JP2008013654A - Method for producing fluoroplastic sheet containing filler and fluoroplastic sheet containing filler - Google Patents

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Shinya Kurokawa
真也 黒河
Takahiro Fujiwara
隆寛 藤原
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Nippon Valqua Industries Ltd
Nihon Valqua Kogyo KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluoroplastic sheet containing filler which satisfies both high stress relaxation properties and high airtightness properties and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: The method for producing the fluoroplastic sheet containing filler comprises the step of mixing a fluoroplastic, a powdery filler, and a processing aid to prepare a sheet molding resin composition and the step of rolling the composition at a roll temperature of 40-80°C, wherein the powdery filler has a particle size distribution satisfying the relationships: V<SB>A</SB>=bV<SB>B</SB>+cV<SB>C</SB>(1≤b≤3 and 1/3≤c≤1), (wherein σ is the particle diameter at which the frequency is maximum; V<SB>A</SB>is the volume of particles of particle diameters of 0.9-1.1σ; V<SB>B</SB>is the volume of particles of particle diameters of 0.73σ or smaller, and V<SB>C</SB>is the volume of particles of particle diameters of 1.37σ or larger), and the processing aid contains at least 30 mass% (the weight of the processing aid is 100 mass%) petroleum hydrocarbon solvent of a fractional distillation temperature range ≤120°C. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法および充填材入りフッ素樹脂シートに関し、さらに詳しくはシール材などとして用いられる充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法および充填材入りフッ素樹脂シートに関する。   The present invention relates to a method for producing a filled fluororesin sheet and a filled fluororesin sheet, and more particularly to a method for producing a filled fluororesin sheet used as a sealing material and the like and a filled fluororesin sheet.

充填材入りフッ素樹脂シートは、フッ素樹脂に充填材を充填してシート状に加工したものであり、フッ素樹脂の持つ耐薬品性、耐熱性、非粘着性、低摩擦性に加えて、充填材の持つ固有の機能・特性を付加し、あるいはフッ素樹脂の欠点である、耐摩耗性や対クリープ性を改善することにより、シール材等に多く用いられている。   Filled fluororesin sheet is a sheet made by filling fluororesin with a filler. In addition to the chemical resistance, heat resistance, non-adhesiveness, and low friction properties of fluororesin, It is often used for sealing materials by adding the unique functions and characteristics of, or improving the wear resistance and creep resistance, which are disadvantages of fluororesins.

シール材としては、フッ素樹脂に金属、黒鉛、無機充填材等を充填させて熱伝導率、耐摩耗性、クリープ特性等を向上させたものがあり、シート状ガスケットやグランドパッキンの編糸等に使用されている。   Sealing materials include fluorine resin filled with metal, graphite, inorganic filler, etc. to improve thermal conductivity, wear resistance, creep properties, etc. in use.

米国特許第3315020号明細書(特許文献1)には、PTFEと充填材と加工助剤との混合物を押出成形した後に1対の圧延ロールを一度、あるいは複数度通過させ圧延して長尺シートを得る技術が開示されている。しかしこの技術を利用して充填材入りフッ素樹脂シートからなるシート状ガスケットを作成する場合、充填材の充填率を高くすると、応力緩和特性は優れる傾向にあるものの、気密性が低く、シール材として満足できるものが得られない。   In U.S. Pat. No. 3,315,020 (Patent Document 1), a long sheet is formed by extruding a mixture of PTFE, a filler, and a processing aid and then passing a pair of rolling rolls once or multiple times. A technique for obtaining the above is disclosed. However, when creating a sheet-like gasket made of a fluororesin sheet with a filler using this technology, if the filling rate of the filler is increased, the stress relaxation property tends to be excellent, but the airtightness is low, and as a sealing material I can't get a satisfactory one.

一方、特開2004−323717号公報(特許文献2)には、フッ素樹脂、膨潤性鉱物、充填材および加工助剤を含む組成物を押出成形した後に圧延ロールを通過させてシート状に延伸してなる充填材入りフッ素樹脂シートが開示されている。この充填材入りフッ素樹脂シートは、フッ素樹脂の充填率が低く充填材の充填率が高い場合であっても、応力緩和率、引張り強さなどに優れている。
米国特許第3315020号明細書 特開2004−323717号公報
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-323717 (Patent Document 2), a composition containing a fluororesin, a swellable mineral, a filler and a processing aid is extruded and then passed through a rolling roll and stretched into a sheet shape. A filled fluororesin sheet is disclosed. This filled fluororesin sheet is excellent in stress relaxation rate, tensile strength and the like even when the filling rate of the fluororesin is low and the filling rate of the filler is high.
US Pat. No. 3,331,020 JP 2004-323717 A

しかしながら、特許文献2に記載の充填材入りフッ素樹脂シートにおいては、硬く粒子状をなした無機系充填材同士の間を埋めるバインダーとしてのフッ素樹脂が不足する傾向にあるため、シール性能の点でさらなる改善の余地があることがわかった。   However, in the fluororesin sheet with a filler described in Patent Document 2, there is a tendency for the fluororesin as a binder to fill the space between hard and particulate inorganic fillers, so that in terms of sealing performance It turns out that there is room for further improvement.

