JP5164891B2

JP5164891B2 - ポリテトラフルオロエチレンシートおよびその製造方法

Info

Publication number: JP5164891B2
Application number: JP2009050444A
Authority: JP
Inventors: 誠治鮎澤
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP2010202787A

Description

本発明は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ファインパウダーを含むペーストから、下記ダイレクトシート法によってＰＴＦＥシートを製造する方法に関する。本発明はまた、高い強度を有するＰＴＦＥシートに関する。

ＰＴＦＥシートを連続して製造する方法として、ＰＴＦＥを含む材料を、水平方向に並んだ２つのロール上に置き、この２つのロール間を通してシート化する方法がある（以下、この方法をダイレクトシート法と呼ぶ）。このダイレクトシート法においては、原料としてＰＴＦＥモールディングパウダーが使用可能である（例えば非特許文献１参照）。

Ａ．Ｒ．Ｈｏｌｍｅｓ、「Ｐｌａｓｔｉｃｓ」、１９６７、Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ、１０７９

一方で、ＰＴＦＥファインパウダーを用いてダイレクトシート法によりシート化する場合、ファインパウダーをそのまま使用すると、シートには多くの欠陥が発生し、その厚みも不均一になるという問題がある。

一般的にＰＴＦＥファインパウダーは、適当な潤滑剤を配合して、ペースト状にした後、成形加工される。ＰＴＦＥファインパウダーに潤滑剤を配合したペーストをダイレクトシート法に使用した場合には、シートの欠陥の発生、厚みの不均一性の問題は改善されるものの、得られるシートの強度が低く、ロールからシートを剥がす際に破断が起こる等の問題がある。

そこで本発明は、ＰＴＦＥファインパウダーを含むペーストを用いて、ダイレクトシート法により強度の高いＰＴＦＥシートを提供することを目的とする。

上記目的を達成した本発明は、ＰＴＦＥファインパウダー、
潤滑剤、および
前記ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対し０．１０〜６重量部の酸化鉄を含有するペーストを、
２つのロール間を通してシート化する工程を含むＰＴＦＥシートの製造方法である。

当該製造方法において、前記潤滑剤の含有量は、前記ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対し５〜５０重量部であることが好ましい。

本発明の製造方法は、得られたＰＴＦＥシートから、前記潤滑剤を除去する工程をさらに含むことが好ましい。

本発明はまた、上記の製造方法により得られるＰＴＦＥシートである。本発明はさらに、ＰＴＦＥ１００重量部に対し０．１０〜６重量部の酸化鉄を含有し、少なくとも一方向の引張強度が１．５ＭＰａ以上であるＰＴＦＥシートである。

本発明によれば、ＰＴＦＥファインパウダーを含むペーストを用いて、ダイレクトシート法により強度（特に引張強度）の高いシートが提供される。

ＰＴＦＥファインパウダーを含むペーストを、２つのロールを用いてダイレクトシート法によりシート化する方法を示す図である。

本発明者が鋭意検討した結果、ＰＴＦＥファインパウダーおよび潤滑剤を含むペーストに、特定量の酸化鉄を配合することにより、ダイレクトシート法により、強度の高いＰＴＦＥシートが得られることを見出した。

本発明に用いられるＰＴＦＥファインパウダーは、乳化重合で得られるＰＴＦＥ微粉末である限り特に制限はなく、市販品として入手可能である。市販品としては、例えば、フルオンＣＤ−１２３（旭硝子社製）、ポリウロンＦ−１０４（ダイキン工業社製）、テフロン（登録商標）６Ｊ（三井・デュポンフロロケミカル社製）などが挙げられる。

本発明において、ＰＴＦＥは、本発明の効果を阻害しない範囲内で共重合成分を含む、変成ＰＴＦＥであってもよい。

本発明に用いられる潤滑剤は、ＰＴＦＥファインパウダーの表面を濡らすことができ、シートを得た後に蒸発や抽出により除去できるものであれば特に制限されず、例えば、流動パラフィン、ナフサ、ホワイトオイル、トルエン、キシレンなどの炭化水素油の他、アルコール類、ケトン類、エステル類、およびこれらの２種以上の混合物などが使用できる。

