KR100537035B1

KR100537035B1 - 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말

Info

Publication number: KR100537035B1
Application number: KR10-1999-7007599A
Authority: KR
Inventors: 아사노미찌오; 쯔지마사유끼
Original assignee: 다이낑 고오교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2005-12-16
Also published as: WO1998041568A1; DE69823492D1; EP0970986A1; CN1106420C; EP0970986A4; RU2182159C2; US6300408B1; JP3152284B2; CN1249767A; KR20000075540A; DE69823492T2; JPH10259252A; EP0970986B1

Abstract

외관밀도가 크고, 평균 입경이 작고 또 입도 분포가 샤프하며, 대전량이 실질적으로 0 에 가깝고, 안식각이 작고, 분말유동성, 특히 입자안정성이 우수한 변성 PTFE 입상 분말을 제공한다. 변성 PTFE 분말을 수중에서 교반하여 조립할 경우, 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체 및 소수성 세그멘트와 친수성 세그멘트를 갖는 세그멘트화 폴리알킬렌글리코올류의 비이온성 계면활성제의 존재하에 교반하여 조립한다. 상기 입상 분말로부터 얻어지는 성형품은 인장강도, 신장도가 우수하며, 표면 조도가 작고, 절연파괴전압이 크고, 또 백색도 (Z 값) 가 크다는 특징을 가진다.

Description

변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말{GRANULAR POWDER OF MODIFIED POLYTETRAFLUOROETHYLENE}

본 발명은 분말 특성, 특히 입자안정성이 우수하며, 대전량이 작은 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 입상 분말에 관한 것이다.

종래, 현탁중합으로 얻어진 PTFE 분말을 평균 입경 100 ㎛ 미만으로 분쇄한 후 조립 (造粒) 하여 입상 분말을 얻는 제법으로서는 다수가 제안되어 있는데, 예를 들면 일본 특공소 44-22619 호 공보에, 비점이 30∼150 ℃ 인 수불용성 유기액체를 함유하는 30∼150 ℃ 인 수성매체 내에서 PTFE 분말을 교반 조립하는 방법이 기재되어 있다.

또한, 일본 특공소 57-15128 호 공보에, 상기 공보에 기재된 방법을 개량할 목적으로 PTFE 분말에 대한 해쇄기구(解碎機構)를 구비한 장치를 이용하는 방법이 기재되어 있다.

또한, 물만을 사용하여 조립하는 방법으로는, 예를 들면 일본 특공소 43-8611 호 공보에는, PTFE 분말을 40∼90 ℃ 인 수중에서 교반 조립하는 방법이; 일본 특공소 47-3187 호 공보에는, PTFE 분말을 40 ℃ 이상인 수성매체 내에서 교반 조립하는 방법이; 및, 나아가서 일본 특개평 3-259926 호 공보에는, PTFE 분말을 수성매체 내에서 해쇄기구를 병용하여 교반 조립하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이러한 조립방법에서는 정전기에 의하여 PTFE 분말에 대전(帶電)이 발생한다. 대전한 PTFE 분말은, 성형시에 성형용 금형 뿐 아니라, 호퍼, 공급기 등에 정전기로 인해 부착되어 결과적으로 유동성을 저해한다. 또, 세립화된 분말일수록 유동성이 저하되는 동시에, 외관밀도가 낮아지는 경향이 있으므로, 이러한 점에서 만족스럽지 못하다.

한편, 평균 입경이 100 ㎛ 이상인 PTFE 의 조(粗)분쇄분말을 이용하는 조립법도 제안되고 있다. 이 조분쇄분말을 이용하는 방법으로서는, 예를 들면 일본 특개평 3-259925 호 공보에, 420 ㎛ 인 PTFE 분말을 60∼100 ℃ 인 수성매체 내에서 해쇄기구를 병용하여 교반 조립하는 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이 공보에 기재되어 있는 방법에 의해서도, 얻어지는 PTFE 입상 분말은 인장강도 등의 성형품 물성을 충분히 만족시킬 수 있는 것이 아니며, 제품화하는데는 겔화하여 분쇄하는 후공정이 필요하게 된다. 또 입상 분말을 성형하여 얻어지는 성형품의 절연파괴전압도 낮기 때문에, 그것이 요구되는 용도에는 사용할 수 없다. 또한 상기한 바와 같이 이 방법에서는 해쇄기구를 필요로 하게 된다.

또 일본 특공평 3-39105 호 공보에는, 온수 중에서 유기액체의 공존하, 변성 PTFE 분말을 교반 조립하여 입상 분말을 얻는 기술이 개시되어 있다. 이 방법에 의하여 얻어지는 입상 분말은, 적어도 700 g/리터 (0.7 g/㎤) 의 외관밀도를 갖는 분말에 대해서는, 평균 입경 150∼250 ㎛ 인 분말에서 8.0∼4.0 초/50 g 의 유동성 (f) 과 8.0∼4.0 초/50 g 의 입자안정성 (s) 을 가지며, 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 분말에서 4.0∼1.5 초/50 g 의 유동성 (f) 과 4.0∼1.8 초/50g 의 입자안정성 (s) 을 갖는다. 또 적어도 800 g/리터 (0.8 g/㎤) 의 외관밀도를 갖는 입상 분말에 대해서는, 평균 입경 150∼250 ㎛ 인 분말에서 6.0∼4.0 초/50g 의 유동성 (f) 과 6.0∼4.0 초/50g 의 입자안정성 (s) 을 가지며, 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 분말에서 3.0∼1.5 초/50g 의 유동성 (f) 과 3.0∼1.8 초/50g 의 입자안정성 (s) 을 갖는 것으로 기재되어 있다. 이 때, 입자안정성이란 분말에 기계적 응력을 부가한 후의 유동성이며, 입자를 보존 또는 수송한 후의 유동성을 평가하는 것이다. 유동성 및 입자안정성의 측정법에 대해서는 후술한다.

일본 특공평 3-39105 호 공보에 기재된 변성 PTFE 입상 분말은, 확실하게 응집된 성형용 분말로부터 제조되는 200 ㎛ 두께의 슬라이스 필름의 구멍수 (전기적 결손부로서 측정함) 가 5000 V 의 전압하에서 다소 개선되었으나, 전체적으로 유동성이 불충분하다 (안식각이 39 도 이상). 또 유동성이 비교적 높은 부분 (고외관밀도로 대입경) 에서는 입자의 안정성이 저하되는 정도, 즉 입자안정계수 (입자안정성(s)/유동성(f))가 커진다 (실시예 13 에서는 입자안정계수가 2.5/1.9=1.32 로 되어 있다).