また、シートガスケットの応力緩和特性を向上させるためには、シート中の各充填材粒子をできるだけ密に配置することが有効である。しかし、粒子径が均一な充填材のみを使用すると、充填材粒子間には一定の空隙が生じるため、充填材の高密度化な配置には限界がある。また、一般的に入手できる無機系充填材は、天然鉱物を粉砕、分級したものが一般的であるため、その粒子径はある範囲で分布しているが、ばらつきがあり、粒子径を極端に小さくするのが困難であることなどから、やはり高密度な充填には限界がある。   In order to improve the stress relaxation characteristics of the sheet gasket, it is effective to arrange the filler particles in the sheet as densely as possible. However, when only a filler having a uniform particle diameter is used, a certain gap is generated between the filler particles, and therefore there is a limit to the high density arrangement of the filler. Also, generally available inorganic fillers are those obtained by pulverizing and classifying natural minerals, so the particle size is distributed within a certain range, but there are variations and the particle size is extremely small. There is a limit to high-density filling because it is difficult to reduce the size.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高い応力緩和性と高い気密性(シール性能)とが両立した充填材入りフッ素樹脂シートおよびそ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 above problems, and an object of the present invention is to provide a filled fluororesin sheet having both high stress relaxation properties and high airtightness (sealing performance) and a method for producing the same. And

本発明者らは鋭意研究した結果、シート形成用樹脂組成物を調製する際に特定の粒度分布を有する粉末充填材を使用し、充填材入りフッ素樹脂シート製造の際の圧延工程において、加工助剤を徐々に揮発させることによって、高い応力緩和性と高い気密性とを両立した充填材入りフッ素樹脂シートを製造できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive research, the present inventors have used a powder filler having a specific particle size distribution when preparing a sheet-forming resin composition, and in the rolling process during the production of the filled fluororesin sheet, processing aids are used. By gradually evaporating the agent, it was found that a filled fluororesin sheet having both high stress relaxation properties and high airtightness could be produced, and the present invention was completed.

本発明の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法は、
フッ素樹脂、粉末充填材および加工助剤を混合してシート形成用樹脂組成物を調製する工程、およびロール温度を40〜80℃として該組成物を圧延する工程を含み、該粉末充填材の粒度分布において、粒子数が最大になるときの粒子径をσと表した場合に、粒子径が0.9〜1.1σである粒子の体積をVA、粒子径が0.73σ以下である粒子の体積
をVB、粒子径が1.37σ以上である粒子の体積をVCとすると、下記関係式(1)が満たされ、
A=bVB+cVC・・・(1)
(ただし、1≦b≦3、1/3≦c≦1である。)
該加工助剤が、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤の重量を100質量%とする。)含んでなる
ことを特徴としている。
The manufacturing method of the filled fluororesin sheet of the present invention,
A step of preparing a sheet-forming resin composition by mixing a fluororesin, a powder filler and a processing aid, and a step of rolling the composition at a roll temperature of 40 to 80 ° C., wherein the particle size of the powder filler In the distribution, when the particle diameter when the number of particles is maximum is expressed as σ, the volume of the particles having a particle diameter of 0.9 to 1.1σ is V A and the particle diameter is 0.73σ or less. Where V B is the volume of particles and the volume of the particles having a particle diameter of 1.37σ or more is V C , the following relational expression (1) is satisfied:
V A = bV B + cV C (1)
(However, 1 ≦ b ≦ 3 and 1/3 ≦ c ≦ 1.)
The processing aid comprises 30% by mass or more of a petroleum hydrocarbon solvent having a fractional distillation temperature of 120 ° C. or less (however, the weight of the processing aid is 100% by mass).

前記組成物中の前記フッ素樹脂と前記充填材との質量比は、フッ素樹脂:充填材=1:0.1〜2であることが好ましい。
前記組成物中には、前記加工助剤がフッ素樹脂と充填材との合計100重量部に対して5〜50重量部含まれることが好ましい。
The mass ratio of the fluororesin and the filler in the composition is preferably fluororesin: filler = 1: 0.1-2.
In the composition, the processing aid is preferably contained in an amount of 5 to 50 parts by weight with respect to a total of 100 parts by weight of the fluororesin and the filler.

本発明の製造方法は、前記圧延工程により調製された圧延シートをさらに圧延する工程を含むことが好ましい。
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、上記した本発明の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法により製造されることを特徴としている。
The production method of the present invention preferably includes a step of further rolling the rolled sheet prepared by the rolling step.
The filled fluororesin sheet of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a filled fluororesin sheet of the present invention.

