JP2008120035A - Manufacturing method of solid matter containing polytetrafluoroethylene and manufacturing method of polytetrafluoroethylene molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)粒子の分散液を出発物質とする、PTFE含有固形物の製造方法、および、PTFE成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a PTFE-containing solid material and a method for producing a PTFE molded article, which use a dispersion of polytetrafluoroethylene (PTFE) particles as a starting material.
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は、高い耐薬品性、低い誘電率などの特性を有し、融点が高く耐熱性に優れることから、化学的および電気的分野を中心に幅広い用途に用いられている。また、摩擦係数や表面張力が小さい特性を利用して、無潤滑摺動部に用いる部材など、機械的用途にも広く用いられている。 Polytetrafluoroethylene (PTFE) has characteristics such as high chemical resistance and low dielectric constant, and has a high melting point and excellent heat resistance. Therefore, it is used in a wide range of applications mainly in the chemical and electrical fields. . Further, it is widely used for mechanical applications such as a member used for a non-lubricated sliding portion by utilizing a characteristic with a small coefficient of friction and surface tension.
一方、PTFEは、特殊な溶媒を除き、ほとんどの溶媒に溶解せず、その溶融粘度も、380℃において1010〜1011Pa・s(1011〜1012P)程度と高い。このため、PTFE成形体の製造に、一般的な熱可塑性樹脂の成形に用いられる各種の成形法(押出成形、射出成形など)を応用することが困難である。これらの成形法では、成形時の樹脂の溶融粘度は、通常、102〜103Pa・s程度である。 On the other hand, PTFE does not dissolve in most solvents except for special solvents, and its melt viscosity is as high as about 10 10 to 10 11 Pa · s (10 11 to 10 12 P) at 380 ° C. For this reason, it is difficult to apply various molding methods (extrusion molding, injection molding, etc.) used for molding a general thermoplastic resin to manufacture a PTFE molded body. In these molding methods, the melt viscosity of the resin during molding is usually about 10 2 to 10 3 Pa · s.
従来、PTFE成形体の製造方法として、焼結成形法と呼ばれる方法が一般的である。焼結成形法では、出発物質に粉末状のPTFE粒子を用い、常温において予備成形を行った後(このとき、必要に応じて成形助剤を加えてもよい)、形成した予備成形体をPTFEの融点(327℃)以上に加熱することにより全体を焼結(焼成)して、PTFE成形体を得る。 Conventionally, as a method for producing a PTFE molded body, a method called a sintering molding method is generally used. In the sintering molding method, powdery PTFE particles are used as a starting material, and after preforming at room temperature (a molding aid may be added if necessary), the formed preform is converted into PTFE. The whole is sintered (fired) by heating to a melting point (327 ° C.) or higher to obtain a PTFE molded product.
焼結成形法における工程の詳細は、得たい成形体の形状に応じて適宜選択すればよく、例えば、シート状のPTFE成形体(PTFEシート)を得る場合、円筒状のPTFE成形体(PTFEブロック)を予備成形および焼成により形成し、形成したブロックの外周部を切削すればよい(切削法)。この方法によれば、厚さが比較的大きいシート(例えば、25μm以上)が得られるが、効率的にシートを製造するためにはブロックのサイズを大きくする必要があり、その際、熱歪みによる亀裂等の発生を抑制するために、予備成形および焼成に長時間(ブロックのサイズにもよるが、およそ2〜5日程度)を要する。また、切削法を始め、焼結成形法は基本的にバッチ生産法であり、出発物質からのPTFE成形体の連続的な製造は困難である。 The details of the steps in the sintering molding method may be appropriately selected according to the shape of the molded body to be obtained. For example, when obtaining a sheet-like PTFE molded body (PTFE sheet), a cylindrical PTFE molded body (PTFE block) ) May be formed by preforming and firing, and the outer peripheral portion of the formed block may be cut (cutting method). According to this method, a sheet having a relatively large thickness (for example, 25 μm or more) can be obtained, but in order to efficiently manufacture the sheet, it is necessary to increase the size of the block. In order to suppress the occurrence of cracks and the like, a long time (approximately 2 to 5 days, depending on the size of the block) is required for preforming and firing. In addition, the sintering method including the cutting method is basically a batch production method, and it is difficult to continuously produce a PTFE molded body from a starting material.
切削法とは別に、PTFEシートの製造方法として、キャスト法が知られている。キャスト法では、出発物質であるPTFE粒子の分散液(PTFEディスパージョン)を、金属板などの支持体上に塗布して、乾燥、焼成した後に、支持体から剥離して、PTFEシートを得る。この方法によれば、焼結成形法を用いた場合に比べて、より薄く、歪みのないPTFEシートが得られる。しかし、1回の塗布、乾燥および焼成により得られるシートの厚さは、マッドクラックと呼ばれる微少欠陥を抑制するために、およそ20μm程度が限界とされ、20μmを超える厚さのシートを得るためには、分散液の塗布および焼成を複数回繰り返す必要がある。また、キャスト法では、シート状以外の形状を有する成形体の形成が困難である。 Apart from the cutting method, a casting method is known as a method for producing a PTFE sheet. In the casting method, a dispersion of PTFE particles (PTFE dispersion) as a starting material is applied onto a support such as a metal plate, dried and fired, and then peeled from the support to obtain a PTFE sheet. According to this method, a PTFE sheet that is thinner and has no distortion can be obtained as compared with the case where the sintering molding method is used. However, the thickness of the sheet obtained by one application, drying and firing is limited to about 20 μm in order to suppress a minute defect called a mud crack, and in order to obtain a sheet having a thickness exceeding 20 μm. It is necessary to repeat the application and baking of the dispersion several times. Moreover, in the casting method, it is difficult to form a molded body having a shape other than the sheet shape.
切削法およびキャスト法、ならびに、その他のPTFE成形体の製造方法については、例えば、非特許文献1(切削法について141〜142ページ、キャスト法について130ページ)に記載されている。 For example, Non-Patent Document 1 (pages 141 to 142 for the cutting method and page 130 for the casting method) describes the cutting method and the casting method and other methods for producing a PTFE molded body.
なお、PTFE成形体の製造方法ではないが、PTFE粒子の分散液あるいはフッ化熱可塑性樹脂の分散液に機械的な力を加えることで、当該粒子よりも粒径が大きい二次粒子(例えば、PTFEファインパウダー)を製造する方法が、特許文献1〜3に開示されている。また、PTFE粒子を界面活性剤を含む水性溶液で湿潤させた後に機械的な力を加えることで、当該粒子よりも粒径が大きいPTFE二次粒子を製造する方法が、特許文献4に開示されている。
このように、従来のPTFE成形体の製造方法では、生産性の向上に限界があり、また、得られる成形体の形状に制限がある。そこで本発明は、これら従来のPTFE成形体の製造方法よりも生産性に優れ、得られる成形体の形状の自由度が高いPTFE成形体の製造方法と、本発明の製造方法に基づいてPTFE成形体を製造する際に、中間生成物として得られるPTFE含有固形物の製造方法とを提供することを目的とする。 Thus, in the conventional method for producing a PTFE molded product, there is a limit to the improvement in productivity, and the shape of the molded product obtained is limited. Therefore, the present invention provides a PTFE molded body manufacturing method that is superior in productivity to these conventional PTFE molded body manufacturing methods and has a high degree of freedom in the shape of the resulting molded body, and a PTFE molding based on the manufacturing method of the present invention. It aims at providing the manufacturing method of the PTFE containing solid substance obtained as an intermediate product when manufacturing a body.
本発明のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)含有固形物の製造方法は、PTFE粒子と、曇点がT1℃である非イオン性界面活性剤と、分散媒である水とを含むPTFE粒子の分散液に機械的な力を加えて前記粒子同士を衝突させ、衝突の際に生じる熱により前記分散液の温度を上昇させるとともに、前記分散液の温度にして(T1−30)℃以上の温度域において前記粒子同士を結着させて、前記水および前記界面活性剤を内包する固形物を得る方法である。 The method for producing a polytetrafluoroethylene (PTFE) -containing solid according to the present invention is a dispersion of PTFE particles comprising PTFE particles, a nonionic surfactant having a cloud point of T1 ° C., and water as a dispersion medium. The particles are caused to collide with each other by applying a mechanical force, and the temperature of the dispersion is increased by the heat generated during the collision, and the temperature of the dispersion is (T1-30) ° C. or higher. In this method, the particles are bound together to obtain a solid that contains the water and the surfactant.
本発明のPTFE成形体の製造方法は、上記本発明のPTFE含有固形物の製造方法によりPTFE含有固形物を得る工程と、得られた前記固形物に含まれる前記水の量を低減させる工程とを含む。 The method for producing a PTFE molded article of the present invention includes a step of obtaining a PTFE-containing solid by the above-described method of producing a PTFE-containing solid of the present invention, and a step of reducing the amount of water contained in the obtained solid. including.
本発明によれば、従来のPTFE成形体の製造方法に比べて、PTFE成形体をより生産性よく製造でき、得られる成形体の形状の自由度を高くできる。また本発明によれば、PTFE成形体を製造する際の中間生成物として、水および界面活性剤を内包するPTFE含有固形物を得ることができる。 According to the present invention, the PTFE molded body can be manufactured with higher productivity than the conventional PTFE molded body manufacturing method, and the degree of freedom of the shape of the obtained molded body can be increased. Moreover, according to this invention, the PTFE containing solid substance which encloses water and surfactant can be obtained as an intermediate product at the time of manufacturing a PTFE molded object.
本発明のPTFE含有固形物の製造方法によれば、分散媒である水と界面活性剤とを内包するPTFE含有固形物(以下、単に「固形物」ともいう)を得ることができる。この固形物は、その製造方法から明らかなように、PTFE粒子が結着して形成された凝集物である。このような固形物は、従来のPTFE成形体の製造方法では、中間生成物としても得ることができない。例えば、本発明の製造方法と同様に、PTFE粒子の分散液を出発物質とするキャスト法では、PTFE粒子が分散した状態で乾燥により水が除去されるため、水と界面活性剤とを内包する固形物は形成されない。 According to the method for producing a PTFE-containing solid material of the present invention, a PTFE-containing solid material (hereinafter also simply referred to as “solid material”) including water as a dispersion medium and a surfactant can be obtained. As apparent from the manufacturing method, this solid is an aggregate formed by binding PTFE particles. Such a solid cannot be obtained as an intermediate product in the conventional method for producing a PTFE molded product. For example, as in the production method of the present invention, in the casting method using a dispersion of PTFE particles as a starting material, water is removed by drying in a state where the PTFE particles are dispersed, so that water and a surfactant are included. A solid is not formed.
