JP7159653B2 - Method for producing fluororesin powder - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素樹脂粉体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing fluororesin powder.
従来、粉末状のフッ素樹脂(フッ素樹脂粉体)は、低摩擦特性、非粘着性、耐熱性、耐薬品性等の優れた特性を有している。そのため、摺動体等の機械部品などに用いられている。 Conventionally, powdery fluororesin (fluororesin powder) has excellent properties such as low friction properties, non-adhesiveness, heat resistance and chemical resistance. Therefore, it is used for mechanical parts such as sliding bodies.
このようなフッ素樹脂粉体の製造方法として、例えば、特許文献1には、フッ素樹脂のシートまたはブロック等を機械的に粉砕して、所定粒径のフッ素樹脂粉体を得る方法が記載されている。
As a method for producing such a fluororesin powder, for example,
しかし、本発明者の検討によれば、フッ素樹脂の粉砕方法を適切に選択しても、フッ素樹脂粉体の平均粒径を小さくすることと、フッ素樹脂粉体の粒度分布を狭くすることとの両立が難しいことがわかった。 However, according to the study of the present inventors, even if the pulverization method of the fluororesin is appropriately selected, the average particle diameter of the fluororesin powder is reduced and the particle size distribution of the fluororesin powder is narrowed. found to be difficult to combine.
本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、フッ素樹脂粉体の平均粒径を小さくすることと、フッ素樹脂粉体の粒度分布を狭くすることとを両立することができるフッ素樹脂粉体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems described above, and can achieve both a reduction in the average particle diameter of the fluororesin powder and a narrower particle size distribution of the fluororesin powder. An object of the present invention is to provide a method for producing fluororesin powder.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 A brief outline of typical inventions disclosed in the present application is as follows.
[1](a)フッ素樹脂を粉砕して粉砕片を形成する工程と、(b)前記(a)工程の後、前記粉砕片を加熱し、フッ素樹脂粉体を生成する工程とを含み、前記(a)工程では、前記粉砕片に残留応力が残る粉砕方法によりフッ素樹脂を粉砕し、前記(b)工程では、前記粉砕片を前記フッ素樹脂の融点以上に加熱する、フッ素樹脂粉体の製造方法。 [1] (a) a step of pulverizing the fluororesin to form pulverized pieces, and (b) after the step (a), heating the pulverized pieces to produce a fluororesin powder, In the step (a), the fluororesin is pulverized by a pulverization method that leaves residual stress in the pulverized pieces, and in the step (b), the pulverized pieces are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin. Production method.
[2][1]記載のフッ素樹脂粉体の製造方法において、前記粉砕方法は、主にせん断力により粉砕する方法である。 [2] In the method for producing fluororesin powder described in [1], the pulverizing method is a method of pulverizing mainly by shearing force.
[3][1]記載のフッ素樹脂粉体の製造方法において、前記粉砕方法は、臼式法、ローラミル法またはボールミル法のいずれかである。 [3] In the method for producing a fluororesin powder described in [1], the pulverizing method is any one of a mortar method, a roller mill method and a ball mill method.
本発明によれば、フッ素樹脂粉体の平均粒径を小さくすることと、フッ素樹脂粉体の粒度分布を狭くすることとを両立することができる。 According to the present invention, it is possible to both reduce the average particle diameter of the fluororesin powder and narrow the particle size distribution of the fluororesin powder.
(検討事項)
まず、実施の形態を説明する前に、本発明者が検討した事項について説明する。
(to be considered)
First, before describing the embodiments, the matters studied by the inventors will be described.
図8には、従来例のフッ素樹脂粉体100を用いた保護膜(保護部材、コーティング膜)200を示す。保護膜200は、金属等からなる基材1上に形成されている。保護膜200は、フッ素樹脂粉体100とコーティング剤2とからなる。この保護膜200は、基材1と親和性の高い樹脂(図示せず)を基材1上に塗布した後、フッ素樹脂粉体100を分散させたコーティング剤2を塗布し、焼成することによって形成される。このように、基材1上に保護膜200を形成することで、基材1のみの場合に比べて、非粘着、低摩擦性を付与することができる。
FIG. 8 shows a protective film (protective member, coating film) 200 using the
また、図示しないが、基材上に形成する保護膜の他の例としては、メッキ膜(金属メッキ膜)が挙げられる。このメッキ膜は、基材上にフッ素樹脂粉体を分散させた金属メッキ層を被覆することによって形成される。この場合は、金属メッキ層の特性(例えば耐食性)とフッ素樹脂の特性(例えば自己潤滑性、撥水性、非粘着性)とを両立することができる。 Although not shown, another example of the protective film formed on the substrate is a plated film (metal plated film). This plated film is formed by coating a base material with a metal plated layer in which fluororesin powder is dispersed. In this case, both the properties of the metal plating layer (eg, corrosion resistance) and the properties of the fluororesin (eg, self-lubricating properties, water repellency, and non-stickiness) can be achieved.