本発明の製造方法によれば、フッ素樹脂の充填率が低く充填材の充填率が高いにもかかわらず、高い応力緩和特性と高い気密特性とを両立した充填材入りフッ素樹脂シートを製造することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to produce a filled fluororesin sheet that achieves both high stress relaxation characteristics and high airtightness characteristics even though the filling ratio of the fluororesin is low and the filling ratio of the filler is high. Can do.

本発明の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法は、フッ素樹脂、粉末充填材および加工助剤を含有するシート形成用樹脂組成物を、ロール温度を40〜80℃として圧延する工程を含み、粉末充填材が所定の粒度分布を有しており、該加工助剤が、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤の重量を100質量%とする。)含んでなることを特徴としている。   The method for producing a filled fluororesin sheet according to the present invention includes a step of rolling a sheet forming resin composition containing a fluororesin, a powder filler and a processing aid at a roll temperature of 40 to 80 ° C. The filler has a predetermined particle size distribution, and the processing aid contains 30% by mass or more of a petroleum hydrocarbon solvent having a fractional distillation temperature of 120 ° C. or less (however, the weight of the processing aid is 100% by mass). It is characterized by comprising.

[シート形成用樹脂組成物]
<フッ素樹脂>
フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)の他、変性PTFE、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)、三フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレンエチレン共重合樹脂(FEP)および四フッ化エチレン−パーフロロアルキル共重合樹脂(PFA)など、従来より公知のフッ素樹脂をいずれも好ましく用いることができる。これらの中でも、特に、乳化重合によって得られたPTFEを使用することが押出成形、圧延など
を行う際の加工性の面で好ましい。
[Resin composition for sheet formation]
<Fluorine resin>
As fluororesin, in addition to tetrafluoroethylene resin (PTFE), modified PTFE, vinylidene fluoride resin (PVDF), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ETFE), trifluorochloroethylene resin (PCTFE), Conventionally known fluororesins such as tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene-ethylene copolymer resin (FEP) and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl copolymer resin (PFA) can be preferably used. Among these, it is particularly preferable to use PTFE obtained by emulsion polymerization in terms of workability when performing extrusion molding, rolling, or the like.

フッ素樹脂としては、粉末状のものをそのまま用いても良く、水にフッ樹脂微粒子を分散させたディスパージョンを用いても良い。ディスパージョンを用いた場合においては、フッ素樹脂ディスパージョンに適量の水、充填材、加工助剤などを加えて攪拌するだけで充填材入りフッ素樹脂シート形成用組成物を得ることができ、該組成物を用いることにより、より効率的に充填材入フッ素樹脂シートを得ることができる。   As the fluororesin, a powdery one may be used as it is, or a dispersion in which fluororesin fine particles are dispersed in water may be used. In the case of using a dispersion, a composition for forming a fluororesin sheet with a filler can be obtained simply by adding an appropriate amount of water, filler, processing aid, etc. to the fluororesin dispersion and stirring the composition. By using a thing, a filler-containing fluororesin sheet can be obtained more efficiently.

<充填材>
粉末充填材としては、目的に応じて、黒鉛、カーボンブラック、膨張黒鉛、活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素系充填材;タルク、マイカ、クレー、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、等の無機充填材;またはPPS等の樹脂の粉体;
等が用いられる。
<Filler>
As the powder filler, depending on the purpose, carbon-based fillers such as graphite, carbon black, expanded graphite, activated carbon, and carbon nanotube; inorganic fillers such as talc, mica, clay, calcium carbonate, magnesium oxide; or PPS Resin powder such as
Etc. are used.

充填材の平均粒子径は、通常0.1〜100μm、好ましくは1〜30μmである。
なお平均粒子径とは、レーザー回折散乱法により測定した粒度分布において、累積個数が50%となるときの粒子径(メジアン径)である。
The average particle diameter of the filler is usually 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 30 μm.
The average particle diameter is the particle diameter (median diameter) when the cumulative number becomes 50% in the particle size distribution measured by the laser diffraction scattering method.

一般に粒子形状には球状、板状などがあるが、粒子形状が板状である充填材はシート形成用樹脂組成物をロール延伸する際に粉砕され薄片化し易いため、本発明で用いる充填材の粒子形状としては、球状が好ましい。   In general, the particle shape includes a spherical shape and a plate shape. However, the filler having a plate shape is easily pulverized and sliced when the sheet-forming resin composition is roll-stretched. The particle shape is preferably spherical.

