Содержащий наполнитель гранулированный порошок политетрафторэтилена и способ его получения
Описывается способ получения содержащего носитель гранулированного порошка политетрафторэтилена путем грануляции смеси порошка политетрафторэтилена, которые получают суспензионной полимеризацией, и наполнителя в воде с перемешиванием. Способ отличается тем, что порошок политетрафторэтилена и наполнитель отдельно насыпают в воду без предварительного смешивания, смешивают путем перемешивания в присутствии поверхностно-активного вещества для получения суспензии и затем гранулируют с помощью перемешивания в присутствии органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость с водой, и тем, что гранулированный порошок имеет средний размер частиц не более чем 500 мкм и объемную плотность не менее чем 600 кг/м3. Описывается также способ его получения. Технический результат - получение содержащего наполнитель гранулированного порошка политетрафторэтилена, который обладает большой объемной плотностью, малый средним размером частиц, узким распределением размера частиц и превосходной порошковой текучестью, и дает формованное изделие, имеющее превосходный предел прочности на разрыв, удлинение и шероховатость поверхности. Способ прост и удобен в работе. 4 с. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.
Данное изобретение относится к содержащему наполнитель гранулированному порошку политетрафторэтилена и способу его получения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ До настоящего времени предлагался способ получения содержащего наполнитель гранулированного порошка политетрафторэтилена (ПТФЭ) путем гранулирования смеси наполнителя и порошка ПТФЭ при перемешивании в воде, например в JP-B-8611/1968, JP-B-22619/1969, JP-B-37576/1973, JP-B-17855/1974, JP-B-8044/1981, JP-B-18730/1982, и т.д. Однако способом получения, раскрытым в каждой из вышеупомянутых патентных публикаций, нельзя получить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ, имеющий малый размер частиц и узкое распределение по размерам частиц. По этой причине в случае изготовления, например, малых деталей, таких как уплотнительные кольца в форме резиновой полосы, тонкие молдинги и прессованные изделия, имеющие малую шероховатость поверхности, существовала такая проблема, как необходимость использовать сложные и невыгодные этапы, такие как этап просеивания содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ, чтобы получать только частицы небольшого размера, и прессования их, или этап разрезания изготовленного формованного изделия. Гранулированный порошок с превосходной порошковой текучестью не может быть также изготовлен только путем распыления содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ. В JP-B-21694/1985 предложен способ получения содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ путем гранулирования при перемешивании в воде, при этом порошок ПТФЭ и наполнитель предварительно поверхностно обрабатывают соединением аминосилана совместно с водонерастворимой органической жидкостью и анионным поверхностно-активным веществом. Однако объемная плотность содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ и предел прочности на разрыв формованных изделий, изготовленных этим методом, не удовлетворяют полностью. Далее, при вышеупомянутом способе получения существуют проблемы использования длительных этапов, такие как необходимость сложного этапа предварительного смешивания порошка ПТФЭ и наполнителя и высокая стоимость. Авторы данного изобретения провели интенсивные исследования по вышеупомянутым проблемам и в их результате установили, что эти задачи можно решить путем смешивания порошка ПТФЭ и наполнителя в воде в состоянии суспензии в присутствии поверхностно-активного вещества и последующего гранулирования смеси при перемешивании в присутствии органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость с водой. Конкретно, цель данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПФТЭ, имеющий хорошую обрабатываемость, а также способ его получения. В особенности, цель данного изобретения состоит в том, чтобы обеспечить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ, имеющий большую объемную плотность, малый средний размер частиц, узкое распределение по размерам частиц и хорошие физические свойства, такие как порошковая сыпучесть, который дает формованные изделия, обладающие превосходными физическими свойствами, такими как удлинение, и способ его получения. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Данное изобретение относится к способу получения содержащего наполнитель гранулированного порошка политетрафторэтилена, отличающемуся тем, что порошок политетрафторэтилена, который получают путем синтезированной полимеризации, и наполнитель раздельно насыпают в воду без предварительного смешивания, смешивают путем перемешивания в присутствии поверхностно-активного вещества, чтобы получить суспензию, и затем гранулируют в присутствии органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость с водой. Данное изобретение относится также к способу получения содержащего наполнитель гранулированного порошка, отличающемуся тем, что порошок политетрафторэтилена, который получают путем суспензионной полимеризации, насыпают в воду и перемешивают в присутствии поверхностно-активного вещества, чтобы получить суспензию, и затем, после того, как наполнитель добавляют и