JP2000186162A - 改質フッ素樹脂の製造方法 - Google Patents

改質フッ素樹脂の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素樹脂の温度を常に最適な架橋温度範囲
内に維持して連続照射・架橋処理を可能とした新規な改
質フッ素樹脂の製造方法の提供。 【解決手段】 シート状のフッ素樹脂を低酸素雰囲気中
で所定の温度に加熱してこれを移動させながらその上方
から電離性放射線を照射して架橋して改質する改質フッ
素樹脂製造方法において、上記電離性放射線の線量を、
上記フッ素樹脂の架橋時の温度がその融点温度の±２０
℃の範囲となるように調節する。これによってフッ素樹
脂の温度を常に最適な架橋温度範囲内に維持されるた
め、連続照射・架橋処理が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に耐摩耗性，耐
クリープ性，耐放射線性等の諸特性に優れた架橋フッ素
樹脂成形品を得ることができる改質フッ素樹脂の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、広範な用途を有するフッ素樹脂
は、ポリエチレン樹脂等のように架橋させることによっ
て各種特性を向上させることが技術的に困難とされてい
たが、最近、フッ素樹脂を効果的且つ容易に架橋処理し
て改質する方法が提案されている。
【０００３】この改質フッ素樹脂の製造方法は、未架橋
のフッ素樹脂を低酸素雰囲気中でその融点より若干高い
温度に保った状態で所定量の放射線を照射して架橋処理
を行って改質するようにしたものであり、耐摩耗性，耐
クリープ性，耐放射線性等の諸特性に優れた改質フッ素
樹脂材料及びその成形品を容易に得ることを可能とした
ものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
改質フッ素樹脂の製造方法にあっては、架橋処理すべく
放射線を照射した際に、その放射線の一部がフッ素樹脂
内で熱エネルギーに変化するため、フッ素樹脂自体の温
度が最適な架橋温度範囲を超えてしまい、良好な架橋処
理を行うことができなくなってしまう。
【０００５】そのため、従来では、このフッ素樹脂の温
度が、最適な架橋温度範囲、すなわちその融点±２０℃
を超えた場合には、その照射を一時休止してフッ素樹脂
の温度が自然冷却により下がるのを待ってから再び照射
を繰り返すといった間欠的な照射を行わなければならな
いため、連続的な照射を行うことができず生産性が低い
といった問題点がある。
【０００６】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、放
射線架橋時におけるフッ素樹脂の温度が常に最適な架橋
温度範囲内になるようにして連続照射・架橋処理を可能
とした新規な改質フッ素樹脂の製造方法を提供するもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、シート状のフッ素樹脂を低酸素雰囲気中で
所定の温度に加熱してこれを移動させながらその上方か
ら電離性放射線を照射して架橋して改質する改質フッ素
樹脂製造方法において、上記電離性放射線の線量を、上
記フッ素樹脂の架橋時の温度がその融点温度の±２０℃
の範囲となるように調節するようにしたものであり、具
体的には、上記シート状フッ素樹脂の厚さ（ｍｍ）と、
上記フッ素樹脂を透過できる電圧での上記電離性放射線
の線量率（ｋＧｙ／ｓ）との関係が、上記シート状フッ
素樹脂の厚さ（ｍｍ）／線量率（ｋＧｙ／ｓ）＞１とな
るようにそれぞれを設定したものである。
【０００８】これによって、フッ素樹脂に照射された放
射線の一部が熱エネルギーに変化しても、フッ素樹脂自
体の温度が最適な架橋温度範囲、すなわちフッ素樹脂の
融点の±２０℃の範囲を外れることがなくなるため、従
来のような間欠的な照射を行う必要がなくなり、連続的
・且つ効率的な放射線照射による架橋処理を行うことが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１０】図１は、本発明方法を実現する改質フッ素
樹脂製造装置（以下、製造装置と略す。）の実施の一形
態を示す概略図である。
【００１１】図中Ａは、厚さが均一なシート状のフッ素
樹脂であり、繰出しドラム１側から水平に繰り出された
後、一定の間隔を置いてこの繰出しドラム１と平行に位
置する巻取りドラム２側へ連続的に巻き取られるように
なっている。
【００１２】また、このシート状のフッ素樹脂Ａは、繰
出しドラム１及び巻取りドラム２と共に密閉容器３内に
収容されており、その上下に位置する複数の赤外線ヒー
タ４，４…によって所定の温度に加熱されるようになっ
ている。
【００１３】また、この密閉容器３の直上部には電離性
放射線、例えば工業的に比較的容易に得ることができる
電子線を発生する電子線加速器を備えた放射線照射手段
５が設けられており、密閉容器３の天井部に形成された
照射窓６を介してその内部のフッ素樹脂Ａの上面に電離
性放射線が照射されるようになっている。尚、この照射
窓６には電離性放射線を容易に通過させると共に、密閉