本発明においては、該粉末充填材の粒度分布において、粒子数が最大になるときの粒子径をσと表した場合に、粒子径が0.9〜1.1σである粒子の体積の合計をVA、粒子
径が0.73σ以下である粒子の体積の合計をVB、粒子径が1.37σ以上である粒子
の体積の合計をVCとすると、下記関係式(1)が満たされる。
In the present invention, in the particle size distribution of the powder filler, when the particle diameter when the number of particles is maximum is expressed as σ, the total volume of the particles having a particle diameter of 0.9 to 1.1σ is When V A is the total volume of particles having a particle diameter of 0.73σ or less and V B is the total volume of particles having a particle diameter of 1.37σ or more is V C , the following relational expression (1) is satisfied. .

A=bVB+cVC・・・(1)
(ただし、1≦b≦3、1/3≦c≦1である。)
なお粒子数が最大となる粒子径が2つ以上存在する場合には、その中で最大の粒子径をσとする。
V A = bV B + cV C (1)
(However, 1 ≦ b ≦ 3 and 1/3 ≦ c ≦ 1.)
When there are two or more particle sizes with the maximum number of particles, σ is the maximum particle size.

ここで、半径Rの球によって形成される充填構造において、各球の間には8配位の空間、6配位の空間または4配位の空間が生じる。なお、単純立方格子においては8配位の空間が生じ、体心立方格子においては6配位の空間が生じ、立方最密充填(面心立方格子)および六方最密充填においては6配位および4配位の空間が生じる。   Here, in a filling structure formed by spheres having a radius R, an 8-coordinate space, a 6-coordinate space, or a 4-coordinate space is generated between the spheres. In the simple cubic lattice, an 8-coordinate space is generated, in the body-centered cubic lattice, a 6-coordinate space is generated, and in the cubic close-packing (face-centered cubic lattice) and the hexagonal close-packing, the 6-coordinate space and A tetracoordinate space is created.

この8配位の空間には、半径0.732R((√3−1)R)以下の球を充填することができ、この6配位の空間には、半径0.414R((√2−1)R)以下の球を充填することができ、この4配位の空間には、半径0.225R(((√6−2)/2)R)以下の球を充填することができる。
(https://www.nda.ac.jp/cc/users/asanoa/lectures/ch1/ch1-06crystal.pdfなどを参照
。)
よって、半径Rの球によって形成される充填構造(単位格子)中の空間には、半径0.732R以下の球をさらに充填することができ、一方、半径Rの球は、半径1.37R(=(1/0.732)R)以上の球が形成する充填構造(単位格子)中の空間に充填することができる。
The octacoordinate space can be filled with a sphere having a radius of 0.732R ((√3-1) R) or less, and the hexacoordinate space has a radius of 0.414R ((√2- 1) R) or less spheres can be filled, and this 4-coordinate space can be filled with spheres having a radius of 0.225R (((√6-2) / 2) R) or less.
(See https://www.nda.ac.jp/cc/users/asanoa/lectures/ch1/ch1-06crystal.pdf etc.)
Therefore, the space in the filling structure (unit cell) formed by the spheres having the radius R can be further filled with spheres having a radius of 0.732R or less, while the sphere having the radius R has a radius of 1.37R ( = (1 / 0.732) R) It is possible to fill a space in a filling structure (unit cell) formed by spheres of more than one.

単位格子中での球の充填率(すなわち、単位格子中に占める球の体積の割合)、および球を除いた空間の割合は以下のとおりである。(https://www.nda.ac.jp/cc/users/asanoa
/lectures/ch1/ch1-06crystal.pdfなどを参照。)
The filling rate of the spheres in the unit cell (that is, the proportion of the volume of the sphere in the unit cell) and the proportion of the space excluding the spheres are as follows. (Http:https://www.nda.ac.jp/cc/users/asanoa
See /lectures/ch1/ch1-06crystal.pdf etc. )