또한, 상기 입상 분말은 300 V 이상의 높은 대전성을 가지고 있으며, 분말을 이용하고 성형하여 얻어지는 성형품의 절연파괴전압은 10 KV 이하로 낮고, 또 표면 조도도 3.0 ㎛ 이상으로 거칠다.

본 발명자들은, 상기한 바와 같은 문제를 고려하여 예의 검토한 결과, 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체 및 특정 비이온성 계면활성제의 존재하에 수중에서 변성 PTFE 분말을 교반하여 조립함으로써, 상기한 문제를 해결할 수 있음을 발견하였다.

즉, 본 발명의 목적은 외관밀도가 크고, 평균 입경이 작으며 또한 입도분포가 샤프하며, 대전량이 작고 (실질적으로 0 에 가까움), 안식각이 작으며, 및 분말유동성, 특히 입자안정성 등의 분말물성이 우수한 변성 PTFE 입상 분말을 제공하는 것이다. 상기 변성 PTFE 입상 분말은 신장도, 표면평활성 등의 성형품 물성이 우수하며, 또 표면 조도가 작고 (평활한), 절연파과전압이 큰 성형품을 제공한다.

도 1 은 본 발명에 있어서 입상 분체의 유동성을 조사하기 위하여 이용한 장치의 개략설명도이다.

도 2 는 실시예 3 에서 얻어진 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말 중 입자의 입자구조를 나타내는 광학현미경사진 (배율: 200 배) 이다.

도 3 은, 실시예 3 에서 얻어진 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말 중 입자의 입자구조를 나타내는 광학현미경사진 (배율: 100 배) 이다.

도 4 는, 비교예 1 에서 얻어진 변성 PTFE 입상 분말 중 입자의 입자구조를 나타내는 광학현미경사진 (배율: 200 배) 이다.

발명의 실시를 위한 최양의 형태

본 발명에 있어서 이용되는 PTFE 분말은, 통상의 현탁 중합법에 의하여 얻어지며, 테트라플루오로에틸렌 (TFE) 과 퍼플루오로비닐에테르의 공중합체 등으로 이루어지는 분말이며, 그 분쇄후의 평균 입경은 100 ㎛ 미만이며, 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 그 하한은 분쇄 장치나 분쇄 기술에 의하여 정해지며, 통상 30∼40 ㎛ 이다.

상기 TFE 와 공중합이 가능한 퍼플루오로비닐에테르로서는, 예를 들면 식

(Ⅰ):

CF₂=CF-OR_f(Ⅰ)

[식중, R_f 는 탄소수 1∼10 의 퍼플루오로알킬기, 탄소수 4∼9 의 퍼플루오로 (알콕시알킬)기, 식 (Ⅱ):

(II)

(식중, m 은 0 또는 1∼4 인 정수이다) 로 나타내는 유기기 또는 식 (Ⅲ):

(III)

(식중, n 은 1∼4 인 정수이다) 로 나타나는 유기기를 나타낸다]로 표시되는 퍼플루오로비닐에테르를 들 수 있다.

상기 퍼플루오로알킬기의 탄소수는 1∼10, 바람직하게는 1∼5 이며, 탄소수를 이 범위내의 갯수로 함으로써, 용융성형불가라는 성질을 유지한 채, 내크리이프성이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다.

상기 퍼플루오로알킬기로서는, 예를 들면 퍼플루오로메틸, 퍼플루오로에틸, 퍼플루오로프로필, 퍼플루오로부틸, 퍼플루오로펜틸, 퍼플루오로헥실 등을 들 수 있는데, 내크리이프성 및 단량체의 단가 면으로 보아 퍼플루오로프로필이 바람직하다.

상기 퍼플루오로비닐에테르의 중합비율을 1.0∼0.001 몰% 의 범위내의 비율로 함으로써 내크리이프성이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 변성 PTFE 분말을 예를 들면 물의 존재하 또는 건조상태에서, 해머 밀, 날개가 부착된 회전자를 가진 분쇄기, 기류에너지형 분쇄기, 충격분쇄기 등의 분쇄기에 의하여 평균 입경 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 이하로 분쇄하여 얻어지는 입자로 하는 것이 바람직하다. 이 입자의 평균 입경을 상기 범위 내의 입경으로 함으로써, 조립하고 성형하여 얻어지는 성형품 물성이 우수하다는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서 이용하는 유기액체는, 물과 액체-액체 계면을 형성하여 수중에 액적으로서 존재할 수 있는 유기액체이면 되고, 수중에서 액적을 형성하고 물과 액체-액체 계면을 형성할 수 있는 것이면 물에 다소 용해되는 것이라도 무방하다. 구체예로서는, 예를 들면 1-부탄올, 1-펜탄올 등의 알콜류; 디에틸에테르, 디프로필에테르 등의 에테르류; 메틸에틸케톤, 2-펜타논 등의 케톤류; 펜탄, 도데칸 등의 지방족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소; 염화메틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 트리클로로트리플루오로에탄, 모노플루오로트리클로로메탄, 디플루오로테트라클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판, 1,3-디클로로-1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄 및 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 등의 할로겐화 탄화수소 등을 이용할 수 있다. 이들 중 할로겐화 탄화수소가 바람직하며, 특히 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1-디클로로-2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판, 1,3-디클로로-1,1,2,2,3-펜타플루오로프로판, 1,1-디클로로-2,2,2-트리플루오로에탄 및 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 등의 염화탄화수소와 불화염화탄화수소가 바람직하다. 이들은 불연성이며, 게다가 프레온 가스 규제의 요구 등을 만족시키기 때문이다. 이들의 유기액체는 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

상기 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 첨가량으로서는, 변성 PTFE 분말에 대하여 30∼80 % (중량%, 이하 동일함) 이며, 40∼60 % 인 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 액적중에서 변성 PTFE 분말의 조립이 진행된다고 생각되어 지는데, 특정 비이온성 계면활성제의 작용에 의하여 이 액적이 더욱 작고, 더욱 구형에 가까운 형상이 되기 때문에, 평균 입경이 작고, 또 구형에 가까운 입자를 얻을 수 있으며, 또 입상 분말의 외관밀도가 커지며, 또한 입자안정성이 향상된다고 생각할 수 있다.

상기 특정 비이온성 계면활성제는, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 세그멘트화 폴리알킬렌글리코올류, 및 이들의 유도체이다.