замешивают в суспензию, смесь гранулируют при перемешивании в присутствии органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость с водой. Данное изобретение относится к способу получения содержащего наполнитель гранулированного порошка политетрафторэтилена, отличающемуся тем, что содержащий воду порошок политетрафторэтилена после суспензионной полимеризации распыляют во влажном состоянии, не подвергая сушке, насыпают в воду, перемешивают в присутствии поверхностно-активного вещества, чтобы получить суспензию, и затем после добавления наполнителя и его замешивания в кашицу гранулируют при перемешивании в присутствии органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость с водой. Данное изобретение также относится к содержащему наполнитель гранулированному порошку ПТФЭ, который можно получить любым из вышеуказанных способов, в котором объемная плотность порошка не меньше чем 0,6 г/см3, сыпучесть (которая определена ниже) не менее 6 раз и когда объемная плотность (d) равна 0,6





в которой m равняется 0, либо целому числу от 1 до 4, или органической группой, представленной формулой (III)

в котором n является целым числом от 1 до 4, и т.п. Число атомов углерода вышеупомянутой перфторалкильной группы варьируется от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 5. В условиях, когда число атомов углерода находится в пределах вышеупомянутого диапазона, получают превосходное сопротивление ползучести при сохранении неплавкости. В качестве вышеупомянутой перфторалкильной группы используют, например, перфторметильную, перфторэтильную, перфторпропильную, перфторбутильную, перфторпентильную, перфторгексильную и т.п. группы. С точки зрения сопротивления ползучести и стоимости мономера перфторпропильная группа предпочтительнее. В условиях, когда соотношение мономера, сополимеризующегося с ТФЭ, находится в пределах диапазона от 1,0 до 0,001% на моль, получают превосходное сопротивление ползучести. Использование вышеупомянутого порошка ПТФЭ или содержащего воду порошка ПТФЭ, имеющих средний размер в вышеупомянутом диапазоне, приводит к тому, что в результате гранулированный порошок, полученный путем грануляции, легко обрабатывается, то есть имеет хорошую порошковую сыпучесть и превосходную объемную плотность, и, кроме того, изготовленные формованные изделия обладают хорошими физическими свойствами. У наполнителей, используемых по данному изобретению, в случае гидрофильного наполнителя имеется тот недостаток, что наполнитель легко перемещается в жидкую фазу благодаря своему гидрофильному свойству и из-за этого трудно смешивается до состояния гомогенности с порошком ПТФЭ, а это значит, что не может быть изготовлен агломерированный порошок, в котором использован весь наполнитель в смеси с порошком ПТФЭ, и часть наполнителя остается в обрабатывающей воде. Это явление так называемого разделения наполнителя. Чтобы справиться с этой проблемой, используют способ предварительной поверхностной обработки гидрофильного наполнителя для того, чтобы сделать его гидрофобным и тем самым понизить его поверхностную активность до значения, близкого к поверхностной активности порошка ПТФЭ, с последующим перемешиванием в воде, или другой подобный способ. В качестве соединений, которые известны как те, которые используют для вышеупомянутой обработки поверхности, имеются (а) функциональный аминосодержащий силан, фенилсодержащий силан, и/или растворимый силикон (JP-A-548/1976, JP-A-549/1976, JP-A-218534/1992), (б) монокарбоксильная кислота углеводорода, имеющего от 12 до 20 атомов углерода (JP-B-37576/1973), (в) комплексное соединение хрома и алифатической карбоксильной кислоты (JP-B-37576/1973), (г) силикон (JP-A-139660/1978), и т.д., также (д) известен способ покрытия гидрофильного наполнителя ПТФЭ (JP-A-121417/1976). Более характерными примерами вышеупомянутых составов, которые используют для обработки поверхности гидрофильного наполнителя, являются, например, аминосилановые агенты сочетания, такие как


N-(




X(CF2CF2)n(CH2)mA (IV)
или формулой (V):
X(CF2CFCl)n(CH2)mA (V)
где X представляет водород, атом фтора или атом хлора, n - целое число от 3 до 10, m равняется 0 или целому числу от 1 до 4, A представляет карбоксильную группу, сульфокислотную группу, или щелочной металл, или аммониевая соль таковых. Количество вышеупомянутого неионного поверхностно-активного вещества составляет от 0,01 до 5%, предпочтительно от 0,1 до 0,3% от общего количества порошка ПТФЭ и наполнителя. При использовании поверхностно-активного вещества в вышеупомянутом диапазоне получают в результате гранулированный порошок, частицы которого имеют малый размер и сферическую форму, узкое распределение размера частиц, который обладает превосходной порошковой сыпучестью и большой объемной плотностью. Если используют поверхностно-активное вещество с белым наполнителем, таким как стекло, т.