KR20230074540A - 성형품 및 그 제조 방법, 다이어프램 및 다이어프램 밸브 - Google Patents
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Abstract
변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 함유하는 성형품이며, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌이, 테트라플루오로에틸렌 단위 및 테트라플루오로에틸렌과 공중합 가능한 변성 모노머에 기초하는 변성 모노머 단위를 포함하고, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 상기 변성 모노머 단위의 함유량이, 상기 테트라플루오로에틸렌 단위 및 상기 변성 모노머 단위의 합계에 대하여 0.001 내지 1질량％이며, 상기 성형품의 두께가, 100㎛ 이상이고, 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써 얻어지는 성형품을 제공한다.
Description
본 개시는, 성형품 및 그 제조 방법, 다이어프램 및 다이어프램 밸브에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 불소 수지를 주성분으로 하는 단층의 불소 수지 필름이며, 한쪽의 면측 또는 양쪽의 면측으로부터의 전리 방사선 조사에 의해 상기 불소 수지의 가교 밀도가 두께 방향을 기준으로 하여 전리 방사선이 조사된 면측으로부터 점감하는 불소 수지 필름이 기재되어 있다. 전리 방사선이 조사된 면으로부터의 거리가 평균 두께의 5％ 이하인 영역에 있어서의 전리 방사선 흡수량은, 150kGy 이상이다.
또한, 특허문헌 1에는, 불소 수지를 주성분으로 하는 단층의 불소 수지 필름에 저산소 및 불소 수지의 용융 상태 하에서 전리 방사선을 조사하는 공정을 구비하고, 상기 공정에서 불소 수지의 가교 밀도가 두께 방향을 기준으로 하여 상기 조사면측으로부터 점감하도록 전리 방사선을 조사하는 불소 수지 필름의 제조 방법이 기재되어 있다.
본 개시에서는, 우수한 내굴곡성을 가짐과 함께, 우수한 내마모성도 갖는 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 의하면, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 함유하는 성형품이며, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌이, 테트라플루오로에틸렌 단위 및 테트라플루오로에틸렌과 공중합 가능한 변성 모노머에 기초하는 변성 모노머 단위를 포함하고, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 상기 변성 모노머 단위의 함유량이, 상기 테트라플루오로에틸렌 단위 및 상기 변성 모노머 단위의 합계에 대하여 0.001 내지 1질량％이며, 상기 성형품의 두께가 100㎛ 이상이고, 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써 얻어지는 성형품이 제공된다.
본 개시의 성형품에 있어서, 방사선의 조사선량이 30 내지 110kGy인 것이 바람직하다.
본 개시의 성형품에 있어서, 방사선의 조사 온도가 270 내지 310℃인 것이 바람직하다.
본 개시의 성형품에 있어서, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 2차 융점이 320 내지 329℃인 것이 바람직하다.
본 개시의 성형품은, 다이어프램인 것이 바람직하다.
또한, 본 개시에 의하면, 밸브 시트와 상기 다이어프램을 구비하는 다이어프램 밸브가 제공된다.
본 개시의 다이어프램 밸브에 있어서, 상기 밸브 시트는, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 개시에 의하면, 상기 성형품을 제조하는 제조 방법이며, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 성형함으로써, 두께가 100㎛ 이상인 성형품을 얻는 공정, 및, 상기 성형품에 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써, 방사선이 조사된 성형품을 얻는 공정을 포함하는 제조 방법이 제공된다.
본 개시에 의하면, 우수한 내굴곡성을 가짐과 함께, 우수한 내마모성도 갖는 성형품을 제공할 수 있다.
도 1은 다이어프램 및 다이어프램 밸브의 일 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 마모 시험의 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 마모 시험의 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 개시의 구체적인 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 개시는, 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
반도체 제조 공장에서는, 반도체 제조에 사용하는 부식성이 높은 약품 등의 공급에 다이어프램 밸브가 사용되고 있다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이나 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)는, 우수한 내약품성, 비점착성 등을 갖기 때문에, 다이어프램 밸브의 구성 재료로서 이용되고 있다. 그러나, 다이어프램 밸브로부터 파티클이 발생하여, 반도체 제조의 수율을 저하시키는 등의 문제가 생기고 있다.
