(57)【要約】フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできており、フッ素樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含む、溶接材である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできており、
フッ素樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含む、溶接材。
【請求項２】
カーボンナノチューブは、５０μｍ以上の平均長さを有する、請求項１に記載の溶接材。
【請求項３】
１×１０−１〜１×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する、請求項１又は２に記載の溶接材。
【請求項４】
フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）から選択される少なくとも１種を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接材。
【請求項５】
フッ素樹脂組成物のフッ素樹脂は、５００μｍ以下の平均粒子径を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接材。
【請求項６】
フッ素樹脂とフッ素樹脂との結合箇所に使用される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の溶接材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接材を、フッ素樹脂とフッ素樹脂の結合箇所に含む、流体処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の流体処理装置を含む、半導体製造装置、医薬品製造装置、医薬品搬送装置、化学薬品製造装置又は化学薬品搬送装置。
【請求項９】
フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を、圧縮成形することを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接材の製造方法。
【請求項１０】
ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥから選択されるフッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を、金型に入れて、加圧して圧縮して、予備成形体を製造すること；
予備成形体を、フッ素樹脂組成物の融点以上の温度で焼成して、成形体を製造すること；
成形体を加工して溶接材を製造すること
を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接材の製造方法。
【請求項１１】
ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を加熱後、加圧して圧縮して、成形体を得ること；及び
成形体を加工して溶接材を得ること
を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ素樹脂に関する導電性溶接材及びその製造方法に関し、さらに詳しくは優れた帯電防止性能を有し、不純物（金属イオン及び有機物等）の溶出を防止しながら、優れた溶接強度を示すフッ素樹脂に関する導電性溶接材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素樹脂は、耐薬品性及び耐汚染性等に優れるので、半導体製造装置、医薬品製造装置等に腐食性流体、純水及び薬液等を流通させるための部品等の材料としてしばしば使用される。
しかし、フッ素樹脂は、一般的に絶縁性材料に分類されるので、フッ素樹脂を用いて製造された部品と流体が接触すると、摩擦による帯電を生じ得る。
そこで、カーボンブラック及び鉄粉等の導電性物質をフッ素樹脂に混合してフッ素樹脂に導電性を付与することが知られているが、導電性物質と流体が接触するので、金属イオン、有機物等が流体に流出して、流体が汚染されることが知られている。【０００３】
