TW592924B - Sprayable powder of non-fibrillatable fluoropolymer, process for preparing the same and its uses - Google Patents

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Description

^2924
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明領域 本發明係有關於非可原纖化氟聚合物,而更定言之,係 有關於其可噴灑粉末。 發明背景 具有諸如良好耐化學性,優異釋模性,良好耐熱性及電 虼緣等性質之氟聚合物樹脂是許多用途所想要的。熔體可 流動之氟聚合物粉末已發現可用於塗覆炊具如煎盤,燉 鍋,飯鍋,烤盤(架)及焙具以及無數工業用途,如影印機 與印表機 < 熔合輥或皮帶,及化學處理反應器。代替液體 塗料改以施塗粉末塗料之優點之一即是無揮發有機溶劑之 存在;有機溶劑會造成環保問題而必須採用昂貴的補救措 施。 加享大專利I,248,292號(Buckmaster等人)揭示一種製備 乾粉末之習知方法,其法係由氟聚合物之含水聚合作用分 玫液以膠凝劑化學處理並一邊攪拌,然後再以水不溶混有 機液m (通常為_化碳)處理。此一處理會使原氟聚合物 粒,一般平均粒度為〇1至〇5微米,在長時間攪拌下,凝 聚(附聚)成一般具平均粒度為200至300微米之結粒。此一 過程一般稱為,,溶液輔助凝聚”(solvent-aided coagulation)。 為使結粒基本上不易碎,彼等必須在接近氟聚合物熔點之 溫度下熱硬化。 /雖然所得結粒在諸如回轉鑄造及回轉襯裡等方法中使用 很有知值,但在塗覆用途上卻用處不大。結粒大到無法製 成句勾之塗料。為了能使用,結粒必須粉碎至更小粒度, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G x 297 ^着~—-- -------------· L—·----訂---------^9— (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁) 592924 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----—--- B7________ 五、發明說明(2 ) 此將提高成本並會使熱硬化之結粒原纖化,而因此引起施 塗塗層所用之噴塗設備堵塞。非熱硬化結粒之粉碎會製造 出具不良處理及塗覆特徵之過量細粒(小於1微米粒子)。 製造氟聚合物粉末之另一方法已揭示於美國專利 3,953,412唬(Saito,齊藤)。此一文件揭示將四氟乙埽聚合 物 < 含水分散液霧化至溫度在四氟乙烯聚合物之熔點以上 <氣體中,藉以使分散的固體聚結並燒結而成具平均粒度 爲1〇〇微米或更小之燒結微粉末。齊藤發明之燒結圓粒被 描述可用作爲潤滑劑及用於模製用途。這些近乎圓形的粒 子適合於藉回轉模製或鑄造加工處理。但因爲這些粒子都 已燒結(亦即,在接近聚合物熔點之溫度熱硬化),故很難 再進步如藉由研磨對粒度作調整,以產生某些噴灑用途 用之粒子,因爲這些粒子基本上爲非可易碎。 有人試圖製k具多組份之掺混氟聚合物粉末塗料,如美 國專利5,093,403號(Rau等人)所討論的掺混聚合物黏結劑 I氟聚合物。在’403號專利中,配方組份的粒子大小係由 研磨及碾磨能力決定,而限制了自摻混物製成之塗料之組 合物均勻性。此等掺混物在運輸,加工處理及用過粉末之 回收上也會分離。當使用粉末混合物於靜電噴塗時,混合 物之各組份易於分離。當粉末噴塗於基材上時,分離會產 生可交粉末塗料組成。另一顯著的問題發生在靜電噴塗 上,其會產生不黏附於目標基材之經噴灑粉末,稱爲”過噴 灑”(〇verspray)。過噴灑之分離將阻止直接再循環至噴灑, 業。 …
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X -----------裝.^-----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -5- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924 A7 ----------— B7___ 五、發明說明(3 ) 、仍;、、:而要種由非可原纖化氟聚合物視需要摻混其他組 所、、且成之可噴灑粉末之均句組合物,其不用包含闺化碳 岭劑之處理步驟及/或不必燒結粒子即可製造。 螢明概述 在第八例中’本發明提供一種包含非可原纖化氟聚 合物與至少一種其他組份之附聚原粒之易碎結粒之可噴灑 粉末,該粉末具鬆密度爲至少20克/100毫升及平均粒度爲 0微米了噴灑粉末較佳不含水不溶混液體,更佳不 含卣化碳液體。包括在其他組份當中的有,無機填料,顏 料’耐高溫聚合物黏結劑。 尸1另一具體例中,本發明提供一種包含第一非可原纖化 氟聚合物與至少一種其他非可原纖化氟聚合物組份之附聚 原粒之易碎結粒之可噴灑粉末。 本發明進一步提供一種製備可噴灑粉末之方法,其係將 非可原纖化氟聚合物與至少一種其他組份之原粒之液體分 散液噴霧乾燥而得易碎結粒。該分散液較佳不含水不溶混 液體,更佳不含自化碳液體。在較佳具體例中,本方法包 括製備非可原纖化氟聚合物與視需要之至少一種其他組份 之可噴灑粉末,使噴霧乾燥所得附聚原粒之結粒緻密化。 緻4化可藉機械壓實或藉結粒與加熱之氣體接觸形成流體 化床而進行。可使用視需要可用之粉碎及熱處理以達到特 定用途所需之鬆密度及粒度。 本發明之另一具體例提供一種非可原纖化氟聚合物之可 喷灑粉末’其包含氟聚合物與至少—種其他組份之附聚原 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) V 』 ---------------- l· —'----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7 B7 五、發明說明( 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 粒 < 易碎結粒之均勻,非可分離混合物,其中粉末爲熔體 可加工處理。 本發明心目的在不必燒結粒子或使用自化碳溶劑下即可 達成。 附圖之簡要説明 圖1爲本發明自液體分散液製造可噴灑粉末之噴霧乾燥系 統之概略圖,明確言之,係一含水具體例。 圖2爲施加於噴霧乾燥粉末以製造本發明可噴灑粉末之緻 密化系統之概略圖。 圖3爲本發明自液體分散液製造可喷灑粉末之連續喷霧乾 燥/緻密化系統之概略圖。 圖4a及4b分別爲本發明可噴灑氟聚合物之5〇〇倍及ι〇〇〇 倍放大之掃描電子顯微照片。 發明之詳細説明 本發明之可噴麗粉末係由非可原纖化氟聚合物與視需 之至少-種其他㈣之液體分散㈣隸燥,視需要繼 再使所得附聚原粒之結粒緻密化,製備而得具鬆密度爲 少20克/100毫升及平均粒度爲5至1〇〇微米之易碎結粒。 所謂"易碎的"係意指結粒可縮小至更小粒度(粉碎)而 引起明顯的粒子變形’如自研碎粒子延伸之原纖維之 成。本發明之易碎結粒具有不規則粒子形狀。 爲簡單起見,結粒有時在此稱爲粉末。結粒易碎, 喷霧乾燥步㈣用之溫度低於氟聚合物之㈣,較佳低於 溶點至少25X:。若溫度在氟聚合鋒點以上,則結粒將溶 要 之 至 不 ------------· L---.----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------------- 五、發明說明(5 ) $ k…即在接近聚合物熔點之溫度熱硬化),因而難以 步如藉由研碎调整粒度以產生某些噴霧用途用之粒 、、因此:本發明之粉末可特徵爲非燒結粉末。先前技藝 去所用之燒結及熔合會產生圓球形粒子,而本發明之粉 末結粒則具不規則形狀。 此依序在噴務乾燥之後進行的緻密化步驟可增強結粒在某 -用途上可用作爲可噴霧粉末之能力,如在燈泡之塗覆應 用上,此種應用只需塗很薄的溶合氟聚合物塗層,例如小 γ >0微米所明緻密化”係意指噴霧乾燥粉末之鬆密度之 提:。對某些用途而言,如塗覆燈泡,緻密化才能提熔合 ^薄又無氣泡之連續塗層。特定言之,燈泡外部塗覆熔體 可流動氟聚合物之薄膜是爲保護周園在燈泡一旦破裂時不 致又到玻璃碎片所傷,如食物供應設備爲煮過食物保溫使 用加热燈泡所可能發生的事。氟聚合物粉末係噴灑在燈泡 义外表面,接著再將所得粉末塗層加熱使其熔合而成連續 ^薄又透明之氟聚合物塗層。