JPH09241387A

JPH09241387A - 粒状ポリテトラフルオロエチレン粉末の造粒方法

Info

Publication number: JPH09241387A
Application number: JP8073090A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hori; 芳廣堀
Original assignee: Du Pont Mitsui Fluorochemicals Co Ltd
Current assignee: Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-16
Also published as: US5833149A; EP0794213A3; EP0794213A2

Abstract

(57)【要約】【課題】粒状ポリテトラフルオロエチレン粉末の固液
混合造粒法を改良する。【解決手段】バインダーを噴霧しながら粒状ポリテト
ラフルオロエチレン粉末に転動作用と解砕作用を与えて
該粉末を造粒する方法において、バインダーがポリテト
ラフルオロエチレンコロイド粒子を含む２０℃における
表面張力２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下の界面活性剤の水溶
液であることを特徴とする粒状ポリテトラフルオロエチ
レン粉末の造粒方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粒状ポリテトラフルオ
ロエチレン粉末の固液混合造粒法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリテトラフルオロエチレン（以下、Ｐ
ＴＦＥという）は、融点以上の温度においても流動性が
乏しいため、それを成形するに際しては圧縮予備成形・
焼成という方法が取られている。このため粒状ＰＴＦＥ
粉末自体の性質が、成形性や成形品の物性に大きな影響
を与える。そこで粒状ＰＴＦＥ成形粉末に要求される特
性として、金型への充填等の取扱い易さの点から粉末流
動性が良好であること、出来るだけ小さな金型で圧縮予
備成形が出来るように見かけ密度が大きいこと、出来る
だけ小さな予備成形圧力によって緻密な成形品が得られ
るよう粉末の一次粒子の粒径が出来るだけ小であること
等の要求を基本的に満足するものでなければならない。

【０００３】この様な特性を得るため、従来懸濁重合法
により得られるＰＴＦＥ粗粒子を微粉砕し、次いでこれ
を造粒し２次粒子を形成させることが提案されている。
この造粒方法の主なものは、水に不溶性または難溶性の
有機液体と水との混合液中に上記微粉砕ＰＴＦＥ粉末を
添加し、０〜１００℃の温度で撹拌し造粒する方法（特
公昭４４−２２６１９）や、上記微粉砕ＰＴＦＥ粉末に
有機液体を噴霧しながら当該粉末に転動作用と解砕作用
を与えて造粒する方法がある（特公昭４３−６２９
０）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法は水に不溶性の有機液体としてトリクロロエチレ
ン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエ
タンまたはトリクロロトリフルオロエタン等の有機液体
を使用するため環境汚染問題等があり、近年はこの方法
を忌避する傾向がある。更にこの方法で粒状ＰＴＦＥ粉
末と充填材との混合粉末を造粒する場合には、混合粉末
から充填材が脱離し易いという問題がある。一方、後者
の方法は有機液体を比較的自由に選択できるため、塩素
系有機液体に起因する環境汚染問題を回避することが出
来るが、得られた造粒粉末は、前者の方法によって得ら
れる造粒粉末に比べて見かけ密度及び粉末流動性が低い
という問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は後者の改良方法
であって、環境汚染及び作業衛生上の問題が無く、ＰＴ
ＦＥと充填材との混合粉末の造粒において充填材の脱離
が無く、且つ前者の方法と同等またはそれ以上の高い見
かけ密度を有する造粒粉末を製造することができる。

【０００６】すなわち、本発明によれば、バインダーを
噴霧しながら粒状ＰＴＦＥ粉末に転動作用と解砕作用を
与えて該粉末を造粒する方法において、バインダーがＰ
ＴＦＥコロイド粒子を含む２０℃における表面張力２５
×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下の界面活性剤の水溶液であること
を特徴とする粒状ＰＴＦＥ粉末の造粒方法が提供され
る。

