WO1999048952A1 - Powder of ethylene/ tetra fluoro ethylene copolymer and method of depositing the same - Google Patents

Powder of ethylene/ tetra fluoro ethylene copolymer and method of depositing the same Download PDF

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sec
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etfe
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Mitsufumi Ono
Teruo Takakura
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Asahi Glass Co Ltd
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    • C09D123/28—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with halogens or compounds containing halogen
    • C09D123/283—Halogenated homo- or copolymers of iso-olefines

Definitions

  • the present invention relates to a method for molding an ethylene-tetrafluoroethylene-based copolymer (hereinafter, also referred to as ET FE) powder, and more particularly, to a method for molding an ET FE powder capable of obtaining a coating film having excellent surface smoothness, and a method therefor.
  • ET FE ethylene-tetrafluoroethylene-based copolymer
  • ETFE is widely used as a material suitable for a corrosion-resistant lining, a corrosion-resistant container, etc. because of its excellent heat resistance and chemical resistance.
  • a method of processing the corrosion-resistant lining there is a method of pulverizing ETFE and subjecting it to a known method such as electrostatic powder coating, fluid immersion coating, or rotational molding to coat and mold various substrates.
  • a method for processing a corrosion-resistant container there is a method in which ETF E is powdered and supplied to a mold, and a bottle molded article having an arbitrary shape is obtained by a molding method such as rotational molding.
  • An object of the present invention is to provide a novel method for molding ETFE powder in which the surface smoothness of the obtained coating film is significantly improved.
  • the present invention relates to an ETFE of ethylene, tetrafluoroethylene, and a fluorine-containing monomer copolymerizable therewith, which has a viscoelastic property represented by the formula (1), and a viscosity term in the formula (1).
  • an ETFE powder comprising a copolymer, having an average particle size of 5 to 1,000 ⁇ and an apparent specific gravity of 0.5 gZc or more.
  • the present invention provides a method for forming an ETFE powder, which comprises forming the coating film by adhering the ETFE powder to the surface of a substrate, heating and melting, and solidifying by cooling.
  • the ET FE used in the present invention is obtained by copolymerizing tetrafluoroethylene (hereinafter referred to as TFE) with ethylene and a fluorinated butyl monomer copolymerizable therewith.
  • TFE tetrafluoroethylene
  • the molar ratio of the polymerized unit based on the unit ethylene is from 90 to 5 to 50.
  • Polymerization unit based on TFE If the molar ratio of the polymerization unit based on ethylene is lower than 50/50, the decomposition temperature tends to decrease, and moldability tends to be impaired.
  • the content molar ratio is higher than 9010, polytetrafluoroethylene by-produced in the ETFE is present, and the formed coating film easily forms fish eyes, and the present invention intends High surface smoothness is easily lost.
  • the fluorinated vinyl monomer used in the present invention is a fluorinated vinyl monomer copolymerizable with PTFE and ethylene, and examples thereof include the following.
  • the fluorinated vinyl monomers may be used alone or in combination of two or more.
  • CH 2 CH (CF 2 ) 2 F
  • CH 2 CH (CF 2 ) F
  • CF 2 CF 0 (CF 2 C FX 0) m R f (In the formula, R f is a perfluoroalkyl group having 16 carbon atoms, X is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and m is an integer of 05.) Perfluorovinyl ethers such as
  • the content ratio of the polymerized unit based on the fluorine-containing butyl monomer is usually 110 moles, and preferably 27 moles, based on 100 moles of the total amount of the polymerized units based on TFE and the polymerized units based on ethylene.
  • the formula (1) and the formula (2) viscosity term is defined in t // is .1 X 1 0 4 P a ' sec or less, the delay elasticity term ⁇ 5 1 0 4 It is important that it is less than Pa.
  • the above equation shows the relationship between strain and time when a small stress is applied in a molten state where the polymer is heated to a temperature equal to or higher than the melting point.
  • the melt is a Newtonian fluid
  • the strain increases linearly with time.
  • ETFE is an aggregate of linear molecules, and the melt does not take the ideal Neutral fluid behavior due to the entanglement of the molecules, but has a viscous behavior and elasticity against minute stress. Behavior at the same time, and the strain-time curve becomes nonlinear. In other words, it can be considered as a fluid with ⁇ > 0 in Eq. (2).
  • ETF E is melted and left in a static state
  • the melt itself becomes smooth due to its own weight and the free movement of the molecules, while linear molecules are entangled. It behaves elastically and prevents the surface from being completely smooth.
  • the ET FE in the present invention has a viscosity term of 1 ⁇ 10 4 Pa ⁇ sec or less, preferably 500 7000 Pa ⁇ sec.
  • the viscosity term 3 ⁇ 4 1 X 1 0 4 P a .
  • ET FE for use in the present invention is delayed elasticity term ⁇ is 5 X 1 0- 4 P a- 1 or less, preferably 1 X 1 0- s ⁇ 1 X 1 0- 4 P a- 1 is there. It can be reduced elastic resistance by the delay elasticity term ⁇ to 5 X 1 0 one 4 P a- 1 below.
  • Delay elasticity term & can greatly 5 X 1 0- 4 P a- 1 larger than molecules with each of the entangled effect, show a more elastic behavior dynamic, it is difficult to obtain a smooth surface.
  • Viscosity term force S 1 X 1 0 4 P a - sec following ETFE can be obtained by controlling the molecular weight. If the molecular weight is too large, slip between the ETFE molecules is suppressed, so that the viscosity increases and the value of the viscosity term ⁇ is not satisfied.
  • the control of the molecular weight of ETFE can be specifically achieved by temperature, pressure, addition of a chain transfer agent and the like in the polymerization.
  • the melt index (Ml) is used as an index of the molecular weight of ETFE.
