JPH1192569A - ポリテトラフルオロエチレン造粒粉末の製造法 - Google Patents
ポリテトラフルオロエチレン造粒粉末の製造法Info
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- JPH1192569A JPH1192569A JP9290108A JP29010897A JPH1192569A JP H1192569 A JPH1192569 A JP H1192569A JP 9290108 A JP9290108 A JP 9290108A JP 29010897 A JP29010897 A JP 29010897A JP H1192569 A JPH1192569 A JP H1192569A
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- C08J2327/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene
Abstract
数が小さい溶媒を使用して、優れた粉末流動性や高い見
掛け比重をもったポリテトラフルオロエチレンの造粒粉
末を、工業的に有利に製造する方法を提供する。 【解決手段】平均粒径200μm以下のポリテトラフル
オロエチレン粉末を、水と(ポリフルオロアルキル)ア
ルキルエーテルとからなる2相液体媒質中で撹拌、造粒
してポリテトラフルオロエチレン造粒粉末を得る。
Description
エチレン(以下、PTFEと略す)の造粒粉末の製造法
に関する。
形できないため、粉末の形のままで成形に供される。し
たがって、PTFE成形粉末には特別の粉体特性が要求
される。その特性の一つは粉末流動性がよいことであ
り、そのほか見掛け比重が大きいこと、そして壊れにく
く、かつ脆すぎないことも要求される。
の粒状固体を微粉砕した一次粉末は、平均粒径は通常2
00μm以下であり上記の粉体特性を有していないた
め、そのPTFE一次粉末を溶媒中で撹拌造粒し、成形
に用いている。PTFEの造粒法としては、水不溶性の
有機液体のみを溶媒とする方法と、水と有機液体とから
なる2相液体媒質中で行う方法とがある。
用いる有機液体としては、水不溶性であり、PTFEを
濡らすため25℃における表面張力が35ダイン/cm
以下であり、適当な軟らかさのPTFE造粒粉末を得る
ために溶媒の回収温度、すなわち沸点が約30〜150
℃である有機液体を用いることが知られている(特公昭
44−22619、特公昭54−40099、特開昭5
7−18730)。
素や芳香族炭化水素のほかクロロフルオロカーボンが挙
げられている。クロロフルオロカーボンとしてはトリク
ロロトリフルオロエタン、トリクロロフルオロメタン、
ジフルオロテトラクロロエタン、Cl(CF2 CFC
l)n Cl(ただし、nは2〜4の整数)、トリクロロ
ペンタフルオロプロパンなどが例示される。また、1,
3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプ
ロパンなどのヒドロクロロフルオロカーボン、C6 F13
Hなどのヒドロフルオロカーボンなども例示され、実際
の造粒にもこれらの有機液体が主として使用されてい
る。
の環境問題として国際的に取り上げられ、その原因物質
とされる特定のクロロフルオロカーボンの使用が禁止さ
れるに至った。そのため、PTFE造粒粉末を製造する
際に用いるクロロフルオロカーボンの代替品の開発要請
が大きい。
情のもとで、オゾン層破壊係数が大きく、地球温暖化の
一因となるクロロフルオロカーボンやペルフルオロカー
ボンを使用することなく、優れた粉末流動性や高い見掛
け比重をもったPTFEの造粒粉末を、工業的に有利に
製造する方法を提供することを目的としてなされた。
0μm以下のポリテトラフルオロエチレン粉末を、水と
式1で表される(ポリフルオロアルキル)アルキルエー
テル(以下、PFAEという)とからなる2相液体媒質
中で撹拌、造粒することを特徴とする、ポリテトラフル
オロエチレン造粒粉末の製造法である。 R−O−R’ ・・・式1 式1中、Rは炭素数2〜6のポリフルオロアルキル基で
あり、R’は炭素数1または2のアルキル基である。
は、例えばテトラフルオロエチレン(以下、TFEとい
う)の単独重合体、および2重量%以下の共重合可能な
単量体で変性されたTFEの重合体が含まれる。前記変
性剤の例としては、炭素数3〜6のペルフルオロアルケ
ン(例えばヘキサフルオロプロピレン)、炭素数3〜6
のペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)(例えばペ
ルフルオロ(プロピルビニルエーテル))などが挙げら
れ、これらで変性された共重合体はPTFE同様溶融加
工性を有しない。
粒径200μm以下に微粉砕した未焼成のものが用いら
れる。粒径が大きいと造粒粉末の見掛け比重が低く、成
形品に空隙が残りやすく、その均一性が損なわれるの
