JPH02248484A

JPH02248484A - ポリテトラフロロエチレン系熱接合性材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02248484A
Application number: JP1073094A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yoshikawa; 吉川　紀之; Hironao Nakasuga; 中須賀　宥直; Haruo Sasamori; 笹森　晴雄
Original assignee: Showa Sangyo Co Ltd; Showa Industries Co Ltd
Current assignee: Showa Sangyo Co Ltd; Showa Industries Co Ltd
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1990-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、高温で加熱することにより接合性を発揮する
ポリテトラフロロエチレン系熱接合性材料およびその製
造方法に関するものである。

［従来の技術］ポリテトラフロロエチレン（以下単にＰＴＦＥという）
系焼結体繊維は産業用素材をはじめとして広範囲の分野
に、その離型性、耐熱性および耐薬品性などの特性のた
めに重宝されている。

しかし、かかるＰＴＦＥ系重合体からなる成型品は接着
性に乏しく、そのためその用途展開において限界があっ
た。

［発明が解決しようとする課題］しかし、本発明者らは、かかる用途展開のむずかしいＰ
ＴＦＥ系重合体の性状について鋭意検討した結果、焼結
前の未延伸の特定の該重合体材料が焼成により焼結と同
時に、驚いたことに接合作用を発揮する事実を究明し本
発明に到達したものである。

本発明により、ＰＴＦＥ系焼結体や該重合体以上に耐熱
性に優れた物質などとの接合、複合などが容易にできる
優れた材料を提供し得たものである。

［課題を解決するための手段］かかる目的を達成するために、本発明は次のような手段
を採用する。すなわち、ポリテトラフロロエチレン系重合体が、高分子電解質水
性液またはビスコースからなるマトリックス物質中に分
散されており、かつ該マトリックス物質は凝固されてい
ることを特徴とするポリテトラフロロエチレン系熱接合
性材料である。

かかる材料は、マトリックス物質とポリテトラフロロエ
チレン系重合体ディスパージョンとの混合液を凝固浴中
に吐出し、凝固してなる凝固物を、下記（Ａ）または（
Ｂ）のいずれかの工程を通すことによって製造すること
ができる。

（Ａ）該凝固材料を脱酸処理する工程。

（Ｂ）該凝固材料を脱酸処理した後、アルカリ水に浸漬
して処理する工程。

本発明のＰＴＦＥ系重合体は、好ましくはテトラフロロ
エチレンを９０モル％以上、特に好ましくは９５モル％
以上含有する重合体である。

テトラフロロエチレンに共重合可能な単量体としては、
トリフロロエチレン、トリフロロクロロエチレン、テト
ラフロロプロピレン、ヘキサフロロプロピレンなどのフ
ッ化ビニル化合物やさらにプロピレン、エチレン、イソ
ブチレン、スチレン、アクリロニトリルなどのビニル化
合物があげられるが、これらに限定する必要はない。

かかるモノマーの中でも、フッ化ビニル系化合物、それ
も、弗素含有量の多い化合物であることが材料特性なら
びに接合性の上から好ましい。

本発明でいうＰＴＦＥ系接合性材料は、如何なる形状の
ものでもさしつかえなく、凝固できる形状であればよく
、たとえば、粒状、繊維状、フィルム状、シート状など
各種の形態のものがあげられる。

本発明のＰＴＦＥ系熱接合性材料はＰＴＦＥ系重合体が
、高分子電解質水性液またはビスコースからなるマトリ
ックス物質中に分散されており、かつ該マトリックス物
質は凝固されているものである。

かかるマトリックス物質としては、高分子電解質または
ビスコースがあげられる。前者の例としては、たとえば
ポリメタクリル酸、アルギン酸、タンパク質、核酸およ
びこれらのアルカリ金属塩などがあげ痴れ、その水性液
（水溶液）が適用される。

上記マトリックス物質はＰＴＦＥ系重合体をその中に分
散状態で含有しているが、好ましくは該重合体を均一分
散しているのが接合性に優れている。

該マトリックス物質は上記分散状態を保持した状態で凝
固されていることが重要であり、かかる凝固によって、
材料形態安定性を維持することができ、さらに各種の材
料形態の設計が自由に選択することができる。

たとえば本発明のＰＴＦＥ系熱接合性材料の使用方法を
、該材料として繊維形状のものを例示して説明すると、
ＰＴＦＥ系延伸焼結体繊維と繊維状熱接合性材料とを適
当量混合した後、これをたとえば不織布状物となした後
、焼成することにより、容易に両者を接合することがで
き、さらにはシート強力を改善することもできる。

