WO2006043609A1

WO2006043609A1 - 溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末及び該樹脂粉末を用いた成形体の製造方法

Info

Publication number: WO2006043609A1
Application number: PCT/JP2005/019244
Authority: WO
Inventors: Tsukasa Ikeda; Yasuhiro Suzuki; Kenichi Iwabuchi; Takumi Katsurao
Original assignee: Kureha Corporation
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2006-04-27
Also published as: EP1803749A4; US20070290407A1; DE602005027875D1; ATE508146T1; US7807088B2; EP1803749A1; EP1803749B1; CN101044173A; JP5111855B2; CN100575371C; JPWO2006043609A1

Abstract

平均粒径（Ｄ５０）が８０～２５０μｍ、粒径４５μｍ以下の樹脂粉末の割合が１５．０重量％以下、及び粒径３５５μｍ以上の樹脂粉末の割合が１０．０重量％以下の粒度分布特性を示し、嵩密度が０．３０～０．８０ｇ／ｃｍ３で、かつ、安息角が４０度以下である溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末、及び該樹脂粉末を射出成形機または押出成形機に供給して、該樹脂粉末を溶融させ、樹脂溶融物を金型内に圧入する成形体の製造方法。

Description

明細書溶融成形用ポリフッ化ビ-リデン樹脂粉末及び該樹脂粉末を用いた成形体の製造方法技術分野

本発明は、溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末に関し、さらに詳しくは、ペレツト化することなく、樹脂粉末の形状のままで射出成形及ぴ押出成形などの圧入成形により成形することが可能なポリフッ化ビ-リデン樹脂粉末に関する。また、本発明は、該溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂を樹脂粉末の形状で射出成形機または押出成形機に供給し、溶融させた樹脂溶融物を金型内に圧入する成形体の製造方法に関する。背景技術

ポリフッ化ビニリデン樹脂（以下、「P VD F樹脂」と略記）は、ガラス転移温度が低い結晶性の樹脂であり、耐熱性、耐薬品性、力学的特性（例えば、引張強さ、曲げ弾性率、曲げ強さ、圧縮強さ、耐衝撃性）、耐摩耗性、難燃性、耐候性に優れている。また、 P VD F樹脂は、分子構造中の C— F結合の双極子能率が大きいという特徴と相俟って、極めて特異的な電気物性を発現する。

P VD F樹脂の他の基本的特性として、良好な溶融加工性が挙げられる。すなわち、 P VD F樹脂は、融点から分解点までの加工可能温度領域が広く、力つ良好な溶融流動特性を示す。

このように、 P VD F樹脂は、バランスのとれた物性と良好な加工性とを合わせもつており、その応用分野は、耐食材料、耐候材料、電気 ·電子材料、レジャ一材料など広範囲にわたっている。

P VD F樹脂は、一次加工後の機械加工や曲げ加工、溶接加工などの二次加工性に優れている。例えば、 P VD F樹脂を用いた押出成形により、肉厚の大きい丸棒や厚板など機械加工用素材が作製されている。機械加工用素材は、切削、穴あけ、切断、これらの aみ合わせなどにより、所望の形状に機械加工される。ところが、 P VD F樹脂は、射出成形や押出成形などの溶融成形において、成形温度が高くなると溶融した樹脂が着色するという欠点を有している。溶融樹脂の着色を避けるために、射出成形や押出成形では、一般に、溶融した樹脂温度が 2 8 0 °C以下となるように成形温度を調整している。

射出成形や押出成形においては、一般に、 P VD F樹脂のペレットが用いられている。例えば、ウェハキャリア、継手、バルブなどの成形体を射出成形により成形する場合、通常、スクリュー式射出成形機が用いられる。加熱した射出成形機のシリンダー内に、スクリユーの回転によりペレツトを供給する。ペレツトは、スクリューによって送られるとともに、溶融して均一化する。溶融樹脂は、射出成形機から金型内に圧入する。

押出成形では、加熱した押出成形機のシリンダー内にスクリユーの回転によりペレットを供給し、溶融した樹脂を押出機先端に装着したフォーミングダイから、例えば、棒状、板状、パイプ状などの形状に押し出す。

このような従来の溶融成形法では、 P VD F樹脂は、ペレット化の際に熱履歴を受け、さらに、溶融成形時にも熱履歴を受けるため、溶融成形時の成形温度を低く抑えただけでは、成形体の着色を防ぐことが困難である。射出成形体はもとより、機械加工用素材として用いられる押出成形体には、色調が美麗で、着色の少ないことが要求されている。近年、高性能かつ高品質の P VD F樹脂成形体に対する要求が高まっており、溶融成形時の着色を抑制するための新たな技術開発が必要となっている。

より具体的に説明すると、 P VD F樹脂は、様々な重合法により合成することができるが、工業的生産では、乳化重合法と懸濁重合法により合成されている。合成された P VD F樹脂は、樹脂粉末の形状で回収される。重合開始剤の種類と量、懸濁剤または乳化剤の種類と量、反応媒体の種類、重合温度、及びこれらの組み合わせ方によって、平均粒径、粒度分布、粒子形状の均一性などの樹脂粉末の粉体特性が変化する。乳化重合法では、 0 . 2〜0 . 5 x m程度の小粒径のラテックスが生成するが、重合後、凝集剤を用いた造粒処理が施されている。

P V D F樹脂粉末を用いて、射出成形や押出成形などの溶融成形により成形体を作製しょうとすると、成形機のシリンダー内に安定した供給ができなかったり、押出量が不安定になったりして、形状及ぴ品質が一定の成形体を得ることができないか、極めて困難であった。

そのため、従来、 PVDF樹脂粉末は、樹脂粉末の状態のままで射出成形や押出成形に供給されるのではなく、予めペレツトに溶融加工してから供給されていた（例えば、 US6, 846， 436B1) 。また、 PVDF樹脂粉末と各種添加剤とを均一に混練するためにも、ペレツト化の工程が必要であると考えられていた。