ここで、フッ素樹脂粉体の製造方法について検討する。前述したように、フッ素樹脂粉体100は、フッ素樹脂のシートまたはブロック等を機械的に粉砕して製造することが一般的である。フッ素樹脂の粉砕方法として、例えば、衝撃による粉砕(ジェットミル法等)、せん断力による粉砕(臼式法、ローラミル等)、またはこれらの組み合わせ(ボールミル法等)がある。
Here, a method for producing the fluororesin powder will be examined. As described above, the
まず、ジェットミル法とは、高圧ガスをノズルから噴出させ、生じたジェット気流によって原材料を加速させ、加速した粒子同士の衝突等によって原材料を粉砕する方法である。ジェットミル法は、粉砕対象物の硬度が高い場合に有効である。ただし、フッ素樹脂は、高い弾性を有するため、一定の平均粒径以下(約40μm以下)になると、粉体同士の衝突の際に生じる運動エネルギーが塑性変形を引き起こすエネルギー、すなわち、粉体の破壊に必要なエネルギーより小さくなる。そのため、ジェットミル法では、例えば40μm以下の平均粒径を有するフッ素樹脂粉体を得ることが難しい。図8に示すように、例えば40μm以上の平均粒径を有するフッ素樹脂粉体100を含む保護膜200を基材1上に形成すると、表面の粗い保護膜200となってしまう。この場合は、保護膜200の摩擦係数が大きくなる。そのため、フッ素樹脂粉体100が保護膜200から剥離し易く、保護膜200による耐摩耗性が低下してしまうという問題がある。
First, the jet mill method is a method in which high-pressure gas is ejected from a nozzle, the raw material is accelerated by the generated jet stream, and the raw material is pulverized by collision between the accelerated particles. The jet mill method is effective when the hardness of the object to be ground is high. However, since fluororesin has high elasticity, when the average particle diameter is less than a certain value (approximately 40 μm or less), the kinetic energy generated when particles collide with each other causes plastic deformation. less than the energy required for Therefore, it is difficult to obtain a fluororesin powder having an average particle size of 40 μm or less by the jet mill method. As shown in FIG. 8, if the
次に、臼式法とは、上下に配置された一対の砥石のうちの一方を回転させ、原材料が一対の砥石間を通過する際に原材料に対して発生するせん断力によって原材料を粉砕する方法である。また、ローラミル法とは、鉄盤上でローラを旋転させて、原材料が鉄盤とローラとの間を通過する際に原材料に対して発生するせん断力によって原材料を粉砕する方法である。臼式法およびローラミル法では、原材料の塑性変形領域を超えたものが破断し、粉砕される。この際、原材料の弾性変形領域を超えて材料が引き伸ばされるため、例えばジェットミル法に比べて平均粒径の小さい(40μm以下)粒子が生成されやすい。一方で、原材料の弾性変形領域を超えて材料が引き伸ばされるため、アスペクト比の大きい(非球状の)粒子が生成されやすい。アスペクト比の大きい粒子が多いということは、粒度分布(粒径分布)が広くなる。そのため、臼式法およびローラミル法では、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体を得ることが難しい。図8に示すように、粒度分布の広いフッ素樹脂粉体100を含む保護膜200を基材1上に形成すると、表面の粗い保護膜200となってしまう。前述したように、この場合は、保護膜200による耐摩耗性が低下してしまうという問題がある。
Next, the mortar method is a method in which one of a pair of grindstones arranged vertically is rotated, and the raw material is pulverized by the shear force generated on the raw material as it passes between the pair of grindstones. is. In addition, the roller mill method is a method in which a roller is rotated on an iron plate and the raw material is pulverized by shearing force generated on the raw material when the raw material passes between the iron plate and the roller. In the mortar method and the roller mill method, the material exceeding the plastic deformation region of the raw material is broken and pulverized. At this time, since the material is stretched beyond the elastic deformation region of the raw material, particles with a smaller average particle size (40 μm or less) are likely to be produced compared to, for example, the jet mill method. On the other hand, since the material is stretched beyond the elastic deformation region of the raw material, particles with a large aspect ratio (non-spherical) tend to be generated. A large number of particles with a large aspect ratio widens the particle size distribution (particle size distribution). Therefore, it is difficult to obtain a fluororesin powder having a narrow particle size distribution by the mortar method and the roller mill method. As shown in FIG. 8, when the
次に、ボールミル法とは、原材料と硬質のボールとを容器に入れて、その容器を回転させることによって、原材料をボールによりすりつぶして粉砕する方法である。この方法は、衝撃とせん断との両方による粉砕が起こるが、せん断による粉砕の影響が大きく、臼式法およびローラミル法と同様にアスペクト比の大きい粒子が生成されやすい。そのため、ボールミル法では、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体を得ることが難しい。従って、前述の図8に示すように、粒度分布の広いフッ素樹脂粉体100を含む保護膜200を基材1上に形成すると、表面の粗い保護膜200となってしまう。