е. стекловолокно, оксид титана, титанат и/или нитрид бора, бывают случаи, когда спеченный молдинг окрашен, в зависимости от вида поверхностно-активного вещества. Когда используют белый наполнитель, молдинг, который не окрашен в белый цвет, можно получить, если использовать вышеупомянутое фторсодержащее анионное поверхностно-активное вещество, содержащее перфторалкильную группу или перхлорфторалкильную группу как гидрофобную часть. В вышеупомянутом способе получения (3) распыление во влажном состоянии содержащего воду порошка ПТФЭ производят с помощью распылительного устройства, которое принадлежит к типу распыляющих во влажном состоянии и использует для распыления силу удара. Хотя известны различные распылительные устройства, для вышеупомянутого распыления во влажном состоянии, желательно в одно время с распылением непрерывно выводить только высокодисперсный порошок, распыленный до частиц нужного размера. По этой причине, если распылительное устройство выбирают из типов, которые применяют силу удара молотка, желательно, чтобы линейная скорость молотка была как можно более высокой. Одним из распылительных устройств, которые удовлетворяют таким требованиям, является, например, "мельница ДЖИЮ", от Нара Кикаи Сейсакушо Кабушики Каиши. Это распылительное устройство имеет распылительную камеру в форме сжатого в поперечном направлении цилиндра, и на двух противоположных внутренних сторонах камеры находятся многочисленные стержневые выступы с поперечным сечением прямоугольной или эллиптической формы. Дискообразный ротор расположен параллельно двум внутренним стенкам в центре распылительной камеры и снабжен такими же стержневыми выступами на обеих его сторонах, которые располагают так, чтобы они при вращении ротора не сталкивались со стержневыми выступами на боковых стенках. Вышеупомянутый содержащий воду порошок ПТФЭ подают в центр распылительного устройства, и центробежная сила вращающегося ротора сносит его в периферийном направлении ротора, благодаря чему он сталкивается со стержневидными выступами ротора и боковых стенок, что приводит к его распылению силой удара. На периферии в направлении оси вращения ротора помещают перфорированную панель в форме кольца. Только частицы, распыленные до меньшего размера, чем перфорационные отверстия в перфорированной панели, проходят через отверстия и выводятся за перфорированную панель. В качестве перфорированной панели используют металлическую сетку, тонкий перфорированный металлический лист и многое другое. Диаметр полученных частиц изменяется в зависимости от диаметра перфорационных отверстий. Чем меньше диаметр отверстия, тем меньше размер получаемых частиц. Однако поскольку частицы являются влажными, диаметр выведенных частиц фактически значительно меньше диаметра отверстий, перфорированных в перфорированной панели. По-видимому, одной из причин того, что порошок может быть распылен до мелкодисперсного состояния с помощью вышеупомянутой мельницы ДЖИЮ даже во влажных условиях, является высокая скорость вращения ротора, а именно может быть получена линейная скорость приблизительно 100 м/с. В качестве распылительных устройств молоткового типа, способных обеспечить окружную скорость не ниже чем у мельницы ДЖИЮ, существует "Колоплекс" и "Контраплекс" от Хосокава Микурон Кабушики Каиша, "Тонкая Мельница" от Ниппон Пневматик Мфг. Ко., Лтд. и т.п. Все эти устройства подходят для распыления в сухих условиях, но когда используют в присутствии воды, происходят такие явления, как снижение линейной скорости, и поскольку используют пневматический способ классификации как механизм для разделения по крупности, то когда распыляемые частицы являются влажными, пневматическая классификация не работает и частицы с диаметром больше желаемого классифицируют и выгружают. Нельзя использовать также и распылительные устройства, по существу относящиеся к типу распыляющих во влажных условиях, например, срезывающие мельницы, такие как коллоидная мельница или шлифовальный станок, поскольку порошок ПТФЭ подвержен разложению при экстремальных условиях сдвига. Содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ данного изобретения получают с помощью способов получения с (1) до (3), например описанных ниже способов. Способ получения 1
В десятилитровый резервуар для грануляции загружают от 1 до 5 литров ионообменной воды и от 0,9 до 1,9 кг порошка ПТФЭ, и затем в него добавляют от 0,075 до 0,8 кг наполнителя. Затем добавляют от 4 до 200 мл 5% водного раствора поверхностно-активного вещества и смесь перемешивают с помощью измельчающих лопастей 100


Объемная плотность: не меньше чем 0,60 г/см3
Когда она меньше чем 0,60 г/см3, количество порошка, который насыпают в матрицу, мало. Сыпучесть (способ 21B): не меньше чем 6 раз
Когда она не больше чем 5,5 раз, то сыпучесть в загрузочной воронке не очень хорошая. Особенно предпочтительна текучесть 8 раз. Угол естественного откоса: не больше чем 40 градусов
Порошок, имеющий угол естественного откоса, превышающий 42 градуса, не предпочтителен из-за ухудшения текучести. Особенно предпочтителен угол естественного откоса не больше чем 40 градусов. Угол естественного откоса составляет не больше чем 38 градусов, когда объемная плотность составляет не меньше чем 0,9 г/см3 и меньше чем 1,0 г/см3, и не больше чем 36 градусов, когда объемная плотность больше чем 1,0 г/см3. На угол естественного откоса порошка воздействует сила тяжести, и он становится меньше, когда объемная плотность становится выше. Соответственно, для гранулированного порошка, который изготавливают способом грануляции согласно данному изобретению, угол естественного откоса изменяется в зависимости от объемной плотности. Порошки данного изобретения имеют меньший угол естественного откоса, чем таковой для гранулированных порошков, изготовленных общепринятыми способами. Угол естественного откоса порошков, изготовленных общепринятыми способами, не меньше чем 40 градусов, когда объемная плотность не меньше чем 0,6 г/см3 и меньше чем 0,9 г/см3, не меньше чем 38 градусов, когда объемная плотность не меньше чем 0,9 г/см3 и меньше чем 1,0 г/см3, и не меньше чем 36 градусов, когда объемная плотность не меньше чем 1,0 г/см3. Распределение размера частиц A:
