JP7153439B2

JP7153439B2 - ポリテトラフルオロエチレン組成物

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Publication number: JP7153439B2
Application number: JP2017231723A
Authority: JP
Inventors: 恒雄越前
Original assignee: Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Current assignee: Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2037-12-01
Also published as: JP2022140773A; JP2018109149A

Description

本発明は、高速撹拌によるドライブレンド（粉体混合）によって、変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと充填材の均一な分散混合が可能であり、また生産性にも優れるポリテトラフルオロエチレン組成物に関する。

ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」ともいう。）は、摩擦係数が低く、また耐熱性や耐薬品性に非常に優れていることから、この性質を利用して様々な目的に利用されている。

ＰＴＦＥの重合方法には、テトラフルオロエチレン（以下、「ＴＦＥ」ともいう。）の水性媒体中での乳化重合法と懸濁重合法の２種類が一般的に用いられている。

乳化重合法により得られるＰＴＦＥは、ファインパウダーと呼ばれ、水性分散液から凝集後に取り出し、乾燥させることにより得られる。ファインパウダーはせん断力を加えて繊維化するという特徴があり、それを利用して、ナフサなどの押出助剤と混合後に予備圧縮し、予備成形体をシリンダーから押出成形することで電線被覆成形することができ（ペースト押出成形）、このとき、導電材や発泡剤などの充填材を加えて性能を付加することができる。また、ペースト押出後に延伸することで、多孔質膜とすることができる。更に、少量のＰＴＦＥで多くの粒子を絡め取ることが可能であるので、燃料電池やキャパシタの電極材料（バインダー）としても用いられている。

一方、懸濁重合法により製造されたＰＴＦＥは、モールディングパウダーと呼ばれ、ファインパウダーに比べて繊維化しにくく、コストも安い。そこで、モールディングパウダーは、圧縮成形後に熱処理した円柱状のビレットを削り出し各種の部品としたり、薄く剥いだシート（ｓｋｉｖｅｄｓｈｅｅｔ）としたりして、種々の用途に用いられている。

また、耐摩耗性や耐クリープ性を改善するために各種の充填材を配合させた充填材入りモールディングパウダーは、摺動部材やシール部材として一般的に用いられている。しかし、モールディングパウダーは、比較的粒子が大きく、そして硬いことから、圧縮成型時に潰れにくく充填材との間に空隙ができる。これがボイド発生の要因となり、延伸時の破断起点となる。また、樹脂と充填材の密着性が悪く、成形品から充填材が脱離して、耐摩耗性が悪化する要因ともなっている。

さらに、充填材入りモールディングパウダーは、自動車のオイルシールリングにも用いられており、この場合、自動車の軽量化のためにアルミニウムなどの軟質金属が素材として用いられることが増えていることから、摺動性と共に、摺接対象である軟質金属を傷つけないことが求められている。そのような特性を満たす充填材として、チタン酸カリウム塩や酸化亜鉛などの金属酸化物が好適であるが（例えば、特許文献１、特許文献２）、充填剤入りモールディングパウダーでは、水系媒体を用いた造粒（湿式造粒）が行われることが多いため、この場合、水と親和性の大きい金属酸化物が水相に脱離してしまうことが問題となる。

このような事情から、ＰＴＦＥモールディングパウダーの代わりに、充填材との密着性に優れるＰＴＦＥファインパウダーの使用が検討されている。

ＰＴＦＥと充填材を混合する方法としては、乾燥状態で直接混合するドライブレンド（
粉体混合）が最も簡便で、短時間で混合ができ、生産性が良いのだが、ファインパウダーの場合、高速撹拌を行うと、凝集物が生成したり、混合用装置の内壁にファインパウダーが付着して均一な混合ができないという問題がある。また、かといって低速で混合すると、均一な混合に時間がかかるため、生産性の低下が問題となる。このため、重合後の水性分散液に充填材を分散させ、同時に凝析させる方法（共凝析・共凝集）（特許文献３、特許文献４）、また混合用の容器自体を転動させることで攪拌するタービュラーミキサーなどが用いられてきたが、これらの方法も生産性が悪いことから、根本的な解決とはなっていない。

そこで更に、このような問題に対してＰＴＦＥファインパウダーと充填材を１０℃未満でドライブレンドする方法も提案されているが（特許文献５）、この方法も、冷却による生産性の低下やコスト増の問題があり、満足のいく方法とは言い難い。

