JPS5818224B2 - ポリ四フツ化エチレン樹脂の多層体を押出成形する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリ四フッ化エチレン樹脂の多層体を押出成形
する方法にかかり、さらに詳しくは少な（とも一層のポ
リ四フッ化エチレン樹脂の層と、少なくとも一層の他の
ポリ四フッ化エチレン樹脂の層とからなる管あるいは棒
状の多層体をペースト押出法により製造する方法に関す
るものである。

組成の異なるポリ四フフ化エチレン樹脂のエリ上の層か
ら構成される管体あるいは棒状体が近年注目を集めてい
る。

例えば内層が導電性カーボン含有の四フッ化エチレン樹
脂の層で、外層がカーボンを含有しない四フッ化エチレ
ン樹脂の層からなる多層管が石油等の移送管として静電
気の蓄積を防止しうる点で注目され、またカー、ボン含
有四フッ化エチレン樹脂からなる導電層の内側だけ、あ
るいは内側と外側に四フッ化エチレン樹脂のみの層を設
け、導電層を絶縁した流体加熱管、あるいは外層を耐熱
耐薬品性の四フッ化エチレン樹脂）層とした電線被覆用
の四フッ化エチレ”ｆｌｆ脂管、内芯部を導電性カーボ
ン含有菌フッ化エチレン樹・脂とし、その外側に通常の
四フッ化エチレン樹脂被覆をもうけた棒状多層構造の発
熱体等、内外層がそれぞれ組成の異ったポリ四フッ化エ
チレン樹脂からなる管あるいは棒状多層体に対する要望
かたかまっている。

かかるポリ四フッ化エチレン樹脂の多層体の製造法とし
ては、 （１）潤滑剤を含有せしめた組成のことなるポリ四フッ
化エチレン樹脂原料を、それぞれ予備成形により管ある
いは棒状に成形しておき、これら予備成形体を適当に組
合せ嵌着一体化させた状態で押出機のシリンダーに装入
し押出す方法（例えば特公昭４５−３２６３３号）およ
び（２）予備成形金型中に薄肉の金属パイプ等で適当な
隔壁を設けておき、この隔壁の両側に潤滑剤を含有した
それぞれ組成のことなる四フッ化エチレン樹脂原料を充
填したのち、前記隔壁金属パイプを注意深く抜き去って
圧縮予備成形し、次にこれをペースト押出法に付す方法
（例えば特公昭５０−２２２６１号）が知られている。

しかしながら、これら公知方法はいずれも管あるいは棒
状多層体の各構成層の厚みが薄い場合には問題が生ずる
。

即ち（１）の方法では予備成形体は強度が非常に弱いた
め、金型から取り出す際や、金型あるいは別の予備成形
体との嵌着一体化の際などに破損し易く、破損しない場
合にも細心の注意をもって取扱わねばならないから作業
性を著しく損う。

また、（２）の方法でも隔壁抜き取りの際に薄い各原料
層が混ざり合う傾向が強くなり、境界が不明瞭となり、
また各層の厚さを均一に制御することが難しい。

したがって、これら方法による特に薄い層を含む多層管
あるいは棒状多層体の製造は不可能であった。

・ 本発明は如上難点を解決するよう為されたものであ
って、特に多層管あるいは棒状多層体の各構成層の厚さ
が薄い場合であっても作業性を低下せしめることなく、
良好な厚さ精度の多層体を効率よ（押出しうる方法を提
供するものである。

本発明は、少なくとも、一層のポリ四フッ化エチレン樹
脂の層Ａ、および少なくとも一層の他のポリ四フッ化エ
チレン樹脂の層Ｂから成る管、あるいは棒状の多層体を
、ペースト押出法によって作るに際し、先ず、Ａあるい
はＢの層を構成する潤滑剤の混合されたポリ四フッ化エ
チレン樹脂原料ａを、予備成形して目的とする管あるい
は棒状の多層体の少なくとも一つの層をなす予備成形体
を作り、次にこの予備成形体を、予備成形用金型中へ、
その中心軸を該金型の中心軸と一致させて置き、ついで
前記予備成形体の外側と前記金型との間の空間に、潤滑
剤の混合されたａ以外のポリ四フッ化エチレン樹脂原料
すを充填し、圧縮予備成形を行って多層構造の予備成形
体となし、これをペースト押出することを特徴とするポ
リ四フッ化エチレン樹脂の多層体を押出成形する方法で
ある。