PVDF樹脂粉末をペレット化すると、手間がかかり、コスト高になることに加えて、 PVDF樹脂がペレット化工程で高温の熱履歴を受ける。そのため、得られたペレットを用いて溶融成形すると、再ぴ高温の熱履歴を受けるため、成形温度を低く制御しても、得られた成形体に着色が生じるという問題があつた。しかし、従来、安定に溶融成形することができる PVDF樹脂粉末は提案されていなかった。溶融成形用の PVDF樹脂は、ペレットの形で市販されている。樹脂粉末の形で市販されている P V D F樹脂もあるが、射出成形や押出成形する場合には、該樹脂粉末をペレット化してから成形機に供給するのが一般的であつた。

ペレットは、最終成形体ではないので、形状のパラツキを厳密に制御する必要がない。したがって、 PVDF樹脂のペレット化には、通常、単軸または 2軸の押出機が用いられているが、一般の成形体の溶融成形とは異なり、金型ノズルから細いストランドに溶融押出して適当な大きさに力ットしたり、押出機先端で吐出した樹脂をカットしたりするだけであるため、その加工条件は厳密でなくてもよい。

これに対して、 PVDF樹脂の射出成形や押出成形には、それらに適した成形機を使用し、かつ、樹脂材料を安定して成形機に供給し、さらには、押出量や成形条件を厳密に制御して、一定の品質を有する成形体に成形する必要がある。発明の開示

本発明の目的は、樹脂粉末の形状で射出成形機や押出成形機に安定して供給することができ、ペレットを用いた場合と同様、諸特性に優れるとともに、ペレツトを用いた場合に比べて着色が抑制された成形体を与えることができる溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末を提供することにある。

本発明の他の目的は、重合により得られた特定の粉体特性を有するポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を、ペレット化することなく、樹脂粉末の状態で射出成形または押出成形することにより、諸特性に優れるとともに、着色が抑制された成形体を安定的かつ安価に製造することができる成形体の製造方法を提供することにあ。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究した結果、特定の粒度分布特性を有し、嵩密度（かさ比重）が大きく、かつ、安息角が小さな P VD F樹脂粉末が、流動性に優れ、射出成形機や押出成形機のシリンダー内に装着したスクリユーとの嚙み込みが良好であることを見出した。

現在市販されている P VD F樹脂粉末の多くは、嵩密度が小さくかつ安息角が大きいものであるか、平均粒径が小さいものである力、粒度分布が広いものであるカ、あるいは平均粒径力小さく、嵩密度も小さく、かつ、安息角が大きいものである。このような従来の P VD F樹脂粉末を射出成形機や押出成形機に供給すると、シリンダー内のスクリユーに対する樹脂粉末の嚙み込みが悪く、安定して供給すること自体が困難であり、ましてや、一定量を射出成形したり、連続的に押出成形したりすることができない。

これに対して、本発明の P VD F樹脂粉末は、特定の粉体特性を有するため、流動性に優れ、成形機への供給を安定して行うことができ、ペレツト化した場合と同様に、精密かつ安定して計量と成形を行うことができる。本発明の P V D F 樹脂粉末を用いて金型内へ溶融圧入成形した成形体は、ペレツト化してから溶融成形した成形体に比べて、加熱による着色が抑制されており、力学的物性においても遜色がないものである。

本発明の製造方法によれば、特定の粉体特性の P V D F樹脂粉末を用いることにより、ペレット化工程を省略することができるため、コストを低減することができる。

本発明は、これらの知見に基づいて、完成するに至ったものである。本発明によれば、（a) J I S K 0069に従って、乾式ふるい分け法により測定したとき、

i) 粒度累積分布における 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が 80 〜 250 μ m、

ii) 粒径 45 μηι以下の樹脂粉末の割合が 15. 0重量％以下、及ぴ iii) 粒径 355 μ m以上の樹脂粉末の割合が 10. 0重量％以下、の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 8 O g/ cm³であり、かつ、

(c) 安息角が 40度以下である、

との粉体特性（a) 〜（c) を有する溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末が提供される。また、本発明によれば、下記工程 1〜3 ：

1) (a) J I S K 0069に従って、乾式ふるい分け法により測定したとき、

i) 粒度累積分布における 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が 80〜25 (^ιη、

ii) 粒径 45 m以下の樹脂粉末の割合が 15. 0重量％以下、及び iii) 粒径 355 m以上の樹脂粉末の割合が 10. 0重量％以下、の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 80 g/cm³であり、かつ、

( c ) 安息角が 40度以下である、

との粉体特性（_a) 〜（c) を有する溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、溶融成形機に供給する工程 1 ；

2) 該溶融成形機内で該樹脂粉末を加熱溶融させて樹脂溶融物とする工程 2 ；及ぴ

3) 該樹脂溶融物を金型内へ圧入成形する工程 3 ；

を含むポリフッ化ビ二リデン樹脂成形体の製造方法が提供される。発明を実施するための最良の形態

ポリフッ化ビニリデン樹脂（P VD F樹脂）は、フッ化ビニリデンの単独重合体またはフッ化ビニリデンを主構成単位とするフッ化ビエリデンと共重合可能なモノマーとの共重合体である。

フッ化ビ二リデン共重合体としては、フッ化ビ-リデン一へキサフルォロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデンーテトラフルォロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン一クロ口トリフルォロエチレン共重合体、フッ化ビニリデンートリフノレォロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン一テトラフルォロエチレン一へキサフルォロプロピレン三元共重合体、フッ化ビ-リデン一クロ口トリフルォロェチレン一へキサフルォロプロピレン三元共重合体などが挙げられる。

これらのフッ化ビニリデン共重合体は、へキサフルォ口プロピレンなどのコモノマーの共重合比率が 1 5モ /レ⁰ /₀以下、好ましくは 1 0モル％以下、より好ましくは 5モル％以下で、結晶性を有する熱可塑性樹脂である。コモノマーの割合の下限値は、好ましくは 1モル％である。