Next, the ball mill method is a method in which raw materials and hard balls are placed in a container and the raw materials are ground and pulverized by rotating the container. In this method, pulverization occurs due to both impact and shear, but pulverization due to shear has a large effect, and particles with a large aspect ratio are likely to be produced similarly to the mortar method and roller mill method. Therefore, it is difficult to obtain a fluororesin powder having a narrow particle size distribution by the ball mill method. Therefore, as shown in FIG. 8 described above, if the
以上より、フッ素樹脂の粉砕方法を適切に選択しても、フッ素樹脂粉体の平均粒径を小さくすることと、フッ素樹脂粉体の粒度分布を狭くすることとの両立が難しいことがわかった。そのため、フッ素樹脂粉体の製造方法を工夫することにより、フッ素樹脂粉体の平均粒径を小さくすることと、フッ素樹脂粉体の粒度分布を狭くすることとを両立することが望まれる。 From the above, it was found that it is difficult to simultaneously reduce the average particle diameter of the fluororesin powder and narrow the particle size distribution of the fluororesin powder even if the fluororesin pulverization method is appropriately selected. . Therefore, it is desired to reduce the average particle size of the fluororesin powder and narrow the particle size distribution of the fluororesin powder by devising a method for producing the fluororesin powder.
(実施の形態)
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、実施の形態を示す各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
(Embodiment)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing showing the embodiments, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols or reference numbers, and the description will not be repeated in principle.
図1に示すように、本実施の形態のフッ素樹脂粉体の製造方法は、フッ素樹脂の粉砕工程(S1)と、粉砕工程(S1)によって粉砕したフッ素樹脂(以下、フッ素樹脂の粉砕片と称する)の熱処理工程(S2)とを含んでいる。 As shown in FIG. 1, the method for producing a fluororesin powder according to the present embodiment comprises a fluororesin pulverization step (S1), and a fluororesin pulverized in the pulverization step (S1) (hereinafter referred to as pulverized pieces of the fluororesin). ) and a heat treatment step (S2).
フッ素樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(PFA)、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(FEP)等を用いることができる。これらのうちの2種類以上のフッ素樹脂を併用することもできる。前述の保護膜に用いるフッ素樹脂粉体としては、ポリテトラフルオロエチレンが最も好適である。 The fluororesin is not particularly limited, but examples include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer ( FEP) or the like can be used. Two or more of these fluororesins may be used in combination. Polytetrafluoroethylene is most suitable as the fluororesin powder used for the protective film.
そして、粉砕工程(S1)では、粉砕片に残留応力が残る粉砕方法によりフッ素樹脂を粉砕する。ここで、残留応力とは、外力を除去した後でも物体内に存在する応力のことである。粉砕片に残留応力が残る粉砕方法としては、主にせん断力を用いた粉砕法である臼式法、ローラミル法またはボールミル法が好ましい。残留応力が残ったフッ素樹脂の粉砕片の形状は、アスペクト比の大きい形状、具体的には、鱗片や捻状となる。なお、フッ素樹脂を臼式法により粉砕する場合には、あらかじめフッ素樹脂を例えば平均粒径1~2mmの粉体にしておくことが好ましい。 Then, in the pulverization step (S1), the fluororesin is pulverized by a pulverization method that leaves residual stress in the pulverized pieces. Residual stress is the stress that exists in the object even after the external force has been removed. As a pulverization method in which residual stress remains in pulverized pieces, a mortar method, a roller mill method, or a ball mill method, which are pulverization methods mainly using shear force, are preferable. The shape of the pulverized pieces of the fluororesin in which the residual stress remains has a shape with a large aspect ratio, specifically, a scale or twist shape. When the fluororesin is pulverized by the mortar method, it is preferable to grind the fluororesin into a powder having an average particle size of 1 to 2 mm in advance.
