JP2008144137A - Method for producing polytetrafluoroethylene-containing solid material having hole and method for producing polytetrafluoroethylene molded article having hole - 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成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a PTFE molded article using 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. Yes. 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.
ところで、他の樹脂と同様、PTFEについても、内部に空孔を有する成形体を要求されることがある。空孔を有するPTFE成形体は、ケーブルの絶縁材などとして有用である。従来、空孔を有するPTFE成形体は、典型的には、発泡剤の使用により製造されていた(例えば特許文献1)。
上記従来の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も制限がある。特に、内部に空孔を有する成形体を得るためには、発泡剤に代表される追加の原料や特別の工程を必要としていた。 In the conventional method for producing a PTFE molded product, there is a limit to improvement in productivity, and the shape of the molded product obtained is also limited. In particular, in order to obtain a molded body having pores therein, an additional raw material represented by a foaming agent and a special process are required.
そこで、本発明は、従来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、さらには、この製造方法に基づいてPTFE成形体を製造する際の中間体(以下、「PTFE含有固形物」という)の製造方法の提供を目的とする。 Therefore, the present invention has a higher productivity than the conventional manufacturing method, and a method for manufacturing a PTFE molded body having a high degree of freedom in the shape of the obtained molded body. Furthermore, a PTFE molded body is manufactured based on this manufacturing method. An object of the present invention is to provide a method for producing an intermediate product (hereinafter referred to as “PTFE-containing solid”).
本発明は、PTFE粒子と、界面活性剤と、分散媒である水とを含み、気泡が導入されたPTFE粒子の分散液に、前記粒子が互いに接近または接触する力を加えることにより、前記水および前記界面活性剤を含み、前記気泡に由来する空孔を有するPTFE含有固形物を得る、空孔を有するPTFE含有固形物の製造方法を提供する。 The present invention includes PTFE particles, a surfactant, and water as a dispersion medium, and applies a force that allows the particles to approach or contact each other to a dispersion of PTFE particles into which bubbles are introduced. And a method for producing a PTFE-containing solid material having pores, which obtains a PTFE-containing solid material containing pores derived from the bubbles and containing the surfactant.
また、本発明は、上記製造方法により空孔を有するPTFE含有固形物を得る工程と、前記固形物に含まれる水の量を低減させる工程とを含む、空孔を有するPTFE成形体の製造方法を提供する。 Moreover, this invention is a manufacturing method of the PTFE molded object which has a void | hole including the process of obtaining the PTFE containing solid substance which has a void | hole by the said manufacturing method, and the process of reducing the quantity of the water contained in the said solid substance. I will provide a.
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。特に、本発明によれば、発泡剤を使用することなく、さらには発泡のための高温への加熱を要することなく、空孔を有するPTFE成形体を製造することができる。 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. In particular, according to the present invention, it is possible to produce a PTFE molded article having pores without using a foaming agent and without requiring heating to a high temperature for foaming.
本発明によれば、分散媒である水と界面活性剤とを含むPTFE含有固形物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とおり、PTFE粒子が結着して生成した凝集物である。このような凝集物は、従来の製造方法では、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、PTFE粒子の分散液(以下、単に「分散液」ともいう)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凝集物は形成されない。また、分散液においてPTFE粒子を沈降させて得ただけの粒子集合体とは異なり、本発明により得られるPTFE含有固形物は、乾燥により水が除去された後にも、再び粒子に戻ることはない。 According to the present invention, a PTFE-containing solid material containing 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 of PTFE particles. Such agglomerates cannot be obtained as an intermediate product by the conventional production method. For example, as in the production method of the present invention, in a casting method using a dispersion of PTFE particles (hereinafter also simply referred to as “dispersion”) as a starting material, water is removed by drying in a state where PTFE particles are dispersed. In addition, an aggregate containing water and a surfactant is not formed. Further, unlike the particle aggregate obtained by simply precipitating the PTFE particles in the dispersion, the PTFE-containing solid obtained by the present invention does not return to the particles again even after the water is removed by drying. .