在其他用途上,如使用可噴 灑粉末作爲打底劑或用於塗覆極小型容器或組件時,或許 在噴霧乾燥之後無需進一步緻密化。 一因此,本發明提供一種製造非可原纖化氟聚合物之可噴 灑私末之有利捷徑,既無需如加拿大專利1248,292號所述 <溶劑輔助凝聚,也無需在接近聚合物熔點之溫度下熱硬 化且無隨後的熱硬化結粒之粉碎。免除溶劑輔助凝聚,即 無需使用膠凝劑及水不溶混液體包括自化碳,因此也無需 昂貴的卣化碳回收計劃來保護環境。然而,本發明所得粉 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------- L-------訂--------- (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁} 592924 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__________ 五、發明說明(6 ) 末或許需要一些粉末,例如,以產生平均粒度爲5至5 0微 米之粉末,但此種粉碎較之熱硬化結粒所需者爲輕許多且 不會發生過量微細物之形成且形成粉末之結粒也不會原纖 化。令人驚奇的是,粉末噴塗而成之塗層提供了改良的透 明度,而因此改良了經塗覆物件如燈泡之外觀及其照明/加 熱功能。本發明之可噴灑粉末也令人驚異地提供了比習知 可噴灑粉末以更多層形成更厚塗層的能力。 本發明之產物可被描述爲包含非可原纖化氟聚合物與視 需要之至少一種其他組份的附聚原粒之易碎結粒的可噴灑 粉末,該粉末具平均粒度爲5至100微米,較佳爲1〇至8〇微 米’及鬆备度爲至少20克/100¾升,較佳爲至少35克/1〇〇 宅升’更佳舄至少55克/100¾升’最佳爲至少75克/1〇〇毫 升。在另一具體例中,本發明提供一種包含第一非可原纖 化氟聚合物及至少一種其他非可原纖化氟聚合物之附聚原 粒之易碎結粒之可噴灑粉末。本發明之可噴灑粉末較佳爲 不含水不溶混液體,包括不含_化碳,且其也不含膠凝 劑。如果藉噴霧乾燥/緻密化過程控制即可達到所要粒度, 該粉末也可不用粉碎。 藉由使用本發明,具有氟聚合物附聚原粒結合其他組份 之易碎結粒之非可原纖化氟聚合物之可噴灑粉末即可輕^ 製造。具有多组份之可噴灑粉末係藉添加組份如填料,顏 料及其他添加劑至氟聚合物之液體分散液中並經噴霧乾 燥,以及如上所述視需要之緻密化,熱處理及粉碎步:: 製備。本發明以多詛份形成之可噴灑粉末可產生更均勺的 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- #· 592924 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(7 ) 捧混產物’其各組份在塗覆後不會像乾摻混方法或多組份 分散液之習知凝聚(例如,機械凝聚及溶劑輔助凝聚)方法 所形成的產物易於分離。可噴灑粉末之各組份均緊密結合 不可分’而各組份在施塗成爲塗層後不分離之傾向即稱爲 非可分離。本發明之均勻摻混之可噴灑粉末在運輸,加工 處理及廢粉末回收時也不會分離,並在靜電噴塗後提供更 均勻之塗層。 、同樣地’可噴灑粉末可由眾多氟聚合物之易碎結粒所組 成,其中額外氟聚合物係加至液體氟聚合物分散液中,或 者不同氟聚合物之多分散液在噴灑之前才混合。或者,眾 多之氟聚合物分散液之多進料可泵送至乾燥室並予以噴霧 乾燥,使得粒子在乾燥室中附聚時形成眾多氟聚合物之易 碎結粒。使用本發明形成之聚合物與各組份之摻混物較之 粉末形成後個別組份之粉末再以習知機械方法摻混所形成 者更爲均勻。 使用本發明敎示可製備的一種特別有用的摻混物係氟聚 合物與耐高溫聚合物黏結劑之均勻摻混物。由各組份組合 所形成的可噴灑粉末可用爲金屬基材上的底劑層,先在表 面打底劑以供施塗額外的氟聚合物塗料層。 本發明也可藉由能規劃特定物質所需之熔鱧流動特徵而 促進噴塗在基材(如燈泡)上之粉末塗層熔合的步驟。例 如,市售低熔體流動,中熔體流動及高熔體流動之氟聚合 物利用本發明之喷霧乾燥/緻密化作業即可混合成液體分散 液,而提供具有所要熔體流動的眾多熔體可流動氟聚合物 -10- 本紙張尺度適用中國國索標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------^^裝----------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7
五、發明說明(8 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 <可喷灑粉末。在此情形時,附聚原粒之結粒係不同熔體 可流動氟聚合物之原粒之混合物。構成粉末之眾多氟聚合 物I間之差異可僅爲熔體流動上之差異及/或化學組成上之 差異’亦即,使用不同的單體來製造氟聚合物之一。 本發明之可噴灑粉末具有特徵比表面積(SSA)爲1_6平方 米/克。初聚合時,原分散液粒子之8|5八爲10_12平方米/ 克。粒子凝結時,SSA即降低。本發明之可噴灑粉末之 SSA是一種在進一步加工處理,如研磨後,粒子既不熔化 也不產生不當微細物之指標。習知熱硬化或燒結粒子(在接 近聚合物溶點之溫度熱硬化者)_如根據美國專利2 號所製者-之SSA爲小於1平方米/克,且此等粒子會原纖化 並引起噴塗設備堵塞。 本發明結粒之易碎性,圖4a及4b最能説明,彼等係顯示 本發明可噴灑粉末之掃描電子顯微照片。粒子似乎較習知 熱硬化粒子更具多孔性,且更易緻密化而不產生原纖維或 過量微細物。本發明之粉末具不到1〇%之微細物。 請參閲圖1,其概略顯示一種由液體分散液製造本發明可 喷灑粉末之系統。液體分散液之總固體含量爲至少5重量 %,較佳5 _ 7 0重量%,更佳1 〇 _ 5 〇重量◦/❶,最佳丨5 _ 4 5重量 %。噴務乾燥係由液體進料霧化進入乾燥室,使液體因離 心作用破裂成眾多小滴,再使小滴經歷加熱之氣體流以產 生粉末粒子而完成。明確言之,在此第一具體例中,非可 原纖化氟聚合物分散液及視需要之至少一種其他組份之原 粒之含水分散液係藉低剪切進料泵由進料槽2經由管路3栗 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) A V t - * ----------·---------^裝·ί -----訂---------^9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____ 五、發明說明(9 ) 送至位於噴霧乾燥機室5頂部之轉動離心霧化器4(用冷却 風扇13冷卻)。空氣係經由管路6藉助供應風扇7供應至室 5,並藉直接燒氣之燃燒器8將空氣加熱。經加熱之空氣即 作爲乾燥氣體,在室5之上部(約上部i/1〇)建立熱空氣封 層(envel〇Pe)9。引入室中之經加熱空氣之溫度係在84〇t (449 C)至860°F(460°C)之範圍内,而熱空氣封層之平均 溫度爲850 °F(454°C)。含水分散液通過離心霧化器4進入 熱空氣封層9中’在此水分快速蒸發,原粒開始附聚成較 大粒度。當粒子向下降落通過室5時,彼等即成長並暴露 於遽降之溫度,隨蒸發水與空氣之氣體流移動,直至粉末 粒子自室流出,此處溫度係在220 T ( 104 °C )至300 T ( 149 °C)之範圍内。在此過程中,粒子暴露於高入口溫度之時間 並不足以引起聚合物燒結。同樣地,噴霧乾燥裝置下部之 溫度也不足以引起粒子中之聚合物燒結。粉末粒子在濾袋 10與氣體流> 分離,並收集於粉末容器Η中。空氣與水蒸氣 之氣體流通過濾袋1 〇,並經由廢氣管丨2藉助於排氣風扇 14排至大氣中。由於本發明之可噴灑粉末並非如加拿大專 利1,248,292號(Buckmaster等人)所述以溶劑輔助原粒附聚 而製造’故粉末粒子不含自化碳液體,也不含膠凝劑。 或者’加至乾燥室之非可原纖化氟聚合物之原粒之分散 液可包括水可溶混有機溶劑作爲液體組份,以取代水或外 加於水。適當的有機溶劑包括N -甲基吡咯烷酮及甲基異丁 基嗣等等。有機溶劑並非是卣化碳液體。若使用有機溶劑 作爲液體,900至1〇〇〇公斤/時範圍内之熱氮氣即以氮與有 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------· --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(1C)) 機落劑分散液之進料速度比約i 5 _ 3 5 : i加入室中作爲乾燥 氣體,以建立具有溫度自554下(29〇。(^)至572下(3〇〇。(^)之 熱氣體封層。