Figure 2008013654
Figure 2008013654

このように、球が充填された単位格子において、球と残余の空間との体積比は、単位格子にもよるが1.1〜2.8の範囲にある。
したがって、充填材の粒子形状が球であると考えた場合、粒子数が最大になるときの粒子径をσと表し、粒子径が0.9〜1.1σである粒子の体積(すなわち粒子径が0.9〜1.1σである充填材粒子の体積の合計)をVA、粒子径が0.73σ以下である粒子
の体積(すなわち粒子径が0.73σ以下である充填材粒子の体積の合計)をVB、粒子
径が1.37σ以上((1/0.73)σ以上)である粒子の体積(すなわち粒子径が1.37σ以上である充填材粒子の体積の合計)をVCとしたときに、下記関係式(1):
A=bVB+cVC・・・(1)
において、bが1.1〜2.8とほぼ同じ1〜3の範囲にあり、cが1/2.8〜1/1.1とほぼ同じ1/3〜1の範囲にあれば、粒子径が1.37σ以上である粒子が形成する充填構造中の空間に、粒子径がσとほぼ同じ0.9〜1.1σである充填材粒子を効率良く充填するとともに、粒子径が0.9〜1.1σである充填材粒子の残余が形成する充填構造中の空間に、粒子径が0.73σ以下である充填材粒子を効率良く充填することができる。
Thus, in the unit cell filled with spheres, the volume ratio between the sphere and the remaining space is in the range of 1.1 to 2.8 depending on the unit cell.
Therefore, when the particle shape of the filler is considered to be a sphere, the particle diameter when the number of particles is maximum is represented by σ, and the volume of the particle having a particle diameter of 0.9 to 1.1σ (that is, particle diameter) the volume of the filler particles but the total) V a volume of the filler particles is 0.9~1.1Shiguma, volume (i.e. diameter of the particles having a particle diameter of less 0.73σ or less 0.73σ V B , and the volume of particles having a particle diameter of 1.37σ or more ((1 / 0.73) σ or more) (that is, the total volume of filler particles having a particle diameter of 1.37σ or more). When V C , the following relational expression (1):
V A = bV B + cV C (1)
If b is in the range of 1 to 3 which is substantially the same as 1.1 to 2.8, and c is in the range of 1 to 3 to 1 which is substantially the same as 1 / 2.8 to 1 / 1.1, The space in the packed structure formed by the particles having a diameter of 1.37σ or more is efficiently filled with filler particles having a particle diameter of 0.9 to 1.1σ, which is substantially the same as σ, and the particle diameter is set to 0.1. It is possible to efficiently fill the filler particles having a particle diameter of 0.73σ or less into the space in the filling structure formed by the remainder of the filler particles having 9 to 1.1σ.

実際の充填材においては、充填材粒子形状は真球ではなく、粒子径にもばらつきがあるが、上記のような特定の粒度分布を有する充填材を使用することによって、充填材粒子が一次凝集体において従来よりも高密度に充填されたフッ素樹脂シートを製造することができ、結果としてフッ素樹脂シートの応力緩和性および気密性が向上すると考えられる。   In an actual filler, the filler particle shape is not a true sphere, and the particle diameter also varies, but by using a filler having a specific particle size distribution as described above, the filler particles are primary aggregated. It is considered that a fluororesin sheet filled with a higher density than in the past can be produced in the aggregate, and as a result, the stress relaxation property and airtightness of the fluororesin sheet are improved.

本発明によれば、フッ素樹脂の充填率が低く充填材の充填率が高い場合であっても、高い応力緩和性と高い気密性とが両立した充填材入りフッ素樹脂シートを製造することができ、前記フッ素樹脂と前記充填材との質量比は1:0.1〜2、好ましくは1:1〜1.8とすることができる。   According to the present invention, even when the filling rate of the fluororesin is low and the filling rate of the filling material is high, it is possible to produce a filled fluororesin sheet having both high stress relaxation properties and high airtightness. The mass ratio of the fluororesin and the filler can be 1: 0.1 to 2, preferably 1: 1 to 1.8.

<加工助剤>
前記フッ素樹脂シート形成用組成物中には、加工助剤が含まれる。
本発明で用いられる加工助剤は、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上、好ましくは50質量%以上含んでおり(ただし、加工助剤重量を100質量%とする。)、特に好ましくは、本質的に、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤のみからなる。
<Processing aid>
The composition for forming a fluororesin sheet contains a processing aid.
The processing aid used in the present invention contains 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more of a petroleum hydrocarbon solvent having a fractional distillation temperature of 120 ° C. or less (however, the weight of the processing aid is 100% by mass). Particularly preferably consists essentially of petroleum hydrocarbon solvents having a fractional distillation temperature of 120 ° C. or lower.

分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤としては、代表例としてパラフィン系溶剤などが挙げられ、市販品であれば、たとえばアイソパーC(炭化水素系有機溶剤、分留温度:97〜104℃、エクソンモービル(有))などが挙げられる。   As a petroleum-type hydrocarbon solvent whose fractionation temperature is 120 degrees C or less, a paraffin-type solvent etc. are mentioned as a typical example, If it is a commercial item, for example, Isopar C (hydrocarbon-type organic solvent, fractionation temperature: 97- 104 ° C., Exxon Mobil (existing)).

従来の充填材入フッ素樹脂シートの製造方法においては、加工助剤として、分留温度の高い(たとえば180〜250℃)石油系炭化水素溶剤を用いるのが一般的であった。このような加工助剤は、圧延作業中に溶剤が揮発せず安定した圧延作業が行えるという点で汎用的
ではあるが、後述する圧延工程でロール温度を上昇させても揮発し難い。
In the conventional method for producing a fluororesin sheet with a filler, it is common to use a petroleum hydrocarbon solvent having a high fractionation temperature (for example, 180 to 250 ° C.) as a processing aid. Such a processing aid is general-purpose in that the solvent does not volatilize during the rolling operation and a stable rolling operation can be performed, but it is difficult to volatilize even if the roll temperature is increased in the rolling process described later.