【０００７】本発明に用いられる粒状ＰＴＦＥ粉末は、
懸濁重合によって得られるテトラフルオロエチレン（以
下、ＴＦＥという。）の単独重合体、或いはＴＦＥと
１．０重量％以下の共重合可能な単量体（例えばヘキサ
フルオロプロピレン乃至パーフルオロアルキルビニルエ
ーテル等）との共重合体であって、上記重合によって得
られたＰＴＦＥ粗粉末を微粉砕した粒径５〜１００μ
ｍ、好ましくは１０〜５０μｍの粉末である。

【０００８】この様な粒状ＰＴＦＥ粉末は、各種充填材
を含んでいても良い。充填材は特に限定されず、通常粒
状ＰＴＦＥと混合使用されるものであれば、如何なるも
のでも良い。例えば、ガラス、カーボン、グラファイ
ト、マイカ、ブロンズ、二硫化モリブデン、アルミナ、
酸化ジルコニウム、炭化珪素などの粉末または繊維状粉
末を例示できる。

【０００９】本発明はバインダーとして、液体バインダ
ーと固体バインダーの双方を使用することに特徴を有す
る。液体バインダーとしては、２５℃における表面張力
が２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下の界面活性剤の水溶液が使
用される。バインダーの主成分が水であるということ
は、塩素系有機液体による環境汚染問題、また炭化水素
系有機液体による火災及び作業衛生上の問題を回避でき
ることを意味し、また表面張力が２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ
以下であるということは、この水溶液が粒状ＰＴＦＥ粉
末を濡らしてバインダーとして作用し得ることを意味し
ている。

【００１０】通常、粒状ＰＴＦＥの固液混合造粒法に用
いる有機液体の表面張力は４５×１０^-5Ｎ／ｃｍ、以下
のものであって、例えば、メタノール（２２．６×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、エタノール（２２．３×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、イソプロパノール（２１．７×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、ｎ−ヘキサン（１８．４×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、ｍ−キシレン（２８．９×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、四塩化炭素（２６．８×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、トリクロロエチレン（２９．０×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、パークロロエチレン（３０．０×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、アセトン（２３．７×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、メチルエチルケトン（２４．６×１０^-5Ｎ／ｃｍ）、である。

【００１１】これらの有機液体と同等またはそれよりも
低い２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下というバインダーとして
の水溶液の表面張力は、ふっ素系アニオン系界面活性剤
の使用により達成できる。

【００１２】ふっ素系アニオン系界面活性剤の種類は特
に限定されず、要は２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下の低表面
張力を水溶液に与えることが出来るものであれば良く、
疎水基として直鎖型のパーフルオロアルキル基を持つも
のであっても分枝型のパーフルオロアルケニル基を持つ
ものであっても良い。また、親水基としてスルホン酸基
を持つものであっても、カルボン酸基を持つものであっ
ても良い。

【００１３】例えば、有利に使用し得るふっ素系界面活
性剤としては、下記の構造式、Ｃ₉Ｆ₁₇−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ
−ＳＯ₃Ｎａ、Ｃ₇Ｆ₁₅ＣＯＯＮＨ₄、Ｃ₈Ｆ₁₇ＳＯ₃Ｎ
ａ、で表されるものが例示される。

【００１４】ふっ素系アニオン系界面活性剤の使用量
は、バインダー表面張力を２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下に
することが出来る量であり、通常粒状ＰＴＦＥ粉末に対
し０．１〜５．０重量％の範囲で使用される。もちろん
これ以上の量を使用しても良いが、経済的に不利とな
る。

【００１５】固体バインダーとしては、ＰＴＦＥコロイ
ド粒子が使用される。かかる粒子はテトラフルオロエチ
レンを乳化重合することにより得ることが出来、通常そ
の平均粒子径は０．１〜０．３μｍの範囲に有り、水に
分散した状態で存在する。本発明のバインダー中の固体
バインダーの量は、特に限定されず５〜５０重量％の範
囲で、且つ粒状ＰＴＦＥ粉末（粒状ＰＴＦＥ粉末と充填
材との混合粉末においてはその合計量）に対し５〜２５
重量％添加出来るように適宜選択して使用すれば良い。

