JP3177983B2 - ポリテトラフルオロエチレン成形用粉末 - Google Patents
ポリテトラフルオロエチレン成形用粉末Info
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Description
リテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと略することも
ある)成形用粉末、その製法、それからえられる造粒粉
末に関する。
成形ができないが耐薬品性、耐熱性に特に優れており、
種々の成形品の成形材料として用いられている。それら
の成形品のうちポンプ、ベローズ、ダイヤフラムなどの
反復的に屈曲を繰り返す成形品には耐屈曲疲労性(曲げ
寿命)と耐クリープ性とが同時に要求される。
い曲げ寿命をもつものの、耐クリープ性に劣り(たとえ
ばダイキン工業(株)製のM−12では曲げ寿命720万
回、耐クリープ性(200℃、荷重70kgf/cm2、全変形)2
6.7%)、高荷重下での強度が要求される成形品の材料
として、充分満足できるものではない。
および有機の各種充填材(フィラー)、すなわちガラス
繊維、炭素粉、グラファイト、二硫化モリブデン、ブロ
ンズ、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレン
オキシド、ポリアリレンサルファイドなどを加えること
が知られている(特開昭52−24252号公報)。しかし、
充填材を加えると耐クリープ性は改善されるが、反面、
充填材から由来する不純物のために成形時に着色、変色
などの問題を起こしたり、ボイドが生ずるために成形品
の液およびガスの浸透性、透過性が増大するなどの問題
がある。
充填材を表面処理したりすることが特公昭60−18696号
公報、特公昭60−21178号公報、特公平2−57093号公報
などに示されているが、それでも充填材に起因する問題
を完全に解消できないし、製造工数、製造費用も増大す
る。
オロ(アルキルビニルエーテル)やパーフルオロ(アル
コキシアルキルビニルエーテル)などの改質剤をTFEに
共重合させる方法が知られている(特公昭51−46794
号、特公昭59−31524号各公報)。この方法は改質剤を
共重合させ、溶融成形不可という性質を保持したまま耐
クリープ性を改善しようとするものである。特公昭51−
46794号公報では、パーフルオロ(アルキルビニルエー
テル)を0.02〜0.26重量%共重合させてポリテトラフル
オロエチレンをえているが、実際にえられているもの
は、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)のばあい
は65℃で重合しており、溶融粘度1×109ポイズで標準
比重2.175〜2.186のものである。また、パーフルオロ
(メチルビニルエーテル)を用いたばあいも65℃という
高い重合温度と100〜225ppmという高濃度の開始剤量で
重合しており、えられたポリテトラフルオロエチレンは
単独重合体よりも低分子量である。
体に比して耐クリープ性は改善されるものの、耐屈曲疲
労性(曲げ寿命)が低下してしまうという問題がある。
して現在、たとえばヘキスト・アクチェンゲゼルシャフ
ト社製のTFM−1700、三井・デュポンフロロケミカル
(株)製のTG−70Jが市販されているが、これらの耐屈
曲疲労性(曲げ寿命)、耐クリープ性などを測定する
と、耐クリープ性はポリテトラフルオロエチレンの単独
重合体と比べて改善されているものの、耐屈曲疲労性は
低下している。
(アルキルビニルエーテル)を0.0004〜0.0029モル%共
重合させることが記載されているが、そのビニルエーテ
ル含量では耐クリープ性を改善するには不充分である。
リープ性との関係は、一般に曲げ寿命をよくすると耐ク
リープ性が低下し、耐クリープ性をよくすると曲げ寿命
が低下する傾向にある。しかし、本発明者らはパーフル
オロビニルエーテル含量と結晶化熱とが特定の範囲にあ
るとき、曲げ寿命を改良しても耐クリープ性の悪化が抑
えられるという特異的な性質を見出し本発明を完成し
た。
命)の両性質を兼ね備えたポリテトラフルオロエチレン
成形品を与える成形用粉末を提供することを目的とす
る。
溶融成形できず、0.5〜9m2/gの比表面積および100μm
以下の平均粒径を有するポリテトラフルオロエチレン粉
末であって、 ポリテトラフルオロエチレンが、式(I): (式中、Xは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基ま
たは炭素数4〜9のパーフルオロアルコキシアルキル基
である)で表わされるパーフルオロビニルエーテル単位
を0.01〜1重量%、好ましくは0.03〜0.20重量%含有す
るものであり、かつ示差走査型熱量計で測定する結晶化