また、熱処理工程(S2)では、フッ素樹脂の粉砕片を、このフッ素樹脂の融点以上に加熱し、フッ素樹脂粉体を生成する。例えば、フッ素樹脂としてポリテトラフルオロエチレン(融点327℃)を採用した場合には、加熱温度は340±10℃が好ましい。また、加熱時間は、15分以上であり、60分以下であることが好ましい。加熱時間が15分未満であると、温度が不均一となり、後述する熱による応力解放が十分に進行しない可能性がある。また、加熱時間が60分を超えると、フッ素樹脂を構成する炭素鎖が切断される分解反応が進行し、フッ素樹脂の特性が劣化するおそれがある。また、熱処理工程(S2)における加熱雰囲気は特に限定されず、フッ素樹脂の粉砕片の加熱は、例えば大気中で行うことができる。 Further, in the heat treatment step (S2), the pulverized pieces of the fluororesin are heated to a temperature higher than the melting point of the fluororesin to produce fluororesin powder. For example, when polytetrafluoroethylene (melting point 327°C) is used as the fluororesin, the heating temperature is preferably 340±10°C. Also, the heating time is preferably 15 minutes or more and 60 minutes or less. If the heating time is less than 15 minutes, the temperature may become uneven, and stress release due to heat, which will be described later, may not proceed sufficiently. On the other hand, if the heating time exceeds 60 minutes, a decomposition reaction that cuts the carbon chains constituting the fluororesin proceeds, possibly degrading the properties of the fluororesin. Moreover, the heating atmosphere in the heat treatment step (S2) is not particularly limited, and the heating of the crushed pieces of the fluororesin can be performed, for example, in the atmosphere.
以下、本実施の形態のフッ素樹脂粉体の製造方法の効果について説明する。 The effects of the method for producing fluororesin powder according to the present embodiment will be described below.
本実施の形態では、図1に示すフッ素樹脂の粉砕工程(S1)において、粉砕片に残留応力が残る粉砕方法によりフッ素樹脂を粉砕している。具体的に、臼式法等の主にせん断力を用いた粉砕法においては、原材料の弾性変形範囲(弾性変形領域)を超えて引き伸ばされ、その後、原材料の塑性変形範囲(塑性変形領域)を超えることにより破断し、粉砕される。ここで、外力によって原材料に変形が生じた後、外力を取り除くと原材料は元の形状に戻ろうとする。しかし、塑性変形領域では、原材料に変形が残り、元の形状まで戻ることができない。そのため、原材料の内部には、元の形状に戻ろうとする応力(残留応力)が生じることになる。その結果、フッ素樹脂を主にせん断力を用いた粉砕法によって粉砕することで、アスペクト比の大きな形状(非球状)を有する(すなわち残留応力が残った)フッ素樹脂の粉砕片を生成することができる。 In this embodiment, in the fluororesin pulverization step (S1) shown in FIG. 1, the fluororesin is pulverized by a pulverization method that leaves residual stress in the pulverized pieces. Specifically, in the pulverization method that mainly uses shear force such as the mortar method, the raw material is stretched beyond the elastic deformation range (elastic deformation region), and then the plastic deformation range (plastic deformation region) of the raw material is stretched. Breaks and pulverizes by exceeding. Here, after the raw material is deformed by the external force, the raw material tends to return to its original shape when the external force is removed. However, in the plastically deformed region, the raw material remains deformed and cannot return to its original shape. Therefore, a stress (residual stress) that tends to restore the original shape is generated inside the raw material. As a result, by pulverizing the fluororesin mainly by a pulverization method using a shearing force, it is possible to produce pulverized pieces of the fluororesin having a shape (non-spherical shape) with a large aspect ratio (that is, residual stress remains). can.
次に、本実施の形態では、図1に示すフッ素樹脂の熱処理工程(S2)において、粉砕片を熱処理してフッ素樹脂粉体を生成している。フッ素樹脂の粉砕片を、このフッ素樹脂の融点以上に加熱することで、フッ素樹脂を構成する分子鎖が動けるようになり、フッ素樹脂の粉砕片に残っていた残留応力が解放される。これにより、非球状であったフッ素樹脂の粉砕片が球状または球状に近い形状に変化する。 Next, in the present embodiment, in the heat treatment step (S2) of the fluororesin shown in FIG. 1, the pulverized pieces are heat-treated to produce fluororesin powder. By heating the crushed pieces of the fluororesin to a temperature higher than the melting point of the fluororesin, the molecular chains constituting the fluororesin are allowed to move, and the residual stress remaining in the crushed pieces of the fluororesin is released. As a result, the non-spherical pulverized pieces of the fluororesin change into a spherical or nearly spherical shape.