特許文献１は、５０μｍ以上１５０μｍ以下の繊維長及び５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の繊維径等を有するカーボンナノチューブ（Carbon Nano Tube、以下「ＣＮＴ」ともいう）を、０．０２０重量％以上０．０３０重量％以下の割合で含むフッ素樹脂材料によって形成された流体流路を備えた流体機器は、流体流路と流体との摩擦による帯電と、流体流路と流体との接触による流体の汚染とを抑制できることを開示する（特許文献１請求項１、［０００８］〜［０００９］、［００３３］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５９８７１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のフッ素樹脂材料によって形成された流体流路は、流体の帯電防止性と、流体の汚染防止性に優れる。そこで、その複数の流体流路を利用して、複数の流体流路を結合して、流路の長さを長くする、又はより広い流路を形成する等、更に、種々の形状を形成すると、それらの複数の流路の結合箇所の処置が問題となる。【０００６】
結合箇所に、何もしないと液漏れを生ずるので、通常、液漏れを防止するために、溶接材と呼ばれる材料を溶かして、結合箇所をシールし、強化する。フッ素樹脂材料をそのまま溶接材（結合材又はシール材）として使用することが考えられる。しかし、フッ素樹脂そのままでは、導電性が不十分なので、帯電防止性が低下するという問題がある。
導電性を付与するために、フッ素樹脂材料に、炭素繊維等の導電性物質を加える場合、十分な導電性を与えるために、通常５重量%以上の導電性物質を加えることが必要である。しかし、そのような材料は、通常、溶接強度が不足し、汚染防止性に劣るので、溶接材として適さない。【０００７】
本発明は、優れた帯電防止性能を有し、不純物（金属イオン及び有機物等）の溶出を防止しながら、優れた溶接強度を示すフッ素樹脂に関する導電性溶接材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、フッ素樹脂に特定量のカーボンナノチューブを分散させたフッ素樹脂組成物を使用すると、優れた帯電防止性能を有し、不純物（金属イオン及び有機物等）の溶出を防止しながら、優れた溶接強度を示す溶接材が得られることを見出した。更に、そのような溶接材は、半導体製造装置及び医薬品製造装置等の種々の装置に好適に使用可能であることを見出して、本発明を完成させるに至った。【０００９】
本明細書は、以下の態様を含むことができる。
［１］フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできており、
フッ素樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含む、溶接材。
［２］カーボンナノチューブは、５０μｍ以上の平均長さを有する、上記１に記載の溶接材。
［３］１×１０−１〜１×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有する、上記１又は２に記載の溶接材。
［４］フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）から選択される少なくとも１種を含む、上記１〜３のいずれか１つに記載の溶接材。
［５］フッ素樹脂組成物のフッ素樹脂は、５００μｍ以下の平均粒子径を有する、上記１〜４のいずれか１つに記載の溶接材。
［６］フッ素樹脂とフッ素樹脂との結合箇所に使用される、上記１〜５のいずれか１つに記載の溶接材。
［７］上記１〜６のいずれか１つに記載の溶接材を、フッ素樹脂とフッ素樹脂の結合箇所に含む、流体処理装置。
［８］上記７に記載の流体処理装置を含む、半導体製造装置、医薬品製造装置、医薬品搬送装置、化学薬品製造装置又は化学薬品搬送装置。
［９］フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を、圧縮成形することを含む、上記１〜６のいずれか１つに記載の溶接材の製造方法。
［１０］ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥから選択されるフッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を、金型に入れて、加圧して圧縮して、予備成形体を製造すること；
予備成形体を、フッ素樹脂組成物の融点以上の温度で焼成して、成形体を製造すること；
成形体を加工して溶接材を製造すること
を含む、上記１〜６のいずれか１つに記載の溶接材の製造方法。
［１１］ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を加熱後、加圧して圧縮して、成形体を得ること；及び
成形体を加工して溶接材を得ること