上記方法において使用せられるポリ四フッ化エチレン樹
脂原料は、テ″ドラフルオロエチレンの乳化重合で作ら
れるファインパウダーに、ソルベントナフサやホワイト
オイル等石油系炭化水素などの液状潤滑剤を加え、ペー
スト状にしたものであり、さらに目的に応じ各種の添加
剤を加えることができる。

こういった添加剤の代表的なものとしてはガラス粉末、
黒鉛粉末、導電性カーボン粉末、カーボンブラック、酸
化ジルコニウム粉末、二硫化モリブデン粉末、銀粉末、
銅粉末、ニッケル粉末、ブロンズ粉末、各種顔料等のフ
ィラーが包含されるが、本発明はかかる充填剤の種類あ
るいは添加量に何ら制限されるものではなく、例えば導
電性の層を目的とする場合にはカーボン粉末を２〜５０
重量％加えるとか、単に着色された層を得る場合には適
当量の顔料を加えるとか目的に応じ適宜選択される。

２本発明におけるポリ四フッ化
エチレン樹脂原料ａおよびｂは、この様にポリ四フッ化
エチレン樹脂を主成分としているかぎりどの様なもので
あってもよく、要は両者間に使用目的に応じ組成上の差
異があれば良い。

例えば一方の原料が潤滑剤を含有せしめた純ポリ四フッ
化エチレン樹脂で、他方が潤滑剤を含有せしめ、かつ各
種充填剤を含有せしめたポリ四フッ化エチレン樹脂であ
っても、あるいは両者ともに潤滑剤を含み、かつそれぞ
れ別種のあるいは量的に異なる同種の充填剤を含有する
ポリ四フッ化エチレン樹脂であってもよく、あるいはま
た充填剤が単に着色目的だけの顔料であってもかまわな
い。

何れの原料ａおよびｂも通常の圧縮成形で予備成形され
、しかも後でペースト押出法による成形が可能である。

本発明においては上記の如（、先づ原料ａを予備成形し
、金型中でこの予備成形体の内側および／または外側な
らびに底部および頂部に、組成のことなる原料すを置き
、さらに予備成形を行って多層構造のものとし、必要に
応じかかる操作をくり返して層の数を増やし、最後にこ
の予備成形多層体をペースト押出法で成形し、密に融着
したしかも各層がはっきりと区別されている多層体を製
造するものであって、従来法に比し多層体の構成層が薄
いものであっても容易かつ正確に所望の厚みの層からな
る多層体を製造することが可能である特徴をもつもので
ある。

次に本発明の好ましい一具体例にかかる内外層がポリ四
フッ化エチレン樹脂層で、それらの層の中間にカーボン
充填剤の含まれるポリ四フッ化エチレン樹脂層の設けら
れている三重管の製法について添付図を参照して説明す
る。

（Ｉ） 先づ中間層を形成する。

すなわちカーボン含有ポリ四フッ化エチレン樹脂ファイ
ンパウダーに液体潤滑剤を均一に混合して得た原料を用
い、第１図の如く管状に予備成形する。

第１図は予備成形金型中で上記原料を圧縮成形する状態
を示し、１は仕込まれた原料（フィラー入り四フッ化エ
チレン樹脂ファインパウダー）で、２ａ、２ｂ、２ｃお
よび２ｄはそれぞれ別個の金型である。

この場合光づ金型２ａの中へ金型２ｂと２０を入れ、金
型２ｃにより２ｂと２ａとが同軸的に配置せしめられる
ようにする。

こうして金型２ａと２ｂとの間に作−られた環状の間隙
へ潤滑剤の混合された原料１を入れ、これを金型２ｄに
より＝定圧で圧縮成形する。

予備成形圧力は四フッ化エチレン樹脂のみの場合より幾
分高くする必要があり、カーボン含有量によってもこと
なるが、例えばカーボン粉末を２０重量％含有せしめた
場合約５０に９１ｃｒ！程度である。

尚この予備成形体の外径はその上に設けられる外層の厚
みにもよるが、押出機シリンダーの内径より小さめに適
宜選択される。

（ＩＩ） 内外層の予備成形 次に内外層とするポリ四フッ化エチレン樹脂原料（ＰＴ
ＦＥファインパウダー）に液体潤滑剤を均一に混合して
おき、その一部少量を第２図の如き別の金型３ａの底部
４へ入れる。