  • the delay elasticity term ⁇ is 5 X 1 0- 4 P a following ETFE is, the content of polymerized units based on free off Mmoto Bulle monomer in ETFE is based on polymerized units ⁇ beauty ethylene polymerized units based on TFE Is usually in the range of 1 to 10 moles based on the total amount of 100 moles.
  • the delay elasticity term ⁇ is 5 X 1 0- 4 P a- 1 following ETF E is obtained by polymerizing are charged in bulk fluorinated Binirumo Noma foremost initial stage of polymerization.
  • the reason for this is not clear, but the more the number of polymerized units based on the fluorinated vinyl monomer having a side chain, and the more uniform its distribution in ETFE, the more the effect of entangling ETFE molecules is increased. It is estimated that the elasticity term ⁇ increases. Therefore, the ratio of the polymerized units based on the fluorine-containing monomer in the ETF produced in the early stage of polymerization is increased by batch-charging and polymerizing the fluorine-containing vinyl monomer in the early stage of the polymerization.
  • ETF II with a small proportion of polymerized units based on the bull monomer is formed. in this way By making the distribution of the polymerized units of the fluorinated vinyl monomer non-uniform, an ETF having a suitable elongation modulus ⁇ can be obtained.
  • the ETF powder of the present invention has an average particle size of 5 to 1,000 ⁇ , preferably 10 to 700 / im, and an apparent specific gravity of 0.5 g / cc or more, preferably 0.6 to 1.0. g / cc powder.
  • the average particle size is smaller than 5 m, the powder particles are liable to form agglomerates containing air due to the action of static electricity. When this is melted and solidified, it becomes a coating film containing air, which impairs the appearance and the surface smoothness which is the object of the present invention. If the average particle size is larger than 10 ⁇ ⁇ , it may cause fouling when melted or solidified, thus impairing the surface smoothness, which is the object of the present invention. If the apparent specific gravity is less than 0.5 g // cc, there is a lot of air inside the powder particles, so if it is melted and solidified, it becomes a coating film containing air, and its appearance and the purpose of the present invention Some surface smoothness is impaired.
  • ETF E As a method of pulverizing ETF E, various known pulverization methods can be employed. For example, a method in which ET FE is supplied to a mechanical pulverizer such as a pin mill or impeller mill to powder it by the action of impact, shearing force, etc., and a liquid in which ETF E is dispersed in a solvent is sprayed into an atmosphere having a melting point or higher. And pulverizing the ETFE by subjecting the ETFE to a granulator such as a helical mixer, a high-speed mixer, and a mechanofusion.
  • a mechanical pulverizer such as a pin mill or impeller mill to powder it by the action of impact, shearing force, etc.
  • a liquid in which ETF E is dispersed in a solvent is sprayed into an atmosphere having a melting point or higher.
  • pulverizing the ETFE by subjecting the ETFE to a granulator such as a helical mixer, a high
  • the ETFE powder of the present invention is characterized by high melt flowability under low shear stress, and achieves extremely high surface smoothness even when melted and solidified under static conditions such as powder molding.
  • the PTFE powder is adhered to the substrate surface, melted by heating, and solidified by cooling to form a coating film.
  • Specific methods for adhering the ETFE powder to the substrate surface include a method in which the powder is adhered to the substrate surface by an electrostatic action using an electrostatic powder coating machine, and a method in which the powder is supplied to a fluidized immersion tank and the heated substrate is heated. Examples include a method of melting and adhering the powder to the surface, a method of putting the powder into a hollow substrate, supplying the powder to a rotary molding machine, and rotating the substrate to adhere the powder to the surface of the substrate.
  • the heating and melting of the ETFE powder attached to the substrate surface can be performed by various known heating means. For example, heating in an electric furnace, heating in a gas burner furnace, heating with an open flame, a continuous electric furnace, and the like can be mentioned.
  • the heating and melting temperature may be any temperature at which the ETFE powder melts, and is usually at 250 to 350 ° C.
  • the heated and melted ETF E powder is cooled and solidified, and the cooling and solidification may be performed at a temperature at which the heated and melted ET FE powder is solidified, and is usually equal to or lower than the melting point, specifically, from room temperature to 20 ( It is performed at about TC.
  • the film thickness of the coating film formed by the ETFE powder may be usually 30 ⁇ or more, and preferably 50 to 5000 izm.
  • the coating film formed according to the present invention may be a single layer or a multilayer.
  • a method of forming a coating film into multiple layers includes, for example, one or more of a coating layer formed by the ETFE powder used in the present invention and a layer formed by another ETFE, or both.
  • One or more composite layers are coated on each of the layers, and the ETFE powder of the present invention is deposited thereon, melted by heating, and solidified by cooling to form a coating film.
  • the ETFE powder of the present invention has good compatibility with other ETFE in a molten state, and can form a multilayer coating film that is difficult to peel off.
  • the other ETFE layer may be a coating film formed by adhering another ETFE powder to the surface of the substrate, heating and melting, and then solidifying by cooling.
  • the other ETFE layer may be coated on the surface of the substrate with another ETFE-containing paint. It may be a coating film formed, or may be a product obtained by laminating a molded product such as another ETFE sheet / film on the substrate surface.
  • ETFEs are ETFEs other than the ETFE used in the present invention, and specifically include copolymers of ethylene and TFE, ethylene and TFE, and copolymers of fluorinated butyl monomers copolymerizable therewith.
  • a polymer which viscosity term I / in equation (1) exceeds 1 X 1 0 4 P a * sec
  • delay elastic term in equation (2) epsilon exceeds 5 x 10 "4 P a one 1
  • the coating film formed according to the present invention has a surface smoothness measured at a surface roughness Ra of 0. It can be less than 1 ⁇ .
  • the substrate that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include various materials such as inorganic materials such as metals, concrete and ceramics, and organic materials such as heat-resistant plastics.
