JP5491758B2 - 充填材入りフッ素樹脂シート、その製造方法およびガスケット - Google Patents
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Description
ガスケット用の素材として適した充填材入りフッ素樹脂シートは従来知られており、たとえば、特開2004−323717号公報(特許文献1)には、膨潤性鉱物および充填材(膨潤性鉱物を除く。)を含有する、ガスケット用の素材に適した充填材入りフッ素樹脂シートが記載されている。
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、フッ素樹脂と修正モース硬度が8以上の無機充填材とを、体積比でフッ素樹脂:無機充填材=30〜55:70〜45(ただし、両者の合計は100である。)の割合で含有することを特徴としている。
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法によれば、応力緩和性、特に高温での応力緩和性に優れ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。
[充填材入りフッ素樹脂シート]
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、フッ素樹脂と修正モース硬度が8以上の無機充填材とを、体積比でフッ素樹脂:無機充填材=30〜55:70〜45(ただし、両者の合計は100である。)の割合で含有することを特徴としている。
前記フッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、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)などが挙げられる。これらの中でも、押出成形、圧延などを行う際の加工性の面で、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)が好ましく、乳化重合によって得られたPTFEが特に好ましい。
本発明においては、充填材として、修正モース硬度が8以上、好ましくは12以上の無機充填材が用いられる。本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、充填材としてこのような材料が用いられているため、高温での応力緩和性に優れる。
このように構成された本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、応力緩和性、特に高温での応力緩和性に優れており、具体的には、200℃応力緩和率(JIS R3453に準拠、加熱温度のみ100℃から200℃に変更)は、好ましくは40%以下、さらに好ましくは、35%以下である。
本発明のガスケットは、本発明の充填材入りフッ素樹脂シートを所望の形状に切り抜くことにより容易に製造できる。
本発明の充填材入りフッ素樹脂シートは、充填材として上記の特定の材料を用いる点を除いて、従来公知の方法によって製造することができる。
圧延方式の製造方法としては、前記フッ素樹脂および前記無機充填材ならびに分留温度が120℃以下である石油系炭化水素溶剤を30質量%以上(ただし、加工助剤質量を100質量%とする。)含む加工助剤を含有する原料組成物からなる押出成形体を、ロール温度を40〜80℃として圧延する圧延工程を含む製造方法が挙げられ、この製造方法における加工助剤、製造条件等の詳細は特許文献2に記載されている。
充填材入りフッ素樹脂シートの圧延方式の製造方法は、一般に、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。
撹拌工程では、フッ素樹脂、無機充填材、加工助剤を任意の順序で撹拌、混合し、シート形成用樹脂組成物を調製する。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。
前記加工助剤としては、従来公知の加工助剤、たとえば、石油系炭化水素溶剤、アルコール類、水などが挙げられる。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C、アイソパーG、アイソパーM(エクソンモービル(有))などが挙げられる。
予備成形工程では、前記シート形成用樹脂組成物を押出成形し、プリフォーム(押出成形物)を製造する。
押出成形の際には、必要により、含まれる加工助剤などがあまり揮散しないような温度で加熱してもよい。
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。
予備成形工程に続く圧延工程では、プリフォームを、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。
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、フッ素樹脂の融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。
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。
応力緩和性;
厚さ1.5mmのシートから試験片を作成し、この試験片について加熱温度を100℃から200℃に変更した点を除いてJIS R3453に準拠して応力緩和率を測定した。
PTFEファインパウダー(CD−1、旭硝子(株)製、密度:2.2g/cm3)1,000g、