第２図の金型においても金型３ａと３ｂは金型３ｃによ
り同軸になる様装置されている。

金型３ａの底に入れられた・ＰＴＦＥ原料の上に先に（
Ｉ）で予備成形された管体１′を金型３ ａ ｓ３ｂと
同軸になる様に載せ、この予備成形体１′と金型３ｂと
の間隙５ならびに予備成形体１′と金型３ａとの間隙６
、さらに予備成形体１′の頂部Ｔに前記ＰＴＦＥ原料を
充填し、これを金型３ｄにより圧縮して予備成形する。

なお前記金型３ａと３ｂの間隙の底部４および頂部７に
おかれた原料は、圧縮予備成形の際、その一部が間隙５
および間隙・６０部分に廻り込み、これら間隙の一部を
充填するものであるから、＝般にこれら間隙５および間
隙６の厚みが薄い場合にはその量も少く、厚い場合には
多くなるように調節すべきであるが、厳密なものではな
く経験的に実施して差しつかえない。

また、この予備成形は専用の金型を用いな（ても押出機
のシリンダー内で行うこともできることは云うまでもな
い。

（財）ペースト押出 ・ 上記の如くにして作られた予備成形体を、次に第３図の
如き押出機のシリンダー８の中に入れ、ラム９を駆動す
ることによりダイ１０を通し、ダイインサート１１から
押出す。

第３図に示される如く押出機のシリンダーの中心にはマ
ンドレル１２が固定されていて、これにより管が製造さ
れる。

−後処理 押出された管は潤滑剤を含んでいるので、常法に従いこ
れを蒸発除去せしめ、次でＰＴＦＥの結晶融点以上の温
度で焼成する。

これら潤滑剤の除去ならびに焼成処理は、加熱帯および
焼成帯を押出機と直列に設は連続した一貫作業とするこ
とができる。

こうしてカーボン入りＰＴＦＥ層の内および外にＰＴＦ
Ｅ層が密に融着せしめられた多層管が製造せられる。

尚、上記の予備成形を繰り返すことにより、さらに多数
の層からなる多層管が、また例えば第１図の金型２ｂを
除くことにより棒状の多層体が製造せられ、さらにまた
これら金型の選択により任意の厚さの層が積層されてい
る多層体を製造しうろことが容易に理解されよう。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例 １ 乳化重合により得られたＰＴＦＥ水性ディスパージョン
（ＰＴＦＥ濃度１２重量％） ２０ｋｇと、予めボール
ミルで混練したカーボン１０重量％含有水性ディスパー
ジョン６ｋｇとを混合し、攪拌凝析して水を分離し、１
２０℃で１６時間乾燥してカーボン２０重量％を含むＰ
ＴＦＥ粉末を得た。

次に内容５１！のポリエチレン容器に上記粉末１０００
５’にソルベントナフサ３５０２を加え、１対のロール
上で容器を３０分間回転させ内容物を均一混合した。

上記原料を外径７５ｍＸ内径４０朋の環状の予備成形用
金型（第１図）に入れ、３０ｋｇ／ｃｄｊの圧力で圧縮
し予備成形体イを作った。

次に乳化重合によって得られたＰＴＦＥ粉末（ダイキン
工業■製［ポリフロンＦ−２０１Ｊ）１５０（ｌにソル
ベントナフサ３００１を混合したものを作り、その内の
約２００２を第２図に示した外径９０ｍｍＸ内径２２１
１の断面が環状の予備成形金型の底部へ入れ、その上に
先に作ったカーボン含有ＰＴＦＥ予備成形体イを金型軸
と同軸になるように載せ、さらに該予備成形体の内側、
外側ならびに頂部に上記のＰＴＦＥ−ソルベントナフサ
混合物を入れ、１０ ｋｇ／ｃｄｌの圧力で成形し三層
の管を得た。

次にこの管を、シリンダー直径が外径９０＊ｉＸ内径２
２闘の押出機（第３図）に入れ、外径１２ｍｍＸ内径６
ｙｘｗの環状ノズルから、押出長毎分２００ｍｍの速度
で押出し連続多層管を製造した。

上記の如く製造された多層管は、中心に体積抵抗率０．
７Ω−儂の導電層が、またその内面および外面に絶縁層
がそれぞれ設けられた三重構造を有し、流体加熱管とし
て有用なものであった。

実施例 ２ ガラス繊維粉末を１５重量％含有するＰＴＦＥファイン
パウダー（ダイキン工業■［ポリフロンＦ −１０３
０Ｊ）１５００５’と、ソルベントナフサ２７０２を内
容１０Ｊのポリエチレン製ビンに入れ均一に混合した後
、内径７０龍の予備成形用金型に入れ３０に９１０ｙｆ
の圧力で予備成形して棒状予備成形体を作った。

次にＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業■「ポリ
フロンＦ−２０１Ｊ）７０（ｌとソルベントナフサ１４
０１を内容５１！のポリエチレン製ビンに入れ均一に混
合した後、その一部約２００２を内径８９ｍｍの予備成
形用金型に入れ、その上に先に作ったフィラー人りＰＴ
ＦＥ予備成形体を金型と同軸的に位置せしめ、残りのＰ
ＴＦＥ−ソルベントナフサ混合物をその外側および上部
に入れ、圧力１５ｋｇ／ｉで予備成形した。

この予備成形体をシリンダー直径９０ｍｍの押出機に入
れ直径７．４龍の棒を押出した。

加熱、焼成により、内部がガラス繊維１５重量％を含む
ＰＴＦＥで、外層がＰＴＦＥ層の棒であって曲げ、圧縮
等機械的強度の大なる二層ＰＴＦＥ棒を得た。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の多層体製造法の一例として三層管の
製造工程を順次に示したもので、第１図は第１段階の予
備成形を金型を含めた断面図によって示し、第２図は同
じく第２段階の予備成形を、金型を含めた断面図により
示し、第３図は予備成形体の押出を押出機シリンダーな
らびに押出ノズルを含めた断面図によって示す。 図中、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄおよび３ａｔ３ｂ、３ｃ
、３ｄはそれぞれ金型；１は最初に仕込まれるＰＴＦＥ
原料：１′は同予備成形体：４゜５．６．７は次に仕込
まれるＰＴＦＥ原料；８は押出機のシリンダー；９は同
ラム；１０は同ダイ；１１は同ダイインサート；１２は
同マンドレル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも、一層のポリ四フッ化エチレン樹脂の層
   Ａ、および少な（とも一層の他のポリ四フフ化エチレン
   樹脂の層Ｂから成る管、あるいは棒状の多層体を、ペー
   スト押出法によって作るに際し、先ず、ＡあるいはＢの
   層を構成する潤滑剤の混合されたポリ四フッ化エチレン
   樹脂原料ａを、予備成形して目的とする管あるいは棒状
   の多層体の少なくとも一つの層をなす予備成形体を作り
   、次にこの予備成形体を、予備成形用金型中へ、その中
   心軸を該金型の中心軸と一致させて置き、ついで前記予
   備成形体の外側と前記金型との間の空間に、潤滑剤の混
   合されたａ以外のポリ四フッ化エチレン樹脂原料すを充
   填し、圧縮予備成形を行て多層構造の予備成形体となし
   、これをペースト押出することを特徴とするポリ四フッ
   化エチレン樹脂の多層体を押出成形する方法。 ２ 多層体が多層管である特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ ポリ四フッ化エチレン樹脂原料ａが充填剤を含有し
   たポリ四フッ化エチレン樹脂からなり、ポリ四フッ化エ
   チレン樹脂原料すが充填剤を含有しないポリ四フッ化エ
   チレン樹脂からなる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ ポリ四フッ化エチレン樹脂原料ａの予備成形体の内
   側に、ポリ四フッ化エチレン樹脂原料すの層を設ける特
   許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ ポリ四フッ化エチレン樹脂原料ａの予備成形体の内
   側および外側に、ポリ四フッ化エチレン樹脂原料すの層
   を設ける特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６ 充填剤が黒鉛、カーボンブラックあるいはこれらの
   混合物である特許請求の範囲第４項または第５項記載の
   方法。 ７ 充填剤が導電性カーボンである特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ８ ポリ四フフ化エチレン樹脂原料ａが充填剤を含有し
   ないポリ四フッ化エチレン樹脂からなり、ポリ四フッ化
   エチレン樹脂原料すが充填剤を含有したポリ四フッ化エ
   チレン樹脂からなる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ９ 多層体が多層棒状体である特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 １０ ポリ四フッ化エチレン樹脂原料ａが黒鉛および
   ／またはカーボンブラックを充填したポリ四フッ化エチ
   レン樹脂からなり、ポリ四フッ化エチレン樹脂原料すが
   充填剤を含有しないポリ四フッ化エチレン樹脂からなる
   特許請求の範囲第６項記載の方法。 １１ ポリ四フッ化エチレン樹脂原料ａの予備成形体
   の外側に、ポリ四フッ化エチレン樹脂原料すの層をもう
   ける特許請求の範囲第７項記載の方法。