で、平均粒径70μm以下のものが好ましく用いられ
る。本発明における未焼成のPTFE粉末とは、重合後
その融点以上に加熱されていないPTFEの粉末を意味
し、造粒に適する。
ぎるとPFAEを回収する際の温度が高くなるため造粒
粉末が硬くなり、沸点が低すぎると凝集が不完全とな
り、造粒粉末が小さい外力で壊れやすくなる傾向にあ
る。PFAEの沸点範囲は、25〜80℃であることが
好ましい。
岐構造であってもよく、ポリフルオロアルキル基Rは、
ペルフルオロアルキル基であることが好ましい。
CF2 CF2 OCH3 、CF3 CF2 CF2 CF2 OC
H2 CH3 、CF3 CF2 CF2 OCH3 、(CF3 )
2 CFOCH3 が好ましい。これらのPFAEは1種単
独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
がなく、しかも、表面張力が、例えばCF3 CF2 CF
2 CF2 OCH2 CH3 は13.6ダイン/cmであ
り、クロロフルオロカーボンの16ダイン/cm以上と
比べ小さい。そのため、PFAEを用いることにより、
PTFE粉末が媒質中で湿潤され撹拌中に凝集しやすく
なり、内部は均一で空隙が少なく、高い見掛け比重で、
かつ表面が平滑で流動性が向上した造粒粉末が得られ
る。
TFE造粒物の内部が固くしまった状態になるが、PF
AEを水とからなる2相液体媒質として用いることによ
り、理由は明らかでないがPTFE粉末が適度に湿潤さ
れ、凝集が過度に進まず適度に軟らかい造粒物が得ら
れ、形成品の物性が向上する。
末の割合は、通常2〜20/0.2〜2/1(重量比)
が好ましく用いられる。本発明では、水との接触処理時
の温度が重要であり、PFAEの沸点以下、具体的には
10〜50℃、特に20〜40℃が好ましい。また、処
理時間は前記温度範囲で通常1分間〜10時間程度が採
用される。
撹拌翼を備えた処理装置にて、前記の条件下に造粒媒質
で湿潤したPTFEと水との混合物を撹拌することによ
って行われる。また、粒径分布の均一な造粒粉末を得る
ために、ある程度の強い撹拌が好ましい。具体的な撹拌
条件として、撹拌翼の周速度は通常1〜50m/秒が採
用される。
繊維、ブロンズ、グラファイト等の粉末のフィラーや、
溶融成形可能な他のフッ素樹脂や耐熱性樹脂等を加え配
合したPTFE組成物の造粒粉末を製造することもでき
る。フィラーを配合する場合、フィラーの分離防止のう
えで効果を発揮する平均粒径0.1〜0.5μmのPT
FEコロイド状分散液を配合できる。その配合は特にフ
ィラーの配合割合が多い場合に有用である。コロイド状
PTFEの使用量はPTFE粉末に対し1〜5重量%が
好ましい。PTFE粉末と他のフィラーおよびフッ素樹
脂等とを、乾式で均一に混合し、この粉末を水とPFA
Eとの2相液体媒質中で撹拌混合する。
PFAEを用いるほかは、従来のPTFE粉末の製造法
の手順とほぼ同様である。そうした従来の造粒法は、例
えば前記特許公報のほか、特公昭47−1549、特公
昭49−17855、特開昭47−84936などに開
示されている。すなわち、例えば、PFAEの沸点近く
まで液体媒体を昇温してPFAEを蒸発し留去し、つい
で室温に冷却した後、PTFEを金網で分離して造粒粉
末が得られる。
末は、平均粒径200〜800μm(ただし、原料粉末
の平均粒径の5倍以上)、見掛け比重0.50〜1.0
0、粉末流動性(息角)約30〜45度、特に30〜4
0度のものであって粉体特性に優れて、かつ、比較的柔
らかいものであり、圧縮成形時の圧力伝達性が良好で、
引張強さや伸びに優れ蒸気通過度の小さい緻密な成形品
を与える。
が、本発明はこれらに限定されない。実施例中の造粒粉
末の性状、成形品の物性の測定法は下記のとおりであ
る。
2、48、60、80メッシュの標準ふるいを重ね、1
0メッシュふるい上に粉末をのせてふるい、各ふるい上
に残る粉末の重量の割合を求め対数確立紙上での50%
粒径を平均粒径(μm)とした。
内容積100ccステンレス製円筒容器にダンパーより
落として平板で擦り落とした試料の重さを、100cc
で割った値を見掛密度とした。
6mm、高さ40mmの寸法を有し、出口に内径6m
m、長さ3mmのオリフィスを備えたステンレス製の漏
斗を床面から20mm離して設置し、この漏斗を通して
被測定粉末を静かに流動させることによって行う。粉末
は床上に堆積し、ついには堆積の先端が漏斗の出口に接
するに至る。粉末はほぼ円錐状に堆積するから、この底
面の半径r(mm)を測定し、下式により息角を求め
る。この「息角」の測定を行うには、あらかじめ試料粉
末を充分除湿し、かつ静電気を除去しておく。測定は2
3℃で行う。 息角θ=tan-1(20/r)
0mmの円筒形金型で300kg/cm2 の圧力の下に
予備成形し、ついで撹拌機付きの電気炉中で1時間あた
り150℃の割合で温度を370℃まで上昇せしめ、3
