは2種類
以上組み合わせて使用してもよい。特に、表面張力15
ダイン/cm以下のものが好適である。
【0015】これらのヒドロフルオロカーボンは、オゾ
ン層破壊の恐れがないので、C3Cl25Hなどよりも
有利である。しかも、上記のヒドロフルオロカーボンは
表面張力が、たとえばC6HF13は13.4ダイン/c
m、C659は13.6ダイン/cmであり、前記
ロゲン化炭化水素の16ダイン/cm以上と比べ小さ
い。そのため、該ヒドロフルオロカーボンを用いること
により、PTFE粉末が媒体中で湿潤され撹拌中に凝集
しやすくなり、内部均一で空隙が少なく高い嵩密度
で、かつ表面が平滑で流動性が向上した造粒粉末が得ら
れる。また、該ヒドロフルオロカーボンは、化学的に安
定であり、その沸点も造粒条件に適る。
【0016】また、ヒドロフルオロカーボンのみを媒体
とした場合、PTFE造粒粉末の内部が固くしまった状
態となるが、本発明のヒドロフルオロカーボンを水との
2相液体媒体として用いることにより、理由は明らかで
はないがPTFE粉末が適度に湿潤され、凝集が過度に
進まず適度の軟らかさのPTFE造粒粉末が得られ、成
形品の物性が向上する。
【0017】本発明に用いる水/ヒドロフルオロカーボ
ン/PTFE粉末の割合は、通常2〜10/0.2〜
3.0/1(重量比)が好ましく用いられる。また、こ
れらの混合の順序は特に限定されないが、PTFE粉末
とヒドロフルオロカーボンを先ず接触させ、PTFE粉
末を湿潤することがPTFE造粒粉末の粒径変動を避け
るために好ましい。
【0018】本発明では、水との接触処理時の温度が重
要であり、ヒドロフルオロカーボンの沸点以下、具体的
には40〜120℃が好ましい。また、処理時間は前記
温度範囲で通常15分〜10時間程度が採用される。
【0019】本発明における水との接触処理は、通常、
撹拌翼を備えた処理装置にて、前記の条件下に造粒媒体
で湿潤したPTFE粉末と水との混合物を撹拌すること
によって行われる。また、粒径分布の均一な造粒粉末を
得るためにある程度の強い撹拌が好ましい。具体的
、撹拌翼の周速度としては通常1〜50m/秒が採用
される。
【0020】TFE粉末にガラス繊維、カーボン繊
維、ブロンズ、グラファイト、二硫化モリブデン等の粉
末のフィラーや、溶融成形可能な他のフッ素樹脂や耐熱
性樹脂などを配合したPTFE組成物の造粒粉末を製造
することもできる。フィラーを配合する場合、特にフィ
ラーの配合割合の多い場合にフィラーの分散防止のうえ
で効果を発揮する平均粒径0.1〜0.5μmのPTF
Eコロイド分散液を使用できる。そのコロイド分散液の
使用量はPTFE粉末に対し1〜5重量%が好ましい。
PTFE粉末と他のフィラーおよびフッ素樹脂等とを乾
式で均一に混合し、この混合物を水とヒドロフルオロカ
ーボンとの2相液体媒体中で撹拌混合する。
【0021】
【実施例】容積2リットルのミキサー(東芝MX−3
93GN)に平均粒径40μmの懸濁重合PTFE粉末
を300g入れ、表1に示す例1〜8のヒドロフルオロ
カーボン135ccを加えた後、水1000ccを加
え、室温で5分間撹拌してPTFE粉末を造粒した。撹
拌翼の周速度は20m/秒であった。なお、例9は比較
例である。
【0022】造粒後、濾過によりPTFE造粒粉末を分
離し、オーブンにて120℃で3時間乾燥した。得られ
た造粒粉末の平均粒径、嵩密度および粉末流動性(スリ
ットフロー)を測定した。また造粒粉末を成形して
成形品について引張強度、伸度、絶縁破壊電圧を測定し
た。以下に各試験の方法を示す。試験結果も表1に示
す。
【0023】[平均粒径] 上から順に16、20、24、28、35、60、15
0メッシュの標準フルイを重ねて用い、各フルイ上に残
る粉末の重量の割合を求め対数確紙上での50%粒径
を平均粒径(単位:μm)とした。
【0024】[嵩密度] JIS K6891に準ずる(内容積100ccの円筒
容器にダンパーより落して平板で擦り落した試料の重さ
を100ccで割った値を見掛け密度(単位:g/c
c)と定める)。
【0025】[粉末流動性(スリットフロー] 図1に示すスリットフローテスターを用い、25℃に
て、9メッシュのフルイを通した試料100gを第1ホ
ッパー1(縦80mm、断面57mm×27mm)に入
れ、ホッパーの下部扉2を一気に開いて第2ホッパー3
(底角60°、奥行き64mmの側板からなる)に充填
する。第2ホッパーの傾斜した側板4の連結棒7を一定
速度で開き第2ホッパーからポリマー50gが流出し
たときの開口部の広がり(隙間の幅すなわちスリットの
開度を示す目盛り6)で粉末流動性(単位:mm)を表
わす。H1は68mm、H2は88mmである。
【0026】[成形条件] PTFE造粒粉末1700gを108mmφ×36mm
φ×100mmHの円筒形金型に入れ、320kg/c
2の圧力でプレスし、オーブン中において昇降温速度
70℃/時間で操作し、380℃にて4時間焼成を行な
った。この成形品から0.5mmと0.1mmの厚さの
シートを切削した。
【0027】[引張強度および引張伸度] 厚さ0.5mmのシートを用い、JIS K6891に
準じて引張試験を行い、引張強度(単位:kg/c
2)、引張伸度(単位:%)を測定した。
【0028】[絶縁破壊電圧] 厚さ0.1mmのシートを用い、JIS K6891に
準じて絶縁破壊電圧試験を行った。絶縁破壊電圧(単
位:kV/0.1mm)は成形品に残る空隙の量に反比
例する。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明の製造方法により、粉末流動性に
優れ嵩密度高く、比較的柔らかいPTFE造粒粉末
が得られる。得られたPTFE造粒粉末は、特に薄物成
形品の原料として有用であり、機械的特性に優れた成形
品を与える。
【図面の簡単な説明】
【図1】粉末流動性評価用スリットフローテスター
面図。
【符号の説明】
1:第1ホッパー 2:第1ホッパー下部扉 3:第2ホッパー 4:第2ホッパーの長方形の可動側板 5:スリット 6:スリットの開度を示す目盛 7:第2ホッパーの動側板の連結棒 8:落下するPTFE造粒粉末の受

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒径200μm以下の未焼成のポリテ
    トラフルオロエチレン粉末を、水と炭素数4〜10のヒ
    ドロフルオロカーボン(ただし、1≦水素原子の数≦フ
    ッ素原子の数)と混合し、撹拌して造粒することを特徴
    とするポリテトラフルオロエチレン造粒粉末の製造方
    法。
  2. 【請求項2】ヒドロフルオロカーボンが、C428
    446、C455、C5HF11、C5210、C6
    13、C659、C7HF15、C8HF17、C9HF19
    1,1,2,2,3,3,4,4,5,6−デカフルオ
    ロシクロヘキサン、1,1,2,2,3,3,4,5,
    5,6−デカフルオロシクロヘキサンおよび1−トリフ
    ルオロメチル−1,2,2,3,3,4,4,5,5,
    6−デカフルオロシクロヘキサンからなる群より選ばれ
    る少なくとも1種類である請求項1記載のポリテトラフ
    ルオロエチレン造粒粉末の製造方法
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