このような固形物は、また、特許文献1〜4に開示されているような従来の二次粒子の製造方法においても、中間生成物としても得ることができない。特許文献1〜3に開示の方法では、出発物質であるフッ化熱可塑性樹脂粒子の分散液あるいはPTFE粒子の分散液に機械的な力が加えられているものの、粒子同士を衝突させ、衝突の際に生じる熱により分散液の温度を上昇させる力は加えられていない。特許文献4に開示の方法では、出発物質はPTFE粒子の分散液ですらなく、また、当該方法における出発物質であるPTFE粉末と水性溶液との混合物の温度を上記のように上昇させる機械的な力は加えられていない。
Such a solid substance cannot be obtained as an intermediate product even in the conventional method for producing secondary particles as disclosed in
本発明の製造方法によれば、付与された形状が保持される(自己形状保持性を有する)程度にPTFE粒子が結着し、かつ、当該形状が変形可能である(変形性を有する)程度に水を内包してなる固形物を得ることができる。この固形物は、基本的に、乾燥または焼成されるまでは任意の形状に変形可能であり、例えば、得られた固形物をシート状に変形させた後に、乾燥および/または焼成することにより、PTFEシートを得ることができる。本発明によるPTFE含有固形物は、破壊することなく変形可能な範囲が大きいという点にも特徴を有する。 According to the production method of the present invention, the PTFE particles are bound to such an extent that the imparted shape is retained (has self-shape retaining properties), and the shape is deformable (has deformability). A solid material containing water can be obtained. This solid can basically be deformed into an arbitrary shape until it is dried or fired, for example, by transforming the obtained solid into a sheet and then drying and / or firing. A PTFE sheet can be obtained. The PTFE-containing solid material according to the present invention is also characterized by a large range that can be deformed without breaking.
本発明の製造方法によれば、水中で分散しない程度にPTFE粒子が結着してなる固形物を得ることができる。特許文献2の方法では、水で希釈可能な凝固相(濃厚スラリー)が得られるが(特許文献2の段落番号[0008]などに記載)、本発明の製造方法により得た固形物は特許文献2の凝固相のように水で希釈することはできない。
According to the production method of the present invention, a solid material in which PTFE particles are bound to such an extent that they are not dispersed in water can be obtained. In the method of
本発明の製造方法によれば、内包する水の量の減少による再粒子化が起きない程度にPTFE粒子が結着してなる固形物を得ることができる。特許文献1〜3の方法では、フッ化熱可塑性樹脂粒子の分散液あるいはPTFE粒子の分散液に機械的な力(例えば、分散液においてPTFE粒子を沈降させる力)を印加して得た粒子集合体を乾燥させて二次粒子を得ているが、本発明の固形物を乾燥させたとしてもPTFE二次粒子にはならない。
According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a solid material in which PTFE particles are bound to such an extent that re-particulation does not occur due to a decrease in the amount of water included. In the methods of
本発明の製造方法により、このような固形物が得られる理由は明確ではないが、おそらく、分散液中の界面活性剤の作用により、PTFE粒子同士が互いに結着してなるPTFE相と水相とが互いに入り混じった構造が形成されるためではないかと考えられる。また、この作用は、PTFE粒子の分散液に機械的な力を加えて当該粒子同士を衝突させ、衝突の際に生じる熱により分散液の温度を上昇させるとともに、分散液の温度にして(T1−30)℃以上の温度域において前記粒子同士を結着させることによって初めて得られると考えられる。 The reason why such a solid can be obtained by the production method of the present invention is not clear, but probably a PTFE phase and an aqueous phase in which PTFE particles are bound to each other by the action of the surfactant in the dispersion. This is thought to be due to the formation of a mixed structure. In addition, this action applies mechanical force to the dispersion of PTFE particles to cause the particles to collide with each other, and raises the temperature of the dispersion by heat generated at the time of collision, and sets the temperature of the dispersion (T1). It is considered that it can be obtained only by binding the particles in a temperature range of −30) ° C. or higher.
PTFE粒子の分散液に対するこのような処理により上記固形物が得られる具体的な機構は明確ではないが、機械的な力の分散液への印加によりPTFE粒子同士の衝突が起きるとともに、分散液の温度が特定の温度域に入ることで分散液に含まれる界面活性剤の特性が変化して、PTFE相がある程度連続して形成される機構が考えられる。場合によっては、より強固な結着構造がPTFE間に形成されていたり、PTFEの一部がフィブリル化することにより、PTFEの網目構造が形成されている可能性もある。また、このようなPTFE相の形成には、PTFEが、他のフッ化熱可塑性樹脂とは異なり、その融点以下の温度域においても互いに結着可能であり、フィブリルなどの微細な構造を形成できることも寄与していると考えられる。 Although the specific mechanism by which such a solid is obtained by such treatment on the dispersion of PTFE particles is not clear, collision of PTFE particles with each other by application of mechanical force to the dispersion occurs. A mechanism is considered in which the properties of the surfactant contained in the dispersion change when the temperature enters a specific temperature range, and the PTFE phase is formed to some extent continuously. In some cases, a stronger binding structure may be formed between PTFEs, or a part of PTFE may be fibrillated to form a PTFE network structure. In addition, in the formation of such a PTFE phase, unlike other fluorinated thermoplastic resins, PTFE can be bonded to each other even in a temperature range below its melting point, and a fine structure such as fibril can be formed. Are also considered to contribute.
本発明の製造方法における出発物質であるPTFE粒子の分散液(以下、「PTFE粒子の分散液」を、単に「分散液」ともいう)は非イオン性界面活性剤を含む。非イオン性界面活性剤は、通常、曇点T1(℃)を有する。曇点において非イオン性界面活性剤の特性は大きく変化し、例えば、曇点以上の温度域において、その界面活性剤としての機能が失われる。また、曇点において非イオン性界面活性剤を含む水性溶液の特性も大きく変化し、例えば、液温の上昇とともに増加する当該溶液の粘度が曇点において急減する、などの変化を示す。 The dispersion of PTFE particles (hereinafter referred to as “PTFE particle dispersion”, also simply referred to as “dispersion”), which is a starting material in the production method of the present invention, contains a nonionic surfactant. Nonionic surfactants usually have a cloud point T1 (° C.). The characteristics of the nonionic surfactant greatly change at the cloud point. For example, the function as the surfactant is lost in the temperature range above the cloud point. In addition, the characteristics of the aqueous solution containing a nonionic surfactant at the cloud point are also greatly changed, and for example, the viscosity of the solution that increases with increasing liquid temperature rapidly decreases at the cloud point.
本発明の製造方法では、分散液の温度にして(T1−30)℃以上の温度域においてPTFE粒子同士を結着させる。 In the production method of the present invention, PTFE particles are bound to each other in a temperature range of (T1-30) ° C. or higher as the temperature of the dispersion.
本発明の製造方法では、分散液の温度にして、(T1−10)℃以上の温度域、(T1−5)℃以上の温度域、あるいは、(T1−3)℃以上の温度域、においてPTFE粒子同士を結着させてもよい。上記の順に、得られた固形物の物理的特性(例えば、引張強度)を向上できる。 In the production method of the present invention, the temperature of the dispersion is (T1-10) ° C. or higher, (T1-5) ° C. or higher, or (T1-3) ° C. or higher. PTFE particles may be bound together. In the above order, physical properties (for example, tensile strength) of the obtained solid can be improved.
本発明の製造方法では、分散液の温度にして、T1℃以上の温度域においてPTFE粒子同士を結着させてもよい。 In the production method of the present invention, the PTFE particles may be bound to each other in a temperature range of T1 ° C. or higher as the temperature of the dispersion.
本発明の製造方法では、PTFE粒子同士を衝突させ、衝突の際に生じる熱により分散液の温度を上昇させるとともに、分散液の温度を特定の温度域にすることで上記固形物を得ているが、分散液の温度を上記特定の温度域とするために、粒子の衝突以外の熱源、例えば、加熱装置などの何らかの熱源を利用してもよい。 In the production method of the present invention, PTFE particles are caused to collide with each other, the temperature of the dispersion is increased by heat generated during the collision, and the temperature of the dispersion is set to a specific temperature range to obtain the solid matter. However, in order to set the temperature of the dispersion to the specific temperature range, a heat source other than the collision of particles, for example, some heat source such as a heating device may be used.
分散液に機械的な力を加える方法は特に限定されず、例えば、以下に示す方法を用いればよい。
A.分散液をチャンバーに供給し、当該チャンバー内において上記力を加える。
B.分散液をターゲットに噴射することにより、上記力を加える。
C.分散液を、分散液の流路に配置された、分散液の流れを妨げるバリアに接触させることで、上記力を加える。
The method for applying a mechanical force to the dispersion is not particularly limited, and for example, the following method may be used.
A. The dispersion is supplied to the chamber, and the above force is applied in the chamber.
B. The force is applied by spraying the dispersion onto the target.
C. The force is applied by bringing the dispersion into contact with a barrier arranged in the flow path of the dispersion to prevent the dispersion from flowing.
方法Aでは、分散液の供給に伴ってチャンバー内に生じる圧力により、PTFE粒子同士をより確実に衝突させることができ、また、粒子同士の衝突により生じた熱エネルギーを、分散液の温度を上昇させるためにより効率よく利用できる。また、方法Aでは、後述するように、チャンバー内で形成された固形物を排出する管体(第1の管体)を接続できる。 In Method A, the pressure generated in the chamber as the dispersion is supplied can cause PTFE particles to collide with each other more reliably, and the thermal energy generated by the collision between the particles can be used to raise the temperature of the dispersion. Can be used more efficiently. In Method A, as will be described later, it is possible to connect a tube body (first tube body) that discharges the solid matter formed in the chamber.