容器３内の気密性を保持するために、例えば厚さ１０〜
２００μｍ程度のチタン箔７が張り渡されている。
【００１４】さらに、図示するように、この密閉容器３
には内部の空気を脱気する真空引き手段８と、内部に窒
素ガスや不活性ガス等の低酸素ガスを供給する低酸素ガ
ス供給手段９とが設けられており、真空引き手段８によ
って密閉容器３には内部の空気（酸素）を除去すると共
に、低酸素ガス供給手段９からの低酸素ガスで置換して
内部雰囲気の酸素濃度を、架橋処理に分解等の不都合を
起こさない、１００ｔｏｒｒ以下の低酸素濃度にするよ
うになっている。
【００１５】次に、以上のような構成をした製造装置を
用いて本発明方法の一例を説明する。
【００１６】図示するように、繰出しドラム１から巻取
りドラム２方向へ水平に巻き取られる（搬送される）シ
ート状のフッ素樹脂Ａは、その上流側で複数の赤外線ヒ
ータ４，４によって予め所定の温度、すなわち、このシ
ート状のフッ素樹脂Ａの最低架橋温度の±２０℃の範囲
になるように予熱された後、照射窓６の直下に達したと
きに、この照射窓６のチタン箔７を通過してくる電離性
放射線の照射（０．１ｋＧｙ〜１０ＭＧｙ）を受けるこ
とによって放射線架橋処理が行われることになる。
【００１７】この時、上述したように、照射される放射
線の線量が多すぎると、その一部が熱エネルギーに変化
してフッ素樹脂Ａの温度が上昇し、最適架橋温度である
その融点の±２０℃の範囲を超えてしまい、従来のよう
に照射及び搬送を一時休止し、最適温度内に降温するの
を待ってから再び照射を開始するといった間欠的な照射
作業が必要となり、また、反対にこの照射される放射線
の線量が少なすぎるとフッ素樹脂Ａからの放熱により、
最適架橋温度の範囲を下回ってしまい、良好な架橋を行
うことが困難となる。
【００１８】そこで、本発明はこのフッ素樹脂Ａの温度
が常に最適架橋温度内に収まるように上記シート状フッ
素樹脂の厚さ（ｍｍ）と、上記フッ素樹脂を透過できる
電圧での上記電離性放射線の線量率（ｋＧｙ／ｓ）との
関係が、上記シート状フッ素樹脂の厚さ（ｍｍ）／線量
率（ｋＧｙ／ｓ）＞１となるようにそれぞれを設定した
ものである。
【００１９】具体的には、発熱量は電離性放射線の線量
率に比例し、放熱量は板厚に反比例することから、発熱
量が放熱量を上回る場合には、電離性放射線の線量率を
下げたり、板厚を薄くすることで発熱量の上昇を防止す
ることができ、反対に、放熱量が発熱量を上回る場合に
は、電離性放射線の線量率を増大させたり、板厚を厚く
することで放熱量の増大を防止することができる。
【００２０】ここで、この電離性放射線の線量率を増減
させるためには、電離性放射線の線量（ｋＧｙ）とフッ
素樹脂Ａの搬送速度（ｓ）を調節することで達成するこ
とができる。また、電離性放射線の線量の調節は照射電
流と加速電圧を調節することで容易に達成することがで
きる。
【００２１】この結果、フッ素樹脂Ａに対する架橋処理
時の放熱量と発熱量のバランスがとれてフッ素樹脂Ａの
温度が常に最適架橋温度内に収まるようになるため、従
来のような間欠的な照射方法を採ることなく、良好な連
続照射を行うことが可能となる。
【００２２】尚、本発明に用いることができるシート状
フッ素樹脂Ａとしては、特に限定されるものではない
が、テトラフルオロエチレン系共重合体（ＰＴＦＥ）、
テトラフルオロエチレンパーフルオロ（アルキルビニル
エーテル）系共重合体（ＰＦＡ）あるいはテトラフルオ
ロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン系共重合体（Ｆ
ＥＰ）等を用いることができる。また、上記ＰＴＦＥの
中には、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、ヘ
キサフルオロプロピレン、（パーフルオロアルキル）エ
チレン、あるいはクロロトリフルオロエチレン等の共重
合性モノマーに基づく重合単位を０．２％モル以下含有
するものも含まれる。また、共重合体形式のフッ素樹脂
の場合、その分子構造の中に少量の第三成分を含むもの
でも良い。
【００２３】また、本発明方法を実現するためには、図
２及び図３に示すような構成をした製造装置を用いるこ
ともできる。
【００２４】先ず、図２に示す製造装置は、シート状の
フッ素樹脂Ａを搬送するベルトコンベア１０内にヒータ
４，４…を備え、このベルトコンベア１０の上方に遮蔽
壁１１を備えると共にこの遮蔽壁１１内に低酸素ガスを
供給する低酸素ガス供給管１２を備えたものであり、図
１に示す製造装置を簡略化したものである。
【００２５】すなわち、この製造装置は、シート状のフ
ッ素樹脂Ａをベルトコンベア１０上流側（図中右側）に
設けられた案内ローラ１３によってベルトコンベア１０
上に案内し、これを水平に下流側へ搬送する際に、ヒー
タ４，４…によって所定の温度に加熱しつつ、遮蔽壁１
１の上部に設けられた放射線照射手段５から照射される
電離性放射線を遮蔽壁１１の略中央部に形成された遮蔽
窓６からシート状のフッ素樹脂Ａに照射して、架橋処理
するようにしたものである。
【００２６】そして、この架橋処理と同時に低酸素ガス
