JP3433962B2 - フッ素樹脂含浸炭素材料及びその製造方法 - Google Patents
フッ素樹脂含浸炭素材料及びその製造方法Info
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- JP3433962B2 JP3433962B2 JP06241593A JP6241593A JP3433962B2 JP 3433962 B2 JP3433962 B2 JP 3433962B2 JP 06241593 A JP06241593 A JP 06241593A JP 6241593 A JP6241593 A JP 6241593A JP 3433962 B2 JP3433962 B2 JP 3433962B2
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
- C04B41/48—Macromolecular compounds
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- C04B41/4842—Fluorine-containing polymers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフッ素樹脂を含浸した炭
素材料に関し、更に詳しくは表層部分から内部に亘って
一様に分布したフッ素樹脂により高い環境しゃ断性能を
発現するフッ素樹脂含浸炭素材料に関する。
素材料に関し、更に詳しくは表層部分から内部に亘って
一様に分布したフッ素樹脂により高い環境しゃ断性能を
発現するフッ素樹脂含浸炭素材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素材料は化学的に極めて安定であるた
め、接触物質との反応を嫌う用途や耐食性、耐久性が要
求される用途など、化学工業を初めとして広範な産業分
野において利用されている。
め、接触物質との反応を嫌う用途や耐食性、耐久性が要
求される用途など、化学工業を初めとして広範な産業分
野において利用されている。
【０００３】ところが、金属やガラスなど融成物からの
材料とは違い、炭素化品や黒鉛化品などの炭素材料には
様々な形状や分布の開気孔が存在し、表面だけではなく
組織の内部にまで液体や気体が浸透し、用途によっては
接触物質の化学的、物理的作用を受けて組織が破壊され
て材料が劣化し、あるいは破壊組織の脱落による接触物
質の汚染を生ずる。
材料とは違い、炭素化品や黒鉛化品などの炭素材料には
様々な形状や分布の開気孔が存在し、表面だけではなく
組織の内部にまで液体や気体が浸透し、用途によっては
接触物質の化学的、物理的作用を受けて組織が破壊され
て材料が劣化し、あるいは破壊組織の脱落による接触物
質の汚染を生ずる。
【０００４】この様な接触物質からの作用をしゃ断する
１つの有効な手段として、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）微粒子の水性ディスパージョンを材料表面
に吹付けなどで塗付し、焼成してＰＴＦＥを主体とする
厚み５０μｍ程度の被膜を形成する技術が開発され、材
料に対して非粘着性、はっ水性などの環境しゃ断性能が
付与されていた。しかし、この表面コーティング法によ
ると、被膜にピンホールが存在したり、あるいは被膜が
はく離したりすると環境しゃ断性能が著しく損なわれ、
効果が無くなってしまう。
１つの有効な手段として、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）微粒子の水性ディスパージョンを材料表面
に吹付けなどで塗付し、焼成してＰＴＦＥを主体とする
厚み５０μｍ程度の被膜を形成する技術が開発され、材
料に対して非粘着性、はっ水性などの環境しゃ断性能が
付与されていた。しかし、この表面コーティング法によ
ると、被膜にピンホールが存在したり、あるいは被膜が
はく離したりすると環境しゃ断性能が著しく損なわれ、
効果が無くなってしまう。
【０００５】前記表面コーティング法に代る方法とし
て、特開平３−１１９０９５号及び同３−２５００９５
号の多孔質材料への低分子量化フッ素樹脂含浸の手法が
あるが、この方法はフッ素樹脂を用いて潤滑性を付与し
たり、耐摩耗性を向上させることを目的としたものであ
り、比較的高い分子量のフッ素樹脂を用いる場合には１
０気圧（約１０．３ｋｇ／ｃｍ２）程度の低加圧条件で
の含浸処理を行ない、また比較的低い分子量のフッ素樹
脂を用いる場合には短時間の含浸処理や加熱蒸発といっ
た方法を用いているため、表面被覆や表面近傍のみへの
含浸に止まり、機能においてコーティングと余り変りが
なく、炭素材料の組織内部にまで長期に亘って発現する
十分な環境しゃ断性能を付与することが難しい。
て、特開平３−１１９０９５号及び同３−２５００９５
号の多孔質材料への低分子量化フッ素樹脂含浸の手法が
あるが、この方法はフッ素樹脂を用いて潤滑性を付与し
たり、耐摩耗性を向上させることを目的としたものであ
り、比較的高い分子量のフッ素樹脂を用いる場合には１
０気圧（約１０．３ｋｇ／ｃｍ２）程度の低加圧条件で
の含浸処理を行ない、また比較的低い分子量のフッ素樹
脂を用いる場合には短時間の含浸処理や加熱蒸発といっ
た方法を用いているため、表面被覆や表面近傍のみへの
含浸に止まり、機能においてコーティングと余り変りが
なく、炭素材料の組織内部にまで長期に亘って発現する