熱が18.0〜25.0J/g、好ましくは18.0〜23.5J/gであるも
のであり、 該粉末からえられる成形品が (a)700万回以上の曲げ寿命、 (b)200℃において20%以下の耐クリープ性(全変
形)、および (c)25℃において15%以下の耐クリープ性(全変形)
を有するものであることを特徴とするものである。
(II): CF2=CF−O−X (II) (式中、Xは前記と同じ)で表わされるパーフルオロビ
ニルエーテルとを開始剤として過硫酸塩を用いて40〜55
℃の温度にて懸濁重合することによりえられる。
たDSCチャートから結晶化熱を求める方法の説明図であ
る。
成形品の概略一部切欠縦断面図である。
は、たとえばパーフルオロ(メチルビニルエーテル)、
パーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ
(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビ
ニルエーテル)、パーフルオロ(ペンチルビニルエーテ
ル)、パーフルオロ(ヘキシルビニルエーテル)などの
パーフルオロ(アルキルビニルエーテル);パーフルオ
ロ(2−メトキシプロピルビニルエーテル)、パーフル
オロ(2−プロポキシプロピルビニルエーテル)などの
パーフルオロ(アルコキシアルキルビニルエーテル)な
どがあげられる。このパーフルオロビニルエーテル単位
のPTFE中における含有量は0.01〜1重量%、好ましくは
0.03〜0.20重量%であり、少なすぎると耐クリープ性が
低下し、多すぎると引張り強度、耐クラック性が低下
し、また高価なパーフルオロビニルエーテルを多量に使
用する割には耐クリープ性の改善効果が少なく、経済的
に不利である。
に重合温度と開始剤および開始剤濃度を適切に調節する
ことが重要である。
エーテルの懸濁重合は0〜100℃の重合温度で有機もし
くは無機過酸化物またはレドックス系の開始剤を用い比
較的高い開始剤濃度で行なわれている。高分子量のポリ
テトラフルオロエチレンをうるには、それらをいずれも
下げる必要があるが、工業レベルでの製造においてはそ
の調節や組合せが意外に困難である。
ける半減期が18〜120時間の過硫酸塩を用い重合温度を4
0〜55℃とし、さらに好ましくは開始剤の仕込量を重合
開始後3時間までの分解量が重合水に対する濃度で4×
10-7〜8×10-6モル/リットルになる量とする重合条件
が採用される。開始剤の半減期が18時間より短いばあい
や重合開始3時間後までの開始剤分解量が8×10-6モル
/リットルよりも多いばあいには分子量が高くならず、
また半減期が120時間より長いか分解量が4×10-7モル
/リットル未満のばあいは重合速度が遅すぎて工業レベ
ルの製造に適さない。
硫酸カリウム(KPS)などがあげられる。
槽の腐食をできるだけ少なくするために、重合水中に炭
酸アンモニウムのような緩衝剤を溶解させることが好ま
しい。
酸の塩のようなテロゲン的に不活性の乳化剤、たとえ
ば、パーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオ
ロノナン酸アンモニウム等を、重合水に対して1〜200p
pm添加して行なってもよい。このように乳化剤を少量添
加して重合することにより、えられる粉末の比表面積が
増大(5.0〜9.0m2/g)し、成形の際に圧力伝達性が優れ
たものとなる。また、この粉末からえられる成形品は、
稠密性に優れ、電気的特性もよい。
フルオロエチレンは高分子量のものであって、後述する
示差走査型熱量計で測定する結晶化熱が18.0〜25.0J/
g、好ましくは18.0〜23.5J/gのものである。また、この
ものは、通常約5.0×109〜1×1011ポイズ、好ましくは
5.0×109〜7.0×1010ポイズの溶融粘度(380℃)を有し
ているものである。
を通常の乾燥、粉砕処理して比表面積が0.5〜9.0m2/gで
平均粒径が100μm以下、好ましくは50μm以下の成形
用粉末とする。この成形用粉末はそのままポリテトラフ
ルオロエチレンの一般的な成形方法により加工すること
ができ、前記の性能を有する成形品を与える。成形法と
しては圧縮成形法、ラム押出成形法、等圧成形法など従
来通常に行なわれている方法が採用できる。
末と同程度のものであり、 (b)曲げ寿命が700万回以上、好ましくは1000万回以
上、 (c)耐クリープ性(全変形)が200℃で20%以下、お
よび (d)耐クリープ性(全変形)が25℃で15%以下 のものである。
ndex)が低いという性質を有している。SVIは、ASTM D
4895−89の10.9に記載されている物性であり、引張試験
を行なうまえの成形品比重と引張試験を行なった後の成
形品比重の差の指数である。これは、成形品が引っ張ら