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粒子が凝集し、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PTFE含有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 aggregated to such an extent that the imparted shape is retained (has self-shape retaining property), and the shape is deformable (has deformability). A PTFE-containing 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り、このようなPTFE含有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。PTFE含有固形物の詳細な構造の解明には今後の検討を要するが、PTFE粒子が互いに接合して形成されたPTFE相が、ある程度連続することにより、固形物の自己形状保持性が発現す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粒子間に形成されていたり、PTFE粒子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、疎水性であるPTFE相間に、界面活性剤を介して安定的に水相が存在することにより、固形物の変形性が発現する機構が考えられる。 The reason why such a PTFE-containing solid is obtained by the production method of the present invention is not clear, but probably a structure in which the PTFE phase and the aqueous phase are mixed with each other by the action of the surfactant in the dispersion. It is thought to be formed. Elucidation of the detailed structure of the PTFE-containing solid matter requires further investigation, but the mechanism in which the solid shape retention property of the solid matter is manifested by the PTFE phase formed by joining the PTFE particles to each other to some extent. Can be considered. In some cases, a stronger binding structure may be formed between the PTFE particles, or a part of the PTFE particles may be fibrillated to form a PTFE network structure. In addition, a mechanism in which the deformability of the solid material is expressed by the presence of a stable aqueous phase via a surfactant between the hydrophobic PTFE phase is conceivable.
分散液に、PTFE粒子が互いに接近または接触する力を加える方法としては、分散液をチャンバーまたは管体に供給し、チャンバーまたは管体内において上記力を加える方法が挙げられる。 Examples of a method for applying a force that allows PTFE particles to approach or come into contact with each other in the dispersion include a method in which the dispersion is supplied to the chamber or the tube and the force is applied in the chamber or the tube.
分散液に上記力を加える方法を以下に例示する。 A method for applying the above force to the dispersion is exemplified below.
方法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方法
方法B:分散液をターゲットに噴射することにより、上記力を加える方法
方法C:分散液の流路となる管体内に配置された分散液の流れを妨げるバリアに分散液を接触させることにより、上記力を加える方法
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を、PTFE粒子同士をより接近または接触させる力に利用でき、また、後述するように、チャンバー内で形成されたPTFE含有固形物を排出する管体(第1の管体)を接続できる。
Method A: Method of supplying the dispersion liquid to the chamber and applying the force in the chamber Method B: Method of applying the force by spraying the dispersion liquid onto the target Method C: Tubular body serving as a flow path for the dispersion liquid A method of applying the force by bringing the dispersion into contact with a barrier that blocks the flow of the dispersion disposed in Method A. In Method A, the pressure generated in the chamber as the dispersion is supplied is brought closer to the PTFE particles. It can utilize for the force made to contact and can connect the pipe body (1st pipe body) which discharges the PTFE containing solid substance formed in the chamber so that it may mention later.
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に配置された部材に向けて噴射すればよい。分散液が当該内壁または部材に衝突する際に、PTFE粒子が互いに接近または接触する力が加えられる。 In the method A1, the dispersion may be sprayed, for example, toward the inner wall of the chamber or a member disposed in the chamber. When the dispersion collides with the inner wall or member, a force is applied so that the PTFE particles approach or come into contact with each other.
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、PTFE粒子を互いに衝突させることができ、また、分散液とチャンバー内で形成されたPTFE含有固形物とを衝突させて、PTFE粒子が互いに接近または接触する力を加えることも可能である。 In the method A1, depending on the structure and shape of the chamber, the spraying condition of the dispersion liquid, the PTFE particles can be collided with each other, and the dispersion liquid and the PTFE-containing solid material formed in the chamber are collided. It is also possible to apply a force that the PTFE particles approach or come into contact with each other.
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。 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.
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、分散液の噴射圧に耐えうる強度を有する物体である限り制限はない。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する得られるPTFE含有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。 Similarly, in the method B, the dispersion may be ejected from a nozzle having an ejection port. The target in Method B is not limited as long as it is an object having a strength that can withstand the spray pressure of the dispersion. In order to suppress scattering of the sprayed dispersion and increase the ratio of the amount of the obtained PTFE-containing solid to the amount of the sprayed dispersion, it is preferable that the space in which the target is disposed has a high degree of sealing.
分散液の噴射圧は、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、噴射圧が過小である場合、PTFE含有固形物を得ることが困難となることがある。 The injection pressure of the dispersion may be set freely depending on the content of PTFE particles in the dispersion, the content of the surfactant, the shape of the chamber and the internal volume, etc., but if the injection pressure is too low, the PTFE-containing solid It may be difficult to obtain things.
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。分散液がスリットを通過する際に、PTFE粒子が互いに接近または接触する力が加えられる。 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. As the dispersion passes through the slit, a force is applied that causes the PTFE particles to approach or contact each other.