方法Aでは、チャンバーに供給した分散液を、チャンバー内で噴射したり(方法A1)、チャンバー内に設けられた狭窄部を通過させたり(方法A2)すればよい。 In Method A, the dispersion liquid supplied to the chamber may be sprayed in the chamber (Method A1) or passed through a constriction provided in the chamber (Method A2).
方法A1では、分散液を、例えば、チャンバーの内壁またはチャンバー内の物体に向けて噴射すればよい。分散液を当該内壁または物体に衝突させることにより、粒子が有する運動エネルギーを熱エネルギーに転換させて、分散液の温度を上昇できる。 In the method A1, the dispersion may be sprayed, for example, toward the inner wall of the chamber or the object in the chamber. By causing the dispersion liquid to collide with the inner wall or the object, the kinetic energy of the particles can be converted into thermal energy, and the temperature of the dispersion liquid can be increased.
方法A1では、チャンバーの構造や形状、分散液の噴射条件などによっては、分散液とチャンバー内で形成された固形物とを衝突させることも可能である。この場合、PTFE粒子が互いに結着してなるPTFE相をより確実に形成できるとともに、分散液の温度をより確実に上昇できる。 In the method A1, depending on the structure and shape of the chamber, the spraying condition of the dispersion, and the like, the dispersion and the solid material formed in the chamber can collide with each other. In this case, the PTFE phase formed by binding the PTFE particles to each other can be more reliably formed, and the temperature of the dispersion can be more reliably increased.
分散液の噴射は、噴射口を有するノズルから行えばよく、ノズルの構造や形状、例えば、噴射口の形状は、自由に設定できる。方法Bにおいても同様に、噴射口を有するノズルから分散液を噴射すればよい。なお、方法Bにおけるターゲットは自由に設定できるが、噴射した分散液の飛散を抑制し、噴射する分散液の量に対して得られる固形物の量の割合を多くするためには、ターゲットが配置される空間の密閉度が高い方が好ましい。 The dispersion liquid may be ejected from a nozzle having an ejection port, and the structure and shape of the nozzle, for example, the shape of the ejection port can be freely set. Similarly, in the method B, the dispersion may be ejected from a nozzle having an ejection port. The target in method B can be set freely, but the target is arranged in order to suppress the scattering of the injected dispersion and increase the ratio of the amount of solids obtained relative to the amount of the injected dispersion. It is preferable that the degree of sealing of the space to be formed is high.
分散液を噴射する圧力は、分散液におけるPTFE粒子の含有率、界面活性剤の含有率、チャンバーの形状や内容積などにより自由に設定すればよいが、当該圧力が過小である場合、固形物を得ることが困難となることがある。 The pressure for injecting the dispersion may be freely set depending on the content of PTFE particles in the dispersion, the content of the surfactant, the shape of the chamber, the internal volume, etc. If the pressure is too low, May be difficult to obtain.
方法A2では、分散液を通過させる狭窄部の形状は特に限定されず、例えば、スリット状であればよい。 In the method A2, the shape of the constriction part through which the dispersion liquid passes is not particularly limited, and may be, for example, a slit shape.
分散液を2以上の供給路を経由させてチャンバーに供給し、当該2以上の供給路から供給される分散液をチャンバー内で互いに衝突させてもよい(方法A3)。 The dispersion liquid may be supplied to the chamber via two or more supply paths, and the dispersion liquid supplied from the two or more supply paths may collide with each other in the chamber (Method A3).
分散液をチャンバー内で互いに衝突させるためには、例えば、分散液を、上記2以上の供給路における各々の末端に配置されたノズルから噴射すればよい。このとき、少なくとも2つのノズルを、各々の噴射方向が交わるようにチャンバー内に配置することにより、より効率よく、分散液を互いに衝突させることができる。 In order to cause the dispersion liquid to collide with each other in the chamber, for example, the dispersion liquid may be sprayed from a nozzle disposed at each end of the two or more supply paths. At this time, by disposing at least two nozzles in the chamber so that the respective injection directions intersect, the dispersions can collide with each other more efficiently.
方法Cでは、分散液を、例えば、上記バリアを有する管体(第2の管体)に供給して上記力を加えればよい。分散液が、その流路(第2の管体)に配置されたバリアを通過する際に、分散液の流れが乱されたり、部分的に分散液が滞留したりして、分散液中に圧力の不均衡が発生し、PTFE粒子同士が互いに衝突する力が分散液に加えられるとともに分散液の温度を上昇できる。 In the method C, the dispersion may be supplied to, for example, a tubular body (second tubular body) having the barrier and the force may be applied. When the dispersion liquid passes through the barrier disposed in the flow path (second tube), the flow of the dispersion liquid is disturbed, or the dispersion liquid partially stays in the dispersion liquid. A pressure imbalance occurs, and the force that the PTFE particles collide with each other is applied to the dispersion, and the temperature of the dispersion can be increased.
バリアは、例えば、第2の管体の内部に流路を狭めるように配置された板状部材であってよい。また、バリアは、第2の管体を屈曲させ、またはその内径を部分的に細くすることによっても形成できる。即ち、バリアは、第2の管体の屈曲部または狭窄部であってもよく、この場合、方法Cは、分散液を屈曲部または狭窄部を有する第2の管体に供給し、当該屈曲部または狭窄部において上記力を加える方法である、ともいえる。 The barrier may be, for example, a plate-like member disposed so as to narrow the flow path inside the second tubular body. The barrier can also be formed by bending the second tube or partially reducing its inner diameter. That is, the barrier may be a bent portion or a narrowed portion of the second tubular body. In this case, the method C supplies the dispersion liquid to the second tubular body having the bent portion or the narrowed portion, and the bent portion. It can also be said that this is a method of applying the above force at the part or the constriction part.
分散液を上記第2の管体に供給する場合、分散液をノズルから噴射して供給してもよく、この場合、PTFE粒子同士が衝突する力を分散液に効率よく加えることができる。噴射に用いるノズルは方法A1と同様であればよく、当該ノズルから分散液を噴射する圧力は、分散液におけるPTFE粒子の含有率、界面活性剤の含有率、第2の管体の形状などにより自由に設定すればよい。 When supplying the dispersion liquid to the second tubular body, the dispersion liquid may be sprayed and supplied from a nozzle, and in this case, the force that the PTFE particles collide with each other can be efficiently applied to the dispersion liquid. The nozzle used for the injection may be the same as in method A1, and the pressure at which the dispersion is injected from the nozzle depends on the PTFE particle content, the surfactant content, the shape of the second tubular body, etc. in the dispersion. It can be set freely.
方法Cでは、第2の管体の構造や形状、分散液の供給条件などによっては、分散液と、第2の管体内で形成された固形物とを衝突させることも可能である。 In Method C, depending on the structure and shape of the second tube, the supply condition of the dispersion, and the like, the dispersion and the solid matter formed in the second tube can be collided.
第2の管体の形状、内径、長さ、ならびに、屈曲部および狭窄部の形状などは特に限定されない。 The shape, the inner diameter, the length of the second tubular body, the shapes of the bent portion and the narrowed portion, etc. are not particularly limited.
方法A1〜A3、方法Bおよび方法Cは、PTFE粒子の分散液に上記力を加える方法の一例であり、本発明の製造方法は、上記各例に示す方法を用いる場合に限定されない。 Methods A1 to A3, Method B and Method C are examples of a method for applying the above force to the dispersion of PTFE particles, and the production method of the present invention is not limited to the case where the methods shown in the above examples are used.
形状や内容積を含め、分散液に上記力を加えるためのチャンバーの構成は特に限定されないが、市販の装置(例えば、スギノマシン製アルティマイザー)を応用してもよい。アルティマイザーは、本来、顔料、フィラー、触媒などの各種材料の粉砕、微粒化を行う微粒化分散装置であり、PTFE含有固形物を得るための応用は、本発明者が見出したものである。 The configuration of the chamber for applying the force to the dispersion liquid including the shape and the internal volume is not particularly limited, but a commercially available device (for example, an optimizer manufactured by Sugino Machine) may be applied. The optimizer is originally a pulverizing / dispersing device that pulverizes and atomizes various materials such as pigments, fillers, and catalysts, and the present inventors have found an application for obtaining a PTFE-containing solid.
