JP3731536B2 - 架橋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微粉末及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、架橋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（以下、「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」を「ＦＥＰ」という）微粉末及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ふっ素樹脂、とりわけポリテトラフルオロエチレン系重合体（以下「ＰＴＦＥ」という）は、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性等に優れるため、その特徴を生かして容器の内面コーティングの素材、電線被覆材、流体移送用チューブ等の用途に用いられている。しかし、ＰＴＦＥの耐摩耗性は必ずしも十分とはいえず、耐摩耗性を向上させるために電離性放射線を照射して架橋する方法が知られている。ＰＴＦＥの照射架橋は、ＰＴＦＥの微粉末をその融点以上の温度に加熱し、実質的に酸素不存在の雰囲気中で電離性放射線を照射して行われる方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＰＴＦＥ微粉末をその融点以上の温度に加熱して電離性放射線を照射して架橋を行った場合、ゴム弾性や粒界融着により架橋後の微粉砕が困難となる。このような、粒径の大きな架橋ＰＴＦＥ粉末を他材料と混合する場合、架橋ＰＴＦＥ粉体を混合体中に均一に分散させるのが難しくなり、また、架橋ＰＴＦＥ粉体をコーティング材に用いた場合は表面の平滑性が損なわれるため、十分な耐摩耗性を得ることができず、使用範囲が限定されるという問題がある。
【０００４】
従って、本発明は、架橋後の微粉末状態の実現が容易であり、優れた耐摩耗性を有する成形体を実現できる架橋ＦＥＰ微粉末及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下であり、結晶化点が２３３℃以下で、且つ溶融粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする架橋ＦＥＰ微粉末を提供する。ここで、結晶化点とは、架橋ＦＥＰ微粉末を融点以上に加熱し、その後降温したときに再結晶化するときの温度をいう。
【０００６】
また、本発明は、平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下である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微粉末に、８０℃〜２８０℃の温度範囲で、且つ酸素濃度１０ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で、１ｋＧｙ〜１ＭＧｙの電離性放射線を照射することを特徴とする架橋ＦＥＰ微粉末の製造方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、架橋ＦＥＰ微粉末の平均粒径を１０μｍ以下、最大粒径を５０μｍ以下とするのは、他材料と混合する場合の分散の均一化を図り、また、コーティング材に用いた場合は表面の平滑化を図れるようにするためである。
【０００８】
本発明において、架橋ＦＥＰ微粉末の結晶化点が２３３℃以下で、且つ溶融粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上とするのは、ＦＥＰに十分な架橋度を付与して優れた耐摩耗性を実現するためである。
【０００９】
本発明において、ＦＥＰ微粉末を架橋するときの電離性放射線の照射は、酸素濃度１０ｔｏｒｒ以下の真空中又は不活性ガス雰囲気中で行われ、また、その照射線量は１ｋＧｙ〜１ＭＧｙの範囲内である。酸素濃度が１０ｔｏｒｒを越える雰囲気下では、十分な架橋効果を達成できず、又、電離性放射線の照射線量が１ｋＧｙ未満では十分な架橋効果を達成できず、１ＭＧｙを越えると伸び等の著しい低下を招く。
【００１０】
本発明においては、電離性放射線としては、γ線、電子線、Ｘ線、中性子線、あるいは高エネルギーイオン等が使用される。電離性放射線の照射を行うに際してのＦＥＰ微粉末の温度は、８０℃〜２８０℃の範囲であり、８０℃未満では効率よく架橋させることができず、２８０℃を越えるとＦＥＰ粉末同士が融着してしまって架橋後の粉砕が困難になり、微粉末を得ることができなくなる。
【００１１】