ポリフッ化ビニリデンの単独重合体（P VD F) は、結晶性樹脂であり、共重合によりその結晶性を破壌してエラストマ一とするには、へキサフルォロプロピレンなどのコモノマーの共重合比率を大きくする必要があり、実際に、市販のェラストマーでは、コモノマーの共重合比率を 2 0モル％以上としている。本発明で使用する P VD F樹脂は、 α型、 β型、 y型、 a p型などの様々な特異な結晶構造をとる高分子である。

P VD F樹脂の中でも、ポリフッ化ビニリデン単独重合体（P VD F) 、及びへキサフルォロプロピレン単位を 1 5モル⁰ /₀以下の比率で含有するフッ化ビニリデン一へキサフルォロプロピレン共重合体が、溶融成形性や力学的特性、耐汚染性、耐溶剤性、二次加工性などの観点から好ましい。

本発明の P VD F樹脂粉末は、懸濁重合法または乳化重合法により製造することができる。乳化重合では、化学的に安定なフッ素乳化剤を使用し、重合開始剤として無機過酸化物や有機過酸化物、有機パーカーポネート化合物を用いて重合を行う。乳化重合後、サブミクロン単位の微小な粒径のラテックスを凝集剤により析出し、凝集させることにより、適当な大きさの樹脂粒子として回収する。嵩密度や安息角などの粉体特性の観点からは、 PVDF樹脂粉末は、懸濁重合法により製造することが好ましい。 PVDF樹脂の懸濁重合では、メチルセル口ースなどの懸濁剤を用いて、フッ化ビ二リデンモノマーまたはフッ化ビ二リデンモノマーとへキサフルォロプロピレンなどのコモノマーとを水系媒体中に分散して、重合を行う。

懸濁重合における重合開始剤として、低温で活性のある有機パーカーボネート (例えば、ジ n—プロピルパーォキシジカーボネート）を用いて、 3 0. 1°Cの臨界温度以下の温度、好ましくは 1 0〜 3 0 °C、より好ましくは 20〜 28でで重合反応を開始し、重合体粒子（一次粒子）を生成させてから、温度を 30〜9 0°C、好ましくは 40〜 8 0°Cに上昇して重合反応を継続する方法が、嵩密度が大きく、安息角が小さな重合体粒子（樹脂粉末）を得る上で好ましい。 PVDF 樹脂の分子 4を制御するために、連鎖移動剤を用いることがで'きる。

モノマーに対する懸濁剤の使用割合、水系媒体に対するモノマーの仕込み量、水系媒体中でのモノマー液滴の粒径、重合温度、重合時間などの重合条件を制御することにより、生成するポリマーの平均粒径を含む粒度分布や嵩密度、安息角などの粉体特性を調整することができる。粒度分布特性は、重合により得られた樹脂粉末を分級することにより、所望の範囲となるように調整することもできる。

PVDF樹脂の固有粘度は、好ましくは 0. 70〜1. S O d l /g、より好ましくは 0. 80〜： L . 30 d lZgである。 PVDF樹脂の固有粘度は、樹脂 4 gを 1リツトルの N, N—ジメチルホルムアミドに溶解させた溶液の 3 0°Cにおける対数粘度であり、ウベローデ粘度計により測定される。 PVDF樹脂の融点は、好ましくは 1 3 0〜1 7 7°Cである。 PVDF樹脂の融点は、示差走查熱量計（D S C) により測定される値である。

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末は、下記の粉体特性（a) 〜（c) を有するものである。

(a) J I S K 00 6 9に従って、乾式ふるい分け法により測定したとき、 i ) 粒度累積分布における 5 0%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が 8 0 〜 2 5 0 m、

ii) 粒径 4 5 /i m以下の樹脂粉末の割合が 1 5. 0重量％以下、及び iii) 粒径 355 μ m以上の樹脂粉末の割合が 10. 0重量％以下、

の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 80 g/cm³であり、かつ、

(c) 安息角が 40度以下である。

本発明の PVDF樹脂粉末の粒度分布特性は、 J I S K 0069-3. 1 に従って、乾式ふるい分け法により測定した粒度分布に基づいて誘導される。より具体的には、後記の実施例に記載されている測定法により測定された粒度分布特性である。

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末の平均粒径 (D₅₀) は、 80〜250 μ m、好ましくは 100〜230μπι、より好ましくは 130〜210 μπιである。 PVDF樹脂粉末の平均粒径が小さすぎると、流動性が低下したり、成形機への供給の安定性が低下したりし易くなる。 PVDF樹脂粉末の平均粒径が小さすぎたり、大きすぎたりすると、微小粒子または粗大粒子の生成量が増大して、粒度分布がブロードになる。 PVDF樹脂粒子の粒度分布がブロードになると、成形機のシリンダー内での樹脂粉末間の溶融状態に差異が発生するために、溶融状態が変動し易くなり、その結果、押出量が変動して、成形体の形状や品質を一定とすることが難しくなる。

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末は、粒度累積分布において、 80%累積値（D₈₀) と 20%累積値（D₂₀) との差で表わされる粒径幅（D₈₀— D₂₀) を 50%累積値（D₅。；平均粒径）で割った値〔 (D₈₀-D₂₀) /D₅。〕（以下、「粒度分布の規格値」と呼ぶ）が好ましくは 0. 8以下、. より好ましくは 0. 6 以下のシヤープな粒度分布を示すものであることが望ましい。 PVDF樹脂粉末は、粒度分布の規格値が小さく、粒度分布がシャープであることによって、溶融成形時に均一に溶融し、高品質で形状が一定の成形体を与えることができる。粒径 45 μπι以下の PVDF樹脂粉末の割合は、 15. 0重量％以下、好ましくは 10. 0重量％以下、より好ましくは 3. 0重量％以下である。粒径 45 /X m以下の PVDF樹脂粉末の割合は、多くの場合、 2. 0重量％以下、さらには 1. 0重量％以下にまで低減することができる。粒径 45 μπι以下の PVDF樹脂粉末の割合の下限値は、通常 0. 01重量％、多くの場合 0. 1重量％程度である。