炭化ケイ素(#1200、昭和電工(株)製、修正モース硬度:13、平均粒径:約10μm、密度:3.2g/cm3)1,450g、
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))250g、および
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))250g
をニーダーで5分間混合した後、室温(25℃)で16時間放置することにより熟成させ、シート形成用組成物を調製した。
このプリフォームを、ロール径700mm、ロール間隔20mm、ロール速度6m/分、ロール温度40℃の条件下で二軸ロールにより圧延した。この圧延の直後に、得られたシートを、ロール間隔を10mmとして再度圧延した。さらに、この圧延の直後に、得られたシートを、ロール間隔を5mmとして再度圧延した。最後に、この圧延の直後に、得られたシートを、ロール間隔を1.5mmとして再度圧延し、厚さ1.5mmのシートが得られた。
このシートガスケットの応力緩和率は29%であった。
炭化ケイ素に替えて、α−アルミナ(A−42、昭和電工(株)製、修正モース硬度:12、平均粒径:約4μm、密度:3.9g/cm3)を1,770g用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。このシートガスケットの応力緩和率は31%であった。
炭化ケイ素に替えて、クレー(NK−300、昭和KDE(株)製、修正モース硬度:2.5、平均粒径:10μm、密度:2.6g/cm3)を1,180g用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。このシートガスケットの応力緩和率は50%であった。
炭化ケイ素に替えて、タルク(K−1、日本タルク(株)製、修正モース硬度:1、平均粒径:7μm、密度:2.8g/cm3)を1,270g用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。このシートガスケットの応力緩和率は58%であった。
α−アルミナ 1,770gに替えて、α−アルミナを1,090g用いた以外は実施例1と同様の方法でシートガスケットを製造した。
このシートガスケットの応力緩和率は51%であった。
Claims (6)
- 四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれるフッ素樹脂、修正モース硬度が8以上の無機充填材および加工助剤を含有し、フッ素樹脂と無機充填材との体積比(フッ素樹脂:無機充填材)が40〜50:60〜50(ただし、両者の合計は100である。)であるシート形成用樹脂組成物を圧延する圧延工程、
前記圧延工程での圧延されたシートを常温で放置するか、前記フッ素樹脂の融点以下の温度で加熱することにより、前記加工助剤を除去する乾燥工程、および
前記乾燥工程を経たシートを前記フッ素樹脂の融点以上の温度で加熱して焼結させる焼成工程
を含む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。 - 四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれるフッ素樹脂、修正モース硬度が8以上の無機充填材および加工助剤を含有し、前記無機充填材が炭化ケイ素を含み、フッ素樹脂と無機充填材との体積比(フッ素樹脂:無機充填材)が30〜55:70〜45(ただし、両者の合計は100である。)であるシート形成用樹脂組成物を圧延する圧延工程、
前記圧延工程での圧延されたシートを常温で放置するか、前記フッ素樹脂の融点以下の温度で加熱することにより、前記加工助剤を除去する乾燥工程、および
前記乾燥工程を経たシートを前記フッ素樹脂の融点以上の温度で加熱して焼結させる焼成工程
を含む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。 - 四フッ化エチレン樹脂および変性四フッ化エチレン樹脂から選ばれるフッ素樹脂、修正モース硬度が8以上の無機充填材および加工助剤を含有し、前記加工助剤が、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、加工助剤質量を100質量%とする。)含み、フッ素樹脂と無機充填材との体積比(フッ素樹脂:無機充填材)が30〜55:70〜45(ただし、両者の合計は100である。)であるシート形成用樹脂組成物を圧延する圧延工程、
前記圧延工程での圧延されたシートを常温で放置するか、前記フッ素樹脂の融点以下の温度で加熱することにより、前記加工助剤を除去する乾燥工程、および
前記乾燥工程を経たシートを前記フッ素樹脂の融点以上の温度で加熱して焼結させる焼成工程
を含む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。 - 前記無機充填材が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、α−アルミナ、炭化タンタル、溶融ジルコニア、ざくろ石、黄玉およびジルコニアからなる群から選ばれる少なくとも1種の材料からなることを特徴とする請求項1または3に記載の充填材入りフッ素樹脂シートの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法により製造された充填剤入りフッ素樹脂シート。
- 請求項5に記載の充填材入りフッ素樹脂シートからなるガスケット。
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