JP5176375B2 - 水性分散体の製造方法及び水性分散体 - Google Patents
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本発明は、98%積算粒子径が1〜10μm、かつ、平均粒子径が0.3〜5μmであるフッ素樹脂粒子が分散していることを特徴とする水性分散体である。
以下に本発明について詳細に説明する。
CX2=CX1−Rf−CH2OH
(X、X1は同じか又は異なり、水素原子又はフッ素原子であり、Rfは炭素数1〜40の2価のアルキレン基、炭素数1〜40の含フッ素オキシアルキレン基、炭素数1〜40のエーテル結合を含む含フッ素アルキレン基又は炭素数1〜40のエーテル結合を含む含フッ素オキシアルキレン基を表わす。)で示される単量体が好ましい。
塗装方法や要求膜厚によっては、15質量%以下の低い濃度でも好適に使用される。
官能基含有フッ素樹脂(RAP)粉末の製造(懸濁重合)
PFA粉末の製造(懸濁重合)
製造例1において、パーフルオロ(1,1,9,9−テトラハイドロ−2,5−ビストリフルオロメチル−3,6−ジオキサ−8−ノネノール)(式(1)で示される化合物)を用いないこと、更にメタノールを240g使用すること以外は、製造例1と同様にして合成を行ない、官能基を含まないPFA白色紛末597gを得た。得られた粉末の粒子径をレーザー回折式粒度分析装置により測定したところ、平均粒子径が244μm、98%積算粒子径が640μmであった。
TFE/PPVE=98.2/1.8モル%
Tm=310℃
Td=469℃(1%重量減)
メルトフローレート=24g/10minであった。
官能基含有フッ素樹脂粉末の製造(乳化重合)
撹拌機、バルブ、圧力ゲージ、温度計を備えた3リットルガラスライニング製オートクレーブに純水1500ml、パーフルオロオクタン酸アンモニウム9.0gを入れ、窒素ガスで充分置換したのち、真空にし、エタンガス20mlを仕込んだ。ついで、パーフルオロ(1,1,9,9−テトラハイドロ−2,5−ビストリフルオロメチル−3,6−ジオキサ−8−ノネノール)(式(1))の3.8g、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)18g、を窒素ガスを用いて圧入し、系内の温度を70℃に保った。
PFA粉末の製造(乳化重合)
製造例3において、パーフルオロ(1,1,9,9−テトラハイドロ−2,5−ビストリフルオロメチル−3,6−ジオキサ−8−ノネノール)(式(1)で示される化合物)を用いないこと、更にメタノールを240g使用すること以外は、製造例3と同様にして合成を行ない、官能基を含まないPFA597gを得た。水性分散体中のポリマーの濃度は9.7質量%、動的光散乱法で測定した平均粒子径は0.12μmであった。
TFE/PPVE=98.2/1.8モル%
Tm=310℃
Td=469℃(1%重量減)
メルトフローレート=24g/10minであった。
前処理例1
上記製造例1〜2で得られた粉末を乾式粉砕し、粉砕後の粒子から分散液を得た。
装置A:ロータースピードミル(商品名、フリッチュ・ジャパン社製)
ローターで粉砕された後、0.12mm径のメッシュを通過した粒子が得られる。
装置B:パルペライザ(商品名、ホソカワミクロン社製)
ローターで粉砕された後、0.3mm又は0.5mmのメッシュを通過した粒子が得られる。
装置C:エアジェットミル(商品名、アイエムマテリアル社製)
エアジェット気流で噴射された粉体同士が衝突して粉砕された後、分級装置でふるいにかけられ、目的の粒子径を有する粒子が得られる。
樹脂 30質量部
水 68.6質量部
シリコン系界面活性剤 0.6質量部(有効成分として)
(商品名、FZ−77、東レダウコーニング社製)
炭化水素系界面活性剤 0.8質量部(有効成分として)
(商品名、TDS80、第一工業製薬社製)
樹脂 30質量部
水 68.2質量部
アセチレン系界面活性剤 1.8質量部(有効成分として)
(商品名、ダイノール604、エアープロダクツジャパン社製)
樹脂 30質量部
水 64.0質量部
アセチレン系界面活性剤 3.0質量部(有効成分として)
(商品名、サーフィノール440、エアープロダクツジャパン社製)
炭化水素系界面活性剤 3.0質量部(有効成分として)
(商品名、TDS80、第一工業製薬社製)
上記製造例1で得られた粉末を上述の配合Aを有する分散液とした後、湿式粉砕し、湿式粉砕後に得られる液をそのまま工程(2)で用いる分散液とした。
装置D:ホモディスパー(特殊機化工業社製 商品名、TKホモミキサー)
水と界面活性剤中で、高速回転する羽根で粉砕する。
装置E:ビーズミル(アイメックス社製湿式微粒分散機)
水と界面活性剤中に樹脂と同量のガラスビーズ(1.5mm)を入れ、回転する羽根でかき混ぜて、ビーズで押しつぶしながら粉砕する。
装置F:ホモジナイザー(商品名、POLYTRON社製)
水と界面活性剤中で、高速で回転する固定外刃と回転内刃との間で粉砕する。
○: 気泡が観察されなかった。
△: 気泡が少し観察された。
×: 多くの気泡が観察された。
前処理により得られた分散液を、以下の装置により表1記載の回数処理した。
装置G:マイクロフルイタイザー(商品名、みずほ工業社製)
高圧で二股に分かれた液をノズルから噴出させ、衝突させて粉砕する。
装置H:ナノ3000(商品名、美粒社製)
高圧で狭いノズルを通した液を壁に衝突させて粉砕する。
装置I:ナノマイザー(商品名、吉田機械興業社製)
超硬質材に数百ミクロンの小径穴(ノズル)を形成し、その穴を高圧下に通過させて破砕する。
(1)固形分濃度の測定
アルミカップに試料液を約1g量り入れ、試料の質量を測定した後、加熱乾燥炉を用いて320℃で20分間乾燥し、デシケーター中で室温で20分間放冷した後、残存質量を測定し、下記式より固形分を測定した。
固形分(質量%)=加熱後の試料質量/加熱前の試料質量×100
ローターの標線が液面につかる量の試料液を200〜300ccのガラス瓶に入れ、液温度を25.0±0.5℃に調整した後、B型回転粘度計に取り付けた適正なローターを用い、60rpmの回転速度で1分間液中でローターを回転させた後の粘度を読み取り、記録した。
電磁式膜厚測定機(株式会社ケツト科学研究所社製、COATING THICKNESS TESTER LZ−330)により、乾燥後の塗膜厚を測定した。
専用のセルに試料を入れ、適正な濁度になるように調整したのち、遠心沈降式粒度分布測定装置(堀場製作所製CAPA700)により測定した光散乱強度分布からミーの理論に基づき解析、演算して決定した。
また、乳化重合によって得られた分散液の平均粒子径は、動的光散乱法による粒子径測定装置(大塚電子製FPER−1000)により測定した。