を含む、上記１〜６のいずれか１つに記載の溶接材の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態の溶接材は、優れた帯電防止性能を有し、不純物（金属イオン及び有機物等）の溶出を防止しながら、優れた溶接強度を示す。従って、流体処理装置、例えば、半導体製造装置、医薬品製造装置、化学薬品製造装置等の流体が通る部分、ノズル、シャワーヘッド、スプレーノズル、回転ノズル、回転洗浄ノズル、液体吐出部、配管部材、液体（又は薬液）搬送チューブ、液体搬送継手、ライニング配管、ライニングタンク等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、フッ素樹脂部品同士（直方体状部品と筒状部品）の結合の例を示す。
【図２】図２は、フッ素樹脂部品同士（直方体状部品と直方体状部品）の結合の例を示す。
【図３】図３は、液体を入れるタンク内に設けられたライニング端部の結合を示す。
【図４】図４は、溶接材の溶接強度を測定するための測定試料を示す。
【図５】図５は、溶接材の溶接強度の測定方法を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、新たな溶接材を提供し、それは、
フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできており、
フッ素樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含む。
【００１３】
本発明の実施形態の溶接材は、フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできている。
本明細書において、フッ素樹脂組成物とは、フッ素樹脂とカーボンナノチューブを含み、必要に応じて他の成分を含んでよく、本発明が目的とする溶接材を得ることができる限り、特に制限されることはない。
【００１４】
本明細書において、「フッ素樹脂」とは、通常フッ素樹脂と理解される樹脂であって、本発明が目的とする溶接材を得ることができる限り、特に制限されることはない。
そのようなフッ素樹脂として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）から選択される少なくとも１種を例示することができる。
【００１５】
フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が好ましく、変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）がより好ましい。
【００１６】
フッ素樹脂は、市販品を使用することができる。例えば、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）として、ダイキン工業株式会社製のM-12（商品名）、M-11（商品名）、及びポリフロンPTFE-M（商品名）、
変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）として、ダイキン工業株式会社製のM-111（商品名）、M-111（商品名）、及びポリフロンPTFE-M（商品名）、
ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）として、ダイキン工業株式会社製のM-300PL（商品名）、M-300H（商品名）、及びネオフロンPCTFE（商品名）
テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）として、ダイキン工業株式会社製のAP-230（商品名）、AP-210（商品名）及びネオフロンPFA（商品名）、及び旭硝子株式会社製のフルオンPFA（商品名）等を例示できる。
フッ素樹脂は、単独で又は組み合わせて使用できる。
【００１７】
本発明の実施形態において、フッ素樹脂組成物のフッ素樹脂は、粒子形態を有し、５００μｍ以下の平均粒子径を有することが好ましく、８〜２５０μｍの平均粒子径を有することがより好ましく、１０〜５０μｍの平均粒子径を有することが更により好ましく、１０〜２５μｍの平均粒子径を有することが特に好ましい。
フッ素樹脂組成物のフッ素樹脂は、５００μｍ以下の平均粒子径を有する場合、フッ素樹脂とカーボンナノチューブがより均一に混合できるので、導電性がより向上する。
【００１８】
本明細書において、粒子の平均粒子径とは、レーザー回折散乱式粒度分布装置（日機装製「ＭＴ３３００ＩＩ」）を用いて、粒度分布を測定して得られる、平均粒子径Ｄ５０を（レーザー回折散乱法によって求められる粒度分布における積算値５０％での粒子径を意味するメジアン径）いう。
【００１９】
本明細書において、「カーボンナノチューブ」とは、通常カーボンナノチューブと理解される物質であって、本発明が目的とする溶接材を得ることができる限り、特に制限されることはない。
【００２０】
そのようなカーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」ともいう）として、例えば、単層のＣＮＴ、多層のＣＮＴ、２層のＣＮＴ等を例示できる。カーボンナノチューブとして市販品を使用することができ、例えば、大陽日酸社製のCNT-uni（商品名）シリーズを使用することができる。
ＣＮＴは、単独又は組み合わせて使用することができる。
【００２１】
本発明の実施形態において、カーボンナノチューブは、５０μｍ以上の平均長さを有することが好ましく、７０〜２５０μｍの平均長さを有することがより好ましく、１００〜２００μｍの平均長さを有することが更により好ましく、１５０〜２００μｍの平均長さを有することが特に好ましい。
ＣＮＴは、５０μｍ以上の平均長さを有する場合、導電パスが繋がりやすいので、導電性がより向上し、好ましい。
【００２２】
本明細書において、ＣＮＴの平均長さ（又は平均繊維長）とは、実施例で詳細に記載するように、ＳＥＭで撮影した画像から得られる平均長さをいう。即ち、溶接材の一部を、３００℃〜６００℃に加熱して、灰化し、残渣物（ＳＥＭ撮影用サンプル）を得る。その残渣物のＳＥＭ画像を撮影する。そのＳＥＭ画像に含まれる各カーボンナノチューブの長さを画像処理によって求める。その画像処理によって得た長さの平均値を計算によって求め、その平均値をＣＮＴの平均長さという。
【００２３】
本発明の実施形態において、フッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂組成物を基準（１００質量％）として、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含み、０．０４〜１．５質量％含むことが好ましく、０．０５〜１．０質量％含むことがより好ましく、０．０５〜０．５質量％含むことが特に好ましい。
フッ素樹脂組成物が、カーボンナノチューブを、０．０５〜０．５質量％含む場合、導電パスを形成するために十分な量なので、導電性がより向上し、好ましい。
【００２４】
本発明の実施形態の溶接材は、１×１０−１〜１×１０８Ω・ｃｍの体積抵抗率を有することが好ましく、１×１００〜１×１０５Ω・ｃｍの体積抵抗率を有することがより好ましく、１×１０１〜１×１０３Ω・ｃｍの体積抵抗率を有することが特に好ましい。
体積抵抗率の測定については、実施例に記載した。
【００２５】
本発明の実施形態の溶接材に関し、本明細書の実施例に記載の方法で評価した汚染防止性は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＺｎの検出量が、５ｐｐｂ未満であることが好ましく、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｋ及びＮａの検出量が、５ｐｐｂ未満であることがより好ましく、全ての金属の溶出量が、５ｐｐｂ未満であることが特に好ましい。
また、全有機体炭素の溶出量が、５０ｐｐｂ未満であることが好ましく、４０ｐｐｂ未満であることがより好ましく、３０ｐｐｂ未満であることが更に好ましい。
【００２６】
本発明の実施形態の溶接材は、その用途に応じて種々の形状及び寸法を有することができ、本発明が目的とする溶接材を得ることができる限り、その形状及び寸法は特に制限されることはない。
溶接材の形状は、適宜選択することができるが、例えば、棒状、粒状、球状、塊状、線状及び板状等を、対象とする溶接箇所（結合箇所）に対応して、適宜選択することができる。
溶接材の寸法は、その対象とする溶接箇所とそれに応じた溶接材の形状を考慮して、適宜選択することができる。
溶接材の形態は、例えば直径２〜５ｍｍの円形または三角形の断面を有する棒状が好ましい。溶接材のフッ素樹脂は、ＰＦＡを含むことが好ましい。
【００２７】
本発明に実施形態の溶接材は、本発明が目的とする溶接材を得ることができる限り、いずれの方法を用いて製造してもよい。
本発明の実施形態の溶接材は、フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を、圧縮成形することを含む製造方法で製造することが好ましい。
【００２８】
本発明の実施形態の溶接材の製造方法は、それが含むフッ素樹脂に応じて、圧縮成形方法の一部が相違し得る。ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥに関する溶接材の製造方法と、その他のフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ及びＰＶＦ）に関する溶接材の製造方法は、一部相違し得る。
【００２９】
ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥに関する溶接材の製造方法は、