電離性放射線の照射を行うときの温度が比較的低い温度であれば、架橋時のＦＥＰ粉末同士の融着は極めて少ないが、高温になるとＦＥＰ粉末同士の融着が生じる。融着が生じた場合でも、２８０℃以下の温度で架橋した場合は、照射架橋後にジェットミル等を用いた粉砕を行うことにより照射架橋前のＦＥＰ微粉末と同程度の粒径の微粉末を得ることができる。
【００１２】
本発明の架橋ＦＥＰ微粉末は、平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下の架橋されたＦＥＰ微粉末であり、これを所定形状に成形することにより優れた耐摩耗性を有する成形体を得ることができる。架橋ＰＴＦＥ微粉末は、それ単独で、あるいは他の高分子材料、充填剤、着色剤等と混合した後所定形状に成形される。成形体とガラス繊維等との複合化も可能である。また、適当な溶媒に分散させてディスパージョンとし、コーティング等に使用できる。
【００１３】
【実施例】
［実施例１］
平均粒径６μｍ、最大粒径２２μｍのＦＥＰパウダ（喜多村製、ＫＢ−０ＦＪ）を使用し、酸素濃度０．５ｔｏｒｒの真空下、８０℃に加熱して線量率３ｋＧｙ／時間のγ線を５０ｋＧｙ照射した。照射後のＦＥＰパウダをピンミル（奈良機械製作所製１６０Ｚ）を用い、回転数が１４０００ｒｐｍ、微粉末の供給量が７．０ｋｇ／時間の条件で粉砕して架橋ＦＥＰ微粉末を得た。
【００１４】
この架橋ＦＥＰ微粉末について、粒度分布、結晶化点、融点、溶融粘度を測定し、その結果を表１に示した。各特性の測定方法は次の通りである。
粒度分布：マイクロトラック法により測定した。
結晶化点：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、２０℃／分でもって３２０℃から降温したときの降温時のＤＳＣ曲線の発熱ピークから求めた。
溶融粘度：フローテスタ（ダイの長さ８mm、直径２mm）を使用し、温度３８０℃、荷重１０ｋｇｆで測定した。
【００１５】
また、架橋ＦＥＰ微粉末を、電熱プレスで圧縮成形して（３５０℃、１００ｋｇｆ／cm2で１分間圧縮・保持）厚さ０．５mmシートを作製し、このシートを用いて比摩耗量を測定し、その結果を表１に併せて示 した。比摩耗量の測定は、リングオンディスク型摩擦摩耗試験装置（ＪＩＳＫ７２１８）を使用し、相手材に表面粗さ０．８μｍのＳＵＳ３０４を用い、面圧０．３９ＭＰａ、周速１２５ｍ／分、室温で行った。
【００１６】
［実施例２］
加熱温度を２００℃、照射線量を１００ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射し、その後粉砕して架橋ＦＥＰ微粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。
【００１７】
［実施例３］
加熱温度を２８０℃、照射線量を１５０ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射し、その後粉砕して架橋ＦＥＰ微粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。
【００１８】
［実施例４］
加熱温度を２００℃、照射線量を８０ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射して、架橋ＦＥＰ微粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。なお、比摩耗量の測定は、架橋ＦＥＰ微粉末５０重量部とＰＴＦＥモールディングパウダ（住友３Ｍ社製、ＴＦＭ−１７００）５０重量部をヘンシェルミキサによって混合し、ホットフォーミング成形（予備成形圧力：５００ｋｇｆ／cm2、焼成温度：３６０℃、冷却圧力：３５０ｋｇｆ／cm2）したものを厚さ０．５mmのシートにスカイビングしたものを使用した。
【００１９】
［実施例５］
加熱温度を２００℃、照射線量を１００ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射して、架橋ＦＥＰ微粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。比摩耗量の測定は、架橋ＦＥＰ微粉末１５重量部とＰＦＡディスパージョン（ダイキン社製、ＡＣＸ−３１）８５重量部を混合し、静電粉体塗装によりアルミニウム板にスプレーし、３４０℃に３０分間保持することにより焼成したものについて、リングオンディスク型摩擦摩耗試験装置（ＪＩＳＫ７２１８）を使用し、相手材に表面粗さ０．８μｍのＳＵＳ３０４を用い、面圧０．１ＭＰａ、周速５０ｍ／分、室温で行った。 なお、塗装面の表面粗さＲａは０．４８μｍであった。
【００２０】
［比較例１］
平均粒径６μｍのＦＥＰパウダ（喜多村製、ＫＢ−０ＦＪ）について、未架橋状態で実施例１と同様の評価を行った。また、このＦＥＰパウダを、電熱プレスで圧縮成形して（３００℃、１００ｋｇｆ／cm2で１分間圧縮・保持）厚さ０．５mmシートを作製し、実施例１と同様にして比摩耗量を測定した。