したがって、より好適なＰＴＦＥファインパウダーと充填材とのドライブレンドの方法が望まれている。

特許第４３８６６３３号公報特開２０１６－１６４２１６号公報特公昭４８－１２０５２号公報特開昭５６－１８６２４号公報特開２０１５－１５１５４３号公報

本発明の目的は、ＰＴＦＥファインパウダーと充填材とを高速撹拌によりドライブレンドしても、ファインパウダーの凝集物の生成や混合用装置の内壁への付着が抑制される、ＰＴＦＥファインパウダーと充填材を含むＰＴＦＥ組成物を提供することにある。

本発明は、上記組成物中のＰＴＦＥファインパウダーとして、ＲＲ（ＲｅｄｕｃｔｉｏｎＲａｔｉｏ、シリンダー面積／オリフィス面積）１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ＰＴＦＥファインパウダーを用いることにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
１．ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと、充填材とを含むポリテトラフルオロエチレン組成物。
２．上記１に記載のポリテトラフルオロエチレン組成物を成形してなる成形品。
３．摺動用材料またはシール材料である、上記２に記載の成形品。
４．電線被覆材料または多孔質膜材料である、上記２に記載の成形品。
５．ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと、充填材をドライブレンドすることを含む、上記１に記載のポリテトラフルオロエチレン組成物の製造方法。

本発明によれば、簡便なドライブレンドを利用して、高速撹拌により短時間にＰＴＦＥファインパウダーと充填材とを含むＰＴＦＥ組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、粒径の小さいファインパウダーと充填材とを均一に混合でき、
充填材の凝集による欠陥が抑止されることから、充填材の効果が少量でも得られるようになり、またクリープ変形量を小さくすることができる。
更に、ファインパウダーを用いる本発明の組成物では、モールディングパウダーと比べて一般的に柔らかいことから、充填材との間に空隙生成が少ない密な構造となる（密着性が高くなる）。このため、本発明の組成物を成形してなる成形品は、より優れた引張特性、圧縮特性を有し、また摺動中の充填材の脱落が抑制されることから摩耗特性にも優れ、更に組成物を圧縮成形する際の圧力がモールディングパウダーよりも小さくて済むという利点も有する。

また、本発明のＰＴＦＥ組成物の具体的な用途として、自動車のトランスミッションやショックアブソーバーなどのオイルシールリングの材料が挙げられる。オイルシールリングは微小な動きに追従するため、リング自体に荷重がかかった際にクラックによる破損が起こらずに変形することが求められる。また、シールリングをシリンダに装着する際に、弾性変形が可能であれば装着が容易になるという利点もある。ショックアブソーバーのシールリングとして用いるには、ＡＳＴＭＤ－４８９４に準拠した引張試験で引張伸度が１００％以上であることが望ましく、２５０％以上であることがより望ましい。本発明のＰＴＦＥ組成物は、充填材が細かく分散しており、またモールディングパウダーよりも柔軟性に富むことから、この用途に好適に用いることができる。

実施例２で得られた６４１－Ｊ／炭素繊維の混合物（粉）の実体顕微鏡写真（３００倍）である。比較例５で得られた６－Ｊ／炭素繊維の混合物（粉）の実体顕微鏡写真（３００倍）である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）組成物は、ＲＲ（ＲｅｄｕｃｔｉｏｎＲａｔｉｏ、シリンダー面積／オリフィス面積）１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ファインパウダーと、充填材とを含む。

本発明において「変性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ファインパウダー」とは、乳化重合で得られたラテックス（水性分散液、ディスパージョン）を凝析・乾燥して得られたＰＴＦＥ粒子（粉）であり、またテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と共重合可能な単量体（コモノマー）が１質量％以下の範囲で含まれるＴＦＥ共重合体のファインパウダーである。変性ＰＴＦＥでは、コモノマーの存在により、分子鎖同士が滑りにくくなるため、樹脂の強度、弾性係数が大きくなり、耐クリープ性も改善される。しかし、コモノマーの量が１質量％を超えると、ＰＴＦＥの摺動性が低下すると共に、融点以上の温度で流動性を示すようになるため、高温下での使用に適さなくなる。