潤滑剤のＰＴＦＥファインパウダーへの添加量は、ＰＴＦＥファインパウダーおよび潤滑剤の種類によって適宜決定されるが、通常、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対し５〜５０重量部である。

酸化鉄は、得られるＰＴＦＥシートの強度を上げる成分である。酸化鉄のＰＴＦＥファインパウダーへの添加量は、ＰＴＦＥファインパウダーおよび潤滑剤の種類と割合によって適宜決定されるが、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部に対し０．１０〜６重量部の範囲から選ばれる。酸化鉄の使用量が０．１０重量部より少ないと、シートの強度の改善効果を得ることができない。一方、６重量部より多いと、酸化鉄が分散せず、結果、均質なシートが得られず、シートの強度が改善されなくなる。

本発明においては、まず、ＰＴＦＥファインパウダー、潤滑剤および酸化鉄を含有するペーストを作製する。ペーストは、公知方法に従い、これらの成分を混合することにより作製できる。このとき、酸化鉄を潤滑剤に分散させてから、ＰＴＦＥファインパウダーと混合すると、酸化鉄がペースト中に高度に分散するため、好ましい。

次に、得られたペーストを、２つのロール間を通してシート化する工程を行う。

本発明において用いられるロールは、チルドロール、セラミックロール等が挙げられるが、これらに限定されない。ロールの表面粗さは、シート化が可能である限り特に制限がなく、様々な表面粗さのロールを用いることができる。ロール径についても、シート化が可能である限り特に制限がなく、様々なロール径を採用できる。材質、表面粗さ、ロール径の異なる２つのロールを用いることも可能である。

ロールの温度は、シート化が可能である限り特に制限はなく、通常、３０〜２００℃である。２つのロールで、異なる温度を採用することもできる。

ロールの外周の回転速度（周速度）は、シート化が可能である限り特に制限はなく、通常、１〜５ｍ／分である。２つのロールで、異なる周速度を採用することもできる。

２つのロール間のギャップは、目的とするシートの厚さに応じて適宜決定すればよい。

図１に示すように、水平方向に並置された２つのロール１の間に、ＰＴＦＥファインパウダー、潤滑剤、および酸化鉄を含むペースト２を置くと、ペーストがロール間を通ってシート状に加工され、ＰＴＦＥシート３が得られる。

通常は、次いで、上記のようにして得られたＰＴＦＥシートより、潤滑剤を除去する工程を行う。

潤滑剤の除去は、そのままの状態で行ってもよいし、ＰＴＦＥ粒子の配列度合いを上げるために、対になったロールで圧延してさらに薄くした後、潤滑剤の除去を行ってもよい。潤滑剤の除去は、常法に従って行えばよく、例えば、加熱法、抽出法、またはこれらの組み合わせによって行えばよい。

このようにして高い強度を有するＰＴＦＥシートを得ることができる。本発明において、強度が高いとは、特に、引張強度が高いことを意味する。なお、従来、ＰＴＦＥファインパウダーと潤滑剤とを含むペーストを用いてＰＴＦＥシートを製造する際には、ペースト押出した後にロール成形していたが、ダイレクトシート法によれば、ペースト押出工程が不要となり、生産性に優れる。

強度をさらに上げる目的で、得られたＰＴＦＥシートを、ＰＴＦＥの融点以上の温度で熱処理する工程をさらに行ってもよい。

また、シートの用途に応じ、得られたＰＴＦＥシートを少なくとも一軸方向に延伸して、ＰＴＦＥ多孔質シートとする工程をさらに行ってもよい。

本発明は別の側面から、上記の製造方法によって得られるＰＴＦＥシートである。当該ＰＴＦＥシートは、ＰＴＦＥ１００重量部に対し０．１０〜６重量部の酸化鉄を含有し、強度（引張強度）が高いという特徴を有する。この引張強度は、少なくとも一方向（シート製造時の長手方向）において１．５ＭＰａ以上となることも可能である。なお、この引張強度は、例えば、引張強度試験機により、サンプル幅：１０ｍｍ、チャック間距離：２０ｍｍ、測定温度：室温、引張速度：２００ｍｍ／分の条件で測定される。