粒径 45 μ m以下の樹脂粉末の割合が大きくなりすぎると、フィ一ダーゃ投入口（ホッパーなど）で静電気付着が起こり易くなり、不安定供給の要因となる。粒径 45 μ m以下の樹脂粉末の割合が大きくなりすぎると、微粉末がシリンダーの供給口の近傍で溶融し易いために、押出量が不安定となるサージング現象の要因になる。

粒径 355 μ m以上の P VD F樹脂粉末の割合は、 10. 0重量％以下、好ましくは 7. 0重量％以下、より好ましくは 5. 0重量％以下である。粒径 355 μπι以上の PVDF樹脂粉末の割合は、多くの場合、 4. 0重量％以下、さらには 3. 0重量％以下にまで低減することができる。粒径 355 μπι以上の PVD F樹脂粒子の割合の下限値は、通常 0. 05重量％、多くの場合 0. 1重量％である。

粒径 355 μ m以上の樹脂粉末は、その中心部までの伝熱速度が遅いため、 P VDF樹脂粉末を成形機に供給する本発明の方法では、成形機のシリンダー内における溶融樹脂中で未溶融物となる可能性がある。未溶融物を含む溶融樹脂を射出成形または押出成形すると、得られる成形体の外観不良や物性低下の要因となる。

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末の嵩密度（かさ比重）は、 0. 30〜0. 80 g/cm³、好ましくは 0. 35〜0. 75 g Z c m³、より好ましくは 0. 40〜0. 70 g/cm³である。 P VD F樹脂粉末の嵩密度が小さすぎると、成形機内への空気の持ち込み量が多くなり、その結果、脱気が不十分となって、成形体中にボイドを発生させたり、成形中に発泡が発生したりする。嵩密度は、後記の実施例に記载された方法により測定した値である。

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末の安息角は、 40度以下、好ましくは 3 8度以下、より好ましくは 35度以下である。 PVDF樹脂粉末の安息角が大きすぎると、樹脂粉末の流動性が悪くなり、フィーダ一による定量供給が難しくなる。また、 PVDF樹脂粉末の安息角が大きすぎると、原料投入口でブリッジングが起こり易くなる。 PVDF樹脂粉末の安息角の下限値は、通常 20度、多くの場合 23度である。安息角は、後記の実施例に記載された方法により測定された値である。

本発明の溶融成形用 P VD F樹脂粉末は、射出成形機や押出成形機への安定供給を可能とする粒度分布、嵩密度、安息角等の粉体特性を有しており、ペレット化することなく、粉末樹脂の形状のままで成形機に供給し、射出成形や押出成形などの溶融成形を行うことができる。

本発明の成形体の製造方法は、前記特定の粉体特性を有する P VD F樹脂粉末を、樹脂粉末の形状で溶融成形機に供給し、溶融させた樹脂溶融物を金型内へ圧入成形する成形体の製造方法である。

すなわち、本発明の PVDF樹脂成形体の製造方法は、下記工程 1〜 3を含んでいる。

1) (a) J I S K 0069に従って、乾式ふるい分け法により測定したとさ、 '

i ) 粒度累積分布における 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が 80〜250 πι、

ii) 粒径 45 μπι以下の樹脂粉末の割合が 15. 0重量％以下、及び iii) 粒径 355 μ m以上の樹脂粉末の割合が 10. 0重量％以下、の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 8 O g/ cm³であり、かつ、

(c) 安息角が 40度以下である、

との粉体特性（a) 〜（c) を有する溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、溶融成形機に供給する工程 1 ；

3) 該樹脂溶融物を金型内へ圧入成形する工程 3。

溶融成形機で溶融させた樹脂溶融物は、金型内へ 50〜500MP aの圧力で圧入することが好ましい。

溶融成形機としては、射出成形機があり、その場合、金型として射出成形用金型を使用する。また、溶融成形機としては、押出成形機があり、その場合、金型は、押出成形機先端のノズルょり吐出された樹脂溶融物により充填されるフォーミングダイである。

本発明の PVDF樹脂粉末を用いて射出成形を行うには、スクリュー式射出成形機の加熱したシリンダー入口に、 PVDF樹脂粉末を供給する。ローダでホッパーに供給された P VD F樹脂粉末は、ホッパーから直接またはフィーダ一を介してシリンダー入口に供給される。押出量が安定しており、成形体の形状や品質が一定の成形体を得るには、フィーダ一を介してシリンダ一入口のスクリユーが見える程度の樹脂粉末の供給、即ち、飢餓供給（スタープフィード； starved feeding) とすることが特に望ましい。

シリンダー内の最高温度は、通常 190〜280°C、好ましくは 200〜 25 0°Cに調節する。シリンダー内で加熱と剪断力を受けて溶融した PVDF樹脂粉末は、樹脂溶融物としてシリンダーから押出され、シリンダー内の射出圧力が好ましくは 50〜 500 MP a、より好ましくは 150~30 OMPaで金型内に射出される。樹脂溶融物を射出するシリンダー先端のノズルの温度は、好ましくは 200〜250°Cに調節する。金型温度は、通常80〜150で、好ましくは 90〜130°Cに調節する。

したがって、本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末を用いて射出成形により成形体を製造する場合、

前記工程 1において、該溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、該射出成形機のスクリユーを備えたシリンダー入り口に供給し、前記工程 2において、 190〜280°Cの温度に調節した該シリンダー内で、該樹脂粉末を加熱溶融させて樹脂溶融物とし、そして、

前記工程 3において、シリンダー内の射出圧力 50〜50 OMP aで、該シリンダ一先端のノズルから、該樹脂溶融物を、 80〜150°Cの温度に調節した前記金型内に射出成形する、