れることによって生じるボイドの多少を示す数値と考え
られる。すなわち、SVI値が小さい程、引張力を受けて
もボイドが生じにくいものである。本発明のポリテトラ
フルオロエチレン粉末によってえられる成形品は、50以
下、好ましくは40以下のSVI値を有している。
成形品は従来知られておらず、本発明により初めて提供
しえたものである。
公知の造粒法により造粒してもよい。たとえば、水およ
び25℃における表面張力が約40dyne/cm以下の有機液体
からなる二相液体媒質中で成形用粉末を均一に撹拌混合
することによって造粒することができる。有機液体とし
ては、ペンタン、ドデカンなどの脂肪族炭化水素、ベン
ゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、テト
ラクロロエチレン、トリクロロエチレン、クロロホル
ム、クロロベンゼン、トリクロロトリフルオロエタン、
モノフルオロトリクロロメタン、ジフルオロテトラクロ
ロエタンなどのハロゲン化炭化水素などを用いることが
できる。これらのうちハロゲン化炭化水素が好ましく、
特に1,1,1−トリクロロエタン、1,1−ジクロロ−2,2,3,
3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,
2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1−ジクロロ−2,2,2
−トリフルオロエタン、1,1−ジクロロ−1−フルオロ
エタンなどの塩化炭化水素やフッ化塩化炭化水素が好ま
しい。これらは不燃性であり、かつフロン規制の要求な
どを満足するからである。これらの有機液体は単独で用
いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
2〜3倍にも大きくなり、流動性や取扱い性にも優れた
ものであるため、自動圧縮成形にも適したものである。
具体的には、 (a)150〜1000μmの平均粒径、 (b)0.5〜1.0g/cm3の見掛比重、および (c)平均粒径の0.7〜1.3倍の粉末が30重量%以上、好
ましくは35〜45重量%である粒度分布 を有するものである。35〜45重量%のばあいは、見掛比
重が他のばあいよりも大きくなる傾向がある。
いる。この溶着性や電気絶縁性は、パーフルオロビニル
エーテル単位を含むポリテトラフルオロエチレン粉末が
優れた値を有することは知られており、たとえば後述す
る特公平3−39105号公報に記載の評価方法を用いて測
定することができる。
末には、フィラーを適宜配合してもよい。さらに、フィ
ラーを配合した成形用粉末を、公知の造粒法により造粒
してもよい。
トラフルオロエチレン(PTFE)/フィラー(重量比)が
20〜99/80〜1、好ましくは30〜99/70〜1である。具体
例としては、たとえばガラス繊維(3〜30重量%。配合
量。以下同様)、グラファイト粉末(3〜30重量%)、
青銅粉末(10〜80重量%)、金粉末(10〜80重量%)、
銀粉末(10〜80重量%)、銅粉末(10〜80重量%)、ス
テンレス鋼粉末(3〜50重量%)、ステンレス鋼繊維
(3〜50重量%)、ニッケル粉末(3〜50重量%)、ニ
ッケル繊維(3〜50重量%)、二硫化モリブデン粉末
(3〜30重量%)、コークス粉末(5〜30重量%)、カ
ーボン繊維(3〜30重量%)、ポリオキシベンゾイルポ
リエステルなどの芳香族系耐熱樹脂粉末(5〜30重量
%)、チッ化ホウ素粉末(1〜20重量%)、ポリイミド
粉末(5〜30重量%)、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共重合体(PFA)粉末
(5〜30重量%)、フッ化雲母粉末(5〜40重量%)、
カーボンブラック(1〜30重量%)、ポリフェニレンサ
ルファイド粉末(1〜30重量%)などの1種または2種
以上があげられるが、これらに限定されない。また、PT
FEディスパージョンやシランカップリング剤などでフィ
ラーを表面処理してもよい。2種以上のフィラーを用い
るばあい、ガラス繊維とグラファイト粉末、ガラス繊維
と二硫化モリブデン粉末、青銅粉末と二硫化モリブデン
粉末、青銅粉末とカーボン繊維、グラファイト粉末とコ
ークス粉末、グラファイト粉末と芳香族系耐熱樹脂粉
末、カーボン繊維と芳香族系耐熱樹脂粉末などの組合せ
が好ましい。混合法は湿式でも乾式でもよい。
前記フィラーの他、通常の添加剤、たとえば着色剤、帯
電防止剤などを配合することができる。
るいはフィラーを配合してつぎのような用途の成形品の
原料として有用である。たとえば、耐屈曲性が要求され
るベローズ、ダイヤフラム、ホース、ピストンリング、
バタフライバルブなどの耐屈曲性成形品;耐クリープ性
が要求されるボールバルブシート、パッキン、ガスケッ