本発明のＰＴＦＥシートの厚さは、用途に応じて適宜決定すればよい。

本発明のＰＴＦＥシートは、ダイレクトシート法により製造されるため、生産性に優れるという利点を有する。本発明のＰＴＦＥシートは、ＰＴＦＥファインパウダーを原料に用いたＰＴＦＥシートの従来公知の用途に用いることができる。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

実施例１
ＰＴＦＥファインパウダー（商品名「フルオンＣＤ−１２３」、旭硝子社製）１００重量部、液状潤滑剤（炭化水素油；商品名「ＮＳクリーン２２０」、村松石油製）１８．３重量部、および酸化鉄（商品名「ＦＣＴＡ−５４８１ブラウン１」、大日精化工業社製）０．５重量部を均一に混合し、得られたペーストを、２つのロール間を通してシート化した。シート化の条件は、ロール温度９０℃、ロール周速度１ｍ／分、シート厚さ１５０μｍとした。このようにして得られたシートから、加熱法により液状潤滑剤を除去し、ＰＴＦＥシートを得た。

実施例２
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、液状潤滑剤１８．３重量部、および酸化鉄０．１０重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

実施例３
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、液状潤滑剤１８．３重量部、および酸化鉄５重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

比較例１
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、および液状潤滑剤１８．３重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

比較例２
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、液状潤滑剤１８．３重量部、および酸化鉄０．０５重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

比較例３
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、および液状潤滑剤１８．３重量部、ならびに窒化ホウ素（商品名「ＨＰ−４０」、水島合金鉄社製）０．５重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

比較例４
実施例１と同じ、ＰＴＦＥファインパウダー１００重量部、および液状潤滑剤１８．３重量部、ならびにシリカ（商品名「アエロジルＲ７２００」、日本アエロジル社製）０．５重量部を均一に混合し、得られたペーストを実施例１と同様にシート化し、液状潤滑剤を除去してＰＴＦＥシートを得た。

上記で得られた実施例１〜３および比較例１〜４のＰＴＦＥシートについて、縦方向（長手方向）の強度と伸びを、引張強度試験機（「ＴＥＮＳＩＬＯＮ／ＵＴＭ−III−１００」、オリエンテック社製）を用いて測定した。サンプルは幅１０ｍｍの短冊状とし、試験条件は、チャック間距離：２０ｍｍ、測定温度：室温、引張速度：２００ｍｍ／分とした。結果を表１に示す。なお、表１の伸びは、シートが破断するまで引張を行ったときの伸び率を示し、ＰＴＦＥシートの元の大きさを基準とする。

なお、比較例１〜４では、シートが潤滑剤を含んでいる状態では、強度が上記よりも低く、ロールから剥がす際や回収時に張力をかけた際に、シートが破断することがあった。

以上の結果より、特定量の酸化鉄を、ＰＴＦＥファインパウダーを含有するペーストに添加することによって、ダイレクトシート法により強度の高いＰＴＦＥシートが得られることがわかる。

１ロール
２ペースト
３ＰＴＦＥシート

Claims

ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー、
潤滑剤、および
前記ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー１００重量部に対し０．１０〜６重量部の酸化鉄を含有するペーストを、
２つのロール間を通してシート化する工程を含むポリテトラフルオロエチレンシートの製造方法。
前記潤滑剤の含有量が、前記ポリテトラフルオロエチレンファインパウダー１００重量部に対し５〜５０重量部である請求項１に記載の製造方法。
得られたポリテトラフルオロエチレンシートから、前記潤滑剤を除去する工程をさらに含む請求項１または２に記載の製造方法。