CN111684008A - 导电性熔接材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的熔接材料由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，氟树脂组合物含有0.01～2.0质量％的碳纳米管。

Description

导电性熔接材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及关于氟树脂的导电性熔接材料及其制造方法，更详细而言，涉及具有优异的抗静电性能、防止杂质(金属离子和有机物等)溶出并且显示优异的熔接强度的关于氟树脂的导电性熔接材料及其制造方法。
背景技术
氟树脂由于耐药品性和耐污染性等优异，经常作为在半导体制造装置、医药品制造装置等中用于流通腐蚀性流体、纯水和药液等的部件等的材料使用。
然而，氟树脂通常被划分为绝缘性材料，因此一旦使用氟树脂制造的部件与流体接触，就会因摩擦而带电。
因此，已知将炭黑和铁粉等导电性物质与氟树脂混合而对氟树脂赋予导电性的技术，但可知由于导电性物质与流体接触，所以金属离子、有机物等向流体流出，导致流体被污染。
专利文献1公开了一种具有由氟树脂材料形成的流体流路的流体设备，其能够抑制因流体流路与流体的摩擦而产生的静电以及因流体流路与流体的接触而导致的流体污染，上述氟树脂材料以0.020重量％以上0.030重量％以下的比例含有具有50μm以上150μm以下的纤维长度和5nm以上20nm以下的纤维直径等的碳纳米管(Carbon Nano Tube，以下也称为“CNT”)(参照专利文献1权利要求1、[0008]～[0009]、[0033]等)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5987100号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1的由氟树脂材料形成的流体流路，防止流体带电的性能和防止流体污染的性能优异。其中，利用该多个流体流路，将多个流体流路结合，使流路的长度变长或形成更宽的流路等，进而形成各种形状时，这些多个流路的结合部位的处置成为问题。
如果不进行任何处理，结合部位就会发生漏液，为了防止漏液，通常将被称为熔接材料的材料熔融，将结合部位密封而进行强化。可以考虑将氟树脂材料本身用作熔接材料(结合材料或密封材料)。然而，氟树脂本身导电性不充分，因此存在抗静电性下降的问题。
为了赋予导电性而在氟树脂材料中添加碳纤维等导电性物质时，为了获得充分的导电性，通常需要添加5重量％以上的导电性物质。然而，这样的材料通常熔接强度不足，防污染性差，因此不适合作为熔接材料。
本发明的目的在于提供一种具有优异的抗静电性能、防止杂质(金属离子和有机物等)溶出并且显示优异的熔接强度的关于氟树脂的导电性熔接材料及其制造方法。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人反复进行了潜心研究，结果发现，使用在氟树脂中分散有特定量的碳纳米管的氟树脂组合物时，能够得到具有优异的抗静电性能、防止杂质(金属离子和有机物等)溶出并且显示优异的熔接强度的熔接材料。进一步发现这样的熔接材料能够适用于半导体制造装置和医药品制造装置等各种装置，从而完成了本发明。
本说明书可以包括以下的方式。
[1]一种熔接材料，其由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，氟树脂组合物含有0.01～2.0质量％的碳纳米管。
[2]如上述1所述的熔接材料，其中，碳纳米管具有50μm以上的平均长度。
[3]如上述1或2所述的熔接材料，其具有1×10-1～1×108Ω·cm的体积电阻率。
[4]如上述1～3中任一项所述的熔接材料，其中，氟树脂含有选自聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯(改性PTFE)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯/氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)中的至少1种。
[5]如上述1～4中任一项所述的熔接材料，其中，氟树脂组合物的氟树脂具有500μm以下的平均粒径。
[6]如上述1～5中任一项所述的熔接材料，其用于氟树脂与氟树脂的结合部位。
[7]一种流体处理装置，其在氟树脂与氟树脂的结合部位包含上述1～6中任一项所述的熔接材料。