ト、ピストンリング、ベローズ、ダイヤフラム、バタフ
ライバルブなどの耐クリープ性成形品;耐ガス透過が要
求されるベローズ、ダイヤフラム、ホース、パッキン、
ガスケットなどの耐ガス透過性成形品などがあげられ
る。
耐ガス透過性が要求されるケミカルポンプのベローズや
ダイヤフラムに特に好適である。ケミカルポンプは化学
工業や半導体製造装置において腐食性の強い流体、たと
えばフッ素、塩化水素、硫黄酸化物、チッ素酸化物、ホ
スゲンなどの気体、フッ化水素、塩酸、硫酸、硝酸、オ
キシ塩化リン、塩化チオニル、塩化スルフリル、クロム
酸、その他各種有機酸および酸ハロゲン化酸などの液体
を輸送するのに用いられている。従来、こうしたケミカ
ルポンプの可撓性の可動部分であるベローズやダイヤフ
ラムの成形材料には耐薬品性を主眼としてポリテトラフ
ルオロエチレンが用いられている(特開昭47−32422
号、特開昭48−2320号、特開昭60−151465号、特開平1
−116306号各公報)。しかし、これらの先行技術は、い
ずれもベローズ、ダイヤフラムを組み込んだ装置の構造
の改良に関するものであり、耐屈曲性や耐クリープ性に
関して改良を加えているものではない。また、耐クリー
プ性の改善のため溶融成形可能なパーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体をポリテトラフルオロエチレン
に混合した例が特開昭61−127976号公報に記載されてい
るが、耐屈曲性は改善されていない。
より耐屈曲性も優れており、しかも耐ガス透過性も有し
ているので、本発明のベローズやダイヤフラムを用いた
ケミカルポンプはメンテナンスフリーで長期間使用でき
る優れたものである。
リープ性と共に耐摩耗性が要求される成形品に特に好適
に使用できるが、それのみに限られるものではない。具
体例としては、たとえばピストンリング、パワーステア
リング用シール材、各種メカニカルシール材、軸受、ガ
スケット、バルブシート、パッキン、ベアリングパッド
などがあげられ、特に自動車用の摺動部材やシール材に
好適である。それらの成形法は従来の溶融成形できない
PTFE粉末と同様の方法でよく、たとえば(自動)圧縮成
形法、ラム押出成形法、等圧成形法などがあげられる。
また、特定の低結晶化熱PTFE自体が耐摩耗性に優れてい
るため、フィラーの量を少なくして成形品の機械的性質
(たとえば引張強度、伸びなど)を改良することができ
る。
まとめて示す。
ピルビニルエーテル)のばあいは1040cm-1〜890cm-1の
間)から求める。
測定する。
対する重量割合であり、平均粒径に0.7倍あるいは1.3倍
の値を乗ずることによって算出し、累積曲線中にその点
を書込むことによって重量割合を求める。
1387頁(1985年)記載のチッ素吸着法に従ってモノソー
ブ(湯浅アイオニクス(株)製)にて測定する。
て最終圧力が約300kg/cm2となるまで徐々に圧力を加
え、さらに5分間その圧力に保ち予備成形体をつくる。
金型から予備成形体を取り出し、空気電気炉中で365℃
まで50℃/時間の速度で昇温し、その温度に5.5時間保
持したのち50℃/時間の速度で室温まで降温して円筒形
の焼成体Aをうる。この焼成体を側面に沿って切削加工
して厚さ0.5mmの帯状シートBを作製する。この帯状シ
ートBから幅4〜5mmで長さ15mmの試験片を切り取り、
幅と厚さを正確に測定して断面積を計算する。サーモフ
レックス試料下位置TMA(理学電機(株)製)を用い、
試験片の両端に試験片接着金型を装着間距離が1cmにな
るように取りつける。この金型−試験片アセンブリを円
柱状の炉に入れ、20℃/分の速度で室温から380℃まで
昇温し、この温度に約5分間保持したのち約15gの負荷
をかける。伸びの時間変化の曲線から、負荷の60分後〜
120分後の60分間の伸びを測定し、時間(60分間)に対
する伸びの割合(dLT/dT)を求め、次式により溶融粘度
(η)を求める。
大) AT:380℃での試験片の断面積(cm2)(室温よりも約3
7%増大) g :重力定数(980cm/秒2) (示差走査型熱量計(DSC)による結晶化熱の測定) 未焼結の粉末約3mgを精秤し、専用のアルミパンに収
納し、DSC((株)島津製作所製のDSC−50)で測定す
る。測定は、まずアルミパンをN2雰囲気下250℃まで昇
温して一旦保持し、さらに10℃/分の速度で380℃まで
昇温して結晶を充分融解させる。ついで380℃から10℃
/分の速度で250℃まで降温し、結晶化点における結晶
化熱を測定する。なお、結晶化熱の値は図1に示すよう
に、えられるDSCチャートの275℃の点からピーク他端へ
接線を引き、ピークの曲線と接線で囲まれた面積から求
めてある。図1は実施例3の例である。
長さ14cmの試験片を切り出し、ASTM D2176−63Tに記載