得られた水性分散体をエアースプレー塗装により化成処理アルミ板に乾燥後の膜厚が1〜5μmになるように塗装し、100℃で20分間赤外線炉で予備乾燥した後、320℃で30分間、熱風乾燥炉で乾燥して得られた塗膜の表面を観察した。
結果を表1に示す。
(1)粉砕の可否
○: 工程(2)により粉砕できた。
×: 工程(2)において、粉砕できなかった。
(2)流動性(液粘度)
○: 2000cps未満
△: 2000cps以上4000cps未満
×: 4000cps以上
(3)外観クラック
○: 目視で外観クラックが観察されなかった。
×: 目視で外観クラックが観察された。
Claims (14)
- フッ素樹脂粒子を気体雰囲気下で粉砕する工程(1)、
前記工程(1)で粉砕されたフッ素樹脂粒子を水性媒体に分散させ、50〜10000kg/cm2の圧力下、幅50〜500μmの通路を通過させることによりフッ素樹脂粒子を更に粉砕する工程(2)
を含み、
工程(1)で粉砕されたフッ素樹脂粒子は、98%積算粒子径が通路の幅以下である
ことを特徴とする、
98%積算粒子径が1〜10μm、かつ、平均粒子径が0.3〜5μmであるフッ素樹脂粒子が分散した水性分散体の製造方法。 - 工程(1)は、フッ素樹脂粒子の98%積算粒子径が通路の幅以下となるまで粉砕するものである
請求項1記載の製造方法。 - 工程(1)は、98%積算粒子径が100〜2000μm、かつ、平均粒子径が25〜1000μmのフッ素樹脂粒子を粉砕するものである
請求項1又は2記載の製造方法。 - 水性媒体は、水と界面活性剤とを含むものである
請求項1、2又は3記載の製造方法。 - 水性媒体は、水とアセチレン系界面活性剤とを含むものである
請求項1、2、3又は4記載の製造方法。 - 工程(1)は、液体を含まない状態で固形物を粉砕する装置を用いて粉砕するものである
請求項1、2、3、4又は5記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、懸濁重合により得られたフッ素樹脂からなるものである
請求項1、2、3、4、5又は6記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテルよりなる群から選択される少なくとも1種の含フッ素エチレン性単量体を重合することにより得られる含フッ素重合体からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、カルボン酸塩基、カルボキシエステル基、エポキシ基、アミノ基よりなる群から選択される少なくとも1種の官能基を有する官能基含有含フッ素エチレン性単量体と、前記の官能基を有さない含フッ素エチレン性単量体とを共重合して得られる官能基含有含フッ素エチレン性重合体からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。 - 官能基を有さない含フッ素エチレン性単量体は、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテルよりなる群から選択される少なくとも1種の含フッ素エチレン性単量体である
請求項9記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、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、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/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、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、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/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、クロロトリフルオロエチレン/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、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/クロロトリフルオロエチレン/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、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン/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、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/エチレン/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、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド/テトラフルオロエチレン共重合体、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/ビニリデンフルオライド/テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド/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、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/ビニリデンフルオライド/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よりなる群から選択される少なくとも1種の重合体からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、官能基含有パーフルオロ重合体からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、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からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。 - フッ素樹脂粒子は、官能基含有含フッ素エチレン性単量体/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からなるものである
請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の製造方法。
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