본 발명자들은, 다이어프램 밸브에 사용하는 다이어프램에 방사선을 조사하여, 다이어프램의 내마모성을 향상시켜, 다이어프램 밸브로부터의 파티클의 발생을 억제하는 것에 생각이 미쳤다. 그러나, 종래의 기술에 의해 방사선이 조사된 다이어프램은, 내마모성이 향상됨과 함께, 내굴곡성이 크게 저하되어, 다이어프램의 수명이 현저하게 저하되는 것이 이미 판명되었다.
그래서, 본 발명자들이 예의 검토한바, 다이어프램의 구성 재료로서 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 선택하고, 성형품의 두께를 적절하게 조정하고, 적절하게 두께가 조정된 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 성형품에 대하여, 매우 한정된 범위의 가속 전압의 방사선을 조사함으로써, 우수한 내마모성과 우수한 내굴곡성을 훌륭하게 양립시킬 수 있다는 것을 알아냈다. 본 개시의 성형품은, 이 지견에 기초하여 완성되었다.
본 개시의 성형품은, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌(변성 PTFE)을 함유한다.
변성 PTFE는, 테트라플루오로에틸렌(TFE) 단위 및 TFE와 공중합 가능한 변성 모노머에 기초하는 변성 모노머 단위를 포함한다. 변성 PTFE를 사용함으로써, 매우 한정된 조건에서 방사선을 조사한 것에 의한 개질 효과가 충분히 발휘되어, 우수한 내마모성과 우수한 내굴곡성을 양립시킬 수 있다. 또한, 변성 PTFE는, TFE 단위만으로 이루어지는 호모 PTFE와 비교하여, 내크리프성이 우수한 이점이 있어, 다이어프램을 구성하는 재료로서 적합하다.
변성 PTFE의 변성 모노머 단위의 함유량은, TFE 단위 및 변성 모노머 단위의 합계에 대하여, 0.001 내지 1질량％이며, 바람직하게는 0.01질량％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.02질량％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.03질량％ 이상이며, 특히 바람직하게는 0.04질량％ 이상이며, 바람직하게는 0.40질량％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.20질량％ 이하이며, 특히 바람직하게는 0.10질량％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.08질량％ 이하이다. 변성 모노머 단위의 함유량이 너무 적으면, 내마모성이 떨어질 우려가 있고, 변성 모노머 단위의 함유량이 너무 많으면, 내굴곡성이 떨어질 우려가 있다.
본 개시에 있어서, 변성 모노머 단위란, 변성 PTFE의 분자 구조의 일부분이며 변성 모노머에서 유래되는 부분을 의미한다. 변성 모노머 단위의 함유량은 국제 공개 제93/016126호에 기재가 있는 푸리에 변환형 적외 분광법(FT-IR)에 의해 구할 수 있다.
변성 PTFE는, 비용융 가공성을 갖는다. 상기 비용융 가공성이란, ASTM D-1238 및 D-2116에 준거하여, 결정화 융점보다 높은 온도에서 멜트 플로 레이트를 측정할 수 없는 성질을 의미한다.
변성 PTFE는, 표준 비중〔SSG〕이 2.13 내지 2.23인 것이 바람직하고, 2.13 내지 2.19인 것이 보다 바람직하다. 상기 SSG는, 비용융 가공성의 PTFE의 분자량의 지표로서 ASTM D4895-89에 규정되는 SSG이다.
변성 PTFE는, 1차 융점이 332 내지 348℃인 것이 바람직하다. 1차 융점은, 300℃ 이상의 온도로 가열한 이력이 없는 변성 PTFE에 대하여, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 속도를 10℃/분으로 하여 측정한 값이다.
변성 PTFE는, 2차 융점이 320 내지 329℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 321 내지 325℃이다. 2차 융점은, 1차 융점 이상의 온도(예를 들어, 360℃)로 가열한 PTFE에 대하여, 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 속도를 10℃/분으로 하여 측정한 값이다.
