JPH09157472A - ポリテトラフルオロエチレン粉末組成物及びその製造方法 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレン粉末組成物及びその製造方法

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JPH09157472A
JPH09157472A JP31419795A JP31419795A JPH09157472A JP H09157472 A JPH09157472 A JP H09157472A JP 31419795 A JP31419795 A JP 31419795A JP 31419795 A JP31419795 A JP 31419795A JP H09157472 A JPH09157472 A JP H09157472A
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powder
ptfe
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average particle
particle size
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Yoshiaki Ishihara
嘉彰 石原
Takehiko Endo
武彦 遠藤
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Chemours Mitsui Fluoroproducts Co Ltd
Original Assignee
Du Pont Mitsui Fluorochemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形品が延伸破断しにくく、潤滑油の存在化
における摺動において低摩擦係数であると共に耐摩耗性
に優れ、充填剤が脱離し難く、且つ摺動相手材を傷つけ
ないPTFE粉末組成物及びその製造方法である。 【構成】 平均粒径1〜1000μmのPTFEファイ
ンパウダー1〜20重量%、平均粒径0.5〜40μm
のタルク粉末10〜50重量%、及び平均粒径5〜10
0μmのPTFEモールディングパウダー30〜89重
量%からなる。製造するには、PTFEファインパウダ
ーとタルク粉末とを先ず混合してPTFEファインパウ
ダーの一部をフィブリル化してタルク粉末を被覆し、次
いでこの混合粉末を、PTFEモールディングパウダー
と混合することが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、延伸破断しにくく、ま
た潤滑油の存在下における摺動において低摩擦性及び耐
摩耗性に優れ、さらに相手材に損傷を与えない優れた成
形品を作成可能なポリテトラフルオロエチレン(以下P
TFEという)粉末組成物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】充填剤含有PTFEは、摺動材やシール
材等として広く使用されている。このような用途におい
ては、成形品が延伸破断しにくく、低摩擦係数であると
共に耐摩耗性に優れ、且つ耐熱性・耐薬品性に優れ、し
かも相手材を傷つけないといった多くの特性が要求され
る。ここで使用されるPTFEは圧縮成形用粉末である
モールディングパウダーであり、一方充填剤としてはガ
ラス繊維、炭素繊維、グラファイト、二硫化モリブデ
ン、ブロンズ粉末等の無機充填剤、又は芳香族ポリエス
テル、ポリイミド、ポフェニレンサフファイドなどの有
機系充填剤が知られている(特公昭49−36081
号、特開昭57−105442号、特開昭58−193
97号公報など)。さらに、特殊配合の例としては、平
均粒径5〜500μmのPTFE粉末(モールディング
パウダー)と、平均一次粒径0.05〜0.5μmのP
TFE微粉末(ファインパウダー)と、充填剤とからな
る充填剤含有PTFE組成物も知られている(特開平1
−225652号)。この組成物は、モールディングパ
ウダーと充填剤との混合粉末に、PTFE微粉末(ファ
インパウダー)を含む水性分散液を添加し、次いで乾燥
することにより製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充填剤含有PTFEモールディングパウダーより成形さ
れる摺動材やシール材においては、PTFE自身が非粘
着性の特性を有していることからPTFEと充填剤とが
密着性に乏しいため、延伸破断し易く、摺動面やシール
面において充填剤がPTFEから分離し易く、また摺動
面に露出した充填剤は摺接する相手材を傷つけたり、摺
動抵抗の増加を引き起こしたりする等の問題点を有して
いる。また近年、省エネルギー化、軽量化、及びメイン
テナンスフリー等の指向から摺動材やシール材が摺接す
る相手材の材質がアルミニウムに変更されるものもあ
