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再表2019-244433フッ素樹脂焼成体の生産方法、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョンの生産方法、焼成体の生産方法、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年12月26日
【発行日】2020年6月25日
(54)【発明の名称】フッ素樹脂焼成体の生産方法、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョンの生産方法、焼成体の生産方法、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体
(51)【国際特許分類】
   B29C 43/02 20060101AFI20200529BHJP
   B29C 43/34 20060101ALI20200529BHJP
   B29K 27/12 20060101ALN20200529BHJP
【FI】
   B29C43/02
   B29C43/34
   B29K27:12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】29
【出願番号】特願2019-535416(P2019-535416)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2019年3月29日
(11)【特許番号】特許第6612001号(P6612001)
(45)【特許公報発行日】2019年11月27日
(31)【優先権主張番号】特願2018-118174(P2018-118174)
(32)【優先日】2018年6月21日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】512327237
【氏名又は名称】BLANC BIJOU株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100072718
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 史旺
(74)【代理人】
【識別番号】100097319
【弁理士】
【氏名又は名称】狩野 彰
(74)【代理人】
【識別番号】100151002
【弁理士】
【氏名又は名称】大橋 剛之
(74)【代理人】
【識別番号】100201673
【弁理士】
【氏名又は名称】河田 良夫
(72)【発明者】
【氏名】春日 秀之
【テーマコード(参考)】
4F204
【Fターム(参考)】
4F204AA17
4F204AC04
4F204AR15
4F204FA01
4F204FB01
4F204FF21
4F204FN11
4F204FN15
4F204FN18
(57)【要約】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、生成された被焼成部材に対し、焼成を行う焼成工程とを含むことを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、
生成された前記被焼成部材に対し、焼成を行う焼成工程と
を含むことを特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項2】
請求項1に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項3】
請求項2に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記比率は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が略50wt%であること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記混合工程は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程
をさらに含むことを特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項5】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、
乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体と
が混合された後に焼成されていることを特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項6】
請求項5に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項7】
請求項6に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、
全体の略50wt%を占めること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項8】
請求項5から請求項7のいずれか1項に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項9】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、
生成された前記被焼成部材を分散媒及び界面活性剤により分散させる分散工程と
を含むことを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項10】
請求項9に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項11】
請求項10に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記比率は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が略50wt%であること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項12】
請求項9から請求項11のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記混合工程は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程
をさらに含むことを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項13】
請求項9から請求項12のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法により生産されたフッ素樹脂ディスパージョンと、被接触部材とを接触させる接触工程と、
前記接触工程により接触させられた被接触部材と前記フッ素樹脂ディスパージョンとを一体として焼成する一体焼成工程と
を含むことを特徴とする焼成体の生産方法。
【請求項14】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、
乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体と
が混合させられて、分散媒及び界面活性剤により分散させられていることを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項15】
請求項14に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項16】
請求項15に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、
全体の略50wt%を占めること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項17】