加工助剤に含まれてもよい、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤以外の成分としては、分留温度が120℃を超える石油系炭化水素溶剤などが挙げられる。分留温度が120℃を超える石油系炭化水素溶剤としては、市販品であればアイソパーG(炭化水素系有機溶剤、分留温度:158〜175℃、エクソンモービル(有))などが挙げられる。   Examples of components other than petroleum hydrocarbon solvents having a fractionation temperature of 120 ° C. or lower that may be included in the processing aid include petroleum hydrocarbon solvents having a fractionation temperature exceeding 120 ° C. Examples of petroleum hydrocarbon solvents having a fractional distillation temperature exceeding 120 ° C. include Isopar G (hydrocarbon organic solvent, fractional distillation temperature: 158 to 175 ° C., Exxon Mobil (existing)).

この加工助剤は、シート形成用樹脂組成物中に、フッ素樹脂と充填材Aおよび充填材Bとの合計100重量部に対して5〜50重量部、好ましくは10〜30重量部含まれることが望ましい。加工助剤がこのような量で含まれていると、後述する圧延工程の初期段階で、フッ素樹脂を充分に膨潤させることができる。   The processing aid is contained in the sheet-forming resin composition in an amount of 5 to 50 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the fluororesin, the filler A, and the filler B in total. Is desirable. When the processing aid is contained in such an amount, the fluororesin can be sufficiently swollen at the initial stage of the rolling process described later.

シート形成用樹脂組成物は、本質的には、上記したフッ素樹脂、充填材Aおよび充填材B、加工助剤のみからなる。
これらの成分が含まれたフッ素樹脂シート形成用樹脂組成物を調製するには、上記各成分を任意の順序で一度に、あるいは少量ずつ複数回に分けて容器内に添加し、攪拌・混合等すればよい。
The sheet-forming resin composition essentially consists of the above-described fluororesin, filler A and filler B, and processing aid.
In order to prepare a resin composition for forming a fluororesin sheet containing these components, the above-mentioned components are added to the container at a time in an arbitrary order, or divided into a plurality of portions, and stirred, mixed, etc. do it.

[フッ素樹脂シートの製造方法]
一般的な充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法は、撹拌工程、予備成形工程、圧延工程、乾燥工程、焼成工程をこの順序で含んでいる。
[Method for producing fluororesin sheet]
A general method for producing a filled fluororesin sheet includes a stirring step, a preforming step, a rolling step, a drying step, and a firing step in this order.

<撹拌工程>
撹拌工程では、上述のように、フッ素樹脂、充填材Aおよび充填材B、加工助剤を任意の順序で撹拌、混合する。撹拌効率が悪い場合には、加工助剤を多く添加し、撹拌終了後に余分な加工助剤を濾過により除去しても良い。
<Stirring step>
In the stirring step, as described above, the fluororesin, the filler A and the filler B, and the processing aid are stirred and mixed in an arbitrary order. If the stirring efficiency is poor, a large amount of processing aid may be added and excess processing aid may be removed by filtration after stirring.

<予備成形工程>
予備成形工程では、前記フッ素樹脂シート形成用樹脂組成物を押出成形し、プレフォーム(押出成形物)を製造する。
<Preliminary molding process>
In the preforming step, the fluororesin sheet forming resin composition is extruded to produce a preform (extruded product).

押出成形物(プレフォーム)の形状は、特に限定されないが、その後のシート形成の効率、シート性状の均質性などを考慮すると、ロッド状またはリボン状が望ましい。
本発明の製造方法においては後述する圧延工程において加工助剤を徐々に揮発させるため、混合工程および予備成形工程は、温度を加工助剤が揮発しないよう、圧延工程におけるロール温度よりも低い温度下で行うことが好ましい。
The shape of the extruded product (preform) is not particularly limited, but a rod shape or a ribbon shape is desirable in consideration of efficiency of subsequent sheet formation, uniformity of sheet properties, and the like.
In the production method of the present invention, since the processing aid is gradually volatilized in the rolling step described later, the mixing step and the preforming step are performed at a temperature lower than the roll temperature in the rolling step so that the processing aid does not volatilize. It is preferable to carry out with.

<圧延工程>
予備成形工程に続く圧延工程では、プレフォームを、二軸ロールに代表される圧延ロール間を通過させてシート状に圧延、成形する。従来技術においては、圧延工程は非加熱下で、具体的には室温付近の10〜30℃程度の温度下で行われており、しかも加工助剤としては分留温度の高い(たとえば180〜250℃)石油系炭化水素溶剤が一般的に用いられていたため、この圧延工程では加工助剤はほとんど揮発することはなかった。
<Rolling process>
In the rolling process following the pre-forming process, the preform is rolled and formed into a sheet shape by passing between rolling rolls represented by a biaxial roll. In the prior art, the rolling process is performed without heating, specifically at a temperature of about 10 to 30 ° C. near room temperature, and the processing aid has a high fractional distillation temperature (for example, 180 to 250). C) Petroleum hydrocarbon solvent was generally used, so that the processing aid hardly volatilized in this rolling process.