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ることにより、分散液に上記力を加えてもよい(方法A3)。方法A3では、チャンバーの構造や形状、衝突させる方法などによっては、PTFE粒子を互いに衝突させることができる。 The above-mentioned force may be applied to the dispersion liquid by supplying the dispersion liquid to the chamber via two or more supply paths and causing the dispersion liquid supplied from the two or more supply paths to collide with each other in the chamber. (Method A3). In the method A3, PTFE particles can be collided with each other depending on the structure and shape of the chamber, the colliding method, and the like.
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。バリアにより、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生じ、PTFE粒子が互いに接近または接触する力が加えられる。 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. The barrier disturbs the flow of the dispersion liquid or partially retains the dispersion liquid, creating a pressure imbalance in the dispersion liquid and applying a force for the PTFE particles to approach or contact each other.
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。すなわち、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い。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PTFE粒子が互いに接近または接触する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, Method C can be said to be a method in which the dispersion liquid is supplied to the second tubular body having the bent portion or the narrowed portion, and a force is applied so that the PTFE particles approach or come into contact with each other in the bent portion or the narrowed portion. .
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粒子に上記力を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、分散液の噴射圧は、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 tube body, the dispersion liquid may be supplied by being sprayed from a nozzle. In this case, the force can be efficiently applied to the PTFE particles. The nozzle used for spraying may be the same as in method A1, and the spray pressure of the dispersion liquid can be freely set depending on the content of PTFE particles in the dispersion, the content of surfactant, the shape of the second tubular body, and the like. That's fine.
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、PTFE粒子を互いに衝突させることができる。また、分散液と、第2の管体内で形成されたPTFE含有固形物とを衝突させて、PTFE粒子が互いに接近または接触する力を加えることも可能である。 In Method C, the PTFE particles can collide with each other depending on the structure and shape of the second tubular body, the supply condition of the dispersion, and the like. It is also possible to apply a force that the PTFE particles approach or come into contact with each other by colliding the dispersion and the PTFE-containing solid material formed in the second tube.
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、分散液に含まれるPTFE粒子が互いに接近または接触する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。 Method A1 to A3, Method B, and Method C are examples of a method of applying a force for the PTFE particles contained in the dispersion to approach or contact each other to the dispersion of the PTFE particles. It is not limited to the case where the method shown in the example is 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PTFE含有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 chamber 1 shown in FIG. 1 has a substantially conical shape in which the inner space 2 is cut off at the periphery near the bottom surface, and a pair of nozzles 3a and 3b for injecting a dispersion liquid are provided on the periphery. The injection port is arranged so as to face the internal space 2. The nozzles 3a and 3b are in a positional relationship where the respective injection directions 4a and 4b intersect each other. The dispersion liquid can be supplied from the supply port 7 to the nozzles 3 a and 3 b via supply paths 6 a and 6 b formed inside the structure 5 of the chamber 1. A discharge port 8 for discharging the PTFE-containing solid material formed in the chamber 1 (inside the internal space 2) is formed near the apex of the internal space 2 that is substantially conical. The shape of the discharge port 8 is not particularly limited, and may be, for example, a circular shape.
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 chamber 1 shown in FIG. 1, the pressurized dispersion liquid is supplied to the nozzles 3a and 3b via the supply port 7 and the supply paths 6a and 6b, so that the dispersion liquid is injected into the internal space 2 and collides with each other. (Method A3 can be realized). Further, by using the chamber 1 having the same structure, the number of nozzles to be arranged is one, or by controlling the injection directions 4a and 4b of the nozzles 3a and 3b, the dispersion liquid is injected into the internal space 2, It can be made to collide with the inner wall of the chamber 1 (the wall surface of the inner space 2) (method A1 can be realized).
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 chamber 1 preferably has a sealable structure, and the force can be applied to the dispersion more efficiently by sealing the chamber 1 as necessary. The chamber 1 may be provided with a pressure adjusting port for adjusting the pressure in the internal space 2 as necessary. For example, a pressure adjusting valve may be disposed in the pressure adjusting port. . The same applies to the chamber 1 shown in FIGS.
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 nozzles 3 a and 3 b is not particularly limited. For example, the dispersion liquid pressurized by a high-pressure pump may be supplied from the supply port 7. Using the chamber 1 as shown in FIG. 2, the dispersion and the water pressurized by the pump (pressurized water) are supplied to the mixing valve 9 provided immediately before the nozzles 3a and 3b via mutually different supply paths. And after mixing both with the mixing valve 9, you may supply to nozzle 3a, 3b. In the chamber 1 shown in FIG. 2, pressurized water is supplied to the mixing valve 9 via the supply port 7 and the supply paths 6a and 6b, and the dispersion is supplied to the mixing valve 9 via the supply ports 17a and 17b and the supply paths 16a and 16b. .
