JPH0491134A

JPH0491134A - ポリマーの微粉末化方法

Info

Publication number: JPH0491134A
Application number: JP20763690A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Kato; 加藤　宏夫; Shinichi Yamada; 山田　愼一; Mitsuhiro Mieno; 三重野　光博; Keizaburo Odagiri; 小田切　恵三郎
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1992-03-24
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JP2847169B2

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】［産業上の利用分野コ本発明はポリマーの微粉末化方法にかかわるもので、と
くに放射線による崩壊作用を利用してポリテトラフルオ
ルエチレン樹脂その他の崩壊型のポリマーを微粉末化す
るポリマーの微粉末化方法に関するものである。

［従来の技術］ポリテトラフルオルエチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥＪと
略す）はポリエチレンの水素原子を全部フッ素原子によ
り置換した化学構造を持つ高分子である。このＰＦＴＥ
は、不燃性かつ熱可塑性であるとともに、すべての有機
溶剤に安定であるため、機械部品、ライニングその他の
用途に使用されている。

ここで言うＰＴＦＥは、市販されている新品のＰＴＦＥ
、あるいは新品のＰＴＦＥの加工工程から発生したもの
、および成形後製品として使用されしかるのちスクラッ
プとして回収されたものが該当する。

上記新品のＰＴＦＥの加工工程から発生したＰＴＦＥに
ついて若干説明する。すなわち、ＰＴＦＥは熱可塑性の
樹脂ではあるが、溶融粘度が異常に高く、通常の樹脂に
使用されている射出成形等の加工方法では成形すること
ができない。したがって、新品ＰＴＦＥの粉末を一度圧
縮して予備成形し、融点以上の温度に加熱して焼成後、
冷却し、製品の寸法調整工程を経て、目的とする製品を
製造する方法が一般に行われている。当該ＰＴＦＥの加
工工程から発生したものとは、この製品の寸法調整工程
において発生する切削屑のことである。

なおＰＴＦＥの形状としては、切削屑、粉末。

成形体等のいずれの形状でもよい。

しかして、こうしたＰＴＦＥは化学的にきわめて安定で
あるためその廃棄あるいは再生の処理に難点がある。こ
うしたＰＴＦＥを処理するにあたって、従来の技術とし
て、ＰＴＦＥに放射線、とくに電離放射線と呼ばれてい
るα線、β線、γ線、電子線その他各種の放射線を照射
することが行われている。すなわち、ＰＴＦＥに放射線
を照射すると高分子量のＰＴＦＥが低分子量化し、微粉
砕し易くなるので、この現象を利用してＰＴＦＥを微粉
砕、ないしは微粉末化することとしている。

微粉砕さ九たＰＴＦＥは、潤滑材、塗料・プラスチック
・ゴム・印刷インクなどへの滑剤、オイル・グリース横
圧添加剤など幅広い用途に利用されている。

たとえば、特開昭４９−２２４４９号においては、ＰＴ
ＦＥに放射線を照射し、ついでハロゲン化メタンと酸素
成分の共存下において加熱を行ったのち、機械粉砕を行
うことが開示されている。

また、特開昭５５−３１５０６号においては、ＰＴＦＥ
に放射線を照射中、あるいは照射後、加熱処理を行い、
微粉砕することが開示されている。

こわらの方法は、放射線を照射し、さらに加熱処理を行
って、ＰＴＦＥの分解ないし低分子量化への促進を行う
ものであり、加熱処理の効果に重点を置いている。

しかしながら、いずれの方法にしても所定の粒径にまで
微粉末化するためにその照射する放射線の線量が多くな
り、コスト上の問題が生じている。

さらに、ＰＴＦＥは既述のようにインク等への滑剤など
として利用されているが、最近ではこのＰＴＦＥをポリ
カーボネート等のエンジニアリングプラスチックに添加
することにより、素材としてプラスチックの性能限界を
打破するとともにその改質等を行う目的でさかんに使用
している。

