JPH0262228A - 充填材含有フッ素樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

充填材含有フッ素樹脂成形品の製造方法

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JPH0262228A
JPH0262228A JP63215868A JP21586888A JPH0262228A JP H0262228 A JPH0262228 A JP H0262228A JP 63215868 A JP63215868 A JP 63215868A JP 21586888 A JP21586888 A JP 21586888A JP H0262228 A JPH0262228 A JP H0262228A
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宮南 啓
Munetake Sato
宗武 佐藤
Yukihiko Tsuda
津田 幸彦
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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】 九五二佼玉豆盟 本発明は、内部歪の増大や割れ等を生じさせることなく
、機械的強度および摺動性に優れた充填材含有フッ素樹
脂成形品を製造するための製造方法に関する。
の     tらびに の フッ素樹脂は、耐熱性および耐薬品性に優れるとともに
、摩擦係数が小さく自己潤滑性を有しているので、摺動
村、管、バルブ、コックなどの成形品として広く使用さ
れている。
ところでフッ素樹脂単体としては、耐摩耗性が必ずしも
充分ではないため、フッ素樹脂に種々の充填材を添加し
て耐摩耗性ならびに機械的強度を改良することが行なわ
れている。このようなフッ素樹脂中に添加される充填材
としては、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト、二硫
化モリブデン、ブロンズ粉末などの無機系充填材が広く
知られている。
しかしながら、このような無機系の充填材を含有したフ
ッ素樹脂成形品にあっては、含有される充填材が原因と
なって、摺接する相手部材を摩耗させ、損傷させる虞が
あった。
このような不都合を解消させるために、フッ素樹脂成形
品に含有させる充填材として、ポリアミド樹脂粉末等の
有機系の充填材を用いることが提案されている(特開昭
60−238.351号公報)。
しかしながら、このような有機系の充填材を含有するフ
ッ素樹脂成形品にあっても、fifi系の充填材を含有
するフッ素樹脂成形品と同様に、その製造に際して、製
造条件によっては、成形品内部に割れが生じたり、成形
品内部に過大な残留ひずみが生じたりする虞があった。
本発明者等は、このような充填材を含有するフッ素樹脂
成形品の製造方法について鋭意検討したところ、充填材
粉末とフッ素樹脂粉末との混合物の予備成形圧力と、充
填材粉末の容積含有率とを一定の関係を満足するように
決定することで、成形品内部に割れや過大な残留ひずみ
を生じさせることなく、機械的強度および耐摩耗性に優
れた充填材含有フッ素樹脂成形品を製造できることを見
出した。
九■△旦ヱ 本発明は、このような実情に鑑みてなされ、成形品内部
に割れや過大な残留ひずみを生じさせることなく、機械
的強度および耐摩耗性に優れた充填材含有フッ素樹脂成
形品を製造することができる製造方法を提供することを
第1の目的とする。
さらに本発明は、摺接する相手部材を過度に摩耗させず
、相手部材に対する攻撃性の小さい充填材含有フッ素樹
脂を、成形品内部に割れや過大な残留ひずみを生じさせ
ることなく製造することができる製造方法を提供するこ
とを第2の目的とする。
几」図1」盟 このような上記第1の目的を達成するために、本発明は
、フッ素樹脂粉末と充填材粉末との混合物を予備圧縮成
形した後、得られた予備成形品を焼結して充填材含有フ
ッ素樹脂成形品を製造する方法において、 前記予備圧縮成形時の成形圧力(Pc)と、フッ素樹脂
粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有率
(C)とが、次の関係式、PC=K  −C+K2 [