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PTFE含有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 chamber 1 shown in FIG. 3, a freely rotatable sphere 10 is arranged at one end of the internal space 2, and a nozzle 3 for injecting the dispersion liquid is provided at the other end of the injection port. Are arranged so as to face the internal space 2. The nozzle 3 and the sphere 10 are in a positional relationship where the injection direction 4 of the nozzle 3 intersects the sphere 10. The dispersion liquid can be supplied to the nozzle 3 from the supply port 7 via the supply path 6 formed inside the structure 5 of the chamber 1. A discharge port 8 for discharging the PTFE-containing solid material formed in the chamber 1 (inside the internal space 2) is formed on the wall surface between the nozzle 3 and the sphere 10 in the internal space 2.
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 chamber 1 shown in FIG. 3, by supplying the pressurized dispersion liquid to the nozzle 3 through the supply port 7 and the supply path 6, the dispersion liquid is sprayed into the internal space 2 and disposed in the chamber 1. It can be made to collide with the spherical body 10 which is the member (method A1 is realizable). At this time, by disposing the nozzle 3 and the sphere 10 so that the injection direction 4 of the nozzle 3 deviates from the center of the sphere 10, the sphere 10 can be rotated by the dispersion liquid injection, and the chamber 1 due to the collision of the dispersion liquid. Internal wear can be suppressed.
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 sphere 10 is preferably made of a material that does not deform due to the collision of the dispersion liquid. For example, the sphere 10 may be made of ceramic, metal (preferably alloys having high hardness), diamond, or the like.
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 chamber 1 shown in FIG. 4, a pair of cores 12 a and 12 b are accommodated inside a cylindrical outer peripheral body 11. Each of the cores 12a and 12b has a shape in which a truncated cone is joined to one end surface of the cylindrical body, and the upper surfaces 13a and 13b of the truncated cones in each of the cores are spaced apart by a certain distance d. It arrange | positions so that it may mutually oppose. The central axes of the outer peripheral body 11 and the cores 12a and 12b are substantially the same. A supply port 7 for supplying the dispersion liquid is formed at one end of the outer peripheral body 11. The outer diameter of the core 12 a close to the supply port 7 is smaller than the inner diameter of the outer peripheral body 11 and is far from the supply port 7. The outer diameter of the child 12 b is the same as the inner diameter of the outer peripheral body 11. Further, the core 12 b is formed with a discharge path 14 that passes from the center of the upper surface 13 b to the inside of the core 12 b and communicates with the outside of the chamber 1. The core 12a is supported by the outer peripheral body 11 via a support member (not shown).
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 cores 12a and 12b and appropriately controlling the value of the distance d, the gap 15 between the upper surfaces 13a and 13b can be made into a slit-like constriction, and a pressurized dispersion liquid is supplied. By supplying to the chamber 1 from the port 7, the dispersion liquid can be passed through the narrowed portion (gap 15) disposed in the chamber (method A2 can be realized). The dispersion liquid passes through the gap 15 and then flows into the discharge path 14 and is discharged from the discharge port 8 of the chamber 1 as PTFE-containing solid matter.
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、PTFE含有固形物を得ることが困難となることがある。 The pressure of the dispersion liquid to be supplied (supply pressure) may be freely set depending on the shape and internal volume of the chamber, the size of the interval d, the amount of the dispersion liquid to be supplied, etc. If the supply pressure is too low, PTFE It may be difficult to obtain contained solids.
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PTFE含有固形物を排出することが好ましい。排出口8から排出された凝集物が第1の管体を通過する際に、PTFE粒子を互いに接近または接触す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。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。PTFE含有固形物およびこの固形物から得られる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、固形物の表面に、PTFE粒子同士がより強固に接合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、凝集物の内部に剪断力が生じ、PTFE粒子同士のさらなる結着、接合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。 In each chamber 1 shown in FIGS. 1 to 4, a PTFE-containing solid material is connected to the discharge port 8 while a tube (first tube) is connected to the entire inner wall of the tube from the connected tube. Is preferably discharged. When the aggregate discharged from the discharge port 8 passes through the first tubular body, it is possible to further apply a force for bringing the PTFE particles closer to or in contact with each other. A solid having improved properties can be obtained. 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 cases 2 MPa or more, or 2.5 MPa or more can be obtained. The reason why the strength of the PTFE-containing solid material and the molded body obtained from the solid material is improved is that a skin layer in which PTFE particles are more firmly bonded to each other is formed on the surface of the solid material by passing through the first tubular body. It is thought that it is done. It is also conceivable that the frictional force generated between the first tubular body and the surface of the solid material generates a shearing force inside the aggregate and promotes further binding and joining of the PTFE particles. In order to discharge the solid matter while making contact with the entire inner wall of the tube, the shape and diameter of the discharge port 8, the shape, inner diameter, length, and the like of the tube may be selected.