소수성 세그멘트와 친수성 세그멘트를 갖는 세그멘트화 폴리알킬렌글리코올류로서는 예를 들면 식(Ⅳ):

(IV)

(식중, A 는

또는

이고, p 는 5∼200 인 정수이며, q 는 2∼400 인 정수이다) 로 표시되는 것이 바람직하다. 이들 중, 변성 PTFE 수지에 흡착되기 쉽다는 점에서 p 는 15∼40, q 는 7∼100 이 바람직하다.

이들 중에서 더욱 바람직한 것으로서는,

이다.

상기 특정 비이온성 계면활성제의 첨가량으로서는, 변성 PTFE 분말에 대하여 0.01∼5 % 이며, 0.1∼0.3 % 인 것이 바람직하다.

이 범위내에서 특정 비이온성 계면활성제를 이용함으로써, 거의 구형이며 소입경이고, 또 입도분포가 샤프하며, 분말유동성이 우수하고, 외관밀도가 큰 입상 분말을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서는, 계면활성제로서 음이온성 계면활성제를 특정 비이온성 계면활성제와 병용할 수도 있다. 병용할 경우는 변성 PTFE 분말에 대하여 0.001∼5 % 이다 (병용할 경우, 특정 비이온성 계면활성제량은 상기와 동일함).

음이온성 계면활성제로서는, 예를 들면 고급지방산 및 그 염, 알킬 황산염, 알킬술폰산염, 알킬아릴술폰산염, 알킬인산에스테르 등 공지된 것을 사용할 수 있으며, 특히 바람직한 음이온성 계면활성제로서는 고급알코올황산에스테르염, 예를 들면 라우릴황산나트륨, 혹은 플루오로알킬기 또는 클로로플루오로알킬기를 갖는 불소 함유 카르복실산계 또는 불소 함유 술폰산계의 음이온성 계면활성제를 들 수 있고, 대표적인 화합물로서는, 식 (Ⅴ):

X(CF₂CF₂)n(CH₂)mA (Ⅴ)

또는 식 (Ⅵ):

X(CF₂CFCl)n(CH₂)mA (Ⅵ)

(식중, X 는 수소원자, 불소원자 또는 염소원자, n 은 3∼10 인 정수, m 은 0 또는 1∼4 인 정수, A 는 카르복실기, 술폰산기 또는 그들의 알카리금속 혹은 암모늄 잔기를 나타낸다) 로 표시되는 화합물을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 충전제를 부가로 배합할 수도 있으나, 입자안정성이나 전기적 특성 면에서 충전제를 배합하지 않는 편이 바람직하다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말의 구체적인 제조법으로서는, 예를 들면 다음과 같은 제조법을 들 수 있으며, 이 제조법만으로 한정되는 것은 아니다.

(1) 원추형 날개를 구비한 200 리터 조립조에 이온교환수를 120∼150 리터를 넣고 20∼28 ℃ 로 온도조절한다.

(2) 미리 40 ㎛ 미만으로 분쇄된 변성 PTFE 분말 30 ㎏ 을 조립조에 넣는다.

(3) 원추형 날개를 400 rpm 으로 회전시키면서 계면활성제를 소정량 첨가하고 2∼3 분 후, 상기 유기액체를 소정량 첨가한다.

(4) 계속해서 5 분간 400 rpm 으로 교반하여 유기액체와 변성 PTFE 분말을 혼합시킨다.

(5) 조립조의 내용물을 조립조 밖의 라인믹서에 통과시켜, 외부순환에 의한 해쇄를 10 분간 행한다.

(6) 조립조내를 15∼30 분에 걸쳐서 37∼39 ℃ 로 승온시킨다. 이 때, 상기 승온시간은 조립물이 목적으로 하는 품질에 따라서 적정 변경한다.

(7) 또한 조립조내를 37∼39 ℃ 로 15∼60 분간 유지하고, 유기액체를 증류제거한다. 그 사이 원추형 날개의 회전수는 400 rpm 으로 한다. 이 때, 상기 유지시간은 조립물이 목적으로 하는 품질에 따라 적정 변경한다.

(8) 교반 정지 후, 150 메쉬의 체를 이용하여 조립물을 물과 분리시킨다.

(9) 분리하여 얻은 조립물을 상자형 열풍 순환식 건조기를 이용하여 165 ℃ 에서 20 시간에 걸쳐서 건조시킨다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말은, 외관밀도에 의하여 그 물성이 변화한다. 입상 분말의 외관밀도를 변화시키려면, 예를 들면 (a) 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 양을 변경 (양을 많게 하면 외관밀도가 작아진다); (b) 수중에서의 조립시간 (입자의 체류시간) 을 변경 (길게하면 외관밀도가 커진다); 및 (c) 상기 (5) 의 외부 순환 (해쇄) 시간을 변경 (순환 시간을 길게 하면 외관밀도가 커진다)시킴으로써 조절할 수 있다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말의 제조법에 의하면, 예를 들면 하기와 같은 분말 물성이나 성형품 물성을 갖는 입상 분말을 얻을 수 있으며, 특히 입도 분포가 샤프하기 때문에, 본 발명은 종래와 같이 체에 통과시켜 소입경인 입자를 취하는 번잡한 공정이 불필요하다는 등, 종래의 제조법에서는 얻을 수 없는 변성 PTFE 입상 분말의 제조법이다.

(본 발명의 변성 PTFE 입상 분말의 물성)

외관밀도: 0.7 g/㎤ 이상

0.7 g/㎤ 보다 작으면 금형 충전량이 적어진다.

유동성 (21B 법): 6 회 이상

5.5 회 이하에서는 호퍼 유동성 면에서 떨어진다. 특히 8 회가 바람직하다.

안식각: 38 도 이하

38 도를 초과하는 분말은 유동성이 좋지않아 바람직하지 못하다.

단, 외관밀도가 0.7 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 미만인 경우는 38 도 이하, 외관밀도가 0.8 g/㎤ 이상 0.9 미만인 경우는 37 도 이하, 외관밀도가 0.9 g/㎤ 이상인 경우는 36 도 이하이다.

통상, 분말의 안식각은 외관밀도가 높을수록 중력의 영향을 받아 작은 값이 된다. 따라서, 본 발명의 방법에 의하여 얻어지는 분말의 안식각도 외관밀도에 의하여 변하는데, 종래기술에 의하여 얻어지는 분말에 비해 작아진다.

이 때, 종래기술에 의하여 얻어지는 분말의 안식각은, 외관밀도가 0.6 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 미만인 경우 40 도 이상, 외관밀도가 0.9 g/㎤ 이상 1.0 g/㎤ 미만인 경우 38 도 이상, 외관밀도가 1.0 g/㎤ 이상인 경우 36 도 이상이다.