この加工助剤は、フッ素樹脂を膨潤させ、繊維化し易くさせるために用いられる。撹拌工程、予備成形工程、圧延工程においてシート形成用樹脂組成物に付加される圧縮力、せん断力によって一部のフッ素樹脂が繊維化することにより、フッ素樹脂シートには、マトリクスの複雑化によるシート強度、応力緩和特性が付与される。しかし、圧延されるフッ素樹脂シートの内部でフッ素樹脂が膨潤していると、このシートは柔かく変形しやすいた
め、二軸ロール等による圧縮を受けても平面方向への変形が優先して起こってしまい、シート内部の緻密化は起こりにくいと考えられる。なお、シート内部の緻密化とは、溶剤の揮発により生じた組成物内部の空孔が圧延によって埋まることをいう。
This processing aid is used to swell the fluororesin and facilitate fiber formation. A part of the fluororesin is fiberized by the compressive force and shearing force applied to the sheet-forming resin composition in the stirring process, preforming process, and rolling process. Strength and stress relaxation properties are imparted. However, if the fluororesin is swollen inside the rolled fluororesin sheet, this sheet is soft and easily deformed, and therefore deformation in the plane direction takes precedence even when subjected to compression by a biaxial roll or the like. Therefore, it is considered that densification inside the sheet is unlikely to occur. In addition, the densification inside a sheet | seat means that the void | hole inside the composition produced by volatilization of the solvent is filled up by rolling.

本発明の製造方法においては、この圧延工程は、ロール温度を40〜80℃として行われ、しかも、分留温度が低い(120℃以下)石油系炭化水素溶剤を多く含む加工助剤が用いられため、二軸ロール等による圧延を実施する間に、シート形成用樹脂組成物中の(プレフォーム中の)加工助剤が徐々に揮発、除去される。したがって、圧延工程の初期段階では、加工助剤が多く存在するためにフッ素樹脂を膨潤させ繊維化させることができ、しかも圧延工程の後期段階では、加工助材の残存量が少ないことから、加工助剤の揮発に基づくシート内部での新たな空孔の形成が少ないため、シートの平面方向への変形に優先させてシート内部の緻密化を進めることができると考えられる。   In the production method of the present invention, this rolling step is performed at a roll temperature of 40 to 80 ° C., and a processing aid containing a large amount of a petroleum hydrocarbon solvent having a low fractional distillation temperature (120 ° C. or less) is used. Therefore, the processing aid (in the preform) in the sheet-forming resin composition is gradually volatilized and removed during rolling with a biaxial roll or the like. Therefore, since there are many processing aids in the initial stage of the rolling process, the fluororesin can be swollen and fiberized, and in the later stage of the rolling process, the remaining amount of processing aids is small, Since the formation of new pores inside the sheet based on the volatilization of the auxiliary agent is small, it is considered that the densification inside the sheet can be advanced in preference to the deformation in the plane direction of the sheet.

また、比較的高い温度下で圧延が行われるため、フッ素樹脂の硬度がやや低下し、フッ素樹脂シートをより緻密化しやすくなる。
一方、圧延工程を40℃よりも低い温度で行うと、加工助剤が揮発し難くなる傾向にある。また、80℃を越える温度で圧延を行うと、加工助剤が過度に揮発してしまい、圧延工程初期の時点で残存する加工助剤が少なくなるため、フッ素樹脂を充分に膨潤させ、繊維化させることができず、得られる充填材入りフッ素樹脂シートの強度が劣る傾向にある。また、組成物中の加工助剤が急激に気化することにより膨れ現象が生じ、充填材入りフッ素樹脂シートの気密性も低下する傾向にある。
In addition, since the rolling is performed at a relatively high temperature, the hardness of the fluororesin is slightly lowered, and the fluororesin sheet is easily densified.
On the other hand, when the rolling process is performed at a temperature lower than 40 ° C., the processing aid tends to be less volatile. In addition, if rolling is performed at a temperature exceeding 80 ° C., the processing aid is excessively volatilized, and the processing aid remaining at the initial stage of the rolling process is reduced. The strength of the obtained fluororesin sheet with a filler tends to be inferior. Further, the processing aid in the composition is rapidly vaporized to cause a swelling phenomenon, and the hermeticity of the filled fluororesin sheet tends to be lowered.