  • Melt index (Ml) Measured at 297 ° C and 5 kg load using a melt indexer (manufactured by Takara Kogyo Co., Ltd.) according to ASTM D3159.
  • Average particle size Measured by a dry method using a laser diffraction single-diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Synpatec, HE L0S & R0D0S).
  • the magnetic substrate was measured using an electromagnetic film thickness meter, and the non-magnetic substrate was measured using an eddy current film thickness meter.
  • a 10 liter stainless steel autoclave was evacuated, 3360 g of water, 5056 g of C 6 F 13 H, and a chain transfer agent CC 1 F 2 CF 2 CHC 1 F (hereinafter referred to as HCFC 225 cb) 543 g, (perfluorobutyl) ethylene (hereinafter, referred to as PFBE) 80 g, TFE 743 g, and ethylene 26 g, and the mixture was stirred at 400 rpm and heated to 65 ° C.
  • the polymerization was started by adding 50 cc of a polymerization initiator (50% by weight of a solution of tert-butylvinylisobutyrate in HCFC 225 cb).
  • the ET FE is, M l 2 1.9, viscosity term is 4285 P a - sec, delayed elasticity term ⁇ was 8. 38 X 1 0- S P a- 1. Further, as a result of analysis by NMR, the polymerization unit based on TFE of the ETFE, the polymerization unit based on ethylene, and the polymerization unit based on ZPFFE were 68Z32Z3.3 (molar ratio).
  • the ETFE was pulverized with an impact mill LS-1 (manufactured by Dalton) to obtain a powder having an average particle size of 35 ⁇ and an apparent specific gravity of 0.61 g cc.
  • This ETFE powder was applied to an electrostatic coating machine (GX 3300S manufactured by Onoda), coated on a 150 ⁇ 150 ⁇ 2 mmt aluminum plate, and heated and melted at 280 ° C. for 20 minutes in an electric furnace. Then, it was cooled to room temperature and solidified. The thickness of the obtained coating film was about 63 ⁇ . The surface roughness R a of the coating film was 0. 054 m.
  • Example 1 the same operation was repeated except that the initially charged HC FC 225 c b was changed to 435 g, to obtain 920 g of white ETF E.
  • the ETFE is the MI force s1 3.
  • the polymerization unit based on TFE of the ETFE / polymerization unit based on ethylene ZP FBE has a polymerization unit of 71 / 29.2.
  • the ET FE was pulverized with an impact mill LS-1 (manufactured by Dalton) to obtain a powder having an average particle size of 168 ⁇ and an apparent specific gravity of 0.73 g / cc.
  • a flat plate of 50 ⁇ 100 ⁇ 3 mmt steel SS400 preheated to 350 ° C was immersed in a fluidized immersion tank (manufactured by Sammes) provided with this powder, and the flat plate was further subjected to electric power. Heated in a furnace at 30 CTC for 20 minutes.
  • the thickness of the coating film was about 513 ⁇ .
  • Surface roughness R a of the coating film was 0. 084 ⁇ .
  • Example 2 The same procedure as in Example 1 was repeated except that the initial charge of HCFC 225 cb was changed to 71 g, to obtain 820 g of white ETF E in 7 hours.
  • the ET FE has an M l of 34.5, a viscous term t / of 2797 Pa ⁇ sec, a Feng rolling elasticity ⁇ force s 5.35 x 10 One was 5 Pa- 1 .
  • the polymerization unit based on TFE of the ETFE was found to be 64/36 / 3.8 (molar ratio) of polymerization units based on T ethylene / polymerization units based on PFB E. .
  • the ETFE was pulverized with a power mill P-3 type (manufactured by Dalton) to obtain a powder having an average particle size of 543 ⁇ 0 and an apparent specific gravity of 0.81 g / cc.
  • This powder was injected into SGP piping of 50 A, 100 mm long carbon steel pipe with flange, and both flanges were sealed with special covers. This was set on a rotary molding machine, heated at 300 ° C for 1.5 hours while rotating on two axes, and melted. Then, after cooling to room temperature and solidifying, the piping was removed from the molding machine.
  • the ETF E was lined on the inner surface of the pipe, and the thickness of the coating film was about 2.1 mm. Surface roughness R a of the coating film was 0. 0 67 ⁇ m.
  • the ETFE powder obtained in Example 3 was previously lined with ETF E (Aflon COP • ZL522, manufactured by Asahi Glass), the thickness of the coating film was about 2.1 mm, and the surface roughness of the coating Ra was injected into SGP pipe of 50A, 100mm long flanged carbon steel pipe with 0.764 ⁇ , and both flanges were sealed with special covers. This was set in a rotary molding machine, heated at 300 ° C for 1.5 hours while rotating on two axes, and melted. Next, after cooling to room temperature and solidifying, the piping was removed from the molding machine. The ETFE was lined on the inner surface of the pipe, and the thickness of the coating film was about 3.8 mm. Surface roughness R a of the coating film was 0. 035 / xm.
  • Example 1 is the same as in Example 1, except that the initial charge of PFBE was 53 g, and the mixed gas of TFE ethylene ZP FBE (60/40/3 (molar ratio)) was added. Repeat the operation, white £ cho? You got 5796 ⁇ .
  • the ETFE may, MI 1 9.8, viscosity term is 6851 P a 'sec, delay bullet resistant term ⁇ is 6.
  • the polymerized unit based on the polymerized unit PFBE based on the polymerized unit based on TFE of the ETF E was 64Z36 / 3.9 (molar ratio). Further, the ETFE was pulverized with an Impact Mill LS-1 (manufactured by Dalton) to obtain a powder having an average particle size of 28 / xm and an apparent specific gravity of 0.57 gZc c.