입도 분포 A: 10 메쉬의 체 위에 잔존하는 입상 분말 0 %,

20 메쉬의 체 위에 잔존하는 입상 분말 5 % 이하

조립 후의 입상 분말이 이 범위의 입도 분포를 가질 때는 입도가 균일하기 때문에 금형내의 충전 자국이 없어져 바람직하다. 특히 10 메쉬, 20 메쉬의 체 위에 있는 입상 분말이 모두 0 % 인 것이 바람직하다.

입도 분포 B: 50 중량 % 이상

조립 후의 입상 분말이 이 입도 분포를 가질 때는 금형의 충전 자국이 없어져 바람직하다. 특히 60 중량 % 이상인 것이 바람직하다.

평균 입경: 1000 ㎛ 이하

1000 ㎛ 보다도 커지면 두께가 얇은 금형에 충전하는 것이 불가능해진다. 특히 바람직하게는 얇은 금형에 대한 충전성으로 보아 250∼300 ㎛ 이다.

대전량: 50 V 이하

대전량이 50V 를 초과한 PTFE 분말은 성형시에 성형용 금형 뿐 아니라, 호퍼, 공급기 등에 정전기로 인해 부착되어 결과적으로 유동성을 저해한다. 이 때, 바람직하게는 10 V 이하이며, 이 대전량으로는 상기의 문제가 전혀 발생하지 않는다.

유동성 f (헥스트법) 및 입자안정성 s (헥스트법):

(1) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만의 입상 분말

유동성 (f) 이 2∼3 초/50g 이며, 입자안정성 (s) 이 2∼3 초/50g. 양자 모두 작은 쪽이 유동성이 우수하다.

(2) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 입상 분말

유동성 (f) 이 1∼2 초/50g 이며, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g. 양자 모두 작은 쪽이 유동성이 우수하다.

입자안정계수 (s/f):

모든 외관밀도 및 평균 입경에서 1∼1.3, 바람직하게는 1∼1.1. 입자안정계수가 1 에 가까울수록 기계력을 작용시킨 후의 유동성의 변화가 작다. 따라서, 수송, 포장, 보관,후에도 양호한 유동성을 유지시킬 수 있다.

(성형물의 특성)

인장강도: 100 kgf/㎠ 이상

100 kgf/㎠ 보다 작은 성형물은 기계적 강도가 떨어진다. 이 때, 바람직하게는, 150 kgf/㎠ 이상이며, 그 범위내에서 용도에 맞게 정한다.

신장도: 100∼400 %

100 % 보다 작은 성형물은 기기로의 접착시나 가공시 절단되어 버리는 경우가 있다. 바람직하게는 150 % 이상이다.

표면 조도: 3.0 ㎛ 이하

3.0 ㎛ 를 초과하는 성형물은 표면의 요철이 커서 바람직하지 못하다. 특히 바람직하게는 외관밀도 0.7 g/㎤ 이상, 0.8 g/㎤ 미만에서 2.0 ㎛ 이하, 외관밀도 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 미만에서 2.5 ㎛ 이하, 외관밀도 0.9 g/㎤ 이상에서 3.0 ㎛ 이하이다.

절연파괴전압: 10 KV 이상

고압변압기용 콘덴서의 절연테이프나 차단기용 절연노즐 등의 고압절연재료로 이용할 경우에 필요한 특성으로, 바람직하게는 10 KV 이상이다. 특히 외관밀도 0.7 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 미만에서 12 KV 이상, 외관밀도 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 미만에서 11 KV 이상, 외관밀도가 0.9 g/㎤ 이상에서 10 KV 이상이다.

백색도 (Z 값): 95 이상

PTFE 의 성형체는 통상의 수지에 비하여 백색도가 높고, 상품가치면에서 백색도가 높은 것이 바람직하다. 이 때, 각 물성의 측정법은 다음과 같다.

외관밀도: JIS K 6891-5.3 에 준하여 측정한다.

분쇄 후의 평균 입경 (1 차 입자의 입경)

웨트시브법: JIS 표준 체 20 메쉬 (체 눈의 크기 840 ㎛), 250 메쉬 (체 눈의 크기 62 ㎛), 270 메쉬 (체 눈의 크기 53 ㎛), 325 메쉬 (체눈의 크기 44 ㎛) 및 400 메쉬 (체눈의 크기 37 ㎛) 가 사용된다. 우선, 20 메쉬 체를 250 메쉬 체의 위에 겹쳐놓는다. 5 g 의 분말시료를 20 메쉬 체의 위에 올려놓고, 샤워 분사기를 이용하여 약 3 리터/㎡ 의 비율로 약 30 초간, 사염화탄소를 분사함으로써, 하방 체 위로 주의깊게 세정하여 내린다. 시료가 완전히 세정되어 내려지면, 상방 체를 제거하고, 하방 체를 고르게 약 4 분간 분사한다. 그 후, 하방 체를 공기건조하고, 이 체의 위에 보류된 건조분말의 중량을 측정한다. 이 일련의 조작을 20 메쉬 체와 다른 3 개의 소 메쉬 체의 하나를 이용하여 각각 새로운 5 g 의 분말시료에 대하여 반복한다. 누적백분율을 얻기 위하여 각 체 위에 보류된 분말의 중량에 20 을 곱하고, 이어서 이들의 수치를 대수확률지 상에서 체 눈의 크기에 대하여 플롯한다. 이 점들을 직선으로 연결하여, 누적 중량 백분율치 50 (d₅₀) 및 84 (d₃₄) 에 해당하는 입경을 판독하고, 하기식에 의하여 웨트시브사이즈 (d_ws) 를 계산하여 구한다.

유동성 (21B 법): 일본 특개평 3-259925 호 공보에 기재된 방법에 준하여 측정한다.

즉, 측정장치로서는, 도 1 (일본 특개평 3-259925 호 공고에 기재된 도 3 에 대응) 에 도시된 바와 같이 지지대 (42) 에 중심선을 일치시켜 지지한 상하의 호퍼 (31 및 32) 를 이용한다. 상부 호퍼 (31) 는, 입구 (33) 의 직경 74 ㎜, 출구 (34) 의 직경 12 ㎜, 입구 (33) 에서 출구 (34) 까지의 높이 123 ㎜ 이며, 출구 (34) 에 구분판 (35) 이 있고, 이로서 안에 있는 분말을 유지하거나 떨어뜨리거나 하는 일을 적당히 할 수 있다. 하부 호퍼 (32) 는 입구 (36) 의 직경 76 ㎜, 출구 (37) 의 직경 12 ㎜, 입구 (36) 에서 출구 (37) 까지의 높이 120 ㎜ 이며, 상부 호퍼와 동일한 출구 (37) 에 구분판 (38) 이 형성되어 있다. 상부 호퍼와 하부 호퍼의 거리는 각 구분판의 사이가 15 ㎝ 가 되도록 조절되어 있다. 이 때, 도 1 에서 (39) 및 (40) 은 각각 각 호퍼의 출구 커버이며, (41) 은 낙하한 분말의 받침 용기이다.