されたMIT試験機を用い、試験片に1.2kgの張力をかけな
がら試験片が破断するのに要する2回曲げの回数を調べ
る。
向と平行な方向に直径11.3mm、高さ10mmの試験片を削り
出し、ASTM D621に準拠して試験片に200℃で70kgf/cm2
の荷重をかけ、24時間保持したのちの変形量を全変形と
する。つぎに荷重を取り去り、さらに200℃で24時間放
置したのちの最初の試験片の長さからの変形量を永久変
形とする。25℃での耐クリープ性は荷重を140kgf/cm2と
したほかは同様にして測定する。
測定を行なう。
末を充填し、約30秒かけて最終圧力が約150kgf/cm2とな
るまで徐々に圧力を加え、さらに5分間その圧力に保
ち、50mmの直径および45mmの長さを有する予備成形体を
うる。この円筒状物の各々を無荷重下に53mmの直径のガ
ラス管中でつぎのように焼成する。
温度に4時間保持した後、45℃/時間の速度で20℃まで
冷却する。このサイクルを繰返す。こうしてえられる溶
着物質を回転させ、中間において(クランプでつかまれ
ている領域の外側)20mmの直径を有している試験体を切
削する。同様にして、溶着していない(すなわち、最初
から90mmの充分の長さにプレス成形されている)比較用
試験体を製造する。これらの試験体を破壊するまでの拡
張力を測定するために引張試験に委ね、DIN53455のガイ
ドラインに従って30mm/分の引張速度で実施する。溶着
ファクターは溶着した試料が破壊する際の引張力を溶着
してない試料が破壊する際の引張力によって割った商で
ある。
し、約30秒かけて最終圧力が約350kgf/cm2となるまで徐
々に圧力を加え、さらに5分間その圧力に保ち予備成形
体をつくる。金型から予備成形体を取り出し、空気電気
炉中で380℃まで45℃/時間の速度で昇温し、その温度
に4時間保持した後、45℃/時間の速度で室温まで降温
して円筒形の焼成体をうる。ついでこの焼成体から厚さ
0.2mmのシートを作製する。50mmの幅および0.2mmの厚さ
を有するこのスライスシートを5000ボルトの直流電圧が
掛けられている電極間を通す。シートはロールによって
10cm/secの速度で順次送り込み、1m2のシートの孔数
(電気的欠損部)を測定する。上側の電極はすだれ状に
出ており、シートの全面にあたるようにする(実質的に
シート全面に電圧が掛けられているのと同じ状態)。孔
数は計数機によって記録する。結果は孔/m2に示す。
する。
圧70kgf/cm2で2分間保持する。つぎに成形圧を140kgf/
cm2まで上げて、さらに2分間保持する。金型から予備
成形体を取り出し、290℃に設定された空気電気炉中に
入れる。この後120℃/hrの速度で380℃まで昇温し、そ
の温度に30分間保持したのち、60℃/hrの速度で294℃ま
で降温する。この温度で、24分間保持してから炉外に取
り出し空冷する。このようにしてえられたディスク状の
成形体からASTM規格のミクロダンベルで、引張試験片を
打ち抜く。この試験片の引張試験を行なう前後の比重の
差を測定して下式によってSVI値を求める。なお引張試
験はチャック間12.7mm、引張速度5mm/minで行ない、伸
度500%以上で破断したサンプルより比重サンプルをと
る。
測定のばあいと同様にして成形用組成物を用いて圧縮成
形し、焼成して円筒状の焼成体Cを作製する。この焼成
体Cを切削して、鈴木・松原式摩擦摩耗試験用のサンプ
ル(25.6mmφ/20mmφ/15mm長)を作製する。オリエンテ
ック(株)製の鈴木・松原式摩擦摩耗試験機を用い、相
手材をアルミニウム材(JIS 2024P)、荷重4kgf/cm2、
速度1m/秒、試験時間65時間で摩擦摩耗試験を行ない、
摩耗係数および摩擦係数を調べる。
cm2)、v:速度(km/sec)、t:時間(sec)。
ル3号で試験片を打ち抜き、JIS K6891−5.8に準拠し
て、総荷重500kgのオートグラフを用い、引張速度200mm
/分で引張り、破断時の応力と伸びを測定する。
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
溶液を170リットル容のオートクレーブに仕込み、イカ
リ型撹拌翼で撹拌(110r.p.m.)する。脱気したのちテ
トラフルオロエチレンを0.5kg/cm2(ゲージ圧)まで仕
込む。この操作を3回繰り返したのちパーフルオロ(プ
ロピルビニルエーテル)85gをテトラフルオロエチレン
を用いて圧入し、反応系の温度を50℃にあげたのちテト
ラフルオロエチレンを反応系内圧が8kg/cm2になるまで
圧入する。これに過硫酸アンモニウム(55℃の半減期4
6.3時間。なお、このときの重合開始後3時間までの過
硫酸アンモニウムの分解量は、重合温度50℃において1.