十分な環境しゃ断性能を付与することが難しい。
【０００６】そこで、本発明者らは、フッ素樹脂を炭素
材料表面の気孔口付近のみならず気孔壁に沿って気孔内
奥にまで浸透させて十分な環境しゃ断性能を発現させる
ことを企図して鋭意検討した結果、炭素材料の気孔率及
び気孔の大きさと気孔中へのフッ素樹脂の含浸率との関
係を最適化することにより、環境しゃ断性能が顕著に向
上し且つ長期に亘って発現することを見い出し、本発明
を完成するに至った。
材料表面の気孔口付近のみならず気孔壁に沿って気孔内
奥にまで浸透させて十分な環境しゃ断性能を発現させる
ことを企図して鋭意検討した結果、炭素材料の気孔率及
び気孔の大きさと気孔中へのフッ素樹脂の含浸率との関
係を最適化することにより、環境しゃ断性能が顕著に向
上し且つ長期に亘って発現することを見い出し、本発明
を完成するに至った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記従来技術を改良し、炭素材料に長期に
亘って発現する優れた環境しゃ断性能を付与する技術を
確立することである。
する課題は、上記従来技術を改良し、炭素材料に長期に
亘って発現する優れた環境しゃ断性能を付与する技術を
確立することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は、開気孔率５
乃至２０％、平均気孔半径０．１乃至２．５μｍの炭素
材料の気孔中にフツ素樹脂を含浸率２０％以上で含浸す
ることにより解決する。
乃至２０％、平均気孔半径０．１乃至２．５μｍの炭素
材料の気孔中にフツ素樹脂を含浸率２０％以上で含浸す
ることにより解決する。
【０００９】
【発明の作用及び構成】本発明において、前記フッ素樹
脂の炭素材料への含浸率は、式：Ｉ＝１００Ｇ／ＰＤの
Ｉ（％）で示される数値である。但し、Ｐは炭素材料の
開気孔の体積の実測値（ｃｍ３）、Ｄはフッ素樹脂の真
密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｇは実際に含浸したフッ素樹脂の
重量（ｇ）を表わす。つまり、Ｉ値は開気孔に占める含
浸フッ素樹脂の体積割合を示す。
脂の炭素材料への含浸率は、式：Ｉ＝１００Ｇ／ＰＤの
Ｉ（％）で示される数値である。但し、Ｐは炭素材料の
開気孔の体積の実測値（ｃｍ３）、Ｄはフッ素樹脂の真
密度（ｇ／ｃｍ３）、Ｇは実際に含浸したフッ素樹脂の
重量（ｇ）を表わす。つまり、Ｉ値は開気孔に占める含
浸フッ素樹脂の体積割合を示す。
【００１０】以下の実施例において実証する様に、前記
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する炭素材料
の気孔中にフッ素樹脂を含浸率２０％以上、好ましくは
４０％以上で含浸することにより、フッ素樹脂の気孔へ
の浸透が気孔内奥にまで及び、環境しゃ断性能が飛躍的
に向上し、しかもこの性能が長期に亘って持続すること
となる。
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する炭素材料
の気孔中にフッ素樹脂を含浸率２０％以上、好ましくは
４０％以上で含浸することにより、フッ素樹脂の気孔へ
の浸透が気孔内奥にまで及び、環境しゃ断性能が飛躍的
に向上し、しかもこの性能が長期に亘って持続すること
となる。
【００１１】次に、炭素材料の開気孔率及び平均気孔半
径を上記範囲に限定した理由を説明する。炭素材料の開
気孔率は、含浸可能なフッ素樹脂の総量を規制するもの
である。即ち、開気孔率が高い程、炭素材料全体に対す
る含浸可能なフッ素樹脂の量が増える。開気孔率が５％
未満であると、はっ水性、非粘着性などの環境しゃ断性
能の向上が期待できなくなる。一方、開気孔率が２０％
を超えると、含浸可能なフッ素樹脂量は増えるが、含浸
にムラを生じ易くなり、環境しゃ断性能の乏しい部分が
生ずる。また、炭素材料の平均気孔半径は、以下の実施
例でも実証する様に、フッ素樹脂の含浸のし易さを決定
する要因である。即ち、平均気孔半径が大きい程、フッ
素樹脂の含浸率を高め易くなる。平均気孔半径が０．１
μｍ未満であると、２０％以上の含浸率の確保が難しく
なる。２．５μｍを超えると、含浸したフッ素樹脂が気
孔口を塞ぎにくくなり、はっ水性、非粘着性の発現が難
しくなり、また気孔壁からの組織脱落を起し易くなる。
径を上記範囲に限定した理由を説明する。炭素材料の開
気孔率は、含浸可能なフッ素樹脂の総量を規制するもの
である。即ち、開気孔率が高い程、炭素材料全体に対す
る含浸可能なフッ素樹脂の量が増える。開気孔率が５％
未満であると、はっ水性、非粘着性などの環境しゃ断性
能の向上が期待できなくなる。一方、開気孔率が２０％
を超えると、含浸可能なフッ素樹脂量は増えるが、含浸
にムラを生じ易くなり、環境しゃ断性能の乏しい部分が
生ずる。また、炭素材料の平均気孔半径は、以下の実施
例でも実証する様に、フッ素樹脂の含浸のし易さを決定
する要因である。即ち、平均気孔半径が大きい程、フッ
素樹脂の含浸率を高め易くなる。平均気孔半径が０．１
μｍ未満であると、２０％以上の含浸率の確保が難しく
なる。２．５μｍを超えると、含浸したフッ素樹脂が気
孔口を塞ぎにくくなり、はっ水性、非粘着性の発現が難
しくなり、また気孔壁からの組織脱落を起し易くなる。
【００１２】本発明において使用する炭素材料は、前記