本発明においてＴＦＥと共重合可能な単量体としては、不飽和結合を含み、ラジカル重合が可能な単量体であれば特に限定されることなく使用できる。ただし、耐熱性および耐薬品性などのＰＴＦＥの優れた性能を維持するためには、フッ素を含有する単量体を使用することが好ましい。例えば、炭素数３以上、好ましくは、炭素数３～６個のフルオロアルケン、例えばパーフルオロプロペン、パーフルオロブテン、パーフルオロペンテン、パーフルオロヘキセン、炭素数３～６個のフルオロ（アルキルビニルエーテル）、例えば、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）、およびクロロトリフルオロエチレンなどが挙げられ、好ましくは、炭素数３～６個のフルオロアルケンや炭素数４～５個のフルオロ（アル
キルビニルエーテル）である。

本発明における変性ＰＴＦＥファインパウダーは、既知の方法により調製することができるが、市販されているものを使用してもよい。市販の変性ＰＴＦＥファインパウダーは、例えば、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊである。

本発明における変性ＰＴＦＥファインパウダーの平均粒径は３５０μｍ～６５０μｍであることが好ましい。本明細書において平均粒径とは、ふるい分け法によって得られる粒度分布における積算値５０％（体積基準）での粒径を意味する。
本発明における変性ＰＴＦＥファインパウダーの標準比重（ＳＳＧ）は、２．１００～２．２００であることが好ましく、２．１２０～２．１８０であることがより好ましい。標準比重（ＳＳＧ）はＡＳＴＭＤ－４８９５に準拠して測定される。

本発明における変性ＰＴＦＥファインパウダーは、ペースト成形時の絞り比（ＲＲ：ＲｅｄｕｃｔｉｏｎＲａｔｉｏ、シリンダー面積／オリフィス面積）１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さいことを特徴とする。本発明においてＲＲ１６００とは、上記計算式により得られる値について、１０の位を四捨五入して１６００となるものである。

押出圧を測定するための試験サンプルは、変性ＰＴＦＥファインパウダーに押出助剤を全体の１６.２質量％になるように配合した混合物を用いる。押出助剤は、石油系炭化水素から製造されている潤滑剤で、その初溜点が１１０℃以上、乾点が１４５℃以下のものを使用する。そのような押出助剤の一例として、イソパラフィン系炭化水素が挙げられ、具体的には例えば、エクソンモービル社製アイソパーＥ（ＩＳＯＰＡＲ^TM ＥＦＬＵＩＤ）、出光興産株式会社製出光スーパゾルＦＰを挙げることができる。また押出条件は、ＲＲが１６００であり、温度は３０±２℃であり、押出速度は１８ｍｍ／分とする。

本発明において「充填材」は、成形品の各種物性を改善するために用いられる粉状の物質であり、各種の有機・無機充填材を用いることができる。有機充填材としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、全芳香族ポリエステル樹脂などのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。無機充填材としては、金属粉、金属酸化物（酸化アルミ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン等）、チタン酸金属塩、ガラス、セラミックス、炭化珪素、酸化珪素、窒化ホウ素、弗化カルシウム、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト、コークス、マイカ、タルク、硫酸バリウム、二硫化モリブデンなどが挙げられる。必要に応じてこれらを複数組み合わせて用いることもできる。

充填材の形状としては、粒子状、繊維状、フレーク状など、各種の形状の充填材が使用可能である。

本発明のＰＴＦＥ組成物における充填材の組成比は、０．１～９０．０体積％の範囲にあることが好ましく、より好ましくは５．０～７０．０体積％の範囲である。下限を下回ると、充填材添加の効果が得にくい上に、混合時にＰＴＦＥが攪拌機の内壁に付着しやすくなるという不具合がある。上限を上回ると、成形が困難になったり、得られた成形品の物性（引張強度や伸びなど）が悪化したりという不具合がある。

本発明のＰＴＦＥ組成物には、潤滑性、導電性、発泡防止など求める特性に応じて、固体潤滑剤、酸化安定剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、難燃剤、顔料などの１種または２種以上の各種添加剤を含有していてもよい。例えば、追加成分として固体潤滑剤を数％配合することは、自己潤滑性の向上に有用であり、固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブデ
ン、窒化ホウ素などが挙げられる。

本発明の「成形品」とは、本発明のポリテトラフルオロエチレン組成物を成形してなるものである。成形方法としては、特に限定されるものではないが、公知の成形方法、例えば、ラム押出成形、圧縮成形、アイソスタティック成形、ホットコイニング成形などが挙げられ、更に従来はファインパウダーによる細径電線被覆などに用いられてきたペースト押出成形も利用できる。