【００１６】ふっ素系アニオン系界面活性剤は、水の表
面張力を下げるのには有効であるが、高価であるため、
しばしばその使用量は節減され、ＰＴＦＥコロイド粒子
を水中に安定に分散させるのには不十分な量となること
がある。そのような場合には、炭化水素系界面活性剤に
よりＰＴＦＥコロイド粒子の分散安定性を補うことが出
来る。炭化水素系界面活性剤はアニオン系でもノニオン
系でも良いが、ＰＴＦＥコロイド粒子に高い分散性を与
えることが出来る炭化水素系アニオン系界面活性剤とし
て、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルエチ
レンスルホン酸（ポリオキシエチレンのｎは１〜６、ア
ルキルの炭素数は８〜１１）、アルキルベンゼンスルフ
ォン酸（アルキルの炭素数は１０〜１２）、ジアルキル
スルホコハク酸エステル（アルキルの炭素数は８〜１
０）、などのＮａ、Ｋ、Ｌｉ及びＮＨ_４塩を例示するこ
とが出来る。

【００１７】炭化水素系界面活性剤の使用量は、ＰＴＦ
Ｅコロイド粒子に対し１〜１０重量％、好ましくは１．
５〜５重量％の範囲で添加される。炭化水素系界面活性
剤が１重量％以下の添加量では、ＰＴＦＥコロイド粒子
の分散安定効果が低く、また１０重量％を越える添加量
では経済的に不利である。

【００１８】本発明のバインダーを粒状ＰＴＦＥ粉末
（粒状ＰＴＦＥ粉末と充填材との混合粉末）に噴霧する
量は３０〜２００重量％の範囲である。バインダーの量
が３０重量％より少ない場合には、粒状ＰＴＦＥ粉末を
充分に湿潤することが出来ず造粒が不充分になる傾向が
有り、一方、２００重量％を越える場合には粒状ＰＴＦ
Ｅ粉末が塊化し造粒粉末の粒径が大きくなり過ぎる傾向
がある。

【００１９】固体バインダー、即ちＰＴＦＥコロイド粒
子は造粒粉末を締め固め、かさ密度を高める性質があ
り、且つ充填材の離脱を防止する性質が有る。一方、そ
の過度の添加は造粒粉末の粉末流動性を低下させる傾向
がある。

【００２０】本発明の造粒方法は、平均粒径５〜５０μ
ｍの粒状ＰＴＦＥ粉末に転動作用と解砕作用を与えつつ
前述のバインダーを噴霧することによって造粒すること
から成る。使用し得る造粒装置は上記両作用を粒状ＰＴ
ＦＥ粉末に与えることが出来るものであれば、特に限定
されない。

【００２１】本発明の方法を、例えば図１に示す造粒装
置を用いて実施する態様に従って説明すれば、次のとお
りである。

【００２２】あらかじめシェル１に投入されている粒状
ＰＴＦＥ粉末上にスプレー２よりバインダーが噴霧（矢
印で示す）され、粒状ＰＴＦＥ粉末は湿潤し塊化する。

【００２３】湿潤し塊化した粒状ＰＴＦＥ粉末は、回転
円盤（アジテーター）３により遠心力と旋回力が与えら
れ、アジテーター上を矢印Ａの方向に向かって円弧を描
きながら転がる転動作用を受ける。アジテーターの周速
度は約６．２５ｍ／ｓｅｃである。

【００２４】転動作用を受けつつ塊化した粒状ＰＴＦＥ
粉末は、シェル１の円筒状壁面部５に取り付けられた高
速で回転するチョッパー４により解砕され、平均粒径１
００〜１０００μｍの造粒粉末となる。チョッパー４
は、複数の羽根を放射線状に備えたもので、塊化した粒
状ＰＴＦＥ粉末を解砕するカッター羽根と塊化した粒状
ＰＴＦＥ粉末を解砕しながら中心部の方向に飛散させる
造粒羽根からなるもの好ましい。

【００２５】この平均粒径１００〜１０００μｍの造粒
粉末は、アジテーター外周部の曲面と円筒上壁面部５と
の微小隙間部７の下方から吹き上げる空気流によって円
筒状壁面部５に沿って上昇し、シェル１のラッパ状部６
で矢印Ｂの方向、即ち中心部に向かって反転し、転動・
解砕作用が繰り返される。この繰り返しにより造粒粉末
は、徐々にその形状が整えられ整粒化して行く。