[8]一种半导体制造装置、医药品制造装置、医药品输送装置、化学药品制造装置或化学药品输送装置，其包含上述7所述的流体处理装置。
[9]一种熔接材料的制造方法，其用于制造上述1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法包括：将在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物压缩成型的步骤。
[10]一种熔接材料的制造方法，其用于制造上述1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法包括：准备在选自PTFE和改性PTFE的氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；将氟树脂组合物放入模具，加压将其压缩，制造预成型体的步骤；以氟树脂组合物的熔点以上的温度对预成型体进行烧制而制造成型体的步骤；和对成型体进行加工而制造熔接材料的步骤。
[11]一种熔接材料的制造方法，其用于制造上述1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法包括：准备在除PTFE和改性PTFE以外的氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；将氟树脂组合物加热后，加压将其压缩，得到成型体的步骤；和对成型体进行加工而得到熔接材料的步骤。
发明效果
本发明的实施方式的熔接材料具有优异的抗静电性能，能够防止杂质(金属离子和有机物等)的溶出，并且显示优异的熔接强度。因此，能够适用于流体处理装置、例如半导体制造装置、医药品制造装置、化学药品制造装置等的流体流通的部分、喷嘴、喷头、喷雾嘴、旋转喷嘴、旋转清洗喷嘴、液体排出部、配管部件、液体(或药液)输送管、液体输送接头、内衬配管、内衬罐等。
附图说明
图1表示氟树脂部件彼此(长方体状部件与筒状部件)的结合的例子。
图2表示氟树脂部件彼此(长方体状部件与长方体状部件)的结合的例子。
图3表示设置于装入液体的罐内的内衬端部的结合。
图4表示用于测定熔接材料的熔接强度的测定试样。
图5示意性地表示熔接材料的熔接强度的测定方法。
具体实施方式
本发明提供一种新的熔接材料，其由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，氟树脂组合物含有0.01～2.0质量％的碳纳米管。
本发明的实施方式的熔接材料由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成。
在本说明书中，氟树脂组合物含有氟树脂和碳纳米管，也可以根据需要含有其他的成分，只要能够得到本发明目标的熔接材料，就没有特别限制。
在本说明书中，“氟树脂”是通常理解为氟树脂的树脂，只要能够得到本发明目标的熔接材料，就没有特别限制。
作为这样的氟树脂，例如可以例示选自聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯(改性PTFE)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯/氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)中的至少1种。
作为氟树脂，优选聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯(改性PTFE)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)，更优选改性聚四氟乙烯(改性PTFE)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)。
氟树脂可以使用市售品。例如，作为聚四氟乙烯(PTFE)，可以例示大金工业株式会社生产的M-12(商品名)、M-11(商品名)和Polyflon PTFE-M(商品名)；
作为改性聚四氟乙烯(改性PTFE)，可以例示大金工业株式会社生产的M-111(商品名)、M-111(商品名)和Polyflon PTFE-M(商品名)；
作为聚氯三氟乙烯(PCTFE)，可以例示大金工业株式会社生产的M-300PL(商品名)、M-300H(商品名)和Neoflon PCTFE(商品名)；
作为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚(PFA)，可以例示大金工业株式会社生产的AP-230(商品名)、AP-210(商品名)和Neoflon PFA(商品名)、以及旭硝子株式会社生产的FluonPFA(商品名)等。