しかして、とくにエンジニアリングプラスチックにＰＴ
ＦＥを添加して使用する場合には、ＰＴＦＥの融点が非
常に重要である。すなわち、ＰＴＦＥ＊粉末を添加され
たエンジニアリングプラスチックは、成形されて各種用
途の製品として利用されるのであるが、この成形工程に
おいて加熱処理をともなう場合、もとの素材であるエン
ジニアリングプラスチックより融点の低いＰＴＦＥｔｌ
ｌ粉末を使用とすると、製造された製品中に気泡等の不
具合が生じてしまうという問題がある。

［発明が解決しようとする！ｌｌｔ！］本発明は以上の
ような諸問題にかんがみてなされたもので、ＰＴＦＥそ
の他のポリマーに放射線を照射する工程において、照射
雰囲気中の酸素濃度をコントロールすることにより、そ
の融点、粉砕生成物の小粒径化および照射線量の低下を
目的とするポリマーの微粉末化方法を提供することを１
１！題とする。

［課題を解決するための手段］すなわち本発明は、ポリテトラフルオルエチレン樹Ｄ　
（ＰＴＦＥ）その他のポリマーに放射線を照射すること
によりこれを微粉末化するポリマーの微粉末化方法であ
って、上記ポリマーを取り囲む照射雰囲気ガス中の酸素
濃度を制御することにより、上記微粉末化されるポリマ
ーの融点および粒度を制御することを特徴とするポリマ
ーの微粉末化方法である。

なおポリマーとしては、上述のようなポリテトラフルオ
ルエチレン樹脂はもちろん、ポリ塩化三フッ化エチレン
、ポリイソブチレン等の放射線による崩壊型のポリマー
を対象とすることもできる。また、高分子であるセルロ
ースを含有している木材、ワラ、モミガラあるいは紙な
どの微細化にも応用可能である。ただし、易燃性の対象
物では酸素濃度に制限を加える必要がある。

以下第１図にもとづき本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施するための放射線照射装置１の
概略図であって、この放射線照射装置１は、電子加速器
２と、酸素濃度コントロール装置３と、照射容器４と、
フッ化水素除去装置５と、オゾン分解装置６と、ブロワ
−７と、スタック８とを有する。

電子加速器２は、所定線量の電子線を照射容器４に向け
て照射する。

酸素濃度コントロール装置３は、所定濃度の酸素を照射
容器４内に供給するもので、酸素分析計９からの検出信
号を信号ライン１０を介して受信し、照射容器４内の酸
素濃度を一定量になるように適宜制御するものである。

この酸素濃度コントロール装置３による供給酸素は、空
気を原料としてＰＳＡ法（圧力変動吸着法）により酸素
を製造し、供給してもよく、またボンベ、ＧＥ波装置か
ら供給してもよい。

照射容器４は、所定容積の容器であって、所定の酸素濃
度に制御されたガスは、照射容器４内に収容したＰＴＦ
Ｅｌ　１にまんべんなく接触するように供給すればよい
。照射容器４は固定床、移動床、流動床等いずれの形で
もよい。なお、照射容器４の出口ガスの一部をブロワ−
１２を介して照射容器４の入り口部に原素ことにより酸
素を有効に利用することとしてもよい。

フッ化水素除去装置５は、ＰＴＦＦ、１１が電子照射さ
れ、低分子量化する際に発生するフッ化水素（ＨＦ）を
処理して無害化する。

オゾン分解装置６は、照射雰囲気中の酸素と電子線とが
衝突することにより発生した少量のオゾンを処理し無害
化する。

ブロワ−７は、照射容器４から排出されるガスを吸引す
る。このガスはフッ化水素除去装置５およびオゾン分解
装置６において処理後、スタック８を介して大気中に放
出される。

なお、放射線としては、電子線に限ることなく、一般に
電離放射線と呼ばれている放射線を用いることができる
。

また、ＰＴＦＥｌ　１への照射方法としては、照射容器
４のかわりに金網、ダンボール、その他の容器にこのＰ
ＴＦＥＩＩを入れ、あるいはそのままで、プラスチック
または金属性のフィルム製の袋に入れたのち、所定の濃
度の酸素ガスを封入し、カート・コンベアに乗せ、電子
加速器２の下を通過させて照射する方法でもよい。

