KR20010023017A

KR20010023017A - 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브 및 이를 위한 압출기

Info

Publication number: KR20010023017A
Application number: KR1020007001625A
Authority: KR
Inventors: 우찌다다쯔로; 무라까미신지; 가와찌쇼지
Original assignee: 이노우에 노리유끼; 다이낑 고오교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2001-03-26
Also published as: EP1027980B1; TW436410B; CN1174849C; DE69834935T2; DE69834935D1; WO1999010159A1; EP1531034A1; CN1267251A; KR100563416B1; EP1027980A4; EP1027980A1; US6627277B1; JPH1158494A; JP3840569B2

Abstract

폴리테트라플루오로에틸렌의 페이스트의 압출성형에 의해 제조되는 튜브형상 성형품의 두께를 최소한으로 하기 위해, 코어핀 (30) 과 그 주위의 다이오리피스 (50) 에 의해 형성되는 고리형상 부분을 통하여 폴리테트라플루오로에틸렌을 압출함으로써 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 제조하는 압출기는, 코어핀은 맨드릴에 접속되는 맨드릴 접속부분 (34) 및 다이오리피스의 출구에 위치하는 다이오리피스 출구단부 (36) 를 갖고, 코어핀은, 그 양단부의 사이에 있어서, 코어핀의 축방향에 수직인 단면적이 그 양단부의 단면적보다 작은 부분을 갖는다.

이와 같은 압출기에 의해, 두께편차도가 15% 이하인 튜브를 얻을 수 있다.

Description

폴리테트라플루오로에틸렌 튜브 및 이를 위한 압출기 {POLYTETRAFLUOROETHYLENE TUBING AND EXTRUDER FOR THE PRODUCTION THEREOF}

종래부터, 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브의 제조법으로서 페이스트 압출법이 알려져 있다. 이 방법에서는, 유화중합으로 얻어진 폴리테트라플루오로에틸렌 (이하, "PTFE" 라고도 함) 의 파인파우더에 압출조제라 불리는 적당한 유기용제를 더하여 페이스트형상물을 얻고, 이것을 원통형상으로 예비성형하여 빌릿을 얻어, 이 빌릿 (billet) 을 압출기에 넣어, 램으로 가압하여 다이로 튜브형상으로 압출하고, 그 후, 가열 또는 추출에 의해 압출조제를 제거하고, 소성하여 최종적으로 튜브를 얻는다 (예를 들면 불소수지 핸드북 (1990년, 닛칸고교신문사간행, 사또가와 다가오미 편저) 참조).

이와 같은 방법에 사용하는 램압출기의 튜브가 압출되는 선단부분의 단면을 도 1 에 모식적으로 나타낸다. 압출기 (10) 는, 실린더 (12), 마스터다이 (14) 및 다이오리피스 (16) 를 갖고, 이들의 부분으로 형성되는 공극 (18) 내에, 맨드릴 (20) 및 이에 장착된 코어핀 (22) 이 공극 (18) 과 동심형상으로 배치되어 있다. 이와 같은 압출기의 공극내에 빌릿을 공급하여, 도면의 위로부터 아래방향으로 램 (도시생략) 에 의해 압출함으로써, 다이오리피스의 고리형상 출구 (24) 로부터 튜브를 얻을 수 있다. 이 튜브로부터 압출조제를 제거하고, 소성하여 최종적으로 소정의 튜브를 얻는다.

이와 같은 방법으로, 폴리테트라플루오로에틸렌의 튜브형상의 성형품을 제조하는 경우, 실린더 (12), 마스터다이 (14) 및 다이오리피스 (16) 에 의해 형성되는 공극 (18) 의 중심축과 축이 일치하도록, 맨드릴 (20) 및 코어핀 (22) 을 배치하여 둘 필요가 있다. 그러나, 코어핀 (22) 은, 그 선단부인 다이오리피스 (16) 의 출구 (24) 에서는 지지할 수 없으므로, 코어핀 (22) 은 접속되어 있는 맨드릴 (20) 의 하단부에서의 외팔보로 되고, 맨드릴 (20) 은 상단부에서의 외팔보로 된다. 이 때문에, 다이오리피스 (16) 의 출구 (24) 의 레벨부근에서 코어핀 (22) 의 중심을 다이오리피스 (16) 의 중심에 맞추는 것은 전혀 용이하지 않아, 실제로 이들의 중심축을 실질적으로 일치시키는 것은 매우 곤란하여 불가능에 가깝다. 따라서, 현재 시판되고 있는 PTFE 튜브, 특히 지름이 큰 튜브 (예를 들면 내경이 10 ㎜ 이상인 것) 의 두께에는 편차가 크다. 즉, 튜브의 길이방향에 수직인 단면에서 튜브의 반경방향의 두께가 반경의 위치에 따라 다른 두께편차 현상이 발생하고 있다.