변성 모노머로서는, TFE와의 공중합이 가능한 것이면 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 헥사플루오로프로필렌〔HFP〕 등의 퍼플루오로올레핀; 클로로트리플루오로에틸렌〔CTFE〕 등의 클로로플루오로올레핀; 트리플루오로에틸렌, 불화비닐리덴〔VDF〕 등의 수소 함유 플루오로올레핀; 퍼플루오로비닐에테르; 퍼플루오로알킬에틸렌: 에틸렌 등을 들 수 있다. 또한, 사용하는 변성 모노머는 1종이어도 되고, 복수종이어도 된다.
퍼플루오로비닐에테르로서는 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 하기 일반식 (1)
(식 중, Rf는, 퍼플루오로 유기기를 나타냄)로 표시되는 퍼플루오로 불포화 화합물 등을 들 수 있다. 본 개시에 있어서, 상기 「퍼플루오로 유기기」란, 탄소 원자에 결합하는 수소 원자가 모두 불소 원자로 치환되어 이루어지는 유기기를 의미한다. 상기 퍼플루오로 유기기는, 에테르 산소를 갖고 있어도 된다.
퍼플루오로비닐에테르로서는, 예를 들어 상기 일반식 (1)에 있어서, Rf가 탄소수 1 내지 10의 퍼플루오로알킬기를 나타내는 것인 퍼플루오로(알킬비닐에테르)〔PAVE〕를 들 수 있다. 상기 퍼플루오로알킬기의 탄소수는, 바람직하게는 1 내지 5이다.
PAVE에 있어서의 퍼플루오로알킬기로서는, 예를 들어 퍼플루오로메틸기, 퍼플루오로에틸기, 퍼플루오로프로필기, 퍼플루오로부틸기, 퍼플루오로펜틸기, 퍼플루오로헥실기 등을 들 수 있지만, 퍼플루오로알킬기가 퍼플루오로프로필기인 퍼플루오로(프로필비닐에테르)〔PPVE〕가 바람직하다.
퍼플루오로비닐에테르로서는, 또한, 상기 일반식 (1)에 있어서, Rf가 탄소수 4 내지 9의 퍼플루오로(알콕시알킬)기인 것, Rf가 하기 식:
(식 중, m은, 0 또는 1 내지 4의 정수를 나타냄)으로 표시되는 기인 것, Rf가 하기 식:
(식 중, n은, 1 내지 4의 정수를 나타냄)으로 표시되는 기인 것 등을 들 수 있다.
퍼플루오로알킬에틸렌으로서는 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, (퍼플루오로부틸)에틸렌(PFBE), (퍼플루오로헥실)에틸렌 등을 들 수 있다.
변성 PTFE에 있어서의 변성 모노머로서는, HFP, CTFE, VDF, PAVE, PFBE 및 에틸렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 PAVE이며, 더욱 바람직하게는 PPVE이다.
본 개시의 성형품의 두께는, 100㎛ 이상이다. 이와 같은 두께를 가짐으로써, 내마모성과 내굴곡성을 높은 레벨로 양립시킬 수 있다. 성형품의 두께는, 바람직하게는 130㎛ 이상, 보다 바람직하게는 160㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 170㎛ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 180㎛ 이상이며, 특히 바람직하게는 190㎛ 이상이며, 가장 바람직하게는 200㎛ 이상이며, 바람직하게는 2.0㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 900㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 800㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 700㎛ 이하이다.
본 개시의 성형품은, 상기한 범위의 두께를 갖고 있고, 또한, 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써 얻어지는 것이다. 즉, 본 개시의 성형품은, 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 성형함으로써, 두께가, 100㎛ 이상인 성형품을 얻는 공정, 그리고, 상기 성형품에 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써, 방사선이 조사된 성형품을 얻는 공정을 포함하는 제조 방법에 의해, 적합하게 제조할 수 있다. 성형품을 얻는 공정에 있어서, 성형품의 두께는, 바람직하게는 130㎛ 이상, 보다 바람직하게는 160㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 170㎛ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 180㎛ 이상이며, 특히 바람직하게는 190㎛ 이상이며, 가장 바람직하게는 200㎛ 이상이며, 바람직하게는 2.0㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 900㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 800㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 700㎛ 이하이다.
방사선의 가속 전압은, 30 내지 300kV이며, 우수한 내굴곡성을 유지한 채로, 내마모성을 한층 향상시킬 수 있기 때문에, 바람직하게는 50kV 이상이며, 바람직하게는 200kV 이하이며, 보다 바람직하게는 100kV 이하이며, 더욱 바람직하게는 80kV 이하이다.