氟树脂可以单独使用或组合使用。
在本发明的实施方式中，氟树脂组合物的氟树脂具有颗粒形态，优选具有500μm以下的平均粒径，更优选具有8～250μm的平均粒径，进一步优选具有10～50μm的平均粒径，特别优选具有10～25μm的平均粒径。
氟树脂组合物的氟树脂具有500μm以下的平均粒径时，氟树脂与碳纳米管能够更均匀地混合，因此导电性进一步提高。
在本说明书中，颗粒的平均粒径是指利用激光衍射散射式粒度分布装置(日机装制造的“MT3300II”)测定粒度分布而得到的平均粒径D50(意指利用激光衍射散射法求得的粒度分布中的累计值50％的粒径的中值粒径)。
在本说明书中，“碳纳米管”是通常被理解为碳纳米管的物质，只要能够得到本发明目标的熔接材料，就没有特别限制。
作为这样的碳纳米管(也称为“CNT”)，例如可以例示单层CNT、多层CNT、2层CNT等。作为碳纳米管，可以使用市售品，例如可以使用大阳日酸株式会社生产的CNT-uni(商品名)系列。
CNT可以单独使用或组合使用。
在本发明的实施方式中，碳纳米管优选具有50μm以上的平均长度，更优选具有70～250μm的平均长度，进一步优选具有100～200μm的平均长度，特别优选具有150～200μm的平均长度。
CNT具有50μm以上的平均长度时，导电通路容易连通，因而导电性进一步提高，从而优选。
在本说明书中，CNT的平均长度(或平均纤维长度)如实施例中所详细记载的那样，是指根据由SEM拍摄到的图像得到的平均长度。即，将熔接材料的一部分加热至300℃～600℃，使其灰化，得到残渣物(SEM拍摄用样品)。拍摄该残渣物的SEM图像。利用图像处理求出该SEM图像所含的各碳纳米管的长度。通过计算求出利用该图像处理得到的长度的平均值，将该平均值称为CNT的平均长度。
在本发明的实施方式中，以氟树脂组合物为基准(100质量％)，氟树脂组合物含有碳纳米管0.01～2.0质量％，优选含有0.04～1.5质量％，更优选含有0.05～1.0质量％，特别优选含有0.05～0.5质量％。
氟树脂组合物含有碳纳米管0.05～0.5质量％时，对于形成导电通路而言是充分的量，所以导电性进一步提高，从而优选。
本发明的实施方式的熔接材料优选具有1×10-1～1×108Ω·cm的体积电阻率，更优选具有1×100～1×105Ω·cm的体积电阻率，特别优选具有1×101～1×103Ω·cm的体积电阻率。
关于体积电阻率的测定，记载于实施例。
关于本发明的实施方式的熔接材料，利用本说明书的实施例所记载的方法评价得到的防污染性，优选Al、Cr、Cu、Fe、Ni和Zn的检出量小于5ppb，更优选Al、Cr、Cu、Fe、Ni、Zn、Ca、K和Na的检出量小于5ppb，特别优选全部金属的溶出量小于5ppb。
另外，总有机碳的溶出量优选小于50ppb，更优选小于40ppb，进一步优选小于30ppb。
本发明的实施方式的熔接材料可以根据其用途具有各种各样的形状和尺寸，只要能够得到本发明目标的熔接材料，其形状和尺寸就没有特别限制。
熔接材料的形状可以适当选择，例如可以与作为对象的熔接部位(结合部位)相对应，适当选择棒状、粒状、球状、块状、线状和板状等。
熔接材料的尺寸可以考虑作为其对象的熔接部位和与其相对应的熔接材料的形状而适当选择。
熔接材料的形态例如优选具有直径2～5mm的圆形或三角形的截面的棒状。熔接材料的氟树脂优选含有PFA。
只要能够得到本发明目标的熔接材料，本发明的实施方式的熔接材料可以利用任意的方法制造。
本发明的实施方式的熔接材料优选通过包括将在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物压缩成型的步骤的制造方法制造。
本发明的实施方式的熔接材料的制造方法根据其所含的氟树脂，压缩成型方法的可以部分不同。关于PTFE和改性PTFE的熔接材料的制造方法和关于其他的氟树脂(例如PFA、FEP、ETFE、ECTFE、PCTFE、PVDF和PVF)的熔接材料的制造方法可以部分不同。
关于PTFE和改性PTFE的熔接材料的制造方法包括：准备在氟树脂(优选颗粒状氟树脂)中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；将氟树脂组合物(根据需要进行适当的前处理(预干燥、造粒等)后)放入模具，以优选0.1～100MPa、更优选1～80MPa、更进一步优选5～50MPa的压力进行加压将其压缩，制造预成型体的步骤；以氟树脂组合物的熔点以上的温度(优选345～400℃、更优选360～390℃的温度)对预成型体进行优选2小时以上的烧制，制造成型体的步骤；和对成型体进行加工(优选切削加工)而制造熔接材料的步骤。