チャンバーの一例を図1に示す。図1に示すチャンバー1は、その内部空間2の形状が、底面付近の周縁部が切り取られた略円錐状であり、当該周縁部に、分散液を噴射する一対のノズル3a、3bが、その噴射口が内部空間2に面するように配置されている。ノズル3a、3bは、各々の噴射方向4a、4bが互いに交わる位置関係にある。ノズル3a、3bには、チャンバー1の構造体5の内部に形成された供給路6a、6bを経由して、供給口7から分散液を供給できる。略円錐状である内部空間2の頂点付近には、チャンバー1内(内部空間2内)で形成された固形物を排出する排出口8が形成されている。排出口8の形状は特に限定されず、例えば、円形状であればよい。
An example of the chamber is shown in FIG. The
図1に示すチャンバー1では、加圧した分散液を供給口7および供給路6a、6bを介してノズル3a、3bに供給することにより、分散液を内部空間2内に噴射し、互いに衝突させることができる(方法A3を実現できる)。また、同様の構造を有するチャンバー1を用い、配置するノズルを1つにしたり、あるいは、ノズル3a、3bの噴射方向4a、4bを制御することにより、分散液を内部空間2内に噴射し、チャンバー1の内壁(内部空間2の壁面)に衝突させることができる(方法A1を実現できる)。
In the
チャンバー1は密閉可能な構造であることが好ましく、チャンバー1を必要に応じて密閉することにより、より効率的に分散液に力を加えることができる。チャンバー1には、必要に応じて、内部空間2内の圧力を調整するための圧力調整口が設けられていてもよく、圧力調整口には、例えば、圧力調整弁が配置されていればよい。以降の図2〜図4に示すチャンバー1においても同様である。
The
加圧した分散液をノズル3a、3bに供給する方法は特に限定されず、例えば、高圧ポンプによって加圧した分散液を供給口7から供給すればよい。図2に示すようなチャンバー1を用い、分散液とポンプにより加圧した水(加圧水)とを、ノズル3a、3bの直前に設けられた混合弁9へ、互いに異なる供給路を経由して供給し、混合弁9で両者を混合した後に、ノズル3a、3bに供給してもよい。図2に示すチャンバー1では、加圧水は供給口7および供給路6a、6bを介して、分散液は供給口17a、17b、および、供給路16a、16bを介して、混合弁9に供給される。
A method for supplying the pressurized dispersion liquid to the
チャンバーの別の一例を図3に示す。図3に示すチャンバー1では、その内部空間2の一方の端部に、自在に回転可能な球体10が配置されており、他方の端部に、分散液を噴射するノズル3が、その噴射口が内部空間2に面するように配置されている。ノズル3と球体10とは、ノズル3の噴射方向4が球体10と交わる位置関係にある。ノズル3には、チャンバー1の構造体5の内部に形成された供給路6を経由して、供給口7から分散液を供給できる。内部空間2におけるノズル3と球体10との間の壁面には、チャンバー1内(内部空間2内)で形成された固形物を排出する排出口8が形成されている。
Another example of the chamber is shown in FIG. In the
図3に示すチャンバー1では、加圧した分散液を供給口7および供給路6を介してノズル3に供給することにより、分散液を内部空間2内に噴射して、チャンバー1内に配置された部材である(チャンバー1内の物体である)球体10に衝突させることができる(方法A1を実現できる)。このとき、ノズル3の噴射方向4が球体10の中心から外れるようにノズル3および球体10を配置することにより、分散液の噴射によって球体10を回転させることができ、分散液の衝突によるチャンバー1内部の摩耗を抑制できる。
In the
球体10には、分散液の衝突によって変形しない材料を用いることが好ましく、例えば、セラミック、金属(高い硬度を有する合金類が好ましい)、ダイヤモンドなどからなる球体10とすればよい。
The
チャンバーの別の一例を図4に示す。図4に示すチャンバー1では、円筒状の外周体11の内部に、一対の中子12a、12bが収容されている。中子12a、12bは、各々、円柱体の一方の端面に円錐台が接合された形状を有しており、各々の中子における円錐台の上面13a、13bが、一定の間隔dを置いて互いに対向するように配置されている。外周体11および中子12a、12bの中心軸は、ほぼ同一である。外周体11の一端には、分散液を供給する供給口7が形成されており、供給口7に近い中子12aの外径は、外周体11の内径よりも小さく、供給口7から遠い中子12bの外径は、外周体11の内径と同一である。また、中子12bには、その上面13bにおける中央部から中子12bの内部を通り、チャンバー1の外部へ通じる排出路14が形成されている。中子12aは、支持部材(図示せず)を介して、外周体11により支持されている。
Another example of the chamber is shown in FIG. In the
中子12a、bの位置を調整し、間隔dの値を適切に制御することにより、上面13a、13b間の空隙15をスリット状の狭窄部とすることができ、加圧した分散液を供給口7からチャンバー1に供給することにより、分散液を、チャンバー内に配置された狭窄部(空隙15)を通過させることができる(方法A2を実現できる)。分散液は空隙15を通過した後に排出路14に流入し、チャンバー1の排出口8から、PTFE含有固形物として排出される。
By adjusting the positions of the
供給する分散液の圧力(供給圧)は、チャンバーの形状や内容積、間隔dの大きさ、供給する分散液の量などにより自由に設定すればよいが、供給圧が過小である場合、固形物を得ることが困難となることがある。 The pressure of the dispersion to be supplied (supply pressure) may be freely set depending on the shape and inner volume of the chamber, the size of the interval d, the amount of the dispersion to be supplied, etc. If the supply pressure is too low, It may be difficult to obtain things.
図1〜図4に示す各チャンバー1において、排出口8に管体(第1の管体)を接続し、当該接続された管体から、管体の内壁全体と接触させながら固形物を排出することが好ましい。排出口8から排出された固形物が第1の管体を通過する際に、PTFE粒子同士を結着させる力をさらに加えることができ、より自己形状保持性に優れ、強度などの機械的特性が向上した固形物を得ることができる。
1-4, a tubular body (first tubular body) is connected to the discharge port 8 in each
また、このような固形物は、強度などの機械的特性が向上した成形体とすることができ、例えば、第1の管体の形状、内径、長さなどを選択することにより、乾燥後におけるMD方向(流れ方向:この場合、管体から排出される方向)の引張強度が、1MPa以上、場合によっては、2MPa以上、あるいは、2.5MPa以上の成形体を得ることができる。固形物および成形体の強度が向上する原因としては、第1の管体の通過により、固形物および成形体の表面に、PTFE粒子同士がより強固に結着したスキン層が形成されることが考えられる。また、第1の管体と固形物の表面との間に生じた摩擦力により、固形物の内部に剪断力が生じ、PTFE粒子同士のさらなる結着が促進されることも考えられる。なお、管体の内壁全体と接触させながら固形物を排出するためには、排出口8の形状や径、管体の形状や内径、長さなどを選択すればよい。
Further, such a solid material can be formed into a molded body having improved mechanical properties such as strength. For example, by selecting the shape, inner diameter, length, etc. of the first tubular body, A molded body having a tensile strength in the MD direction (flow direction: in this case, the direction of discharging from the tube) of 1 MPa or more, and in some
接続する第1の管体の形状、内径、長さなどは特に限定されず、チャンバー1の形状や内容積、チャンバー1に供給する分散液の量などに応じて、自由に設定できる。基本的に、管体が長いほど、得られる固形物の自己形状保持性や機械的特性が向上する傾向を示すため、管体の最小内径よりも、管体の長さが大きいことが好ましい。一例として、分散液の処理速度が0.1〜0.5L/min程度の場合、チャンバー1に接続する管体の内径は1mm〜10mm程度の範囲、管体の長さは1mm〜5000mm程度の範囲であってもよい。なお、図4に示すチャンバー1では、排出路14の形状によっては、排出路14が上記管体の役割を担うこともできる。
The shape, inner diameter, length, and the like of the first tubular body to be connected are not particularly limited, and can be freely set according to the shape and inner volume of the
より効率よく固形物に力を加えるためには、第1の管体の最小内径が、排出口8の径以下であることが好ましい。また、排出口8から離れるに従い、内径が次第に変化する(即ち、内面がテーパー状の)管体であってもよく、この場合、内径が、排出口8から離れるに従い次第に小さくなることが好ましい。 In order to apply force to the solid more efficiently, it is preferable that the minimum inner diameter of the first tubular body is equal to or smaller than the diameter of the discharge port 8. Further, it may be a tubular body whose inner diameter gradually changes as it moves away from the discharge port 8 (that is, the inner surface is tapered). In this case, it is preferable that the inner diameter gradually decreases as it moves away from the discharge port 8.
本発明の製造方法により得られる固形物、例えば、図1〜図4に示す排出口8から排出された固形物を、さらに変形させてもよい。変形の形状および変形させる方法は特に限定されず、例えば、上記第1の管体を通過させることにより紐状の固形物を、スリットを通過させることによりシート状の固形物を得ることができる。あるいは、固形物を押出成形に用いられる各種ダイ(口金)を通過させてもよく、ダイの形状を選択することにより、紐状、シート状、繊維状などの様々な形状を有する固形物を得ることができる。紐状、シート状あるいは繊維状などの形状に変形された固形物は、例えば、延伸、圧延などによる変形をさらに加えてもよい。 You may further deform | transform the solid substance obtained by the manufacturing method of this invention, for example, the solid substance discharged | emitted from the discharge port 8 shown in FIGS. The shape of the deformation and the method of deforming are not particularly limited. For example, a string-like solid can be obtained by passing the first tubular body, and a sheet-like solid can be obtained by passing the slit. Alternatively, the solid material may be passed through various dies (die) used for extrusion molding, and solid materials having various shapes such as a string shape, a sheet shape, and a fiber shape are obtained by selecting the shape of the die. be able to. For example, the solid material deformed into a string shape, a sheet shape, or a fiber shape may be further deformed by stretching, rolling, or the like.
方法Cに用いた第2の管体から排出された固形物に対しても上記と同様に、さらに変形を加えてもよい。 Similarly to the above, the solid matter discharged from the second tubular body used in the method C may be further modified.
このように、本発明の製造方法によれば、得られる固形物の形状の自由度を高くでき、例えば、得られる固形物の最小厚さを、20μm以上、製造条件によっては、20μmを超え、1mm以上、あるいは、2cm以上とすることが可能である。逆に、得られる固形物の最大厚さを、5cm以下とすることもできる。なお、固形物の厚さとは、例えば、固形物が紐状である場合には、その径を、固形物がシート状である場合には、その厚さを示す。 Thus, according to the production method of the present invention, the degree of freedom of the shape of the obtained solid can be increased, for example, the minimum thickness of the obtained solid is 20 μm or more, depending on the production conditions, exceeds 20 μm, It can be 1 mm or more, or 2 cm or more. Conversely, the maximum thickness of the obtained solid material can be 5 cm or less. In addition, the thickness of a solid substance shows the diameter, for example, when a solid substance is a string form, and the thickness when a solid substance is a sheet form.
得られる固形物の最小厚さ、最大厚さは、排出口8の径、排出口8に接続される上記第1の管体の(最小)内径、第2の管体の(最小)内径、固形物を変形させるためのダイの形状などを選択することにより、制御できる。例えば、最小内径が20μmを超える第1の管体を排出口8に接続することにより、最大厚さ(最大径)が20μmを超える固形物を得ることができる。 The minimum thickness and the maximum thickness of the obtained solid matter are the diameter of the discharge port 8, the (minimum) inner diameter of the first tube connected to the discharge port 8, the (minimum) inner diameter of the second tube, It can be controlled by selecting a die shape or the like for deforming the solid material. For example, by connecting a first tubular body having a minimum inner diameter exceeding 20 μm to the discharge port 8, a solid material having a maximum thickness (maximum diameter) exceeding 20 μm can be obtained.