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、得られる凝集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 chamber 1, the amount of the dispersion liquid supplied to the chamber 1, and the like. Basically, the longer the tubular body, the better the self-shape retaining property and mechanical properties of the obtained aggregates. Therefore, the length of the tubular body is preferably larger than the minimum inner diameter of the tubular body. As an example, when the treatment speed of the dispersion is about 0.1 to 0.5 L / min, the inner diameter of the tube connected to the chamber 1 is in the range of about 1 mm to 10 mm, and the length of the tube is about 1 mm to 5000 mm. It may be a range. In the chamber 1 shown in FIG. 4, depending on the shape of the discharge path 14, the discharge path 14 can also serve as the tube.
より効率よく凝集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 aggregate 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.
チャンバー1の温度、および、チャンバー1に供給する分散液の温度(処理温度)は、通常、0℃〜100℃の範囲であり、25℃〜80℃の範囲が好ましく、25℃〜50℃の範囲がより好ましい。処理温度を上記温度範囲に保つために、必要に応じて、チャンバー1が冷却機構を備えていてもよい。特に、分散液を内部空間2に噴射するチャンバー1の場合、噴射により系の温度が上昇するため、冷却機構を備えることが好ましい。 The temperature of the chamber 1 and the temperature of the dispersion liquid supplied to the chamber 1 (treatment temperature) are usually in the range of 0 ° C to 100 ° C, preferably in the range of 25 ° C to 80 ° C, and preferably in the range of 25 ° C to 50 ° C. A range is more preferred. In order to keep the processing temperature within the above temperature range, the chamber 1 may include a cooling mechanism as necessary. In particular, in the case of the chamber 1 for injecting the dispersion liquid into the internal space 2, it is preferable to provide a cooling mechanism because the temperature of the system rises due to the injection.
本発明の製造方法により得られるPTFE含有固形物、例えば、図1〜図4に示す排出口8から排出されたPTFE含有固形物は、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、シート状などの形状に変形された固形物は、例えば、圧延などによる変形をさらに加えてもよい。 The PTFE-containing solid material obtained by the production method of the present invention, for example, the PTFE-containing solid material discharged from the discharge port 8 shown in FIGS. 1 to 4 may be further deformed. 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 by selecting the shape of the die, solid material having various shapes such as a string shape and a sheet shape can be obtained. . For example, the solid material deformed into a string shape or a sheet shape may be further deformed by 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PTFE含有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PTFE含有固形物の最大厚さを、5cm以下とすることもできる。なお、PTFE含有固形物の厚さとは、例えば、固形物が紐状など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 PTFE-containing solid material can be increased. For example, the minimum thickness of the obtained solid material is 20 μm or more, and depending on the production conditions, 20 μm can be reduced. 1 mm or more, or 2 cm or more. Conversely, the maximum thickness of the obtained PTFE-containing solid material can be 5 cm or less. The thickness of the PTFE-containing solid material indicates, for example, the diameter when the solid material is a string or the like, and the thickness when the solid material is a sheet.
得られるPTFE含有固形物の最小厚さ、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、凝集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 PTFE-containing solid matter are the diameter of the discharge port 8, the (minimum) inner diameter of the first tube connected to the discharge port 8, and the (minimum) of the second tube. It can be controlled by selecting the inner diameter, the shape of a die for deforming the agglomerates, and the like. 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PTFE含有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。具体的には、分散液をチャンバーまたは管体に連続的に供給し、チャンバーまたは管体内において上記力を加え、チャンバーまたは管体からPTFE含有固形物を連続的に排出するとよい。 In the production method of the present invention, a PTFE-containing solid can be continuously obtained by continuously applying the above force to the dispersion. That is, not a batch production method but a continuous production method. Specifically, the dispersion liquid may be continuously supplied to the chamber or the pipe body, the above force may be applied in the chamber or the pipe body, and the PTFE-containing solid material may be continuously discharged from the chamber or the pipe body.