2×10-6モル/リットル重合水)715mgの水溶液0.2リッ
トルを加えて重合を開始する。重合は、反応系内圧が8k
g/cm2に維持されるようにテトラフルオロエチレンを連
続的に圧入し、水性媒体の重量に対して22.5重量%のテ
トラフルオロエチレンが消費されるまで行なったのち、
モノマーを放出する。室温にまで冷却後、えられたポリ
テトラフルオロエチレン原末を取り出し、粗く粉砕す
る。この粗粉末を乾燥したのち微粉砕機で平均粒径が約
30μmになるまで粉砕して、本発明のポリテトラフルオ
ロエチレン成形用粉末をうる。
オロエチレンの物性とこの成形用粉末を用いて成形され
た成形品の物性を表2に示す。
砕して本発明のポリテトラフルオロエチレン成形用粉末
をえ、諸物性を調べた。結果を表2に示す。
砕して比較用のポリテトラフルオロエチレン成形用粉末
をえ、諸物性を調べた。結果を表2に示す 比較例9〜10 市販のTFM−1700(ヘキスト社製)、TG−70J(三井・
デュポンフロロケミカル(株)製)の諸物性を比較例1
〜8と同様に調べた。結果を表2に示す。
用粉末2kgと水7リットルを槽内温度25℃の10リットル
容のステンレス鋼製の造粒槽に入れ、櫂型の撹拌翼を用
い600r.p.m.の回転数で2分間撹拌したのちトリフルオ
ロトリクロロエタン770mlを加え、さらに2分間撹拌す
る。ついで撹拌翼を解砕能をもつ羽根型に変えて5分間
2000r.p.m.で撹拌したのち、再度撹拌翼を櫂型に変え、
600r.p.m.で撹拌しながら47℃まで昇温して有機溶剤を
蒸発回収する。30℃に冷却後取り出し、120℃で24時間
乾燥する。
の諸物性を測定した。結果を表3に示す。
たほかは実施例8と同様にして造粒する。
ロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパンを用い、そ
の添加量を780mlとしたほかは実施例8と同様にして造
粒する。
ン成形用粉末を用いたほかは実施例8と同様にして造粒
する。
ン成形用粉末を用いたほかは実施例9と同様にして造粒
する。
ン成形用粉末を用いたほかは実施例8と同様にして造粒
する。
用粉末とカーボン繊維(直径7μm、平均繊維長70μ
m)とを重量比で90/10に乾式混合して本発明の成形用
組成物をうる。この組成物を圧縮成形法(最終圧力500k
gf/cm2、5分間保持)で成形したのち焼成し、円筒状成
形品を作製する。この成形品の耐摩耗性(摩耗係数と摩
擦係数)、耐クリープ性および引張強度と伸びを調べ
た。結果を表4に示す。
ス繊維(直径11μm、平均繊維長40μm)とを重量比で
90/10に乾式混合して成形用組成物をうる。この組成物
を実施例11と同様にして成形、焼成し、物性を調べた。
結果を表4に示す。
ボン繊維(直径7μm、平均繊維長70μm)、ポリオキ
シベンゾイルポリエステル(住友化学工業(株)製エコ
ノールE−101S)を重量比で80/5/15に乾式混合して
成形用組成物をうる。この組成物を実施例11と同様にし
て成形、焼成し、物性を調べた。結果を表4に示す。
にカーボン繊維を重量比90/10に混合して成形用組成物
をうる。この組成物を実施例11と同様にして成形、焼成
し、物性を調べた。結果を表4に示す。
にガラス繊維を重量比90/10に混合して成形組成物をう
る。この組成物を実施例11と同様にして成形、焼成し、
物性を調べた。結果を表4に示す。
にカーボン繊維を重量比90/10に混合して成形用組成物
をうる。この組成物を実施例11と同様にして成形、焼成
し、物性を調べた。結果を表4に示す。
にガラス繊維を重量比90/10に混合して成形用組成物を
うる。この組成物を実施例11と同様にして成形、焼成
し、物性を調べた。結果を表4に示す。
gと水7リットルを槽内温度25℃の10リットル容のステ
ンレス鋼製の造粒槽に入れ、櫂型の撹拌翼を用い600rpm
の回転数で2分間撹拌したのちトリフルオロトリクロロ
エタン700mlを加え、さらに2分間撹拌する。ついで撹
拌翼を解砕能をもつ羽根型に変えて5分間2000rpmで撹
拌したのち、再度撹拌翼を櫂型に変え600rpmで撹拌しな
がら47℃まで昇温して有機溶剤を蒸発回収する。30℃に
冷却後取り出し、120℃で24時間乾燥する。
測定した。結果を表5に示す。
を用いて、実施例14と同様にして造粒する。えられたガ
ラス繊維入り成形用造粒粉末の諸物性を測定した。結果
を表5に示す。
して造粒する。えられた成形用造粒粉末の諸物性を測定
した。結果を表5に示す。
gを用いて、溶剤に1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタ
