JPH0342223A - ポリテトラフルオロエチレン樹脂成形方法 - Google Patents

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、ポリテトラフルオロエチレン樹脂成形方法に
関するものである。

［従来の技術］ ポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）は
融点以上に加熱しても、溶融粘度が極めて高い為、通常
の溶融押出成形ができない。また、繊維化し易いため、
成形条件に対する制約が大きい。この為ＰＴＦＥのチュ
ーブ、細物棒、シート等を得るには、特公昭６１−５４
５７８号あるいは、ＩＣＩ社フルオンＰＴＦＥファイン
パウダーの成形技術資料などに記載されている方法によ
って成形されている。すなわちテトラフルオロエチレン
（以下ＴＦＥと略す）を、乳化重合して得られた、ＰＴ
ＦＥ水性分散体を凝集・乾燥した重合体、いわゆるファ
インパウダーにナフサ・白灯油などの加工助剤を添加し
、予備成形しスリーブ状とした後、シリンダー金型に充
填し、ラムにより加圧してチューブ、ロッド、シートな
どの形状に適したノズルを通す様に押出を行い、ＰＴＦ
Ｅが塑性変形した後、該加工助剤を揮散させ焼成を行い
製品を得るペースト押出成形法が知られている。

［発明の解決しようとする課題］ 従来のＰＴＦＥペースト押出成形法は前述のごと＜　Ｐ
ＴＦＥと加工助剤を混合した後、スリーブ状に予備成形
し、これを間欠的にシリンダー金型に充填し、押出す方
法である。従って一回の押出し量はスリーブ形状に依存
し非連続的である。

一方通常の溶融押出成形をＰＴＦＥにおいて行った場合
、押出圧力が著しく上昇し成形が極めて困難であり、押
出物が得られたとしても、ひび割れが激しく所望の形状
は得られなかった。

従って連続的に成形ができず、従来のペースト押出成形
法、溶融押出成形方法では連続した成形品が得られない
、省力化が困難なので高コストである等の問題点を有し
ていた。

又、従来のペースト押出方法は、押出方向に、ＰＴＦＥ
の繊維化が生じ、押出物は、押出方向に、強度が高く、
押出方向と直角方向は強度が低くなるなど力学的異方性
の強い成形品で、実用土強度不足を有している問題点が
あった。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を加工助剤の存在
下においてスクリュー押出機を用いて押出成形を行う事
を特徴とするポリテトラフルオロエチレン樹脂成形方法
を提供するものである。

本発明におけるポリテトラフルオロエチレンとしては、
テトラフルオロエチレンの単独重合体にとどまらず、熔
融流動性を付与するには到らない程度の少量（例えば、
０．５モル％程度以下）の他の共単量体を共重合せしめ
て変性されたものも含まれる。かかる共単量体としては
、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチ
レン、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）、パー
フルオロ（アルコキシビニルエーテル）、トリフルオロ
エチレンあるいは、パーフルオロアルキルエチレン等が
例示される。また、あまりに低分子量のものでは液状あ
るいはゲル状となり好ましくなく、好ましくは、標準比
重から計算される分子量が、ｌＯ″以上の固体を５０％
以上含むものである。また、かかるＰＴＦＥは、乳化重
合により得られるものが、後で述べる繊維化が容易であ
ることから好ましいが、乳化重合によって得られるＰＴ
ＦＥに、他の重合法により得られるＰＴＦＥの微粉砕物
が混合されていてもよい。

また、本発明の成形方法において用いられるポリテトラ
フルオロエチレン樹脂としては、ポリテトラフルオロエ
チレンの単独でもよく、充填材を含有するものであって
ちよい。ここで充填材としては、炭素質粉末、炭素質繊
維、無機質粉末、無機質繊維、金属または合金粉末、有
機質粉末または繊維などが採用される。具体的には、カ
ーボンブラック、カーボン繊維、グラファイトなどの炭
素質粉末または繊維、長石、シリカ、アルミナ、酸化チ
タン、酸化鉄などの酸化物粉末、窒化ケイ素、窒化炭素
、窒化アルミ、窒化硼素、炭化ジルコン、炭化ケイ素、
炭化タングステン、炭化ニッケル、硫酸ジルコン、硫酸
バリウム、カオリン、クレー、硝子ビーズ、硝子バルー
ンなどの無機質粉末、硝子繊維、アルミナ繊維、チタン
酸カリ繊維、シリカ繊維などの無機質繊維、銅合金、亜
鉛華、二硫化モリブデン、アルミ、アルミ合金などの金
属または合金粉末、パーフルオロアルコキシ樹脂、パー
フルオロエチレンプロピレン樹脂、ポリクロロトリフル
オロエチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテ
ルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、オキシベンゾイルポリエステル樹脂、液晶
ポリマーなどの有機質粉末または繊維などが例示される
。好ましくは粉末状特に微粉末状の充填材を採用するこ
とが好ましい。