方法を採用することが好ましい。

また、前記工程 1において、該溶融成形用 PVDF樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、フィーダ一から前記シリンダー入り口に、該シリンダー入り口のシリンダ一が見える程度の供給速度で飢餓供給する方法を採用することが好ましい。本発明の PVDF樹脂粉末を用いて、フォーミングダィを用いた固化押出成形を行うには、加熱した押出機のシリンダー内に、 PVDF樹脂粉末を供給する。口一ダでホッパーに供給された P V D F樹脂粉末は、ホッパーから直接またはフィーダ一を介してシリンダー入口に供給される。押出量が安定しており、成形体の形状や品質が一定の成形体を得るには、フィーダ一を介してシリンダ一入口のスクリユーが見える程度の樹脂粉末の供給、即ち、飢餓供給（スターブフィード； starved feeding) とすることが特に望ましい。

シリンダー内の温度は、通常50〜280 、好ましくは 50〜250°C、より好ましくは 50〜220°Cに調節する。シリンダー内で加熱と剪断力を受けて溶融した樹脂粉末は、押出機先端の金型ノズルから押し出す。金型ノズル温度は、通常 190〜280°C、好ましくは 200〜250°Cに調節する。

固化押出成形法では、押出機先端の金型ノズルとフォーミングダィとが連結した押出成形機を使用する。フォーミングダィは、外部に冷却装置を備え、内部に金型ノズルの通路と連通する通路を備えた構造を有するダイである。金型ノズルから押出された溶融状態の押出成形体は、フォーミングダイに導かれ、その内部で冷却 ·固化される。したがって、押出成形機の先端に配置したフォーミングダィから押出された押出成形体は、固化した状態で外部に押出される。

金型ノズルから樹脂溶融物をフォーミングダイに圧入する場合、フォーミングダイの圧力（ダイ外圧として測定される）力 S、好ましくは 50〜50 OMP a、より好ましくは 150〜 400 MP aになるよう調節する。このような固化押出成形に適した押出成形機の具体例としては、例えば、特開昭 61-185428 号公報に開示されているものがある。

本発明者らの検討結果によれば、特定の粉体特性を有する PVDF樹脂粉末を固化押出成形することにより、切削、穴あけ、切断などの機械加工に適した、肉厚で空孔がなく、成形体の表面及び切断面の色調に優れた押出成形体の得られることが見出された。

すなわち、本発明の製造方法は、前記特定の粉体特性を有する PVDF樹脂粉末を原料として使用し、下記工程 I〜III：

(I) 金型ノズルと、外部に冷却装置を備え内部に金型ノズルの通路と連通する通路を備えたフォーミングダイとからなる金型装置を連結した押出成形機に PV D F樹脂粉末を供給する工程 I ；

(II) 押出成形機により樹脂粉末を溶融して樹脂溶融物とする工程 Π；

(III) 該樹脂溶融物を金型ノズルから所望の形状にしたフォーミングダイに押出 ·圧入し、溶融状態の押出成形体をフォーミングダイの内部で冷却して固化する工程 III；

により固化押出成形して成形体を製造する方法を含んでいる。

成形体の形状としては、例えば、丸棒、板、パイプなどがある。したがって、これらの長尺の成形体を固化押出成形するには、前記工程 Ι 〜ΙΠ を連続的に実施する。特に、前記工程 II及び IIIでは、押出成形機により樹脂粉末を溶融して樹脂溶融物としながら、該樹脂溶融物を金型ノズルからフォーミングダィに連続的に押出 ·圧入する。押出成形機の本体は、スクリユーを内蔵するシリンダ一である。前記工程 Iにおいては、該溶融成形用 P VD F樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、フィーダ一から前記シリンダ一入り口に、該シリンダー入り口のシリンダ一が見える程度の供給速度で飢餓供給する方法を採用することが好ましい。

P VD F樹脂粉末を用いた射出成形及ぴ固化押出成形においては、 P VD F樹脂粉末を飢餓供給し、過剰な樹脂粉末の供給を無くすことによって、樹脂粉末のスクリューへの嚙み込みを安定させ、サージングを防止し、射出量または押出量を安定ィ匕することが望ましい。

スクリユーとしては、一般に市販されている射出成形または押出成形用のスクリューが使用可能である。スクリューデザインの一例としては、 L/D = 2 0〜

2 4、圧縮比 = 2〜 3、供給部 = 1 0〜 1 4 D、圧縮部 = 3〜 4 D、及び計量部

== 6〜 7 Dが挙げられるが、これに限定されない。

本発明の製造方法により得られた射出成形体及ぴ押出成形体は、成形体を 1 0

0 °Cから固化状態を保持し得る温度までの間の温度、好ましくは P VD F樹脂の軟化点近くの温度まで加熱して残留応力を除くことが好ましい。この加熱処理時間は、通常 3 0分以上、好ましくは 1時間以上 2 4時間以内である。加熱処理後に、成形体を冷却する。この加熱 Z冷却処理をァニール（またはアニーリング）と呼ぶ。熱処理は、例えば、成形体を加熱炉内に放置することにより行うことができる。本発明の PVDF樹脂粉末を用いた溶融成形法によれば、ペレツト化してから溶融成形した場合に比べて、イェローインデックス（YI) が改善され、色調が良好な成形体を得ることができる。他方、 PVDF樹脂粉末を用いて溶融成形した成形体は、ペレツト化してから溶融成形した成形体と同等の力学的特性を有しており、寸法安定性に優れ、空孔がない。発明の効果

本発明の溶融成形用 PVDF樹脂粉末は、樹脂粉末の形状で射出成形機や押出成形機に安定して供給することができ、ペレツトを用いた場合と同様に諸特性に優れるとともに、ペレツトを用いた場合に比べて着色が抑制された成形体を与えることができる。

本発明の製 i 方法によれば、重合により得られた特定の粉体特性を持つ PVD F樹脂粉末を用いることにより、ペレット化することなく、樹脂粉末の形状で射出成形または押出成形することができる。本発明の製造方法によれば、諸特性に優れるとともに着色が抑制された成形体を安定的かつ安価に製造することができる。実施例

以下に実施例及ぴ比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。本発明における特性及び物性の測定法は、次のとおりである。