방사선의 조사선량은, 우수한 내굴곡성을 유지한 채로, 내마모성을 한층 향상시킬 수 있음과 함께, 성형품의 표면의 평활성을 손상시키는 일이 없기 때문에, 바람직하게는 30 내지 110kGy이며, 보다 바람직하게는 40kGy 이상이며, 보다 바람직하게는 100kGy 이하이다.
방사선의 조사 온도는, 우수한 내굴곡성을 유지한 채로, 내마모성을 한층 향상시킬 수 있음과 함께, 성형품의 표면의 평활성을 손상시키는 일이 없기 때문에, 바람직하게는 270 내지 310℃이며, 보다 바람직하게는 280℃ 이상이며, 보다 바람직하게는 300℃ 이하이며, 더욱 바람직하게는 290℃ 이하이다. 또한, 방사선의 조사 온도를 상기 범위 내로 함으로써, 성형품의 변형을 방지할 수도 있다.
조사 온도의 조정은, 특별히 한정되지는 않고, 공지의 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 성형품을 소정의 온도로 유지한 가열로 내에서 유지하는 방법이나, 성형품을 핫 플레이트 상에 적재하여, 핫 플레이트에 내장한 가열 히터에 통전함으로써, 혹은, 외부의 가열 수단에 의해, 핫 플레이트를 가열하는 등의 방법을 들 수 있다.
성형품의 일부분에만 방사선을 조사할 수도 있다. 성형품이 다이어프램의 형상을 갖고 있는 경우에는, 밸브 시트와의 접촉 부분에만 방사선을 조사할 수 있다.
방사선으로서는, 전자선, 자외선, 감마선, X선, 중성자선, 혹은 고에너지 이온 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 투과력이 우수하고, 선량률이 높고, 공업적 생산에 적합한 점에서 전자선이 바람직하다.
방사선을 조사하는 방법으로서는, 특별히 한정되지는 않고, 종래 공지의 방사선 조사 장치를 사용하여 행하는 방법 등을 들 수 있다.
방사선의 조사 환경으로서는, 특별히 제한되지는 않지만, 산소 농도가 1000ppm 이하인 것이 바람직하고, 산소 부존재 하인 것이 보다 바람직하고, 진공 중, 또는, 질소, 헬륨 혹은 아르곤 등의 불활성 가스 분위기 중인 것이 더욱 바람직하다.
상기한 조사 조건에서 방사선을 조사함으로써, 적합하게는 성형품의 일정한 깊이의 영역만이 개질된다. 방사선이 조사된 성형품에 있어서, 개질되는 영역의 표면으로부터의 깊이는, 방사선의 조사 방향의 성형품의 두께에 대하여, 바람직하게는 30％ 이하이며, 보다 바람직하게는 20％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 10％ 이하이며, 특히 바람직하게는 5％ 이하이며, 하한은 특별히 한정되지는 않지만, 1％ 이상이어도 된다. 개질되는 영역의 표면으로부터의 깊이를 상기 범위 내로 조정함으로써, 성형품의 우수한 내굴곡성을 유지한 채로, 내마모성을 한층 향상시킬 수 있다.
방사선을 조사하는 성형품을 얻기 위한 변성 PTFE의 성형 방법으로서는, 특별히 한정되지는 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 성형 방법으로서는, 예를 들어 압축 성형법, 램 압출 성형법, 아이소스태틱 성형법 등을 들 수 있다. 변성 PTFE의 수성 분산액을 도포한 후, 건조 및 소성하는 방법도 들 수 있지만, 내굴곡성이 요구되는 다이어프램 등의 성형품을 제조하기 어렵기 때문에, 본 개시에 있어서, 이 방법은 바람직하지 않다.
성형 방법으로서는, 그 중에서도, 압축 성형법이 바람직하다. 압축 성형법을 사용하는 경우에는, 변성 PTFE의 분말을 금형에 충전하여 압축함으로써, 예비 성형품(프리폼)을 얻은 후, 얻어진 예비 성형품을 변성 PTFE의 1차 융점 이상으로 가열함으로써, 원하는 형상을 갖는 성형품을 얻을 수 있다.
