JP4213167B2 - 充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法 - Google Patents
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Description
フッ素樹脂、充填材および加工助剤を含有するシート形成用樹脂組成物を、ロール温度を40〜80℃として圧延する工程を含み、
該加工助剤が、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤重量を100質量%とする。)含んでなる
ことを特徴としている。
前記組成物中には、前記加工助剤がフッ素樹脂と充填材との合計100重量部に対して5〜50重量部含まれることが好ましい。
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、上記した本発明の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法により製造されることを特徴としている。
<フッ素樹脂>
フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)の他、変性PTFE、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)、三フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレンエチレン共重合樹脂(FEP)および四フッ化エチレン−パーフロロアルキル共重合樹脂(PFA)など、従来より公知のフッ素樹脂をいずれも好ましく用いることができる。これらの中でも、特に、乳化重合によって得られたPTFEを使用することが押出成形、圧延などを行う際の加工性の面で好ましい。
充填材としては、目的に応じて、黒鉛、カーボンブラック、膨張黒鉛、活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素系充填材;タルク、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、等の無機充填材;またはPPS等の樹脂の粉体;
等が用いられる。また、炭素繊維、アラミド繊維、ロックウール等からなる繊維材長10mm以下の繊維材を充填材として用いても良い。
前記フッ素樹脂シート形成用組成物中には、加工助剤が含まれる。
本発明で用いられる加工助剤は、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上、好ましくは50質量%以上含んでおり(ただし、加工助剤重量を100質量%とする。)、特に好ましくは、本質的に、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤のみからなる。
これらの成分が含まれたフッ素樹脂シート形成用樹脂組成物を調製するには、上記各成分を任意の順序で一度に、あるいは少量ずつ複数回に分けて容器内に添加し、攪拌・混合等すればよい。
一般的な充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法は、撹拌工程、予備成形工程、圧延工程、乾燥工程、焼成工程をこの順序で含んでいる。
撹拌工程では、上述のように、フッ素樹脂、充填材、加工助剤を任意の順序で撹拌、混合する。撹拌効率が悪い場合には、加工助剤を多く添加し、撹拌終了後に余分な加工助剤を濾過により除去しても良い。
予備成形工程では、前記フッ素樹脂シート形成用樹脂組成物を押出成形し、プレフォー
ム(押出成形物)を製造する。
本発明の製造方法においては後述する圧延工程において加工助剤を徐々に揮発させるため、混合工程および予備成形工程は、温度を加工助剤が揮発しないよう、圧延工程におけるロール温度よりも低い温度下で行うことが好ましい。
予備成形工程に続く圧延工程では、プレフォームを、二軸ロールに代表される圧延ロール間を通過させてシート状に圧延、成形する。従来技術においては、圧延工程は非加熱下で、具体的には室温付近の10〜30℃程度の温度下で行われており、しかも加工助剤としては分留温度の高い(たとえば180〜250℃)石油系炭化水素溶剤が一般的に用いられていたため、この圧延工程では加工助剤はほとんど揮発することはなかった。
一方、圧延工程を40℃よりも低い温度で行うと、加工助剤が揮発し難くなる傾向にある。また、80℃を越える温度で圧延を行うと、加工助剤が過度に揮発してしまい、圧延工程初期の時点で残存する加工助剤が少なくなるため、フッ素樹脂を充分に膨潤させ、繊維化させることができず、得られる充填材入りフッ素樹脂シートの強度が劣る傾向にある。また、組成物中の加工助剤が急激に気化することにより膨れ現象が生じ、充填材入りフッ素樹脂シートの気密性も低下する傾向にある。
乾燥工程では、前記の圧延されたシートを常温で放置するか、フッ素樹脂の沸点以下の温度で加熱することにより、加工助剤を除去する。
焼成工程では、乾燥後シートをフッ素樹脂の融点以上の温度で加熱、焼結させる。加熱温度としては、シート全体を均一に焼成する必要があることと、過度の高温ではフッ素系有害ガスが発生することとを考慮すると、フッ素樹脂の種類によっても多少異なるが、たとえば340〜370℃が適当である。