本発明の成形品は、耐熱性や耐薬品性に優れ、また各種充填材を配合させることにより耐摩耗性や耐クリープ性も改善されることから、これらの性質が求められる各種用途に適用可能である。例えば、これまでもファインパウダーが用いられてきた電線被覆材料や多孔質膜材料に利用できるだけでなく、主にモールディングパウダーが用いられてきた摺動用材料またはシール材料にも利用できる。摺動用途としては、ベアリング、ロール、ピストンリング、オイルシールリング（ピストンリング、オイルシールリングはハウジングに対して摺動する）などが挙げられ、シール用途としては、オイルシールリング、ピストンリング、メカニカルシール、ベローフラムなどのパッキン類や、Ｏリングなどの固定シールとして分類されるガスケット類などがある。本発明の成形品は、特に自動車のオイルシールリングの材料として好適に利用できる。

本発明の組成物の製造における変性ＰＴＦＥファインパウダーと充填材との混合は、公知の各種方法が利用できるが、水や有機溶剤などの液媒体を用いない乾燥条件下でのドライブレンド（粉体混合）が最も簡便であり、好ましい。本発明によれば、高速撹拌でドライブレンドを行っても、凝集物の生成や、混合用装置の側壁への付着が抑えられ、短時間で均一な混合が可能となる。

本発明においてドライブレンドを行う装置としては、特に限定されるものではないが、攪拌羽根付き機械式攪拌装置（攪拌羽根付きミル、カッターミキサー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー、チョッパー付Ｖ型ブレンダー、チョッパー付ダブルコーンミキサーなど各種ミキサー）、ロッキングミキサー、タービュラーミキサーなどが挙げられる。

本発明において変性ＰＴＦＥファインパウダーと充填材をドライブレンドする攪拌羽根などの回転数・周速度は高速であると、短時間で均一な混合が可能となるため好ましい。具体的には、攪拌羽根などの周速度が１５ｍ／ｓ以上の高速撹拌でも、本発明の組成物では問題なく混合が可能となる。

以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施例および比較例には、以下の原料、方法を使用した。

（ＰＴＦＥファインパウダー）
以下のＰＴＦＥファインパウダーを用いた。
・テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、ＳＳＧ：２．１６８、平均粒径：約５００μｍ）
・テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４０－Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、ＳＳＧ：２．１６２、平均粒径：約５００μｍ）
・テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６－Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、ＳＳＧ：２．２１４、平均粒径：約４５０μｍ）
・ポリフロン（登録商標）ＰＴＦＥＦ－２０８（ダイキン工業株式会社製、ＳＳＧ：２
．１７６、平均粒径：約５９０μｍ）
・ポリフロン（登録商標）ＰＴＦＥＦ－２０１（ダイキン工業株式会社製、ＳＳＧ：２．１８１、平均粒径：約５００μｍ）
６－Ｊのみ非変性ＰＴＦＥファインパウダーであり、残りは変性ＰＴＦＥファインパウダーである。

（ＰＴＦＥモールディングパウダー）
・テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ７－Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、ＳＳＧ：２．１６６、平均粒径：約５０μｍ）

（ＰＴＦＥファインパウダーの押出圧）
清浄な試料ビンにＰＴＦＥファインパウダー１５０ｇを採り、炭化水素潤滑剤（エクソンモービル社製、ＩＳＯＰＡＲ^TM ＥＦＬＵＩＤ）２９.１ｇを加えた後、すばやく蓋をして、風車型混合機で２０分間混合し、３０℃に保った恒温水槽中に試料ビンを２時間静置して熟成する。
ペースト押出圧の測定装置として、東洋油圧機械株式会社製レオメータ（型式：ＥＳＥ－４２８－００）を用い、内径２８ｍｍの予備成形用シリンダーに上記混合物を充填し、５０ｋｇの荷重をシリンダーに挿入したピストンに加え１分間保持して、円柱状の予備成形物を得る。
得られた予備成形物を、予め３０℃に加熱しておいた押出ダイ（オリフィスの直径：０.７９ｍｍ）が付いたシリンダー（内径３１.７ｍｍ）に入れてラム速度約１８ｍｍ／分で上記混合物を押出し、ひも状物（ビード）を得る。この時、ＲＲはシリンダー面積とオリフィス面積の比であるので、１６００となる。押出後半において圧力が平衡状態になる部分における押出圧をシリンダー断面積で除した値をペースト押出圧（ＭＰａ）とした。結果を表１に示す。