然而,粒子暴露於高乾燥氣體溫度之時間並 不足以引起聚合物燒結。粉末粒子係在上述之濾袋中與氣 體流分離。然而,氮氣與有機溶劑則通過冷凝器(未示 出),在此回收溶劑並分開處理,而不含溶劑之氮氣則回收 並以閉環系統回送至噴霧乾燥系統。 在本發明之較佳具體例中,粉末粒子係在噴霧乾燥之後 進一步緻密化。若自噴霧乾燥器流出之粉末粒子之密度低 於特定用途所需者,即需進行此種進一步緻密化步驟。完 成緻淦化的一種裝置概略顯示於圖2。已藉上述噴霧乾燥 過私形成之粉末粒子可放入加料斗2〇中,並以水平進料螺 旋21加至機械壓實過程中。粉末粒子由水平進料螺旋21送 至垂直進料螺旋22,其再藉眞空脱氣系統之助將粉末加至 壓實輥23、24之間。脱氣系統顯示爲眞空泵25及具有自 垂直螺旋22通出之二接收段27,27a之抽吸軟管26。壓實 輥設有咬合之溝槽或指頭(未示出),使得粉末受到範圍在 650- 1500 psig(4.5-10.3 Mpa),較佳在 1〇〇〇-1100 psig (6 9_ 7.6 MPa)内之機械壓力,而引起粉末造粒。自壓實輕出來 的聚合物丸粒再通過轉動切刀片28並通過篩選機篩網29以 機械分離所要大小之附聚原粒易碎結粒之非可原纖化聚合 物之可喷灑粉末。視切刀片及篩網之選擇而定,聚合物粒 子可能需用額外研磨步骤來達到適合特定用途之粒度,此 將在以下説明。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 1·--------衣 L— ·ϋ I iamm —ϋ ϋ 一 δ、I I i^i ϋ I i^i I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924
五、發明說明(11 ) 在另一具體Μ中,t霧乾燥步緻密化步驟係在互相 重力相通之對應區中進行,其中經喷霧乾燥之粒子在噴霧 乾燥進行時掉人緻密化區中以連續操作緻密化。以連續操 作70成緻始、化之裝置顯示於圖3。類似於圖i所示系統,但 2同組件以分號(1)表示,非可原纖化氟聚合物分散液及視 而要之至少一種其他組份,較佳含水分散液,係加在噴霧 乾燥至5中,但自罜出來之前,粉末粒子係在集成内流體 化床30上緻密化。緻密化係藉結粒與加熱之氣體接觸以擺 動結$而進行。在此系統中,已藉空氣加熱器31加熱之空 氣係藉供應風扇32之助經由管路33供應至流體化床3〇。 供應至流體化床之空氣之溫度係在428下(22〇 τ )至563 τ (295 C )之範圍内,視氟聚合物之熔體黏度而定,且特別在 氟聚合物 < 熔點以下以不致引起粒子燒結。經加熱之氣體 之作用係在於使結粒形成流體化床,在其中粒子間的相互 激撞作用即會引起緻密化並產生非可原纖化氟聚合物及視 需要之至少一種其他組份之易碎粒子,就此具體例而言, 其始度爲至少5 0克/ 1〇〇毫升。或者,流體化床可設在喷霧 乾燥室外面並完成緻密化。 爲獲得特定用途所要之粒度及/或密度,可施於粉末粒子 二種額外的可選用步驟。噴霧乾燥及/或緻密化之後,可使 用熱處理步驟或粉碎步驟。使用強制對流爐或結合強制對 流與熱板(傳導)乾燥機之習知盤式乾燥方法都和使用經加 熱之氣體一樣適合於形成以上討論的流體化床。視特定氟 聚合物而定,熱處理係在300-500 °F( 149-260。〇之溫度下 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 進行約5小時,但無論如何,都要在不足以使粒子燒結、 時間及/或溫度下。粒子保持易碎。如有需要,粉碎是= 縮小粒度之方式,而習知之研磨方法也很適合。 本發明之可噴灑粉末可藉靜電噴霧技術如摩擦起電噴 或電暈噴霧施加於基材。令人訝異的是,本發明之粉末具 有改良的流動性且使用此等標準技術可在基材上達^更= 之薄膜層。本發明之多組份粉末在靜電塗覆時不I分離夕 而因此可在基材上提供更均句之塗層。此種意味;灑本發 明之粉末所產生的塗層,與總體可噴灑粉末相比含有實質 相等之氟聚合物及其他組份濃度。噴灑粉末所產生的塗 與總體可噴灑粉末之間組份濃度上的差異,以可噴灑粉末 組份濃度而言,小於20%,較佳小於1〇%。再者,靜電塗 覆時不會黏附於目標基材(例如過噴灑)之本發明之多組= 產物也可直接回收,因爲組份在噴灑塗覆時並不會分^離且刀 本發明之可噴灑粉末可用作爲單一塗層或多層Y聚人物 塗層系統。此等塗層可應用於炊具物件如煎盤,燉鍋,飯 鍋,烤(爐)架及焙具,以及無數工業用途如影印機及印表 機之熔合輥或皮帶,燈泡或加熱燈,化學加工處理 器,包括槽,葉輪,管路,閥及導槽。本發明之可噴灑^ 末也可應用於醫療器具如經計量劑量之藥物之吸入器刀 氟聚合物 口
用以製造本發明可喷灑粉末之非可原纖化氟聚合物包括 具溶體黏度在1X102 Pa.s至?以範圍内之氟聚合 物;該熔體黏度係在對聚合物爲標準之溫度下所測定者I 15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) —·--------·裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7 _ B7 五、發明說明() 所謂非可原纖化係意指聚合物在承受剪力時不會產生原纖 維也不會附聚,及聚合物因其生強度太低而無法成功地擠 壓。溶體黏度係根據加拿大專利1,248,292號所示修正之 ASTM D-1238程序測量熔體流速而測定,並藉所給計算式 將所得熔體流速換算爲熔體黏度。氟聚合物包括,292號專 利所界定之溶體可加工者及具溶體流動但非熔體可加工 者。熔體可流動但非熔體可加工氟聚合物之一實例爲具上 述低熔體黏度之聚四氟乙烯,此種低熔體黏度即顯示低分 子量,而因此此種樹脂熔融形成之物件並無強度,亦即, 在搬運時會斷裂。 一般而T,可用於本發明之溶體可加工氟聚合物樹脂具 熔體黏度(MV)在0.5-50 X 1〇3 pa.s之範園内,雖然也可使 用此範圍以外的黏度。MV更普遍係在1 -40 X 1 03 pa.s之 範圍内。此等氟聚合物包括TFE與一種或多種自具3-8碳原 子之全氟烴及其中直鏈或支鏈燒基含有1_5碳原子之全氟 (烷基乙烯基醚)(PAVE)所選出之可共聚合單體之共聚物; 單體之存在量要足夠以使熔點降低至實質pTFE之溶點以 下,例如降至不大於3 15 °C之熔點。較佳全氟聚合物包括 TFE與至少ττ氟丙晞(HFP )及P AVE之一之共聚物。較佳共 聚用單體包括烷基含有1-3碳原子,特別是2-3碳原子之 PAVE,例如全氟(乙基乙烯基醚)(PEvE)及全氟(丙基乙烯 基醚)(PP VE )。可使用之額外氟聚合物包括乙晞與TFE之 共聚物(ETFE ),視需要包括少量之一或多種改質共聚用單 體,如全氟丁基乙烯(PFBE)。可使用之其他含氫氟聚合物 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924 A7 B7 ΛΛ 五、發明說明() 包括乙烯與CTFE之共聚物(ECTFE),及亞乙基氟均聚物和 共聚物。 有用之氟聚合物也包括一般已知會產生微粉末者。這些 氟聚合物一般也具熔體黏度爲1 X 102 Pa.s至1 X 106 Pa.s (372 °C下)。熔體黏度係根據加拿大專利1,248,292號所示 經修改之ASTM D-1238之程序測量熔體流速而測定,並藉 以下提供之計算式將所得熔體流速換算爲熔體黏度。此等 聚合物包括,但不限於,以稱之爲四氟乙烯(TFE )聚合物 之聚合物族群爲基者。聚合物可直接聚合或賴較高分子量 PTFE樹脂之降解。TFE聚合物包括TFE之均聚物(PTFE)及 TFE與濃度低至樹脂仍可保持非熔體可加工之可共聚合改 質共聚用單體(<1.0莫耳%)之共聚物(改質PTFE)。改質單 體可爲,例如,六氟丙烯(HFP ),全氟(丙基乙烯基)醚 (PPVE),全氟丁基乙烯,氯三氟乙烯,或會在分子中引入 側基之其他單體。 本發明之PTFE樹脂包括自懸浮聚合作用及自乳液聚合作 用衍生所得者。用於微粉末之高分子量PTFE —般係經離子 化輻射而降低原子量。此在PTFE係以懸浮液聚合方法製造 時會促進研磨及增強易碎性,或在PTFE係以乳液聚合方法 製造時會抑制原纖化及增強去附聚。也可藉由在乳液聚合 過程中適當控制分子量,如藉美國專利3,956,000 (Kuhls等 人)所述方法,將TFE直接聚合而成具適當黏度的PTFE。 可用於本發明之非可原纖化氟聚合物之特定實例包括全 氟烷氧基(PFA),氟化之乙烯丙晞(FEP),低分子量聚四氟 17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924 A7 --E____ 五、發明說明(15 ) 乙晞,聚亞乙基氟(PVDF),乙缔/四氟乙缔共聚物(etfe) 及乙晞/氣三氟乙烯(ECTFE)共聚物。 