  • This powder was applied to an electrostatic coating machine (GX 3300S manufactured by Onoda), coated on a 150 ⁇ 150 ⁇ 2 mmt aluminum plate, and heated and melted at 280 ° C. for 20 minutes in an electric furnace. Then, it was cooled to room temperature and solidified. The thickness of the coating film was about 51 / xm. The surface roughness Ra was 0.194 jm.
  • Example 1 the same operation was repeated except that the initially charged HCFC 225 cb was changed to 0 g of 2 O, and 820 g of white ETFE was obtained in 8 hours.
  • the ETFE had an M l of 6.74, a viscosity term of 11096 Pa.sec, and a delayed elasticity term ⁇ of 1.41 x 1 O-sp a 1 .
  • the polymerization unit based on TFE of the ETFE was 67/33 / 2.5 (molar ratio) in the polymerization unit based on ethylene and the polymerization unit based on ZP FBE.
  • the ETFE was pulverized with a power mill P-3 type (manufactured by Dalton) to obtain a powder having an average particle size of 643 m and an apparent specific gravity of 0.82 c.
  • This powder was charged into a flanged SGP pipe of 50 A and length of 100 mm, and both flanges were sealed with a special cover. This was set on a rotary molding machine and heated and melted for 30 hours (TC for 1.5 hours) while rotating about two axes. After cooling to room temperature and solidifying, the piping was removed from the molding machine. The inner surface of the pipe was lined with the ETFE, the thickness of the coating film was about 2.6 mm, and the surface roughness Ra was 0.678 ⁇ According to the method for molding ETF powder of the present invention, The surface smoothness of the obtained coating film can be greatly improved.
  • the ETFE powder of the present invention has high melt flowability under low shear stress, and a coating film having a smooth surface can be obtained by powder molding.
  • Corrosion-resistant lining material of inorganic materials such as metal and concrete, and organic materials such as heat-resistant resin. Can be widely used as corrosion-resistant container material

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Description

明細書
エチレン テトラフルォロエチレン系共重合体粉末及びその成形方法
技術分野
本発明はエチレンノテトラフルォロエチレン系共重合体 (以下、 ET F Eとも いう) 粉末の成形方法に関し、 詳しくは表面平滑性に優れた塗膜が得られる ET F E粉末の成形方法とそのための E T F E粉末に関する。
背景技術
ET F Eは耐熱性、 耐薬品性に優れることから、 耐食ライニングや耐食容器等 に好適な材料として広く使用されている。 耐食ライニングの加工法として、 ET F Eを粉末化して静電粉体塗装、 流動浸漬塗装、 回転成形等の公知の方法に供し 、 種々の基体に被覆成形させる方法がある。 また、 耐食容器の加工法として、 E T F Eを粉末化して金型に供し、 回転成形等の成形法により任意の形状のボトル 成形品を得る方法がある。
しかし、 粉末の成形方法においては樹脂の溶融、 固化の際に外的なせん断応力 が加わらないために、 塗膜表面の平滑性を高めることが困難である場合がある。 発明の開示
本発明は、 得られる塗膜の表面平滑性が著しく改善される新規な E T F E粉末 の成形方法の提供を目的とする。