り、従来の充填剤含有PTFEではPTFE自身が摩耗
しないような充填剤の材質が工夫されているものの、ア
ルミニウム材質に対してはPTFE樹脂自身及び相手材
の摩耗が大きく使用に耐えないものであった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、成形品が延伸
破断しにくく、潤滑油の存在化における摺動において低
摩擦係数であると共に耐摩耗性に優れ、充填剤が脱離し
難く、且つ摺動相手材を傷つけないPTFE組成物を提
供することを目的とし鋭意研究を重ねた結果、平均粒径
1〜1000μmのPTFEファインパウダー1〜20
重量%、平均粒径0.5〜40μmのタルク粉末10〜
50重量%、及び平均粒径5〜100μmのPTFEモ
ールディングパウダー30〜89重量%からなるPTF
E粉末組成物が上記目的に有効なものであることを発見
し、本発明を完成した。
【0005】かかる粉末組成物を圧縮成形し次いで焼成
することにより得られる成形品は、PTFEモールディ
ングパウダーとタルクの密着性が向上しているため延伸
破断しにくく、また摺動に際してPTFEファインパウ
ダーが徐々に繊維化し、タルク粉末の表面が繊維化した
PTFEにより覆われるため、タルク粉末が露出及び脱
離することが少ないものとなる。その結果として、成形
品それ自身の摩耗及び相手材の摩耗が少ない。更に、潤
滑油とのなじみが良く摩耗係数もきわめて小さい。
【0006】本発明に用いられるPTFEファインパウ
ダーは、乳化重合によって得られる平均粒径0.05〜
0.5μmのテトラフルオロエチレン(TFE)の単独
重合体、或はTFEと共重合可能な単量体(例えばヘキ
サフルオロプロピレンやパーフルオロアルキルビニルエ
ーテルなど)が1.0重量%以下共重合した重合体の一
次粒子が凝析・乾燥され二次粒子を形成したものであ
る。PTFEファインパウダーの粒径は限定的なもので
はないが平均粒径が1〜1000μmであれば良く、通
常ペースト押出用成形粉末として市販されている平均粒
径300〜500μmの粉末が経済的に有利なことから
好ましく使用される。PTFEファインパウダーは、混
合機などにより圧縮、剪断力が与えられた場合、繊維化
することが知られている。
【0007】タルクの表面をPTFEの繊維状物質で覆
うためのPTFEファインパウダーは、その添加量が多
くなれば繊維状物質の発生も多くなりタルクの表面を覆
い易くなるが、PTFEファインパウダーの添加量が多
くなれば粉末組成物の流動性が低下し成形用粉末組成物
としての取扱い性が悪くなる。従って、タルクの表面を
繊維状のPTFEが充分に覆い、且つ粉末組成物の流動
性が良い範囲のPTFEファインパウダーの添加量は1
〜20重量%、好ましくは4〜15重量%である。
【0008】本発明に用いられるタルク粉末は、平均粒
径が0.5〜40μm、好ましくは1〜30μmのもの
である。0.5μm未満の平均粒径の粉末は、粒子間の
凝集が起こり均一な分散が困難となり、また40μmを
越える平均粒径の粉末においても均一な分散が困難とな
る。このようなタルク粉末の配合割合は、10〜50重
量%、好ましくは10〜40重量%である。10重量%
未満の場合にはPTFE成形品の摩耗が大きくなり、添
加量が50重量%を越える場合には成形性が悪くなり成
形品の機械的特性も低下するからである。
【0009】本発明に用いられるPTFEモールディン
グパウダーは、懸濁重合によって得られるTFEの単独
重合体、或はTFEと共重合可能な単量体(例えばヘキ
サフルオロプロピレンやパーフルオロアルキルビニルエ
ーテルなど)が1.0重量%以下共重合した重合体を粉
砕したものである。PTFEモールディングパウダーの
粒径は5〜100μm、好ましくは、10〜50μmで
ある。このように微粉化されたPTFEモールディング
パウダーは、タルク粉末及びPTFEファインパウダー
と均一に混合するのに有利である。PTFEモールディ
ングパウダーの添加量は30〜89重量%、好ましくは
45〜86重量%である。添加量が30重量%未満の場
合には成形性が悪くなり、成形品の機械的特性も低下す
る。添加量が89重量%を越えると耐摩耗性などの摺動
特性の改善が顕著に認められなくなる。
【0010】本発明のPTFE粉末組成物は、望ましく
は、平均粒径1〜1000μmのPTFEファインパウ
ダー1〜20重量部と平均粒径0.5〜40μmのタル
ク粉末10〜50重量部とを先ず混合し、次いでこの混
合粉末を平均粒径5〜100μmのPTFEモールディ
ングパウダー30〜89重量部と混合して全量を100
重量部とすることにより製造される。このような順序で
混合することにより、充填剤であるタルク粉末の表面は
PTFEの繊維状物質で充分に覆われるため、PTFE
モールディングパウダーとの密着性が向上し、その後の
工程においてタルク粉末の脱離を防止できるなどの効果
を得ることが出来る。このようにして製造された粉末組
成物を圧縮成形し次いで焼成することにより得られる成