本発明の製造方法では、分散液に連続的に上記力を加えることにより、連続的に固形物を得ることができる。即ち、バッチ生産法ではなく、連続生産法とすることができる。例えば、分散液を、図1〜図4に示すチャンバー1に連続的に供給し、チャンバー1から固形物を連続的に排出すればよい。
In the production method of the present invention, a solid can be continuously obtained by applying the above force continuously to the dispersion. That is, not a batch production method but a continuous production method. For example, the dispersion may be continuously supplied to the
また例えば、分散液を方法Cで用いる第2の管体に連続的に供給し、第2の管体から固形物を連続的に排出すればよい。 Further, for example, the dispersion may be continuously supplied to the second tube used in Method C, and the solid material may be continuously discharged from the second tube.
この場合、チャンバーまたは管体を、供給口および排出口以外には物質が出入りする開口がない構造とすれば、チャンバーまたは管体に供給される分散液の質量と、チャンバーまたは管体から排出されるPTFE含有固形物との質量とを、実質的に同一とすることができる。このような連続製造の初期段階では、おそらくは分散液に十分な力が加わらないために、チャンバーなどから液体が排出されることがある。しかし、初期段階を脱し、分散液に十分な力が加わる安定した状態が一度達成されれば、その後、分散液はその全量がPTFE含有固形物へと変化する。これ以降、排出されたPTFE含有固形物からの蒸発により失われる微量の水などを除けば、供給される分散液と得られたPTFE含有固形物とは同じ質量となる。このように、本発明の製造方法によれば、固形分を含む液相の原料(分散液)の実質的に全てを固相一相の中間体(PTFE含有固形物)へと変化させることができる。 In this case, if the chamber or tube has a structure other than the supply port and the discharge port, there is no opening through which substances enter and exit, and the mass of the dispersion supplied to the chamber or tube and the chamber or tube are discharged from the chamber or tube. The mass of the PTFE-containing solid material can be made substantially the same. In such an initial stage of continuous production, liquid may be discharged from the chamber or the like, probably because sufficient force is not applied to the dispersion. However, once the initial stage is reached and a stable state in which a sufficient force is applied to the dispersion is achieved, the entire amount of the dispersion is then changed to a PTFE-containing solid. Thereafter, except for a small amount of water lost by evaporation from the discharged PTFE-containing solid material, the supplied dispersion and the obtained PTFE-containing solid material have the same mass. As described above, according to the production method of the present invention, substantially all of the liquid phase raw material (dispersion) containing the solid content can be changed to a solid phase single phase intermediate (PTFE-containing solid). it can.
分散液におけるPTFE粒子の含有率は特に限定されないが、自己形状保持性と変形性とのバランスに優れる固形物を得るためには、例えば、その下限が40質量%以上であればよく、40質量%を超えることが好ましく、45質量%を超えることがより好ましく、50質量%以上、55質量%以上の順にさらに好ましい。また、分散液におけるPTFE粒子の含有率の上限は、分散液の安定性および上記と同様の理由から、例えば、70質量%以下であればよく、65質量%以下がより好ましい。 The content of PTFE particles in the dispersion is not particularly limited, but in order to obtain a solid having an excellent balance between self-shape retention and deformability, for example, the lower limit may be 40% by mass or more, and 40% by mass. %, More preferably more than 45% by mass, and even more preferably in the order of 50% by mass or more and 55% by mass or more. Moreover, the upper limit of the content rate of the PTFE particles in the dispersion may be, for example, 70% by mass or less, and more preferably 65% by mass or less, for the same reason as described above.
分散液に力を加える方法、条件などにもよるが、基本的に、分散液におけるPTFE粒子の含有率が大きくなるに従い、得られる固形物の自己形状保持性が向上し、PTFE粒子の含有率が小さくなるに従い、得られる固形物の変形性が向上する傾向を示す。 Although depending on the method and conditions for applying force to the dispersion, basically, as the content of PTFE particles in the dispersion increases, the self-shape retention of the resulting solid improves, and the content of PTFE particles As the value becomes smaller, the deformability of the obtained solid matter tends to be improved.
PTFE粒子の平均粒径は、通常、0.1μm〜40μmの範囲であり、0.2μm〜1μmの範囲が好ましい。 The average particle diameter of the PTFE particles is usually in the range of 0.1 μm to 40 μm, and preferably in the range of 0.2 μm to 1 μm.
分散液における界面活性剤の含有率は特に限定されないが、自己形状保持性と変形性とのバランスに優れる固形物を得るためには、0.01質量%〜15質量%の範囲が好ましく、0.1質量%〜10質量%の範囲、1質量%〜9質量%の範囲、1.5質量%〜9質量%の範囲、および、2質量%〜7質量%の範囲の順に、より好ましい。界面活性剤の含有率が好ましい範囲にあれば、PTFE相と水相との分離を抑制しながらPTFE含有固形物を得ることが容易になる。 The content of the surfactant in the dispersion is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01% by mass to 15% by mass in order to obtain a solid having an excellent balance between self-shape retention and deformability. More preferably in the order of 0.1 mass% to 10 mass%, 1 mass% to 9 mass%, 1.5 mass% to 9 mass%, and 2 mass% to 7 mass%. If the content of the surfactant is within a preferable range, it becomes easy to obtain a PTFE-containing solid while suppressing the separation of the PTFE phase and the aqueous phase.
界面活性剤の種類は非イオン性である限り特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、グリセリン脂肪酸エステルなどを用いればよい。100℃からPTFEの融点程度の温度範囲において分解する界面活性剤を用いることが好ましく、この場合、得られた固形物を焼成する際に界面活性剤が分解され、焼成により形成されたPTFE成形体中に残留する界面活性剤の量を低減できる。 The type of the surfactant is not particularly limited as long as it is nonionic, and for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene derivative, glycerin fatty acid ester and the like may be used. It is preferable to use a surfactant that decomposes in a temperature range from 100 ° C. to the melting point of PTFE. In this case, the surfactant is decomposed when the obtained solid is fired, and a PTFE molded body formed by firing. The amount of the surfactant remaining therein can be reduced.
分散液として、市販されているPTFEディスパージョンを用いてもよい。市販のPTFEディスパージョンとしては、例えば、旭硝子社製(元:旭硝子フロロポリマーズ社製)AD938、AD911、AD912、AD1、AD639、AD936などのADシリーズ、ダイキン工業社製D1、D2、D3などのDシリーズを用いればよい。これら市販のPTFEディスパージョンは、通常、非イオン性界面活性剤を含んでいる。 A commercially available PTFE dispersion may be used as the dispersion. Examples of commercially available PTFE dispersions include AD series such as AD938, AD911, AD912, AD1, AD639, and AD936 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (former Asahi Glass Fluoropolymers Co., Ltd.), D1, D2, and D3 manufactured by Daikin Industries, Ltd. A series may be used. These commercially available PTFE dispersions usually contain a nonionic surfactant.
分散液は、PTFE粒子、水および界面活性剤以外の物質を含んでいてもよい。 The dispersion may contain substances other than PTFE particles, water, and a surfactant.
本発明のPTFE成形体の製造方法は、上述した方法により得られたPTFE含有固形物に含まれる水の量を低減させる工程(乾燥工程)を含んでいる。乾燥工程の具体的な方法は特に限定されず、例えば、得られた固形物を、50℃〜200℃の温度に昇温し、1分〜60分程度保持すればよい。 The method for producing a PTFE molded product of the present invention includes a step (drying step) of reducing the amount of water contained in the PTFE-containing solid obtained by the above-described method. The specific method of a drying process is not specifically limited, For example, the obtained solid substance should just be heated up to the temperature of 50 to 200 degreeC, and should be hold | maintained about 1 minute-60 minutes.
また、本発明の成形体の製造方法では、乾燥工程を経た固形物を、さらに焼成しても(焼成工程)よい。焼成工程の具体的な方法は特に限定されず、例えば、乾燥工程を経た固形物を、電気炉中に収容し、PTFEの融点以上の温度(327℃〜400℃程度、好ましくは360℃〜380℃)にまで加熱し、1分〜60分程度保持すればよい。なお、乾燥、焼成の時間は、固形物の厚さなどに応じて適宜設定すればよい。 Moreover, in the manufacturing method of the molded object of this invention, the solid substance which passed through the drying process may be further baked (baking process). The specific method of a baking process is not specifically limited, For example, the solid substance which passed through the drying process is accommodated in an electric furnace, and the temperature more than melting | fusing point of PTFE (about 327 to 400 degreeC, Preferably it is 360 to 380 degreeC). C.) and hold for about 1 to 60 minutes. In addition, what is necessary is just to set the time of drying and baking suitably according to the thickness etc. of a solid substance.
乾燥工程、あるいは、乾燥および焼成工程を経て形成されたPTFE成形体は、そのまま製品としてもよいし、必要に応じて、圧延、延伸などの工程をさらに加えてもよい。 The PTFE molded body formed through the drying step or the drying and firing steps may be used as a product as it is, and steps such as rolling and stretching may be further added as necessary.
本発明の成形体の製造方法によれば、形成する成形体の形状の自由度を高くできる。例えば、最小厚さが、20μm以上、固形物の製造条件などによっては、20μmを超え、1mm以上、あるいは、2cm以上の成形体を形成することができる。逆に、最大厚さが、5cm以下の成形体を形成することも可能である。 According to the method for producing a molded body of the present invention, the degree of freedom of the shape of the molded body to be formed can be increased. For example, a molded body having a minimum thickness of 20 μm or more, exceeding 20 μm, or 1 mm or more, or 2 cm or more can be formed depending on the solid production conditions. Conversely, it is possible to form a molded body having a maximum thickness of 5 cm or less.
また、本発明の成形体の製造方法ではPTFE成形体を連続的に形成でき、バッチ生産法が基本である従来の製造方法に比べて、より生産性に優れる製造方法とすることができる。 Moreover, in the manufacturing method of the molded object of this invention, a PTFE molded object can be formed continuously and it can be set as the manufacturing method which is more excellent in productivity compared with the conventional manufacturing method which is based on a batch production method.