유동성의 측정은 피측정 분말 약 200 g 을 23.5∼24.5 ℃ 로 조절한 실내에 4 시간 이상 방치하고, 10 메쉬 (눈의 크기 1680 미크론) 에 통과시킨 후, 동일 온도에서 행한다.

(Ⅰ) 우선, 용량 30 cc 의 컵에 정확히 1 컵의 피측정 분말을 상부 호퍼 (31) 에 넣은 후, 곧바로 구분판 (35) 을 빼서 분말을 하부 호퍼에 떨어뜨린다. 떨어지지 않을 때는 철사로 찔러서 떨어뜨린다. 분말이 하부 호퍼 (32) 에 완전히 떨어진 후 15±2 초간 방치한 후, 하부 호퍼의 구분판 (38) 을 빼서 분말이 출구 (37) 에서 흘러 떨어지는지 아닌지를 관찰하는데, 이때 8 초 이내에 전부 흘러 떨어진 경우를 떨어진 것으로 판정한다.

(Ⅱ) 이상과 같은 측정을 3 회 반복하여 떨어지는지 아닌지를 확인하여, 3 회중 2 회 이상 흘러 떨어진 경우는 유동성 「양」으로 판정하고, 1 회도 떨어지지 않는 경우는 유동성 「불량」으로 판정한다. 3 회중 1 회만 떨어진 경우는, 다시 2 회 동일한 측정을 하여, 그 2 회 모두 떨어진 경우에는 결국 그 분말의 유동성은 「양」으로 판정하고, 그 이외의 경우는 유동성 「불량」으로 판정한다.

(Ⅲ) 이상의 측정으로 유동성 「양」으로 판정된 분말에 대해서는, 다음의 같은 용량 30 cc 의 컵 2 잔의 분말을 상부 호퍼에 넣고 상술한 바와 동일한 방법으로 측정하여, 결과가 유동성 「양」으로 나온 경우는 순차 분말의 컵수를 증가시켜, 「불량」이 될때까지 계속하고, 최고 8 컵까지 측정한다. 각 측정시에는, 전회의 측정으로 하부 호퍼에서 유출된 분말을 재사용할 수도 있다.

(Ⅳ) 이상의 측정으로 PTFE 분말은 사용량이 많을수록 흘러 떨어지기 어려워진다.

따라서, 유동성 「불량」이 되었을 때의 컵수에서 1 을 뺀 수를 가지고 그 분말의 「유동성」으로 정한다.

입상 분말의 평균 입경 및 입도 분포 A: 위에서 순서대로 10, 20, 32, 48, 60 및 83 메쉬 (인치 메쉬) 의 표준 체를 겹쳐서, 10 메쉬 체 상에 PTFE 입상 분말을 올려놓고, 체를 진동시켜 하방으로 순차로 미세한 PTFE 입상 분말입자를 낙하시키고, 각 체 위에 잔류한 PTFE 입상 분말의 비율을 % 로 구한 후, 대수확률지상에 각 체 눈의 크기 (횡축) 에 대한 잔류 비율의 누적 퍼센트 (종축) 를 점으로 표시하고, 이들 점을 직선으로 연결하여, 이 직선상에서 비율이 50 % 가 되는 입경을 구하고 그 값을 평균 입경으로 한다. 또 10 메쉬, 20 메쉬, 32 메쉬, 48 메쉬, 60 메쉬 및 83 메쉬의 체에 각각 잔존하는 입상 분말의 중량 % 를 입도 분포 A 라고 한다.

입도 분포 B: 평균 입경의 0.7∼1.3 배의 직경을 갖는 입자의 전체 입자에 대한 중량 비율이며, 평균 입경에 0.7 배 혹은 1.3 배의 값을 곱하여 산출하고, 누적 곡선중에 그 점을 기입함으로써 중량 비율을 구한다.

대전량: 이온 시스템즈사 (Ion Systems, Inc.) 제조 핸디정전측정기 SFM 775 를 이용하여 측정한다.

유동성 f (헥스트법): 일본 특공평 3-39105 호 공보에 기재된 방법

PTFE 로 피복된 알루미늄제 로트 (상부 내경 74 ㎜, 하부 내경 12 ㎜ 그리고 높이 89 ㎜) 를, 진동장치의 모터 케이싱에서 로트의 중심까지의 간격이 90∼100 ㎜ 가 되도록 시판의 진동장치 (디엘사이언스 (주) 제조의 칼럼 충전 바이브레이터) 에 고정시킨다. 로트중에 50g 의 생성물을 충전하고, 0.5∼1 ㎜ 의 진동폭을 나타내는 진동장치의 스위치를 넣은 후 로터의 출구를 열고나서 로터가 완전히 빌때까지의 시간을 측정한다. 분말의 유동성은, 유출시간이 짧으면 짧을수록 더욱 더 양호하다. 유동성의 측정전에 ＞1500 ㎛ 의 조대(粗大)입자를 분리시킨다.

치수안정성 s (헥스트법): 일본 특공평 3-39105 호 공보에 기재된 방법

바닥부 중심에 깊이 3 ㎜, 직경 5 ㎜ 의 원주상의 오목부를 갖는 100 ㎜의 내경 및 150 ㎜ 의 높이를 갖는 알루미늄제 비이커내에 2 개의 날개가 부착된 교반기의 회전축을 상기 오목부에 셋트하고, 50 g 의 분말을 충전한 다음 200 rpm 하에서 5 분간 교반한다. 교반 날개의 하측변에서 바닥까지의 거리는 1.5 ㎜ 이다. 1.5 ㎜ 의 두께, 25 ㎜ 의 폭 및 46 ㎜ 의 길이를 갖는 교반 날개는 교반기축에 대하여 45°의 각도로 경사져 있고, 서로는 90°의 각도에 있다. 날개의 변은 약간 둥근모양을 하고 있다. 정전기 대전을 피하기 위하여, 교반 개시전에 약 0.1g 의 산화알루미늄을 생성물에 첨가한다. 이 측정시에도 미리 ＞1500 ㎛ 의 조대입자를 분리시킨다.