フッ素樹脂（好ましくは粒子状フッ素樹脂）にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を、（必要に応じて適切な前処理（予備乾燥、造粒等）を行った後、）金型に入れて、好ましくは０．１〜１００ＭＰａ、より好ましくは１〜８０ＭＰａ、さらにより好ましくは５〜５０ＭＰａの圧力で加圧して圧縮して、予備成形体を製造すること；
予備成形体を、フッ素樹脂組成物の融点以上の温度（好ましくは３４５〜４００℃、より好ましくは３６０〜３９０℃の温度）で、好ましくは２時間以上焼成して、成形体を製造すること；
成形体を加工（好ましくは切削加工）して溶接材を製造すること
を含む。
【００３０】
ＰＴＦＥ及び変性ＰＴＦＥ以外のフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ及びＰＶＦ）に関する溶接材の製造方法は、
フッ素樹脂（好ましくは粒子状フッ素樹脂）にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物を準備すること；
フッ素樹脂組成物を、金型に入れ、必要に応じて適切な前処理（予備乾燥等）をした後、例えば、１５０〜４００℃の温度で１〜５時間加熱後、例えば、０．１〜１００ＭＰａ（好ましくは、１〜８０ＭＰａ、より好ましくは、５〜５０ＭＰａ）の圧力で圧縮して、成形体を得ること；及び
成形体を加工（好ましくは切削加工）して溶接材を得ること
を含む。
【００３１】
本発明の実施形態の溶接材は、フッ素樹脂（ここで、フッ素樹脂は、フッ素樹脂部品及びフッ素樹脂成形体を含む）を結合するために、好ましくはフッ素樹脂同士を結合するために使用することができる。
本発明は、フッ素樹脂（ここで、フッ素樹脂は、フッ素樹脂部品及びフッ素樹脂成形体を含む）の結合箇所に使用される、好ましくはフッ素樹脂同士の結合箇所に使用される、溶接材を提供する。
本発明が目的とする溶接材を使用することができる限り、その使用箇所は特に制限されることはないが、例えば、フッ素樹脂が結合する箇所で、流体がその結合箇所と接触する箇所であれば、好適に使用することができる。そのような箇所として、より具体的には、ノズル、シャワーヘッド、スプレーノズル、回転ノズル、回転洗浄ノズル、液体吐出部、配管部材、液体搬送チューブ、液体搬送継手、ライニング配管、ライニングタンク等を例示することができる。
結合箇所の形態は、本発明の実施形態の溶接材を使用することができる限り、特に制限されることはない。結合箇所として、面と面の結合、面と線の結合、面と点の結合、線と線の結合、線と点の結合、点と点の結合等を例示できる。
尚、フッ素樹脂成形体及びフッ素樹脂部品とは、フッ素樹脂を使用して製造された、成形体及び部品であって、本発明の実施形態の溶接材を用いて結合することができる限り、特に制限されることはないが、例えば、シート、フィルム、板、棒、塊、管、パイプ、チューブ、及び下記の方法で製造された加工品（例えば、切削加工、スカイビング加工、延伸加工、ブロー加工、射出成形、真空注型、３Ｄプリンティング、三次元造形等）等を例示することができる。
【００３２】
本発明は、本発明の実施形態の溶接材を溶接箇所に含む流体処理装置を提供する。本明細書において、「処理」とは、流体に関する処理であれば、特に制限されることはなく、例えば、保存、保管、加熱、加圧、冷却、撹拌、混合、ろ過、抽出、分離、それらの組み合わせ等を例示することができる。
更に、本発明は、そのような流体処理装置を含む、種々の設備、例えば、半導体製造装置、医薬品製造装置、医薬品搬送装置、化学薬品製造装置及び化学薬品搬送装置等を提供する。
【００３３】
本発明の実施形態の溶接材を、更に図面を参照して説明する。
図１及び２は、フッ素樹脂部品同士の結合の例を示す。
図１は、直方体（又はブロック）状のフッ素樹脂部品と筒状のフッ素樹脂部品との結合を模式的に示す。結合箇所は、（溶融して）溶接され、その際に、本発明の実施形態の溶接材を使用することができる。図１の結合面は、ドーナツ状であるが、溶接材は、部品同士の間のドーナツ状の結合面、ドーナツ状の結合面の外周部分及び／又は内周部分に使用することができる。溶接材を用いて、結合箇所に生じ得る、例えば隙間等を塞ぐことができる。
【００３４】
直方体状のフッ素樹脂部品と筒状のフッ素樹脂部品が、両方共、導電性を有さない場合、本発明の実施形態の溶接材からアースをとることで、溶接箇所と接する液体等の帯電防止及び静電気の除去等を行うことができる。直方体状のフッ素樹脂部品と筒状のフッ素樹脂部品のいずれか一方が、導電性を有する場合、直方体状のフッ素樹脂部品と筒状のフッ素樹脂部品のいずれか一方から、アースをとることができる。導電性を有するフッ素樹脂成形体は、フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできていることが好ましい。