フルオロプロパンを用い、使用量を720mlとした以外
は、実施例14と同様にして造粒する。えられたカーボン
繊維入り成形用造粒粉末の諸物性を測定した。結果を表
5に示す。
を用いて、溶剤に1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3−ペンタフ
ルオロプロパンを用い使用量を720mlとした以外は、実
施例14と同様にして造粒する。えられたガラス繊維入り
成形用造粒粉末の諸物性を測定した。結果を表5に示
す。
様にして造粒する。えられたカーボン繊維入り造粒粉末
の諸物性を測定した。結果を表5に示す。
様にして造粒する。えられたガラス繊維入り造粒粉末の
諸物性を測定した。結果を表5に示す。
様にして造粒する。えられたカーボン繊維入り造粒粉末
の諸物性を測定した。結果を表5に示す。
様にして造粒する。えられたガラス繊維入り造粒粉末の
諸物性を測定した。結果を表5に示す。
し、約30秒間かけて最終圧力が300kg/cm2になるまで徐
々に圧力を加え、さらに5分間その圧力に保ち、予備成
形体をつくった。金型から予備成形体を取り出し、空気
電気炉中で365℃まで50℃/時間の速度で昇温し、その
温度に5.5時間保持したのち50℃/時間の速度で室温ま
で降温して円筒形の焼成体をえた。この焼成体を切削加
工して図2に示す成形体(ベローズ)をえた。この成形
体をベローズポンプ((株)イワキ製型式2KBM−1ZU1)
に装着し、25℃で水運転(回転数33rpm、吐出量75ml/
分)を720時間行なったのち、ポンプから取りはずし、
蛇腹部を目視で観察した。結果を表6に示す。
例19と同様にして成形体を作製し、ベローズポンプで水
運転を行ない、蛇腹部を目視で観察した。結果を表6に
示す。
耐クリープ性と耐屈曲疲労性(曲げ寿命)が共に優れた
成形品を与え、ベローズ、ダイヤフラム、ポンプなどの
反復的に屈曲が繰り返される部品の成形材料として顕著
な効果を発揮するものである。
るいはフィラーを配合してつぎのような用途の成形品の
原料として有用である。たとえば、耐屈曲性が要求され
るベローズ、ダイヤフラム、ホース、ピストンリング、
バタフライバルブなどの耐屈曲性成形品;耐クリープ性
が要求されるボールバルブシート、パッキン、ガスケッ
ト、ピストンリング、ベローズ、ダイヤフラム、バタフ
ライバルブなどの耐クリープ性成形品;耐ガス透過が要
求されるベローズ、ダイヤフラム、ホース、パッキン、
ガスケットなどの耐ガス透過性成形品などがあげられ
る。
Claims (24)
- 【請求項1】溶融成形できず、0.5〜9.0m2/gの比表面積
および100μm以下の平均粒径を有するポリテトラフル
オロエチレン粉末であって、 ポリテトラフルオロエチレンが、式(I): (式中、Xは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基ま
たは炭素数4〜9のパーフルオロアルコキシアルキル基
である)で表わされるパーフルオロビニルエーテル単位
を0.01〜1重量%含有するものであり、かつ示差走査型
熱量計で測定する結晶化熱が18.0〜25.0J/gのものであ
り、 該粉末からえられる成形品が (a)700万回以上の曲げ寿命、 (b)200℃において20%以下の耐クリープ性(全変
形)、および (c)25℃において15%以下の耐クリープ性(全変形)
を有するものであることを特徴とするポリテトラフルオ
ロエチレン成形用粉末。 - 【請求項2】パーフルオロビニルエーテル単位を0.03〜
0.20重量%含有する請求の範囲第1項記載の成形用粉
末。 - 【請求項3】ポリテトラフルオロエチレンの溶融粘度
(380℃)が5.0×109〜1×1011ポイズである請求の範
囲第1項記載の成形用粉末。 - 【請求項4】ポリテトラフルオロエチレンの結晶化熱が
18.0〜23.5J/g、成形品の曲げ寿命が1000万回以上であ
る請求の範囲第1項記載の成形用粉末。 - 【請求項5】ポリテトラフルオロエチレンのSVIが50以
下である請求の範囲第1項記載の成形用粉末。 - 【請求項6】ポリテトラフルオロエチレンの比表面積が
5.0〜9.0m2/gである請求の範囲第1項記載の成形用粉
末。 - 【請求項7】パーフルオロビニルエーテル単位がパーフ
ルオロ(プロピルビニルエーテル)単位である請求の範
囲第1項記載の成形用粉末。 - 【請求項8】パーフルオロビニルエーテル単位がパーフ
ルオロ(2−プロポキシプロピルビニルエーテル)単位