1. 樹脂粉末の特性

(a) 粒度分布

PVDF樹脂粉末の粒度分布は、（株）平ェ製作所製ロータップ式 Π型ふるい振とう機 D型を用い、 J I S K 0069-3. 1に従って、乾式ふるい分け法により測定した。平均粒径の算出は、粒度分布の測定結果を元に、対数正規分布法にて求めた。平均粒径は、粒度累積分布において、 50%累積値（D₅。）を示す粒径とした。

粒度分布の広がりを示す指標として、 80 %累積値（D ₈。）と 20 %累積値 (D ₂₀) との差で表わされる粒径幅（D₈₀— D₂₀) を、 50%累積値（D₅₀) で割つた値〔（D₈₀— D₂₀) ZD ₅。〕を用いた。

(b) 嵩密度

P VDF樹脂粉末の嵩密度は、 J I S K 6 72 1 - 3. 3 「かさ比重」の測定法に従って測定した。具体的には、十分にかき混ぜた粉末試料約 1 20m l を嵩比重測定装置のダンパーを差し込んだ漏斗に入れた後、速やかにダンパーを引抜き、試料を受器に落とす。受器から盛り上がった試料は、ガラス棒ですり落とした後、試料の入った受器の質量を 0. l gまで正確に量り、次の式によって嵩密度を求めた。

S= (C一 A) /

S ：嵩密度（gZcm³)

A：受器の質量（g)

B：受器の内容積 (cm³) ' C：試料の入った受器の質量（g)

測定は 3回行い、平均値を算出した。試験結果は、小数点以下 3桁まで測定した数値を、 3桁目を四捨五入することにより丸めて表示した。

(c) 安息角

PVDF樹脂粉末の安息角は、十分にかき混ぜた樹脂粉末 1 0 Om lを J I S K 6 721に規定する嵩比重測定装置のダンパーを差し込んだ漏斗に入れ、速やかにダンパーを引抜いて、試料を直径 8 Οπιιηφの試料台上に 100 mmの高さから落下させ、試料台上に堆積した樹脂粉末の安息角を測定する方法により求めた。測定温度は、 22 °Cであった。

2. 力学的特性

(1) 曲げ試験

曲げ試験は、島津製作所製 2 Tオートグラフ AG 2000システムを使用し、 ASTM D— 7 90に従って、測定温度 23 °C、支点間距離 50 mm、クロスへッド速度 1. 5 mmZ分で実施した。この曲げ試験により、曲げ弾性率（たわみ 1. 2mm) (単位 =MP a) 及ぴ曲げ強さ（最大応力；単位 =MP a) を測定した。試験片のァニールは、 1 50°Cで 5時間加熱保持後、徐々に室温にまで冷却する方法により行つた。 (2) 引張試験

引張試験は、島津製作所製 2 Tオートグラフ AG 2 0 00システムを使用し、 AS TM D- 6 3 8に従つて、測定温度 23 °C、標点間距離 5 0 mm, クロスヘッド速度 5 mm/分で実施した。この引張試験により、引張強さ（引張降伏強さ； MP a) を測定した。試験片のァニールは、 1 5 0°Cで 5時間加熱保持後、徐々に室温にまで冷却する方法により行った。

3. 色調の測定

色調の測定は、色差計（日本電色工業社製 Z E 20 00) を使用し、 AS TM D— 1 9 2 5に従って、 L値及ぴ Y I値を測定した。試験片のァニールは、 1 7 0°Cで 5時間加熱保持後、徐々に室温にまで冷却する方法により行った。測定値は、 Y I値が小さく、 L値が大きいほど、着色が少ないことを示す。測定に際し、試験片のバックに白板を配置した。 ' 実施例 1

1. ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末（A) の合成

内容量 20リットルのオートクレープに、イオン交換水 1 0 7 30 g、メチルセノレロース 2. 1 0 g、酢酸ェチル 9 2. 2 g、ジ n—プロピノレパーォキシジ力ーボネート 2 5. 1 g、及びフッ化ビ二リデン 4 1 9 0 gを仕込み、 2 6でで 5. 5時間反応させ、次いで、 4 0°Cに昇温して 7時間反応させた。懸濁重合反応が完了後、生成重合体を含有するスラリーを脱水し、水洗及び脱水後、 8 0°Cで 2 0時間乾燥して、収率 9 0%でポリフッ化ビニリデン樹脂粉末 (A) を得た。得られたポリフッ化ビニリデン樹脂粉末（A) の固有粘度は 1. 0 1 d l /g で、融点は 1 7 5°Cであった。この樹脂粉末（A) の粒度分布は、平均粒径が 1 7 2 μ m、粒径 4 5 μ m以下の粉末の割合が 0. 7重量⁰ 、及ぴ粒径 3 5 5 μτχι 以上の粉末の割合が 1. 0重量％であった。樹脂粉末（Α) の嵩密度は 0. 4 5 gZcm³で、安息角は 3 2度であった。

該ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末 (A) は、 8 0%累積値 (D₈₀) と 20%累積値（D₂₀) との差で表わされる粒径幅（D₈₀— D₂₀) を 5 0%累積値 (D₅₀) で割った値〔（D₈。一 D₂。） ZD₅。〕が 0. 5 2であった。 2. 射出成形

上記で合成レたポリフッ化ビニリデン樹脂粉末（A) を、射出成型機（東芝機械社製 I S 2 5 E P— 1 YV) に設置された定量フィーダ一を介して、加熱シリンダ一入口のスクリューが微かに見える程度に供給（即ち、飢餓供給）した。加熱シリンダー内の押出スクリユーの回転数 9 6 r /m i n及びシリンダー温度 200〜 23 0 °Cの条件で樹脂粉末を溶融し、そして、樹脂溶融物を、 23 0 °C で温調されたノズルを通して、射出圧力 246 MP aで、金型温度約 1 00 °C、充填 6. 4秒、射出 20秒、及び冷却 30秒の条件で金型内に射出成形して、曲げ試験片、引張試験片、及び色調試験片を作製した。射出成形用金型は、 AST M D— 7 90、 D— 6 3 8、及ぴ D _ 1 9 2 5のそれぞれに適した試験片を同時に成形することが可能な金型である。測定結果を表 1に示す。比較例 1

1. 市販のポリフッ化ビニリデン樹脂粉末

市販のポリフッ化ビユリデン樹脂粉末（ATOFINA CHEMICALS INC. 製、商品名「Kynar741」 ) の粒度分布を測定したところ、平均粒径が 1 6 7 μ m、粒径 4 5 μ m以下の粒子の割合が 3. 5重量％で、粒径 3 5 5 μ m以上の粒子の割合が 1.