关于除PTFE和改性PTFE以外的氟树脂(例如PFA、FEP、ETFE、ECTFE、PCTFE、PVDF和PVF)的熔接材料的制造方法包括：准备在氟树脂(优选颗粒状氟树脂)中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；将氟树脂组合物放入模具，根据需要进行适当的前处理(预干燥等)后，例如以150～400℃的温度加热1～5小时后，例如以0.1～100MPa(优选1～80MPa、更优选5～50MPa)的压力将其压缩，得到成型体的步骤；和对成型体进行加工(优选切削加工)而得到熔接材料的步骤。
本发明的实施方式的熔接材料能够用于将氟树脂(在此氟树脂包括氟树脂部件和氟树脂成型体)结合，优选用于将氟树脂彼此结合。
本发明提供一种氟树脂(在此氟树脂包括氟树脂部件和氟树脂成型体)的结合部位所使用的、优选氟树脂彼此的结合部位所使用的熔接材料。
只要能够使用本发明目标的熔接材料，其使用部位没有特别限制，例如只要是氟树脂结合的部位且流体与该结合部位接触的部位，就适合使用。作为这样的部位，更具体而言，可以例示喷嘴、喷头、喷雾嘴、旋转喷嘴、旋转清洗喷嘴、液体排出部、配管部件、液体输送管、液体输送接头、内衬配管、内衬罐等。
只要能够使用本发明的实施方式的熔接材料，结合部位的形态没有特别限制。作为结合部位，可以例示面与面的结合、面与线的结合、面与点的结合、线与线的结合、线与点的结合、点与点的结合等。
另外，氟树脂成型体和氟树脂部件是使用氟树脂制得的成型体和部件，只要能够使用本发明的实施方式的熔接材料进行结合，没有特别限制，例如可以例示片、膜、板、棒、块、管、管(pipe)、管(tube)和利用下述方法制得的加工品(例如切削加工、旋刮加工、拉伸加工、吹塑加工、注射成型、真空注型、3D打印、三维造型等)等。
本发明提供一种在熔接部位包含本发明的实施方式的熔接材料的流体处理装置。在本说明书中，“处理”只要是关于流体的处理，就没有特别限制，例如可以例示保存、保管、加热、加压、冷却、搅拌、混合、过滤、提取、分离、它们的组合等。
本发明还提供包含这样的流体处理装置的各种设备、例如半导体制造装置、医药品制造装置、医药品输送装置、化学药品制造装置和化学药品输送装置等。
进一步参照附图对本发明的实施方式的熔接材料进行说明。
图1和2表示氟树脂部件彼此的结合的例子。
图1示意性地表示长方体(或块)状的氟树脂部件与筒状的氟树脂部件的结合。结合部位被(熔融)熔接，此时，可以使用本发明的实施方式的熔接材料。图1的结合面为环状，熔接材料可以用于部件彼此之间的环状的结合面、环状的结合面的外周部分和/或内周部分。可以使用熔接材料将在结合部位可能出现的例如间隙等堵塞。
长方体状的氟树脂部件和筒状的氟树脂部件双方都不具有导电性时，由本发明的实施方式的熔接材料接地，从而能够进行与熔接部位接触的液体等的静电防止和静电除去等。长方体状的氟树脂部件和筒状的氟树脂部件中的任一方具有导电性时，可以由长方体状的氟树脂部件和筒状的氟树脂部件中的任一方接地。具有导电性的氟树脂成型体优选由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成。
图2示意性地表示长方体状的氟树脂部件与长方体状的氟树脂部件的结合。结合部位被(熔融)熔接，此时，可以使用本发明的实施方式的熔接材料。图2的结合面为长方形状，熔接材料可以用于部件彼此之间的长方形状的结合面和/或长方形状的结合面的外周部分。可以使用熔接材料将在结合部位可能出现的例如间隙等堵塞。
长方体状的氟树脂部件和长方体状的氟树脂部件双方都不具有导电性时，由本发明的实施方式的熔接材料接地，从而能够进行与熔接部位接触的液体等的静电防止和静电除去等。长方体状的氟树脂部件和长方体状的氟树脂部件中的任一方具有导电性时，可以由具有导电性的氟树脂部件接地。
另外，作为结合部位，例示了面与面的结合，但只要能够使用本发明的实施方式的熔接材料，结合部位的形态就没有特别限制。作为结合部位，可以例示面与面的结合、面与线的结合、面与点的结合、线与线的结合、线与点的结合、点与点的结合等。
图3中，作为更具体的装置，例示装入液体的罐。
图3示意性地表示内表面设置有氟树脂的内衬片的罐。罐具有外罐1、设置于外罐1的内表面的内衬层2、用于向罐内装入液体的液体导入管3、用于将液体向罐外取出的液体流出管4，罐内能够储存液体(未图示)。内衬片由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，对于罐内的液体，能够利用内衬片获得抗静电性和防污染性，因而优选。