본 발명은 두께편차가 작은 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브 및 이를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1 은 램압출기의 튜브가 압출되는 선단부분의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 2 는 본 발명의 압출기에 사용하는 코어핀 (실시예 1 에서 사용) 의 축방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 3 은 본 발명의 압출기에 사용하는 코어핀 (실시예 2 에서 사용) 의 축방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 4 는 종래의 압출기에 사용되고 있는 코어핀 (비교예 1 에서 사용) 의 축방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면,

도 5 는 종래의 압출기에 사용되고 있는 코어핀 (비교예 2 에서 사용) 의 축방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.

도면에 있어서, 인용번호 10 은 압출기를, 인용번호 12 는 실린더를, 인용번호 14 는 마스터다이를, 인용번호 16 은 다이오리피스를, 인용번호 18 은 공극을, 인용번호 20 은 맨드릴을, 인용번호 22 는 코어핀을, 인용번호 24 는 고리형상 출구를, 인용번호 30 은 코어핀을, 인용번호 32 는 나사를, 인용번호 34 는 맨드릴 결합단부를, 인용번호 36 은 다이오리피스 출구단부를, 인용번호 38 은 맨드릴 결합부분을, 인용번호 40 은 제 1 천이부분을, 인용번호 42 는 단면감소부분을, 인용번호 44 는 제 2 천이부분을, 인용번호 46 은 정류부분을, 인용번호 48 은 관통구멍을, 인용번호 50 은 다이오리피스를, 인용번호 52 는 나사부분을 나타낸다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, PTFE 의 페이스트 압출성형에 의해 제조되는 튜브형상 성형품의 두께편차를 최소한으로 하는 것이다.

발명자들은, 상기 과제를 달성하기 위해 예의검토한 결과, 코어핀의 적어도 일부분을 압출시의 압력으로 휘게 할 수 있는 디멘션으로 함으로써 압출기의 코어핀의 출구에 있어서의 중심맞춤 (즉, 코어핀과 다이오리피스의 축맞춤) 을 자동적으로 행하는 기능을 가질 수 있어, 그 결과, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하였다.

일반적으로, 흐르고 있는 유체 중에 있어서, 일점으로 지지된 장척물을 방치하면, 이 물체는 저항이 가장 작아지는 방향으로 움직이려고 한다. 즉, 지지부가 회전이 자유롭게 지지되어 있는 경우에는, 장척물의 길이방향이 흐름에 대하여 평행이 되도록, 또, 지지부가 구속되어 있는 경우에는 장척물자신의 휨에 의해 저항이 가장 작아지는 방향으로 향한다. 발명자들은, 이 현상과 동일한 현상을 PTFE 의 페이스트 압출기내에서도 일으킬 수 있으면, 코어핀은 저항이 가장 작아지도록 위치결정되고, 따라서 다이오리피스와 중심이 맞춰져, 그 결과, 두께편차가 최소한으로 억제된 PTFE 튜브를 얻을 수 있는 것을 발견하였다.

일반적으로, 압출기에 있어서, 맨드릴은, 다이오리피스의 출구와는 반대측의 단부에 있어서, 실린더와 중심이 맞춰진 상태로 기계적으로 고정되고, 다른쪽의 단부에 있어서 코어핀이 맨드릴에 장착되어 있다. 이와 같은 압출기에 있어서 램에 의해 맨드릴의 길이방향으로 가압하여 압출되는 튜브에 두께편차현상이 일어나는 것은, 맨드릴이 견고하게 고정되어 있어도, 어떤 이유로 코어핀이 편심되고 (즉, 다이오리피스와 동심이 아니게되는, 예를 들면 다이오리피스의 중심축에 대하여 코어핀의 중심축이 경사지게 됨), 이 편심이 확대되어 다이오리피스의 출구측에서는 코어핀의 중심이 다이오리피스의 중심으로부터 상당히 크게 치우치기 때문이다. 이 때, 얻어지는 튜브의 두께가 얇은 측에서는, 코어핀은, 램의 가압에 의한 실린더내의 수지의 전체로서의 흐름방향, 따라서, 본래의 실린더부의 중심축의 방향에 대하여 180°보다 작은 각도 (즉, 맨드릴과 코어핀이 이루는 각) 를 형성한다. 반대로, 얻어지는 튜브의 두께가 두꺼운 측에서는, 코어핀은, 수지의 흐름에 대하여 180°보다 큰 각도 (즉, 맨드릴과 코어핀이 이루는 각) 를 형성한다.