具体的には、粉砕工程(S1)において、臼式法等の主にせん断力を用いた粉砕法によりフッ素樹脂を粉砕した場合には、フッ素樹脂が引き延ばされて粉砕片となっている。そのため、フッ素樹脂の粉砕片に残った残留応力が解放されると、引き延ばされた粉砕片が縮み上がることによって球状化する。その結果、フッ素樹脂の粉砕片よりも平均粒径が小さく、かつ、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体を生成することができる。 Specifically, in the pulverization step (S1), when the fluororesin is pulverized by a pulverization method that mainly uses a shearing force such as a mortar method, the fluororesin is elongated to form pulverized pieces. . Therefore, when the residual stress remaining in the pulverized pieces of the fluororesin is released, the stretched pulverized pieces shrink and become spherical. As a result, it is possible to produce a fluororesin powder having a smaller average particle size and a narrower particle size distribution than the pulverized pieces of the fluororesin.
以上より、本実施の形態では、粉砕工程のみによって生成したフッ素樹脂粉体に比べて、より小さい平均粒径を有し、かつ、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to obtain a fluororesin powder having a smaller average particle diameter and a narrower particle size distribution than the fluororesin powder produced only by the pulverization process.
また、後述の実施例でも示されるように、本実施の形態では、粉砕工程を複数回行うことなく、粉砕工程1回および熱処理工程1回で、例えばジェットミル法で得られる平均粒径よりも小さい平均粒径(20μm以下)を有し、かつ、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体を得ることができる。 In addition, as shown in the examples below, in the present embodiment, one pulverization step and one heat treatment step are performed without performing the pulverization step multiple times, for example, the average particle diameter obtained by the jet mill method A fluororesin powder having a small average particle size (20 μm or less) and a narrow particle size distribution can be obtained.
<フッ素樹脂粉体を用いた保護膜>
図7は、本発明の一実施の形態に係るフッ素樹脂粉体を用いた保護膜(保護部材、コーティング膜)を示す模式図である。図7に示すように、保護膜3は、金属等からなる基材1上に形成されている。保護膜3は、フッ素樹脂粉体10とコーティング剤2とからなる。この保護膜3は、基材1と親和性の高い樹脂(図示せず)を基材1上に塗布した後、フッ素樹脂粉体10を分散させたコーティング剤2を塗布し、焼成することによって形成される。このように、基材1上に保護膜3を形成することで、基材1のみの場合に比べて、耐摩耗性(摩擦特性)を高めることができる。これにより、例えば機械部品等の基材1の耐久性を高めることができる。
<Protective film using fluororesin powder>
FIG. 7 is a schematic diagram showing a protective film (protective member, coating film) using fluororesin powder according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the protective film 3 is formed on the
特に、図7に示すように、40μm以下(より好ましくは20μm以下)の平均粒径を有し、かつ、粒度分布の狭いフッ素樹脂粉体10を含む保護膜3を基材1上に形成すると、表面の滑らかな保護膜3となる。こうすることで、保護膜3は摩擦係数を小さく抑えることを可能にし、例えば機械部品等の基材1の非粘着性や潤滑性をさらに高めることができる。
In particular, as shown in FIG. 7, when a protective film 3 containing
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
<実施例1、比較例1~比較例3の構成>
実施例1、比較例1~比較例3で用いた原材料は、架橋フッ素樹脂粉体(平均粒径約1~2mm)である。
<Configuration of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3>
The raw material used in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 is crosslinked fluororesin powder (average particle size: about 1 to 2 mm).
架橋フッ素樹脂粉体は、例えば以下の方法により製造することができる。まず、フッ素樹脂の成形体(例えばシート)に対して、無酸素雰囲気中または約500ppm以下の濃度の低酸素雰囲気中で、かつ、フッ素樹脂の融点以上(好ましくは融点よりも10~30℃高い温度)に加熱された状態で電子線等の電離性放射線(照射線量1kGy~10MGy)を照射し、フッ素樹脂を架橋する(架橋処理)。その後、架橋したフッ素樹脂の成形体をカットミル法等により機械的に粉砕し、架橋フッ素樹脂粉体(平均粒径1~2mm)を得ることができる。なお、フッ素樹脂粉体に対して、同様の架橋処理を行い、架橋フッ素樹脂粉体を得てもよい。
The crosslinked fluororesin powder can be produced, for example, by the following method. First, for a fluororesin molded body (for example, a sheet), in an oxygen-free atmosphere or a low-oxygen atmosphere with a concentration of about 500 ppm or less, and at least the melting point of the fluororesin (preferably 10 to 30 ° C. higher than the melting point) temperature), it is irradiated with ionizing radiation such as an electron beam (irradiation dose: 1 kGy to 10 MGy) to crosslink the fluororesin (crosslinking treatment). Thereafter, the crosslinked fluororesin compact can be mechanically pulverized by a cut mill method or the like to obtain a crosslinked fluororesin powder (
実施例1、比較例1および比較例2では、フッ素樹脂として、テトラフルオロエチレン(融点327℃)を採用した。この場合、架橋処理における加熱温度は、例えば340℃である。 In Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, tetrafluoroethylene (melting point: 327° C.) was used as the fluororesin. In this case, the heating temperature in the cross-linking treatment is 340° C., for example.