請求項14から請求項16のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項18】
請求項14から請求項17のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンと、
被接触部材と
が接触させられた後に一体として焼成されていることを特徴とする焼成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フッ素樹脂焼成体の生産方法、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョンの生産方法、焼成体の生産方法、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体に関する。
【背景技術】
【0002】
合成樹脂には、フッ素を含んで高耐熱性及び低摩擦係数などの特徴を備えるフッ素樹脂などがある。また、フッ素樹脂には、完全フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂及びフッ素化樹脂共重合体などがある。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE:polytetrafluoroethylene)は、耐熱性、耐薬品性、耐候性及び摺動性などの様々な優れた特性を併せ持つ極めて優秀なフッ素樹脂(高分子材料)である。
【0003】
しかし、PTFEは、熱可塑性のポリマーに属するが、融点以上の温度でも高い粘度(1010〜1012Pa・S)を保ち、流動性を示さない。そのため、PTFE製品は、一般的なポリマーの製造工程とは異なり、例えば金属の粉末冶金法の様に粉末を圧縮成形し、焼成して焼成体をつくり、所定の形状にするために切削加工して製造される。
【0004】
PTFEの切削工程では、大量の切削屑が発生する。PTFEは、極めて化学的に安定であるため、土壌中での微生物分解も受け付けない。また、PTFEは、完全な気化をさせるためには600°C以上の温度を要し、加熱時に有害ガス(フッ化水素等)が発生するために、焼却処分もされていない。そのため、現状では、大量の切削屑は、産業廃棄物として埋め立てに用いるしか処分方法がなく、効果的な処分方法やリサイクル方法が求められている。
【0005】
PTFEは、蛍石と呼ばれる鉱石を主原料とした希少性の高い高分子である。蛍石は、中国、英国、南アフリカ及びメキシコを中心に産出されているが、枯渇の懸念からもPTFEのリサイクル技術が古くから求められている。日本国内での蛍石産出量は少なく、日本は蛍石の世界第一位の輸入国でもある。
【0006】
また、一度焼成を行ったPTFE製品や切削屑を原料として作製したリサイクルPTFE焼成体は、蛍石から作られたばかりのPTFE粉末を成形し焼成した焼成体に対して、機械強度が大きく劣る傾向が確認されている。一方、近年、フッ素ゴムがウエアラブル用途に使用されている例もある。
【0007】
そして、フッ素樹脂をリサイクルする従来技術として、加熱済みフッ素樹脂粉砕物からなる再生原料粉末30重量%以下と、未加熱フッ素樹脂粉末70重量%以上を混合して混合系フッ素樹脂原料とし、この混合系フッ素樹脂原料を用いて通常の成形条件よりも予備成形圧力が高圧力の成形条件の成形法又は溶融状態のまま加圧し冷却する成形条件の成形法によって混合系フッ素樹脂成形品を得る方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2015−108126号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来は、未加熱フッ素樹脂粉末70重量%以上を混合し、かつ、通常の成形条件よりも予備成形圧力が高圧力の成形条件の成形法又は溶融状態のまま加圧し冷却する成形条件の成形法を用いる必要があり、効率的にフッ素樹脂をリサイクルすることはできないという問題があった。
【0010】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂を効率的に用いたフッ素樹脂焼成体の生産方法、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョンの生産方法、焼成体の生産方法、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法は、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、生成された前記被焼成部材に対し、焼成を行う焼成工程とを含むことを特徴とする。
【0012】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【0013】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法において、前記比率は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が略50wt%であることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法において、前記混合工程は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程をさらに含むことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体は、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とが混合された後に焼成されていることを特徴とする。
【0016】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【0017】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、全体の略50wt%を占めることを特徴とする。
【0018】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていることを特徴とする。
【0019】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法は、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、生成された前記被焼成部材を分散媒及び界面活性剤により分散させる分散工程とを含むことを特徴とする。
【0020】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【0021】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、前記比率は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が略50wt%であることを特徴とする。
【0022】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、前記混合工程は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程をさらに含むことを特徴とする。
【0023】
また、本発明の一態様にかかる焼成体の生産方法は、上述のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法により生産されたフッ素樹脂ディスパージョンと、被接触部材とを接触させる接触工程と、前記接触工程により接触させられた被接触部材と前記フッ素樹脂ディスパージョンとを一体として焼成する一体焼成工程とを含むことを特徴とする。
【0024】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンは、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とが混合させられて、分散媒及び界面活性剤により分散させられていることを特徴とする。
【0025】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