本発明は、 エチレン、 テトラフル才ロエチレン及びこれらと共重合可能な含フ ッ素ビュルモノマーの E T F Eであって、 式 ( 1 ) で表される粘弾性特性を有し 、 式 ( 1 ) における粘性項 が 1 X 1 04 P a · s e c以下であり、 かつ式 ( 1 ) における の和として式 ( 2 ) で表される遅延弾性項 εが 5 X 1 0— 4P a— 1 以下である前記共重合体からなり、 平均粒径が 5〜1 000 μιη、 見かけ比重が 0. 5 gZc c以上である ET F E粉末を提供する。
6
J ( t ) = t/x + ∑ [ ε ( 1 - e xp {- t/τ , ) ] ( 1 ) 6
ε = ∑ ε ; ( 2 ) ただし、 式 ( 1 ) 及び式 (2) 中、 J (t) は一定応力下における単位応力当 たりの歪み量、 は粘性項、 tは時間、 εは遅延弾性項、 iは 1〜6の整数、 て は定数 ( て ! = 0. 1 35 s e c て 2 = 0. 368 s e c、 て 3 = 1. 00 O s e c、 τ = 2. 71 8 s e c、 て 5 = 7. 389 s e c、 て 6 = 20. 0 86 s e c ) である。
また、 上記の ET F E粉末を基体表面に付着、 加熱溶融、 冷却固化させて、 塗 膜を形成させることを特徴とする ET F E粉末の成形方法を提供する。
発明を実施するための最良の形熊
本発明に使用する ET F Eは、 テトラフルォロエチレン (以下、 TF Eという ) とエチレン及びこれらと共重合可能な含フッ素ビュルモノマーを共重合して得 られるものであり、 TF Eに基づく重合単位ノエチレンに基づく重合単位の含有 モル比が 90~ 5 ひ〜 50であるごとが望ましい。 T F Eに基づく重合単 位 エチレンに基づく重合単位の含有モル比が 50/50より低いと分解温度が 低下して成形性が損なわれる傾向がある。 一方、 この含有モル比が 90 1 0よ り高いと ET F E中に副生したポリテトラフルォロエチレンが存在し、 成形した 塗膜はフィ ッシュアイを形成しやすく、 また、 本発明の意図する高い表面平滑性 を損ないやすい。
本発明で用いられる含フッ素ビニルモノマーは、 T F E及びエチレンと共重合 可能な含フッ素ビュルモノマーであり、 以下のものなどが例示される。 含フッ素 ビニルモノマーを、 1種単独で用いてもよく、 2種以上を併用してもよい。
C F2 = C F C K C F2 =CH2 などのポリ (又はモノ) フルォロエチレン 類。
C F2 = CF C F3 、 C F2 = CHC F3 などのポリ (又はモノ) フルォロプ ロピレン類。
CH2 = CH (CF2 ) 2 F、 CH2 =CH (C F2 ) Fなどの (ポリ (又 はモノ) フルォロアルキル) エチレン類。
C H2 = C F (CF2 ) 4 F CH2 =C F (C F2 ) 3 Hなどのポリ (又は モノ) フルォロアルキル基の炭素数が 2 1 0のポリ (又はモノ) フルォロアル キルフル才ロエチレン類。
C F2 = C F 0 (C F2 C FX 0) m R f (式中 R f は炭素数 1 6のパ一フ ルォロアルキル基、 Xはフッ素原子又はトリフル才ロメチル基、 mは 0 5の整 数を示す。 ) などのパ一フルォロビニルエーテル類。
C F2 = C F 0 (C F2 ) a C 00 CH3 や CF2 = C F 0 C F2 C F (C F 3 ) 0 C F2 C F2 S 02 Fなどのカルボン酸基ゃスルホン酸基などを有するビ 二ルェ一テル類。
含フッ素ビュルモノマーに基づく重合単位の含有割合は、 T F Eに基づく重合 単位及びエチレンに基づく重合単位の合計量 1 00モルに対し、 通常 1 1 0モ ルであり、 好ましくは 2 7モルである。
本発明における ETF Eは、 前記式 ( 1 ) 及び前記式 (2) で定義される粘性 項 t//が.1 X 1 04 P a ' s e c以下、 遅延弾性項 εが 5 1 0—4P a 以下であ ることが重要である。
上記式は、 重合体を融点以上に加熱した溶融状態で微小な応力をかけたときの 歪みと時間の関係を示すものである。 溶融液がニュー卜ン流体の場合には時間と ともに直線的に歪みが増大する。 すなわち、 式 (2) 中の ε = 0の流体と考えら れる。 これに対し、 ET F Eは直鎖状分子の集合体であり、 溶融液は分子が絡み 合うことにより理想的なニュー卜ン流体挙動をとらず、 微小な応力に対して粘性 的な挙動と弾性的な挙動を同時に示し、 歪み-時間曲線は非直線的となる。 すな わち、 式 (2) 中の ε > 0の流体と考えられる。 かかる ETF Eを溶融し、 静的 な状態で放置した場合に、 溶融液自身の自重と分子相互の自由な移動により溶融 液表面が平滑な面になる一方で、 直鎖状分子が絡み合うために弾性的な挙動を示 し、 表面が完全に平滑になることを妨げる。
本発明における ET FEは、 粘性項 が 1 X 1 04 P a . s e c以下であり、 好ましくは 500 7000 P a . s e cである。 粘性項 ¾ を 1 X 1 04 P a . s e c以下にすることにより、 分子相互の自由な移動を促すことができる。 粘性 項?//が 1 X 1 04 P a * s e c より大きいと、 分子の自由な運動が抑制され、 平滑な面を得るためには大きな応力と時間を要し、 平滑な面を得ることが困難と なる。
また、 本発明に使用する ET F Eは、 遅延弾性項 εが 5 X 1 0— 4P a— 1以下で あり、 好ましくは 1 X 1 0—s〜 1 X 1 0—4 P a— 1である。 遅延弾性項 εを 5 X 1 0一4 P a-1以下にすることにより弾性的な抵抗を小さくできる。 遅延弾性項&が 5 X 1 0— 4 P a— 1より大きいと分子相互のからみ効果が大きく、 より弾性的な挙 動を示し、 平滑な面を得ることが困難となる。
粘性項 ? 力 S 1 X 1 04 P a - s e c以下の E T F Eは、 分子量を制御すること により得られる。 分子量が大きすぎると ET F E分子相互のすべりが抑制される ため、 粘度が大きくなり、 粘性項 Ψの値を満足しない。 ET F Eの分子量の制御 は、 具体的には、 重合における温度、 圧力、 連鎖移動剤の添加などにより達成さ れうる。 なお、 E T F Eの分子量の指標としてメルトインデックス (M l ) が用 いられている。