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.
本発明の製造方法では、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の管体から凝集物を連続的に排出させてもよい。この場合も、上記と同様、第2の管体の構成によっては、第2の管体に供給される分散液の質量と、第2の管体から排出されるPTFE含有固形物の質量とを、実質的に同一とすることができる。 In the production method of the present invention, the dispersion may be continuously supplied to the second tube used in Method C, and the aggregates may be continuously discharged from the second tube. Also in this case, as described above, depending on the configuration of the second tubular body, the mass of the dispersion supplied to the second tubular body and the mass of the PTFE-containing solid matter discharged from the second tubular body Can be substantially the same.
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PTFE含有固形物を得るためには、40質量%〜70質量%の範囲が好ましく、50質量%〜70質量%の範囲がより好ましく、55質量%〜70質量%の範囲がさらに好ましい。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。 The content of PTFE particles in the dispersion is not particularly limited, but in order to obtain a PTFE-containing solid material having an excellent balance between self-shape retention and deformability, a range of 40% by mass to 70% by mass is preferable, and 50% by mass. The range of% -70 mass% is more preferable, and the range of 55 mass% -70 mass% is further more preferable. 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PTFE含有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、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 surfactant content in the dispersion is not particularly limited, but in order to obtain a PTFE-containing solid having an excellent balance between self-shape retention and deformability, a range of 0.01% by mass to 15% by mass is preferable. The range of 0.1% by mass to 10% by mass, the range of 1% by mass to 9% by mass, and the range of 2% by mass to 7% by mass are more preferable. 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特に限定されず、例えば、炭化水素系骨格を有するカルボン酸塩などのアニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などのノニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などを用いればよい。PTFEの融点以下の温度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PTFE含有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. For example, an anionic surfactant such as a carboxylate having a hydrocarbon skeleton, a nonionic surfactant such as a fluorosurfactant, a silicone surfactant, and the like. Use it. It is preferable to use a surfactant that decomposes at a temperature below the melting point of PTFE. In this case, the surfactant is decomposed when the obtained PTFE-containing solid is fired, and the PTFE molded body formed by firing is decomposed. The amount of the remaining surfactant 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、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 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.
本発明の製造方法により得られたPTFE含有固形物は、分散液中の気泡に由来する空孔を有する。気泡は、分散液中への気体の放出により分散液に導入することができる。気体の種類は、特に限定されないが、空気を用いれば足りる。気体の放出は、例えば、気体を圧送するためのポンプに接続されたバブラー(発泡体)を分散液内に配置して行うとよい。PTFE含有固形物における空孔の比率は分散液に導入する気泡の量により調整が可能であり、気泡の量はバブラーに供給する気体の量などにより容易に調整できる。気泡による空孔の導入は、PTFE含有固形物における空孔の比率を容易に制御できる点でも、発泡剤の使用などによる空孔の導入よりも優れている。 The PTFE-containing solid obtained by the production method of the present invention has pores derived from bubbles in the dispersion. Bubbles can be introduced into the dispersion by the release of gas into the dispersion. The type of gas is not particularly limited, but air is sufficient. The gas may be released, for example, by disposing a bubbler (foam) connected to a pump for pumping the gas in the dispersion. The ratio of pores in the PTFE-containing solid can be adjusted by the amount of bubbles introduced into the dispersion, and the amount of bubbles can be easily adjusted by the amount of gas supplied to the bubbler. The introduction of pores by bubbles is superior to the introduction of pores by using a foaming agent in that the ratio of the pores in the PTFE-containing solid can be easily controlled.
気泡による空孔の導入のもう一つの利点は、高い空孔率を容易に実現できることである。本発明の製造方法によれば、30%を超える、好ましくは50%以上、さらには70%以上の空孔率を有するPTFE含有固形物を得ることができる。従来の製造方法によっても、ある程度高い空孔率を実現することはできる。しかし、従来の製造方法では、発泡剤を作用させるためなどに加熱を要し、この加熱により、高い空孔率の実現と引き替えに、水は蒸発する。このため、水を含みながらも、あるいは水および界面活性剤を含みながらも、空孔率が30%を超えるPTFE含有固形物を得ることはできない。 Another advantage of introducing voids by bubbles is that high porosity can be easily achieved. According to the production method of the present invention, a PTFE-containing solid material having a porosity of more than 30%, preferably 50% or more, and more preferably 70% or more can be obtained. Even a conventional manufacturing method can achieve a somewhat high porosity. However, in the conventional manufacturing method, heating is required for causing the foaming agent to act, and the water evaporates by this heating in exchange for realizing a high porosity. For this reason, it is not possible to obtain a PTFE-containing solid having a porosity of more than 30% while containing water or containing water and a surfactant.