设置于外罐1的内表面的内衬层2在其相对的二个端部之间结合。即，在二个端部之间存在接头(a)，可能产生间隙(参照图3的右图)。可以使用本发明的实施方式的熔接材料将该间隙堵塞，防止漏液等，并且能够进行抗静电和防止金属等造成的污染。
实施例
以下，利用实施例和比较例对本发明进行具体且详细的说明，但这些实施例只是本发明的一个方式，本发明并不受这些例子任何限定。
以下，例示本实施例所使用的成分。
(A)氟树脂
(A1)四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚(旭硝子株式会社生产的Fluon PFA(商品名)(也称为“(A1)PFA”)
(A2)改性聚四氟乙烯(大金工业株式会社生产的Polyflon PTFE-M(商品名))(也称为“(A2)改性PTFE”)
(B)碳纳米管
(B1)碳纳米管(平均纤维长度＝约150μm、大阳日酸株式会社生产的CNT-uni(商品名))(也称为“(B1)CNT”)
(B2)碳纳米管(平均纤维长度＝约400μm、大阳日酸株式会社生产的CNT-uni(商品名))(也称为“(B2)CNT”)
(B3)碳纳米管(平均纤维长度＝约90μm、大阳日酸株式会社生产的CNT-uni(商品名))(也称为“(B3)CNT”)
(B4)′碳纳米管(平均纤维长度＝约30μm、大阳日酸株式会社生产的CNT-uni(商品名))(也称为“(B4)′CNT”)
加入炭黑的氟树脂
(C1)导电性PFA(大金工业株式会社生产的AP-230ASL(商品名))
＜实施例1＞
使用粉碎机将(A1)四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)粉碎，利用振动筛机等进行分级，准备(A1)PFA颗粒。利用激光衍射散射式粒度分布装置(日机装制造的“MT3300II”)，测定(A1)PFA颗粒的粒度分布，得到(A1)PFA颗粒的平均粒径(D50)。(A1)PFA颗粒的平均粒径(D50)为121.7μm。
向以水为溶剂的(B1)碳纳米管分散液(分散剂＝0.15质量％、(B1)碳纳米管＝0.1质量％)500g中加入乙醇3,500g进行稀释。再添加上述的(A1)PFA颗粒1000g，制作混合浆料。
将混合浆料供给到耐压容器中，相对于耐压容器内的混合浆料所含的分散剂1mg，以0.03g/分钟的供给速度供给液化二氧化碳，进行升压和升温直至耐压容器内的压力达到20MPa、温度达到50℃。保持上述压力和温度3小时，并且将二氧化碳与溶入二氧化碳中的溶剂(水、乙醇)和分散剂一起从耐压容器中排出。
将耐压容器内的压力和温度分别降低至大气压和常温，除去耐压容器内的二氧化碳，得到含有(B1)碳纳米管0.1质量％的(A1)PFA组合物。
使用压缩成型法，将(A1)PFA组合物成型，得到PFA成型体。即，将(A1)PFA组合物放入模具，根据需要进行适当的前处理(预干燥等)。之后，以300℃以上的温度将(A1)PFA组合物加热2小时以上后，以5MPa以上的压力对(A1)PFA组合物进行压缩，并且冷却至常温，得到(A1)PFA成型体。
对(A1)PFA成型体进行切削加工，制成棒状成型体，得到实施例1的熔接材料。实施例1的熔接材料具有约5mm的直径(外径)、约200mm的长度。
＜实施例2＞
除了将(B1)碳纳米管的含量变更为0.05质量％以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，制造实施例2的熔接材料。
＜实施例3＞
除了将(B1)碳纳米管变更为(B2)碳纳米管以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，制造实施例3的熔接材料。
＜实施例4＞
除了将(B1)碳纳米管变更为(B3)碳纳米管以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，制造实施例4的熔接材料。
＜实施例5＞
(A2)改性聚四氟乙烯(改性PTFE)以粒状被市售，其平均粒径(D50)为19.6μm。(A2)改性PTFE颗粒的平均粒径(D50)利用与实施例1所记载的方法相同的方法进行测定。
除了将(A1)PFA颗粒变更为(A2)改性PTFE颗粒以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，得到含有0.1质量％的(B1)碳纳米管的(A2)改性PTFE组合物。