また、本発明の製造方法では、前記圧延工程により調製された圧延シートをさらに圧延する工程を含むこと、すなわち圧延工程を複数回繰り返すことが好ましい。圧延を繰り返すことにより、フッ素樹脂シート内部をさらに緻密化することができる。なお圧延工程を繰り返す場合には、圧延を繰り返すごとにロール間隔を狭くする。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to include the process of further rolling the rolling sheet prepared by the said rolling process, ie, to repeat a rolling process in multiple times. By repeating rolling, the inside of the fluororesin sheet can be further densified. In addition, when repeating a rolling process, a roll space | interval is narrowed every time rolling is repeated.

二軸ロールにより前記プレフォームを圧延してシート形成する際には、たとえばロール間距離を0.5〜20mmにセットし、ロール表面移動速度(シート押出速度)を5〜50mm/秒としてプレフォームを圧延すればよい。   When forming the sheet by rolling the preform with a biaxial roll, for example, the distance between the rolls is set to 0.5 to 20 mm, and the roll surface moving speed (sheet extrusion speed) is set to 5 to 50 mm / second. Can be rolled.

<乾燥工程>
乾燥工程では、前記の圧延されたシートを常温で放置するか、フッ素樹脂の沸点以下の温度で加熱することにより、加工助剤を除去する。
<Drying process>
In the drying step, the processing aid is removed by leaving the rolled sheet at room temperature or heating it at a temperature below the boiling point of the fluororesin.

<焼成工程>
焼成工程では、乾燥後シートをフッ素樹脂の融点以上の温度で加熱、焼結させる。加熱温度としては、シート全体を均一に焼成する必要があることと、過度の高温ではフッ素系有害ガスが発生することとを考慮すると、フッ素樹脂の種類によっても多少異なるが、たとえば340〜370℃が適当である。
<Baking process>
In the firing step, the dried sheet is heated and sintered at a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin. The heating temperature varies slightly depending on the type of the fluororesin, for example, 340 to 370 ° C., considering that the entire sheet needs to be uniformly fired and that a fluorine-based harmful gas is generated at an excessively high temperature. Is appropriate.

[充填材入りフッ素樹脂シート]
このような本発明の製造方法によって、充填材入りフッ素樹脂シートが製造される。この充填材入りフッ素樹脂シートは、応力緩和性と気密性とが共に高い。
[Filled fluororesin sheet]
By such a production method of the present invention, a filled fluororesin sheet is produced. This filled fluororesin sheet has both high stress relaxation and airtightness.

Claims (5)

フッ素樹脂、粉末充填材および加工助剤を混合してシート形成用樹脂組成物を調製する工程、および
ロール温度を40〜80℃として該組成物を圧延する工程を含み、
該粉末充填材の粒度分布において、粒子数が最大になるときの粒子径をσと表した場合に、粒子径が0.9〜1.1σである粒子の体積をVA、粒子径が0.73σ以下である
粒子の体積をVB、粒子径が1.37σ以上である粒子の体積をVCとすると、下記関係式(1)が満たされ、
A=bVB+cVC・・・(1)
(ただし、1≦b≦3、1/3≦c≦1である。)
該加工助剤が、分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤の重量を100質量%とする。)含んでなる
ことを特徴とする充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。
A step of preparing a sheet-forming resin composition by mixing a fluororesin, a powder filler and a processing aid, and a step of rolling the composition at a roll temperature of 40 to 80 ° C.,
In the particle size distribution of the powder filler, when the particle diameter when the number of particles is maximum is expressed as σ, the volume of the particles having a particle diameter of 0.9 to 1.1σ is V A and the particle diameter is 0. When the volume of a particle having a particle diameter of .73σ or less is V B and the volume of a particle having a particle diameter of 1.37σ or more is V C , the following relational expression (1) is satisfied,
V A = bV B + cV C (1)
(However, 1 ≦ b ≦ 3 and 1/3 ≦ c ≦ 1.)
The processing aid comprises 30% by mass or more of a petroleum hydrocarbon solvent having a fractional distillation temperature of 120 ° C. or less (provided that the weight of the processing aid is 100% by mass). Manufacturing method of fluororesin sheet containing material.
前記組成物中の前記フッ素樹脂と前記充填材との質量比が、フッ素樹脂:充填材=1:0.1〜2であることを特徴とする請求項1に記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。   The filled fluororesin sheet according to claim 1, wherein a mass ratio of the fluororesin and the filler in the composition is fluororesin: filler = 1: 0.1-2. Manufacturing method. 前記組成物中に前記加工助剤が、フッ素樹脂と充填材との合計100重量部に対して5〜50重量部含まれることを特徴とする請求項1または2に記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。   The filled fluororesin according to claim 1 or 2, wherein the processing aid is contained in the composition in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the total of the fluororesin and the filler. Sheet manufacturing method. 前記圧延工程により調製された圧延シートをさらに圧延する工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。   The method for producing a filled fluororesin sheet according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of rolling the rolled sheet prepared by the rolling step. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法によって製造された充填材入りフッ素樹脂シート。
The fluororesin sheet | seat with a filler manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-4.
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