形品は延伸破断しにくく、低摩擦係数であると共に耐摩
耗性にも優れる等の効果を得ることが出来る。なお、P
TFEファインパウダーとPTFEの繊維状物質で被覆
されたタルクの混合粉末を平均粒径5〜100μmのP
TFEモールディングパウダー30〜89重量部と混合
する工程においてもPTFEファインパウダーの更に一
部が繊維化し、PTFEモールディングパウダーとPT
FEの繊維状物質で被覆されたタルクの混合粉末を重ね
てPTFEの繊維状物質で被覆する。
【0011】しかし充填剤であるタルク粉末にPTFE
モールディングパウダーを先に混合した場合には、タル
ク粉末が単独で表面をPTFEの繊維状物質で覆われる
割合が少なくなり、従って上記のようなPTFEモール
ディングパウダーとの密着効果、及びそれに付随する効
果を得ることも少なくなる。またPTFEファインパウ
ダーとタルク粉末、及びPTFEモールディングパウダ
ーの同時混合では、タルク粉末の表面にPTFEの繊維
状物質が比較的多く見られるものの、上記の様な効果が
充分に得られるほどにはタルク粉末の表面はPTFEの
繊維状物質で覆われてはいない。
【0012】以下、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。
【0013】
【実施例1】平均粒径430μmのPTFEファインパ
ウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン
(R) 6−J)5重量%と平均粒径20μmのタルク粉末
35重量%をヘンシェルミキサーで均一に混合した後、
次いで平均粒径35μmのPTFEモールディングパウ
ダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン
(R) 7−J)60重量%を添加しヘンシェルミキサーで
均一に混合した。この組成物を700kg/cm2 で予
備成形し、370℃で3時間焼成し、直径50mm、高
さ100mmの円筒状成形物を得た。これから外径50
mm、厚さ2mmの円盤を切削加工し、これからAST
M−1457記載のマイクロダンベルにて試験片を打ち
抜き、伸び値を測定したところ215%であった。
【0014】
【実施例2】平均粒径35μmのPTFEモールディン
グパウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフ
ロン(R) 7−J)60重量%、平均粒径20μmのタル
ク粉末35重量%、及び平均粒径430μmのPTFE
ファインパウダー(三井・デュポンフロロケミカル社
製;テフロン(R) 6−J)5重量%を同時にヘンシェル
ミキサーで均一に混合した。この組成物から実施例1と
同様な試験片を成形し、伸び値を測定したところ56%
であった。
【0015】
【比較例1】平均粒径35μmのPTFEモールディン
グパウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフ
ロン(R) 7−J)60重量%と平均粒径20μmのタル
ク粉末35重量%をヘンシェルミキサーで均一に混合し
た後、次いで平均粒径430μmのPTFEファインパ
ウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン
(R) 6−J)5重量%を添加しヘンシェルミキサーで均
一に混合した。この組成物から実施例1と同様な試験片
を成形し、伸び値を測定したところ35%であった。
【0016】
【実施例3〜5】平均粒径430μmのPTFEファイ
ンパウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフ
ロン(R) 6−J)と、平均粒径20μmのタルク粉末を
表1に示す割合でヘンシェルミキサーで均一に混合した
後、平均粒径35μmのPTFEモールディングパウダ
ー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン(R)
7−J)を表1に示される割合で添加しヘンシェルミキ
サーで均一に混合した。
【0017】このPTFE粉末組成物を700kg/c
2 で予備成形し、370℃で3時間焼成し、外径60
mm、内径40mm、高さ50mmの円筒状成形物を得
た。これから外径50mm、内径46mm、厚さ2mm
のリングに切削加工し、各試験片とした。この試験片に
ついて下記の摩擦摩耗試験方法により動摩擦係数を測定
した。松原式摩擦摩耗試験機を使用し、相手材としてA
L合金ダイカスト(JIS 1976 2118に規定
されているADC12)(表面粗さRa=3〜5μm)
を用いた。動摩擦係数は、オートトランスミッション用
オイル中で、荷重10kg/cm2 、速度4m/se
c、時間1hrで摺動を行い測定した。得られた結果を
表1に示す。
【0018】
【比較例2】PTFEファインパウダーを添加しなかっ
た他は、実施例2と同様にPTFE粉末組成物を作り、