又、これらの充填材の添加量としては、９５ｖｏ１％以
下が望ましい。充填材の割合が大きすぎると、押出圧力
が著しく上昇し、押出成形が不可能となる、あるＧ）は
得られた押出物は、強度不足で、非常にもろい成形品と
なり、望ましくない。

ＰＴＦＥと充填材の組成物を製造するに当っては、ＰＴ
ＦＥ分散液に所定量の充填材を添加し共凝析させた後、
乾燥させる方法、あるいは、ＰＴＦＥ粉末と充填材とを
撹拌混合する方法などいずれも採用可能である。

本発明において、加工助剤としては、ＰＴＦＨの繊維化
および塑性変形を適度に行なわしめるものであり、ＰＴ
ＦＥに容易に湿潤し、押出物から容易に除去できる波体
であればいずれも使用可能である。具体的には、ＰＴＦ
Ｅの押出成形用加工助剤として従来から使用されている
ソルベントナフサ、ホワイトオイル、石油エーテル、イ
ソプロピルアルコール、流動パラフィン、エチレングリ
コール、グリセリン、ブチルペンチルフタレート、ポリ
アルキルダリコールなどの、脂肪族あるいは芳香族の炭
化水素アルコール類などが例示できる。また、ＰＴＦＥ
の焼成時に変色を起し難い、沸点５０〜４００℃程度の
加工助剤が好ましく採用される。また、加工助剤として
、ＰＴＦＥ水性ディスバージョンの如き含フツ素ポリマ
ー水性ディスバージョンも使用することが可能である。

また、加工助剤の使用量は、ＰＴＦＥちしくは、ＰＴＦ
Ｅと充填材の組成物１００容量部に対し、２０〜７０容
量部程度使用することが好ましい。加工助剤の量が少な
すぎると、流動性が不足し、押出成形が難しくなる。多
すぎると押出圧力が上らず、ＰＴＦＥの繊維化が充分に
達成されないばかりか、押出中に加工助剤の浸み出しが
起こり、不経済となる。

ＰＴＦＥもしくは、ＰＴＦＥと充填材の組成物に加工助
剤を添加混合する方法は、ＰＴＦＨの繊維化が最小限に
なる様な条件下に行う事が好ましい。その方法としては
、機械的剪断力が加わり難い混合機（例えばオムニミキ
サーなど）をＰＴＦＥあるいは、充填材との組成物粉末
が乾燥している状態で使用するなど混合条件をゆるやか
にする方法をとることが好ましい。

本発明の成形法はスクリュー押出機を用いる事が重要で
ある。かかるスクリュー押出機としては、押出機のバレ
ル内において回転させるら線状の溝を切っであるスクリ
ューを有しその回転によってＰＴＦＥをバレル内を移動
させながら混線する押出機として樹脂用、ゴム用、建材
用スクリュー押出機などが例示される。

また、スクリュー押出機としては、単軸、多軸押出機の
いずれも採用可能である。また、スクリュー形状として
も、フルフライトスクリュー、バリアプルピッチスクリ
ュー、ミキシング付スクリューなど種々の形状が採用可
能であるが、押出圧力の調整が容易なフルフライトスク
リューが好ましく採用される。また、スクリュー圧縮比
としては、１．０〜３．０を採用することが好ましく、
特に、１．０〜２．０が好ましい。スクリュー圧縮比が
あまりに小さいと、ＰＴＦＥの繊維化が不足し、押出し
物の強度が低下し、場合によっては押出物の形状保持が
困難になることがある。またスクリュー圧縮比があまり
に大きいと、押出圧力が高くなり、押出成形が困難にな
ることがある。ここで、スクリュー圧縮比とは、スクリ
ュー先端のバレル内側とスクリュー谷径との間の断面積
を、スクリュー根元の同様の断面積で割った値である。