MPa ](ただし、K 1、K2は定数) を満足し、 前記K 1、K2は、焼結前の予備成形品の密度と、焼
結後の成形品の密度とが略等しい値になるように決定さ
れることを特徴としている。
また、本発明は、上記第2の目的を達成するなめに、ポ
リテトラフルオロエチレンから成るフッ素樹脂粉末とポ
リアラミド繊維から成る充填材粉末との混合物を予備圧
縮成形した後、得られた予備成形品を焼結して充填材含
有フッ素樹脂成形品を製造する方法において、 前記予備圧縮成形時の成形圧力(Pc)と、フッ素樹脂
粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有率
(C)とが、次の関係式、Pc=K1 ・C+K2 [
MPa ](ただし、K  =40.2±4.0 、K
2=37.0±3.7)を満足することを特徴としてい
る。
このような本発明に係る充填材含有フッ素樹脂成形品の
製造方法によれば、予備成形圧力(Pc)と、充填材粉
末の容積含有率(C)とを所定の関係にすることで、焼
結前の予備成形品の密度と、焼結後の成形品の密度とを
略等しくさせることが可能になり、これにより、焼結時
の成形品に生じる熱膨張や熱収縮を較小限にし、成形品
内部に割れや過大な残留ひずみを生じさせることなく、
機械的強度および耐摩耗性に優れた充填材含有フッ素樹
脂成形品を製造することが可能になる。
特に、含有される充填材粉末として、ポリアラミド繊維
を用いた場合には、焼結して得られるフッ素樹脂成形品
の相手部材に対する攻撃性も小さくなり、相手部材を摩
損させる虞も少なくなる。
九胛立且体皿盈旦 以下、本発明を具体的に説明する。
本発明では、まず、フッ素樹脂粉末と充填材粉末とを準
備し、それらを所定の配合割合で混合し、混合粉末を得
る。フッ素樹脂粉末を構成するフッ素樹脂としては、ポ
リテトラフルオロエチレン(PTFE) 、テトラフル
オロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルと
の共重合体であるPFA、テトラフルオロエチレンとへ
キサフルオロプロピレンとの共重合体であるFEP、あ
るいはテトラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピ
レンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合
体であるEPEなどが用いられる。好ましくはPTFF
、が用いられる。充填材粉末を構成する充填材としては
、ガラス繊維、炭素繊維、グラファイト、二硫化モリブ
デン、ブロンズ粉末などの無機系充填材、または芳香族
ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレン、サルファ
イド、芳香族ポリアミド、ポリアラミドなどの有機系充
填材などが用いられる。好ましくはポリアラミド繊維が
用いられる。得られる充填材含有フッ素樹脂成形品の相
手部材に対する攻撃性が小さくなるがらである。
フッ素樹脂粉末の平均粒径は、フッ素樹脂の種類によっ
ても異なるが、一般に1〜60Atmが好ましく、特に
PTFEvIJ脂粉末の場合には10〜40μmが好ま
しい、また、充填材粉末の各粒子の大きさは、充填材の
種類によっても異なるが、一般にフッ素樹脂粉末と同程
度の大きさが好ましく、特にポリアラミド繊維を充填材
として用いる場合には、平均外径が5〜30μmであり
、平均長さが0.1〜10止であることが好ましい。
次に本発明では、フッ素樹脂粉末と充填材粉末との混合
物を所定の成形圧力(pc)で予備圧縮成形する。この
成形圧力(Pc)は、次式で示されるように、フッ素樹
脂粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有
率(C)の関数である。
Pc =に、−C+K2 [MPaコ ただし、K 1、K2は定数であり、焼結前の予備成形
品の密度と、焼結後の成形品の密度とが略等しい値にな
るように定められる。定数に1、K2の値は、フッ素樹
脂の種類、充填材の種類などによっても異なるが、たと
えばフッ素樹脂としてPTFEを用い、充填材としてポ
リアラミド繊維を用いる場合には、次のようにして実験
的に求められる。
すなわち、第1図に示すように、充填材としてのポリア