Гранулированный порошок, остающийся на сите 10 меш: 0%
Гранулированный порошок, остающийся на сите 20 меш: не больше чем 5%. Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно, когда количество гранулированного порошка, остающегося на решетках 10 меш и 20 меш, составляет 0%. Распределение размера частиц B: не меньше чем 50% по массе
Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно не меньше чем 60% по массе. Средний размер частиц: не больше чем 500 мкм
Когда он больше чем 500 мкм, порошок не может быть насыпан в тонкостенную матрицу. Особенно предпочтительным с точки зрения заполнения порошком тонкостенной матрицы является размер от 150 до 400 мкм. (Физические свойства формованного изделия)
Предел прочности на разрыв: не меньше чем 9,81 МПа
Когда он меньше чем 9,81 МПа, механическая прочность формованного изделия ухудшается. Предпочтительный предел прочности на разрыв не меньше чем 14,7 МПа, диапазон предела прочности на разрыв зависит от применения изделия. Удлинение: от 100 до 400%. Когда оно меньше чем 100%, возможен случай, в котором формованное изделие разрывается при установке на оборудование или при обработке. Предпочтительное удлинение не меньше чем 150%. Шероховатость поверхности: не больше чем 3,0 мкм. Формованное изделие, имеющее шероховатость поверхности больше чем 3,0 мкм, не предпочтительно, потому что эта шероховатость больше, нежели желательно. Особенно предпочтительна шероховатость поверхности не больше чем 2,0 мкм. Способ получения 2
В десятилитровый резервуар для грануляции загружают от 1 до 5 литров ионообменной воды и в него добавляют от 0,9 до 1,9 кг порошка ПТФЭ. Затем добавляют от 4 до 200 мл 5% водного раствора поверхностно-активного вещества и смесь перемешивают с помощью измельчающих лопастей 100


Объемная плотность: не меньше чем 0,60 г/см3
Когда она меньше чем 0,60 г/см3, количество порошка, который насыпают в матрицу, мало. Сыпучесть (способ 21B): не меньше чем 6 раз
Когда она не больше чем 5,5 раз, то сыпучесть в загрузочной воронке не очень хорошая. Особенно предпочтительна текучесть 8 раз. Угол естественного откоса: не больше чем 40 градусов
Порошок, имеющий угол естественного откоса, превышающий
42 градуса, не предпочтителен из-за ухудшения текучести. Особенно предпочтителен угол естественного откоса не больше чем 40 градусов. Угол естественного откоса составляет не больше чем 38 градусов, когда объемная плотность составляет не меньше чем 0,9 г/см3 и меньше чем 1,0 г/см3, и не больше чем 36 градусов, когда объемная плотность больше чем 1,0 г/см3. Распределение размера частиц A:
Гранулированный порошок, остающийся на сите 10 меш: 0%
Гранулированный порошок, остающийся на сите 20 меш: не больше чем 5%. Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно, когда количество гранулированного порошка, остающегося на решетках 10 меш и 20 меш, составляет 0%. Распределение размера частиц B: не меньше чем 50% по массе
Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно не меньше чем 60% по массе. Средний размер частиц: не больше чем 500 мкм
Когда он больше чем 500 мкм, порошок не может быть насыпан в тонкостенную матрицу. Особенно предпочтительным с точки зрения заполнения порошком тонкостенной матрицы является размер от 150 до 400 мкм. (Физические свойства формованного изделия)
Предел прочности на разрыв: не меньше чем 9,81 МПа
Когда он меньше чем 9,81 МПа, механическая прочность формованного изделия ухудшается. Предпочтительный предел прочности на разрыв не меньше чем 14,7 МПа, диапазон предела прочности на разрыв зависит от применения изделия. Удлинение: от 100 до 400%. Когда оно меньше чем 100%, возможен случай, в котором формованное изделие разрывается при установке на оборудование или при обработке. Предпочтительное удлинение не меньше чем 150%. Шероховатость поверхности: не больше чем 3,0 мкм. Формованное изделие, имеющее шероховатость поверхности больше чем 3,0 мкм, не предпочтительно, потому что эта шероховатость больше, нежели желательно. Особенно предпочтительна шероховатость поверхности не больше чем 2,0 мкм. Способ получения 3
Порошок ПТФЭ со средним размером частиц от 2 до 3 мм выводят из полимеризационной системы с обычным способом суспензионной полимеризации и предварительно распыляют с помощью трубопроводного гомогенизатора, чтобы произвести содержащий воду порошок ПТФЭ со средним размером частиц от 200 до 1000 мкм и содержанием влаги от 5 до 30% массовых. Полученный содержащий воду ПТФЭ насыпают в упомянутую выше мельницу ДЖИЮ и распыляют во влажном состоянии при условиях мощности двигателя 2,2 кВт и производительности от 1,0 до 100 кг/ч, причем используют экран с многочисленными отверстиями диаметром от 0,1 до 0,3 мм в качестве перфорированной панели, и таким образом получают порошок со средним размером частиц от 20 до 100 мкм. Этапы, начиная с этапа добавления полученного порошка в количестве от 1,575 до 2,6 кг в ионообменную воду до получения содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ согласно данному изобретению являются такими же, как в способе получения (2). Способ получения (3) данного изобретения может давать содержащий наполнитель гранулированный порошок ТФЭ, который имеет описанные ниже физические свойства и обеспечивает формованные изделия с описанными ниже физическими свойствами. В особенности потому, что распределение размеров частиц является узким, дополнительные этапы, например этап выделения частиц малого размера с помощью сит, как в общепринятом способе, и этап предварительного смешивания порошка ПТФЭ и наполнителя, не являются необходимыми. Таким образом, может быть изготовлен содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ, который нельзя изготовить общепринятым способом. (Физические свойства содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ)