成形し、動摩擦係数を測定した。結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1から明らかなように、本発明のPTF
E粉末組成物から成形されたリングは、比較例2の粉末
組成物から成形されたものに比べると、最大で42%も
動摩擦係数が低下し、摺動性が大変優れていることがわ
かる。
【0021】
【実施例6】平均粒径430μmのPTFEファインパ
ウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン
(R) 6−J)10重量%と平均粒径20μmのタルク粉
末38重量%をヘンシェルミキサーで均一に混合した
後、平均粒径35μmのPTFEモールディングパウダ
ー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフロン(R)
7−J)52重量%を添加しヘンシェルミキサーで均一
に混合した。このPTFE粉末組成物を500kg/c
2 で予備成形し、370℃で3時間焼成し、外径60
mm、内径40mm、高さ50mmの円筒状成形物を得
た。これから外径60mm、内径40mm、高さ2mm
のリングを切削加工し試験片とした。
【0022】
【比較例3】平均粒径35μmのPTFEモールディン
グパウダー(三井・デュポンフロロケミカル社製;テフ
ロン(R) 7−J)44重量%とブロンズ粉末(福田金属
箔粉社製;B−AT350)40重量%をヘンシェルミ
キサーで均一に混合した後、平均一次粒径0.23μm
のPTFE一次粒子が分散している水性分散液(三井・
デュポンフロロケミカル社製;テフロン(R) 30−J)
をPTFEの重量で16重量%混合し、集塊・造粒化さ
せ、80℃で3時間乾燥してPTFE粉末組成物とし
た。このPTFE粉末組成物を用いて、実施例6と同様
な試験片を作成した。
【0023】これらの試験片について下記の試験方法に
よりオイルの含浸量を測定した。各々の試験片の重量を
測定し初期重量Xとした。これを100℃で5時間オー
トトランスミッション用オイル中に浸漬した後、各々の
重量を測定し重量Aとした。測定後の試験片を更に11
0℃で5時間オートトランスミッション用オイル中に浸
漬した後、5分間真空吸引し、その後常圧に戻した。こ
の試験片の各々の重量を測定し重量Bとした。更にこの
試験片の表面をCFC−113(三井・デュポンフロロ
ケミカル社製;フレオン(R) 113)で洗浄した後、試
験片の各々の重量を測定し重量Cとした。初期重量Xと
重量A、B、Cとの差からオイルの含浸量a,b,cを
それぞれ求めた。結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】表2から明らかなように、本発明のPTF
E粉末組成物から成形されたリングは、比較例4の粉末
組成物から成形されたものに比べオイルの含浸性に優れ
るため、より一層の動摩擦係数の低下が得られる。
【0026】
【発明の効果】本発明のPTFE粉末組成物は、成形品
が破断しにくく、潤滑油の存在下における摺動において
低動摩擦係数であると共に耐摩耗性に優れ、充填剤が脱
離し難く且つ摺動相手材を傷つけないという摺動特性を
示す。しかも、耐熱性、耐薬品性にも優れている。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒径1〜1000μmのポリテトラ
    フルオロエチレンファインパウダー1〜20重量%、平
    均粒径0.5〜40μmのタルク粉末10〜50重量
    %、及び平均粒径5〜100μmのポリテトラフルオロ
    エチレンモールディングパウダー30〜89重量%から
    なるポリテトラフルオロエチレン粉末組成物。
  2. 【請求項2】 ポリテトラフルオロエチレンファインパ
    ウダーを4〜15重量%含む請求項1に記載の粉末組成
    物。
  3. 【請求項3】 タルク粉末を10〜40重量%含む請求
    項2に記載の粉末組成物。
  4. 【請求項4】 平均粒径1〜1000μmのポリテトラ
    フルオロエチレンファインパウダー1〜20重量部と平
    均粒径0.5〜40μmのタルク粉末10〜50重量部
    とを先ず混合し、次いでこの混合粉末を平均粒径5〜1
    00μmのポリテトラフルオロエチレンモールディング
    パウダー30〜89重量部と混合して全量を100重量
    部とすることよりなるポリテトラフルオロエチレン粉末
    組成物の製造方法。
JP31419795A 1995-12-01 1995-12-01 ポリテトラフルオロエチレン粉末組成物及びその製造方法 Pending JPH09157472A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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