【0026】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、全体の略50wt%を占めることを特徴とする。
【0027】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていることを特徴とする。
【0028】
また、本発明の一態様にかかる焼成体は、上述のフッ素樹脂ディスパージョンと、被接触部材とが接触させられた後に一体として焼成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】一実施形態にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法の概要を(a)〜(g)の処理により例示する図である。
図2】一実施形態にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法の概要を例示するフローチャートである。
図3】(a)は、一般的な条件で焼結させたPTFEの再成形品をSEMにより撮影した写真である。(b)は、粒子と粒子の間の空洞を除去するように圧縮圧力を意図的に高く変えて焼結させたPTFEの再成形品をSEMにより撮影した写真である。
図4】未焼成PTFE粉末と、焼成後PTFE粉末とをそれぞれ焼結させた場合の相違点を示す図である。
図5】(a)は、未焼成PTFE粉末の焼成前後の状態をSEMにより撮影した写真である。(b)は、焼成後PTFE粉末の焼成前後の状態をSEMにより撮影した写真である。
図6】未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合の、引張強度及び引張伸びを対比するグラフである。
図7】PTFE粉末を焼結させた場合の気孔率に対する引張伸び及び引張強度を示すグラフである。
図8】気孔率が0%となるように焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合と、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合の、引張強度及び引張伸びを対比するグラフである。
図9】焼成後PTFE粉末に対し、繊維状組織になるPTFE粉末を添加して被焼成部材を生成する方法の具体例を示すフローチャートである。
図10】(a)は、再度焼成される前の粉砕された焼成後PTFE粉末をSEMにより撮影した写真である。(b)は、PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末をSEMにより撮影した写真である。(c)は、未焼成のPTFEモールディングパウダーをSEMにより撮影した写真である。(d)は、被焼成部材(未焼成のPTFE粉末が50wt%)をSEMにより撮影した写真である。(e)は、被焼成部材(未焼成のPTFE粉末が80wt%)をSEMにより撮影した写真である。(f)は、焼成後PTFE粉末と、未焼成のPTFEモールディングパウダーとを混合した粉末をSEMにより撮影した写真である。
図11】(a)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、かさ密度との関係を示すグラフである。(b)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、焼成後の気孔率との関係を示すグラフである。
図12】(a)は、第2粉体に『繊維化する第1粉体』が50wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。(b)は、第2粉体に『繊維化する第1粉体』が80wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。(c)は、第2粉体に未焼成のPTFEモールディングパウダーが50wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。
図13】(a)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、焼成後の引張強度との関係を示すグラフである。(b)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、焼成後の引張伸びとの関係を示すグラフである。
図14】第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。
図15】被焼成部材となり得る各粉体それぞれの引張強度と引張伸びを対比させてまとめた図である。
図16】『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材を用いてフッ素樹脂ディスパージョンを生産する方法を示すフローチャートである。
図17】『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材を含むフッ素樹脂ディスパージョンを用いて焼成体を生産する方法を示すフローチャートである。
図18】焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と引張強度との関係を示すグラフである。
図19】焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と引張伸びとの関係を示すグラフである。
図20】焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率とかさ密度との関係を示すグラフである。
図21】焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と気孔率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下に、フッ素樹脂焼成体の生産方法、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョンの生産方法、焼成体の生産方法、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体の一実施形態を、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をフッ素樹脂の例として詳細に説明する。
【0031】
図1は、一実施形態にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法の概要を(a)〜(g)の処理により例示する図である。すなわち、作業者は、図1(a)〜(g)の順に処理を行うことにより、蛍石Xを主原料とするPTFE焼成体Zを生産することができる。
【0032】
図1(a)に示すように、例えば原料となる蛍石Xは、粉体生成機10によって粉体にされることにより、未焼成のPTFE粉体(以下、第1粉体と記す)となる。蛍石Xは、フッ化カルシウム(CaF2)を主に含む鉱石である。
【0033】
具体的には、粉体生成機10は、例えば蛍石Xに硫酸を混合して加熱し、フッ化水素(HF)ガスを発生させる。そして、粉体生成機10は、フッ化水素ガスをクロロホルム(CHCl3)と反応させることにより、テトラフルオロエチレン(TFE:tetrafluoroethylene)を合成する。そして、粉体生成機10は、TFEを重合させて第1粉体を生成する。なお、第1粉体は、蛍石Xから物理的に生成されてもよい。
【0034】
第1粉体は、後述する炉体18内で焼成される被焼成部材Yである。なお、被焼成部材Yは、第1粉体に対して、第2粉体、及び異特性部材などが混合されたものであってもよい。なお、第2粉体は、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂の粉体であるとする。つまり、第2粉体は、一度焼成されたPTFE製品が粉砕されたリサイクルPTFE粉末などである。また、異特性部材は、第1粉体及び第2粉体のいずれとも特性が異なる部材であるとする。つまり、異特性部材は、フッ素樹脂の耐クリープ性、圧縮強度、硬度などの特性を変えるために混合される部材である。