이어서, 알루미늄제 비이커내에서 교반시킨 생성물에 대하여 상기 헥스트법으로 유동성을 측정한다. 기계적 응력을 가한 후에 얻어지는 유동성치를 입자안정성의 기준으로 이용한다. 교반처리 전과 교반처리 후의 분말의 유동성치를 비교함으로써, 입자가 기계적 응력하에서 어느 정도 파괴되는지 판정할 수 있다.

인장강도 (이하, TS 라고도 함) 및 신장도 (이하, EL 이라고도 함): 내경 100 ㎜ 의 금형에 25 g 의 분말을 충전하고, 약 30 초간에 걸쳐서 최종 압력이 약 300 ㎏/㎠ 이 될때까지 서서히 압력을 가하고, 또 2 분간 그 압력으로 유지하여 예비 성형체를 제조한다. 금형에서 예비성형체를 꺼내, 365 ℃ 로 유지되어 있는 전기화로에 이 예비성형체를 넣고, 3 시간 소성 후, 꺼내어 소성체를 얻는다. 이 소성체로부터 JIS 덤벨 3 호로 시험편을 떠내고, JIS K 6891-58 에 준거하여, 총하중 500 ㎏ 의 오토그래프를 이용하여, 인장속도 200 ㎜/분으로 잡아당겨, 파단시의 응력과 신장도를 측정한다.

안식각: 호소가와미크론 제조 파우더 테스터를 이용하여 측정한다.

표면 조도: 분말 210 g 을 직경 50 ㎜ 의 금형으로 충전하고, 성형압력 300 ㎏/㎠ 로 5 분간 유지하고, 얻어진 예비성형품을 50 ℃/hr 의 승온속도로 실온에서 365 ℃ 까지 승온시키고, 365 ℃ 에서 5.5 시간 유지시킨 후, 50 ℃/hr 로 냉각한다. 얻어진 성형품의 상부 표면을 동경정밀기계 (주) 제조의 표면 조도측정기를 이용하여, JIS B 0601 에 기재된 중심선 평균조도 (Ra) 법에 의하여 측정한다.

절연파괴전압: Z 값의 측정에 이용한 것과 동일한 방법으로 성형한 성형품의 블록을 절삭하여 0.1 ㎜ 의 두께의 스카이브시트를 얻는다. 얻어진 스카이브시트를 이용하여 JISK 6891 에 준하여 측정한다.

Z 값: 조립 분말 200 g 을, 직경 50 ㎜ 의 금형에 충전하고, 성형압력 300 ㎏/㎠ 으로 5 분간 유지하고, 얻어진 예비성형품 (직경 약 50 ㎜, 두께 50 ㎜) 을 실온에서 50 ℃/hr 의 승온속도로 365 ℃ 까지 승온시키고, 365 ℃ 에서 5.5 시간 유지시킨 후, 50 ℃/hr 에서 냉각시킨 성형품을, 끝에서 약 25 ㎜ (중심부분) 인 부분에서, 선반으로 옆으로 쪼개어 잘라낸 부분의 중심부의 Z 값을 국제조명위원회가 정하는 XYZ 계의 Z 값 측정법에 의거하여 측정한다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말의 제법에 있어서의 각 성분의 혼합비율로서는, 바람직하게는 하기와 같은 예를 들 수 있다.

변성 PTFE 분말 100 부

특정 비이온성 계면활성제 (변성 PTFE 분말 기준) 0.01∼5 중량%

물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체 30∼80 부

상기와 같은 성분, 혼합비율을 채용하여 변성 PTFE 입상 분말을 제조함으로써 외관밀도가 크고, 안식각이 작고, 유동성이 좋다는 점에서 유리하다.

더욱 바람직하게는

변성 PTFE 분말 100 부

특정 비이온성 계면활성제 (변성 PTFE 분말기준) 0.1∼0.3 중량%

물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체 40∼60 부

이와같은 성분, 혼합비율을 채용하여 변성 PTFE 입상 분말을 제조함으로써 평균 입경이 작고, 입도분포가 샤프한 입상 분말을 얻을 수 있고, 입상 분말로부터 얻어지는 성형품은 표면 조도가 작다는 점에서 우수하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠으나, 본 발명이 이것으로 한정되지는 않는다.

실시예 1

원추형 날개를 구비한 200 리터 조립조에 이온교환수를 120∼150 리터 넣고 20∼28 ℃ 로 온도 조절한다. 평균 입경 25 ㎛ 로 분쇄된 현탁중합법으로 얻어진 변성 PTFE 분말 (다이킨 공업 (주) 제조의 폴리프레온 M-111. 퍼플루오로프로필렌비닐에테르 0.1 몰% 로 변성) 30 ㎏ 을 조립조에 넣는다. 이어서 원추형 날개를 400 rpm 으로 회전시키면서 특정 비이온성 계면활성제 (닛뽄 유시 (주) 제조의 플로논 # 104.

) 을 0.100 % 첨가하고, 2∼3 분 후, 유기액체로서 CH₂Cl₂ 를 19.1 ㎏ 첨가한다. 계속해서 5 분간 400 rpm 으로 교반하여 유기액체와 PTFE 분말을 혼합한 후, 조립조의 내용물을 조립조 밖의 라인믹서에 통과시켜 외부 순환을 20 분간 행한다. 조립조 내를 15 분간에 걸쳐서 37∼39 ℃ 로 승온시키고, 그 온도로 15∼60 분간 유지시켜 유기액체를 증류제거한다. 그동안 원추형 날개의 회전수는 400 rpm 으로 한다.

교반 정지 후, 150 메쉬의 체를 이용하여 조립물을 물과 분리하고, 분리시켜 얻은 조립물을 상자형 열풍 순환식 건조기를 이용하여 165 ℃ 에서 20 시간에 걸쳐서 건조시켜 본 발명의 조립 분말을 얻는다. 얻어진 변성 PTFE 입상 분말의 분말물성 및, 상기 분말로부터 얻은 성형품의 물성을 상기 방법으로 조사하여, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

실시예 2∼10

실시예 1 에 있어서, 계면활성제의 양과 종류, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 양을 표 1 에 나타내는 양으로 바꾼 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말을 얻고, 실시예 1 과 동일한 시험을 하여, 그 결과를 표 1 에 나타내었다.

이 때, 실시예 4 에서 사용한 비이온성 계면활성제는 하기와 같은 것이다.

플로논 #208: 닛뽄 유시 (주) 제조의

[화학식 II]

(II)

또한, 실시예 3 에서 얻어진 변성 PTFE 입상 분말에 대해서는, 하기 방법에 의하여 분말 중의 입자의 사진촬영을 하였다.