70℃で8時間焼成し、引き続き1時間あたり40℃の
割合で室温まで冷却して得られた径約70mm、高さ8
0mmのブロックから旋盤で0.1mmのテープを切削
し、ついでこのテープをJIS−Z0208に従って4
0℃における蒸気透過性試験を行い、g/m2 ・24h
rの単位で表示した値である。
2 の圧力下で予備成形を行い、380℃で3時間焼成し
た後、炉外で放冷して得られた厚さ1.5mmのシート
よりJIS−K6031に規定されたダンベル状3号型
で打ち抜いた試料による破断時の強度および伸度を測定
した値を引張強度(kg/cm2 )、引張伸度(%)と
した。
定されたテープ状試験片(幅30mm、厚さ0.10±
0.01mm、長さ約1m)を電極(直径12.5mm
のよくみがいた一対の黄銅製球体)の間にはさみ、50
0gfの荷重を加える。空気中で電圧をゼロから1kV
/秒の割合で一様に上昇させ、破壊電圧(kV)を測定
する。試験は測定点を相互に50mm以上離して10回
行い、その平均値を絶縁破壊電圧(kV)とした。
ード2枚羽根の撹拌機を有する邪魔板2枚付きのステン
レス製円筒形の造粒槽に、水1500mlとCF3 CF
2 CF2 CF2 OCH3 (沸点は60℃)300mlの
混合液を入れ、さらに、平均粒径35μmのグラニュラ
ータイプのPTFE粉末600gを加え、回転数120
0rpmで5分間撹拌を続けた後、回転数を600rp
mでさらに30分間撹拌し、PTFE粉末を凝集して造
粒した。撹拌終了後、CF3 CF2 CF2 CF2 OCH
3 の沸点近くまで液体媒体を昇温してCF3 CF2 CF
2 CF2 OCH3 を蒸発し留去した。ついで室温に冷却
した後、造粒物を60メッシュ金網で分離し、150℃
で16時間乾燥して造粒粉末を得た。
重は0.72、粉末流動性(息角)は36度であった。
また、造粒粉末を使用して作成した成形品の蒸気通過度
(g/cm2 ・24hr)は0.8、引張強度(kg/
cm2 )は430、引張伸度(%)は360、絶縁破壊
電圧(kV)は7.0であった。
3 のかわりに、CF3 CF2 CF2 CF2 OCH2 CH
3 (沸点は78℃)を用いた以外は例1と同等の操作を
行った。得られた造粒粉末の平均粒径は550μm、見
掛け比重は0.81、粉末流動性(息角)は37度であ
った。また、造粒粉末を使用して作成した成形品の蒸気
通過度(g/cm2 ・24hr)は0.7、引張強度
(kg/cm2 )は420、引張伸度(%)は370、
絶縁破壊電圧(kV)は7.5であった。
3 のかわりに、CF3 CF2 CFOCH3 (沸点は34
℃)を用いた以外は例1と同等の操作を行った。得られ
た造粒粉末の平均粒径は600μm、見掛け比重は0.
75、粉末流動性(息角)は37度であった。また、造
粒粉末を使用して作成した成形品の蒸気通過度(g/c
m2 ・24hr)は0.9、引張強度(kg/cm2 )
は420、引張伸度(%)は370、絶縁破壊電圧(k
V)は6.5であった。
3 のかわりに、(CF3 )2 CFOCH3 (沸点は29
℃)を用いた以外は例1と同等の操作を行った。得られ
た造粒粉末の平均粒径は520μm、見掛比重は0.7
6、粉末流動性(息角)は35度であった。また、造粒
粉末を使用して作成した成形品の蒸気通過度(g/cm
2 ・24hr)は0.8、引張強度(kg/cm2 )は
450、引張伸度(%)は370、絶縁破壊電圧(k
V)は6.5であった。
F2 OCH3 のかわりに、トリクロロフルオロメタン
(沸点は24℃)を用いた以外は例1と同等の操作を行
った。得られた造粒粉末の平均粒径は620μm、見掛
け比重は0.62、粉末流動性(息角)は37度であっ
た。また、造粒粉末を使用して作成した成形品の蒸気通
過度(g/cm2 ・24hr)は0.9、引張強度(k
g/cm2 )は410、引張伸度(%)は340、絶縁
破壊電圧(kV)は5.5であった。
れ見掛け比重の高いPTFE造粒粉末が得られる。ま
た、PTFE造粒粉末は機械的特性に優れ、蒸気透過性
が低く、絶縁破壊電圧の高いPTFE成形体を与える。
Claims (2)
- 【請求項1】平均粒径200μm以下のポリテトラフル
オロエチレン粉末を、水と式1で表される(ポリフルオ
ロアルキル)アルキルエーテルとからなる2相液体媒質
中で撹拌、造粒することを特徴とする、ポリテトラフル
オロエチレン造粒粉末の製造法。 R−O−R’ ・・・式1 式1中、Rは炭素数2〜6のポリフルオロアルキル基で
あり、R’は炭素数1または2のアルキル基である。 - 【請求項2】(ポリフルオロアルキル)アルキルエーテ
ルが、CF3 CF2 CF2 CF2 OCH3 、CF3 CF
2 CF2 CF2 OCH2 CH3 、CF3 CF2 CF2 O
CH3 、および(CF3 )2 CFOCH3 からなる群よ
り選ばれる1種以上である請求項1記載の製造法。
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