氟聚合物組份在市面上一般係以聚合物在水中之分散液 出售,其爲本發明組合物之較佳形式,因其容易使用且爲 環境可接受。所謂,,分散液,,係指氟聚合物粒子穩定分散於 含水介質中,俾粒子在分散液等待使用之時間内不會發生 沉降;此係藉小粒度之氟聚合物粒子(如稱爲原粒),一般 爲、、々0.2微米,及分散液製造者在含水分散液中使用界面活 性劑而達成。此等分散液可藉稱爲分散液聚合作用之方法 直接獲得,視需要再濃縮及/或進一步添加界面活性劑。 或者,氟聚合物組份可爲氟聚合物粉末,如pTFE微粉 末。在此情形時,一般係使用有機液體以獲得氟聚合物與 若需要之耐高溫聚合物黏結劑之緊密混合物。有機液體並 非鹵化碳液體。有機液體可加以選擇,因爲所要的黏結劑 會溶解於該特別液體中。若黏結劑不溶于該液體中,則黏 結劑可爲細碎粒子並與氟聚合物分散於液體中。所得組合 物可包含分散於有機液體之氟聚合物及聚合物黏結劑,其 或是分散或是溶于液體以獲得所要緊密混合物。有機液體 I特徵將視聚合物黏結劑之組成及是否需要其溶液或分散 液而足。此等液體之實例包括N _甲基吡咯统酮,丁基内 酉曰,问沸點芳族落劑,醇類,其混合物等等。有機液體之 量將視特定塗覆作業所需之流動特徵而定。 其他組价 本發明<可噴灑粉末,除氟聚合物外,可含有耐高溫聚 -18- 本紙張尺度顧中國國家標準(CNS)A4ii·⑽X 297公6 * IVI --------^-------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7 __________ B7 五、發明說明(16 ) 合物黏結劑。黏結劑組份包含在加熱熔合時會形成薄膜、 熱穩疋,且持續使用之溫度爲至少約140之聚合物。有 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一種熟知用於非沾黏表面處理以供黏附氟聚合物於基材上 及供成膜用之黏結劑。該黏結劑一般不含氟但仍會黏附於 氟聚合物。此等聚合物之實例包括一或多種:(1)聚砜,其 爲具玻璃轉移溫度爲約185。0及持續使用溫度爲約140。(:至 160 C之無晶形熱塑性聚合物,(2)聚醚砜(PES),其爲具 玻璃轉化溫度爲約230。〇及持續使用溫度爲約17(rCs19〇 C之無晶形熱塑性聚合物,(3)聚伸苯基硫(pps),其爲具 溶點爲約280 °C及持續使用溫度爲約200 至24〇 t之部份 結晶聚合物,(4)聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺(pAI)及/或可轉 化爲聚醯胺醯亞胺之聚:醯胺酸,該醯亞胺會在塗層加熱熔 合時X聯且其持續使用溫度超過25〇 。這些聚合物在其 持續使用範園及以下之溫度全部皆熱穩定且維度穩定,且 彼等爲耐磨蚀性。這些聚合物也很容易黏附於乾淨金屬表 面上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除氟聚合物組份外,可噴灑粉末可含有無機填料,薄膜 硬化劑’顏料,穩定劑及其他添加劑。此等添加劑可在嘴 霧乾燥之前直接加至氟聚合物分散液中。或者,添加劑之 液m分散液可和氟聚合物分散液混合或以分開之分散液泵 送至乾燥室。適當填料之實例包括锆、短、鈦、鎢、爛1 鋁之無機氧化物,氮化物,硼化物及碳化物,以及玻璃碎 片,玻璃珠,玻璃纖維,矽酸鋁或錐,雲母,金屬碎片, 金屬纖維,細陶瓷粉,二氧化矽,二氧化鈦,硫酸鋇,滑 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 592924 A7 B7 17 五、發明說明() 石粉,碳黑等等,及聚醯胺,聚酯與聚醯胺之合成纖維。 實例 除非在以下實例中另有註明,否則溶液濃度皆爲以溶質 及溶劑合併重量爲準之重量%。 氟聚合物分散液之固體含量係以重量法測定,並以固體 與液體合併重量爲準之重量%表示。 氟聚合物 PFA- 1分散液-爲TFE/PPVE氟聚合物樹脂於水中之分散 液,固體含量爲33-37重量%,原分散液粒度(RDPS)爲 150-250毫微米,樹脂之PPVE含量爲3.5_4.6重量%及熔體 流速爲9.7-17.7,此係以加拿大專利1,248,292所述經修改 之ASTM D-1238方法於372 °C下測得者。MFR與熔體黏度 (MV)之關係式爲MV = 53.15/MFR,當MFR以克/10分爲單 位而MV以103 Pa.s爲單位時。 PFA 2分散液爲TFE / PPVE氟聚合物樹脂於水中之分散 液,固體含量爲3 3 -3 7重量%&RDPS爲150-250毫微米, 樹脂之PPVE含量爲3.0-3.8重量%及熔體流速爲5.1-6.6, 此係以加拿大專利1,248,292所述修改之人8丁以0-1238方法 在372 °C下測定者。 PFA _ 3分散液-爲TFE / PPVE氟聚合物樹脂於水中之分散 液,固體含量爲33_37重量%,及RDPS爲150-250毫微 米,樹脂之PPVE含量爲2.9-3.6重量%及熔體流速爲1.3-2.7,此係以加拿大專利1,248,292所述經修改之人8丁]^0· 1238方法於372 °C下測定者。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 592924 A7 B7 18 五、發明說明() FEP_1分散液·爲TFE/HEP氟聚合物樹脂於水中之分散 液,固體含量爲33_39重量%&RDPS爲150-210毫微米, 樹脂之HEP含量爲10.4-12.4重量%及熔體流速爲0.3- 1.2, 此係以加拿大專利1,248,292所述修改之ASTM D-1238方法 在372 °C下測定者。 FEP-2分散液爲TFE/HEP氟聚合物樹脂於水中之分散 液,固體含量爲3 3 -3 9重量%及RDPS爲150-210毫微米, 樹脂之HEP含量爲10.3-13.2重量%及熔體流速爲2.95 _ 13.3,此係以加拿大專利1,248,292號所述修改之ASTM D_ 1238方法於372°C下測定者。 PTFE分散液-TFE氟聚合物樹脂於水中之分散液,固體含 量爲3 0 -6 0重量%,根據ASTM D4895測得之標準比重 (880)爲2.2及10)?8爲0.17_0.21微米。 微粉末分散液-TFE氟聚合物樹脂於水中之分散液,固體 含量爲3 0 · 3 5重量%,熔體流速爲9 _ 2 4及原分散液粒度 (RDPS)爲 0.17-0.21 微米。 其他組份 八1-煅燒氧化鋁分散液,粒度2.7-3.7微米,可自6&丫8〖&{6
Abrasives公司購得。 A2-氧化鋁分散液,粒度0.3-0.5微米,可自Alcoa公司購 得。 石墨分散液,平均粒度0.4微米,可自Acheson膠體公司 講得。 二氧化鈦,平均粒度<2微米,可自杜邦公司購得TI- -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — --------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7 B7 19 五、發明說明() PURE®R-961 〇 碳化碎,平均粒度達4.0微米(最大),可自Fujimi公司購 得。 群青青顏料分散液,粒度<4 4微米,可自Akzo Nobel化 學公司購得。 錫’粒度<44微米,可自Reade Advance材料公司購得。 塗覆氧化鐵(紅色)之雲母,粒度10-60微米,可自EM工 業公司購得。 聚醚颯,可自BASF公司購得。 聚醯胺醯亞胺-P AI樹脂於NMP基溶劑中之3 6重量%溶 液,其中NMP基溶劑含有石腦油及丁醇,NMP /石腦油/醇 之比率爲 40.5/21.5/2.0(PD· 10629 等級,Phelps-Dadge Magnet Wire公司出品)。 粉末粒子之平均粒度係以雷射光在乾粒上散射測量(使用 Microtrac 101雷射粒子計數器,可自Honeywell公司之 Leeds & Northrup部門購得)。 鬆密度係使用乾淨,預秤重之100毫升玻璃量筒測定。將 粉末倒入量筒中,句平至100毫升刻度並秤重。鬆密度即 以克/100毫升表示。 比表面積(SSA)係使用ASTM D 4567所述之程序測定,但 在200°C下脱氣20分鐘,而非在300 °C下60分鐘。一般而 言,SSA愈高即表示基本粒度愈小。 