また、該材料として粒状体形状のものを使用して、砂と
混合し、たとえばシート状にした後、これを焼成するこ
とにより、両者の結合体からなるシート状物が形成でき
る。

また、該材料として、フィルム状物を使用して、たとえ
ば炭素繊維をその上に散布して、これを加熱ロールで焼
成することにより、炭素繊維との複合シート状物が得ら
れる。

このように本発明の熱接合性材料を使用することにより
、各種耐熱性材料との複合が容易に達成される。

次に本発明のＰＴＦＥ系熱接合材料の製造法について、
マトリックス物質として、ビスコースを用いた例につい
て以下に示す。

なお、以下本発明でいう％は重量％を意味する。

このビスコース法においては、紡糸原液から洗浄、アル
カリ処理などの各工程で使用する水や薬剤は全て純度の
高い、不純物（異物）の少ないものを採用することが好
ましい。たとえば水ではイオン交換水や蒸溜水が用いら
れる。

かかる系を採用することによって、単糸切れや毛羽立ち
を制御し、さらに結晶のよく成長したボ１′ドの少ない
繊維を提供することができる。かかる意味からさらに工
程中で生成される粒子もできるだけ制御し、大きな異物
は排除するように配慮するのが好ましい。

ビスコースとポリテトラフロロエチレン系重合体ディス
パージョンとの混合液を凝固浴中に吐出し、凝固してな
る凝固物を、下記（Ａ）または（Ｂ）のいずれかの工程
を通すものである。

（Ａ）該凝固物を脱酸処理する工程。

（Ｂ）該凝固物を脱酸処理した後、アルカリ水に浸漬し
て処理する工程。

具体的には、紡糸原液としてはビスコースと、ＰＴＦＥ
系重合体ディスパージョンとの混合液を用い、これを凝
固浴中に吐出し、凝固した後、水洗精練して脱酸処理す
るか、または、かかる処理の後さらにアルカリ水に浸漬
するか、またはこれを絞ったり、乾燥したものを熱接合
性材料として用いるものである。

本発明に適用する繊維で重要なことは焼結前で、かつ延
伸前のものであることである。すなわち、かかる材料で
なければ接合機能がない。

以下、さらにビスコース法について、材料形状が繊維の
例をもって、具体的に説明する。

すなわち、ＰＴＦＥディスパージョンは、イオン交換水
にＰＴＦＥを好ましくは２０〜７５％、特に好ましくは
６０％前後配合分散させたものである。分散剤としては
、非イオン界面活性剤またはアニオン界面活性剤が使用
されるが、特に非イオン界面活性剤が選択される。配合
量はＰＴＦＥ量に対して好ましくは３〜１０％である。

かかる分散剤としては、たとえばポリオキシアルキレン
グリコール系非イオン界面活性剤、アルキルアリルポリ
エーテルアルコール（ローム＆ハース社製“トライトン
ｘ−ｉｏｏ”）などがある。

ディスパージョンの大きさは好ましくは０．００５〜１
μ程度であるが、□小さい方が紡糸性や接合性がよく、
特に好ましくは平均粒子径を０．６μ以下に調整する。

ビスコースは、好ましくはセルロース３〜１５％、特に
好ましくは５〜１０％、苛性ソーダは好ましくは２〜１
２％、特に好ましくは６〜９％、二硫化炭素は好ましく
は２７〜３２％、特に好ましくは２８〜３０％の範囲に
配合されたものが適用され、その重合度は好ましくは２
００〜６００、特に好ましくは３００〜４００の組成物
である。

かかる組成物は熟成度の高い（古い）ものほど好ましい
。

かかるＰＴＦＥディスパージョンとビスコースとを混合
して紡糸（成形）原液とするが、この際、紡糸（成形）
原液の混合ポリマー中のＰＴＦＥは好ましくは７０〜９
６％、特に好ましくは８７〜９３％の範囲の組成に調整
されるが、ＰＴＦＥ濃度が高い方が繊維特性もよくなる
。また、紡糸原液中のセルロースは製糸性の上から好ま
しくは５〜２０％、特に好ましくは１０〜１５％の濃度
のものが使用される。

この原液の粘度は好ましくは２０℃で３０〜１９０　ｐ
ｏｉｓｅ程度であるが、特に好ましくは５０〜１４０　
ｐｏｉｓｅに調整する。また、該原液のディスパージョ
ン分散性を安定化させるために、さらに非イオン界面活
性剤やグリセリン、ヘキサメタリン酸塩などの分散剤を
添加することができる。この分散剤の添加量は好ましく
はＰＴＦＥの量に対して３〜１０％程度である。

