JP3245209B2 - フッ素樹脂発泡体 - Google Patents

フッ素樹脂発泡体

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電気絶縁材料などに
好適なフッ素樹脂発泡体に関する。
【0002】
【従来の技術】フッ素樹脂は、他の高分子材料に比べて
誘電率が低く、誘電正接も小さいなどの優れた電気特性
を有することから、誘電体材料として従来より使用さ
れ、また最近では、電気特性の向上を目的として、発泡
や延伸等の手段を用いて多孔質化することが行われてい
る。これらフッ素樹脂多孔質体の中で、独立気孔の多孔
質構造をなす発泡体は、連続気孔のものに比べると気孔
が潰れにくいという利点があるため、近年特に注目され
ている。
【0003】従来、フッ素樹脂発泡体の製造において
は、フッ素樹脂の成形温度が一般の熱可塑性樹脂に比べ
て高いので、それら熱可塑性樹脂で採用されている熱分
解型化学発泡剤による発泡が不可能であり、炭化水素ま
たはフロロカーボン等の液化ガスを溶融状態の樹脂に注
入し、ダイスから出るときの樹脂内含有ガスの膨張によ
り発泡させる方法が行われている(特開昭63−184
213号公報等参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、熱可塑性フ
ッ素樹脂の発泡体を押出成形により製造する場合では、
熱可塑性フッ素樹脂の溶融時における粘弾性が小さいこ
とから、溶融フッ素樹脂中に溶解していた発泡剤ガス
は、ダイス口から押し出されて押出機内の圧力から解放
された時、大気との間の圧力差により急激な膨張を起こ
す。その結果、得られるフッ素樹脂発泡体においては、
一般に気泡径が150ミクロンメートル程度と大きく、
しかもそのばらつきも大きいものになってしまう。この
ため、このようなフッ素樹脂発泡体を例えば細径の絶縁
電線の絶縁体に適用した場合には、気泡が絶縁体の外側
表面にまで達して絶縁体表面に肌荒れを生じさせたり、
外径を不均一にしやすく、さらに電線の長手方向におけ
る電気特性を不均一にする原因となっている。そこで、
気泡径を小さくする方法として、冷却速度を速くするこ
とも考えられるが、この場合には発泡倍率が低く抑えら
れ、発泡倍率の高いものが得られないなど、解決すべき
幾つかの問題点があった。
【0005】本発明者は、このような従来技術の問題点
に鑑み鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性フッ素樹脂の融
点と発泡剤の沸点とが所定の範囲内にあるものを用いた
場合に、均一で微細な独立気泡を有する発泡体が得られ
ることを見出し、本発明に想到した。即ち、本発明で
は、均一で微細な独立気泡を有し、しかも高発泡化が可
能なフッ素樹脂発泡体の提供をその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明によるフッ素樹脂発泡体では、熱可塑性フ
ッ素樹脂と、この熱可塑性フッ素樹脂の融点よりも沸点
が低くその差が120℃以内にある発泡剤との混和物を
発泡せしめてなるフッ素樹脂発泡体であって、前記発泡
剤はフッ素系化合物またはシリコーン油である構成とす
る。
【0007】ここで、熱可塑性フッ素樹脂としては、例
えば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 融点:300〜310
℃)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(FEP 融点:260〜280℃)、エ
チレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE融
点:250〜280℃)などが挙げられ、その共重合組
成は特に限定されない。また、単独重合体の使用ももち
ろん可能である。本発明において、熱可塑性フッ素樹脂