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する、炭素の
みから実質的に成る材料乃至は炭素を主成分とする材料
であり、ピッチ含浸品、樹脂含浸品及び金属含浸品等の
含浸品を包含する所謂炭素化品や黒鉛化品などの各種炭
素材料を包含する。具体的には、冷間等方圧加圧成形工
程を経た高密度等方性黒鉛や熱間加圧法を用いた高密度
黒鉛等の黒鉛材料、焼成炭素材料などがある。また、そ
のほかに、加圧焼成法により製造される炭化ホウ素（Ｂ
４Ｃ）を含む炭素材料、ピッチバインダー法により製造
される各種セラミックを含む炭素材料及び炭素繊維強化
炭素材料などがある。
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する、炭素の
みから実質的に成る材料乃至は炭素を主成分とする材料
であり、ピッチ含浸品、樹脂含浸品及び金属含浸品等の
含浸品を包含する所謂炭素化品や黒鉛化品などの各種炭
素材料を包含する。具体的には、冷間等方圧加圧成形工
程を経た高密度等方性黒鉛や熱間加圧法を用いた高密度
黒鉛等の黒鉛材料、焼成炭素材料などがある。また、そ
のほかに、加圧焼成法により製造される炭化ホウ素（Ｂ
４Ｃ）を含む炭素材料、ピッチバインダー法により製造
される各種セラミックを含む炭素材料及び炭素繊維強化
炭素材料などがある。
【００１３】本発明でいう炭素材料の平均気孔半径は、
例えば水銀圧入法により測定される累積気孔容積（ｃｍ
３／ｇ）の１／２に相当する半径値（μｍ）として決定
することができ、開気孔率は（かさ密度）×（全気孔容
積）×１００で計算することができる。ここで、全気孔
容積（ｃｍ３／ｇ）は圧力が予め定めた最高圧力、例え
ば９８ＭＰａまで達したときの累積気孔容積をいう。
例えば水銀圧入法により測定される累積気孔容積（ｃｍ
３／ｇ）の１／２に相当する半径値（μｍ）として決定
することができ、開気孔率は（かさ密度）×（全気孔容
積）×１００で計算することができる。ここで、全気孔
容積（ｃｍ３／ｇ）は圧力が予め定めた最高圧力、例え
ば９８ＭＰａまで達したときの累積気孔容積をいう。
【００１４】本発明において使用する前記フッ素樹脂の
種類に特に制限はなく、含浸のし易さから見て、８０乃
至３５０℃で溶融し、多くとも１０５ポアズの粘度を有
するものが好ましい。ここで、フッ素樹脂の溶融温度は
常法により測定することができ、例えば示差熱分析にお
いてアルゴン雰囲気中、試料重量０．５ｇ、昇温速度１
０℃／分の条件で測定する。具体的には、特開平３−１
１９０９５号及び同３−２６９００８号各公報に記載さ
れている様な、フッ素化剤で低分子量化したフッ素樹
脂、特開昭６２−２７５１９０号公報に記載されている
フッ化ピッチなどを用いることができる。
種類に特に制限はなく、含浸のし易さから見て、８０乃
至３５０℃で溶融し、多くとも１０５ポアズの粘度を有
するものが好ましい。ここで、フッ素樹脂の溶融温度は
常法により測定することができ、例えば示差熱分析にお
いてアルゴン雰囲気中、試料重量０．５ｇ、昇温速度１
０℃／分の条件で測定する。具体的には、特開平３−１
１９０９５号及び同３−２６９００８号各公報に記載さ
れている様な、フッ素化剤で低分子量化したフッ素樹
脂、特開昭６２−２７５１９０号公報に記載されている
フッ化ピッチなどを用いることができる。
【００１５】次に、炭素材料へのフッ素樹脂の含浸方法
について説明する。例えば、前述の８０乃至３５０℃で
溶融するフッ素樹脂を用いる場合には、溶融温度の違い
に応じて次の２つの方法により含浸することができる。
８０乃至２５０℃で溶融する、粘度が１乃至１０２ポア
ズ程度のフッ素樹脂を用いる場合には、フッ素樹脂を圧
力容器（オートクレーブ）内で所定温度に加熱して十分
に溶融させた後、炭素材料を浸漬し、容器内を減圧から
加圧までの任意の圧力、好ましくは減圧の状態にする。
この際、フッ素樹脂が炭素材料と接触することにより固
化するので、容器内の温度を再上昇させる必要がある。
従って、所定の圧力状態に保つ時間を約３０分乃至１時
間あるいはそれ以上とする必要がある。一方、２５０乃
至３５０℃で溶融する、粘度が１０３乃至１０５ポアズ
程度のフッ素樹脂を用いる場合には、同様にして圧力容
器内にて炭素材料を溶融状態のフッ素樹脂中に浸漬し、
一旦、例えば１０乃至５０ｍｍＨｇ程度の減圧にし、フ
ッ素樹脂が再溶融するまで温度調節を行なう。この様に
減圧にするのは、炭素材料の気孔から空気を除去すると
共に、材料の酸化を防止し、圧入含浸操作を容易にする
ためである。その後、容器内を加圧状態にして含浸操作
を行なう。処理時間は約３０分乃至数時間とする。な
お、これら一連の操作を行なう際に、圧力容器内を窒素
ガス等を用いて非酸化性雰囲気としておく必要がある。
について説明する。例えば、前述の８０乃至３５０℃で
溶融するフッ素樹脂を用いる場合には、溶融温度の違い
に応じて次の２つの方法により含浸することができる。
８０乃至２５０℃で溶融する、粘度が１乃至１０２ポア
ズ程度のフッ素樹脂を用いる場合には、フッ素樹脂を圧
力容器（オートクレーブ）内で所定温度に加熱して十分
に溶融させた後、炭素材料を浸漬し、容器内を減圧から
加圧までの任意の圧力、好ましくは減圧の状態にする。
この際、フッ素樹脂が炭素材料と接触することにより固
化するので、容器内の温度を再上昇させる必要がある。
従って、所定の圧力状態に保つ時間を約３０分乃至１時
間あるいはそれ以上とする必要がある。一方、２５０乃