ラミド繊維の含有率Cを種々に変化させ、焼結前後の成
形品の密度ρ(縦軸)を、予備成形圧P(横軸)の関数
として表わす、焼結後の成形品の密度ρは、図中点線で
示すように二予価成形圧Pによらず、ポリアラミド繊維
含有率Cのみの関数となる。また、焼結前の予備成形品
の密度ρは、ポリアラミド繊維含有率Cと予備成形圧P
との関数となり、図中実線で示すように右上りの曲線と
なる。
このため、焼結前後の成形品の密度ρを略等しくするた
めには、含有率Cが等しい条件の点線と実線との交点を
滑らかに結び(図中、−点鎖線)、この曲線におけるポ
リアラミド繊維含有率Cと成形圧力Pcとの関係を、第
2図に示す座標で表わし、定数K 1、−K 2を求め
るのである。
フッ素樹脂としてPTFEを用い、充填材としてポリア
ラミド繊維を用いた場合に、上述のようにして定数に1
、K2を求めた結果、K1=40.2土4.0 、 K
2=37.0±3,7て・あり、最も好ましくは、K 
 =40.2、K2=37.0であった。
本発明では、上述のようにして求められる予備成形圧力
Pcでフッ素樹脂粉末と充填材粉末との混合物を所定形
状に予備圧縮成形し、予備成形品を形成した後、この予
備成形品を焼成し、充填材含有フッ素樹脂成形品を得る
。この焼成温度は、340〜380度であることが好ま
しい、このようにして得られた成形品は、そのままの形
状で、もしくは切削加工されて、摺動材、管、バルブ、
コック、またはその他の機能材として用いられる。
[実施例コ 次に、本発明を、さらに具体的な実施例に基づき説明す
るが、本発明は、これら実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
及嵐盟ユ 平均粒径25μmのPTFE粉末と平均径16μmで平
均長さ5市のポリアラミド繊維とを、ポリアラミド繊維
含有率が14.9vo1%(容積含有率C=0.149
 )の割合で混合し、その混合物を予備成形圧Pc=4
0.2・C−1−37,0= 40.2・0.149+
37.013[MPa ]の圧力で予備圧縮成形し、予
備成形品を得た。この予備圧縮成形には、内径15曲の
シリンダーと両押式ピストンとから成る金型を用いた。
次に、この予備成形品を電気炉′C−370°Cの温度
で焼成し、充填材含有フッ素樹脂成形品を得た。
尺土■ユ ポリアラミド繊維含有率を1.6vo1%(容積含有率
C−0,016)とし、予備成形圧Pc =40.2−
 C+37.0=40.2−0.016 +37.13
7.6 [M Pa ]とした以外は、実施例1と同様
にして充填材含有フッ素樹脂成形品を得た。
よ双五1 充填材をグラスファイバーとし、充填材の含有率を20
.0vo1%とじ、予備成形圧Pcを29.4 [MP
a ]とした以外は、実施例1と同様にして充填材含有
フッ素樹脂成形品を得た。
L翌盟ユ 充填材を含有させず、予備成形圧Pcを29.4 [M
Pa ]とした以外は、実施例1と同様にして充填材含
有フッ素樹脂成形品を得た。
(実験結果1) 上記実施例1,2、参考例1および比較例1の摩擦距離
gに対する摩擦係数μの変化を第3図に示す。図示する
ように、本実施例では、グラスファイバーを充填材とし
て含有しな参考例1に比較して、格別に低いI2擦係数
を有し、摺動特性に酸れ、その摺動特性が摩擦距離1に
よらず略一定であることが確認された。
また、上記実施例1,2、参考例1および比較例1に係
る成形品の相手部材に対する攻撃性を確めるために、相
手部材としてアルミニウム板を用い、それと各成形品を
摺動させ、アルミニウム板の摩耗深さを調べた結果を第
4図に示す0図示するように、本実施例では、参考例1
に比較し、アルミニウム板を摩損させず、相手部材に対
する攻撃性か小さいことが確認された。
さらに、上記実施例1,2および比較例1に係る成形品
自身の耐摩耗性を確めるために、相手部材としてアルミ
ニウム板を用い、それと各成形品を摺動させ、成形品の
摩耗量を調べた結果を表1に示す。表1に示すように、
本実施例に係る成形品の牽耗量は、何も充填されていな
いPTFE単体の成形品(比較例1)に比較して著しく
小さ〜Af【−二L (実験結果2) 実施例1.2と同様なPTFE粒子とポリアラミド繊維
を用い、ポリアラミド繊維含有率を種々に変化させると
共に、予備成形圧力Pを、Pc−40.2・C±37.