本発明の製造方法によれば、幅広い形状のPTFE含有固形物やPTFE成形体を得ることができる。本発明によれば、空孔を有しながらも、最小厚さが20μmを超えるPTFE含有固形物、特に、20μmを超える最小厚さを有しながらも、空孔率が30%を超えるPTFE含有固形物を製造することもできる。本発明により製造可能なPTFE含有固形物の一例としては、糸状、紐状または柱状であり、空孔率が30%を超える固形物が挙げられる。本発明により製造可能な固形物は、例えば筒状としてもよい。本発明により製造可能なPTFE含有固形物の別の一例としては、筒状であり、空孔率が30%を超える固形物が挙げられる。 According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a wide variety of PTFE-containing solids and PTFE molded bodies. According to the present invention, PTFE-containing solids having a minimum thickness of more than 20 μm while having pores, in particular, PTFE containing a porosity of more than 30% while having a minimum thickness of more than 20 μm Solids can also be produced. An example of the PTFE-containing solid material that can be produced according to the present invention is a solid material that has a thread shape, a string shape, or a column shape, and has a porosity of more than 30%. The solid material that can be produced according to the present invention may be, for example, cylindrical. Another example of the PTFE-containing solid material that can be produced by the present invention is a solid material that is cylindrical and has a porosity of more than 30%.
本発明の製造方法によれば、PTFE本来の性質とは異なり、水との親和性が高い表面を有するPTFE含有固形物を得ることもできる。固形物の表面の親水性は、固形物に含まれている界面活性剤の作用により発現していると考えられる。PTFE含有固形物から得たPTFE成形体の表面も親水性とすることが可能である。本明細書では、約2μLの水滴を滴下したときの水の接触角が45°以下である表面を親水性と定義する。 According to the production method of the present invention, unlike the original properties of PTFE, a PTFE-containing solid material having a surface having a high affinity with water can also be obtained. It is considered that the hydrophilicity of the surface of the solid material is expressed by the action of a surfactant contained in the solid material. The surface of the PTFE molded body obtained from the PTFE-containing solid material can also be made hydrophilic. In the present specification, a surface having a water contact angle of 45 ° or less when a water droplet of about 2 μL is dropped is defined as hydrophilic.
本発明のPTFE成形体の製造方法は、上記方法により得た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。ただし、PTFE成形体の表面に、PTFE含有固形物が有する親水性を引き続き発現させる必要がある場合には、乾燥(水の除去)のための加熱温度を、界面活性剤が分解されない程度の温度、好ましくは250℃以下、とするとよい。界面活性剤が分解され、除去されると、PTFE成形体は、PTFEが本来有する疎水性を示すようになる。 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 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. However, when it is necessary to continuously develop the hydrophilicity of the PTFE-containing solid on the surface of the PTFE molded product, the heating temperature for drying (removing water) is set to a temperature at which the surfactant is not decomposed. The temperature is preferably 250 ° C. or lower. When the surfactant is decomposed and removed, the PTFE molded product exhibits the inherent hydrophobicity of PTFE.
また、この製造方法では、乾燥工程を経たPTFE含有固形物を、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、例えば電気炉中に収容し、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、凝集物の厚さなどに応じて適宜設定すればよい。 In this production method, the PTFE-containing solid material that has undergone the drying step may be further baked (baking step). The specific method of a baking process is not specifically limited, For example, the solid substance which passed through the drying process is accommodated, for example in an electric furnace, and the temperature more than melting | fusing point of PTFE (327 degreeC-about 400 degreeC, Preferably it is 360 degreeC- 380 ° C.) and held for about 1 to 60 minutes. The drying and firing time may be set as appropriate according to the thickness of the aggregate.
本発明により得られるPTFE成形体は、乾燥などにより内部構造が影響を受けることはある。しかし、PTFE含有固形物について上記で述べた最小厚さや形状が維持されたPTFE成形体とすることは可能であり、上記程度に高い空孔率を有するPTFE成形体とすることも可能である。 The internal structure of the PTFE molded product obtained by the present invention may be affected by drying or the like. However, it is possible to obtain a PTFE molded product in which the minimum thickness and shape described above are maintained for the PTFE-containing solid material, and it is also possible to obtain a PTFE molded product having a porosity as high as the above.