【0035】
被焼成部材Yは、成形型12内へ均一に充填機14によって充填される(図1(b))。成形型12内に充填された被焼成部材Yは、圧縮機16によって所定の圧力・時間で圧縮され(図1(c))、予備成形体Z1となる(図1(d))。
【0036】
そして、予備成形体Z1は、炉体18内で焼成機20によって例えば370°C程度の焼成温度で焼成される(図1(e))。焼成された予備成形体Z2は、炉体18内で冷却機22によって所定の冷却時間で常温まで冷却され(図1(f))、PTFE焼成体Zとして取り出される(図1(g))。
【0037】
次に、上述したフッ素樹脂焼成体の生産方法を、フローチャートを用いて説明する。
【0038】
図2は、一実施形態にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法の概要を例示するフローチャートである。図2に示すように、ステップS100において、作業者は、まず粉体の被焼成部材Yを生成する(被焼成部材Yの生成工程)。例えば、被焼成部材Yは、第1粉体に対して、第2粉体が混合される場合、ステップS100において混合される(混合工程)。また、混合工程は、第1粉体及び第2粉体に対してさらに異特性部材を混合させる異特性部材混合工程を含んでいてもよい。
【0039】
ステップS102において、被焼成部材Yは、成形型12に充填される(充填工程)。
【0040】
ステップS104において、成形型12内に充填された被焼成部材Yは、圧縮機16によって所定の圧力・時間で圧縮され、予備成形体Z1となる(圧縮工程)。
【0041】
ステップS106において、予備成形体Z1は、炉体18内で焼成機20によって例えば370°C程度の焼成温度で焼成される(焼成工程)。
【0042】
ステップS108において、焼成された予備成形体Z2は、炉体18内で冷却機22によって所定の冷却時間で常温まで冷却される(冷却工程)。
【0043】
PTFE焼成体Zは、加工性が良く、白色度が高いため、美術工芸品やジュエリーなどを制作するために最適な感性表現素材となる。
【0044】
ところで、従来は、上述したようにPTFEなどのフッ素樹脂の効果的なリサイクル方法が確立されていない。一度焼成されたPTFEを再度成形する場合の成形性及び機械強度の低下の原因が明らかになっていないためである。
【0045】
そこで、発明者は、一度焼成されたPTFEの強度が低下するメカニズムを解析し、PTFEの効果的なリサイクルの方法を検討することとした。
【0046】
従来は、一度焼成されたPTFEを再度成形すると、PTFEの粒子と粒子の間に空洞ができてしまっていた。PTFEの粒子と粒子の間の空洞が、PTFEの強度を低下させる原因とも考えられたため、発明者は、PTFEの粒子と粒子の間の空洞を除去するようにPTFEを焼結させて、空洞の強度に対する影響を評価した。
【0047】
図3は、焼結させたPTFEの再成形品における空洞の有無を比較する拡大写真である。図3(a)は、一般的な条件で焼結させたPTFEの再成形品をSEM(Scanning Electron Microscope)により撮影した写真である。図3(b)は、粒子と粒子の間の空洞を除去するように圧縮圧力を意図的に高く変えて焼結させたPTFEの再成形品をSEMにより撮影した写真である。
【0048】
図3(a)に示すように、一般的な条件で焼結させたPTFEの再成形品は、PTFEの粒子Pと粒子Pの間に空洞Cができており、粒子Pの一部が融着部分Fとなっている。一方、図3(b)に示すように、粒子と粒子の間の空洞を除去するように圧縮圧力等の条件を変えて焼結させたPTFEの再成形品では、PTFEの粒子と粒子の間の空洞がなくなっている。
【0049】
しかし、PTFEの粒子と粒子の間の空洞を除去しても、粒子間に粒界面の筋が残っており、粒子同士が十分に融着していないため、再成形品としての強度の向上は小さく、初めて焼結させたPTFEの強度の半分以下の強度であった。すなわち、一度焼成されたPTFEを再成形した場合に強度が低下する原因は、粒子間の空洞のみではないと考えられる。詳細には、図8等を用いて後述する。
【0050】
次に、PTFEを焼結させる場合に、以前に焼結したものであるか否かの違いを比較する。
【0051】
図4は、初めて焼結させるPTFE粉末(未焼成PTFE粉末)と、以前に焼結したPTFEを粉砕した粉末(焼成後PTFE粉末)とをそれぞれ焼結させた場合の相違点を示す図である。
【0052】
図4に示すように、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合には、結晶化度が高く、結晶状態が伸びきり鎖であり、一次加熱の場合の融点が過熱現象により高温側へシフトして342°Cとなっている。また、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合には、凝固温度が315°Cであり、二次加熱の場合の融点が326°Cとなっている。
【0053】
一方、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合には、非結晶部分が生成され、結晶状態が折りたたみとなっており、一次加熱の場合の融点が327°Cとなっている。また、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合には、凝固温度が311°Cであり、二次加熱の場合の融点が328°Cとなっている。
【0054】
なお、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合、及び焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合のいずれも、不純物はほぼなく、色調は白色となっている。
【0055】
次に、図5を用いて、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合の焼成前後の差異を説明する。
【0056】
図5は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合との焼成前後の差異を示す拡大写真である。図5(a)は、未焼成PTFE粉末の焼成前後の状態をSEMにより撮影した写真である。図5(b)は、焼成後PTFE粉末の焼成前後の状態をSEMにより撮影した写真である。
【0057】
未焼成PTFE粉末は、図5(a)に示すように、焼成前には繊維状組織Wが多くみられ、焼成後には結晶化度が高くなっている。一方、焼成後PTFE粉末は、図5(b)に示すように、焼成前に繊維状組織Wがなく、焼成後には空洞Cが多くみられる。
【0058】
このように、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合とでは、結晶構造、粒子形状、及び熱的特性に相違点があることが確認された。
【0059】
次に、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合の強度について説明する。
【0060】
図6は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合の、引張強度及び引張伸びを対比するグラフである。図6に示すように、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合に比べて引張強度が約20%まで低下している。また、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合に比べて引張伸びが約13%まで低下している。
【0061】
図7は、PTFE粉末を焼結させた場合の気孔率に対する引張伸び及び引張強度を示すグラフである。図7に示すように、PTFE粉末を焼結させた場合の気孔率が高くなると、引張伸び及び引張強度が低くなることが確認されている。
【0062】