なお、本発明により得られるPTFE含有固形物は、PTFE成形体の製造工程において形成される中間生成物であるともいえるが、固形物の状態で流通させることも可能である。 In addition, although it can be said that the PTFE containing solid substance obtained by this invention is an intermediate product formed in the manufacturing process of a PTFE molded object, it is also possible to distribute | circulate in the state of a solid substance.
以下、実施例により、本発明をより詳細に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples shown below.
(実施例1)
実施例1では、分散液に、市販のPTFEディスパージョンである旭硝子社製AD938(PTFE粒子の含有率60質量%、PTFE粒子の平均粒径0.3μm、界面活性剤の含有率3質量%)を用い、図1に示すチャンバー1を用いてシート状の固形物を形成し、形成した固形物を乾燥および焼成してPTFEシートを作製した。AD938に含まれる界面活性剤の種類は、非イオン性界面活性剤であり、その曇点は約60℃である。
(Example 1)
In Example 1, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (PTFE particle content: 60 mass%, PTFE particle average particle size: 0.3 μm, surfactant content: 3 mass%) is a commercially available PTFE dispersion. 1 was used to form a sheet-like solid using the
チャンバー1の内部空間2の容積(チャンバー1の内容積)は200cm3とし、チャンバー内に、円形の噴射口(0.25mmφ)を有する一対のノズル3a、3bを配置した。ノズルの先端における噴射口が形成された部分には、ダイヤモンドを用い、各々のノズルの噴射方向4a、4bが交わるようにノズル3a、3bを配置した。排出口8(円形、径10mm)には、断面の形状が円形である内径10mm、長さ1000mmの管体(第1の管体)を接続した。
The volume of the
このようなチャンバー1に上記分散液(液温25℃)を供給し、ノズル3a、3bから分散液を噴射させた。分散液の供給量を約3L/分、分散液の噴射圧を180MPaとした。チャンバー1、および、分散液に対する加熱は特に行わなかった。
The dispersion liquid (
噴射開始から十数秒後、管体の先端から、紐状(円柱状)のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。 Ten seconds after the start of injection, string-like (cylindrical) PTFE-containing solid matter is discharged from the tip of the tube, and the discharged solid matter contains water and a surfactant and is not supported by the support. It was possible to maintain its own shape.
管体の先端から排出された固形物の温度を測定したところ、噴射開始から30秒程度経過した後に約70℃で安定した。チャンバー1内における固形物が形成された分散液の温度はこの温度以上であると考えられ、即ち、この実験では、分散液の温度にして70℃以上の温度域においてPTFE粒子同士の結着が行われたと考えられる。
When the temperature of the solid matter discharged from the tip of the tube body was measured, it was stabilized at about 70 ° C. after about 30 seconds from the start of injection. It is considered that the temperature of the dispersion liquid in which the solid matter is formed in the
続いて、管体における排出口8に接続されている端面とは反対側の端面に、固形物をシート状に成形するためのTダイ(ダイ幅320μm)を接続し、上記と同様に、ノズル3a、3bから分散液を噴射させた。チャンバー1への分散液の供給は連続して行い、Tダイの吐出口の下には、ダイから吐出される固形物を連続的に受ける支持体としてアルミ箔を配置し、当該アルミ箔を2m/分の速度で移動させた。
Subsequently, a T die (die width 320 μm) for forming a solid material into a sheet shape is connected to the end surface of the tubular body opposite to the end surface connected to the discharge port 8. The dispersion was sprayed from 3a and 3b. The dispersion liquid is continuously supplied to the
噴射開始から数秒後、ダイから、シート状に成形された固形物(幅5cm、厚さ500μm)がアルミ箔上に連続して排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体であるアルミ箔なしに自らの形状を保持可能であった。続いて、得られた固形物を、90℃で15分乾燥させた後、370℃で10分焼成させたところ、クラックなどの発生の無い、均一な厚さを有するPTFEシート(厚さ350μm)が得られた。
A few seconds after the start of spraying, a solid material (
同様の実験を、ノズルの噴射口の径を0.05mmφ〜0.5mmφの範囲、分散液の噴射圧を30MPa〜300MPaの範囲、分散液の供給量を0.3L/分〜30L/分の範囲で、それぞれ変化させて行ったところ、同様のPTFEシートを作製できた。 The same experiment was conducted by changing the nozzle orifice diameter in the range of 0.05 mm to 0.5 mm, the dispersion injection pressure in the range of 30 MPa to 300 MPa, and the dispersion supply amount in the range of 0.3 L / min to 30 L / min. The same PTFE sheet could be produced by changing each within the range.
(実施例2)
実施例2では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、図4に示すチャンバー1を用いて紐状の固形物を形成し、形成した固形物を乾燥および焼成して、紐状のPTFE成形体を作製した。
(Example 2)
In Example 2, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used as the dispersion, a string-like solid was formed using the
チャンバー1の内容積は200cm3とし、中子12a、12bの位置を調整することにより、スリット状の狭窄部の間隔dを0.1mmとした。排出口8(円形、径10mm)には、断面の形状が円形である内径1.6mm、長さ200mmの管体(第1の管体)を接続した。
The internal volume of the
このようなチャンバー1に、245MPaに加圧した上記分散液(液温25℃)を供給した。分散液の供給量は約0.5L/分とした。チャンバー1および分散液に対する加熱は特に行わなかった。
The above dispersion liquid (liquid temperature: 25 ° C.) pressurized to 245 MPa was supplied to such a
分散液の供給を始めてから十数秒後、管体の先端から、紐状(円柱状)のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。 Ten seconds after starting the supply of the dispersion, the string-like (columnar) PTFE-containing solid is discharged from the tip of the tube, and the discharged solid contains water and a surfactant and is supported. It was possible to maintain its own shape without support by the body.
管体の先端から排出された固形物の温度を測定したところ、供給を始めてから20秒程度経過した後に約80℃で安定した。 When the temperature of the solid matter discharged from the tip of the tube was measured, it was stabilized at about 80 ° C. after about 20 seconds from the start of supply.
続いて、得られた固形物を、90℃で30分乾燥させた後、370℃で20分焼成させたところ、クラックなどの発生の無い、紐状(円柱状)のPTFE成形体(直径1.7mm)が得られた。
Subsequently, the obtained solid was dried at 90 ° C. for 30 minutes and then baked at 370 ° C. for 20 minutes. As a result, a string-like (columnar) PTFE molded body (
同様の実験を、分散液の供給圧を100MPa〜300MPaの範囲、間隔dを1μm〜1mmの範囲で、それぞれ変化させて行ったところ、同様のPTFE成形体を作製できた。 The same experiment was conducted by changing the supply pressure of the dispersion liquid in the range of 100 MPa to 300 MPa and the interval d in the range of 1 μm to 1 mm, and the same PTFE molded body could be produced.
(実施例3)
実施例3では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、図5に示す管体(第2の管体)21を用いて紐状のPTFE固形物を形成した。管体21は、分散液の流れを妨げるバリアとして、その一方の端部22の近傍にL字状の屈曲部23を有する。管体21の内径は10mm、長さは200mmとし、屈曲部23の位置は管体21の一方の端部22から30mmとした。
(Example 3)
In Example 3, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used for the dispersion, and a string-like PTFE solid was formed using the tube (second tube) 21 shown in FIG. The
このような管体21と、分散液の供給路26の末端に配置されたノズル25(円形の噴射口(0.15mmφ)を有する)とを、ノズル25が管体21の中心軸上に位置し、管体21の他方の端部24とノズル25との距離が5mmとなるように互いに配置した後(図5参照)、ノズル25から分散液を管体21の内部に噴射させた。ノズル25への分散液の供給量を約0.5L/min、分散液の液温を25℃とし、分散液の噴射圧を160MPaとした。管体21および分散液に対する加熱は特に行わなかった。
Such a
噴射開始から数秒後、管体21の端部22から、紐状のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。
A few seconds after the start of injection, the string-like PTFE-containing solid matter is discharged from the
管体の端部から排出された固形物の温度を測定したところ、噴射開始から40秒程度経過した後に約60℃で安定した。 When the temperature of the solid matter discharged from the end of the tube was measured, it was stabilized at about 60 ° C. after about 40 seconds had elapsed since the start of injection.
同様の実験を、分散液の噴射圧を200MPa〜240MPaの範囲で変化させて行ったところ、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 A similar experiment was performed by changing the spray pressure of the dispersion in the range of 200 MPa to 240 MPa. As a result, a similar PTFE-containing solid material could be obtained.
同様の実験を、分散液におけるPTFE粒子の含有率を変化させて行ったところ、当該含有率を54質量%および48質量%とした場合においても、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 The same experiment was conducted by changing the content of PTFE particles in the dispersion, and the same PTFE-containing solid matter could be obtained even when the content was 54 mass% and 48 mass%. .
(実施例4)
実施例4では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、図6に示す管体(第2の管体)31を用いて紐状のPTFE固形物を形成した。管体31は、分散液の流れを妨げるバリアとして、その一方の端部22の近傍にT字状の屈曲部27を有する。管体31の内径は10mm、長さ(一方の端部22から他方の端部24までの長さ)は200mmとし、屈曲部27の位置は管体31の一方の端部22から30mmとした。
Example 4
In Example 4, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used as the dispersion, and a string-like PTFE solid was formed using the tube (second tube) 31 shown in FIG. The
このような管体31と、分散液の供給路26の末端に配置されたノズル25(円形の噴射口(0.15mmφ)を有する)とを、ノズル25が管体31の中心軸上に位置し、管体31の他方の端部24とノズル25との距離が5mmとなるように互いに配置した後(図6参照)、ノズル25から分散液を管体31の内部に噴射させた。ノズル25への分散液の供給量を約0.5L/分、分散液の液温を25℃とし、分散液の噴射圧を240MPaとした。管体31および分散液への加熱は特に行わなかった。
Such a
噴射開始から数秒後、管体31の端部22から、紐状のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。このとき、端部22とともに「T字」の開放端部を構成する端部28からは、紐状のPTFE含有固形物は排出されなかった。上記噴射を複数回行ったところ、それぞれの場合において、端部22または端部28のいずれか一方の端部のみから紐状のPTFE含有固形物が排出された。
A few seconds after the start of injection, the string-like PTFE-containing solid matter is discharged from the
管体の端部から排出された固形物の温度を測定したところ、噴射開始から20秒程度経過した後に約80℃で安定した。 When the temperature of the solid matter discharged from the end of the tube body was measured, it was stabilized at about 80 ° C. after about 20 seconds had elapsed from the start of injection.