이 경우에 있어서, 180°보다 작은 각도는, 수지의 흐름에 대하여 저항을 일으키게 되므로, 코어핀은 저항이 작아지도록 (즉, 다이오리피스의 중심축에 가까운 방향으로) 이동하려고 한다. 만약, 저항이 작아지도록 코어핀이 이동할 수 없으면, 그 결과, 다이오리피스의 출구단부에 있어서, 코어핀의 중심이 실질적으로 다이오리피스의 중심에 가까워질 수 있다. 즉, 코어핀은 두께편차가 최소한으로 되도록 이동할 수 있게 된다.

예를 들면, 압출조작 전에, 어떤 이유 때문에, 다이오리피스의 출구부근에 서, 코어핀의 중심이 다이오리피스의 중심으로부터 치우쳐 있는 경우에 있어서, 다이오리피스의 출구부근에서 코어핀 중심이 다이오리피스의 중심으로 되돌아거거나 (즉, 중심맞춤 상태로 됨) 또는 가까워질 수 있는 지의 여부는, 압출조건하에서 코어핀이 휠 수 있는지로 결정된다. 따라서, 본 발명은, 압출기의 코어핀의 형상을, 압출시에 있어서 종래의 코어핀보다도 휘기쉬운 형상으로 함으로써, 코어핀의 중심이 그 주위의 다이오리피스의 중심으로 되돌아가기 쉬어지고, 따라서, 향상된 중심맞춤상태에 가까워지고, 바람직하게는 중심맞춤상태가 달성되며, 그 결과, 압출되는 튜브의 두께편차도를 향상시킬 수 있는 것에 있다.

따라서, 제 1 요지에 있어서, 본 발명은, 코어핀과 그 주위의 다이오리피스로 형성되는 고리형상부분을 통하여 폴리테트라플루오로에틸렌을 압출함으로써 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 제조하는 압출기로, 코어핀은 맨드릴에 접속되는 맨드릴 접속단부 및 다이오리피스의 출구에 위치하는 다이오리피스 출구단부를 갖고, 코어핀은, 그 양단부의 사이에서, 코어핀의 축방향에 수직인 단면적이 그 양단부의 단면적보다 작은 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 압출기를 제공한다.

종래의 압출기에 있어서, 코어핀은 상술한 바와 같은 휨을 고려하여 설계되어 있지 않다. 코어핀은, 압출기의 맨드릴 단부에 접속하기 때문에, 맨드릴의 단부의 직경과 실질적으로 동일한 직경을 일단에서 갖고, 또, 압출하기 위한 튜브의 내경에 실질적으로 대응하는 직경을 타단에서 가져, 이들 양단사이의 부분은, 일단의 직경으로부터 타단의 직경으로 점점 천이되고 있다 (즉, 코어핀의 축방향에 수직인 단면적은 서서히 증가 또는 감소하거나 또는 일정한 상태이다). 또한, 일반적으로는, 후술의 비교예에 사용하는 코어핀과 같이, 직경이 일정하여 변화하지 않는 부분을 코어핀은 포함하지만, 그 직경은 맨드릴의 단면 또는 코어핀의 다이오리피스 출구단부에 있어서의 단면의 직경보다 작아지는 일은 없다. 따라서, 종래의 코어핀의 양단 사이 부분의 직경은, 일단의 직경 이상이고 타단의 직경이하인 경우 및 일단의 직경에 똑같고 타단의 직경에도 똑같은 경우의 어느 하나이다.

이에 대하여, 본 발명의 압출기에 있어서, 코어핀은 그 양단부보다 단면이 작은 부분을 갖고, 그 결과, 그와 같은 부분을 갖지않은 종래의 압출기의 코어핀보다 휘기쉬어진다.