（組成物の評価）
［実施例１］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ４０ｇと、充填材であるマイカ６０ｇを攪拌羽根付きミル（大阪ケミカル株式会社製ワンダークラッシュミルＤ３Ｖ－１０、攪拌羽根直径１４２ｍｍ）に投入した。１０秒間２５０００ｒｐｍで撹拌後、ヘラを用いて壁面に付着したポリマーを掻き落とし、次に３０秒間
２５０００ｒｐｍで撹拌した。槽内を観察して、内壁に付着、固着して撹拌中に流動出来なかったとみられるポリマーの有無を観察した。結果を表２に示す。

［比較例１］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４０－Ｊを用いる以外は、実施例１と同様に観察を行った。結果を表２に示す。

［比較例２］
非変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６－Ｊを用いる以外は、実施例１と同様に観察を行った。結果を表２に示す。

［比較例３］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるポリフロン（登録商標）ＰＴＦＥＦ－２０８を用いる以外は、実施例１と同様に観察を行った。結果を表２に示す。

［比較例４］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるポリフロン（登録商標）ＰＴＦＥＦ－２０１を用いる以外は、実施例１と同様に観察を行った。結果を表２に示す。

［実施例２］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ１７０ｇと、充填材である人造黒鉛（オリエンタル産業株式会社製ＡＴ－ＮＯ．１０Ｅ）３０ｇを攪拌羽根付きミル（大阪ケミカル株式会社製ワンダークラッシュミルＤ３Ｖ－１０、攪拌羽根直径１４２ｍｍ）に投入し、４０秒間２５０００ｒｐｍで撹拌した。（ＰＴＦＥ／人造黒鉛＝８５／１５（重量比））
得られた組成物を直径５０ｍｍの金型で４００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約４０ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物を用いて、下記の方法により、分散性の評価を行った。結果を表３に示す。

（分散性の評価）
得られた円筒状成形物から、スカイブ加工によって厚さ０．３ｍｍのシートを作成し、幅約４０ｍｍ、長さ３５００ｍｍの範囲について、透過光観察により白斑として観察される樹脂塊の大きさ、個数を確認した。樹脂塊の大きさは次式に示す値により、１ｍｍ以上
、０．５～１ｍｍ、０．３～０．５ｍｍにランク分けし、それぞれのランクの樹脂塊の数をカウントした。

（縦最大径[ｍｍ]＋横最大径[ｍｍ]）／２

［比較例５］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊに代えて変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４０－Ｊを用いる以外は、実施例２と同様に処理して、実施例２と同様の方法で分散性の評価を行った。結果を表３に示す。

［比較例６］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊに代えて非変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６－Ｊを用いる以外は、実施例２と同様に処理して、実施例２と同様の方法で分散性の評価を行った。結果を表３に示す。

［比較例７］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊに代えてＰＴＦＥモールディングパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ７－Ｊを用いる以外は、実施例２と同様に処理して、実施例２と同様の方法で分散性の評価を行った。結果を表３に示す。

ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー（テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ）を用いた実施例２は、繊維化せずに混合容易なモールディングパウダーを用いた比較例７と同等の高い分散性を示していることがわかる。

［実施例３］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ１６０ｇと、充填材である炭素繊維（株式会社クレハ製Ｍ２００７Ｓ）４０ｇを実施例１と同様に混合した。得られた混合物（粉）を、実体顕微鏡（株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープＶＨＸ－９００）により観察した。繊維化の発生が少なく、ＰＴＦＥと充填材が均一に混合されていることが確認された（図１）。

［比較例８］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊに代えて非変性ＰＴＦＥファインパウダーである６－Ｊを用いる以外は、実施例３と同様に混
合し、得られた混合物（粉）の観察を行った。ＰＴＦＥと充填材の混合が実施例３と比較して繊維化の発生が多く、成長した凝集物により混合が均一ではないことが確認された（図２）。

（成形品の評価）
［実施例４］
上記実施例３と同様に、変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ１６０ｇと、充填材である炭素繊維（株式会社クレハ製Ｍ２００７Ｓ）４０ｇを混合した。この混合を３回繰り返し、得られた混合物（粉）６００ｇ（２００ｇ×３回）のうち４００ｇ強を、直径５０ｍｍの金型で４００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約１００ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物を用いて、下記の方法により、成形品を評価した。