至３５０℃で溶融する、粘度が１０３乃至１０５ポアズ
程度のフッ素樹脂を用いる場合には、同様にして圧力容
器内にて炭素材料を溶融状態のフッ素樹脂中に浸漬し、
一旦、例えば１０乃至５０ｍｍＨｇ程度の減圧にし、フ
ッ素樹脂が再溶融するまで温度調節を行なう。この様に
減圧にするのは、炭素材料の気孔から空気を除去すると
共に、材料の酸化を防止し、圧入含浸操作を容易にする
ためである。その後、容器内を加圧状態にして含浸操作
を行なう。処理時間は約３０分乃至数時間とする。な
お、これら一連の操作を行なう際に、圧力容器内を窒素
ガス等を用いて非酸化性雰囲気としておく必要がある。
【００１６】本発明においては、含浸処理の際の前記圧
力容器内の圧力（含浸圧）を適宜選択することにより、
フッ素樹脂の含浸率を所要の２０％以上の値とすること
ができる。
力容器内の圧力（含浸圧）を適宜選択することにより、
フッ素樹脂の含浸率を所要の２０％以上の値とすること
ができる。
【００１７】その後、含浸処理した炭素材料を圧力容器
から取り出し、大気中に放置することにより、本発明の
フッ素樹脂含浸炭素材料を得ることができる。なお、こ
の際に炭素材料表面を被覆しているフッ素樹脂をヘラ等
で十分に除去することが好ましい。
から取り出し、大気中に放置することにより、本発明の
フッ素樹脂含浸炭素材料を得ることができる。なお、こ
の際に炭素材料表面を被覆しているフッ素樹脂をヘラ等
で十分に除去することが好ましい。
【００１８】かくして得られる本発明のフッ素樹脂含浸
炭素材料は、化学工業等広範な産業分野で用いられる装
置、機械、器具やこれらの部品の素材として利用するこ
とができ、用途に応じて適宜選択した任意の形状を有す
ることができる。
炭素材料は、化学工業等広範な産業分野で用いられる装
置、機械、器具やこれらの部品の素材として利用するこ
とができ、用途に応じて適宜選択した任意の形状を有す
ることができる。
【００１９】
【実施例】以下の実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。
るが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。
【００２０】実施例１、比較例１
ステンレス鋼製の圧力容器内に、２００ｍｍ×８０ｍｍ
×２０ｍｍの種々の等方性黒鉛又は焼成炭素材料を収容
し、１５０℃で溶融するフッ素樹脂を溶融させた。この
際の溶融フッ素樹脂の添加量は、被含浸材を十分浸漬さ
せることができる量であった。溶融フッ素樹脂を所定温
度に保ち、容器を減圧にし、適宜選択した減圧下で１時
間保持して含浸を行なった。この際の容器の圧力とフッ
素樹脂の含浸率との関係を図１及び図２に示した。
×２０ｍｍの種々の等方性黒鉛又は焼成炭素材料を収容
し、１５０℃で溶融するフッ素樹脂を溶融させた。この
際の溶融フッ素樹脂の添加量は、被含浸材を十分浸漬さ
せることができる量であった。溶融フッ素樹脂を所定温
度に保ち、容器を減圧にし、適宜選択した減圧下で１時
間保持して含浸を行なった。この際の容器の圧力とフッ
素樹脂の含浸率との関係を図１及び図２に示した。
【００２１】図１及び図２から分る様に、圧力を所定値
以下とすることにより２０％以上の含浸率を達成するこ
とができる。
以下とすることにより２０％以上の含浸率を達成するこ
とができる。
【００２２】実施例２、比較例２
実施例１と同様の種々の等方性黒鉛又は焼成炭素材料に
３１０℃で溶融するフッ素樹脂を含浸した。溶融フッ素
樹脂を所定温度に保ち、窒素ガスを圧力容器内に導入
し、種々の内圧にて３時間保持して含浸を行なった。こ
の際の容器の圧力とフッ素樹脂の含浸率との関係を図３
及び図４に示した。
３１０℃で溶融するフッ素樹脂を含浸した。溶融フッ素
樹脂を所定温度に保ち、窒素ガスを圧力容器内に導入
し、種々の内圧にて３時間保持して含浸を行なった。こ
の際の容器の圧力とフッ素樹脂の含浸率との関係を図３
及び図４に示した。
【００２３】図３及び図４から分る様に、含浸圧を所定
値以上とすることにより容易に２０％以上の含浸率を達
成することができる。
値以上とすることにより容易に２０％以上の含浸率を達
成することができる。
【００２４】次に、各含浸圧にて調製した試料に夫々水
滴を付着させ、液−固のなす接触角を測定した。
滴を付着させ、液−固のなす接触角を測定した。
【００２５】また、非粘着性を調べるため、各試料の物
体に対する付着力を引倒し法により評価した。この引倒
し法による付着力評価試験法を図５に示した。直径７．
９６７ｍｍ、長さ９５．０ｍｍのＳ４５Ｃの棒２１を十
分に洗浄し、接着剤（ポリ酢酸ビニル）２２を塗り、フ
ッ素樹脂含浸炭素材料２３の表面に接着させた。この
際、接着条件は１７０℃で１時間保持であり、自然放置
して室温まで冷却した。このロッドとロードセル２４を
ワイヤでつなぎ、図５に示す様に試料を水平方向に引っ
張り、その時の力Ｆ（ｋｇｆ）をロードセル２４にて測
定した。
体に対する付着力を引倒し法により評価した。この引倒
し法による付着力評価試験法を図５に示した。直径７．
９６７ｍｍ、長さ９５．０ｍｍのＳ４５Ｃの棒２１を十
分に洗浄し、接着剤（ポリ酢酸ビニル）２２を塗り、フ
ッ素樹脂含浸炭素材料２３の表面に接着させた。この
際、接着条件は１７０℃で１時間保持であり、自然放置
して室温まで冷却した。このロッドとロードセル２４を
ワイヤでつなぎ、図５に示す様に試料を水平方向に引っ