図8は、気孔率が0%となるように焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合と、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合の、引張強度及び引張伸びを対比するグラフである。図8に示すように、気孔率が0%となるように焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合に対して引張強度が約45%となっている。また、気孔率が0%となるように焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合は、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合に対して引張伸びが約60%となっている。
【0063】
焼成後PTFE粉末を気孔率が0%となるように再度焼結させた場合には、焼成後PTFE粉末を一般的条件で再度焼結させた場合に比べて、引張強度が2倍以上となり、引張伸びが4倍以上となっている(図6参照)。このように、焼成後PTFE粉末は、気孔率が0%となるように再度焼結させられると、引張強度及び引張伸びは向上させられる。しかし、焼成後PTFE粉末と、未焼成PTFE粉末とは、それぞれ気孔率が0%となるように焼結されても、引張強度及び引張伸びには大きな差がある。
【0064】
これらの評価結果から、未焼成PTFE粉末を焼結させた場合と、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた場合との特性の差は、気孔率のみが原因ではなく、未焼成PTFE粉末にあって焼成後PTFE粉末にない繊維状組織に起因しているものと考えられる。具体的には、未焼成PTFE粉末は、繊維状組織によりPTFEの粒子同士が絡み合い、粒子同士が絡み合った状態で焼成されることにより、強い界面結合が形成されると考えられる。一方、焼成後PTFE粉末は、繊維状組織がないため、焼成されても強い界面結合が形成されないものと考えられる。
【0065】
すなわち、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた成形品の強度が未焼成PTFE粉末を焼結させた成形品の強度よりも大きく低下する原因は、気孔の存在に加えて、焼成により繊維状組織が消失し、PTFE粒子間での強固な界面結合が形成されないためであると考えられる。
【0066】
次に、焼成後PTFE粉末を再度焼結させた成形品の強度を向上させる方法について説明する。
【0067】
上述したように、焼成後PTFE粉末には、繊維状組織がない。一方、未焼成PTFE粉末にある繊維状組織は、焼成によるPTFEの成形品の強度に寄与していると考えられる。そこで、発明者は、焼成後PTFE粉末に対し、繊維状組織になるPTFE粉末を添加することにより、再度焼結させた成形品の強度を向上させることとした。
【0068】
PTFEは、TFEを重合させたものである。また、PTFEを重合させる方法には、懸濁重合と乳化重合とがある。以下、TFEが懸濁重合後に粉砕されたものをPTFEモールディングパウダーと呼ぶ。また、TFEが乳化重合されて濃縮・安定化されたものをPTFEディスパージョンと呼ぶ。PTFEディスパージョンは、PTFEの微粒子が水に分散させられた乳白色の液体であり、せん断力が加えられると繊維化する特性がある。また、TFEが乳化重合後に凝析されたものをPTFEファインパウダーと呼ぶ。例えば、PTFEファインパウダーは、PTFEディスパージョンからPTFEの微粒子が凝集された白色粉末であり、PTFEディスパージョンと同様に、せん断力が加えられると繊維化する特性がある。
【0069】
よって、焼成後PTFE粉末に対し、PTFEディスパージョン又はPTFEファインパウダーなどの繊維状組織になるPTFE粉末を添加(混合)することにより、再度焼結させたPTFEの成形品の強度を向上させることができると考えられる。
【0070】
次に、焼成後PTFE粉末に対し、繊維状組織になるPTFE粉末を添加する方法の具体例について説明する。
【0071】
図9は、焼成後PTFE粉末に対し、繊維状組織になるPTFE粉末を添加して被焼成部材Yを生成する方法の具体例を示すフローチャートである。図9に示すように、ステップS200において、作業者は、フラスコなどの容器内でIPA(イソプロピルアルコール)などを溶媒として焼成後PTFE粉末とPTFEディスパージョンとを混合させる。
【0072】
ここで、焼成後PTFE粉末は、平均粒径が例えば約50μmとなるようにされている。また、PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末は、平均粒径が例えば約0.2〜0.25μmにされている。
【0073】
ステップS202において、IPAを溶媒として混合させられた焼成後PTFE粉末及びPTFEディスパージョンは、吸引濾過されることによって粉体の混合物がIPAなどから分離される。
【0074】
ステップS204において、IPAなどから分離された粉体の混合物は、水及びIPAなどによって洗浄され、乳化剤などが除去される。
【0075】
ステップS206において、乳化剤などが除去された粉体の混合物は、乾燥させられる。
【0076】
ステップS208において、乾燥させられた粉体の混合物は、例えばブレンダーなどが用いられて均一に粉砕混合される。つまり、焼成後PTFE粉末と、PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末とが混合された混合粉末が生成される。なお、ここで生成された混合粉末は、上述した被焼成部材Yとされる。つまり、図9に示した方法により生成される被焼成部材Yは、図2に示した被焼成部材Yの生成工程(混合工程)により生成される被焼成部材Yに対応し、炉体18内で焼成される。
【0077】
なお、図9に示した方法においては、焼成後PTFE粉末とPTFEディスパージョンとを混合させた後に混合物を洗浄しているが、PTFEディスパージョンをIPAなどによって洗浄して乾燥させた後に焼成後PTFE粉末が混合されてもよい。また、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとが混合されて、混合粉末が生成されてもよい。
【0078】
次に、図9に示した方法により生成された被焼成部材Yと、その他のPTFE粉末との差異について説明する。
【0079】
図10は、図9に示した方法により生成された被焼成部材Yと、その他のPTFE粉末とを比較する拡大写真である。図10(a)は、再度焼成される前の粉砕された焼成後PTFE粉末をSEMにより撮影した写真である。図10(a)に示した写真には、繊維状組織がないことが分かる。
【0080】
図10(b)は、PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末をSEMにより撮影した写真である。図10(b)に示した写真には、多くの繊維状組織が含まれていることが分かる。
【0081】
図10(c)は、未焼成のPTFEモールディングパウダーをSEMにより撮影した写真である。図10(c)に示した写真には、図10(b)に示した写真のような繊維状組織は含まれていないことが分かる。
【0082】
図10(d)は、図9に示した方法により生成された被焼成部材Y(PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末が50wt%)をSEMにより撮影した写真である。図10(d)に示した写真では、繊維状組織の束が粒子にまとわりついていることが分かる。
【0083】
図10(e)は、図9に示した方法により生成された被焼成部材Y(PTFEディスパージョンに含まれる未焼成のPTFE粉末が80wt%)をSEMにより撮影した写真である。図10(e)に示した写真では、繊維状組織の束が図10(d)に示した写真よりも多く粒子にまとわりついていることが分かる。
【0084】
図10(f)は、焼成後PTFE粉末と、未焼成のPTFEモールディングパウダーとを混合した粉末(未焼成のPTFEモールディングパウダーが50wt%)をSEMにより撮影した写真である。図10(f)に示した写真には、図10(c),(d)に示した写真のような繊維状組織は含まれていないことが分かる。