の融点とは、JIS K7121−1987に記載の方
法で測定した融解ピークの頂点の温度により決められ、
またそのメルトフローレートについては特に限定はされ
ないが、気泡の微細化及び高発泡化には10グラム/1
0分以上のものが好ましい。
【0008】また、発泡剤の具体例としては、例えばパ
ーフルオロトリペンチルアミン(沸点:216〜218
℃)、パーフルオロポリエーテル(沸点:215℃)な
どのフッ素系化合物が電気特性等の面から好ましいが、
もちろんこれに限定されるものではなく、使用する熱可
塑性フッ素樹脂の融点に対して沸点が150℃以内にあ
るものであれば、塩素等の他のハロゲン元素を含む炭化
水素、あるいはシリコーン油やフッ素油などの低重合度
重合体の使用も可能である。本発明において、より好ま
しい発泡剤としては、使用する熱可塑性フッ素樹脂の融
点に対してその沸点が150℃以内にあり、電気的特性
がよく、熱的、化学的安定性にもすぐれたものから選択
されるもので、具体的には例えばテトラメチルテトラフ
ェニルトリシロキサン(沸点:215℃)などのシリコ
ーン油、あるいは上記したフッ素系化合物のパーフルオ
ロ化合物であるパーフルオロトリペンチルアミン(沸
点:216〜218℃)、パーフルオロポリエーテル
(沸点:215℃)などである。
【0009】
【作用】この発明では、発泡剤の沸点と熱可塑性フッ素
樹脂の融点との差を150℃以内としたのは、150℃
を越えた場合には、得られる発泡体の気泡径が大きくな
ると同時に、そのばらつきも急激に増大し、さらに高発
泡化が困難になるからである。
【0010】このような関係にある熱可塑性フッ素樹脂
と発泡剤を使用することにより、気泡が微細で均一な本
発明の発泡体が得られる理由については必ずしも明らか
ではないが、種々の実験から判断すると、およそ次のよ
うに推察される。
【0011】発泡体の母材となる熱可塑性フッ素樹脂
は、その融点が他の樹脂に比べて著しく高いため、成形
温度も極めて高い。例えば押出成形の場合、シリンダー
内各部の温度とダイスの温度は、一般にフッ素樹脂の融
点を少し越えた温度から100℃程度高い温度範囲内に
設定される。そして、従来使用されている発泡剤の沸点
は、氷点下あるいは高くても50℃程度のものである。
したがって、これら低沸点の発泡剤を押出機に注入して
発泡体を得ようとする時、発泡剤は押出機内で上記のよ
うな高温に加熱されることから、その蒸気圧は極めて高
くなっている。このため、溶融樹脂と共にダイス口から
放出され圧縮状態から解放されたとき、その大きな圧力
差により発泡剤は急激な膨張を起こす。このことによ
り、得られる発泡体の気泡径が大きくなり、また気泡径
のばらつきが増大すると考えられる。
【0012】それに対して、本発明では、使用する発泡
剤の沸点が従来のものよりも高く、熱可塑性フッ素樹脂
の融点との差が150℃以内、即ち成形加工温度との差
が従来の発泡剤を使用する場合に比べて小さいことか
ら、押出機内における発泡剤の蒸気圧がその分だけ低く
なる。このため、ダイス口から放出されたときの溶融樹
脂中に含まれる発泡剤の膨張圧が低くなり、その結果、
発泡体の気泡径が小さくなる。また、押出機内での発泡
剤の蒸気圧が低いから、多量の発泡剤を添加することも
可能で、それにより従来のものに比べて発泡度の高いも
のが得られる。
【0013】
【実施例】以下、具体例をもって本発明のフッ素樹脂発
泡体について説明するが、本発明は何ら実施例に限定さ
れるものではない。
【0014】実施例1 熱可塑性フッ素樹脂として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樹脂(融点3
05℃,メルトフローレート13)100重量部に対し
て0.5重量部の窒化ホウ素を添加したものを押出機の
ホッパーから供給すると共に、発泡剤としてパーフルオ
ロトリペンチルアミン(徳山曹達社製:ペルフロードI
L−310 沸点215℃)を樹脂1ccに対して0.