なお、実施例1、比較例1~比較例3では、原材料として架橋フッ素樹脂を用いているが、これに限定されるものではなく未架橋のフッ素樹脂を用いてもよい。 In Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, a crosslinked fluororesin was used as a raw material, but the raw material is not limited to this, and an uncrosslinked fluororesin may be used.
<実施例1、比較例1~比較例3の製造方法>
実施例1、比較例1~比較例3は以下の方法で作製した。各条件は一例である。
<Manufacturing methods of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3>
Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were produced by the following method. Each condition is an example.
(S1)粉砕工程
架橋フッ素樹脂粉体(平均粒径1~2mm)を臼式法により粉砕し、フッ素樹脂の粉砕片を得た。ここで得られたフッ素樹脂の粉砕片を比較例1とした。なお、臼式法は、水を使用しない乾式でも、水を使用する湿式でもよい。
(S1) Pulverization Step A crosslinked fluororesin powder (average particle size: 1 to 2 mm) was pulverized by a mortar method to obtain pulverized pieces of fluororesin. The pulverized pieces of the fluororesin obtained here were designated as Comparative Example 1. The mortar method may be a dry method that does not use water or a wet method that uses water.
(S2)熱処理工程
(S1)工程の後、フッ素樹脂の粉砕片を30分間加熱した。この際の加熱温度は、実施例1では330℃、比較例2では300℃、また、比較例3では360℃とした。
(S2) Heat treatment step After the step (S1), the pulverized pieces of the fluororesin were heated for 30 minutes. The heating temperature at this time was 330° C. in Example 1, 300° C. in Comparative Example 2, and 360° C. in Comparative Example 3.
<実施例1および比較例1の結果>
実施例1および比較例1の結果について、図2~図5にまとめた。図2は、(S1)粉砕工程によって得られたフッ素樹脂の粉砕片(比較例1)のSEM像である。図3は、図2に示すフッ素樹脂の粉砕片(比較例1)の粒度分布である。図4は、(S2)熱処理工程によって得られたフッ素樹脂粉体(実施例1)のSEM像である。図5は、図4に示すフッ素樹脂粉体(実施例1)の粒度分布である。
<Results of Example 1 and Comparative Example 1>
The results of Example 1 and Comparative Example 1 are summarized in FIGS. 2 to 5. FIG. FIG. 2 is an SEM image of the pulverized pieces of the fluororesin obtained in the (S1) pulverizing step (Comparative Example 1). FIG. 3 shows the particle size distribution of the pulverized pieces of the fluororesin shown in FIG. 2 (Comparative Example 1). FIG. 4 is an SEM image of the fluororesin powder (Example 1) obtained by the (S2) heat treatment step. FIG. 5 shows the particle size distribution of the fluororesin powder (Example 1) shown in FIG.
まず、比較例1のフッ素樹脂の粉砕片の形状について説明する。(S1)粉砕工程は、主にせん断力を用いた粉砕方法である臼式法を用いて行っている。そのため、図2に示すように、(S1)粉砕工程で得られたフッ素樹脂の粉砕片(比較例1、すなわち実施例1の(S2)熱処理工程前)は、アスペクト比の大きい形状(非球状、具体的には鱗片状や捻状)である。前述したように、このフッ素樹脂の粉砕片には、残留応力が残っていると考えられる。 First, the shape of the pulverized pieces of the fluororesin of Comparative Example 1 will be described. (S1) The pulverization step is performed using a mortar method, which is a pulverization method that mainly uses shear force. Therefore, as shown in FIG. 2, the pulverized pieces of the fluororesin obtained in the (S1) pulverization step (Comparative Example 1, that is, before the (S2) heat treatment step in Example 1) had a shape with a large aspect ratio (non-spherical , specifically scaly or twisted). As described above, it is considered that residual stress remains in the pulverized pieces of the fluororesin.