張り、その時の力Ｆ（ｋｇｆ）をロードセル２４にて測
定した。
【００２６】１つの試料につき２回測定を行ない、平均
値を出した。引倒し棒２１の直径をｄ、高さを１、引倒
したときの力をＦとすると、応力σは式：σ＝Ｍ・ｙ／
Ｉで表わされる。ここでＭは引倒し棒２１に働くモーメ
ント、Ｉは断面２次モーメント、ｙは棒断面の半径を夫
々表わす。Ｍ＝｜Ｍ｜max＝ＦＬ、ｙ＝ｄ／２、Ｉ＝π
ｄ4／６４であるので、σ＝３２ＦＬ／πｄ3となり、こ
れをＰａの単位に換算すると、σ＝１８．７６Ｆ（ＭＰ
ａ）となる。
値を出した。引倒し棒２１の直径をｄ、高さを１、引倒
したときの力をＦとすると、応力σは式：σ＝Ｍ・ｙ／
Ｉで表わされる。ここでＭは引倒し棒２１に働くモーメ
ント、Ｉは断面２次モーメント、ｙは棒断面の半径を夫
々表わす。Ｍ＝｜Ｍ｜max＝ＦＬ、ｙ＝ｄ／２、Ｉ＝π
ｄ4／６４であるので、σ＝３２ＦＬ／πｄ3となり、こ
れをＰａの単位に換算すると、σ＝１８．７６Ｆ（ＭＰ
ａ）となる。
【００２７】更に、各試料を酸化性液体（濃硫酸と濃硝
酸との混合物）中に浸漬し、液体の着色度合を目視観察
して黒鉛の酸化腐食の度合を評価した。
酸との混合物）中に浸漬し、液体の着色度合を目視観察
して黒鉛の酸化腐食の度合を評価した。
【００２８】実施例１及び２、比較例１及び２で調製し
た試料及びその他の追加試料についての結果を表１にま
とめた。
た試料及びその他の追加試料についての結果を表１にま
とめた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】表１から分る様に、本発明範囲内の開気孔
率及び平均気孔半径を有する炭素材料に対してフッ素樹
脂の含浸率を２０％以上とすることにより、炭素材料の
はっ水性、非粘着性、耐酸化性等の環境しゃ断性能が著
しく向上する。
率及び平均気孔半径を有する炭素材料に対してフッ素樹
脂の含浸率を２０％以上とすることにより、炭素材料の
はっ水性、非粘着性、耐酸化性等の環境しゃ断性能が著
しく向上する。
【００３２】実施例３
実施例１及び実施例２、従って含浸率を２０％とした試
料と、含浸しなかった試料（黒鉛）について、ＳｉＣペ
ーパーにより摩耗深度５０μｍ、１００μｍ、３００μ
ｍ、２ｍｍで表面を摩耗させた。各摩耗深度での水滴の
接触角を測定し、結果を表２に示した。
料と、含浸しなかった試料（黒鉛）について、ＳｉＣペ
ーパーにより摩耗深度５０μｍ、１００μｍ、３００μ
ｍ、２ｍｍで表面を摩耗させた。各摩耗深度での水滴の
接触角を測定し、結果を表２に示した。
【００３３】
【表３】
【００３４】表２から明らかな様に、フッ素樹脂含浸品
では何れの試料においても摩耗深度に依存せずに接触角
が１１０〜１２０°となり、繰り返して使用しても長期
に亘ってフッ素樹脂のはっ水性が発現することが分っ
た。
では何れの試料においても摩耗深度に依存せずに接触角
が１１０〜１２０°となり、繰り返して使用しても長期
に亘ってフッ素樹脂のはっ水性が発現することが分っ
た。
【００３５】比較例３
ＰＴＦＥを５０μｍコーティングした黒鉛について、実
施例３と同様の方法で接触角測定を行ない、得られた結
果を表３に示した。
施例３と同様の方法で接触角測定を行ない、得られた結
果を表３に示した。
【００３６】
【表４】
【００３７】表３から明らかな様に、５０μｍ以上摩耗
すると接触角が黒鉛自体の値（表２参照）となってお
り、従来のＰＴＦＥコーティングでは深さ方向に特性が
発現していないことが分った。
すると接触角が黒鉛自体の値（表２参照）となってお
り、従来のＰＴＦＥコーティングでは深さ方向に特性が
発現していないことが分った。
【００３８】実施例４
実施例３と同一の試料について、同様に摩耗処理を施し
て、各摩耗深度での付着力を測定し、結果を表４に示し
た。
て、各摩耗深度での付着力を測定し、結果を表４に示し
た。
【００３９】
【表５】
【００４０】表４から明らかな様に、付着力はフッ素樹
脂含浸によって未含浸の試料の８〜１０％にまで低下し
ており、その効果が繰り返して使用しても長期に亘って
発揮されることが分った。
脂含浸によって未含浸の試料の８〜１０％にまで低下し
ており、その効果が繰り返して使用しても長期に亘って
発揮されることが分った。
【００４１】比較例４
ＰＴＦＥを５０μｍコーティングした黒鉛について、実
施例３と同様の方法で付着力を測定し、得られた結果を
表５に示した。
施例３と同様の方法で付着力を測定し、得られた結果を
表５に示した。
【００４２】
【表６】
【００４３】表５から明らかな様に、５０μｍ以上摩耗
すると付着力が４．５倍に増加し、深さ方向に非粘着性
が維持されないことが分った。
すると付着力が４．５倍に増加し、深さ方向に非粘着性
が維持されないことが分った。
【００４４】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明のフッ素樹脂
含浸炭素材料は、はっ水性、非粘着性、耐酸化性等の環
境しゃ断性能に優れ、更にこれらの効果が長期に亘って
発揮される。
含浸炭素材料は、はっ水性、非粘着性、耐酸化性等の環
境しゃ断性能に優れ、更にこれらの効果が長期に亘って
発揮される。
【図１】容器内の減圧度と炭素材料へのフッ素樹脂の含
浸率との関係を示した曲線図である。
浸率との関係を示した曲線図である。
【図２】容器内の減圧度と炭素材料へのフッ素樹脂の含
浸率との関係を示した曲線図である。
浸率との関係を示した曲線図である。