ＰＴＦＥｌ　１に電子線を照射したときのＰＴＦＥＬＬ
の分解メカニズムは明かではないが、以下のように進む
ものと考えられる。

すなわち、ＰＴＦＥｌ　１を空気中あるいは高濃度の酸
素中に放置してもこれは分解しない。また、酸素が全く
ない雰囲気中たとえば窒素の雰囲気でＰＴＦＥＩＩに電
子線を照射した場合には、通常の方法では粉砕不可能で
あり、ＰＴＦＥ　１１の分解は非常に遅い。

一方酸素が存在するガス中で、ＰＴＦＥ　１１に電子線
を照射すると、その分解が著しく進行する。すなわち、
電子線の作用の下に酸素とＰＴＦＥｌｌとが反応し、ま
ずＰＴＦＥＩＩの過酸化物等が生成される。この過酸化
物等がＨＦ、ＣＯ２、ＣＯおよびその他微量のＣＯＦ２
に変化する。この過酸化物等がＣＯ２、ＣＯ等に変化す
るときにＰ　’Ｉ−ＦＥＩＩの低分子量化が起こると考
えられる。

また、照射時の酸素濃度に応じて、照射済みＰＴＦＥｌ
　１中にこの過酸化物等が生成・残留すると考えられる
。この生成・残留した過酸化物等と照射時の低分子量化
とが微粉砕に寄与するものと考えられる。

つまり、ＰＴＦＥＩＩの過酸化物等をできるだけ多く生
成させることによりＰＴＦＥＩＩの分解を促進させるこ
とができる。したがって、酸素濃度をコントロールする
ことによりＰＴＦＥｌ　］の分解を制御することが可能
である。

たとえば、所定の粒度ないしは粒径を有するように微粉
末化を行いたいときには、これに対応した濃度の酸素を
照射容器４内のＰＴＦＥＩＩに供給すればよい。

また、電子線の照射線量の増加に応じてＰＴＺＦＥＩＩ
の融点は次第に低下するが、同一照射線量であれば酸素
濃度によらずＰＴＦＥｌ　１の融点が同じであることが
見い出された６　つまり上述のような過酸化物等が、Ｐ
ＴＦＥｌ　１の融点の降下には作用しないものと考えら
れる。

かくして１本発明においては、酸素濃度をコントロール
することにより放射線の照射線量を低減させることが可
能となり、しかもこうした照射線量を適宜選択すること
によって、微粉末化するＰＴＦＥ等の粒径および融点を
所望の範囲内におさめることができる。さらには、必要
であれば加熱処理を実施することも可能で、こうした加
熱に要する時間の短縮、および加熱に要するエネルギー
を節約することも可能である。

［作用］本発明によるポリマーの微粉末化方法においては、放射
線をポリテトラフルオルエチレン樹脂その他のポリマー
に照射するにあたって酸素濃度を制御することとしたの
で、その酸素濃度に応じた照射線量、粒径および融点を
得ることができる。

［実施例コつぎに本発明によるポリマーの微粉末化方法の実施例を
説明する。

第１図に示した放射線照射装置１によりＰＴＦＥＬＬに
電子線を照射した。具体的にはＰＴＦＥｌｌを縦３　ｍ
　ｍ、横３ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの小片からなる薄片
切削屑とし、このＩＫｇを幅２１７ｍｍ、奥行き３９７
ｍｍ、深さ１００ｍｍのステンレス製の照射容器４に充
填収納し、上部の照射面をＱ、Ｑ５ｍｍの厚さのステン
レス製薄膜で密閉した。しかるのちに、この密閉照射容
器４の両サイドについているバルブを開け、ガス混合器
つまり酸素濃度コントロール装置３から所定の濃度の酸
素および窒素を含んだガスを流通して、内部のガスを充
分に置換したのち、バルブを閉じて再密閉した。