かかる原液に、粒径が好ましくは１００μ以下、特に好
ましくは５０μ以下の二硫化モリブデンを好ましくは０
．５〜３０％、特に好ましくは３〜２０％混合すると、
分繊性ならびに強力剛性、耐摩耗性が向上する。

かかる原液は脱泡されるが、この時に水分が蒸発すると
、ＰＴＦＥ粒子が凝集することがある。

この凝集粒子は通常２００μ以上にもなるので、本発明
ではかかる凝集粒子を形成させないか成長させないよう
に制御することが好ましく、本発明では特に１０℃以下
の低温真空混合方式が水分の蒸発が少ないことから好ま
しく採用される。真空度は約１０Ｔｏｒｒ程度である。

さらに脱泡復原液を濾過することも好ましい。

かかる紡糸原液は次に無機鉱酸や無機鉱酸塩で構成され
る凝固浴水溶液中に紡出される。かかる無機鉱酸として
は、硫酸が好ましいが、硝酸、塩酸、リン酸なども適用
され得る。無機鉱酸の含有量は好ましくは０゜１〜５０
％、さらに好ましくは０．５〜３５％、特に好ましくは
０．　５〜１５％である。

また必要により併用する無機鉱酸塩としては、硫酸アン
モン、硫酸亜鉛、硫酸ナトリウムなどの硫酸塩があげら
れるが、好ましくは硫酸ナトリウムが選択される。かか
る無機鉱酸塩は好ましくは３０％以下程度添加配合され
る。

かかる凝固浴中に前記紡糸原液が押し出されて、マルチ
フィラメントとして紡出され、凝固する。

この時の紡出速度はたとえば約２０〜５０ｍ／分以下で
ゆっくり紡糸するのが好ましい。

この凝固繊維は好ましくは４０〜９０℃、特に好ましく
は８０℃近辺の温水下で十分に精練して脱酸処理する。

すなわち、この精練処理、特に精練温度は繊維空洞の発
生にも関連があるので、制御を的確にするのが好ましい
。

またさらに、この精練処理で金属塩を十分に脱落させて
おくと、接合性を向上させることができる。

精練された凝固繊維はそのまま接合工程、複合工程に供
与できるが、さらにアルカリ洗浄したり、さらにそれを
絞ったり、さらに乾燥したものなどの適宜のものを供与
することができる。

かかるアルカリ洗浄によってアルカリ金属を付与すると
、加熱接合（焼成）をスムーズに進行させることができ
る。かかるアルカリ金属は該繊維に好ましくは０．００
３〜０．３２％程度付着させる。

かかるアルカリ処理浴としては、アルカリ金属（ナトリ
ウム、カリウム、リチウム）の水酸化物、炭酸塩、重炭
酸塩などから選ばれたアルカリ化合物の水溶液が用いら
れる。

該化合物の濃度は繊維重量に対して好ましくは０．００
１〜２％程度（０，０００５〜０．０５　ｍｏｌ　／ｌ
）である。

かかる凝固繊維は、さらに不織布化することもでき、た
とえばパンチング法、流体による吹付は法、抄紙法など
各種の方法が適用され得る。

かかる方法により形成された本発明のＰＴＦＥ系熱接合
性材料は、同種重合体成形品ならびに該重合体以上の耐
熱性・物質と混用、混合して加熱処理（焼成）すること
により、容易に接合、複合することができる。

この場合の加熱条件はＰＴＦＥ系重合体の融点以上で、
分解温度未満であればよい。たとえば、３００〜４５０
℃、好ましくは３２０〜４００℃の条件が適用すること
ができる。

さらに必要なら、３００℃以上、好ましくは３１０〜３
４０℃で、好ましくは少なくとも３時間、特に好ましく
は５時間以上の条件で空気酸化することによって白色化
することができる。

上記焼成条件や空気酸化条件はポリマー組成や目付によ
って適宜変動され得る。

次に、実施例で本発明をさらに詳しく説明する。

［実施例］実施例１分散剤としてアルキルアリルポリエーテルアルコールを
ポリマーに対して５％用いてイオン交換水に分散された
ＰＴＦＥ重合体（ＰＴＦＥ　：　１００％）、を６０％
含有する平均粒径０．６μのディスパージョンを１１４
部と、ビスコース（セルロース８゜９％と苛性ソーダ５
．４％、二硫化炭素２９％／セルロース量、残りイオン
交換水）１００部とを８℃の真空ミキサーに装填し、真
空度１０　Ｔｏｒｒで２１時間混合・脱泡して、粘度１
００　ｐｏｉｓｅの紡糸原液を作った。