また、 遅延弾性項 εが 5 X 1 0— 4P a 以下の E T F Eは、 E T F E中の含フ ッ素ビュルモノマーに基づく重合単位の含有割合が、 T F Eに基づく重合単位及 びエチレンに基づく重合単位の合計量 1 00モルに対して、 通常 1〜 10モルの 範囲とすることにより得られる。
また、 遅延弾性項 εが 5 X 1 0—4P a— 1以下の ETF Eは、 含フッ素ビニルモ ノマ一を重合初期に一括して仕込んで重合することにより得られる。 この理由は 明らかでないが、 側鎖を有する含フッ素ビニルモノマーに基づく重合単位の数が 多いほど、 また、 E T F E中におけるその分布が均一であるほど、 ETFE分子 同士のからみ効果が増大するため、 遅延弾性項 εが大きくなると推測される。 したがって、 含フッ素ビニルモノマ一を重合初期に一括して仕込んで重合する ことにより、 重合初期に生成する E T F Ε中の含フッ素ビュルモノマーに基づく 重合単位の割合が大きく、 重合終期に近づくほど、 含フッ素ビュルモノマーに基 づく重合単位の割合の小さい E T F Εが生成するものと考えられる。 このように 含フッ素ビニルモノマ一の重合単位の分布を不均一にすることにより、 好適な遅 延弾性項 εを有する E T F Εが得られる。
本発明の E T F Ε粉末は、 平均粒径が 5〜 1 000 μπι、 好ましくは 1 0〜 7 00 /imであり、 見かけ比重が 0. 5 g/c c以上、 好ましくは 0. 6~1. 0 g/c cの粉末である。
平均粒径が 5 mより小さいと、 粉末粒子は静電気の作用により、 空気を内包 した凝集物を形成しやすくなる。 これを溶融、 固化すると空気を巻き込んだ塗膜 になり、 外観ならびに本発明の目的である表面平滑性を損なう。 平均粒径が 10 Ο Ο μηιより大きいと、 溶融、 固化したときにブッの原因となりうるため、 本発 明の目的である表面平滑性を損なう。 また、 見かけ比重が 0. 5 g//c cより小 さいと、 粉末粒子に内在する空気が多いために、 溶融、 固化すると空気を巻き込 んだ塗膜になり、 外観ならびに本発明の目的である表面平滑性を損なう。
ETF Eの粉末化方法としては、 公知の種々の粉末化方法を採用できる。 例え ば、 ET F Eをピンミル、 インペラ一ミル等の機械式粉砕機に供して衝撃、 せん 断力等 作用により粉末化する方法、 ETF Eを溶媒に分散させた液を融点以上 の雰囲気中に噴霧して粉末化する方法、 ET F Eをへンシヱルミキサ、 ハイスピ ードミキサ、 メカノフュージョン等の造粒機に供して造粒することにより粉末化 する方法等が挙げられる。
本発明の ET F E粉末は、 低いせん断応力下における溶融流れ性が高い特徴を 有し、 粉末成形のような静的な条件で溶融固化したときでもきわめて高い表面平 滑性を実現する。
本発明の E T F E粉末の成形方法においては、 E T F E粉末を基体表面に付着 、 加熱溶融、 冷却固化させて、 塗膜を形成させる。
ET F E粉末を基体表面に付着させる具体的な方法としては、 静電粉体塗装機 により粉末を静電的な作用により基体表面に付着させる方法、 流動浸漬槽に粉末 を供して、 加熱した基体表面に粉末を溶融付着させる方法、 中空の基体に粉末を 投入し、 これを回転成形機に供して回転させることにより基体表面に粉末を付着 させる方法などが例示される。 基体表面へ付着された ET F E粉末の加熱溶融は、 公知の種々の加熱手段によ り行いうる。 例えば、 電気炉の中での加熱、 ガスバーナ炉の中での加熱、 直火で の加熱、 連続式の電気炉などが挙げられる。 加熱溶融温度は、 ET FE粉末が溶 融する温度であればよく、 通常 250〜 350°Cで行われる。
また、 加熱溶融された ETF E粉末は、 冷却固化されるが、 冷却固化は加熱溶 融された ET FE粉末が固化する温度であればよく、 通常は融点以下、 具体的に は室温〜 20 (TC程度で行われる。
ET F E粉末により形成された塗膜の膜厚は、 通常 30 μπι以上であればよく 、 好ましくは 50〜5000 izmである。
本発明により形成される塗膜は、 単一層でもよく、 多層でもよい。
塗膜を多層にする方法は、 例えば、 基体表面に、 あらかじめ本発明に使用する ET F E粉末により形成された塗膜層又は他の ET F Eにより形成された層の 1 層以上、 又は、 両者の層の各々 1種以上の複合多層を被覆しておき、 その上に本 発明の ET F E粉末を付着、 加熱溶融、 冷却固化させて、 塗膜を形成させる方法 が挙げられる。 本発明の E T F E粉末は他の E T F Eとも溶融状態で良好な相溶 性を有しており、 剥れにくい多層塗膜を形成できる。
他の ET FE層は、 他の ETF Eの粉末を基体表面に付着、 加熱溶融、 冷却固 化させて、 形成した塗膜であってもよく、 他の ETF Eを含む塗料により基体表 面に形成した塗膜であってもよく、 さらに他の E T F Eのシートゃフィルム等の 成形物を基体表面に積層したものであってもよい。
他の E TF Eは、 本発明で用いる ETFE以外の ET F Eであり、 具体的には 、 エチレンと T F Eとの共重合体、 エチレンと T F E及びこれらと共重合可能な 含フッ素ビュルモノマーとの共重合体であって、 式 ( 1 ) における粘性項 ί/が 1 X 1 04 P a * s e cを超えるもの、 式 (2) の遅延弾性項 εが 5 x 10 "4P a 一1を超えるもの、 平均粒径が 5 μπι未満又は 1 000 Ai m超のもの、 又は、 見か け比重が 0. 5 g/c c未満のもの等が挙げられる。 共重合可能な含フッ素ビニ ルモノマ一は、 前記したものと同様なものが挙げられる。
本発明により形成される塗膜は、 表面粗さ Ra で測定される表面平滑度を 0. 1 μπι以下にすることができる。