【図３】フッ素樹脂の含浸圧と炭素材料へのフッ素樹脂
の含浸率との関係を示した曲線図である。
の含浸率との関係を示した曲線図である。
【図４】フッ素樹脂の含浸圧と炭素材料へのフッ素樹脂
の含浸率との関係を示した曲線図である。
の含浸率との関係を示した曲線図である。
【図５】引倒し法による粘着力測定法の説明図である。
１ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径２．０μｍ、開気孔率１４．８％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ２ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．８μｍ、開気孔率１２．１％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ３ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．６μｍ、開気孔率１５．３％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ４ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．５μｍ、開気孔率１５．０％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ５ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．２０μｍ、開気孔率１１．７％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ６ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．０５μｍ、開気孔率８．６％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ７ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径４．４μｍ、開気孔率１６．５％の焼成炭素
材料を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ８ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．９μｍ、開気孔率２０．７％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ９ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．３μｍ、開気孔率４．９％の等方性黒鉛
を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との関
係を示す曲線 １０ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０７μｍ、開気孔率８．２％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １１ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径２．０μｍ、開気孔率１４．８％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １２ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．８μｍ、開気孔率１２．１％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １３ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．６μｍ、開気孔率１５．３％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １４ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．５μｍ、開気孔率１５．０％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １５ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．２０μｍ、開気孔率１１．７％の等方
性黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率
との関係を示す曲線 １６ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０５μｍ、開気孔率８．６％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １７ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径４．４μｍ、開気孔率１６．５％の焼成炭
素材料を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率