【００２６】造粒は円筒状壁面部外側に備えられたジャ
ケットに通水し、塊化した粒状ＰＴＦＥ粉末（或いは粒
状ＰＴＦＥ粉末）を加熱しながら行っても良い。

【００２７】造粒時間はバインダーを噴霧する前半部が
２〜１０分、バインダーの噴霧を止め転動・解砕作用を
行う後半部が２〜１０分である。

【００２８】以下、実施例により本発明を具体的に説明
する。尚、実施例及び比較例には下記のものを使用し
た。

【００２９】ａ）．粒状ＰＴＦＥ粉末ＴＦＥ単独重合体（テフロン^R７−Ｊ；三井・デュポ
ンフロロケミカル社製）変性ＰＴＦＥ（テフロン^R７０−Ｊ；三井・デュポン
フロロケミカル社製）充填剤（コークス及びグラファイト）入りＰＴＦＥ
（テフロン^R１６９１−Ｊ；三井・デュポンフロロケミ
カル社製）充填剤（ガラス）入りＰＴＦＥ（テフロン^R１６０５
−Ｊ；三井・デュポンフロロケミカル社製）ｂ）．バインダー成分成分（固体バインダー；平均粒径０．２２μｍのＰＴ
ＦＥコロイド粒子）成分（液体バインダー；ふっ素系アニオン界面活性剤
水溶液）Ｃ₉Ｆ₁₇−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−ＳＯ₃Ｎａ成分（液体バインダー；炭化水素系アニオン界面活性
剤水溶液）Ｃ₈Ｈ₁₇−Ｐｈ−Ｏ−(ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)_n−ＣＨ₂ＣＨ₂ＳＯ
₃Ｎａ（ｎ＝１、２）成分（液体バインダー；炭化水素系アニオン界面活性
剤水溶液）成分（液体バインダー；メタノール）成分（水）

【００３０】

【実施例】実施例１〜６及び比較例１〜３表１に示される各種粒状ＰＴＦＥ粉末１５００ｇを、ハ
イスピードミキサー（深江工業株式会社製；ＦＳ−Ｇ
型）に投入し、表１に示されるバインダーを粒状ＰＴＦ
Ｅ粉末に噴霧しながら、水平回転盤で３００ｒｐｍ．／
ｍｉｎ．で２分間転動・混合・撹拌する。その後、水平
回転盤３００ｒｐｍ．／ｍｉｎ．で５分間、転動・混合
・撹拌すると同時に、垂直羽根３０００ｒｐｍ．／ｍｉ
ｎ．で２分間及び１５００ｒｐｍ．／ｍｉｎ．で３分
間、解砕・分散し、造粒を行った。表１に示されるバイ
ンダー量及び成分〜の量は、粒状ＰＴＦＥ粉末１０
０重量部に対する重量部である。

【００３１】また、バインダーの表面張力は、デュヌー
イ氏表面張力計により測定した。

【００３２】この造粒された粉末について、平均粒径、
見かけ密度、安息角、伸び、引っ張り強度、及び引っ張
り弾性率を下記の方法により測定した。結果を表１に示
す。

【００３３】［平均粒径］造粒粉末の平均粒径をセイシ
ン企業社製のＲＰＳ−８５型粒径測定器により測定し
た。

【００３４】［見かけ密度、安息角］造粒粉末の見かけ
密度及び安息角をＡＳＴＭＤ−１４５７に従って測定
した。結果を表１に示す。

【００３５】［伸び値、引っ張り強度、引っ張り弾性
率］造粒粉末を６００ｋｇ／ｃｍ^２で予備成形し、３８
０℃で３時間焼成し、厚さ２ｍｍの平板をつくり、これ
からＡＳＴＭＤ−６３８に従って試験片を打ち抜き、
伸び値引っ張り強度を測定した。結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１のデータによれば、バインダーの表面
張力が２５×１０^-5Ｎダイン／ｃｍを越える場合（比較
例１）には、安息角が大きくなってＰＴＦＥ造粒粉末の
流動性が悪く、固体バインダーが含まれていない場合
（比較例２）には、実施例３、４及び５に比べてＰＴＦ
Ｅ造粒粉末の安息角が大きくて流動性が悪いのみなら
ず、見かけ密度が小さくなり、メタノールで造粒した場
合（比較例３）には、ＰＴＦＥ造粒粉末が崩れ易く、そ
の結果として流動性が低下し、かさ密度が小さくなる、
ことが判る。