입자의 형상: 소니 (주) 제조 광학현미경 비디오 마이크로스코프를 이용하여 확대배율 100 배 또는 200 배의 상에 대하여 사진촬영을 하여, 그 결과를 도 2 및 도 3 에 나타내었다.

비교예 1∼5

실시예 1 에 있어서, 특정 비이온성 계면활성제를 이용하지 않은 것 외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의하여 변성 PTFE 입상 분말을 얻고, 실시예 1 과 동일한 시험 및 비교예 1 에 대해서는 실시예 3 과 동일한 사진촬영 (200 배) 을 하여, 그 결과를 표 2 및 도 4 에 나타내었다.

			실시예
			1	2	3	4	5	6
제조조건	비이온성계면활성제(종류)		플로논#104	플로논#104	플로논#104	플로논#208	플로논#104	플로논#104
	비이온성계면활성제(활성제/PTFE중량%)		0.100	0.025	0.010	0.100	0.025	0.025
	물과 액체-액체계면을 갖는 유기액체 (㎏)		19.1	19.1	19.1	19.1	21.0	23.0
	외부순환시간 (분)		20.0	20.0	20.0	20.0	20.0	20.0
	37∼39℃ 유지시간 (분)		15.00	15.00	15.00	15.00	15.00	15.00
입상분말물성	외관밀도 (g/㎤)		0.912	0.917	0.913	0.912	0.852	0.802
	유동성 (21B법)		8.0	8.0	8.0	8.0	8.0	8.0
	안식각 (도)		35.7	35.5	35.1	35.1	36.2	35.9
	대전량 (V)		0	3	5	0	5	7
	입도분포A(중량 %)	10 on20 on32 on48 on60 on83 on83 pass	0.00.01.515.017.640.028.0	0.00.59.623.520.425.520.4	0.00.53.047.124.018.37.1	0.00.03.450.621.316.97.9	0.00.09.954.922.011.02.2	0.04.518.061.310.84.50.9
	입도 분포(B) (중량 %)		55.6	50.0	55.5	55.8	65.9	65.4
	조립후의 평균 입경 (㎛)		210.0	250.0	300.0	300.0	350.0	410.0
	유동성(f) (초/50g)		2.2	1.9	1.7	1.7	1.8	1.7
	입자안정성(s) (초/50g)		2.2	1.9	1.8	1.8	2.0	1.9
	입자안정계수(s/f)		1.00	1.00	1.06	1.06	1.11	1.12
성형품물성	TS (kgf/㎠G)		400	390	390	390	400	410
	EL (%)		400	390	390	390	400	410
	표면 조도 (㎛)		2.5	2.7	2.7	2.7	2.2	2.1
	백색도 (Z값)		103	103	104	104	103	103
	절연파괴전압치 (KV)		11.3	10.8	10.3	10.4	12.3	12.8

			실시예
			7	8	9	10
제조조건	비이온성계면활성제(종류)		플로논#104	플로논#104	플로논#104	플로논#104
	비이온성계면활성제(활성제/PTFE중량%)		0.025	0.025	0.025	0.025
	물과 액체-액체계면을형성하는 유기액체 (㎏)		19.1	19.0	21.0	23.0
	외부순환시간 (분)		5.0	10.0	20.0	20.0
	37∼39℃ 유지시간 (분)		15.00	15.00	30.00	10.00
입상분말물성	외관밀도 (g/㎤)		0.901	0.902	0.952	0.750
	유동도 (21B법)		8.0	8.0	8.0	8.0
	안식각 (도)		35.0	35.6	35.4	37.2
	대전량 (V)		2	3.0	5	6
	입도분포A(중량%)	10 on20 on32 on48 on60 on83 on83 pass	0.010.939.435.09.84.40.4	0.03.414.134.919.817.410.5	0.00.65.253.522.815.12.7	0.01.425.266.05.01.80.6
	입도 분포(B) (중량 %)		43.3	45.9	62.0	69.3
	조립후의 평균 입경 (㎛)		500.0	310.0	330.0	430.0
	유동성(f) (초/50g)		1.2	1.6	1.4	1.8
	입자안정성(s) (초/50g)		1.4	1.7	1.4	2.0
	입자안정계수(s/f)		1.17	1.06	1.00	1.11
성형품물성	TS (kgf/㎠G)		380	390	380	420
	EL (%)		380	390	380	420
	표면 조도 (㎛)		2.7	2.6	2.9	2.0
	백색도 (Z값)		104	103	104	102
	절연파괴전압치 (KV)		10.2	10.7	10.2	13.2

			비교예
			1	2	3	4	5
제조조건	비이온성계면활성제(종류)		-	-	-	-	-
	비이온성계면활성제(활성제/PTFE중량%)		-	-	-	-	-
	물과 액체-액체계면을형성하는 유기액체 (㎏)		19.1	21.0	23.0	23.0	23.0
	외부순환시간 (분)		20.0	20.0	20.0	20.0	5.0
	37∼39℃ 유지시간 (분)		15.00	15.00	15.00	20.00	15.00
입상분말물성	외관밀도 (g/㎤)		0.812	0.832	0.850	0.801	0.821
	유동성 (21B법)		4.0	6.0	7.0	1.5	6.0
	안식각 (도)		38.2	37.8	37.5	42.2	38.2
	대전량 (V)		300	280	280	280	280
	입도분포A(중량 %)	10 on20 on32 on48 on60 on83 on83 pass	0.51.78.016.011.626.136.1	0.61.612.823.111.422.927.6	1.97.815.524.711.726.811.7	1.05.913.724.911.827.115.7	1.08.116.325.812.222.414.2
	입도 분포(B) (중량 %)		38.9	37.8	38.0	40.1	35.9
	조립후의 평균 입경 (㎛)		210.0	250.0	300.0	280.0	310.0
	유동성(f) (초/50g)		5.7	5.2	4.8	8.6	5.2
	입자안정성(s) (초/50g)		8.2	7.1	6.5	15.8	6.8
	입자안정계수(s/f)		1.44	1.37	1.35	1.84	1.31
성형품물성	TS (kgf/㎠G)		400	390	390	400	390
	EL (%)		400	390	390	400	390
	표면 조도 (㎛)		2.6	2.7	2.8	2.6	2.7
	백색도 (Z값)		95.7	96.7	95.8	94.7	95.2
	절연파괴전압치 (KV)		10.2	10.1	9.9	10.5	10.4

이 때, 표 1∼2 의 입도 분포 A 란의 10 on 은 10 메쉬의 체 위에, 20 on 은 20 메쉬의 체 위에, 32 on 은 32 메쉬의 체 위에, 48 on 은 48 메쉬의 체 위에, 60 on 은 60 메쉬의 체 위에, 83 on 은 83 메쉬의 체위에 각각 잔존하는 입자의 비율을 나타내며, 83 pass 는 83 메쉬의 체를 통과하는 입자의 비율을 나타낸다.