實例1-8自含水分散液製備可喷灑粉末 根據表1所列8種不同組合物,將氟聚合物與所示額外組 22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------------0^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- S! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 592924 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _______B7____ _ on 五、發明說明() 份之水分散液加至圖1所示噴霧乾燥機中製備可噴灑粉 末。實例1 - 7所用之噴霧乾燥機係型6 9,可自APV美國公 司(Tonawanda,NY)購得。實例8所用噴霧乾燥機係實驗 室型,PSD-52型,也可自APV購得。水分散液通過室頂部 之離心霧化器進入熱空氣封層,在此分散液快速蒸發成原 粒,開始附聚並在降落通過室時乾燥。特定之製程條件列 示於表1 ’包括室入口及室出口之空氣溫度,霧化器之回 轉速度及通過室之空氣流量。具鬆密度在21_28克/1〇〇毫 升範圍内之粉末粒子在濾袋中與水蒸氣及空氣之氣體流分 離,並收集以供進一步加工處理。8種組合物每一種之噴 霧乾燥粉末之特徵列示於表1。 自噴霧乾燥機出來之實例1-7之粉末粒子再用機械壓實法 進一步予以緻密化。將粒子加至輥壓實機中,型IR 52〇
Chilsonator®,Fitzpatrick 公司(Elmhurst,IL)供應,如圖 2 概略所述。輥壓實機裝配有回轉切刀片,用以將自壓實輕 出來之聚合物丸粒子之大小縮小,以產生密度範圍在8 〇 · 101克/ 100耄升之粉末粒子,再通過篩選機篩網。7種組合 物每一種之緻密化粉末之特徵列示於表2中。 將實例1 ·7之緻密化粉末粒子置於空氣分級機(Air Classifier Mill,如所註明 ACM 30 或 ACM 1〇 或 ACM 可 自Hosokawa微粉末系統公司,Summit. NJ購得)中研磨縮 小。所述之噴霧乾燥、緻密化及研磨過程可產生非可原纖 化氟聚合物之可嘴灑粉末,其具有附聚原粒之易碎結粒, 不含鹵化碳液體,具鬆密度爲55_88克/1〇〇毫升及平均粒 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 II---------s'. 592924 A7 ______________ ______ B7 21 五、發明說明() 度爲29-39微米。7種組合物每一種之研碎粉末之特徵列示 於表3中。 實例1 - 3顯示單一氟聚合物組份之可噴灑、透明氟聚合物 粉末。實例4顯示一種氟聚合物组份均勻摻混物之可噴灑 氟聚合物粉末。實例5顯示氟聚合物與Ti〇2顏料換混以產生 有色組合物之可噴灑氟聚合物粉末。實例6顯示氟聚合物 與無機碳化矽填料均勻摻混物之可噴灑氟聚合物粉末。實 例7顯示氟聚合物與無機石墨填料均勻摻混物之可噴灑氟 聚合物粉末。實例8顯示氟聚合物與熱穩定劑錫均勻掺混 物之可噴灑氟聚合物粉末,其在噴霧乾燥後不必進一步加 工即可使用,具鬆密度爲21克/100毫升及平均粒度爲25微 米。 顯微照片,圖4 a及4 b,係實例2所製造可噴灑粉末所拍 攝者。所示粒子係經噴霧乾燥,緻密化及研磨後者。粉末 之SSA 爲 5.22。 將實例5-7所製造之可噴灑氟聚合物摻混物與標準機械式 摻混聚合物作比較,以證實前者之非可分離性質。將根據 加拿大專利1,248,292號之熔劑輔助凝聚方法使用PFA- 1分 散液且不用氟化步驟製得之商用PF A粉末機械式混合,得 四種樣本;一樣本具2.5重量%Ti02,一樣本具8重量% SiC,一樣本具8重量%石墨及一樣本具1重量%錫。機械摻 混產物係使用大型機械混合機/轉鼓機,將PFA與添加之組 份外加0.4重量%煅燒氧化矽(僅在Ti02配方加入)予以物理 混合而製得。 •24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂----- S! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 9 2 9 5—
7 7 A B 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(22 ) 將實例5 - 8製得之粉末以及機械摻混製得之4個樣本每一 個倒入100毫升量筒中至達5 0毫升刻度。然後,將每一樣 本倒入個別樣本罐中,每一罐加入10 0毫升之水。將每一 樣本罐密封,並將每一罐劇烈搖振直至全部粒子團都分散 為止。然後,將每一樣本倒入個別的250毫升量筒中並令 其靜置。經1 0分鐘,觀察下列參數:(1 )分離組份之程度 及(2 )水相之透明度或雲濁度。從此試驗觀察到,自商用粉 末製備之樣本之組份會分離成明顯之層。相對地,實例5 -8之可噴灑粉末則係非可分離,亦即,加入之組份(例如顏 料,填料或穩定劑)幾乎不會與氟聚合物組份分離。顏料, 填料及穩定劑每一種分別被包入(或緊密陷入)氟聚合物粒 子中,而不會分離。實例5 - 8之水相會呈透明。 表1-水基,噴霧乾燥 實例1 f例2 f例3 分散液-等級 PFA-1 PFA-2 PFA-3 總固體重量% 35 35 35 噴霧乾燥機製程條件 -入口溫度°F(QC) 850(454) 850(454) 850(454) -出口溫度°F(°C) 320(160) 320(160) 320(160) -空氣流量,CFM(CMM) 3281(93) 3281(93) 3281(93) -霧化器速度,RPM 7425 7425 7425 粉末鬆密度 克/100 cc 26 27 28 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) ---------------------訂---------^91 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 2 9 A7B7 五、發明說明(23) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1-水基,噴霧乾燥(績) 實例4 實例5 實例6 實例7 實例8 分散液-等級 50%PFA-3 +50%FEP-1 PFA-1 +3% Ti02 (顏料) PFA-1 +8% Sic (填料) PFA-2 8%石墨 (填料) PFA-3 +l%Sn (穩定劑) 組份#1 100 g PFA-3 100 g PFA-1 100 g PFA-1 100 g PFA2 100 g PFA-3 組份#2 97 g FEP-1 1.05 g Ti02 3.04 g SiC 30.4 g 石墨分散液 0.30 g Sn 總固體重量% 35.5% 35.7% 36.9% 29.2% 30.2% 噴霧乾燥機 製程條件 -入口溫度。F(°C) 850(454) 850(454) 850(454) 850(454) 850(454) -出口溫度°厂〇0) 320(160) 320(160) 320(160) 320(160) 250(121) -空氣流量, CFM(CMM) 3281(93) 3281(93) 3281(93) 3281(93) 74(2) -霧化器速度, RPM 7425 7425 7425 7425 48,000 粉末鬆密度 克/100 cc 28 28 27 24 21 *實例8 APV實驗室乾燥機PSD-52型,其餘全部為APV型 6 9 -26- (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 B7 五、發明說明(24 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 表2 -水基,噴5 雾乾燥粉末之壓實及緻密化 實例1 實例2 實例3 粉末-等級 PFA-1 PFA-2 PFA-3 壓實/緻密化過程條件 -輕壓力,Psig(Mpa) 1100(7.6) 650(4.5) 1000(6.9) •脱氣眞空壓力,室溫Hg吋 15 12 15 -篩網大小,Mils 156 125 200 結粒鬆密度 克/100 cc 98 96 101 表2-水基,噴霧乾燥粉末之壓實/緻密化(續) 實例4 實例5 實例6 實例7 實例8 粉末-掺混物 50%PFA-3 +50%FEP-1 PFA-1 +3% Ti02 (顏料) PFA-1 +8% Sic (填料) PFA-2 