同様の実験を、分散液の噴射圧を200MPaとして行ったところ、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 When the same experiment was conducted with the dispersion spraying pressure set to 200 MPa, a similar PTFE-containing solid material could be obtained.
同様の実験を、分散液におけるPTFE粒子の含有率を変化させて行ったところ、当該含有率を54質量%および48質量%とした場合においても、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 The same experiment was conducted by changing the content of PTFE particles in the dispersion, and the same PTFE-containing solid matter could be obtained even when the content was 54 mass% and 48 mass%. .
(実施例5)
実施例5では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、図7に示す管体(第2の管体)41を用いて紐状のPTFE固形物を形成した。管体41は、分散液の流れを妨げるバリアとして、その長さ方向の中央部に、内径が変化した狭窄部29を有する。管体41の長さは400mmとし、一方の端部22から長さ200mmの範囲の内径を2mm、他方の端部から長さ200nmの範囲の内径を10mmとした。即ち、管体41では、狭窄部29において、その内径が10mmから2mmへと変化することになる。
(Example 5)
In Example 5, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used as the dispersion, and a string-like PTFE solid was formed using a tube (second tube) 41 shown in FIG. The
このような管体41と、分散液の供給路26の末端に配置されたノズル25(円形の噴射口(0.15mmφ)を有する)とを、ノズル25が管体41の中心軸上に位置し、内径が10mmである管体41の端部24とノズル25との距離が5mmとなるように互いに配置した後(図7参照)、ノズル25から分散液を管体41の内部に噴射させた。ノズル25への分散液の供給量を約0.5L/分、分散液の液温を25℃とし、分散液の噴射圧を240MPaとした。管体41および分散液への加熱は特に行わなかった。
Such a
噴射開始から数秒後、管体41の端部22から、紐状のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。
Several seconds after the start of injection, the string-like PTFE-containing solid matter is discharged from the
管体の端部から排出された固形物の温度を測定したところ、噴射開始から20秒程度経過した後に約80℃で安定した。 When the temperature of the solid matter discharged from the end of the tube body was measured, it was stabilized at about 80 ° C. after about 20 seconds had elapsed from the start of injection.
同様の実験を、分散液の噴射圧を200MPaとして行ったところ、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 When the same experiment was conducted with the dispersion spraying pressure set to 200 MPa, a similar PTFE-containing solid material could be obtained.
同様の実験を、分散液におけるPTFE粒子の含有率を変化させて行ったところ、当該含有率を54質量%および48質量%とした場合においても、同様のPTFE含有固形物を得ることができた。 The same experiment was conducted by changing the content of PTFE particles in the dispersion, and the same PTFE-containing solid matter could be obtained even when the content was 54 mass% and 48 mass%. .
(実施例6)
実施例1〜5において得られた紐状およびシート状の固形物を、それぞれ、水の中に入れたまま放置したところ、365日経過した後も、当該固形物は、水の中に入れる前の形状を保持していた。
(Example 6)
The string-like and sheet-like solids obtained in Examples 1 to 5 were left standing in water, respectively, and after 365 days had passed, the solids were not put in water. The shape of was retained.
また、実施例1〜5において得られた紐状およびシート状の固形物を、それぞれ、90℃で15分乾燥させた後、メッシュ1μmの篩に乗せて当該篩を振動させたが、粒子状の物体は得られなかった。 The string-like and sheet-like solids obtained in Examples 1 to 5 were each dried at 90 ° C. for 15 minutes, and then placed on a 1 μm mesh sieve to vibrate the sieve. This object was not obtained.
(実施例7)
実施例7では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、U字状の管体(第2の管体)を用いて紐状のPTFE固形物を形成した。管体は、分散液の流れを妨げるバリアとして、その一方の端部と他方の端部との間の中間に屈曲部を有する。管体の内径は8mm、長さは200mmとした。
(Example 7)
In Example 7, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used for the dispersion, and a string-like PTFE solid was formed using a U-shaped tube (second tube). The tube body has a bent portion in the middle between one end portion and the other end portion as a barrier that prevents the flow of the dispersion liquid. The inner diameter of the tube was 8 mm and the length was 200 mm.
このような管体と、分散液の供給路の末端に配置されたノズル(円形の噴射口(0.15mmφ)を有する)とを、ノズルが管体の中心軸上に位置し、管体の一方の端部とノズルとの距離が5mmとなるように互いを配置した後、当該ノズルから分散液を管体の内部に噴射させた。 Such a tube body and a nozzle (having a circular injection port (0.15 mmφ)) disposed at the end of the dispersion supply path are arranged on the central axis of the tube body. After arranging each other so that the distance between one end and the nozzle was 5 mm, the dispersion liquid was sprayed from the nozzle into the tube.
ノズルへの分散液の供給量を約0.5L/min、分散液の液温を25℃とし、分散液の噴射圧を100MPaおよび150MPaとした。管体および分散液への加熱は特に行わなかった。 The amount of the dispersion supplied to the nozzle was about 0.5 L / min, the temperature of the dispersion was 25 ° C., and the injection pressure of the dispersion was 100 MPa and 150 MPa. No particular heating was performed on the tube and the dispersion.
噴射開始から数秒後、管体の他方の端部から、紐状のPTFE含有固形物が排出され、排出された固形物は、水と界面活性剤とを内包し、支持体による支持なしに自らの形状を保持可能であった。 A few seconds after the start of injection, the string-like PTFE-containing solid matter is discharged from the other end of the tube, and the discharged solid matter contains water and a surfactant and is not supported by the support itself. It was possible to keep the shape of.
管体の端部から排出された固形物の温度を測定したところ、噴射開始から40秒程度経過した後に約60℃で安定した。 When the temperature of the solid matter discharged from the end of the tube was measured, it was stabilized at about 60 ° C. after about 40 seconds had elapsed since the start of injection.
次に、管体の端部から排出された紐状の固形物に対して引張試験を実施して、当該固形物のS−S曲線(ストレス−ストレイン曲線)を測定し、当該固形物の最大強度(最大引張強度)および最大伸びを評価した。固形物のS−S曲線は、島津製作所製オートグラフAG−1を用い、引張力を1N、引張速度を100mm/分、チャック間距離を20mmとして測定した。当該試験において固形物を引張る方向は、固形物のMD方向とした。S−S曲線は、噴射圧100MPaおよび150MPaの双方の条件下で得られた固形物に対して、それぞれ測定した。 Next, a tensile test is performed on the string-like solid matter discharged from the end of the tubular body, and the SS curve (stress-strain curve) of the solid matter is measured. Strength (maximum tensile strength) and maximum elongation were evaluated. The SS curve of the solid was measured using an autograph AG-1 manufactured by Shimadzu Corporation with a tensile force of 1 N, a tensile speed of 100 mm / min, and a distance between chucks of 20 mm. The direction in which the solid is pulled in the test is the MD direction of the solid. The SS curves were measured for solids obtained under both injection pressure conditions of 100 MPa and 150 MPa, respectively.
測定したS−S曲線を図8に示す。 The measured SS curve is shown in FIG.
上記S−S曲線の測定とは別に、管体の端部から排出された紐状の固形物を80℃で1時間乾燥させて成形体とし、得られた成形体に対して引張試験を実施して、当該成形体のS−S曲線を測定し、その最大強度および最大伸びを評価した。成形体のS−S曲線は、固形物のS−S曲線と同様に測定した。 Separately from the measurement of the SS curve, the string-like solid matter discharged from the end of the tube is dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain a molded product, and a tensile test is performed on the obtained molded product. Then, the SS curve of the molded body was measured, and its maximum strength and maximum elongation were evaluated. The SS curve of the compact was measured in the same manner as the SS curve of the solid.
測定したS−S曲線を固形物のS−S曲線とともに図8に示し、各サンプルにおける最大強度、最大強度における伸び、および、最大伸びを以下の表1にまとめて示す。 The measured SS curve is shown in FIG. 8 together with the solid SS curve, and the maximum strength, the elongation at the maximum strength, and the maximum elongation in each sample are summarized in Table 1 below.
図8および表1に示すように、乾燥前の固形物および乾燥後の成形体ともに、噴射圧が高いほど、その最大強度が増加し、最大強度における伸びおよび最大伸びが低下する傾向を示した。また、乾燥前の固形物には降伏点が存在しないが、乾燥後の成形体には降伏点が存在することがわかった。これらの結果から、固形物を乾燥させることによりPTFE二次粒子が得られるのではなく、固形物の状態よりも高い引張強度および弾性を有するPTFE成形体が形成できることがわかった。 As shown in FIG. 8 and Table 1, both the solid before drying and the molded article after drying showed that the higher the injection pressure, the greater the maximum strength and the lower the elongation at the maximum strength and the maximum elongation. . Further, it was found that there was no yield point in the solid before drying, but there was a yield point in the molded product after drying. From these results, it was found that PTFE secondary particles were not obtained by drying the solid, but a PTFE molded product having higher tensile strength and elasticity than the solid state could be formed.
(実施例8)
実施例8では、非イオン性界面活性剤を含むPTFE粒子の分散液に当該界面活性剤とは曇点が異なる別の非イオン性界面活性剤を加えることにより、分散液が含む界面活性剤全体としての曇点T1を変化させた分散液サンプルを複数作製し、各分散液をノズルから噴射して固形物を形成する際の上記曇点T1に対する分散液の昇温の程度と、得られた固形物の引張強度との関係を評価した。
(Example 8)
In Example 8, the whole surfactant contained in the dispersion was added to the dispersion of PTFE particles containing the nonionic surfactant by adding another nonionic surfactant having a cloud point different from that of the surfactant. A plurality of dispersion liquid samples with different cloud points T1 were prepared, and the degree of temperature rise of the dispersion liquid with respect to the cloud point T1 when each dispersion liquid was ejected from a nozzle to form a solid was obtained. The relationship with the tensile strength of the solid was evaluated.