使用压缩成型法，将(A2)改性PTFE组合物成型，得到改性PTFE成型体。即，根据需要对(A2)改性PTFE组合物进行前处理(预干燥等)后，将一定量的(A2)改性PTFE组合物均匀填充在模具中。以15MPa对(A2)改性PTFE组合物进行加压，并保持一定时间，从而将(A2)改性PTFE组合物压缩，得到(A2)改性PTFE预成型体。将(A2)改性PTFE预成型体从模具中取出，利用设定为345℃以上的热风循环式电炉烧制2小时以上，缓慢冷却后从电炉取出，得到(A2)改性PTFE成型体。对(A2)改性PTFE成型体进行切削加工，制成棒状成型体，得到实施例5的熔接材料。实施例5的熔接材料具有约5mm的直径(外径)、约200mm的长度。
＜比较例1＞
除了将(B1)碳纳米管变更为(B4)′碳纳米管以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，制造比较例1的熔接材料。
＜比较例2＞
(C1)导电性PFA(炭黑8质量％)组合物以颗粒状被市售。
除了将(A1)PFA颗粒变更为(C1)导电性PFA以外，利用与实施例1所记载的方法相同的方法，制造比较例2的熔接材料。
＜平均纤维长度＞
使用SEM(KEYENCE公司制造的VE－9800(商品名))，拍摄熔接材料的图像，从而评价熔接材料所含的碳纳米管的平均纤维长度。利用灰化法，使熔接材料的一部分灰化，制作图像拍摄用样品。即，将熔接材料的一部分加热至300℃～600℃，使其灰化，得到残渣物。将该残渣物作为图像拍摄用样品，进行SEM(扫描电子显微镜)观察。通过图像处理求出该图像所含的各碳纳米管的纤维的纤维长度，计算得到该纤维长度值的平均值。结果示于表1。
＜导电性＞
利用与上述的压缩成型法相同的方法，对于各实施例和比较例，制作
Figure BDA0002616611210000131
的试验片，作为体积电阻率的测定试样。
按照JIS K6911，利用电阻率计(Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd.制造的“Loresta”或“Hiresta”)，测定体积电阻率。
导电性的评价基准如下。
◎：体积电阻率为1×103Ω·cm以下。
○：体积电阻率超过1×103Ω·cm且为1×105Ω·cm以下。
△：体积电阻率超过1×105Ω·cm且为1×108Ω·cm以下。
×：体积电阻率超过1×108Ω·cm。
＜防污染性＞
熔接材料的金属溶出量的测定
使用ICP质量分析装置(Perkinelmer制造的“ELAN DRCII”)测定金属系17种元素(Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Cd和Pb)的金属溶出量，从而评价熔接材料的金属污染的程度。
从压缩成型得到的烧制成型体切削取得10mm×20mm×50mm的试验片。将试验片在3.6％盐酸(关东化学生产的EL-UM级)0.5L中浸渍1小时左右后，用超纯水(比电阻值≥18.0MΩ·cm)进行冲洗。再将试验片整体浸渍在3.6％盐酸0.1L中，在室温环境下保存24小时和168小时。经过规定时间后，回收全部浸渍液(将浸渍过的盐酸全部收集)，分析浸渍液的金属杂质浓度。准备3个试验片，将其最大值作为检出量。
评价基准如下。
◎：所有金属的检出量小于5ppb。
○：Al、Cr、Cu、Fe、Ni、Zn、Ca、K和Na的检出量小于5ppb。
△：Al、Cr、Cu、Fe、Ni和Zn的检出量小于5ppb。
×：Al、Cr、Cu、Fe、Ni和Zn中的任一种的检出量为5ppb以上。
结果示于表1。
熔接材料的碳脱落的测定
使用总有机碳计(岛津制作所制造的“TOCvwp”)测定TOC(总有机碳)，由此评价碳纳米管从熔接材料脱离的程度。具体而言，将从压缩成型得到的成型体切削取得的10mm×20mm×50mm的试验片在3.6％盐酸(关东化学生产的EL-UM级)0.5L中浸渍1小时左右，浸渍1小时后取出，用超纯水(比电阻值≥18.0MΩ·cm)进行冲洗，将试验片整体浸渍在超纯水中，在室温环境下保存24小时和168小时。经过规定时间后，回收全部浸渍液(将浸渍过的超纯水全部收集)，对浸渍液进行总有机碳分析。准备3个试验片，将其最大值作为检出量。
评价基准如下。
○：总有机碳的检出量小于50ppb。
×：总有机碳的检出量为50ppb以上。
＜熔接材料的熔接强度的测定＞
基于熔接材料的熔接强度评价熔接性。熔接材料的熔接强度的测定按照JISK7161进行。由改性PTFE的成型体制作厚度10mm×宽度30mm×长度100mm的试验片，在该试验片上切削长度50mm、深度约1mm的V沟。接着，使用热风式熔接机，将实施例1～5和比较例1～2的熔接材料以熔接部分的长度为50mm的方式熔接于沟部分，制成图4所示的熔接强度测定用试验片。接着，如图5所示，将熔接强度测定用试验片以熔接后的熔接材料的折返部分成为下侧的方式置于拉伸试验机，将熔接材料的未熔接而残留的部分置于拉伸试验机的上卡盘。使用拉伸试验机(株式会社A&D制造的“Tensilon万能材料试验机”)，以10mm/分钟的速度进行拉伸，测定最大应力作为熔接强度。