성형품의 형상은, 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어, 필름, 시트, 판, 로드, 블록, 원통, 용기, 튜브, 벨로우즈, 패킹, 가스킷 등을 들 수 있다. 성형품은, 압축 성형법에 의해 얻어진 성형품(블록이라고도 불림)이어도 된다. 또한, 다이어프램의 형상으로 성형함으로써, 다이어프램의 형상을 갖는 성형품을 얻을 수도 있다.
성형품을 얻은 후, 또한, 얻어진 성형품을 기계 가공에 의해 원하는 형상으로 가공해도 된다. 변성 PTFE는, 융점 이상으로 가열해도 용융 점도가 매우 높아, 통상의 열가소성 수지의 성형에 사용되는 압출 성형법 및 사출 성형법에 의한 성형이 곤란하다. 따라서, 다이어프램 등의 복잡하고 미세한 형상을 갖는 성형품을 변성 PTFE의 분말로부터 직접 얻는 것은 용이하지 않다. 그러나, 미리 성형한 성형품을 기계 가공함으로써, 복잡하고 미세한 형상을 갖는 성형품도 용이하게 얻을 수 있다.
기계 가공의 방법으로서는, 절삭 가공을 들 수 있다. 예를 들어, 변성 PTFE의 블록을 얻은 후, 얻어진 블록으로부터 절삭 가공에 의해 필름을 깎아 내고, 얻어진 필름을 다시 절삭 가공에 의해 가공하여, 원하는 형상의 성형품을 얻을 수 있다.
방사선을 조사한 성형품을 기계 가공에 의해 가공하여, 원하는 형상의 성형품을 얻을 수도 있다. 그러나, 상술한 조사 조건은, 두께가 작은 성형품이나 복잡하고 미세한 형상을 갖는 성형품에 적용해도, 그 형상을 손상시키는 일이 없으므로, 방사선을 조사하기 전에, 성형품을 기계 가공에 의해 원하는 형상으로 가공하는 쪽이 매우 편리하다.
본 개시의 성형품은, 특히 다이어프램으로서 적합하게 사용할 수 있다. 본 개시의 다이어프램은, 반도체 공장에서 사용되는 부식성이 높은 약품 등과 접촉해도 열화되기 어렵고, 밸브 시트와 반복하여 접촉해도, 파티클을 발생시키기 어려운 것에 더하여, 내굴곡성도 우수하기 때문에, 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다.
다이어프램은, 일부분에만 방사선이 조사된 것이면 되고, 전부에 방사선이 조사되어 얻어진 것에 한정되지는 않는다.
다이어프램의 두께는, 100㎛ 이상이다. 이와 같은 두께를 가짐으로써, 내마모성과 내굴곡성을 높은 레벨로 양립시킬 수 있다. 다이어프램의 두께는, 바람직하게는 130㎛ 이상, 보다 바람직하게는 160㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 170㎛ 이상이며, 보다 더 바람직하게는 180㎛ 이상이며, 특히 바람직하게는 190㎛ 이상이며, 가장 바람직하게는 200㎛ 이상이며, 바람직하게는 2.0㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 900㎛ 이하이며, 특히 바람직하게는 800㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 700㎛ 이하이다. 다이어프램의 두께는, 상기 다이어프램의 가장 얇은 부분의 두께여도 된다.
본 개시의 다이어프램 밸브는, 밸브 시트와 상술한 다이어프램을 구비하고 있다. 본 개시의 다이어프램 밸브는, 반도체 공장에서 사용되는 부식성이 높은 약품 등과 접촉해도 열화되기 어렵고, 개폐를 반복해도 파티클을 발생시키기 어려운 것에 더하여, 다이어프램의 수명이 길어, 장기간에 걸쳐 사용할 수 있다. 다이어프램 밸브는, 밸브 본체에 마련된 밸브 시트와, 밸브 시트에 접촉 또는 이격하는 상술한 다이어프램을 구비하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 개시의 다이어프램 및 다이어프램 밸브의 일 실시 형태의 단면 개략도이다. 도 1에 도시한 다이어프램 밸브(10)는, 밸브 폐쇄 상태에 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 보디(밸브 본체)(13)에는, 실린더(14)가 접속되어 있다. 또한, 다이어프램 밸브(10)는, 다이어프램(11)을 구비하고 있고, 다이어프램(11)은, 주연부가 보디(13)와 실린더(14) 사이에 끼워 넣어짐으로써 고정되어 있다. 또한, 다이어프램(11)에는, 피스톤 로드(15)가 접속되어 있고, 피스톤 로드(15)가 상하 이동함으로써, 다이어프램(11)도 상하 이동한다.