본 발명의 압출기에 있어서, 하나의 태양에서는, 코어핀은, 맨드릴 결합단부로부터 다이오리피스 출구단부를 향하여 순서대로, 맨드릴 결합부분, 제 1 천이부분, 단면감소부분, 제 2 천이부분 및 정류부분 (각각의 부분의 코어핀의 축방향에 수직인 단면은 실질적으로 원형임) 으로 구성되고, 각각의 구성부분은 인접하는 구성부분과 동일 직경의 단부에 의해 일체로 접속되며, 코어핀의 축에 수직인 단면의 면적에 관하여, 단면감소부분은 맨드릴 결합부분 및 정류부분보다 작은 것을 특징으로 한다.

맨드릴 결합부분은, 맨드릴에 접속하는 경우의 강도 등을 코어핀에 부여한다. 통상, 코어핀을 맨드릴에 결합하기 위한 결합수단을 갖는 부분 (예를 들면 나사부착부분) 이 맨드릴 결합부분에 설치되어 있다. 이 부분에 대해서는, 맨드릴 내부에 들어가기 때문에 단면감소부분의 단면적 비교의 대상외이다. 정류부분은, 압출되는 폴리테트라플루오로에틸렌의 흐름을 일정한 방향 (바람직하게는 코어핀의 축방향) 을 향하여, 압출기를 나온 후 튜브의 형상을 유지하기 위해 필요한 부분으로, 이들의 2 개의 부분은, 소정의 길이 및 직경을 가질 필요가 있다. 따라서, 이들 부분의 디멘션의 선택에 관해서는, 휨은 2차적인 요인이다. 휨을 1차적인 요인으로 고려할 필요가 있는 것은, 단면감소부분으로, 이 부분의 디멘션을 적절하게 선택하여 단면감소부분의 휨 가능량이 코어핀의 휨 가능량의 대부분, 실질적으로 전부를 초래하는 것이 바람직하다.

또한, 압출시에, 코어핀에는 매우 큰 힘이 가해지므로, 코어핀의 디멘션의 결정시에는, 코어핀이 파괴되지 않을 정도의 치수를 채용할 필요가 있다. 따라서, 코어핀의 디멘션, 특히 단면감소부분의 길이 및 직경을 결정하는데 있어서, 이와 같은 파괴에 대한 고려가 필요하고, 본 발명에 있어서는, 파괴되지 않는 범위내에서 최대한의 휨 가능량을 확보하도록 코어핀을 설계하는 것이 바람직하다.

상술의 태양에 있어서, 바람직한 태양에서는, 맨드릴 결합부분, 단면감소부분 및 정류부분은 원주형상이고, 제 1 천이부분 및 제 2 천이부분은, 각각, 맨드릴 결합부분을 단면감소부분과 접속하는 테이퍼형상 표면 (따라서, 원추대형상 부분) 및 단면감소부분을 정류부분과 접속하는 테이퍼형상 표면 (따라서, 원추대형상 부분) 을 갖는다. 이 경우, 단면감소부분의 직경은, 다른 부분의 직경보다 작고, 예를 들면 맨드릴 결합부분의 직경의 바람직하게는 2/3 이하, 보다 바람직하게는 1/2 이하이고, 가능하면 더욱 작게 하는 것이 바람직하며, 또 단면감소부분의 길이는 가능한 범위에서 긴 것이 바람직하다.

일반적으로는, 압출기가 설정되면, 코어핀의 전장이 결정되고, 상술한 바와 같이 맨드릴 결합부분 및 정류부분의 필요한 길이가 결정되므로, 나머지의 길이를 단면감소부분 및 천이부분으로 사용할 수 있게 된다. 따라서, 천이부분의 길이를 가능한한 짧게 하고, 단면감소부분을 길게 하는 것이 바람직하다. 또한, 천이부분에도 어느 정도의 길이가 필요하고, 그 결과 단면감소부분의 길이는, 압출기가 설정되면, 일의적으로 결정되는 경우가 많으므로, 단면감소부분의 지름의 적절한 선택이 중요하다.

상술한 바와 같은 휨에 관해서는, 이하와 같은 사상을 지표로 사용할 수 있다 (또한, 이 사상은 본 발명을 구속하는 것은 아니다) :

압출기에서는, 맨드릴이 압출기의 실린더의 중앙에 위치하도록 고정되어 있고, 코어핀이 그 단부에서 맨드릴에 고정되어 있는 점에 착안하면, 코어핀은 외팔보와 동일하게 생각하여도 되고, 상술의 휨 가능량은 외팔보의 최대 휨량에 대응시켜도 된다.