【0085】
以下、乳化重合された後に凝集されるPTFEディスパージョンに含まれていた未焼成のPTFE粉末(又は、未焼成のPTFEファインパウダー)などの繊維状組織になるPTFE粉末を、『繊維化する第1粉体』として、懸濁重合後に粉砕された未焼成のPTFEモールディングパウダーとは区別する。
【0086】
図11は、焼成後PTFE粉末(第2粉体)に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、かさ密度及び焼成後の気孔率との関係を示すグラフである。図11(a)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、かさ密度との関係を示すグラフである。図11(b)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、焼成後の気孔率との関係を示すグラフである。
【0087】
図11(a)に示すように、かさ密度は、『繊維化する第1粉体』の混合割合が増加するにつれて高くなった。また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%以上になると、かさ密度は、未焼成PTFE粉末のみのかさ密度と同程度となった。
【0088】
図11(b)に示すように、焼成後の気孔率は、『繊維化する第1粉体』の混合割合が増加するにつれて低くなった。また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%以上になると、焼成後の気孔率は、1%以下となった。また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が100wt%(すなわち繊維化する第1粉体のみ)になると、焼成後の気孔率は、0%となった。
【0089】
また、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、第2粉体に対するPTFEモールディングパウダーの混合割合とが同じである場合には、『繊維化する第1粉体』が混合される場合の方が緻密化に効果的となっている。なお、図11においては、第2粉体とPTFEモールディングパウダーとが混合されたものが白丸印で示されている。
【0090】
図12は、第2粉体に第1粉体が添加(混合)された後に焼成されたPTFEの成形品の拡大写真である。図12(a)は、第2粉体に『繊維化する第1粉体』が50wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。図12(b)は、第2粉体に『繊維化する第1粉体』が80wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。図12(c)は、第2粉体に未焼成のPTFEモールディングパウダーが50wt%の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。
【0091】
図12(a)に示されたPTFEの成形品は、『繊維化する第1粉体』の粒子が第2粉体の粒子を取り巻いており、焼成時に『繊維化する第1粉体』の粒子がマトリクスを形成し、その空隙中に第2粉体が充填された構造となっている。また、図12(a)に示されたPTFEの成形品は、『繊維化する第1粉体』の繊維状組織による偏析があり、『繊維化する第1粉体』の粒子同士によって緻密化されており、第2粉体による緻密化はほとんどないが、PTFEの焼成体として緻密化されている。
【0092】
図12(b)に示されたPTFEの成形品は、図12(a)に示されたPTFEの成形品よりも、『繊維化する第1粉体』により緻密化されている。
【0093】
なお、第2粉体に『繊維化する第1粉体』が50wt%未満の割合で混合された後に焼成されたPTFEの成形品は、『繊維化する第1粉体』の粒子が第2粉体を十分に取り囲むことができず、第2粉体同士が接触していることが確認されている。また、『繊維化する第1粉体』が混合されている割合が低いほど、第2粉体同士の接触は増加し、第2粉体による3次元骨格構造が形成される。つまり、緻密化が第2粉体の粒子に依存しやすくなり、気孔率を0%近くにすることができなかった。
【0094】
図12(c)に示されたPTFEの成形品は、第2粉体に未焼成のPTFEモールディングパウダーが50wt%の割合で混合されていても、焼成後には繊維状組織がないことによる空隙が確認されており、『繊維化する第1粉体』が混合されている場合ほど緻密化していない。
【0095】
図13は、焼成後PTFE粉末(第2粉体)に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、焼成後の引張強度及び引張伸びとの関係を示すグラフである。図13(a)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、焼成後の引張強度との関係を示すグラフである。図13(b)は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の添加率(混合割合)と、焼成後の引張伸びとの関係を示すグラフである。
【0096】
図13(a)に示すように、引張強度は、『繊維化する第1粉体』の混合割合が増加するにつれて高くなった。また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が0wt%から50wt%まで増加されると、引張強度は、約5MPaから約21MPa(約4倍)に増加した。一方、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%より多くされても、引張強度は、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%の場合に対して緩やかな増加となる。
【0097】
また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が80wt%及び100wt%の場合には、引張強度は、約23Mpaとなっており、未焼成PTFE粉末のみが焼成された場合の引張強度より約40%低くなっている。
【0098】
図13(b)に示すように、引張伸びも、『繊維化する第1粉体』の混合割合が増加するにつれて高くなった。また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が0wt%から50wt%まで増加されると、引張伸びは、約50%から約400%(約8倍)に増加した。一方、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%より多くされても、引張伸びは、『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%の場合に対して緩やかな増加となる。
【0099】
また、『繊維化する第1粉体』の混合割合が80wt%の場合には、引張伸びは、約460%となっており、未焼成PTFE粉末のみが焼成された場合の引張伸びより約30%向上している。つまり、『繊維化する第1粉体』が焼成後PTFE粉末(第2粉体)と混合されることにより、未焼成のPTFEとは特性が異なる新たなフッ素樹脂が生成される。
【0100】
また、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合と、第2粉体に対するPTFEモールディングパウダーの混合割合とが同じである場合には、『繊維化する第1粉体』が混合される場合の方が、引張強度及び引張伸びのいずれも高い値となっている。なお、図13においては、第2粉体とPTFEモールディングパウダーとが混合されたものが白丸印で示されている。
【0101】
図14は、第2粉体に対する『繊維化する第1粉体』の混合割合が50wt%で混合された後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影した写真である。図14に示したように、第2粉体に対して『繊維化する第1粉体』が混合された後に焼成されたPTFEの成形品は、繊維状組織が形成されている。繊維状組織は、『繊維化する第1粉体』から繊維化した細い繊維が微細な粒子を介して束となっている繊維束と繊維径が同程度になっている。