次に、比較例1のフッ素樹脂の粉砕片の粒度分布について説明する。図3に示すように、比較例1において、粒径の累積分布において50vol%になる点の粒径(D50%)は、21.8μm、粒径の累積分布において90vol%になる点の粒径(D90%)は、43.4μmである。ここで、平均粒径は、粒子の累積分布において50vol%を示すときの粒径、すなわちD50%を指すそして、D90%は、全粒子の中でのほぼ最大粒径を表している。比較例1の結果は、例えば臼式法による粉砕工程のみによってフッ素樹脂粉体を得た場合に相当する。すなわち、粉砕工程のみでは、フッ素樹脂粉体は平均粒径20μm以上となり、かつ、粒度分布も比較的広いといえる。 Next, the particle size distribution of the pulverized pieces of the fluororesin of Comparative Example 1 will be described. As shown in FIG. 3, in Comparative Example 1, the particle size (D50%) at the point of 50 vol% in the cumulative distribution of particle sizes is 21.8 μm, and the particle size at the point of 90 vol% in the cumulative distribution of particle sizes. (D90%) is 43.4 μm. Here, the average particle size refers to the particle size when the cumulative distribution of particles represents 50 vol %, ie, D50%, and D90% represents approximately the maximum particle size among all particles. The results of Comparative Example 1 correspond to the case where the fluororesin powder was obtained only by the pulverization process by the mortar method, for example. That is, it can be said that the fluororesin powder has an average particle size of 20 μm or more and a relatively wide particle size distribution by the pulverization process alone.
続いて、実施例1のフッ素樹脂粉体の形状について説明する。実施例1において、(S1)粉砕工程で得られたフッ素樹脂の粉砕片に対して、(S2)熱処理工程を施した結果を、図4に示す。図4に示すように、(S2)熱処理工程後のフッ素樹脂粉体は、アスペクト比の小さい形状(具体的には、球状)である。前述したように、熱処理によって残留応力が解放され、引き延ばされた粉砕片が収縮することによって球状化したものと考えられる。 Next, the shape of the fluororesin powder of Example 1 will be described. FIG. 4 shows the result of subjecting the fluororesin pulverized pieces obtained in the (S1) pulverizing step in Example 1 to the (S2) heat treatment step. As shown in FIG. 4, the fluororesin powder after the (S2) heat treatment step has a shape with a small aspect ratio (specifically, a spherical shape). As described above, it is believed that the residual stress was released by the heat treatment and the elongated pulverized pieces contracted and spheroidized.
次に、実施例1のフッ素樹脂粉体の粒度分布について説明する。図5に示すように、実施例1において、粒径の累積分布において50vol%になる点の粒径(D50%)は、17.0μm、粒径の累積分布において90vol%になる点の粒径(D90%)は、36.2μmである。実施例1の結果は、(S2)熱処理工程によって、平均粒径が20μm以下となり、かつ、粒度分布も狭くなったことを示している。 Next, the particle size distribution of the fluororesin powder of Example 1 will be described. As shown in FIG. 5, in Example 1, the particle size (D50%) at the point of 50 vol% in the cumulative distribution of particle sizes was 17.0 μm, and the particle size at the point of 90 vol% in the cumulative distribution of particle sizes. (D90%) is 36.2 μm. The results of Example 1 show that the (S2) heat treatment step reduced the average particle size to 20 μm or less and narrowed the particle size distribution.
<実施例1および比較例1~比較例3の比較結果>
実施例1および比較例1~3の比較結果について、図6にまとめた。図6は、実施例1および比較例1~3のSEM(走査型電子顕微鏡)像である。比較例1のSEM像を図6中aと、比較例2のSEM像を図6中bと、実施例1のSEM像を図6中cと、比較例3のSEM像を図6中dとしている。
<Comparison results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3>
Comparative results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are summarized in FIG. FIG. 6 shows SEM (scanning electron microscope) images of Example 1 and Comparative Examples 1-3. The SEM image of Comparative Example 1 is a in FIG. 6, the SEM image of Comparative Example 2 is b in FIG. 6, the SEM image of Example 1 is c in FIG. 6, and the SEM image of Comparative Example 3 is d in FIG. and
ここでは、(S2)熱処理工程における加熱温度について検討する。前述したように、比較例1は未加熱、すなわち熱処理を行っていないもの、比較例2は300℃にて30分加熱したもの、実施例1は330℃にて30分加熱したもの、比較例3は360℃にて30分加熱したものである。 Here, the heating temperature in the (S2) heat treatment step is examined. As described above, Comparative Example 1 is unheated, that is, no heat treatment is performed, Comparative Example 2 is heated at 300 ° C. for 30 minutes, Example 1 is heated at 330 ° C. for 30 minutes, Comparative Example 3 was heated at 360° C. for 30 minutes.