외팔보의 자유단에 있어서의 최대 휨량의 산출에 있어서는, 예를 들면, 표준기계설계도표편람 (교리쓰출판주식회사간행, 고이리 후지오 저서 1969년, 5-1) 을 참조할 수 있고, 다음 식 :

δmax = (Wl⁴)/(8EI)

(식중, δmax 는 최대 휨 (㎝), w 는 단위길이당의 확대하중 (㎏/㎝), l 은=부재길이 (㎝), E 는 영 계수 (㎏/㎠), I 는 단면의 관성모멘트 (㎝⁴) 이다)

를 사용할 수 있다.

외팔보의 최대 휨량을 코어핀의 휨 가능량에 관련시키는 경우, 코어핀의 디멘션이 영향을 주는 것은, 코어핀의 단면적 (I 에 대응), 코어핀의 길이 (l 에 대응) 및 코어핀의 재료 (E 에 대응) 이다. 따라서, 상기식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 코어핀의 휨 가능량은 코어핀 길이의 4 제곱에 비례하고, 코어핀의 단면적에 반비례한다. 코어핀의 단면형상 (또는 직경) 은, 그 축방향으로 변화하지만, 코어핀에 있어서 그 휨 가능량에 영향을 가장 많이 부여하는 것은, 단면적이 작고, 길이가 긴 단면감소부분으로, 이 때문에, 본 발명의 압출기에 있어서, 코어핀, 특히 그 단면감소부분은 가능한한 가늘고, 가능한한 긴 것이 바람직한 것이 된다.

코어핀에 사용하는 재료도 휨 가능량에 영향을 주는 것은 상기식으로부터 명확하여, 영 계수가 작은 재료를 사용하는 것이 바람직한 것은 물론이지만, 코어핀의 재료의 선택에 관해서는, 가공성, 내부식성, 강도, 가격과 같은 여러가지의 요인을 고려할 필요가 있어, 영계수만을 우선하는 것은 일반적으로 타당하지 않다. 따라서, 공업적으로 사용하는 압출기에 있어서 일반적으로 사용되고 있는 코어핀의 재료 (예를 들면 스텐레스 스틸 (SUS), 철의 표면도금한 것 등) 를 본 발명의 압출기의 코어핀에 사용하여도 된다. 따라서, 본 발명의 압출기에서는, 코어핀의 디멘션이 보다 중요해진다.

코어핀과 다이오리피스에 의해 형성되는 고리형상 부분의 단면형상으로서는, 소위 링형상 (따라서, 코어핀 및 다이오리피스의 단면형상이 쌍방모두 원형) 인 것이 바람직하지만, 코어핀 및 다이오리피스의 단면형상이 점대칭이면, 그 외의 형상이어도 된다. 예를 들면, 코어핀 및 다이오리피스가, 외향으로 볼록인 정다각형, 내향으로 볼록인 정다각형 (예를 들면 별형과 같은 것) 이어도 되며, 그와 같은 다이오리피스 및 코어핀에 의해 여러가지의 고리형상의 단면을 갖는 튜브를 형성할 수 있다. 그와 같은 경우이더라도, 코어핀은, 그 양단부의 사이에 있어서, 축방향으로 수직인 단면적이 그 양단부의 단면적보다 작은 부분을 갖는다.

제 2 요지에 있어서, 본 발명은, 상술한 바와 같은 압출기를 사용하여 PTFE, 예를 들면 유화중합으로 얻어지는 것을 페이스트 압출하여 튜브를 얻는 공정, 그 후, 압출한 튜브로부터 조제를 (예를 들면 추출, 증발건조 등에 의해) 제거하고, 필요에 따라 소성하는 공정을 포함하는, 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브의 제조방법을 제공한다. 또한, PTFE 의 페이스트 압출은, 주지의 압출법으로, 그것에 관해서는, 예를 들면 일본공개특허공보 소50-34661 호, 일본특허공보 소61-54578호 등을 참조할 수 있다.

이 방법에서는, 상술과 같이 종래의 압출기에 사용되고 있는 코어핀보다 휜 코어핀을 압출기에 사용하므로, 압출된 튜브의 두께편차도는 향상된다. 따라서, 조제를 제거하여 소성함으로써 최종적으로 얻어지는 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브의 두께편차도도 향상되게 된다.