【００２１】
［比較例２］
加熱温度を５０℃、照射線量を２００ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射し、その後粉砕して架橋ＦＥＰ微粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。
【００２２】
［比較例３］
加熱温度を３００℃、照射線量を１５０ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射した。その後ジェットミルで粉砕を試みたが、照射時の温度が高すぎたため粉末同士が融着し、粉砕できなかった。
【００２３】
［比較例４］
平均粒径２５μｍ、最大粒径１５０μｍのＦＥＰパウダ（喜多村製、粗粉砕品）を使用し、加熱温度を２００℃、照射線量を８０ｋＧｙとした以外は実施例１と同様にして照射し、その後粉砕して架橋ＦＥＰ粉末を得、実施例１と同様の評価を行った。なお、比摩耗量の測定は、架橋ＦＥＰ粉末５０重量部とＰＴＦＥモールディングパウダ（住友３Ｍ社製、ＴＦＭ−１７００）５０重量部を使用し、実施例４と同様にして作製したシートについて行った。
【００２４】
［比較例５］
平均粒径６μｍのＦＥＰパウダ（喜多村製、ＫＢ−０ＦＪ）の未架橋状態のもの１５重量部とＰＦＡディスパージョン（ダイキン社製、ＡＣＸ−３１）８５重量部を混合し、実施例５と同様に焼成したものについて、実施例５と同様にして比摩耗量を測定した。なお、塗装面の表面粗さＲａは０．４４μｍであった。
【００２５】
【表１】
表１から明らかな通り、実施例１〜５の架橋ＦＥＰ微粉末は、粒径、結晶化点及び溶融粘度のいずれも本発明で規定する範囲にある架橋された微粉末であり、単独使用の場合（実施例１〜３）及び他材料と混合して使用した場合（実施例４、５）のいずれにおいても耐摩耗性に優れている。比較例１は、非架橋のＦＥＰ微粉末であり、粒径は小さいものの、耐摩耗性が劣っている。比較例２は、ＦＥＰ加熱温度を低くして電離性放射線を照射したものであり、架橋よりも分子切断が優性となり、粒径は小さいものの耐摩耗性が劣っている。比較例３は、ＦＥＰ加熱温度を高くして電離性放射線を照射したものであり、耐摩耗性は優れるものの粉末同士の融着が著しく微粉砕が不可能であった。比較例４は、粒径の大きいＦＥＰ微粉末を使用したものであり、ＰＴＦＥパウダ中への分散が悪く、耐摩耗性が劣っている。比較例５は、非架橋のＦＥＰ微粉末を他材料と混合してコーティングしたものであり、表面粗さは低いものの耐摩耗性が劣っている。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきた通り、本発明は、平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下であり、結晶化点が２３３℃以下で、且つ溶融粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上である架橋ＦＥＰ微粉末を提供するものであり、これを使用することにより、優れた耐摩耗性を有する成形体を容易に実現できるようになる。
Claims (3)
- 平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下であり、結晶化点が２３３℃以下で、且つ溶融粘度が５０００Ｐａ・ｓ以上であることを特徴とする架橋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微粉末。
- 平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下である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微粉末に、８０℃〜２８０℃の温度範囲で、且つ酸素濃度１０ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で、１ｋＧｙ〜１ＭＧｙの電離性放射線を照射することを特徴とする架橋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微粉末の製造方法。
- 平均粒径が１０μｍ以下で最大粒径が５０μｍ以下である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微粉末に、８０℃〜２８０℃の温度範囲で、且つ酸素濃度１０ｔｏｒｒ以下の雰囲気中で、１ｋＧｙ〜１ＭＧｙの電離性放射線を照射し、その後粉砕することを特徴とする架橋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微粉末の製造方法。
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