Объемная плотность: не меньше чем 0,60 г/см3
Когда она меньше чем 0,60 г/см3, количество порошка, который насыпают в матрицу, мало. Сыпучесть (способ 21B): не меньше чем 6 раз
Когда она не больше чем 5,5 раз, то сыпучесть в загрузочной воронке не очень хорошая. Особенно предпочтительна сыпучесть 8 раз. Угол естественного откоса: не больше чем 40 градусов
Порошок, имеющий угол естественного откоса, превышающий 42 градуса, не предпочтителен из-за ухудшения сыпучести. Особенно предпочтителен угол естественного откоса не больше чем 40 градусов. Угол естественного откоса составляет не больше чем 38 градусов, когда объемная плотность составляет не меньше чем 0,9 г/см3 и меньше чем 1,0 г/см3, и не больше чем 36 градусов, когда объемная плотность не меньше чем 1,0 г/см3. Распределение размера частиц A:
Гранулированный порошок, остающийся на сите 10 меш: 0%
Гранулированный порошок, остающийся на сите 20 меш: не больше чем 5%. Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно, когда количество гранулированного порошка, остающегося на решетках 10 меш и 20 меш, составляет 0%. Распределение размера частиц B: не меньше чем 50% по массе
Гранулированный порошок, который имеет описанное выше распределение размера частиц после грануляции, является предпочтительным, так как он заполняет матрицу равномерно, благодаря одинаковому размеру частиц. Особенно предпочтительно не меньше чем 60% по массе. Средний размер частиц: не больше чем 500 мкм
Когда он больше чем 500 мкм, порошок не может быть насыпан в тонкостенную матрицу. Особенно предпочтительным с точки зрения заполнения порошком тонкостенной матрицы является размер от 150 до 400 мкм. (Физические свойства формованного изделия)
Предел прочности на разрыв: не меньше чем 9,81 МПа
Когда он меньше чем 9,81 МПа, механическая прочность формованного изделия ухудшается. Предпочтительный предел прочности на разрыв не меньше чем 14,7 МПа, диапазон предела прочности на разрыв зависит от применения изделия. Удлинение: от 100 до 400%. Когда оно меньше чем 100%, возможен случай, в котором формованное изделие разрывается при установке на оборудование или при обработке. Предпочтительное удлинение не меньше чем 150%. Шероховатость поверхности: не больше чем 3,0 мкм. Формованное изделие, имеющее шероховатость поверхности больше чем 3,0 мкм, не предпочтительно, потому что эта шероховатость больше, нежели желательно. Особенно предпочтительна шероховатость поверхности не больше чем 2,0 мкм. Предпочтительные условия для изготовления содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ согласно данному изобретению, например, таковы:
(1) (А) Порошок ПТФЭ - 100 частей
(Б) Наполнитель - от 2,5 до 100 частей
(В) Поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А) и (Б)) - от 0,01 до 5%
(г) Жидкость, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (по отношению к сумме (А) и (Б) - от 30 до 80%
Порядок добавления:
(А)--->(Б)--->(В)--->(в состояние суспензии)--->(Г)
Предпочтительными являются указанные ниже условия. (А) Порошок ПТФЭ - 100 частей
(Б1) Стекловолокно или углеродное волокно - от 5 до 30 частей
(В1) Неионное поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А) и (Б1)) - от 0,1 до 1%
(Г1) Галогенированный углеводород (по отношению к сумме (А) и (Б1)) - от 40 до 60%
Порядок добавления:
(А)--->(Б1)--->(В1)--->(в состояние суспензии)--->(Г1)
(2) (А) Порошок ПТФЭ - 100 частей
(Б) Наполнитель - от 2,5 до 100 частей
(В) Поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А) и (Б)) - от 0,01 до 1%
(Г) Жидкость, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (по отношению к сумме (А) и (Б)) - от 30 до 80%
Порядок добавления:
(А)--->(В)--->(в состояние суспензии)--->(Б)--->(Г)
Более предпочтительными являются указанные ниже условия. (А) Порошок ПТФЭ - 100 частей
(Б1) Стекловолокно или углеродное волокно - от 5 до 30 частей
(В1) Неионное поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А) и (Б1) - от 0,1 до 0,3%
(Г1) Галогенированный углеводород (по отношению к сумме (А) и (Б1)) - от 40 до 60%
Порядок добавления:
(А)--->(В1)--->(в состояние суспензии)--->(Б1)--->(Г1)
(3) (А1) Содержащий воду порошок ПТФЭ (содержание воды: от 5 до 30%) - 100 частей
(Б) Наполнитель - от 2,5 до 100 частей
(В) Поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А1) и (Б)) - от 0,01 до 1%
(Г) Жидкость, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (по отношению к сумме (А1) и (Б)) - от 30 до 80%
Порядок добавления:
(А1)--->(В)--->(в состояние суспензии)--->(Б)--->(Г)
Более предпочтительными являются указанные ниже условия. (А1) Содержащий воду порошок ПТФЭ (содержание воды: от 5 до 30% - 100 частей
(Б1) Стекловолокно или углеродное волокно - от 3 до 30 частей