05ccの割合でポンプにより押出機の中間部分から注
入し、この発泡剤を含む溶融樹脂を外径0.18mmの
導体外周に押出被覆することにより、厚さ0.31mm
のフッ素樹脂発泡体からなる絶縁被覆を形成した。
【0015】この場合、押出機としてはシリンダー径3
0mm、L/D=30のものを使用し、シリンダー各部
の温度を310〜370℃、ダイス温度を390℃に設
定して押出成形を行った。
【0016】実施例2 発泡剤として沸点が160℃のパーフルオロトリアルキ
ルアミン(徳山曹達社製:ペルフロードIL−260)
を使用する以外は前記実施例1と同様な条件でフッ素樹
脂発泡体からなる絶縁被覆を形成した。
【0017】実施例3 発泡剤としてパーフルオロポリエーテル(モンテジソン
社製:ガルデンLS−215 沸点215℃)を使用す
る以外は前記実施例1と同様な条件でフッ素樹脂発泡体
からなる絶縁被覆を形成した。
【0018】実施例4 発泡剤としてテトラメチルテトラフェニルトリシロキサ
ン(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製:SH−7
04 沸点215℃)を使用する以外は前記実施例1と
同様な条件でフッ素樹脂発泡体からなる絶縁被覆を形成
した。
【0019】実施例5 熱可塑性フッ素樹脂としてテトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン共重合樹脂(融点265℃ メ
ルトフローレート7)を用い、押出条件としてシリンダ
ー温度270〜400℃、ダイス温度を380℃に設定
する以外は上記と同じ方法で発泡体を得た。
【0020】比較例1〜4 テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合樹脂の発泡剤として、フロン113(ト
リクロロトリフルオロエタン 沸点47.6℃)、フロ
ン111(ペンタクロロフルオロエタン 沸点137
℃)及びテトラクロロエタン(沸点146.3℃)を使
用し、これらを実施例1〜4と同様な条件で発泡させ、
比較例1〜3とした。さらに、比較例4として、フロン
121(沸点116.6℃)とテトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合樹脂(FEP 融点
265℃)からなる発泡体を形成した。
【0021】このようにして得られた各発泡体につい
て、それぞれ発泡度、気泡径、発泡状態を比較評価し
た。その結果を表1に示す。なお、発泡度については、
発泡体の比重をPf、非発泡体の比重をPnとしたと
き、発泡度=(Pn−Pf)/Pn*100で求められ
る気泡部の体積分率をパーセントで表した。また、気泡
径は、発泡絶縁電線をその軸芯と直交する面で切断した
断面を顕微鏡で観察し、無作為に選んだ20個以上の気
泡の直径を測定してそれらの平均値で示した。さらに、
発泡状態は、気泡径を測定する際に切断した発泡体の断
面の気泡の形状及びその分布状態により評価した。
【0022】表1の結果から明らかなように、PFAを
母材とした実施例1〜4のフッ素樹脂発泡体は、いずれ
も発泡度が80パーセントを越え、しかも気泡径が70
ミクロンメートル以下で均一なのに対し、比較例1〜3
のフッ素樹脂発泡体では、気泡径が90〜120ミクロ
ンメートルと大きいばかりか発泡度も低く、さらにその
分布範囲も広い不均一な発泡状態を呈するものであっ
た。また、FEPを母材とした場合では、均一な発泡体
を得ることはできるものの、比較例4の発泡体のの気泡
径は実施例に比べてかなり大きいものであった。
【0023】なお、上記実施例では、本発明のフッ素樹
脂発泡体を電線の絶縁被覆に適用した例について説明し
たが、例えばシール材、断熱材、クッション材、高周波
絶縁材などにも有用であり、またその形状についても用
途に応じて、シート状、フィルム状、糸状、筒状、棒状
などに形成して使用することができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるフ
ッ素樹脂発泡体では、従来のフッ素樹脂発泡体で使われ
ている発泡剤に比べて高沸点の発泡剤を使用したことに
より、気泡が均一微細で発泡度の高いものを得ることが
できる。
【表1】

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱可塑性フッ素樹脂と、この熱可塑性フッ
    素樹脂の融点よりも沸点が低くその差が120℃以内に
    ある発泡剤との混和物を発泡せしめてなるフッ素樹脂発
    泡体であって、前記発泡剤はフッ素系化合物またはシリ
    コーン油であることを特徴とするフッ素樹脂発泡体。
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