제 3 요지에 있어서, 본 발명은, 상술한 바와 같은 방법으로 얻어지는 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 제공한다. 본 발명의 기술사상에 근거하면, 코어핀의 휨 가능량이 커질수록, 얻어지는 튜브의 두께편차도가 향상되는 것이 명확하다. 예를 들면, 후술하는 도 2 에 나타낸 코어핀의 디멘션을 선택한 경우, 종래기술에 있어서는 제조할 수 없었던, 두께편차도가 15% 이하, 바람직하게는 10% 이하의 튜브를 얻을 수 있다. 특히, 지름이 큰 튜브, 예를 들면 내경이 10 ㎜ 이상, 특히 내경이 20 ㎜ 이상의 튜브에 있어서도 15% 이하의 두께편차도를 일반적으로 달성할 수 있다. 또한, 두께편차도 = ((최대두께 - 최소두께)/평균두께)×100(%) 로, 평균두께란 두께의 평균값을 의미한다.

이와 같은 본 발명에 의해 얻어지는 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브는, 예를 들면 화학약품 등의 수송관, 라이닝, 브레드호스, 기재의 피복, 수축튜브 등에 사용할 수 있다. 예를 들면, 롤과 같은 기재에 피복하는 경우, 소성안된 튜브를 롤에 피복한 후에 소성하면, 수축에 의해 튜브가 롤에 말착된다.

본 발명의 압출기에 사용하는 PTFE 로서는, 현탁중합에 의해 얻어지는 것이어도, 또는 유화중합에 의해 얻어지는 것이어도 된다. PTFE 가 배향, 섬유화되기 쉬운 이점이 있으므로, 유화중합으로 얻어진 PTFE 파인파우더가 특히 적합하다.

또한, 본 발명의 PTFE 는 충전제를 함유하는 것이어도 된다. 충전제로서는, 탄소질분말, 탄소질섬유, 무기질분말, 무기질섬유, 금속 또는 합금분말, 유기질분말 또는 섬유 등이 사용된다. 보다 구체적으로는, 카본블랙, 카본섬유, 그라파이트 등의 탄소질분말 또는 섬유, 장석, 실리카, 알루미나, 산화티탄, 산화철 등의 산화질분말, 질화규소, 질화탄소, 질화알루미늄, 질화붕소, 탄화지르코늄, 탄화규소, 탄화텅스텐, 탄화니켈, 황산지르코늄, 황산바륨, 카오린, 크레이, 타르크, 유리비즈, 유리바룬 등의 무기질분말, 유리섬유, 알루미나섬유, 티탄산칼륨섬유, 실리카섬유 등의 무기질섬유, 구리합금, 아연화, 이황화몰리브덴, 알루미늄, 알루미늄합금 등의 금속 또는 합금분말, 퍼플루오로알콕시수지, 퍼플루오로에틸렌프로펜수지, 폴리클로로트리플루오로에틸렌수지, 폴리아미드이미드수지, 폴리에테르설폰수지, 폴리에테르이미드수지, 폴리설폰수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리카보네이트수지, 폴리이미드수지, 폴리페닐렌옥사이드수지, 옥시벤조일폴리에스테르수지, 액정폴리머 등의 유기질분말 또는 섬유 등이 예시된다. 이들의 충전제는 성형품의 기계적특성 (예를 들면 내마모성, 압축강도, 내콜드플로우성) 이나 전기적특성 (예를 들면 정전제거) 등을 향상시키기 위해 첨가한다. 이들의 충전제의 첨가량은, PTFE 에 의해 성형품의 형태를 유지한다는 이유로부터 PTFE 와 충전제와의 합계중량에 대하여 50 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하인 것이 바람직하다.

일반적으로, 본 발명의 기술사상에 근거하면, 튜브의 두께편차도를 15% 이하로 하는 것은 용이하고, 통상, 10 % 이하, 바람직하게는 5 % 이하의 두께편차도를 달성할 수 있다. 또한, 코어핀에 사용하는 재료 (즉, 인장강도가 크기 때문에 단면감소부분을 보다 가늘고, 보다 길게 할 수 있는 재료) 및 그 디멘션을 적절하게 선택함으로써 휨 변형량을 더욱 크게 할 수 있고, 그로써, 두께편차도를 더욱 향상시키는 것이 가능해져, 1 % 정도 또는 그 이하의 두께편차도도 달성할 수 있다.