供給管１２から分離する複数の分離管１４，１４…によ
って低酸素ガスをシート状のフッ素樹脂Ａの表面に吹き
付けることで、フッ素樹脂Ａの表面を低酸素雰囲気とし
たものである。
【００２７】従って、本発明装置を用いれば、上述した
ような密閉容器３や真空引き手段８が不要となって装置
が簡略化と大型化が容易に達成できると同時に、フッ素
樹脂Ａ雰囲気を低酸素状態にするための真空引き作業や
低酸素ガス置換作業が不要となって生産性も向上する。
この時、ベルトコンベア１０の両端左右側に、さらに図
示しない仕切壁等を設けておけば、ベルトコンベア１０
上を流れるシート状のフッ素樹脂Ａの両端からの低酸素
ガスの流出量が減少するため、低酸素ガスの供給量をよ
り少なくすることも可能である。
【００２８】一方、図３に示す製造装置は、図２に示す
製造装置のベルトコンベア１０に、さらにトレー１５を
複数備えたものであり、各トレー１５，１５…に、それ
ぞれブロック状に分割されたフッ素樹脂Ａを載せて搬送
することで、ブロック状に分割されたフッ素樹脂Ａであ
ってもそれぞれ良好に架橋処理するようにしたものであ
る。
【００２９】すなわち、ブロック状に分割されたフッ素
樹脂Ａを架橋処理する場合、そのまま図２に示すような
製造装置を用いて架橋処理することも可能であるが、図
３に示すように、ベルトコンベア１０上に複数のトレー
１５，１５…を備え、この各トレー１５，１５…にブロ
ック状に分割された各フッ素樹脂Ａをそれぞれ載せなが
ら架橋処理することで、低酸素ガスの流出量がさらに減
少するため、低酸素ガスの供給量を減少することができ
る上に、供給された低酸素ガスが各トレー１５，１５…
に溜まってフッ素樹脂Ａの雰囲気が確実に低酸素雰囲気
となるため、さらに良好な架橋処理を行うことが可能と
なる。
【００３０】さらに、図示するように、各トレー１５，
１５…間に、のれん状の揺動壁１６，１６…を備えれ
ば、さらに、低酸素ガスの流出量を減少することが可能
となり、酸素濃度１００ｔｏｒｒ以下を確実に維持する
ことができる。
【００３１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、常に最適
な架橋温度範囲内で間断無く放射線を連続照射すること
ができるため、連続してフッ素樹脂の架橋処理を行うこ
とができる。この結果、従来のような間欠的な放射線照
射による架橋処理に比べて大幅に生産性が向上すると共
に、製造コストも低減することができる等といった優れ
た効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法及び本発明方法に用いる改質フッ素
樹脂製造装置の実施の一形態を示す概略図である。
【図２】本発明方法及び本発明方法に用いる改質フッ素
樹脂製造装置の他の実施の一形態を示す概略図である。
【図３】本発明方法及び本発明方法に用いる改質フッ素
樹脂製造装置の他の実施の一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 繰出しドラム ２ 巻取りドラム ３ 密閉容器 ４ ヒータ ５ 放射線照射手段 ６ 照射窓 ７ チタン箔 ８ 真空引き手段 ９ 低酸素ガス供給手段 12 低酸素ガス供給管 13 案内ローラ 14 分岐管 15 トレー 16 揺動壁 Ａ フッ素樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳生 秀樹 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 Ｆターム(参考） 4F073 AA05 AA07 AA14 BA15 BB01 CA41 CA62 HA04 HA05 HA10 HA11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シート状のフッ素樹脂を低酸素雰囲気中
    で所定の温度に加熱してこれを移動させながらその上方
    から電離性放射線を照射して架橋して改質する改質フッ
    素樹脂製造方法において、上記電離性放射線の線量を、
    上記フッ素樹脂の架橋時の温度がその融点温度の±２０
    ℃の範囲となるように調節することを特徴とする改質フ
    ッ素樹脂の製造方法。
  2. 【請求項２】 シート状のフッ素樹脂を低酸素雰囲気中
    で所定の温度に加熱してこれを移動させながらその上方
    から電離性放射線を照射して架橋して改質する改質フッ
    素樹脂製造方法において、上記シート状フッ素樹脂の厚
    さ（ｍｍ）と、上記フッ素樹脂を透過できる電圧での上
    記電離性放射線の線量率（ｋＧｙ／ｓ）との関係が、上
    記シート状フッ素樹脂の厚さ（ｍｍ）／線量率（ｋＧｙ
    ／ｓ）＞１となるようにしたことを特徴とする改質フッ
    素樹脂の製造方法。
  3. 【請求項３】 上記低酸素雰囲気中の酸素濃度を１００
    ｔｏｒｒ以下に維持するようにしたことを特徴とする請
    求項１又は２に記載の改質フッ素樹脂の製造方法。
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