（収縮率）
得られた円筒状成形物について、下記の式から収縮率を算出した。
収縮率＝１００－（円筒状成形物の外周長さ）×１００／（金型の内周長さ）

（引張特性）
得られた円筒状成形物から厚さ２ｍｍに切り出して、得られた円盤をＡＳＴＭＤ－１７０８に準拠してダンベル形状に打ち抜き、引張試験を行った。

（圧縮クリープ測定）
得られた円筒状成形物から縦、横、高さがそれぞれ１２．７±０．５ｍｍの立方体を削り出し、試験片とした。
得られた試験片について、ＡＳＴＭＤ－６２１に準拠し、６連式圧縮クリープ試験機（株式会社オリエンテック製）を用いて測定した。
６０分変形は温度２３℃、荷重１４０ｋｇｆ／ｃｍ²にて１時間保持した後の圧縮クリープを測定し、
２４時間変形は温度２３℃、荷重１４０ｋｇｆ／ｃｍ²にて２４時間保持した後の圧縮クリープを測定し、
永久変形は温度２３℃、荷重１４０ｋｇｆ／ｃｍ²にて２４時間保持した後に、室温（２３℃）で無荷重にて２４時間静置した後の圧縮クリープを測定した。
ＭＤは圧縮方向、ＣＤは圧縮方向に対して垂直方向のクリープ変形を表す。

収縮率、引張特性（引張強度（破断時）、伸び率）、及び圧縮クリープ測定の結果を表４に示す。

［比較例９］
上記比較例８と同様の混合を３回繰り返し、得られた非変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６－Ｊ／炭素繊維の混合物（粉）６００ｇ（２００ｇ×３回）のうち４００ｇ強を直径５０ｍｍの金型で４００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約１００ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物について、上記実施例４に記載の方法で、収縮率、引張特性、圧縮クリープを測定した。結果を表４に示す。

［比較例１０］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊに代えてＰＴＦＥモールディングパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ７－Ｊを用
いる以外は、実施例３と同様の混合を３回繰り返し、得られた７－Ｊ／炭素繊維の混合物（粉）６００ｇ（２００ｇ×３回）のうち４００ｇ強を直径５０ｍｍの金型で６００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約１００ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物について、上記実施例４に記載の方法で、収縮率、引張特性、圧縮クリープを測定した。結果を表４に示す。

［実施例５］
変性ＰＴＦＥファインパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ１７０ｇと、充填材である人造黒鉛（オリエンタル産業株式会社製ＡＴ－ＮＯ．１０Ｅ）３０ｇを実施例１と同様に混合した。（ＰＴＦＥ／人造黒鉛＝８５／１５（重量比））
この混合を３回繰り返し、得られた組成物６００ｇ（２００ｇ×３回）のうち４００ｇ強を直径５０ｍｍの金型で４００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約１００ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物について、上記実施例４に記載の方法で、収縮率、引張特性、圧縮クリープを測定した。結果を表５に示す。

［比較例１１］
三井・デュポンフロロケミカル（株）製の充填剤入りモールディングパウダーであるテフロン（登録商標）ＰＴＦＥ１１２３－Ｊ（ヘンシェルミキサーにより混合された、モールディングパウダー／人造黒鉛＝８５／１５（重量比）の組成物）を用いて、直径５０ｍｍの金型で５００ｋｇ／ｃｍ²で加圧することにより予備成形し、それを３７０℃で３時間電気炉中で焼成することにより、高さ約１００ｍｍの円筒状成形物を得た。
得られた円筒状成形物について、実施例４と同様に、収縮率、引張特性、及び圧縮クリープを測定した。結果を表５に示す。

ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー（テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６４１－Ｊ）を用いた実施例４の成形品は、非変性ＰＴＦＥファインパウダー（テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ６－Ｊ）を用いた比較例９の成形品と比較して、成形圧力、収縮率が低く、引張強度、伸び率が高く、そしてクリープ変形が小さくなっている。伸び率が高いことで、成形品に荷重がかかった際にクラックによる破損が防止でき、さらに、クリープ変形が小さいことから、高い圧力が継続的にかかる環境下においても長期使用時の変形が少なく、安定した利用が可能となる。

また、ＰＴＦＥモールディングパウダーを用いた比較例１０、１１の成形品と比較しても、変性ＰＴＦＥファインパウダーを用いた実施例４、５の成形品は、高い伸び率と小さいクリープ変形量を示している。

Claims

ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと、充填材をドライブレンドすることを含む、ＲＲ１６００での押出圧が２５ＭＰａより小さい変性ポリテトラフルオロエチレンファインパウダーと、充填材とを含み、充填材が５．０～９０．０体積％の範囲にある、ポリテトラフルオロエチレン組成物の製造方法。