この所定の濃度の酸素雰囲気にさせた密閉照射容器４を
速度調整可能なカート（図示せず）に乗せ、加速電圧５
ＭＶ、電流値１０ｍＡの照射条件で、所望の照射線量が
得られるように電子加速器２から電子線の照射を行った
。なお、照射線量数Ｍ　ｒ　ａ　ｄ照射ごとに酸素濃度
コントロール装置３から密閉照射器４に、所定の濃度の
酸素を含んだガスを供給し、内部の酸素ガス濃度が一定
になるようにした。

所定の照射線量になったところで、この照射ずみのＰＴ
ＦＥ’ｌｌをラボ用ジェット粉砕器により微粉末化を行
った。

また、照射済みのＰＴＦＥｌｌの融点を、熱分析装置（
図示せず）を使用して算出した。

第２図は、酸素濃度Ｏ〜１００％の条件下における照射
線量と融点との関係を示すグラフ、第３図は、ある照射
線量の条件下での酸素濃度に対する融点の関係を示すグ
ラフである。

第２図から判明するように、照射線量の増加にともない
融点が所定の勾配でほぼ直線的に降下する。しかも第３
図に示すように、同一照射線量であるならば照射雰囲気
ガス中の酸素濃度を変化させても融点は全く変わらない
ことが判明した。

第４図は、各酸素濃度の条件下における照射線量と粉砕
後の平均粒径Ｄｐ５０との関係を示すグラフである。照
射線量の増加にともない平均粒度は小さくなり、また照
射雰囲気ガス中の酸素濃度を増加することにより平均粒
度が著しくＪＪ＝さくなることがわかる。

たとえば、平均粒径５μｍの微粒子を得たい場合に、酸
素濃度２１％のときの照射線量は９０Ｍ　ｒ　ａ　ｄと
する。酸素濃度６０％のときの照射線量は７０　Ｍ　ｒ
　ａ　ｄとする。酸素濃度１００％の時の照射線量は５
０Ｍｒａｄとする。これらの照射線量におけるそれぞれ
融点は、第２図から３１３℃、３１６．５℃、３１９．
５℃である。

また、目的とする融点が３２０°Ｃの微粉末化ＰＴＦＥ
１１を得たいときには、酸素濃度１００％、および照射
線量５０Ｍｒａｄに成るように照射すればよく、酸素濃
度および照射線量を組み合わせることにより、粒径およ
び融点等、目的の物性を持つＰＴＦＥ微粉末を製造する
ことが可能である。

［発明の効果コ以上のように本発明によれば、放射線の照射とともに酸
素濃度をＩ御するようにしたので、照射線量を低減させ
ることが可能となるとともに、所定の酸素濃度に設定す
ることにより、任意の粒度および融点を有する微粒子を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポリマーの微粉末化方法を実施す
るための放射線照射装置１の概略図、第２図は、酸素濃
度Ｏ〜１．００％の条件下における照射線量と融点との
関係を示すグラフ、９３図は、ある照射線量の条件下で
の酸素濃度に対する融点の関係を示すグラフ、第４図は、各酸素濃度の条件下における照射線量と粉砕
後の平均粒径Ｄｐ５０との関係を示すグラフである。３　、、、、、、ｍ素濃度コントロール装置４　、、、
、、、照射容器５　、、、、、、フッ化水素除去装置６　、、、、、、オゾン分解装置７　、、、、、、ブロワ− ８、、、、、、スタック９　、、、、、、酸素分析計１０、、、、、、信号ライン１１、、、ＰＴＦＥ　（ポリテトラプルオルエチレン）
１２　、、、、、、ブロワ− 特許出願人　住友重′ｅｓ、ｖｊ、工業株式会社復代理
人　弁理士　池澤　寛１　、、、、、、放射線照射装置２・・・・・・電子加速器第　　１図第　　２図照酊雰囲負ｊｊス中の酸素蕩度（’／、）０〜１００　’／。照ＩＦＪ＆？ｔ　（Ｍｒａｄ）第図ｒａｄ

Claims

【特許請求の範囲】

ポリマーに放射線を照射することによりこれを微粉末化
するポリマーの微粉末化方法であつて、前記ポリマーを
取り囲む照射雰囲気ガス中の酸素濃度を制御することに
より、前記微粉末化されるポリマーの融点および粒度を
制御することを特徴とするポリマーの微粉末化方法。