本発明に使用できる基体は、 特に制限なく、 例えば、 金属、 コンクリート、 セ ラミックなどの無機材料、 耐熱性プラスチックなどの有機材料などの種々の材質 のものが挙げられる。
以下に、 実施例 (例 1〜4) 及び比較例 (例 5、 6) を挙げて本発明を具体的 に説明するが、 本発明はこれらによって限定されない。 なお、 以下の例中におい て、 ET F E、 その粉末及び塗膜の物性、 特性は次の方法によって測定した。
( 1 ) 溶融粘弾性:回転式レオメータ (B 0 H L I N社製、 CS レオメータ ) を用い、 プレート径 25mm、 プレート間隙 l mm、 温度 300°C、 荷重 50 0 P aにて歪みを測定し、 式 ( 1 ) のカーブフィ ッティングにより粘性項 及び 遅延弾性項 εを求めた。
(2) メルトインデックス (M l ) :メルトインデクサ (宝工業社製) を用い 、 AS TM D 3 1 59に従い、 297°C、 5 k g荷重にて測定した。
(3) 平均粒径: レーザ一回折式の粒度分布測定器 (シンパテック社製、 HE L0 S &R0 D0 S) により、 乾式法にて測定した。
(4) 見かけ比重: J I S K 689 1に従い測定した。
(5) 膜厚:磁性体の基体は電磁式膜厚計を用い、 非磁性体の基体は渦電流式 膜厚計を用いて測定した。
(6) 表面粗さ :接触式表面粗さ計にて測定した。
[例 1 ]
内容積 1 0リットルのステンレス製オートクレープを真空にし、 水 3360 g 、 C6 F13Hの 5056 g、 連鎖移動剤 CC 1 F2 C F2 CHC 1 F (以下、 H C F C 225 c bとする。 ) 543 g、 (パーフルォロブチル) エチレン (以下 、 P FB Eという) 80 g、 T F E 743 g, エチレン 26 gを仕込み、 400 r pmで撹拌し、 65°Cに昇温した。 重合開始剤 ( t e r t—ブチルバ一ォキシ ィソブチレ一卜の 50重量% HC F C 225 c b溶液) を 50 c c添加して重合 を開始させた。 圧力を 14. 1 k g/cmz Gに一定となるように TF E エチ レンの混合ガス (60Z40 (モル比) ) を添加した。 8時間後に冷却、 未反応 モノマ一をパージ、 溶媒を蒸発させて、 白色 ET F E 8 1 7 gを得た。
該 ET F Eは、 M lが 2 1. 9、 粘性項 が 4285 P a - s e c, 遅延弾性 項 εが 8. 38 X 1 0— SP a— 1であった。 また、 NMRにて分析した結果、 該 E T F Eの T F Eに基づく重合単位 Zエチレンに基づく重合単位 ZP FB Eに基づ く重合単位は、 68Z32Z3. 3 (モル比) であった。
さらに、 該 E T F Eをインパクトミル L S— 1 (ダルトン社製) にて粉砕し、 平均粒径 35 μηι、 見かけ比重 0. 6 1 g c cの粉末を得た。
この E T F E粉末を静電塗装機 (小野田製 GX 3300 S) に供し、 1 50 x 1 50 X 2mmtのアルミニウム板に塗装し、 電気炉にて 280°Cで 20分間加 熱し、 溶融させた。 その後、 室温に冷却し固化させた。 得られた塗膜の膜厚は、 約 63 μηιであった。 また、 塗膜の表面粗さ R a は 0. 054 mであった。
[例 2 ]
例 1において、 初期仕込みの HC FC 225 c bを 435 gとした以外は同様 の操作を繰り返し、 白色 ET F E 920 gを得た。 該 ET F Eは、 M I力 s 1 3.
7、 粘性項 が 6464 P a ' s e c、 遅延弾性項 ε力 9. 82 X 10一5 P a -1 であった。 また、 NMRにて分析した結果、 該 ET F Eの T F Eに基づく重合単 位/エチレンに基づく重合単位 ZP F B Eに基づく重合単位は 71 /29ノ 2.
8 (モル比) であった。
さらに、 該 ET FEをインパクトミル LS— 1 (ダルトン社製) にて粉碎し、 平均粒径 1 68 μπι、 見かけ比重 0. 73 g/c cの粉末を得た。
この粉末を供した流動浸漬槽 (サメス社製) に、 あらかじめ 350°Cに加熱し た 50 X 1 00 X 3 mm tの鋼材 S S 400の平板を浸瀆した後、 その平板をさ らに電気炉にて 30 CTCで 20分間加熱した。 塗膜の膜厚は約 51 3 μπιであつ た。 塗膜の表面粗さ Ra は 0. 084 μιηであった。
[例 3]
例 1において、 初期仕込みの H C F C 225 c bを 7 1 2 gとした以外は同様 の操作を繰り返し、 7時間で白色 ET F E820 gを得た。 該 ET F Eは、 M l が 34. 5、 粘性項 t/が 2797 P a · s e c, 馮延弾性項 ε力 s 5. 35 x 1 0 一5 P a— 1であった。 また、 NMRにて分析した結果、 該 ET F Eの T F Eに基づ く重合単位 Zエチレンに基づく重合単位/ P FB Eに基づく重合単位は 64/3 6/3. 8 (モル比) であった。
さらに、 該 E T F Eをパワーミル P— 3型 (ダルトン社製) にて粉砕し、 平均 粒径543 ^ 0、 見かけ比重 0. 8 1 g/c cの粉末を得た。
この粉末を 50 A、 長さ 1 00 mmのフランジ付き炭素鋼管の S G P配管に投 入し、 両フランジを専用カバーで密閉した。 これを回転成形機に設置し、 2軸で 回転させながら 300°Cで 1. 5時間加熱し、 溶融させた。 次いで、 室温に冷却 し固化させた後、 成形機より配管を取り外した。 配管内面には該 ETF Eがライ ユングされ、 塗膜の厚さは約 2. 1 mmであった。 塗膜の表面粗さ R a は 0. 0 67 μ mであった。
[例 4]