【0102】
図15は、上述した被焼成部材Yとなり得る各粉体それぞれの引張強度と引張伸びを対比させてまとめた図である。図15に示すように、被焼成部材Yは、『繊維化する第1粉体』の混合割合が変えられることにより、焼成後の引張強度及び引張伸びが変化する。よって、PTFE成形品ごとに必要な引張強度及び引張伸びに応じて被焼成部材Yにおける『繊維化する第1粉体』の混合割合を予め設定することにより、焼成後のPTFE成形品の引張強度及び引張伸びを設計することが可能となる。
【0103】
次に、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを用いてフッ素樹脂ディスパージョンを生産する方法について説明する。
【0104】
図16は、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを用いてフッ素樹脂ディスパージョンを生産する方法を示すフローチャートである。図16において、ステップS100は、図2に示したステップS100の被焼成部材Yの生成工程(混合工程)、及び図9に示した被焼成部材Yを生成する方法(ステップS200〜S208)と実質的に同じ工程である。
【0105】
ステップS300において、ステップS100の混合工程により生成された被焼成部材Yに対し、例えば水などの分散媒と乳化剤(界面活性剤)等を用いて分散させ、乳化液のようにコロイド状にさせる(分散工程)。
【0106】
つまり、図16に示した方法によれば、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを含む乳化液状のフッ素樹脂ディスパージョンを生産することができる。
【0107】
次に、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを含むフッ素樹脂ディスパージョンを用いて焼成体を生産する方法について説明する。
【0108】
図17は、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを含むフッ素樹脂ディスパージョンを用いて焼成体を生産する方法を示すフローチャートである。図17に示すように、ステップS400において、作業者は、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを含むフッ素樹脂ディスパージョン(図16参照)と、被接触部材とを接触させる処理を行う(接触工程)。
【0109】
ここで、被接触部材とは、例えばガラス繊維や、金属板などである。また、接触工程における接触させる処理は、例えばガラス繊維に上述のフッ素樹脂ディスパージョンを含侵させたり、金属板に対して上述のフッ素樹脂ディスパージョンを塗装する処理などである。
【0110】
ステップS402において、作業者は、接触工程により接触させられた被接触部材と上述のフッ素樹脂ディスパージョンとを一体として焼成する処理を行う(一体焼成工程)。
【0111】
つまり、図17に示した方法によれば、『繊維化する第1粉体』が混合された被焼成部材Yを含むフッ素樹脂ディスパージョンが一体として焼成されたガラスクロスコーティングやテント膜材などを生産することができる。
【0112】
次に、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合し、炉体18内で焼成した場合の焼成体の特徴及び特性について説明する。
【0113】
まず、PTFEファインパウダーの含有率を徐々に増やしながら、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した場合に、焼成前の状態をそれぞれSEMにより撮影した。PTFEファインパウダーの含有率が30%以下では、混合後に隙間が多く見られた。しかし、PTFEファインパウダーの含有率が約60%以上になったときには、混合後にほぼ隙間がなくなることが観察された。このとき、焼成後PTFEの粒子は、PTFEファインパウダーの粒子に取り囲まれている。
【0114】
また、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した後に焼成されたPTFEの成形品をSEMにより撮影してみると、PTFEファインパウダーの含有率が約70%以上になったときに、表面がほぼ滑らかになっていることが確認された。ここでは、焼成前の予備成形時の圧密性、隙間の状況(特に気孔率)が焼成後にそのまま影響していると思われる。
【0115】
図18は、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と引張強度との関係を示すグラフである。ここで、PTFEファインパウダーの含有率が50%になると、PTFEファインパウダーの含有率が0%である場合に対して、強度が約3.12倍になっている。また、PTFEファインパウダーの含有率が50%になると、PTFEファインパウダーの含有率が100%である場合に対して、約74%の強度が得られている。
【0116】
図19は、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と引張伸びとの関係を示すグラフである。ここで、PTFEファインパウダーの含有率が50%になると、PTFEファインパウダーの含有率が0%である場合に対して、伸び率が約8.75倍になっている。また、PTFEファインパウダーの含有率が50%になると、PTFEファインパウダーの含有率が100%である場合に対して、約94%の伸び率が得られている。
【0117】
図20は、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率とかさ密度との関係を示すグラフである。ここで、PTFEファインパウダーの含有率が50%以上になると、かさ密度はほぼ一定となっている。
【0118】
図21は、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体について、PTFEファインパウダーの含有率と気孔率との関係を示すグラフである。ここで、PTFEファインパウダーの含有率が50%になると、気孔率は1.7%になっている。また、PTFEファインパウダーの含有率が60%以上になると、気孔率はほぼ一定となっている。
【0119】
このように、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体と、焼成後PTFE粉末とPTFEディスパージョンとを混合した焼成体とは、それぞれ同じような特性の傾向がみられた。しかし、焼成後PTFE粉末とPTFEファインパウダーとを混合した焼成体と、焼成後PTFE粉末とPTFEディスパージョンとを混合した焼成体とを比較すると、焼成後PTFE粉末とPTFEディスパージョンとを混合した焼成体の方が、強度が高くなる傾向があった。
【0120】
例えば、PTFEファインパウダーの含有率が50%である場合、PTFEディスパージョンの含有率が50%である場合に対して、強度が約20%低くなっている。これは、粉体であるPTFEファインパウダーが、焼成後PTFE粉末に対して分散性が低いことが要因と考えられる。すなわち、PTFEディスパージョンの方が、焼成後PTFE粉末の粒子の周りをより均一に囲み、分散性がよいと考えられる。
【0121】
なお、本願におけるフッ素樹脂は、フッ素原子を含む高分子材料であり、例えば、PTFE、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、ECTFE(クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体)などのいずれであってもよく、これらが混合(例えば粉体の状態において)されていてもよい。
【0122】