との関係を示す曲線 １８ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．９μｍ、開気孔率２０．７％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １９ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．３μｍ、開気孔率４．９％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ２０ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０７μｍ、開気孔率８．２％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ２１ 引倒し棒 ２２ 接着剤 ２３ フッ素樹脂含浸炭素材料 ２４ ロードセル
均気孔半径２．０μｍ、開気孔率１４．８％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ２ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．８μｍ、開気孔率１２．１％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ３ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．６μｍ、開気孔率１５．３％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ４ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．５μｍ、開気孔率１５．０％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ５ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．２０μｍ、開気孔率１１．７％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ６ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．０５μｍ、開気孔率８．６％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ７ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径４．４μｍ、開気孔率１６．５％の焼成炭素
材料を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ８ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．９μｍ、開気孔率２０．７％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ９ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．３μｍ、開気孔率４．９％の等方性黒鉛
を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との関
係を示す曲線 １０ 減圧下で１５０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０７μｍ、開気孔率８．２％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １１ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径２．０μｍ、開気孔率１４．８％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １２ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．８μｍ、開気孔率１２．１％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １３ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．６μｍ、開気孔率１５．３％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １４ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．５μｍ、開気孔率１５．０％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １５ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．２０μｍ、開気孔率１１．７％の等方
性黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率
との関係を示す曲線 １６ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０５μｍ、開気孔率８．６％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １７ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径４．４μｍ、開気孔率１６．５％の焼成炭
素材料を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率