9重量％で、平均粒径の規格値〔（D₈。— D₂₀) /D₅₀〕が 1. 08であった。この樹脂粉末の嵩密度は 0. 2 2 g/c m³で、安息角は 4 5度であった。すなわち、この市販のポリフッ化ビニリデン樹脂粉末は、嵩密度が小さく、安息角が大きいものであった。

2. 射出成形

上記ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末（Kynar741) を用いて、実施例 1と同じ条件で射出成形を試みたところ、定量フィーダ一のスクリユー回転数を種々変更しても、該樹脂粉末が定量フィーダ一から加熱シリンダー内に流れなかった。さらに、定量フィーダ一を介することなく、粉末樹脂をホッパーから直接加熱シリンダー内に供給したが、押出スクリューによる樹脂粉末の嚙み込みが悪く、円滑な供給ができなかった。押出スクリューの回転数を 9 6 r/m i nから種々変更したが、やはり円滑な供給ができず、正常な射出成形を行うことができなかった。測定結果を表 1に示す。比較例 2

1. ペレツト化

実施例 1で合成したポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末（A) を、東洋精機製 L S 一 20を用いて、 230°Cで溶融押出し、直径約 3 mm及ぴ長さ 3 mmの大きさに裁断してペレツトを作製した。

2. 射出成形

上記ペレットを用いたこと以外は、実施例 1と同じ条件で射出成形し、各試験片を作製した。測定結果を表 1に示す。実施例 2

1. ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末 (B) の合成

内容量 20リツトルのォートクレーブに、イオン交換水 1 0730 g、メチルセノレロース 1. 26 g、酢酸ェチノレ 28. l g、ジ n—プロピノレパーォキシジカーポネート 25. 1 g、フッ化ビニリデン 408 5 g、及びへキサフルォロプロピレン 1 05 gを仕込み、 26°Cで 1 7. 5時間反応させ、次いで、 40°Cに昇温して 4時間反応させた。懸濁重合反応の途中、重合開始から 5時間の時点で、酢酸ェチル 1 3 2 gを追加投入した。

懸濁重合反応が完了後、生成重合体を含有するスラリーを脱水し、水洗及び脱水後、 80 °Cで 20時間乾燥して、収率 8 8 %でポリフッ化ビニリデン樹脂粉末 (B) を得た。ポリフッ化ビ-リデン樹脂粉末 (B) の固有粘度は 1. 0 5 d l /gで、融点は 1 72°Cであった。該樹脂粉末（B) の粒度分布は、平均粒径が 1 9 5 μ m、粒径 45 μ m以下の粒子の割合が 0. 3重量⁰ /₀で、粒径 3 5 5 /x m 以上の粒子の割合が 3. 0重量％で、平均粒径の規格値〔（D₈。— D₂。） /Ό₅ 。〕が 0. 52であった。該樹脂粉末（Β) の嵩密度は 0. 42 g/cm³で、安息角は 2 8度であった。

2. 固化押出成形

上記で合成したポリフッ化ビニリデン系樹脂粉末（B) を、単軸押出機（30 πικιφ、 L/D=l 0) の加熱シリンダ一^ ·、定量フィーダ一を介して、加熱シリンダ一入口のスクリューが微かに見える程度に供給（即ち、飢餓供給）した。スクリユー回転数 47 r/m i n及ぴシリンダー温度 50〜220°Cで樹脂を溶融し、そして、 210°Cに温調されかつダイ外圧 36 OMP aに調節したフォーミングダイ内へ樹脂溶融物を押し出し、毎時 100 mmの成形スピードで直径 1 50 mm φの丸棒を成形した。

得られた丸棒は、色調が良好であった。この丸棒を長手方向に 50 cm間隔で切断して断面を調べたところ、いずれの断面にも空孔（巣）やミクロボイドが観察されず、均質であることが確認された。

3. 色調及び力学的特性

上記と同じ方法で合成したポリフッ化ビユリデン樹脂粉末 (B) を用いて、実施例 1と同じ条件下での射出成形により、曲げ試験片、引張試験片、及び色調用試験片を作製した。結果を表 1に示す。

表 1

実施例 1と比較例 1 (市販品）の結果を対比すると、特定の粒度分布を有し、粒度分布がシャープで、嵩密度が高く、安息角が小さいポリフッ化ビユリデン樹脂粉末を用いた場合（実施例 1 ) には、粒度分布が広く、嵩密度が低く、安息角が大きい従来のポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を用いた場合（比較例 1 ) に比べて、射出成形性に優れていることが分かる。

実施例 1と比較例 2 (ペレツト）の結果を対比すると、特定の粒度分布を有し、粒度分布がシャープで、嵩密度が高く、安息角が小さいポリフッ化ビ-リデン樹脂粉末を、そのまま樹脂粉末の形状で射出成形機に供給して射出成形した場合 (実施例 1 )には、同じ樹脂粉末をペレツト化してから射出成形機に供給した場合（比較例 2 ) に比べて、得られた成形体の力学的特性に実質的に差異がなく、しかも L値及び Y I値が小さいことから、色調に優れた成形体の得られることが分かる。実施例 2で得られたポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を用いた場合も、優れた溶融加工性を示し、色調が良好で、力学的特性に優れた射出成形体を得ることができる（試験試料は、射出成形により作製している。 ) 。

また、実施伊! 1 2で得られたポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を用いて、固化押出成形することにより、色調が良好で、空孔のない押出成形体を得ることができる。産業上の利用可能性