(В1) Неионное поверхностно-активное вещество (по отношению к сумме (А1) и (Б1)) - от 0,1 до 0,3%
(Г1) Галогенированный углеводород (по отношению к сумме (А1) и (Б1)) - от 40 до 60%
Порядок добавления:
(А1)--->(В1)--->(в состояние суспензии)--->(Б1)--->(Г1)
Данное изобретение поясняется далее посредством примеров, но не ограничивается ими. Пример 1
В десятилитровый резервуар для грануляции загружают 1,5 литра ионообменной воды, затем добавляют по очереди 1,275 кг (сухой основы) порошка ПТФЭ (ПОЛИФЛОН М-12 от Дайкин Индастриз, Лтд., гомополимер ПТФЭ) со средним размером частиц 31 мкм после распыления, и 0,225 кг стекловолокна (ЭПГ40М-10А, от Ниппон Денки Гласс Кабушики Каиша, средний диаметр: 12 мкм, средняя длина волокна: 80 мкм), которое подвергают водоотталкивающей обработке аминосилановым агентом сочетания. Затем добавляют 90 мл 5% массовых водного раствора неионного поверхностно-активного вещества типа аминооксида (диметилоксиэтиламинооксид). Затем производят перемешивание в течение 2 минут со скоростью перемешивания 3000 оборотов в минуту с помощью измельчающих лопастей 100




Средний размер частиц после распыления (Первичный размер частиц):
Влажный ситовый метод: используются JIS стандартные сита 20 меш (отверстие сита: 840 мкм), 250 меш (отверстие сита: 62 мкм), 270 меш (отверстие сита: 53 мкм), 325 меш (отверстие сита: 44 мкм) и 400 меш (отверстие сита: 37 мкм). Сначала сито 20 меш помещают на сито 250 меш, и 5 г образца порошка кладут на сито 20 меш. Тщательно распыляя тетрахлорид углерода распылителем при расходе приблизительно 3 л/м2 в течение приблизительно 30 с, порошок смывают на нижнее сито. Когда образец порошка смывают полностью, верхнее сито удаляют и проводят распыление по всему нижнему ситу в течение приблизительно четырех минут. После этого нижнее сито высушивают воздухом и вслед за тем измеряют вес остающегося высушенного порошка. Ряд вышеупомянутых шагов повторяют с ситом 20 меш и, соответственно, каждым из трех остальных сит с меньшими размерами ячеек, причем каждый раз используют 5 г нового образца порошка. Чтобы получить накопленный массовый процент, массу порошка, остающегося на каждом сите, умножают на 20, а затем эти полученные значения откладывают на логарифмической бумаге в виде логарифмической зависимости от отверстий каждого сита. Графические точки соединяют линией, устанавливают размеры частиц, соответствующие накопленным процентам 50 (d50) и 84 (d34), и размер смачиваемого сита (dws) рассчитывают по следующему уравнению:

Сыпучесть (так называемый метод 21B): Измеряют согласно способу, описанному в JP-A-259925/1991. Используют измерительный прибор, который включает поддерживающий штатив 42, верхнюю засыпную воронку 31 и нижнюю засыпную воронку 32, обе из которых выравнивают по их центральным линиям и крепят на поддерживающем штативе 42, как показано на фиг. 1 (соответствующем фиг. 3, описанному в JP- A-259925/1991). Верхняя засыпная воронка 31 имеет вход 33 диаметром 74 мм, выход 34 диаметром 12 мм и разделительную пластину 35. Высота от входа 33 до выхода 34 составляет 123 мм. Разделительную пластину 35 помещают на выходе 34, благодаря чему можно сохранять порошок в засыпной воронке и сыпать его по желанию. Нижняя засыпная воронка 32 имеет вход 36 диаметром 76 мм, выход 37 диаметром 12 мм и разделительную пластину 38. Высота от входа 36 до выхода 37 составляет 120 мм, и разделительную пластину 38 помещают на выходе 37 подобно верхней засыпной воронке. Верхнюю засыпную воронку и нижнюю засыпную воронку регулируют так, чтобы расстояние между обеими разделительными пластинами было 15 см. На фиг. 1 цифры 39 и 40 указывают выходные крышки каждой воронки, и цифра 41 указывает на сосуд для приема упавшего порошка. До начала измерения сыпучести около 200 г порошка оставляют не меньше чем на четыре часа в помещении, температуру которого регулируют от 23,5oC до 24,5oC, и затем просеивают через сито 10 меш (отверстие сита: 1,680 мкм). Измерение сыпучести проводят при той же температуре. (I) Сначала, немедленно после того, как в верхнюю засыпную воронку 31 загружают только одну чашку порошка с помощью 30 мл чашку, разделительную пластину 35 вытягивают, чтобы сбросить порошок в нижнюю засыпную воронку. Если порошок не падает, его проталкивают проволокой. После того, как порошок полностью упал в нижнюю засыпную воронку 32, упавший порошок оставляют там на 15

Стандартные сита 10, 20, 32, 48 и 60 меш (дюймовые сита) помещают в таком порядке от верхней части и гранулированный порошок ПТФЭ помещают в сито 10 меш. Сита трясут, чтобы спустить меньшие частицы вниз через каждое сито последовательно. Затем после того, как получают в% отношении порошка, остающегося на каждом сите, накопленные проценты (ордината) каждого остающегося порошка к отверстиям каждого сита (абсцисса) изображают в виде графика логарифмической зависимости, и эти точки соединяют линией. Получают размер частиц, доля которых составляет 50% на этой линии, и рассматривают его как средний размер частиц. Распределение размеров частиц B:
Распределение размера частиц В представляет собой соотношение массы частиц, имеющих диаметр от 0,7 до 1,3 раз от среднего размера частиц, относительно всех частиц, и его рассчитывают умножением среднего размера частиц на 0,7 или 1,3. Полученные значения откладывают на графике накопленной процентной весовой кривой и, таким образом, получают весовой процент. Предел прочности на разрыв (в дальнейшем может рыть упомянут как "ПР") и удлинение (в дальнейшем может быть упомянуто как "УД"):