보디(13)에는, 밸브 시트(16)가 마련되어 있고, 밸브 시트(16)에 다이어프램(11)이 접촉함으로써, 유입되는 유체가 차폐되고, 밸브 시트(16)로부터 다이어프램(11)이 이격함으로써, 유체가 공급된다. 이와 같이, 다이어프램 밸브(10)는, 다이어프램(11)이 밸브 시트(16)에 대해 접촉 이격함으로써 유체의 유량의 제어를 행한다. 그리고, 다이어프램(11)이 상술한 구성을 구비하는 다이어프램이기 때문에, 접촉 및 이격을 반복해도, 파티클이 발생하기 어렵다.
밸브 시트(16)가 일체 형성되어 있는 보디(13)는, 금속, 수지 등으로 구성할 수 있다. 상기 수지로서는, PTFE, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 폴리페닐렌술피드(PPS) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 성형이 용이하고, 내약품성도 우수하기 때문에, PFA가 바람직하다. 본 개시의 다이어프램은, PFA로 구성된 밸브 시트와 접촉 및 이격을 반복해도, 파티클이 발생하기 어렵다. 상기 PFA는, 용융 가공성을 갖는 것이 바람직하다.
이상, 실시 형태를 설명하였지만, 특허 청구 범위의 취지 및 범위로부터 일탈하지 않고, 형태나 상세의 다양한 변경이 가능한 것이 이해될 것이다.
실시예
다음으로 본 개시의 실시 형태에 대하여 실시예를 들어 설명하지만, 본 개시는 이러한 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예의 각 수치는 이하의 방법에 의해 측정하였다.
(변성 PTFE의 2차 융점)
시차 주사 열량계〔DSC〕를 사용하여 10℃/분의 속도로 승온하였을 때의 융해열 곡선에 있어서의 극댓값에 대응하는 온도로서 구하였다.
(변성 모노머 단위의 함유량)
적외 분광 분석법에 의해 특성 흡수(퍼플루오로(프로필비닐에테르)(PPVE)의 경우에는 1040㎝-1 내지 890㎝-1 사이)로부터 구하였다.
(마모 시험)
0.5㎜ 두께의 시트(시험편)를 사용하여, 시험을 실시하였다. 염색 마찰 견뢰도 시험기(야스다 세이키 세이사쿠쇼사제)를 사용하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 시트(시험편)(21) 상에, 마찰자(22)의 선단에 고정한 PFA 시트(23)를 설치하고, 양자를 서로 왕복 마찰하였다. 하중은 500g, 횟수는 2000회(30회/분)로 하였다. 마찰된 시트(시험편)의 표면을 눈으로 보아 관찰하여, 이하의 기준으로 평가하였다.
2: 시트(시험편)의 표면에 흠이 거의 보이지 않았다.
1: 시트(시험편)의 표면에 다소의 흠이 보였다.
0: 시트(시험편)의 표면에 많은 흠이 보였다.
(MIT값)
ASTM D2176에 준하여 측정하였다. 구체적으로는, 폭 12.5㎜, 길이 130㎜, 두께 0.20㎜의 전자선 미조사 또는 조사 후의 시험편을, MIT 시험기(모델 번호 12176, (야스다 세이키 세이사쿠쇼사제))에 장착하고, 하중 1.25㎏, 좌우의 절곡 각도 각 135도, 절곡 횟수 175회/분의 조건 하에서 시험편을 굴곡시켜, 시험편이 절단될 때까지의 횟수(MIT값)를 측정하였다.
또한, MIT값에 대하여, 이하의 기준에 의해 평가하였다.
2: MIT값이, 1000만회 초과이다.
1: MIT값이, 500 내지 1000만회이다.
0: MIT값이, 500만회 미만이다.
(종합 평가)
MIT값 및 마모 시험의 결과로부터, 이하의 기준에 의해 평가하였다.