8%石墨 (填料) PFA-3 +l%Sn (穩定劑) 壓實/緻密化過程 條件 —- -輕壓力,Psig (Mpa) 1200 (8.3) 650 (4.5) 650(45) 650(4.5) -脱氣眞空壓 力,室溫Hg忖 0 15 7 14 — 篩網大小,Mils 200 187 187 187 結粒鬆密度 睡 克/100 cc 80 97 99 91 晒咖 -27- ------------4 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 ___B7 五、發明說明(25 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表3 -水基,緻密化物料研碎成粉末粒子 實例1 實例2 實例3 結粒-等級 PFA-1 PFA-2 PFA-3 研碎參數 -空氣分級機速度RPM 700 750 700 完成產物粉末鬆密度克/100 CC 77 75 80 平均粒度,微米 29 34 35 表3-水基,緻密化物料研碎成粉末粒子(續) 實例4 實例5 實例6 實例7 實例8 結粒-等級 50%PFA-3 +50%FEP-1 PFA-1 +3% Ti02 (顏料) PFA-1 +8% Sic (填料) PFA-2 8%石墨 (填料) PFA-3 +l%Sn (穩定劑) 研碎參數 -空氣分級機速 度RPM 1150* 950** 1050** 1800*** 完成產物粉末鬆 密度克/100 CC 54 80 88 70 — 平均粒度,微米 36 37 39 39 讎 水分離 ___ 否 否, 否 否 *ACM30,**ACM10,***ACM2 -28- --------------------訂---------^^^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
592924 五、發明說明(26 ) ^物摻混物 此製造可喷灑氟聚合物之均句摻混物並予以分析以定量這 了摻混物之非可分離性質。實例9係使用類似於實例7所述 、彳序亦即噴務乾燥,機械壓實及粉碎製備。實例9係 PFA-3可噴灑氟聚合物具有約7重量%Ai2〇3之掺混物。實 例1 0係根據實例8所述程序,亦即噴霧乾燥後不再緻密化 及粉碎而製備。實例10係與5重量%Al2〇3及3重量%雲母 (同時也含1 %氨基矽烷,以雲母重量爲準)緊密混合之 PFA 3之可噴灑氟聚合物粉末。實例9及丨〇之組合物及特 定製程條件列示於表4 - 6。 一實例9及1〇所製造之可噴灑氟聚合物之組份之不分離係 藉與標準機械掺混聚合物作比較而證實。將根據加拿大專 利1,248,292唬之落劑輔助凝聚方法使用pFA_3分散液而不 用氟化步驟製得之商用PFA粉末予以機械混合,得二個樣 本·樣本具10重量❶/gA12〇3及一樣本具3重量%Al2〇3與5 重量%雲母(也具有1%氨基矽烷,以雲母之重量爲準)。使 用大型機械混合機/轉鼓機將PFA與添加之組份予以物理混 合製造機械掺混之產物。 將根據實例9及1 〇製得之粉末,以及機械摻混製得之二 個樣本,使用電暈噴搶,型Versa-Spray H (可自Nordson公 司,Arnhem, 0H購得),施加於鋁板上,喷槍電壓爲4〇 κν及粉末加料壓力爲15 psig。粉末係以12_24吋(3〇_36 厘米)之距離施加於平順乾淨表面。 收集總體粉末,來自鋁板之粉末及地板上之過噴灑粉 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公董) --------------------- 訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924 Α7 _ _ Β7 五、發明說明(27 ) 末,並根據ASTM E113 1-98進行熱重量法之組成分析 (Compositional Analysis by Thermogravimetry),以測定每 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一樣本之無機含量(填料/顏料之量)。粉末樣本中之全部氣 聚合物都予以蒸發,僅留下無機物質。結果列示於表7。 實例9之可噴灑粉末在板上所產生的塗層含有與總體可嘴 灑私末實負相等組伤ί展度之氣聚合物及添加組份。在此實 例中,噴灑所產生的塗層與實例9總體可噴灑粉末間之次 要組份濃度之差異,以可噴灑總體粉末之次要組份濃度爲 準,爲4%。實例9所述方法製得之粉末是一種可均勻施加 於目標板的均句摻混物。這些機械摻混粉末完全相反,其 中乾摻混樣本之次要組份濃度差異爲約80%。存在於乾換 混粉末中之80%氧化鋁會與氟聚合物分離,而永遠不會碰 著目標板。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制 π 再者,已觀察到實例9過噴灑(以地板樣本爲代表)間之組 份濃度之差異,以可噴灑總體粉末之次要組份濃度爲準, 爲7 %。實例9所述方法產生之過噴灑粉末可直接回收再 用,因爲組份在靜電噴塗時未分離。這與機械摻混粉末完 全相反’其中乾掺混樣本過噴灑與可噴灑總體粉末間之次 要組份濃度之差異爲約5 0 %,且其不能直接回收再用因必 須將可噴灑粉末再調配至其原來濃度。 實例1 0之TGA分析不會回復完全預期的8重量%。約2重 量%之無機物顯然已蒸發,全部樣本都一致。這並非不尋 常。氟聚合物會分解成極具反應性之物質如氟化氫。氟化 氫可與無機物質反應,有時形成揮發性含氟無機物。 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 592924 A7 -—___B7 五、發明說明(28 ) 實例10(扣除一致的2%損失)可噴灑粉末在板上所產生的 塗層含有與總體可喷灑粉末實質相等組份濃度之氟聚合物 及添加組份。在此實例中,噴灑所產生之塗層與實例i 〇總 體可噴灑粉末間之次要組份濃度,以可噴灑總體粉末之次 要組份濃度而言,幾乎無差異。實例10所述方法所製得之 粉末是一種可均句施塗於目標板上之均句摻混物。這與機 械掺混粉末完全相反,其中乾掺混樣本之次要組份濃度差 異爲約3 3 %。乾掺混可噴灑粉末中之無機氧化物1 / 3會與 氟聚合物分離,永遠不會碰著目標板。 再者,已觀察到,實例1 〇過喷灑(以地板樣本爲代表)間 之組份濃度幾乎無差異,以可噴灑總體粉末之次要組份濃 度而言。實例1 0所述方法所產生的過噴灑粉末可直接回收 再用’因爲組份在靜電噴塗時並未分離。這與機械掺混之 粉末完全相反’其中樣本會進行與加料方法有關之分離, 大邵份的無機組份都會分離。乾掺混樣本過噴灑與可噴灑 總體粉末間之次要組份濃度之差異爲約6 6 %。乾摻混製得 之粉末不能直接回收再用,因可噴灑粉末必須再調配至其 原來濃度。 樣本也經歷實例5 - 8所述之水分離試驗。實例9及1 〇顯示 幾乎無分離,而機械摻混樣本則分離成明顯的一層一層。 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 592924 A7B7 五、發明說明(29) 表4 -嘖霧乾燥氣聚合物摻混物 實例9 實例10 分散液-摻混物 PFA-3+ 7%A1203(A1) PFA-3+5% 雲母 +3%Al2〇3(A2) 組份#1 100 g PFA-3 100 g PFA-3 組份#2 2.26gAl203 1.63 g雲母 組份#3 0.98g AI2O3 %總固體重量 29.6% 31.8% 喷霧乾燥機製程條件* -入口溫度。