図6中aに示すように、比較例1のフッ素樹脂粉体(粉砕片)の形状は鱗状であって、平均粒径は21.8μmである(図3参照)。図6中bに示すように、比較例2のフッ素樹脂粉体の形状は鱗状であって、平均粒径は21.8μmである。すなわち、比較例2は、比較例1に比べて変化がみられない。図6中cに示すように、実施例1のフッ素樹脂粉体の形状は球状であって、平均粒径は17.0μmである(図5参照)。図6中dに示すように、比較例3のフッ素樹脂粉体は、明らかに溶融している。そのため、フッ素樹脂粉体は一体化しており、粒径は測定することができなかった。 As shown in FIG. 6a, the fluororesin powder (pulverized pieces) of Comparative Example 1 had a scaly shape and an average particle size of 21.8 μm (see FIG. 3). As shown in FIG. 6b, the fluororesin powder of Comparative Example 2 had a scaly shape and an average particle diameter of 21.8 μm. That is, in Comparative Example 2, there is no change compared to Comparative Example 1. As shown in FIG. 6c, the fluororesin powder of Example 1 has a spherical shape and an average particle diameter of 17.0 μm (see FIG. 5). As shown by d in FIG. 6, the fluororesin powder of Comparative Example 3 is clearly melted. Therefore, the fluororesin powder was integrated, and the particle size could not be measured.
前述のように、比較例2は、フッ素樹脂の融点(327℃)よりも約30℃低い温度で加熱している。そのため、応力解放が行われず、(S2)熱処理工程の前後でフッ素樹脂粉体の形状に変化がないものと考えられる。その結果、フッ素樹脂の融点よりも十分低い温度で熱処理を行っても、平均粒径は小さくならず、また、粒度分布も狭くならないことがわかった。 As described above, Comparative Example 2 is heated at a temperature about 30° C. lower than the melting point (327° C.) of the fluororesin. Therefore, it is considered that the stress is not released and the shape of the fluororesin powder does not change before and after the heat treatment step (S2). As a result, it was found that even if heat treatment is performed at a temperature sufficiently lower than the melting point of the fluororesin, the average particle diameter does not decrease and the particle size distribution does not narrow.
また、比較例3は、フッ素樹脂の融点(327℃)よりも約30℃高い温度で加熱している。そのため、フッ素樹脂粉体が溶融してしまい、フッ素樹脂粉体としての意味をなさない結果となった。 In Comparative Example 3, heating is performed at a temperature about 30° C. higher than the melting point (327° C.) of the fluororesin. As a result, the fluororesin powder was melted, resulting in a meaningless fluororesin powder.
以上の結果より、(S2)熱処理工程における加熱温度は、340±10℃が好ましいということがわかった。 From the above results, it was found that the heating temperature in the (S2) heat treatment step is preferably 340±10°C.
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 基材
2 コーティング剤
3,200 保護膜
10,100 フッ素樹脂粉体
1
Claims (3)
(b)前記(a)工程の後、前記粉砕片を加熱し、平均粒径が20μm以下のフッ素樹脂粉体を生成する工程と、を含み、
前記(a)工程では、前記粉砕片に残留応力が残る臼式法、ローラミル法またはボールミル法のいずれかの粉砕方法により前記フッ素樹脂を粉砕して前記粉砕片を非球状にし、
前記(b)工程では、前記フッ素樹脂の融点以上であって、かつ340℃±10℃の加熱温度で前記粉砕片を加熱して前記粉砕片に残った残留応力を解放させることで、非球状の前記粉砕片を当該粉砕片よりも平均粒径の小さい形状にする、フッ素樹脂粉体の製造方法。 (a) pulverizing a fluororesin made of polytetrafluoroethylene to form pulverized pieces of the fluororesin;
(b) after the step (a), heating the pulverized pieces to generate fluororesin powder having an average particle size of 20 μm or less,
In the step (a), the fluororesin is pulverized by any one of a mortar method, a roller mill method, and a ball mill method in which residual stress remains in the pulverized pieces to make the pulverized pieces non-spherical,
In the step (b), the crushed pieces are heated at a heating temperature of 340° C.±10° C., which is equal to or higher than the melting point of the fluororesin , to release the residual stress remaining in the crushed pieces, thereby forming a non-spherical shape. A method for producing a fluororesin powder, wherein the crushed pieces are formed into a shape having an average particle diameter smaller than that of the crushed pieces.
前記粉砕方法は、せん断力により粉砕する方法である、フッ素樹脂粉体の製造方法。 In the method for producing the fluororesin powder according to claim 1,
The pulverizing method is a method of pulverizing by shearing force, a method for producing a fluororesin powder.
前記(a)工程では、架橋された前記フッ素樹脂を粉砕する、フッ素樹脂粉体の製造方法。 In the method for producing the fluororesin powder according to claim 1 or 2,
In the step (a), the method for producing a fluororesin powder, wherein the crosslinked fluororesin is pulverized.
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