との関係を示す曲線 １８ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径１．９μｍ、開気孔率２０．７％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 １９ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．３μｍ、開気孔率４．９％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線 ２０ 加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０７μｍ、開気孔率８．２％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線 ２１ 引倒し棒 ２２ 接着剤 ２３ フッ素樹脂含浸炭素材料 ２４ ロードセル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−119095（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−250095（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−232980（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−47216（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−108386（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−251586（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 41/80 - 41/91
C04B 35/52 - 35/54
Claims (3)
- 【請求項１】 開気孔率５乃至２０％、平均気孔半径
０．１乃至２．５μｍの炭素材料の気孔中にフッ素樹脂
を含浸率２０％以上で含浸したフッ素樹脂含浸炭素材
料。 - 【請求項２】 ８０乃至２５０℃で溶融するフッ素樹脂
を圧力容器内で加熱溶融し、該溶融フッ素樹脂中に開気
孔率５乃至２０％、平均気孔半径０．１乃至２．５μｍ
の炭素材料を浸漬した後、前記容器内を前記フッ素樹脂
の含浸率が２０％以上となる様な圧力にすることを特徴
とするフッ素樹脂含浸炭素材料の製造方法。 - 【請求項３】 ２５０乃至３５０℃で溶融するフッ素樹
脂を圧力容器内で加熱溶融し、該溶融フッ素樹脂中に開
気孔率５乃至２０％、平均気孔半径０．１乃至２．５μ
ｍの炭素材料を浸漬した後、前記容器内を一旦減圧に
し、その後前記フツ素樹脂の含浸率が２０％以上となる
様な加圧条件にすることを特徴とするフッ素樹脂含浸炭
素材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06241593A JP3433962B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | フッ素樹脂含浸炭素材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06241593A JP3433962B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | フッ素樹脂含浸炭素材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06234583A JPH06234583A (ja) | 1994-08-23 |
| JP3433962B2 true JP3433962B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=13199502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06241593A Expired - Fee Related JP3433962B2 (ja) | 1993-02-10 | 1993-02-10 | フッ素樹脂含浸炭素材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433962B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6529156B2 (ja) | 2015-02-18 | 2019-06-12 | 昭和電工株式会社 | 組成物、組成物の製造方法および不飽和化合物の製造方法 |
| CN115284422B (zh) * | 2022-08-11 | 2023-09-29 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 一种炭素材料用等静压浸渍方法 |
-
1993
- 1993-02-10 JP JP06241593A patent/JP3433962B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06234583A (ja) | 1994-08-23 |
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