F(°C) 850(454) 850(454) -出口溫度TfC) 320(160) 250(121) -空氣流量,CFM(CMM) 3281(93) 74⑵ -霧化器速度,RPM 7425 48,000 粉末鬆密度 克/100 cc 28 21 *實例9 APV型69,實10 APV實驗室乾燥機PSD-5 2型 --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 B7 五、發明說明(Μ ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表5 -噴霧乾燥掺混粉末之壓實及緻密化 實例9 實例10 粉末-掺混物 PFA-3+ 7%A1203(A1) PFA-3+5% 雲母 +3%A1203(A2) 壓實/緻密化過程條件 -輕塵力,Psig(Mpa) 650(4.5) 国 -脱氣眞空壓力,室溫Hg吋 15 画 -篩網大小,Mils 187 晒· 結粒鬆密度 克/100 cc 99 __麵 表6 -緻密化^ 料研磨成摻混粉末粒子 實例9 實例10 結粒-摻混物 PFA-3+ 7%A1203(A1) PFA-3+5% 雲母 +3%A1203(A2) 研磨參數 -空氣分級機速度,RPM 2000* … 完成產物粉末鬆密度克/100 CC 73 平均粒度微米 28 ... *ACM 2 -33- ---------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 ___B7 五、發明說明() 表7 -掺混粉末之熱重量分析 實例9 乾摻混物 實例10 乾摻混物 PFA-3+ PFA-3+ PFA_3+5% 雲母 PFA-3+5% 雲母 7%A1203(A1) 10%Α12Ο3(Α1) +3%A1203(A2) +3% Al2〇3(A2) 重量% 重量% 重量% 重量% 總體樣本 6.843% 10.24% 6.0% 6.0% 板樣本 6.561% 2.004% 6.3% 4.0% 地招篆本 6.345% 5.081% 6.2% 2.0% 水分離 否 是 否 是 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實例11-粉末應用 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 製備實質根據實例2所述方法製造且具鬆密度爲7 5克 /100毫升及平均粒度爲34微米之非可原纖化氟聚合物之可 噴灑粉末。使用電暈噴槍,Versa-Spray II型(可自Nordson 公司,Amherst,OH購得),將製備之粉末噴塗於一系列加 熱燈之外表面,噴槍電壓爲62 KV及粉末加料壓力爲15 psig。將燈一直噴塗直至遇到電排斥(即,額外塗層不再黏 附)爲止,然後予以烘烤。在有些情形,燈係經過噴塗,烘 烤,接著再噴塗,再烘烤。所產生的是具塗層厚度自4.0-7.5密爾(102-191微米)之燈。烘烤係在溫度800°F(425 O) 下進行5·0至6.5分鐘以使粉末熔合而成連續,薄又透明之 氟聚合物塗層。然後,讓終塗覆之燈自5呎(1.5米)之高度 掉落以測試燈碎裂後塗層之黏結力。根據本發明製備之燈 會產生在塗層外殼中含有破玻璃之碎片的黏結塗層。 當將以本發明粉末塗覆之加熱燈與以市售氟聚合物(如加 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 B7 五、發明說明(32 ) 拿大專利1,248,292號所述)塗覆之加熱燈作比較時,即發 現本發明之塗層出人意外的更透明而因此更能有效地將熱 1傳送至烹妥待送給顧客(如餐館中)品嘗之熱食物,而在 一旦破裂時仍提供保護塗層。再者,在應用上,本發明之 粉末具有改良之流動性且可達成施加更多薄膜層。 宽例I2,13_埶虛理之影響 製備一種非可原纖化氟聚合物之可噴灑粉末之產物,其 性貝及加工條件摘示於表8。在實例丨2中,氟聚合物分散 液係實質如實例2所述噴霧乾燥,機械壓實緻密化及研 碎。在實例1 3中,採用相同的程序,但在緻密化步驟之 後’研碎之前,增加熱處理結粒物料之額外步驟。熱處理 係將粉末置於烤爐盤中並在溫度約5〇〇下(26〇。(:)下(遠低於 氟聚合物之熔點)加熱約5小時而進行。實例丨2之非熱處理 粉末及實例1 3之熱處理粉末之特徵列示於表8。熱處理提 供一種方式-增加可噴灑粉末(如有需要)在某些用途上的密 度及獲得在研碎作業上可更容易控制而獲得所要平均粒度 之粉末。然而’熱處理係在低於熔點2 5 I以上之溫度下進 行,俾不致產生燒結或熱硬化之粒子,而其在某些噴塗作 業上並非所宜。 (請先閱讀背面之生意事頃再嗔寫衣頁) Φ----- — — — — — — ΜΨ. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •35· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 B7 33五、發明說明() 表8 -熱處理對鬆密度之影響 實例12 實例13 PFA-2 PFA-2 熱處理前結粒 -鬆密度,克/100 CC 98 98 熱處理條件 -溫度,Deg.F.(C) -期間,小時 無 無 500(260) 5 熱處理後結粒 -鬆密度,克/100 CC 98 100 研碎參數 -空氣分級機速度,RPM 750 800 完成產物粉末鬆密度,克/100 CC 63 74 平均粒度,微米 23 37 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 填 本 頁
吕丁
經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 實例1 4,1 5 _自溶劑分散液製備可噴灑粉末 根據表9所列二種不同組合物,將氟聚合物,水可溶混有 機溶劑(包括實例15之水)及如所示之額外組份之分散液加 至圖1概略所示之噴霧乾燥機中製備可噴灑粉末,但使用 熱氮氣代替熱空氣並使用閉環系統回收氮氣再用及回收溶 劑/水蒸氣。溶劑分散液通過室頂之離心霧化器進入熱氮氣 封層中,在此分散液快速蒸發成原粒,開始附聚並在其在 合 作 社 印 製 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924
發明說明( 室中向下掉落時乾燥。表9列出特定製程條件,包括室入 =出口之氮氣溫度、霧化器之回轉溫度及通過室之氮 =二具鬆达、度在30_4()克/刚毫升範園之粉末粒子盘 洛劑蒸乳及氣體之氣體流在㈣中分離,並予以收集以伴 進-步加工處理。二組合物每_種之嘴霧乾燥粉末之特徵 列不於表9中。出自噴霧乾燥機之易特末粒子無需進— 步緻密化,熱處理,也不絲碎,即可用作爲金屬基材之 打底劑组合物。實例14顯示氟聚合物组份與黏結劑(聚醜 颯)(均勻掺混物之可噴灑氟聚合物粉末。實例Η顯示氟 聚合物’藍色顏料及黏結劑(聚醯胺酶亞胺)之均勾 之可噴霧藍色氟聚合物粉末之製造。 將實例15之可噴_末靜電施塗於經清淨並噴砂之峻鋼 基材作爲打底劑層。再施塗標準氟聚合物頂漆,並對經塗 覆之基材作炊具之標準黏附試驗,如後煮水黏附,訂黏附 及相交膠帶黏附。經塗覆之基材具有可接受力。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} tmt B^i n ammmm ϋ n 0> I B^i 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -37-
592924 A7 B7 五、發明說明(35) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表9 -溶劑基噴霧乾燥 實例14 實例15 白色 藍色 打底劑 打底劑 分散液組合物 甲基吡咯烷酮,重量% -PFA-1氟化碳樹脂,重量%(%固體) -聚醚颯,重量% -硫梦酸納,重量% 去礦物水,重量% -醯胺酿亞胺聚合物,重量% 80.00 19.00 1.00 78.00 18.30 2.06 0.70 0.64 喷霧乾燥機製程條件 -入口氮溫度,F(C) -出口氮溫度,F(C) -氮氣流量,CFM(CMM) -冷凝器後溫度,F(C) -加料產物溫度,F(C) -霧化器輪速度,RPM 372(189) 297(147) 500(14) 75(23) 61(16) 25000 331(166) 271(133) 500(14) 77(25) 59(15) 25000 完成產物 -粉末打底劑,鬆密度克/lOOcc 40 38 平均粒度大小,微米 31 16 粉末打底劑顏色 白色 藍色 --------------------1--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) __-38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A? B7 五、發明說明( 36 實例1 6 -比較實例 將PTFE之水分散液(6 0 %固體)實質如實例1所述加至噴 霧乾燥機,型PSD - 5 2 (可自APV美國公司,Tonawanda,NY 購得;其概略圖如圖1所示)中,但分散液及壓縮空氣係經 由二-流體噴嘴而非室頂之離心霧化器進入室之側面。以下 爲所用製程條件: 入口空氣溫度 出口空氣溫度 二-流體噴嘴壓力 空氣流量 250〇C 114°C 2 0-3 0 psig 74 CFM,(2.1 CMM) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 自噴霧乾燥機回收之產物爲乾又軟之纖維狀產物,具有 約1 2吋或更長之纖維股。