このような本発明の製造方法によって、充填材入りフッ素樹脂シートが製造される。この充填材入りフッ素樹脂シートは、応力緩和性と気密性とが共に高く、JIS R3453に準拠
した引張り強さは8MPa以上であり、かつ該シートから作成したφ48mm×φ67mm×厚さ1.5mmガスケット試験片に対して、面圧19.6MPa(200kgf/cm2G)、窒素ガス内圧0.98MPa(1.0kgf/cm2G)として気密試験を行った場合の漏洩量は9×10-5Pa・m3/s以下であり、好ま
しくは前記引張り強さは10MPa以上であり、かつ漏洩量は7×10-5Pa・m3/s以下である。
以下、本発明の製造方法を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
厚さ1.5mmのシートから試験片を作成し、以下のように気密性および引張強度を測定し
た。
φ48mm×φ67mmの寸法に打ち抜いたガスケット試験片を、φ100mm×高さ50mm、表
面粗さRmax=12μmの鋼フランジ間に装着し、圧縮試験機により面圧19.6MPa(200kgf/cm2G)となるよう荷重を負荷した。フランジに設けられた圧力導入用の貫通孔からガスケット内径側に窒素ガス内圧0.98MPa(1.0kgf/cm2G)を負荷した後圧力導入配管を封じ、1時間保持した。保持前後の圧力変化を圧力センサで読み取り、圧力降下から漏洩量を求めた。
JIS R3453に準拠して試験片を作成し引張り強さを測定した。
[実施例1]
PTFEファインパウダー(CD−1、旭硝子(株)製)400g、
NK−300(微粉末クレー、昭和KDE(株)製)600g、および
アイソパーC(炭化水素系有機溶剤、分留温度:97〜104℃、エクソンモービル(有))250g
をニーダーで5分間混合した後、室温(25℃)で16時間放置することにより熟成させ、シート形成用組成物を調製した。
このプリフォームを、ロール径700mm、ロール間隔20mm、ロール速度6m/分、ロール温度40℃の条件下で二軸ロールにより圧延した。この圧延の直後に、得られた
シートを、ロール間隔を10mmとして再度圧延した。さらに、この圧延の直後に、得られたシートを、ロール間隔を5mmとして再度圧延した。最後に、この圧延の直後に、得られたシートを、ロール間隔を1.5mmとして再度圧延し、厚さ1.5mmのシートが得られた。
このシートガスケットの漏洩量(気密性)は4.0×10-5Pa・m3/s、引張り強さは11MPaであった。
アイソパーC 250gに替えて、アイソパーC 125gおよびアイソパーG(炭化水素系有機溶剤、分留温度:158〜175℃、エクソンモービル(有))125gを用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[実施例3]
ロール温度を40℃から80℃に変更した以外は実施例2と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[比較例1]
アイソパーC 250gに替えてアイソパーG 250gを用い、ロール温度を40℃から80℃に変更した以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[比較例2]
アイソパーC 250gに替えてアイソパーG 250gを用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[比較例3]
アイソパーC 250gに替えてアイソパーM(炭化水素系有機溶剤、分留温度:21
8〜253℃、エクソンモービル(有))250gを用い、ロール温度を40℃から80℃に変更した以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[比較例4]
ロール温度を40℃から25℃に変更した以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
[比較例5]
ロール温度を40℃から100℃に変更した以外は実施例1と同様の方法でシートガス
ケットを製造した。
あった。
Claims (4)
- フッ素樹脂、充填材および加工助剤を含有するシート形成用樹脂組成物を、ロール温度を40〜80℃として圧延する工程を含み、
該加工助剤が、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤重量を100質量%とする。)含んでなる
ことを特徴とする充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。 - 前記組成物中の前記フッ素樹脂と前記充填材との質量比が、フッ素樹脂:充填材=1:0.1〜2であることを特徴とする請求項1に記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。
- 前記組成物中に前記加工助剤が、フッ素樹脂と充填材との合計100重量部に対して5〜50重量部含まれることを特徴とする請求項1または2に記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。
- 前記圧延工程により調製された圧延シートをさらに圧延する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。
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