例 3で得られた E T F E粉末を、 あらかじめ表面が ETF E (ァフロン CO P • Z L 522、 旭硝子製) でライニングされ、 塗膜の厚さは約 2. 1 mm, 塗膜 の表面粗さ Ra は 0. 764 μηιである 50A、 長さ 100mmのフランジ付き 炭素鋼管の S GP配管に投入し、 両フランジを専用カバーで密閉した。 これを回 転成形機に設置し、 2軸で回転させながら 300°Cで 1. 5時間加熱し、 溶融さ せた。 次いで、 室温に冷却し固化させた後、 成形機より配管を取り外した。 配管 内面には該 ET F Eがライニングされ、 塗膜の厚さは約 3. 8mmであった。 塗 膜の表面粗さ R a は 0. 035 /xmであった。
[例 5]
例 1において、 P F B Eを初期に一括して仕込まず、 P FB Eの初期仕込みを 53 gとし、 その後 T F E エチレン ZP F B Eの混合ガス ( 60ノ40/3 ( モル比) ) を添加した以外は同様の操作を繰り返し、 白色£丁? 5796 ^を得 た。 該 E T F Eは、 M Iが 1 9. 8、 粘性項 が 6851 P a ' s e c、 遅延弾 性項 εが 6. 32 X 1 0— 4P a— 1であった。 また、 N M Rにて分析した結果、 該 ETF Eの T F Eに基づく重合単位ノエチレンに基づく重合単位ノ P F B Eに基 づく重合単位は 64Z36ノ3. 9 (モル比) であった。 さらに、 該 E T F Eをインパクトミル L S— 1 (ダルトン社製) にて粉砕し、 平均粒径 28 /xm、 見かけ比重 0. 57 gZc cの粉末を得た。
この粉末を静電塗装機 (小野田製 GX 3300 S) に供し、 1 50 X 1 50 X 2mmtのアルミ板に塗装し、 電気炉にて 280°Cで 20分間加熱し、 溶融させ た。 次いで、 室温に冷却し固化させた。 塗膜の膜厚は約 5 1 /xmであった。 表面 粗さ Ra は 0. 1 94 j mであった。
[例 6]
例 1において、 初期仕込みの H C F C 225 c bを 2 O 0 gとした以外は同様 の操作を繰り返し、 8時間で白色 E T F E 820 gを得た。 該 ET F Eは、 M l が 6. 74、 粘性項 が 1 1 096 P a . s e c、 遅延弾性項 εが 1. 41 x 1 O—sp a 1であった。 また、 NM Rにて分析した結果、 該 ET F Eの T F Eに基 づく重合単位 エチレンに基づく重合単位 ZP F B Eに基づく重合単位は 67/ 33/2. 5 (モル比) であった。
さらに、 該 E T F Eをパワーミル P— 3型 (ダルトン社製) にて粉砕し、 平均 粒径 643 m、 見かけ比重 0. 82 cの粉末を得た。
この粉末を 50 A、 長さ 1 00 mmのフランジ付き S G P配管に投入し、 両フ ランジを専用カバーで密閉した。 これを回転成形機に設置し、 2軸で回転させな がら 30 (TCで 1. 5時間加熱し、 溶融させた。 次いで、 室温に冷却し固化させ た後、 成形機より配管を取り外した。 配管内面には該 ET F Eがライニングされ 、 塗膜の厚さは約 2. 6mmであった。 表面粗さ Ra は 0. 678μπιであった 本発明の E T F Ε粉末の成形方法によれば、 得られる塗膜の表面平滑性を大き く改善できる。
産業上の利用可能性
本発明の ET F E粉末は、 低いせん断応力下において溶融流れ性が高く、 粉体 成形により表面が平滑な塗膜が得られる。 金属、 コンクリートなどの無機材料、 耐熱樹脂などの有機材料の耐食ライニング材ゃ耐食容器材として広く使用できる

Claims

11 請求の範囲
1. エチレン、 テトラフルォロエチレン及びこれらと共重合可能な含フッ素ビニ ルモノマーのエチレン Zテトラフルォロエチレン系共重合体であって、 式 ( 1 ) で表される粘弾性特性を有し、 式 ( 1 ) における粘性項 が 1 X 1 04 P a . s e c以下であり、 かつ式 ( 1 ) における の和として式 (2) で表される遅延 弾性項 εが 5 X 1 0— 4P a-1以下である前記共重合体からなり、 平均粒径が 5〜 1 000 m、 見かけ比重が 0. 5 g/c c以上であるエチレン/テトラフル才 ロェチレン系共重合体粉末。
6
J ( ) = t/xp+ ∑ [ ε i ( 1一 e χ ρ (— Ζτ ; ) ] ( 1 )
6
ε = ∑ ε i ( 2 ) ただし、 式 ( 1 ) 及び式 (2) 中、 J (t) は一定応力下における単位応力当 たりの歪み量、 は粘性項、 tは時間、 εは遅延弾性項、 iは 1〜6の整数、 て ; は定数 ( て ! = 0. 1 3 5 s e c、 て 2 = 0. 3 68 s e c、 て 3 = 1. 00 O s e c、 て 4 = 2. 7 1 8 s e c、 て 5 = 7. 389 s e c、 τ 6 = 20. 0 86 s e c) である。
2. 請求項 1記載のエチレン Zテ卜ラフルォロエチレン系共重合体粉末を基体表 面に付着、 加熱溶融、 冷却固化させて、 塗膜を形成させることを特徴とするェチ レン Zテトラフル才ロェチレン系共重合体粉末の成形方法。
3. 基体表面が、 あらかじめエチレン/テトラフルォロエチレン系共重合体層で 被覆されている請求項 2記載のエチレン Zテトラフルォロエチレン系共重合体粉 末の成形方法。
4. エチレン テトラフルォロエチレン系共重合体粉末が、 エチレン、 テ卜ラフ ルォロエチレン及び (ポリフルォロアルキル) エチレンを共重合して得られる共 重合体からなる請求項 1、 2または 3に記載のエチレン テトラフルォロェチレ ン系共重合体粉末。
5. 式 ( 1 ) における粘性項 ψが 500〜7000 P a . s e cであり、 かつ式 ( 1 ) における ε i の和として式 ( 2 ) で表される遅延弾性項 εが 1 X 1 0 〜 1 X 1 0 -4P a 1である前記共重合体からなる請求項 1〜4のいずれかに記載の エチレン/亍トラフルォロエチレン系共重合体粉末。
6. 平均粒径が 1 0〜700 xm、 見かけ比重が 0. 6〜 1. O g/c cである 請求項 1〜4のいずれかに記載のエチレン Zテトラフルォロエチレン系共重合体 粉末。
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