在此實例中加至噴霧乾燥機之分 散液具有超過1 X 106 Pa.s之熔體黏度,而因此產生可原纖 化之產物而非本發明之非可原纖化可噴灑粉末。 實例1 7 -自水分散液製備可噴灑微粉末摻混物 如實例1實質所述,將30% PFA-1 + 3 4% FEP-2+36%微粉 末之水溶液加至噴霧乾燥機,型PSD-52(可自APV美國公 司,Tonawanda, NY購得;其概略圖如圖1所示)中,但分散 液及壓縮空氣係經由二·流體噴嘴而非室頂之離心霧化器進 入室之側面。以下爲所用製程條件: 入口空氣溫度 出口空氣溫度 二流體噴嘴壓力 空氣流量 308〇C 131°C 22 psig 78 CFM,(2.2 CMM) --------------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 39 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 592924 A7 B7 五、發明說明(37 ) 收集具鬆密度爲48克/ loo亳升及粒度爲22微米之粉末粒 子以供應用於基材材料。 與比較實例1 6完全不同,此實例顯示熔體可流動,低分 子量IPTFE微粉末樹脂如何在本發明之噴霧乾燥方法有其 可用性。 本發明雖已如此説明,但很明顯地可作多種改變。此等 變異不得視爲偏離本發明之精神及範圍,且熟諳此技藝者 知明白全#此等修正皆意欲包括在以下申請專利範圍之範 --------訂--------- (請先閱讀背面之注咅?事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐)

Claims (1)

  1. 592924 第〇891〇6〇97號專利申請案 別 中文申凊專利範圍替換本(92年10月)C8申請專利範圍 A8 B8
    一種包含非可原纖化氟聚合物及至少一種其他組份之附 聚原粒之易碎結粒之可喷灑粉末,該粉末具鬆密度為至 少20克/1〇〇毫升及平均粒度為5至1〇〇微米。 一種包含第一非可原纖化氟聚合物及至少一種其他非可 原纖化氟聚合物之附聚原粒之易碎結粒之可噴灑粉末, 藏粉末具鬆密度為至少2〇克/1〇〇毫升及平均粒度為5至 100微米。 3·如申請專利範圍第1或2項之可噴灑粉末 末不含水不溶混液體。 4·如申請專利範圍第1或2項之可噴灑粉末 末不含#化碳液體。 5·如申請專利範圍第1或2項之可噴灑粉末 為至少35克/1〇〇毫升。 6. 如申請專利範圍第1或2項之可嘴灑粉末 度為1 0至8 0微米。 7. 如申請專利範圍第1或2項之可噴灌粉末 積(SSA)為1-6平方米/克。 8·如申请專利範圍第1或2項之可噴丨麗粉末 經粉碎。 9·如申請專利範圍第1項之可噴灑粉末,其中該結粒包含眾 多種之氟聚合物。 10.如申請專利範圍第1項之可噴灑粉末,其中該其他組份為 聚合物黏結劑。 11·如申請專利範圍第1項之可喷灑粉末,其中該其他組份為 2. 其中可噴灑粉 其中可噴灑粉 其具有鬆密度 其具有平均粒 其具有比表面 其中該結粒未 本紙張尺度適用中國國家標準(CNs) A4規格(210X297公釐) 592924 A BCD 六、申請專利範園 顏料 12.如申請專利範圍第1項之可噴灑粉末,其中該其他組份為 無機填料。 13· —種製備可噴灑粉末之方法,包含將非可原纖化氟聚合 物及至少一種其他組份之原粒之液體分散液噴霧乾燥而 得易碎結粒。 14·如申#專利範圍第1 3項之方法,其中該液體分散液之總 固體含量為至少5重量%。 15. 如申請專利範圍第”項之方法,其中該液體分散液之總 固體含量為5 - 7 0重量%。 〜 16. 如申請專利範圍第13項之方法,纟中液+ 水’及噴霧乾燥所形成之結粒係經進一步緻密化。 Π. —種製備可噴灑粉末之方法,其係將非可原纖化氟聚合 物:液體分散液與至少一種其他組份之液體分散液形: 奶口物並將讀兩液體分散液之混合物噴霧乾燥而 易碎結粒。 ' 18·::ΪΠ她末之方法,其係將第—非原纖化氣聚 履^刀散液與至少一種其他非原、纖化氟聚合物之 瑕體分散液形成一混合物,並將該兩液體 物噴霧乾燥而得易碎結粒。 便足 專利範圍第13或18項之方法’其中該液 不含水不溶混液體。 便 20.如申請專利範圍第13或18項之方法,其中 不含卣化碳液體。 版刀政履 -2 - 本紙張尺度適财®目家標準(—)Μ規格(21()χ挪公爱〉 592924 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 21 _如申睛專利範圍笛 、、、 第13或18項之方法,其中至少一種分散 敗:硬體包含水可溶混有機溶劑,及易碎結粒之鬆密度 為土 y 20克/100亳升及平均粒度為5至1〇〇微米。 22· Ί目專利氣圍第13或18項之方法,其中該嘴霧乾燥係 又低毛忒氟聚合物溶點之加熱氣體之存在下將該分 散液噴霧乾燥而進行。 23· -種製備非可原纖化氟聚合物之可喷灑粉末之方法,包 έ將非可原纖化氟聚合物原粒之液體分散液噴霧乾燥, 及將賣漆乾燥所形成之結粒予以緻密化而得易碎結粒。 24.如申叫專利範圍第丨6或2 3項之方法,其中結粒係在緻密 化之後經粉碎。 25·如申請專利範圍第24項之方法,其中易碎結粒之鬆密度 為至少50克/100毫升及平均粒度為5至100微米。 26·如申請專利範圍第丨6或2 3項之方法,其中該緻密化係藉 機械壓實而進行。 27·如申請專利範圍第1 6或2 3項之方法,其中該緻密化係藉 孩附聚原粒與經加熱氣體接觸以形成該粒子之流體化床 而進行。 28·如申請專利範圍第1 6或2 3項之方法,其中該緻密化係藉 形成遠結粒之床及在經加熱氣體之存在下揽動該床而進 行。 29· —種非可原纖化氟聚合物之可噴灑粉末,包含該氟聚合 物及至少一種其他組份之附聚原粒之易碎結粒之均勻# 可分離混合物;該粉末具有鬆密度為至少20克/100毫升 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    申請專利範圍 A BCD 及平均粒度為5至1〇〇微米。 30·種:^ f豆可加工氟聚合物之可噴麗粉末,包含該氣聚合 物^ 土 y種其他組份之附聚原粒之易碎結粒之均勻非 可刀離此合物;該粉末具有鬆密度為至少2〇克/1⑻亳升 及平均粒度為5至1〇〇微米。 31.種非可原纖化氟聚合物之可噴灑粉末,包含第一非可 原纖化氟聚合物及至少一種其他非可原纖化氣聚合物之 附永原粒之易碎結粒之均勻非可分離混合物丨該粉末具 I山度為土少20克/100耄升及平均粒度為5至1〇〇微米。 32·如申清專利範圍第2 9項之可噴灑粉末,其中喷塗該粉末 所產生的塗層,與該可噴灑粉末比較,含有實質相等之 孩氟聚合物及該至少一種其他組份之組份濃度。 33·如申請專利範圍第29項之可噴灑粉末,其中噴塗該粉末 所產生的塗層與該可噴灑粉末間的組份濃度的差異,以 該可噴灑粉末之組份濃度而言,為少於2 〇 %。 34·如申請專利範圍第2 9項之可噴灑粉末,其中該至少一種 其他組份之粒子係被該氟聚合物包封。 35·如申請專利範圍第2 9項之可噴灑粉末,其中該至少一種 其他組份為氧化鋁。 36.如申請專利範圍第29項之可喷灑粉末,其中至少一種其 他組份為氧化紹,而另一種其他組份為雲母。 37·如申请專利範圍第2 9項之可喷灑粉末,包含1至2 〇重量%之 為至少一種其他組份結合該氟聚合物,以氟聚合物與該組份 之總量為準。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 592924 8 8 8 8 A BCD 六、申請專利範圍 38. —種以如申請專利範圍第1,2,2 9,3 0或3 1項之非可原 纖化氟聚合物之粉末噴塗基材及使該粉末熔合而在該基 材上形成該氟聚合物之均勻塗層之方法,其改良包含藉 由以下獲得該粉末:提供該氟聚合物及至少一種其他組 份之原粒之液體分散液,將該液體分散液喷霧乾燥而得 該原粒之附聚結粒,及其後將該附聚粒子緻密化而得易 碎結粒,其鬆密度為至少20克/100毫升及平均粒度為5 至100微米。 39. 如申請專利範圍第3 8項之方法,其中該液體分散液不含 水不溶混液體。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)
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