また、押出温度および押出圧力は、ＰＴＦＥの繊維化に
大きく影響する。押出温度が低過ぎる、または押出圧力
が低すぎると、ＰＴＦＥの繊維化が良好に達成されず、
押出し物の強度が低下し、場合によっては、押出し物が
形状保持できなくなることがある。また、押出温度が高
過ぎるまたは押出圧力が高すぎると、ＰＴＦＥの繊維化
が過剰に進み、押出し物がひび割れの多いものになった
り、押出成形が困難になったりすることがある。−船釣
には、押出温度を５〜３００℃の範囲内で設定すること
が好ましい。特に、２５〜１００℃の範囲内にすること
が好ましい。また、押出圧力は、５〜３００ｋｇ／ｃｍ
”の範囲内で設定することが好ましい。特に、２０〜１
００ｋｇ／ｃｍ”の範囲内にすることが好ましい。

本発明の成形方法によれば、筒状、棒状、シート状など
の連続体を成形することができる。特に、本発明の方法
は筒状に押し出すのに適している。また、筒状に押し出
されたものは、切り開くことにより容易にシート化する
ことが可能である。本発明において、筒状物を押し出す
場合、筒状物の外径とシリンダー内径の比率は０．１〜
２０．０の範囲内とすることが好ましい。この比率が大
きすぎると、押出が困難になったり、押出し物の収縮が
起こり易く、筒状物を切り開いてシート化した場合に厚
みの均一なシートが得られ難い傾向にあるため好ましく
ない。また、比率が小さすぎても押出が困難になったり
、ＰＴＦＥの繊維化の方向が不均一になったりするため
、好ましくない。

また、本発明の方法により成形された筒状物は、その円
周方向に沿ってＰＴＦＥが繊維化されている。したがっ
て、筒状物の切り開き方法により、種々の方向性を有す
るシートが得られる。

例えば、筒状物を押出方向と平行に切り開くと、長手方
向に対し直角の方向にＰＴＦＥが繊維化したシートが得
られる。また、螺旋状に切り開くと、斜めにＰＴＦＥが
繊維化したシートが得られる。さらに、筒状物を輪切り
にした後切り開くことにより、長平方向にＰＴＦＥが繊
維化したシートを得ることも可能である。作業の容易性
、生産性および、後に説明する圧延工程との関係等を考
慮すると、押出方向と平行に切り開く方法が最も好まし
い。

本発明の成形方法によれば、成形品を連続的に製造する
ことが可能である。したがって、後処理工程を含む場合
にその後処理工程も連続的に行うことが可能となる。例
えば、本発明の方法により得られたシートをさらに圧延
することにより、圧延フィルムを得る場合には、圧延ロ
ール等の圧延装置に、本発明の方法によるシートを連続
的に供給することにより、連続的に圧延フィルムを得る
ことができる。

また、圧延フィルムを得る場合、スクリュー押出により
筒状物を形成し、この筒状物を押出方向に平行に切り開
きシート化し、さらにこのシートを、押出方向と同方向
に圧延ロール装置に供給し、圧延フィルム化することが
最も好ましい。この方法によれば、シートは横方向にＰ
ＴＦＥが繊維化されており、さらに圧延により、フィル
ムの縦方向にＰＴＦＥの繊維化が起こる。したがって、
この方法により得られる圧延シートは力学的異方性の小
さなフィルムとなる。さらに、この方法であれば、連続
的に圧延フィルムを製造することが可能である。

また、本発明により製造される成形品は、必要に応じ焼
成されてもよいし、また焼成されなくてもよい。焼成す
る場合の温度等の条件は、通常のＰＴＦＥの焼成条件と
同様の条件が採用可能である。例えば、３５０〜４５０
℃程度の温度でｌＯ秒〜１週間程度の条件が例示される
。また、かかる焼成は、バッチ式の焼成炉を用いてもよ
いし、また連続式の焼成炉を用いて行なってもよい。焼
成炉の選択は、成形品形状および所望物性などにより適
宜行うことができるが、連続焼成炉を用いると、生産性
が向上することが期待できる。

［実施例］ 実施例１．２ 第１表に示した割合のＰＴＦＥ粉末（乳化重合品）、ク
レー、シリカおよび加工助剤（シェル石油製アイソパー
Ｍ）をオムニミキサーにより混合した。この混合物を、
シリンダー内径４０ｍｍの一軸押出機にて、スクリュー
圧縮比１．６のフルフライトスクリューと寸法８７ｍｍ
φ−６７ｍｍφのノズルを用いて第１表に示す押出条件
により、筒状の押出物を得た。この押出物を、押出方向
と平行に切り開き、次いで、押出方向と同方向に圧延ロ
ールで圧延して厚さ０．４ｍｍのシートを得た。このシ
ートを３５０℃で３０分間焼成した。