本発明の P VD F樹脂粉末は、射出成形や押出成形などの溶融成形により、各種成形体に成形することができる。本発明の製造方法により得られた成形体は、色調が良好で、力学的特性に優れているため、電気 ·電子部品、機械加工用素材、その他の広範な用途に利用することができる。

Claims

請求の範囲

1. (a) J I S K 0069に従って、乾式ふるい分け法により測定したとさ、

i) 粒度累積分布における 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が 80 〜 2 50 μ m、

ii) 粒径 45 m以下の樹脂粉末の割合が 1 5. 0重量％以下、及び iii) 粒径 35 5 μ m以上の樹脂粉末の割合が 1 0. 0重量⁰ /₀以下、

の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 80 g/cm³であり、かつ、

(c) 安息角が 40度以下である、

との粉体特性（a) 〜（c) を有する溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末。

2. 前記 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が、 1 30〜2 1 0 //πι である請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末。

3. 前記粒径 4 5 μ m以下の樹脂粉末の割合が、 3. 0重量％以下である請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末。

4. 前記粒径 3 5 5 μπι以上の樹脂粉末の割合が、 5. 0重量％以下である請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末。

5. iv) 粒度累積分布における 80%累積値 (D₈₀) と 20%累積値 (D₂₀) との差で表わされる粒径幅（D₈₀— D₂₀) を、前記 50%累積値（D₅₀) で割つた値〔（D₈。一 D₂。） ZD₅。〕が 0. 8以下、

の粒度分布特性をさらに示す請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末。

6. 前記嵩密度が、 0. 40〜0. 70 g/ cm³である請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末。

7. 前記安息角が、 23〜 35度である請求項 1記載の溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末。

8. 下記工程 1〜3 ：

1) (a) J I S K 0069に従って、乾式ふるい分け法により測定したとさ、

i) 粒度累積分布における 50%累積値 (D₅₀) で表わされる平均粒径が

80~2 5 0 ίί Πΐ、

ii) 粒径 45 m以下の樹脂粉末の割合が 15. 0重量％以下、及び iii) 粒径 355 μ m以上の樹脂粉末の割合が 10. 0重量％以下、の粒度分布特性を示し、

(b) 嵩密度が 0. 30〜0. 80 gZcm³であり、かつ、

(c) 安息角が 40度以下である、

3) 該樹脂溶融物を金型内へ圧入成形する工程 3 ；

を含むポリフッ化ビ二リデン榭脂成形体の製造方法。

9. 前記 50%累積値（D ₅₀) で表わされる平均粒径が、 130〜210 μπι である請求項 8記載の製造方法。

10. 前記粒径 45 /zm以下の樹脂粉末の割合が、 3. 0重量％以下である請求項 8記載の製造方法。

11. 前記粒径 355 μπι以上の樹脂粉末の割合が、 5. 0重量。 /₀以下である請求項 8記載の製造方法。

12. 該溶融成形用ポリフッ化ビ-リデン樹脂粉末が、

iv) 粒度累積分布における 80%累積値 (D₈₀) と 20%累積値 (D₂₀) との差で表わされる粒径幅（D₈₀— D₂₀) を、前記 50%累積値 (D₅₀) で割った値〔（D₈。一 D₂。） /D₅。〕が 0. 8以下、

の粒度分布特性をさらに示すものである請求項 8記載の製造方法。

13. 前記嵩密度が、 0. 40〜0. 70 gZ cm³である請求項 8記載の製造方法。

14. '前記安息角が、 23〜35度である請求項 8記載の製造方法。

15. 前記工程 3において、該樹脂溶融物を金型内へ 50〜500MP aの圧力で圧入する請求項 8記載の製造方法。

16. 前記溶融成形機が射出成形機であって、前記金型が射出成形用金型である請求項 8記載の製造方法。

17. 前記工程 1において、該溶融成形用ポリフッ化ビユリデン樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、該射出成形機のスクリユーを備えたシリンダ一入り口に供

¾3し、

前記工程 2において、 190〜280°Cの温度に調節した該シリンダー内で、該樹脂粉末を加熱溶融させて樹脂溶融物とし、そして、

前記工程 3において、シリンダー内の射出圧力 50〜50 OMP aで、該シリンダ一先端のノズルから、該樹脂溶融物を、 80〜150°Cの温度に調節した前記金型内に射出成形する

請求項 16記載の製造方法。

1 8 . 前記溶融成形機が押出成形機であって、前記金型が押出成形機先端の金型ノズルょり吐出された樹脂溶融物により充填されるフォーミングダイである請求項 8記載の製造方法。

1 9 . 前記工程 1〜 3が、下記工程 I〜ΠΙ：

( I ) 金型ノズルと、外部に冷却装置を備え内部に金型ノズルの通路と連通する通路を備えたフォーミングダイとからなる金型装置を連結した押出成形機に溶融成形用ポリフッ化ビ二リデン樹脂粉末を供給する工程 I ；

(II) 該押出成形機により該樹脂粉末を溶融して樹脂溶融物とする工程 II； (III) 該樹脂溶融物を金型ノズルから所望の形状にしたフォーミングダイに押出 '圧入し、溶融状態の押出成形体をフォーミングダイの内部で冷却して固化する工程 III； '

からなる請求項 8記載の製造方法。

2 0 . 前記工程 Iにおいて、該溶融成形用ポリフッ化ビニリデン樹脂粉末を、該樹脂粉末の状態で、該押出成形機のスクリユーを備えたシリンダー入り口に供 nし、

前記工程 IIにおいて、 5 0〜2 8 0 °Cの温度に調節した該シリンダー内で、該樹脂粉末を加熱溶融させて樹脂溶融物とし、そして、

前記工程 IIIにおいて、該樹脂溶融物を、 1 9 0〜 2 8 0 °Cに調節した該金型ノズルからフォーミングダィ内に、 5 0〜5 0 O M P aの圧力で押出 *圧入して、固化押出成形する

請求項 1 9記載の製造方法。