반복 사용하기 위한 강도 (따라서, 안정성의 마진) 를 고려하여 공업적으로 실용가능한 코어핀으로 하기 위해서는, 강도를 우선하고, 또 (강도가 다소 떨어져도) 비교적 저렴한 재료를 선택하여, 어느 정도의 휨 가능량을 희생으로 할 필요가 있는 경우도 있고, 또, 시장의 필요성도 고려할 필요가 있다. 이러한 의미에서는, 본 발명의 튜브의 두께편차도는 1 ∼ 15 % 정도, 보다 바람직하게는 2 ∼ 10 % 정도로 충분하고, 그와 같은 두께편차도가 되도록 코어핀을 설계하면 된다.

(발명을 실시하기 위한 바람직한 형태)

도 2 에 본 발명의 압출기 코어핀의 하나의 기능을 단면도에 모식적으로 예시한다. 도시한 코어핀 (30) 은, 맨드릴 (도시생략) 에, 예를 들면 나사 (32) 로 결합되는 맨드릴 결합단부 (34) 로부터 튜브 (도시생략) 가 압출되는 다이오리피스 출구단부 (36) 를 향하여 순서대로, 맨드릴 결합부분 (38 ; 또한, 도시한 태양에서는, 코어핀 (30) 에는, 맨드릴에 결합하기 위한 나사부분 (52) 이 맨드릴 결합단부 (34) 에 설치되어 있다. 단면감소부분의 단면적의 비교에는, 맨드릴 결합단부 (34) 보다 상방의 나사부분 (52) 를 고려하지 않음), 제 1 천이부분 (40), 단면감소부분 (42), 제 2 천이부분 (44) 및 정류부분 (46) (각 부분의 코어핀의 축방향에 수직인 단면은 실질적으로 원형임) 으로 구성되고, 각각의 구성부분은 인접하는 구성부분과 동일직경의 단부에 의해 일체로 접속되고, 코어핀의 축에 수직인 단면의 단면적에 관하여, 단면감소부분 (42) 은 맨드릴 결합부분 (38) 및 정류부분 (46) 보다 작다. 도시하는 바와 같이, 천이부분 (40 및 44) 은 테이퍼형상 표면을 갖고, 다른 부분은 원통형상이다. 단면감소부분 (42) 은, 강도적으로 가능한 범위에서 가늘고, 또한 긴 것이 바람직하다.

또한, 도시한 태양에서는, 코어핀 (30) 의 중앙부에는 관통구멍 (48) 이 형성되어 있고, 이것은, 압출된 후에 계속하여 튜브로부터 조제를 가열하여 제거하는 경우에, 증발된 조제의 통로 (가스빠짐구멍) 로서 사용된다. 본 발명에 있어서, 이와 같은 관통구멍이 존재하는 경우의 코어핀에 있어서의 단면적의 비교는, 원의 면적이 아니라, 실질적으로 고리형상부분의 면적의 비교로 된다. 또, 도면에서는, 다이오리피스 (50) 에 코어핀 (30) 이 삽입된 상태로 나타나 있다. 또한, 도면에 경사체 글자로 나타낸 숫자는, 코어핀의 일례의 치수 (㎜) 이다.

또, 도 3 에, 도 2 와 동일하게, 본 발명의 압출기 코어핀의 하나의 다른 태양을 단면도에 모식적으로 예시한다. 도 3 의 코어핀 (30) 은, 도 2 의 경우보다 지름이 큰 튜브 (공칭외경 40 ㎜) 를 압출하기 위한 것이다. 도 3 에서는 다이오리피스는 도시하지 않고 있다. 또, 코어핀 (30) 내의 가스빠짐구멍 (48) 은, 다이오리피스 출구단부에서 확대된 형상이다.

실시예

(실시예1)

폴리테트라플루오로에틸렌파인파우더 (F-201, 다이낑고오교(주) 제조) 100 중량부에 윤활조제로서 탄화수소유 (아이소파E, 엑손카가꾸(주) 제조) 를 21 중량부 첨가, 혼합하여, 25℃ 에서 15 시간 방치하여 숙성하였다. 숙성후, 램속도 100 ㎜/min 으로 가압하고, 10 kgf/㎠ 으로 10 분간 유지하여 원통형상의 빌릿을 얻었다.

이 빌릿을 실린더 내경 90 ㎜, 맨드릴 외경 20 ㎜ 의 압출기에 삽입하고, 도 2 에 나타낸 디멘션의 코어핀 (SUS304제) 을 맨드릴 선단에 장착하고, 출구직경 22.6 ㎜ 의 다이오리피스를 세트하고, 밴드히터로 다이 선단부를 60℃로 가열하고, 램속도 5 ㎜/min 으로 압출하여 튜브형상의 예비성형체를 얻었다.