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。こうして、空孔を有するPTFE成形体が製造される。 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. In this way, a PTFE molded body having pores is produced.
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.
分散液として、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%、界面活性剤の含有率5質量%)、PTFE粒子の平均粒径0.25μm)を準備した。また、図3に示した構造を有するチャンバーを用意した。 As a dispersion, AD938 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (PTFE particle content: 60 mass%, surfactant content: 5 mass%, PTFE particle average particle diameter: 0.25 μm), which is a commercially available PTFE dispersion, was prepared. A chamber having the structure shown in FIG. 3 was prepared.
チャンバーの内容積は12.3cm3とし、チャンバー内に、円形の噴射口(0.15mmφ)を有するノズルを配置した。排出口(円形、径12.7mm)には、断面の形状が円形である内径1.6mm、長さ200mmの管体を接続した。 The internal volume of the chamber was 12.3 cm 3, and a nozzle having a circular injection port (0.15 mmφ) was arranged in the chamber. A tube having an inner diameter of 1.6 mm and a length of 200 mm having a circular cross section was connected to the discharge port (circular, diameter: 12.7 mm).
チャンバーに、200MPaに加圧した上記分散液を供給した。分散液の供給量は約0.5L/分、処理温度は25℃とした。チャンバーに供給する間、分散液を空気でバブリグし、分散液に気泡を導入した。空気の供給量は、約0.5L/minとした。 The dispersion liquid pressurized to 200 MPa was supplied to the chamber. The supply amount of the dispersion was about 0.5 L / min, and the treatment temperature was 25 ° C. While being supplied to the chamber, the dispersion was bubbled with air, and bubbles were introduced into the dispersion. The supply amount of air was about 0.5 L / min.
分散液の供給から数秒後、管体の先端から、紐状のPTFE含有固形物が排出された。これ以降、管体の先端からは、PTFE含有固形物のみが紐状の連続体として排出され続けた。供給された分散液中の水および界面活性剤は、その全量がPTFE含有固形物に内包されていることになる。PTFE含有固形物の外径は約2.2mmであった。 Several seconds after the supply of the dispersion, the string-like PTFE-containing solid matter was discharged from the tip of the tube. Thereafter, only the PTFE-containing solid matter continued to be discharged as a string-like continuum from the tip of the tube. The total amount of water and surfactant in the supplied dispersion is included in the PTFE-containing solid. The outer diameter of the PTFE-containing solid was about 2.2 mm.
こうして得たPTFE含有固形物を80℃で約60分間保持して乾燥させ、外形が約2mmのPTFE成形体を得た。断面を走査型電子顕微鏡により観察した。結果を図5に示す。 The PTFE-containing solid material thus obtained was dried at 80 ° C. for about 60 minutes to obtain a PTFE molded product having an outer shape of about 2 mm. The cross section was observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIG.
また、PTFE含有固形物およびPTFE成形体について空孔率を測定したところ、ともに約80%であった。なお、空孔率は、成形体の比重とPTFEの比重とから求めた。 Moreover, when the porosity was measured about the PTFE containing solid substance and the PTFE molded object, both were about 80%. The porosity was determined from the specific gravity of the molded body and the specific gravity of PTFE.
本発明は、PTFE粒子の分散液を出発物質とする、空孔を有するPTFE成形体を生産性よく製造する方法を提供するものとして、空孔を有するフッ素樹脂を利用する各分野において利用価値が高い。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a method for producing a PTFE molded body having pores with high productivity using a dispersion of PTFE particles as a starting material, and has utility value in each field that uses a fluororesin having pores. high.
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
16a、16b 供給路
17a、17b 供給口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Internal space 3, 3a, 3b Nozzle 4, 4a, 4b Injection direction 5 Structure 6, 6a, 6b Supply path 7 Supply port 8 Discharge port 9 Mixing valve 10 Sphere 11 Outer body 12a, 12b Core 13a, 13b Upper surface 14 Discharge path 15 Gap 16a, 16b Supply path 17a, 17b Supply port
Claims (10)
前記固形物に含まれる水の量を低減させる工程と、を含む空孔を有する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 having pores by the method according to claim 1;
A step of reducing the amount of water contained in the solid matter, and a method for producing a polytetrafluoroethylene molded article having pores.
The method for producing a polytetrafluoroethylene molded article having pores according to claim 9, further comprising a step of heating the molded article to a temperature equal to or higher than the melting point of polytetrafluoroethylene and firing.
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