0付近で種々に変化させた場合に、成形品の破断ひすみ
、破断応力、破断エネルギーがどのように変化するかを
調べた結果をそれぞれ第5〜7図に示す。
図示するように、各ポリアラミド繊維含有率に対して、
予備成形圧力PをPc =40.2・C+37.2近傍
にした場合に、それぞれ破断ひすみ、破断応力、破断エ
ネルギーが最高値に近づくことが確認され、本発明方法
により製造される充填材含有フッ素樹脂成形品の機械的
強度が増大することが確認された。
1丑△憇ユ 以上説明してきたように、本発明によれば、予備成形圧
力(pc)と、充填材粉末の容積含有率(C)とを所定
の関係にすることで、焼結前の予備成形品の密度と、焼
結後の成形品の密度とを略等しくさせることが可能にな
り、これにより、焼結時の成形品に生じる熱節張や熱収
縮を最小限にし、成形品内部に割れや過大な残留ひずみ
を生じさせることなく、a械的強度および耐摩耗性に優
れた充填材含有フッ素樹脂成形品を製造することか可能
になる。
特に、含有される充填材粉末として、ポリアラミド繊維
を用いた場合には、焼結して得られるフッ素樹脂成形品
の相手部材に対する攻撃性も小さくなり、相手部材を摩
損させる虞も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1,2図は本発明に係る製造方法で用いる関係式Pc
 =K  −C+K2の求め方を示すグラフ、第3.4
図は本発明の実施例と参考例あるいは比較例との差異を
示すグラフ、第5〜7図は本発明の作用効果を示すグラ
フである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ポリテトラフルオロエチレンから成るフッ素樹脂粉
    末とポリアラミド繊維から成る充填材粉末との混合物を
    予備圧縮成形した後、得られた予備成形品を焼結して充
    填材含有フッ素樹脂成形品を製造する方法において、 前記予備圧縮成形時の成形圧力(Pc)と、フッ素樹脂
    粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有率
    (C)とが、次の関係式、 Pc=40.2・C+37.0[MPa] を満足することを特徴とする充填材含有フッ素樹脂成形
    品の製造方法。 2)ポリテトラフルオロエチレンから成るフッ素樹脂粉
    末とポリアラミド繊維から成る充填材粉末との混合物を
    予備圧縮成形した後、得られた予備成形品を焼結して充
    填材含有フッ素樹脂成形品を製造する方法において、 前記予備圧縮成形時の成形圧力(Pc)と、フッ素樹脂
    粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有率
    (C)とが、次の関係式、 Pc=K_1・C+K_2[MPa] (ただし、K_1=40.2±4.0、K_2=37.
    0±3.7)を満足することを特徴とする充填材含有フ
    ッ素樹脂成形品の製造方法。 3)フッ素樹脂粉末と充填材粉末との混合物を予備圧縮
    成形した後、得られた予備成形品を焼結して充填材含有
    フッ素樹脂成形品を製造する方法において、 前記予備圧縮成形時の成形圧力(Pc)と、フッ素樹脂
    粉末および充填材粉末に対する充填材粉末の容積含有率
    (C)とが、次の関係式、 Pc=K_1・C+K_2[MPa] (ただし、K_1、K_2は定数) を満足し、 前記K_1、K_2は、焼結前の予備成形品の密度と、
    焼結後の成形品の密度とが略等しい値になるように決定
    されることを特徴とする充填材含有フッ素樹脂成形品の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1734070A4 (en) * 2004-04-07 2012-05-30 Sumitomo Electric Industries POROUS STRETCHED POLYTETRAFLUORETHYLENE FILM HAVING ELASTIC RECOVERY IN THE DIRECTION OF THICKNESS, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND USE OF THE POROUS FILM
WO2015164296A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company, Ltd. Fluororesin and silica composition

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EP1734070A4 (en) * 2004-04-07 2012-05-30 Sumitomo Electric Industries POROUS STRETCHED POLYTETRAFLUORETHYLENE FILM HAVING ELASTIC RECOVERY IN THE DIRECTION OF THICKNESS, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME AND USE OF THE POROUS FILM
WO2015164296A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 Dupont-Mitsui Fluorochemicals Company, Ltd. Fluororesin and silica composition

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