예비성형체를 상온에서부터 연속적으로 370℃까지 가열하여 윤활조제를 건조에 의해 제거하고, 소성을 하여 PTFE 튜브형상 성형품을 얻었다. 얻어진 성형품의 치수, 두께편차도를 아래 표 1 에 나타낸다.

(실시예 2)

도 3 에 나타낸 디멘션을 가진 코어핀을 사용하여, 다이오리피스를 출구직경 49 ㎜ 의 것으로 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 조건으로, PTFE 튜브형상 성형품을 얻었다. 얻어진 성형품의 치수, 두께편차도를 아래 표 1 에 나타낸다.

(비교예 1)

도 4 에 나타낸 디멘션을 가진 코어핀 (30) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 PTFE 튜브형상 성형품을 얻었다. 도시한 코어핀 (30) 은, 맨드릴 결합단부 (34) 로부터 축방향으로 다이오리피스 출구단부 (36) 를 향하여 10 ㎜ 의 사이, 직경이 20 ㎜ 로 일정하고, 그 후, 정류부분 (46) 을 향하여 직경이 20.6 ㎜ 까지 서서히 증가하고, 직경 20.6 ㎜ 의 정류부분이 22 ㎜ 계속된다. 얻어진 성형품의 치수, 두께편차도를 아래 표 1 에 나타낸다.

(비교예 2)

도 5 에 나타낸 디멘션을 가진 코어핀 (30) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건으로 PTFE 튜브형상 성형품을 얻었다. 얻어진 성형품의 치수, 두께편차도를 표 1 에 나타낸다. 도면으로부터 명확한 바와 같이, 코어핀 (30) 은, 맨드릴 결합단부 (34) 로부터 축방향으로 다이오리피스 출구단부 (36) 를 향하여 130 ㎜ 의 사이, 직경이 20 ㎜ 로 일정하고, 그 후, 40 ㎜ 의 사이에서 46 ㎜ 까지 서서히 증가하고, 그 후, 그 직경으로 일정하다. 이 태양의 코어핀 (30) 에서는, 축방향으로 수직인 단면의 면적은, 맨드릴 결합단부 (34) 에서 가장 작다.

(표 1)

튜브크기(mm) 실시예1 비교예1 실시예2 비교예2

외경 19.95 19.95 40.73 40.73

평균두께 0.965 0.965 1.490 1.490

최대두께 0.994 1.089 1.620 1.730

최소두께 0.936 0.841 1.510 1.400

두께편차도(%) 6 26 7 22

또한, 평균두께압은 임의로 두께를 수개소 측정하여 평균함으로써 구하였다.

Claims

두께편차도가 15% 이하인 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브.
제 1 항에 있어서, 내경이 적어도 10 ㎜ 인 튜브.
코어핀과 그 주위의 다이오리피스로 형성되는 고리형상 부분을 통하여 폴리테트라플루오로에틸렌을 압출함으로써 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 제조하는 압출기로서, 코어핀은 맨드릴에 접속되는 맨드릴 접속단부 및 다이오리피스의 출구에 위치하는 다이오리피스 출구단부를 갖고, 코어핀은, 그 양단부의 사이에 있어서, 코어핀의 축방향에 수직인 단면적이 그 양단부의 단면적보다 작은 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 압출기.
제 3 항에 있어서, 코어핀은 맨드릴 결합단부로부터 다이오리피스 출구단부를 향하여 순서대로, 맨드릴 결합부분, 제 1 천이부분, 단면감소부분, 제 2 천이부분 및 정류부분 (각각의 부분의 코어핀의 축방향에 수직인 단면은 실질적으로 원형임) 으로 구성되고, 각각의 구성부분은 인접하는 구성부분과 동일 직경의 단부로 일체로 접속되고, 코어핀의 축에 수직인 단면의 단면적에 관하여, 단면감소부분은 맨드릴 결합부분 및 정류부분보다 작은 것을 특징으로 하는 압출기.
제 4 항에 있어서, 코어핀의 단면감소부분은 실질적으로 원주형상인 압출기.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 제조하는 방법으로서, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 압출기를 사용하여 페이스트 압출에 의해 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브를 형성하고, 그 후, 압출된 튜브로 조제를 제거하여, 필요에 따라 소성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 기재된 방법으로 제조된 폴리테트라플루오로에틸렌 튜브.