【００３８】

【発明の効果】本発明のＰＴＦＥ造粒粉末の製造方法
は、環境汚染及び作業衛生上の問題が無く、ＰＴＦＥと
充填材との混合粉末の造粒において充填材の脱離が無
く、且つ従来方法によるＰＴＦＥ造粒粉末と同等または
それ以上の高い見かけ密度を有する造粒粉末を製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の方法の具体例を説明するための
造粒装置の断面略示図である。

【手続補正書】

【提出日】平成９年２月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明はバインダーとして、液体バインダ
ーと固体バインダーの双方を使用することに特徴を有す
る。液体バインダーとしては、２０℃における表面張力
が２５×１０^−５Ｎ／ｃｍ以下の界面活性剤の水溶液が
使用される。バインダーの主成分が水であるということ
は、塩素系有機液体による環境汚染問題、また炭化水素
系有機液体による火災及び作業衛生上の問題を回避でき
ることを意味し、また表面張力が２５×１０^−５Ｎ／ｃ
ｍ以下であるということは、この水溶液が粒状ＰＴＦＥ
粉末を濡らしてバインダーとして作用し得ることを意味
している。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】ａ）．粒状ＰＴＦＥ粉末ＴＦＥ単独重合体（テフロン^Ｒ７−Ｊ；三井・デュポ
ンフロロケミカル社製）変性ＰＴＦＥ（テフロン^Ｒ７０−Ｊ；三井・デュポン
フロロケミカル社製）充填剤（コークス及びグラファイト）入りＰＴＦＥ
（７５重量％のテフロン^Ｒ７−Ｊと２３重量％のコーク
ス粉末と２重量％のグラフアイト粉末との混合粉末）充填剤（ガラス）入りＰＴＦＥ（７５重量％のテフロ
ン^Ｒ７−Ｊと２５重量％のガラス繊維粉末との混合粉
末）ｂ）．バインダー成分成分（固体バインダー；平均粒径０．２２μｍのＰＴ
ＦＥコロイド粒子）成分（液体バインダー；ふっ素系アニオン界面活性剤
水溶液）Ｃ_９Ｆ_１７−Ｏ−Ｐｈ−Ｏ−ＳＯ_３Ｎａ成分（液体バインダー；炭化水素系アニオン界面活性
剤水溶液）Ｃ_８Ｈ_１７−Ｐｈ−Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ−ＣＨ_２
ＣＨ_２ＳＯ_３Ｎａ（ｎ＝１、２）成分（液体バインダー；炭化水素系アニオン界面活性
剤水溶液）Ｃ_８Ｈ_１７ＯＯＣＣＨ_２Ｃ_８Ｈ_１７ＯＯＣＣＨＳＯ_３Ｎａ成分（液体バインダー；メタノール）成分（水）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バインダーを噴霧しながら粒状ポリテト
ラフルオロエチレン粉末に転動作用と解砕作用を与えて
該粉末を造粒する方法において、バインダーがポリテト
ラフルオロエチレンコロイド粒子を含む２０℃における
表面張力２５×１０^-5Ｎ／ｃｍ以下の界面活性剤の水溶
液であることを特徴とする粒状ポリテトラフルオロエチ
レン粉末の造粒方法。
【請求項２】バインダー中に含まれるポリテトラフル
オロエチレンコロイド粒子の量が５〜５０重量％である
請求項１記載の造粒方法。
【請求項３】界面活性剤がパーフルオロアルキル基ま
たはパーフルオロアルケニル基を疎水基とするものであ
る請求項１又は２記載の造粒方法。