この焼成シートについて、ＪＩＳ−に６８９１に従い、
押出方向およびその直角方向の引張強度を測定した結果
を第１表に示した。

比較例１ 実施例１と同じ組成ｎ　ＰＴＦＥおよび加工助剤をオム
ニミキサーにより混合した。この組成物をスリーブ状に
予備成形した後、シリンダーとノズルの断面積比が２０
０である押出機を用いて、ペースト押出して厚さ１０ｍ
ｍのシート状物を得た。このシート状物を押出方向と同
方向に圧延ロールで圧延して厚さ０．４ｍｍの圧延シー
トを得た。この圧延シートを３５０℃で３０分間焼成し
た。この焼成シートについてＪＩＳ−に６１ｉ９１に従
い、押出方向およびその直角方向の引張強度を測定した
結果を第１表に示した。

第 表 注）＊ ＊２ ＊３ 組成物を一体品（１００容量部） 押出方向と同方向 〃　　と直角方向 として計算した容量部 ［発明の効果］ 本発明は、ＰＴＦＥの押出成形物を連続的に、かつ低コ
ストで成形できる優れた効果を有し、特に押出形状を筒
状物にし押出した後これを切り開いて圧延したシートフ
ィルムは、力学的異方性の少ない成形物を得る効果を有
する。更に、押出機へのＰＴＦＨの供給より押出し、筒
状物の切り開き、圧延シート化迄連続的に操作が可能で
大巾な低コスト化ができる優れた効果を有する。

又、ＰＴＦＥに各種の充填材を添加する事で、高弾性、
高強度等優れた物性をもつ成形品の連続押出物が安価に
作れるという効果も認められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を加工助剤の存在
   下においてスクリュー押出機を用いて押出成形を行うこ
   とを特徴とするポリテトラフルオロエチレン樹脂成形方
   法。 ２、請求項１において押出成形の温度を５℃ないし３０
   ０℃において行う成形方法。 ３、請求項１において押出成形の圧力を５ｋｇ／ｃｍ＾
   ２ないし３００ｋｇ／ｃｍ＾２において行う成形法。 ４、請求項１において、スクリュー圧縮比１．０ないし
   ３．０で行なう成形方法。 ５、請求項１において、押出用組成物１００容量部に対
   し加工助剤量を２０ないし７０容量部において行なう成
   形方法。 ６、請求項１において、乳化重合で得られたポリテトラ
   フルオロエチレン樹脂を用いて行なう成形方法。 ７、請求項１において、ポリテトラフルオロエチレン樹
   脂として、充填材を含有するポリテトラフルオロエチレ
   ン樹脂を用いて行なう成形方法。 ８、請求項７において、充填材として炭素質粉末、炭素
   質繊維、無機質粉末、無機質繊維、金属または合金粉末
   、および有機質粉末または繊維から選ばれる少なくとも
   １種用いて行なう成形方法。 ９、請求項７において、充填材の割合が９５ｖｏｌ％以
   下の充填材入ポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いて
   行なう成形方法。 １０、請求項１において、加工助剤の混合を乾式で行な
   う成形方法。 １１、請求項１において、予め繊維化処理をしていない
   ポリテトラフルオロエチレン樹脂を用いて行なうことを
   特徴とする成形方法。 １２、請求項１において、筒状物をスクリュー押出成形
   する成形方法。 １３、請求項１２において、筒状物の外径と、シリンダ
   ー内径の比が０．１ないし２０．０で行う成形方法。 １４、請求項１２において、押出成形された筒状物を切
   り開いてシート化することを特徴とする成形方法。 １５、請求項１４において、筒状物の切り開きを押出方
   向と平行に行なう成形方法。 １６、請求項１４により得られたシートを圧延して圧延
   フィルムを得る成形方法。 １７、請求項１６において、圧延を圧延ロール装置を用
   いて行なう成形方法。 １８、請求項１７において、スクリュー押出した筒状物
   を押出方向に平行に切り開き、押出方向と同方向に圧延
   ロールに供給し、圧延して圧延フィルムを得る成形方法
   。