Excellent: 외관 평가 및 MIT값의 평가의 합계 점수가 3 이상이다.
Poor: 외관 평가 및 MIT값의 평가의 합계 점수가 2 이하이다.
비교예 1
국제 공개 제93/016126호에 기재된 실시예 1과 마찬가지로 하여 얻어진 변성 PTFE 파우더(TFE 단위 및 PPVE 단위의 합계에 대하여 0.06질량％의 PPVE 단위를 포함하고, 2차 융점이 323℃임)를 사용하였다. 50㎜φ, 높이 50㎜의 금형에 200g의 상기 파우더를 충전하고, 15㎫의 압력으로 양쪽 압박하고, 압력 유지 30분 행하여, 예비 성형품을 얻었다. 이 예비 성형품을 승온 속도 90℃/시로 승온 후, 360℃에서 4시간 유지하고, 40℃/시로 강온하여 성형품 블록을 얻었다. 이 블록을 절삭 가공하여, 0.20㎜ 두께의 시트 및 0.5㎜ 두께의 시트를 제작하였다.
0.5㎜ 두께의 시트를 30㎜ 폭으로 길이 220㎜로 커트하여 시험편을 얻고, 얻어진 시험편을 사용하여, 성형품의 마모 시험을 행하였다. 0.20㎜ 두께의 시트를 사용하여, MIT값을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
검토예 1
상기 비교예 1에서 얻어진 0.5㎜ 두께의 시트(시험편) 및 0.20㎜ 두께의 시트를, 전자선 조사 장치(NHV 코포레이션사제)의 전자선 조사 용기에 수용하고, 그 후 질소 가스를 가하여 용기 내를 질소 분위기로 하였다. 용기 내의 온도를 280℃까지 상승시켜, 온도를 안정시킨 후, 전자선 가속 전압이 3000kV, 조사선량의 강도가 20kGy/5min인 조건에서, 시험편에 40kGy의 전자선을 조사하였다. 전자선을 조사하여 얻어진 시트(시험편)를 사용하여, 비교예 1과 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
검토예 2 내지 9
전자선의 조사 조건을 표 1과 같이 변경한 것 이외에는, 검토예 1과 마찬가지로 하여, 전자선을 조사하여 얻어진 시트(시험편)를 얻었다. 얻어진 시트(시험편)를 사용하여, 비교예 1과 마찬가지로 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
10: 다이어프램 밸브
11: 다이어프램
13: 보디
14: 실린더
15: 피스톤 로드
16: 밸브 시트
21: 시트(시험편)
22: 마찰자
23: PFA 시트
11: 다이어프램
13: 보디
14: 실린더
15: 피스톤 로드
16: 밸브 시트
21: 시트(시험편)
22: 마찰자
23: PFA 시트
Claims (8)
- 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 함유하는 성형품이며,
상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌이, 테트라플루오로에틸렌 단위 및 테트라플루오로에틸렌과 공중합 가능한 변성 모노머에 기초하는 변성 모노머 단위를 포함하고, 상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 상기 변성 모노머 단위의 함유량이, 상기 테트라플루오로에틸렌 단위 및 상기 변성 모노머 단위의 합계에 대하여 0.001 내지 1질량％이며,
상기 성형품의 두께가 100㎛ 이상이고,
가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써 얻어지는
성형품. - 제1항에 있어서,
방사선의 조사선량이 30 내지 110kGy인, 성형품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
방사선의 조사 온도가 270 내지 310℃인, 성형품. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌의 2차 융점이 320 내지 329℃인, 성형품. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
다이어프램인, 성형품. - 밸브 시트와 제5항에 기재된 다이어프램을 구비하는 다이어프램 밸브.
- 제6항에 있어서,
상기 밸브 시트는, 테트라플루오로에틸렌/퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체로 구성되는, 다이어프램 밸브. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 성형품을 제조하는 제조 방법이며,
상기 변성 폴리테트라플루오로에틸렌을 성형함으로써, 두께가 100㎛ 이상인 성형품을 얻는 공정, 및,
상기 성형품에 가속 전압이 30 내지 300kV인 방사선을 조사함으로써, 방사선이 조사된 성형품을 얻는 공정을
포함하는 제조 방법.
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