Матрицу с внутренним диаметром 100 мм загружают 25 г порошка и постепенно поднимают давление приблизительно 30 с, пока конечное давление не становится приблизительно равным 49 МПа. Затем давление сохраняют в течение двух минут, чтобы получить предварительно формованное изделие. Это предварительно формованное изделие вынимают из матрицы и кладут в электрический термостат, температуру в котором выдерживают 365oC, чтобы подвергнуть спеканию в течение трех часов. Затем спекаемое изделие штампуют колоколообразной формой JIS N 3, чтобы получить образец. Напряжение на разрыв и удлинение образца измеряют согласно JIS K 6891-58 растягиванием при скорости растягивания 200 мм/мин автографом, имеющим вес брутто 500 кг. Угол естественного откоса:
Измеряют Порошковым Тестером от Компании Хосокава Микрон, Ко., Лтд. Z значение (окраска):
Матрицу диаметром 50 мм заполняют 200 г гранулированного порошка, который затем выдерживают при давлении формования 49 МПа в течение 5 минут. Полученное предварительно формованное изделие (диаметр: около 50 мм, высота: около 50 мм) нагревают от комнатной температуры до 365oC при скорости нагревания 50oC/ч. После выдержки при 365oC в течение 5,5 ч предварительно формованное изделие охлаждают со скоростью охлаждения 50oC/ч и затем формованное изделие разрезают крест-накрест на токарном станке в точке на расстоянии около 25 мм от его конца (в центре его высоты). Затем Z значение в центре разрезанной части измеряют способом измерения Z значения в XYZ системе Международной Комиссии по Освещенности. Шероховатость поверхности:
Матричную форму диаметром 50 мм загружают 210 г порошка и выдерживают в течение пяти минут при давлении формования 49 МПа. Полученное предварительно формованное изделие нагревают от комнатной температуры до 365oC при скорости нагревания 50oC/ч. После выдержки при 365oC в течение 5,5 часов предварительно формованное изделие охлаждают со скоростью охлаждения 50oC/ч. Верхнюю поверхность изготовленного формованного изделия измеряют по методу средней шероховатости центральной линии (Ra), описанному в JIS В 0601 с использованием прибора измерения шероховатости поверхности от Токио Сеймитсу Кикаи Кабушики Каиша. Фотографии частиц гранулированного порошка ПТФЭ, содержащего наполнитель, полученного по способу примера 1, были получены следующим образом:
Форма частиц: С помощью Видео Микроскопа для оптического микроскопа, который производит Корпорация СОНИ, получают фотографии с увеличением 100 и с увеличением 200. Результаты приведены в табл. 1 и на фиг. 2. Пример 2
В десятилитровый резервуар для грануляции загружают по очереди 1,5 л ионообменной воды и добавляют по очереди 1,350 кг (сухой основы) распыленного порошка ПТФЭ (ПОЛИФЛОН М-12, который поставляет Дайкин Индастриз, Лтд., гомополимер ПТФЭ) со средним размером частиц 31 мкм, и 0,150 кг углеродных волокон (углеродное волокно питч типа СГ-249 от Осака Газ Кемикал Кабушики Каиша). Затем производят перемешивание в течение пяти минут со скоростью перемешивания 4000 оборотов в минуту с помощью измельчающих лопастей 100





В 150-литровый смеситель Хеншеля от Митсуи Миике Кабушики Каиша загружают 22,5 кг порошка ПТФЭ (ПОЛИФЛОН М-111 от Дайкин Индастриз, Лтд., ПТФЭ модифицируют полимеризацией с 0,1% на моль перфторпропилвиниловым эфиром) и 2,5 кг стекловолокна (средний диаметр: 15,8 мкм, средняя длина волокна: 80 мкм), которое не подвергали водоотталкивающей обработке от компании Оуэнс Корнинг, и затем подвергают сухому смешиванию при скорости перемешивания 1130 об/мин в течение 12 минут, чтобы получить 25 кг однородной смеси. Затем 40 кг полученной смеси засыпают в 300-литровую ленточную мешалку от Кинки Когио Кабушики Каиша. При вращении со скоростью 20 об/мин в течение 3 минут добавляют 44 литра органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (перхлорэтилена) и затем проводят грануляцию при вращении в течение 10 минут. Затем полученные грануляты подают в промывочную мельницу от Фуджи Поудал (при вращении со скоростью 1000 об/мин) со скоростью подачи 6 кг/мин. Грануляты после распыления опять засыпают в вышеупомянутую ленточную мешалку, чтобы гранулировать при вращении со скоростью 20 об/мин в течение десяти минут, чтобы получить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ. Выполняют те же испытания, что и в примере 1, и фотографируют. Результаты приведены в табл. 1 и на фиг. 4. Сравнительный пример 2
Сначала 9,35 кг (сухая основа) распыленного порошка ПТФЭ (ПОЛИФЛОН М-12 от Дайкин Индастриз, Лтд., гомополимер ПТФЭ) со средним размером частиц 28 мкм и 1,65 кг стекловолокна (средний диаметр: 12 мкм, средняя длина волокна: 80 мкм), которое подвергают водоотталкивающей обработке аминосилановым агентом сочетания, предварительно перемешивают, для чего используют 75-литровый смеситель Хеншеля. 10-литровый резервуар для грануляции загружают 6 литрами ионообменной воды и далее 2 кг смеси порошка ПТФЭ и стекловолокна, полученной вышеупомянутым предварительным смешением. Затем добавляют 1200 мл органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (метиленхлорид). Затем проводят грануляцию при 25oC