评价基准如下。
◎：改性PTFE为试验片时，熔接强度为10MPa以上。
○：改性PTFE为试验片时，熔接强度为7MPa以上且小于10MPa。
△：改性PTFE为试验片时，熔接强度为4MPa以上且小于7MPa。
×：改性PTFE为试验片时，熔接强度小于4MPa。
[表1]
Figure BDA0002616611210000151
产业上的可利用性
本发明提供一种新的熔接材料，其由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，氟树脂组合物含有0.01～2.0质量％的碳纳米管。
该熔接材料具有优异的抗静电性能，能够防止杂质(金属离子和有机物等)溶出，并且显示优异的熔接强度。因此，能够适用于例如半导体制造装置、医药品制造装置、化学药品制造装置等的流体流通的结合部位、喷嘴、喷头、喷雾嘴、旋转喷嘴、旋转清洗喷嘴、液体排出部、配管部件、液体(或药液)输送管、液体输送接头、内衬配管、内衬罐等。
关联申请
另外，本发明基于2018年2月9日在日本提出的申请号2018－021654并且基于巴黎公约第4条主张优先权。该基础申请的内容通过参照而被引入本说明书。
符号说明
1、外罐；2、内衬层；3、液体导入管；4、液体流出管；8、内衬片；9、罐底部；10、内衬片；11、接地线；13、接地线；a、接头；14、盖体；15、内衬层；16、内衬层；29、熔接材料；30、试验片；31、沟；32、下卡盘；33、上卡盘。

Claims (11)

1.一种熔接材料，其特征在于：
由在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物形成，
氟树脂组合物含有0.01～2.0质量％的碳纳米管。
2.如权利要求1所述的熔接材料，其特征在于：
碳纳米管具有50μm以上的平均长度。
3.如权利要求1或2所述的熔接材料，其特征在于：
具有1×10-1～1×108Ω·cm的体积电阻率。
4.如权利要求1～3中任一项所述的熔接材料，其特征在于：
氟树脂含有选自聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚四氟乙烯(改性PTFE)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯/氯三氟乙烯共聚物(ECTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF)中的至少1种。
5.如权利要求1～4中任一项所述的熔接材料，其特征在于：
氟树脂组合物的氟树脂具有500μm以下的平均粒径。
6.如权利要求1～5中任一项所述的熔接材料，其特征在于：
用于氟树脂与氟树脂的结合部位。
7.一种流体处理装置，其特征在于：
在氟树脂与氟树脂的结合部位包含权利要求1～6中任一项所述的熔接材料。
8.一种半导体制造装置、医药品制造装置、医药品输送装置、化学药品制造装置或化学药品输送装置，其特征在于：
包含权利要求7所述的流体处理装置。
9.一种熔接材料的制造方法，用于制造权利要求1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法的特征在于，包括：
将在氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物压缩成型的步骤。
10.一种熔接材料的制造方法，用于制造权利要求1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法的特征在于，包括：
准备在选自PTFE和改性PTFE的氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；
将氟树脂组合物放入模具，加压将其压缩，制造预成型体的步骤；
以氟树脂组合物的熔点以上的温度对预成型体进行烧制而制造成型体的步骤；和
对成型体进行加工而制造熔接材料的步骤。
11.一种熔接材料的制造方法，用于制造权利要求1～6中任一项所述的熔接材料，该制造方法的特征在于，包括：
准备在除PTFE和改性PTFE以外的氟树脂中分散有碳纳米管的氟树脂组合物的步骤；
将氟树脂组合物加热后，加压将其压缩，得到成型体的步骤；和
对成型体进行加工而得到熔接材料的步骤。
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