この紡糸原液を、０．１２ｍｍφのホールを１８０個有
する口金に１０．１ｇ／分で導き、２５ｍ／分の速度で
２３℃に制御された凝固浴中に吐出させた。凝固浴は硫
酸７％、硫酸ソーダ２０％をイオン交換水に溶解してな
る水溶液を用いた。

この凝固繊維は８０℃のイオン交換水槽に導き、約２９
ｍ／分の速度でゆっくりと十分に洗浄して脱酸処理し、
マングルで絞った後、さらに苛性ソダ濃度が０．０５　
ｍｏｌ　／　ｔであるイオン交換水溶液に浸漬し、苛性
ソーダを繊維重量に対して０．３２％含有せしめた。

得られた凝固繊維（約６．７ｄ）を繊維長３０ｍｌ１に
カットした。

このカットファイバーを下記の３種の耐熱性繊維の接合
材として、重量比にして５０１５０の割合に用いた。

具体的には、該耐熱性繊維としては短繊維不織布状物と
これを支持する該繊維フィラメントからなる平織物とを
積層したものが用いられ、その不織布状物の上に該凝固
繊維の該カットファイバーを該耐熱性繊維全重量と同量
、集積、積層し、その上から２０にｇ／ｃａｒの水圧で
軽くウォーターパチングして、該カットファイバーを不
織布ならびに平織物に交絡させて、厚さ５ｍｍのシート
を形成した。

（耐熱性繊維） ■ガラス繊維短繊維不織布状物：繊維直径５μφ、繊維長１０１１１１１ ■ステンレスチール繊維短繊維不織布状物：繊維直径８μφ、繊維長１０ＩＩｆｆｉ ■アラミド繊維短繊維不織布状物：繊維直径３ｄ。

繊維長１０ｆｌＩＩｍこれらの熱接合材が絡合された不織布／平織物積層シー
・トを３８０℃の加熱雰囲気中で５分間焼成した。

この焼成シートを、さらに弛緩状態で３８０℃に加熱さ
れた空気雰囲気中に５時間放置して漂白した。

得られたシートは耐熱性繊維の短繊維不織布と平織物な
らびに該不織布を構成する短繊維同士とがＰＴＦＥ短繊
維状焼結体で接合されたものであった。

実施例２実施例１で用いた金属繊維の平織物の上に、砂を散布し
、さらにその上に実施例１の凝固繊維カットファイバー
を集積、積層し、実施例１と同様ウォーターパンチング
した後、これを実施例１と同一条件で焼成、漂白した。

得られたシートは金属繊維フィラメント織物の上に砂と
ＰＴＦＥ短繊維焼結体との３者が互いに接合された焼結
体シートであった。

（発明の効果）本発明は、焼結体物質や耐熱性物質との接合、複合に有
効なＰＴＦＥ系熱接合性材料を提供するものであり、し
かも得られる物質の構成の全てが焼結体または耐熱性材
料であるので、耐熱性ならびに耐薬品性などの特性に極
めて優れた材料を容易に提供することができる。したが
って、かかる特性が要求される分野での用途展開の際の
設計の自由度が従来よりも格段に拡大される利点がある
。

特許出願人　　昭和工業株式会社代　理　人　　弁理士　佐藤公博

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリテトラフロロエチレン系重合体が、高分子電
解質水性液またはビスコースからなるマトリックス物質
中に分散されており、かつ該マトリックス物質は凝固さ
れていることを特徴とするポリテトラフロロエチレン系
熱接合性材料。
（２）前記材料が、繊維状物である請求項（１）記載の
ポリテトラフロロエチレン系熱接合性材料。
（３）前記材料が、シート状物である請求項（１）記載
のポリテトラフロロエチレン系熱接合性材料。
（４）前記材料が、未焼成、未延伸の繊維である請求項
（１）記載のポリテトラフロロエチレン系熱接合性材料
。
（５）高分子電解質水性液またはビスコースからなるマ
トリックス物質とポリテトラフロロエチレン系重合体デ
ィスパージョンとの混合液を凝固浴中に吐出し、凝固し
てなる凝固物を、下記（Ａ）または（Ｂ）のいずれかの
工程を通すことを特徴とするポリテトラフロロエチレン
系熱接合性材料の製造方法。（Ａ）該凝固材料を脱酸処理する工程。（Ｂ）該凝固材料を脱酸処理した後、アルカリ水に浸漬
して処理する工程。