Повторяют те же самые действия, что и в сравнительном примере 1, за исключением того, что используют 21,25 кг порошка ПТФЭ и вместо стекловолокна применяют 3,75 кг углеродных волокон, использованных в примере 2, чтобы получить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ. Проводят те же испытания, что и в примере 1, и фотографируют. Их результаты представлены в табл. 1 и на фиг. 6. Сравнительный пример 4
Сначала 9,35 кг (сухая основа) распыленного порошка ПТФЭ (ПОЛИФЛОН М-12 от Дайкин Индастриз, Лтд., гомополимер ПТФЭ) со средним размером частиц 28 мкм и 1,65 кг углеродных волокон, которые используют в примере 2, предварительно перемешивают, для чего используют 75-литровый смеситель Хеншеля. 10-литровый резервуар для грануляции загружают 6 литрами ионообменной воды и далее 2 кг смеси порошка ПТФЭ и углеродного волокна, полученной вышеупомянутым предварительным смешением. Затем добавляют 1200 мл органической жидкости, которая образует поверхность раздела жидкость-жидкость (метиленхлорид). Затем проводят грануляцию при 25oC



Повторяют те же самые действия, что и в примере 1, за исключением того, что поверхностно-активное вещество заменяют на аммониевую соль или перфтороктановую кислоту, причем их количества, необходимые для получения содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ данного изобретения, указаны в табл. 2. Выполняют те же испытания, что и в примере 1, за исключением того, что в испытании на распределение размеров частиц A сито 80 меш располагают под ситом 60 меш; результаты приведены в табл. 2. Сравнительный пример 5
Повторяют те же самые действия, что и в примере 3, за исключением того, что в качестве поверхностно-активного вещества используют олеилсульфат натрия, и его содержание равно 0,1% массовых, чтобы получить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ данного изобретения. Выполняют те же испытания, что и в примере 3. Результаты приведены в табл. 2. В столбце распределения размеров частиц A табл. 1 и 2 и строки "на 10, на 20, на 32, на 48, на 60 и на 80" указывают проценты частиц, остающихся на ситах 10 меш, 20 меш, 32 меш, 48 меш, 60 меш и 80 меш соответственно. И "проходит 60" и "проходит 80" представляют процент частиц, прошедших соответственно через сито 60 меш и через сито 80 меш. Как следует из результатов в табл. 1, содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ, полученный по способу получения данного изобретения, имеет большую объемную плотность, особенно малый размер частиц, узкое распределение размеров частиц, а также превосходную сыпучесть, несмотря на малый размер частиц и малый угол естественного откоса. Также формованное изделие, изготовленное из гранулированного порошка, имеет превосходный предел прочности на разрыв и удлинение, низкую шероховатость поверхности. Очевидно также, что способ получения данного изобретения не только может обеспечить содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ с вышеупомянутыми превосходными физическими свойствами, но также не требует сложного этапа предварительного смешивания порошка ПТФЭ и наполнителя и позволяет контролировать средний размер частиц и распределение размера частиц содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ с помощью количества добавленного поверхностно-активного вещества. Фиг. 2 представляет собой оптическую микроскопическую фотографию примера 1, а фиг. 3 представляет собой оптическую микроскопическую фотографию примера 2, которая показывает структуру частицы содержащего наполнитель гранулированного порошка ПТФЭ данного изобретения. Фиг. 4-7 представляют собой оптические микроскопические фотографии, которые показывают структуру частиц содержащих наполнитель гранулированных порошков ПТФЭ, полученных согласно общепринятому способу грануляции без использования поверхностно-активного вещества. Как видно на этих фигурах, в то время как частицы в содержащем наполнитель гранулированном порошке ПТФЭ данного изобретения почти сферические, частицы в содержащем наполнитель гранулированном порошке ПТФЭ, полученном согласно вышеупомянутому стандартному способу грануляции, несферические. Причина, по которой содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ настоящего изобретения обладает лучшей порошковой сыпучестью, несмотря на малый средний размер частиц, заключается, по-видимому, в том, что, например, форма частиц почти сферическая, как упомянуто выше. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
В данном изобретении содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ имеет по большей части сферические частицы и в значительной степени обладает большой объемной плотностью, малым средним размером частиц, узким распределением размера частиц и малым углом естественного откоса и превосходной порошковой сыпучестью, несмотря на малый размер частиц. Формованное изделие, полученное из гранулированного порошка, имеет лучший предел прочности на разрыв и удлинение, и низкую шероховатость поверхности. Также описанный в данном изобретении способ получения не только обеспечивает содержащий наполнитель гранулированный порошок ПТФЭ, имеющий превосходные физические свойства, как упомянуто выше, но также не требует сложного этапа предварительного смешивания порошка ПТФЭ и наполнителя и в особенности дает возможность контролировать средний размер частиц и распределение размеров частиц с помощью различных количеств поверхностно-активного вещества, и может давать гранулированный порошок, имеющий узкое распределение размера частиц при низкой стоимости.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9