分散液には、市販のPTFEディスパージョンであるダイキン工業社製D2CE(PTFE粒子の含有率60質量%、PTFE粒子の平均粒径0.3μm、界面活性剤の含有率5質量%)を用いた。D2CEに含まれる界面活性剤の種類は、非イオン性界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテルであり、その曇点は70.0℃である。 As the dispersion, D2CE manufactured by Daikin Industries, Ltd. (PTFE particle content: 60 mass%, PTFE particle average particle size: 0.3 μm, surfactant content: 5 mass%), which is a commercially available PTFE dispersion, was used. . The type of surfactant contained in D2CE is a nonionic surfactant polyoxyethylene alkyl ether, and its cloud point is 70.0 ° C.
D2CEに対して以下の表2に示す界面活性剤をさらに加え、何も加えなかったサンプル(サンプル5)を含めて、界面活性剤全体としての曇点T1が異なる5種類の分散液サンプル(サンプル1〜5)を作製した。なお、表2に示す界面活性剤は、全て、ポリオキシエチレンアルキルエーテルである。 The surfactants shown in Table 2 below were further added to D2CE, and five types of dispersion samples (samples) having different cloud points T1 as a whole surfactant were included, including a sample (sample 5) in which nothing was added. 1-5) were produced. The surfactants shown in Table 2 are all polyoxyethylene alkyl ethers.
各分散液サンプルにおける曇点は、各サンプルを昇温させながら分散液としての粘度を測定し、測定した粘度が急激に低下した温度とした。この評価方法は、非イオン性界面活性剤を含む水性溶液の粘度が、一般に、当該溶液に含まれる界面活性剤の曇点未満の温度域において液温の上昇とともに増大し、曇点において急減する挙動を示すことに基づいている。各サンプルの粘度の測定には、音叉型振動式粘度計SV−10(A&D社製)を用いた。 The cloud point in each dispersion liquid sample was a temperature at which the viscosity of the dispersion liquid was measured while the temperature of each sample was raised, and the measured viscosity dropped rapidly. In this evaluation method, the viscosity of an aqueous solution containing a nonionic surfactant generally increases as the liquid temperature increases in a temperature range below the cloud point of the surfactant contained in the solution, and rapidly decreases at the cloud point. Based on showing behavior. A tuning fork type vibration viscometer SV-10 (manufactured by A & D) was used to measure the viscosity of each sample.
このように作製した各分散液サンプルを用い、実施例3と同様にして、紐状のPTFE含有固形物を得た。なお、PTFE含有固形物を形成する際には、分散液の噴射圧を100MPa、150MPaおよび180MPaとした。 A string-like PTFE-containing solid was obtained in the same manner as in Example 3 using each of the dispersion samples thus prepared. When forming the PTFE-containing solid material, the spray pressure of the dispersion was set to 100 MPa, 150 MPa, and 180 MPa.
管体21の端部22から排出された固形物の温度T2を測定したところ、噴射開始から30秒程度経過した後に、分散液サンプルの種類に依らず、52.1℃(噴射圧100MPa)、65.3℃(噴射圧150MPa)および77.2℃(噴射圧180MPa)で、それぞれ安定した。管体21内における固形物が形成された分散液の温度は、52.1℃以上(噴射圧100MPa)、65.3℃以上(噴射圧150MPa)および77.2℃以上(噴射圧180MPa)であると考えられる。即ち、この実験では、分散液の温度にして、52.1℃以上(噴射圧100MPa)、65.3℃以上(噴射圧150MPa)および77.2℃以上(噴射圧180MPa)の温度域においてPTFE粒子同士の結着が行われたと考えられる。
When the temperature T2 of the solid matter discharged from the
次に、得られた固形物のS−S曲線を実施例7と同様に測定し、その最大強度、最大伸びを評価した。各サンプルにおける最大強度および最大伸びを、各分散液サンプルの曇点T1と上記固形物の温度T2との温度差Δ(℃)、ならびに、上記温度T2における各分散液サンプルの粘度とともに以下の表3〜5に示す。表3は、分散液の噴射圧が100MPa、表4は、分散液の噴射圧が150MPa、表5は、分散液の噴射圧が180MPaの結果である。なお、当該粘度は、上記固形物の形成とは別に、各分散液サンプルを温度T2に昇温させて、上述した音叉型振動式粘度計を用いて測定した。ただし、分散液の噴射圧が180MPaの場合では、4つのサンプルにおいて得られた固形物の温度T2が曇点T1を超えたため、粘度の測定は省略した。 Next, the SS curve of the obtained solid was measured in the same manner as in Example 7, and the maximum strength and the maximum elongation were evaluated. The maximum strength and maximum elongation in each sample are shown in the following table together with the temperature difference Δ (° C.) between the cloud point T1 of each dispersion sample and the temperature T2 of the solid, and the viscosity of each dispersion sample at the temperature T2. Shown in 3-5. Table 3 shows the results when the dispersion injection pressure is 100 MPa, Table 4 shows the results when the dispersion injection pressure is 150 MPa, and Table 5 shows the results when the dispersion injection pressure is 180 MPa. In addition, the said viscosity was measured using the tuning fork type | formula vibration type | formula viscometer which raised each dispersion liquid sample to temperature T2 separately from formation of the said solid substance. However, when the spray pressure of the dispersion liquid was 180 MPa, the temperature T2 of the solids obtained in the four samples exceeded the cloud point T1, and thus the viscosity measurement was omitted.
表3〜5に示すように、分散液の噴射圧の増加に伴い、得られる固形物の温度T2が増加する傾向を示すことがわかった。噴射圧の増加により、PTFE粒子同士の衝突によって生じる熱が大きくなったためと考えられる。また、温度差Δ(=T1−T2)が10℃以下、5℃以下、および、3℃以下の順に、得られた固形物の最大強度が増加する傾向を示した。温度差Δが負の場合、即ち、固形物が形成される分散液の温度が曇点T1以上の場合においても、1.7(N/mm2)以上の良好な最大強度を示す固形物が得られることがわかった。 As shown to Tables 3-5, it turned out that the temperature T2 of the solid substance obtained shows the tendency to increase with the increase in the injection pressure of a dispersion liquid. This is probably because the heat generated by the collision between the PTFE particles increased due to the increase in the injection pressure. Moreover, the temperature difference (DELTA) (= T1-T2) showed the tendency for the maximum intensity | strength of the obtained solid to increase in order of 10 degrees C or less, 5 degrees C or less, and 3 degrees C or less. When the temperature difference Δ is negative, that is, when the temperature of the dispersion in which the solid is formed is equal to or higher than the cloud point T1, a solid having a good maximum strength of 1.7 (N / mm 2 ) or higher is obtained. It turns out that it is obtained.
なお、分散液の噴射圧が150MPaの場合に、温度T2における各分散液サンプルの粘度の増加に伴い、得られた固形物の最大強度が増加する傾向を示したが、ある特定の温度領域、例えば、温度差Δが2〜15℃程度の範囲において、昇温に伴う分散液の粘度の増加が、得られた固形物の構造に大きく影響している可能性がある。 When the dispersion injection pressure was 150 MPa, the maximum strength of the obtained solids tended to increase as the viscosity of each dispersion sample at temperature T2 increased. For example, when the temperature difference Δ is in the range of about 2 to 15 ° C., the increase in the viscosity of the dispersion accompanying the temperature rise may greatly affect the structure of the obtained solid.
また、曇点T1がほぼ等しいサンプル1と3との間で、得られた固形物における最大強度に差が見られるが、この差は、含まれる界面活性剤におけるHLB(親水性・疎水性バランス)などの特性に影響を受けている可能性がある。
In addition, there is a difference in the maximum strength of the obtained solids between
(比較例)
比較例では、分散液に旭硝子社製AD938を用い、キャスト法により、厚さ300μmのPTFEシートの作製を試みた。
(Comparative example)
In the comparative example, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used as the dispersion, and an attempt was made to produce a PTFE sheet having a thickness of 300 μm by a casting method.
分散液をアルミ基板の表面に塗布(塗布厚:600μm)し、全体を120℃で15分乾燥させた後に、380℃で10分焼成したところ、基板上にシート状のPTFEが形成されたが、形成されたPTFEには無数のクラックが発生しており、シート状のまま基板から剥離することができなかった。 The dispersion was applied to the surface of the aluminum substrate (application thickness: 600 μm), and the whole was dried at 120 ° C. for 15 minutes and then baked at 380 ° C. for 10 minutes. As a result, sheet-like PTFE was formed on the substrate. The formed PTFE had innumerable cracks and could not be peeled off from the substrate in the form of a sheet.
本発明によれば、PTFE粒子の分散液を出発物質とする、PTFE含有固形物およびPTFE成形体の新規な製造方法を提供できる。本発明の製造方法によれば、PTFE固形物およびPTFE成形体を生産性よく製造でき、得られる固形物および成形体の形状の自由度を高くできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel manufacturing method of a PTFE containing solid substance and a PTFE molded object which use the dispersion liquid of PTFE particle | grains as a starting material can be provided. According to the production method of the present invention, a PTFE solid and a PTFE molded product can be produced with high productivity, and the degree of freedom of the shape of the obtained solid and molded product can be increased.
1 チャンバー
2 内部空間
3、3a、3b ノズル
4、4a、4b 噴射方向
5 構造体
6、6a、6b 供給路
7 供給口
8 排出口
9 混合弁
10 球体
11 外周体
12a、12b 中子
13a、13b 上面
14 排出路
15 空隙
21 管体(第2の管体)
22 端部
23 屈曲部
24 端部
25 ノズル
26 供給路
27 屈曲部
28 端部
29 狭窄部
31 管体(第2の管体)
41 管体(第2の管体)
DESCRIPTION OF
22
41 Tube (second tube)
Claims (19)
得られた前記固形物に含まれる前記水の量を低減させる工程とを含む、ポリテトラフルオロエチレン成形体の製造方法。 Obtaining a polytetrafluoroethylene-containing solid by the method of claim 1;
And a step of reducing the amount of the water contained in the obtained solid matter.
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