このように、上述した実施形態によれば、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体が混合されるので、焼成後に粉砕されたフッ素樹脂を効率的に用いて、フッ素樹脂焼成体、フッ素樹脂ディスパージョン、及び焼成体を生産することができる。
【符号の説明】
【0123】
X・・・蛍石、Y・・・被焼成部材、Z1・・・予備成形体、Z2・・・焼成された予備成形体、Z・・・PTFE焼成体(フッ素樹脂焼成体)、10・・・粉体生成機、12・・・成形型、14・・・充填機、16・・・圧縮機、18・・・炉体、20・・・焼成機、22・・・冷却機
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21

【手続補正書】
【提出日】2019年8月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、
生成された前記被焼成部材に対し、焼成を行う焼成工程と
を含むことを特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項2】
請求項1に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項3】
請求項2に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記比率は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が50wt%以下であること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のフッ素樹脂焼成体の生産方法において、
前記混合工程は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程
をさらに含むことを特徴とするフッ素樹脂焼成体の生産方法。
【請求項5】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、
乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体と
が混合された後に焼成されていることを特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項6】
請求項5に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項7】
請求項6に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、
全体の50wt%以下を占めること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項8】
請求項5から請求項7のいずれか1項に記載のフッ素樹脂焼成体において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていること
を特徴とするフッ素樹脂焼成体。
【請求項9】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体とを、予め定められた強度に基づく比率で混合させることにより、被焼成部材を生成する混合工程と、
生成された前記被焼成部材を分散媒及び界面活性剤により分散させる分散工程と
を含むことを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項10】
請求項9に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項11】
請求項10に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記比率は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が50wt%以下であること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項12】
請求項9から請求項11のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、
前記混合工程は、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材を混合させる異特性部材混合工程
をさらに含むことを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法。
【請求項13】
請求項9から請求項12のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法により生産されたフッ素樹脂ディスパージョンと、被接触部材とを接触させる接触工程と、
前記接触工程により接触させられた被接触部材と前記フッ素樹脂ディスパージョンとを一体として焼成する一体焼成工程と
を含むことを特徴とする焼成体の生産方法。
【請求項14】
焼成後に粉砕されたフッ素樹脂と、
乳化重合された後に凝集される未焼成のフッ素樹脂粉体と
が混合させられて、分散媒及び界面活性剤により分散させられていることを特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項15】
請求項14に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体は、いずれもポリテトラフルオロエチレンであること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項16】
請求項15に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、
全体の50wt%以下を占めること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項17】
請求項14から請求項16のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、
前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂、及び前記未焼成のフッ素樹脂粉体のいずれとも特性が異なる異特性部材がさらに混合されていること
を特徴とするフッ素樹脂ディスパージョン。
【請求項18】
請求項14から請求項17のいずれか1項に記載のフッ素樹脂ディスパージョンと、
被接触部材と
が接触させられた後に一体として焼成されていることを特徴とする焼成体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体の生産方法において、前記比率は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が50wt%以下であることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0017】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂焼成体において、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、全体の50wt%以下を占めることを特徴とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0021
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0021】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンの生産方法において、前記比率は、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂が50wt%以下であることを特徴とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0026】
また、本発明の一態様にかかるフッ素樹脂ディスパージョンにおいて、前記焼成後に粉砕されたフッ素樹脂は、全体の50wt%以下を占めることを特徴とする。
【国際調査報告】