である請求の範囲第1項記載の成形用粉末。 - 【請求項9】テトラフルオロエチレンと式(II): CF2=CF−O−X (II) (式中、Xは炭素数1〜6のパーフルオロアルキル基ま
たは炭素数4〜9のパーフルオロアルコキシアルキル基
である)で表わされるパーフルオロビニルエーテルとを
開始剤として過硫酸塩を用いて40〜55℃の温度にて懸濁
重合することを特徴とする請求の範囲第1項記載のポリ
テトラフルオロエチレン成形用粉末の製法。 - 【請求項10】さらに、テロゲン的に不活性な乳化剤
を、重合水に対して1〜200ppm添加して懸濁重合をする
ことを特徴とする請求の範囲第9項記載のポリテトラフ
ルオロエチレン成形用粉末の製法。 - 【請求項11】パーフルオロビニルエーテルがパーフル
オロ(プロピルビニルエーテル)である請求の範囲第9
項記載の製法。 - 【請求項12】パーフルオロビニルエーテルがパーフル
オロ(2−プロポキシプロピルビニルエーテル)である
請求の範囲第9項記載の製法。 - 【請求項13】55℃における半減期が18〜120時間であ
る過硫酸塩を開始剤として使用し、40〜55℃の重合温度
において、重合開始後3時間までの開始剤の分解量が重
合水に対する濃度で4×10-7〜8×10-6モル/リットル
になる量の開始剤を重合開始時に仕込む請求の範囲第9
項記載の製法。 - 【請求項14】請求の範囲第1、2、3、4、5、6、
7または8項記載のポリテトラフルオロエチレン成形用
粉末からえられる造粒粉末であって、 (a)150〜1000μmの平均粒径、 (b)0.5〜1.0g/cm3の見掛比重、 (c)平均粒径の0.7〜1.3倍の粉末が30重量%以上であ
る粒度分布を有し、 該粉末からえられる成形品が (d)500万回以上の曲げ寿命、 (e)50以下のSVI を有することを特徴とする成形用造粒粉末。 - 【請求項15】平均粒径の0.7〜1.3倍の粉末が35〜45重
量%である粒度分布を有する請求の範囲第14項記載の成
形用造粒粉末。 - 【請求項16】請求の範囲第1、2、3、4、5、6、
7または8項記載のポリテトラフルオロエチレン成形用
粉末とフィラーとの重量比で99〜20/80〜1の混合物か
らるフィラー入りポリテトラフルオロエチレン成形用組
成物。 - 【請求項17】請求の範囲第16項記載のフィラー入りポ
リテトラフルオロエチレン成形用組成物からえられる造
粒粉末であって、 (a)150〜1000μmの平均粒径、 (b)0.5〜1.0g/cm3の見掛比重、 (c)平均粒径の0.7〜1.3倍の粉末が30重量%以上であ
る粒度分布を有する フィラー入りポリテトラフルオロエチレン成形用組成
物。 - 【請求項18】平均粒径の0.7〜1.3倍の粉末が35〜45重
量%である粒度分布を有する請求の範囲第17項記載のフ
ィラー入りポリテトラフルオロエチレン成形用組成物。 - 【請求項19】フィラーが、ガラス繊維、グラファイト
粉末、青銅粉末、金粉末、銀粉末、銅粉末、ステンレス
鋼粉末、ステンレス鋼繊維、ニッケル粉末、ニッケル繊
維、二硫化モリブデン粉末、カーボンブラック、コーク
ス粉末、カーボン繊維、芳香族系耐熱樹脂粉末、チッ化
ホウ素粉末、ポリイミド粉末、PFA粉末、フッ化雲母粉
末またはポリフェニレンサルファイド粉末の1種または
2種以上である請求の範囲第16項記載の成形用組成物。 - 【請求項20】請求の範囲第1、2、3、4、5、6、
7または8項記載のポリテトラフルオロエチレン成形用
粉末を成形してえられうる (a)700万回以上の曲げ寿命、 (b)200℃において20%以下の耐クリープ性(全変
形)、および (c)25℃において15%以下の耐クリープ性(全変形)
を有するものであることを特徴とするポリテトラフルオ
ロエチレン成形品。 - 【請求項21】ポリテトラフルオロエチレンの結晶化熱
が18.0〜23.5J/g、成形品の曲げ寿命が1000万回以上で
ある請求の範囲第20項記載の成形品。 - 【請求項22】成形品がシール用成形品である請求の範
囲第20項記載の成形品。 - 【請求項23】成形品が可撓性成形品である請求の範囲
第20項記載の成形品。 - 【請求項24】請求の範囲第14項記載の成形用造粒粉末
を成形してえられうる (a)500万回以上の曲げ寿命、 (b)200℃において20%以下の耐クリープ性(全変
形)、および (c)25℃において15%以下の耐クリープ性(全変形)
を有するものであることを特徴とするポリテトラフルオ
ロエチレン成形品。
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