표 1∼2 의 결과로부터 명확히 알 수 있듯이, 본 발명의 제조법에 의하여 얻어지는 변성 PTFE 입상 분말은, 외관밀도가 크며, 특히 소입경으로 입도 분포가 샤프하며, 대전량이 작고, 소입경임에도 불구하고 우수한 유동성을 가지고 있으며, 또 해당 입상 분말로부터 얻어지는 성형품은, 인장강도, 신장도가 우수하며, 표면 조도가 작고, 절연파괴전압이 크며, 백색도 (Z 값) 도 높다.

도 2∼3 은 실시예 3 에서 얻어진 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말 중 입자의 입자구조를 나타내는 광학현미경 사진이며, 도 4 는 계면활성제를 이용하지 않은 종래의 조립법 (비교예 1) 으로 얻어진 변성 PTFE 입상 분말 중 입자의 입자구조를 나타내는 광학현미경 사진이다.

이들 도면에서 명확히 알 수 있듯이, 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말 중의 입자는 거의 구형이지만, 상기한 종래의 조립법으로 얻을 수 있는 변성 PTFE 입상 분말 중의 입자는 구형이 아니다. 또 본 발명의 변성 PTFE 입상 분말 중의 입자는 상기한 종래의 조립법으로 얻어진 변성 PTFE 입상 분말 중의 입자보다도 명백히 작다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말이, 그 입자의 평균 입경이 작음에도 불구하고, 분말유동성, 특히 입자안정성이 현저하게 우수한 것은, 예를 들면 이와같이 그 입자의 형상이 거의 구형이라는 점을 생각할 수 있다.

본 발명은 테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 및 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 조립하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하, 바람직하게는 10 V 이하이고;

(2) 안식각이 38 도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.7 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 미만이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만인 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3 초/50g, 입자안정성 (s) 이 2∼3 초/50g 이며;

(5) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 입상 분말의 유동성 (f) 이 1∼2 초/50g, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g 이고;

(6) 입자안정성 (s)/유동성 (f) 로 나타내는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 2.0 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 12 KV 이상인, 변성 폴리테트라플르오로에틸렌 입상 분말에 관한 것이다.

또, 본 발명은 테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 와 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 입자화하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하, 바람직하게는 10 V 이하이고;

(2) 안식각이 37 도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 미만이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만의 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3초/50g, 입자안정성 (s) 이 2∼3 초/50g 이며;

(5) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 의 입상 분말의 유동성 (f) 이 1∼2 초/50g, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g 이고;

(6) 입자안정성 (s)/유동성 (f) 으로 나타내는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 2.5 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 11KV 이상인, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 와 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 조립하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하, 바람직하게는 10 V 이하이고;

(2) 안식각이 36 도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.9 g/㎤ 이상이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만의 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3 초/50g, 입자안정성 (s) 이 2∼3 초/50g 이며;

(6) 입자안정성 (s)/유동성 (f) 으로 나타나는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 3.0 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 10 KV 이상인, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말에 관한 것이다.

본 발명의 변성 PTFE 입상 분말은 외관밀도가 크고, 그 입자의 대부분은 거의 구형이며, 평균 입경이 작아 입도 분포가 샤프하며, 대전량이 실질적으로 0 에 가깝고, 평균 입경이 작음에도 불구하고 분말유동성, 특히 입자안정성이 우수하며, 입상 분말로부터 얻어지는 성형품은, 인장강도, 신장도가 우수하고, 표면 조도가 작고, 절연파괴전압이 크고 백색도 (Z 값) 가 높다.

Claims

테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 와 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 조립하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하이고;

(2) 안식각이 38 도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.7 g/㎤ 이상 0.8 g/㎤ 미만이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만인 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3 초/50g, 입자안정성 (s) 이 2∼3 초/50g 이며;

(5) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 입상 분말의 유동성 (f) 이 1∼2 초/50g, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g 이고;

(6) 입자안정성(s)/유동성(f) 로 표시되는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 2.0 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 12 KV 이상인, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.
제 1 항에 있어서, 대전량이 10 V 이하인 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.
테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 및 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 조립하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하이고;

(2) 안식각이 37 도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.8 g/㎤ 이상 0.9 g/㎤ 미만이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만인 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3 초/50g, 입자안정성 (s) 2∼3 초/50g 이며,

(5) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 입상 분말의 유동성 (f) 이 1∼2 초/50g, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g 이고;

(6) 입자안정성(s)/유동성(f) 로 표시되는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 2.5 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 11 KV 이상인, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.
제 3 항에 있어서, 대전량이 10 V 이하인 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.
테트라플루오로에틸렌 99∼99.999 몰% 및 퍼플루오로비닐에테르 1∼0.001 몰% 를 공중합하여 얻어지는 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 분말을, 탄소수 3∼4 인 폴리 (옥시알킬렌) 단위로 이루어지는 소수성 세그멘트와 폴리 (옥시에틸렌) 단위로 이루어지는 친수성 세그멘트를 갖는 비이온성 계면활성제, 및 물과 액체-액체 계면을 형성하는 유기액체의 공존하에 수중에서 조립하여 얻어지는 입상 분말로서, 상기 입상 분말이,

(1) 대전량이 50 V 이하이고;

(2) 안식각이 36도 이하이며;

(3) 외관밀도가 0.9g/㎤ 이상이고;

(4) 평균 입경 150 ㎛ 이상 250 ㎛ 미만인 입상 분말의 유동성 (f) 이 2∼3 초/50g, 입자안정성 (s) 2∼3 초/50g 이며;

(5) 평균 입경 250∼1000 ㎛ 인 입상 분말의 유동성 (f) 이 1∼2 초/50g, 입자안정성 (s) 이 1∼2 초/50g 이고;

(6) 입자안정성(s)/유동성(f) 로 표시되는 입자안정계수 (s/f) 가 1∼1.3 이며;

(7) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 성형품의 표면 조도가 3.0 ㎛ 이하이고; 및,

(8) 상기 입상 분말을 이용하여 성형하여 얻어지는 0.1 ㎜ 두께의 스카이브시트의 절연파괴전압이 10 KV 이상인, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.
제 5 항에 있어서, 대전량이 10 V 이하인 변성폴리테트라플루오로에틸렌 입상 분말.