【００３５】
図２は、直方体状のフッ素樹脂部品と直方体状のフッ素樹脂部品との結合を模式的に示す。結合箇所は、（溶融して）溶接され、その際に、本発明の実施形態の溶接材を使用することができる。図２の結合面は、長方形状であるが、溶接材は、部品同士の間の長方形状の結合面、及び／又は長方形状の結合面の外周部分に使用することができる。溶接材を用いて、結合箇所に生じ得る、例えば隙間等を塞ぐことができる。
直方体状のフッ素樹脂部品と直方体状のフッ素樹脂部品が、両方共、導電性を有さない場合、本発明の実施形態の溶接材からアースをとることで、溶接箇所と接する液体等の帯電防止及び静電気の除去等を行うことができる。直方体状のフッ素樹脂部品と直方体状のフッ素樹脂部品のいずれか一方が、導電性を有する場合、導電性を有するフッ素樹脂部品から、アースをとることができる。
尚、結合箇所として、面と面の結合を例示したが、結合箇所の形態は、本発明の実施形態の溶接材を使用することができる限り、特に制限されることはない。結合箇所として、面と面の結合、面と線の結合、面と点の結合、線と線の結合、線と点の結合、点と点の結合等を例示できる。
【００３６】
図３は、より具体的な装置として、液体を入れるタンクを例示する。
図３は、内面にフッ素樹脂のライニングシートを設けた、タンクを模式的に示す。タンクは、タンク外缶１と、タンク外缶１の内面に設けられたライニング層２、タンク内に液体を入れるための液体導入管３、タンク外に液体を取り出すための液体流出管４を有し、タンク内には液体（図示せず）を貯蔵することができる。ライニングシートは、フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできていることが、タンク内の液体に関するライニングシートによる帯電防止性と汚染防止性を得るために好ましい。
【００３７】
タンク外缶１の内面に設けられたライニング層２は、その対向する二つの端部の間で結合されている。即ち、二つの端部の間に継ぎ目（ａ）が存在し、隙間を生じ得る（図３の右を参照）。本発明の実施形態の溶接材を用いて、この隙間を塞いで、液漏れ等を防ぐとともに、帯電防止と、金属等による汚染防止を行うことができる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的かつ詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の一態様にすぎず、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。【００３９】
本実施例で使用した成分を以下に示す。
（Ａ）フッ素樹脂
（Ａ１）テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル（旭硝子株式会社製のフルオンPFA（商品名）（「（Ａ１）ＰＦＡ」ともいう）
（Ａ２）変性ポリテトラフルオロエチレン（ダイキン工業株式会社製のポリフロンPTFE-M（商品名））（「（Ａ２）変性ＰＴＦＥ」ともいう）【００４０】
（Ｂ）カーボンナノチューブ
（Ｂ１）カーボンナノチューブ（平均繊維長＝約１５０μｍ、大陽日酸社製のCNT-uni（商品名））（「（Ｂ１）ＣＮＴ」ともいう）
（Ｂ２）カーボンナノチューブ（平均繊維長＝約４００μｍ、大陽日酸社製のCNT-uni（商品名））（「（Ｂ２）ＣＮＴ」ともいう）
（Ｂ３）カーボンナノチューブ（平均繊維長＝約９０μｍ、大陽日酸社製のCNT-uni（商品名））（「（Ｂ３）ＣＮＴ」ともいう）
（Ｂ４）’カーボンナノチューブ（平均繊維長＝約３０μｍ、大陽日酸社製のCNT-uni（商品名））（「（Ｂ４）’ＣＮＴ」ともいう）
カーボンブラック入りフッ素樹脂
（Ｃ１）導電性PFA（ダイキン工業株式会社製のAP-230ASL（商品名））【００４１】
＜実施例１＞
（Ａ１）テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を、粉砕機を用いて粉砕し、振動篩機等で分級して、（Ａ１）ＰＦＡ粒子を準備した。レーザー回折散乱式粒度分布装置（日機装製「ＭＴ３３００ＩＩ」）を用いて、（Ａ１）ＰＦＡ粒子の粒度分布を測定して、（Ａ１）ＰＦＡ粒子の平均粒子径（Ｄ５０）を得た。（Ａ１）ＰＦＡ粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、１２１．７μｍであった。【００４２】
水を溶媒とする（Ｂ１）カーボンナノチューブ分散液（分散剤＝０．１５質量％、（Ｂ１）カーボンナノチューブ＝０．１質量％）５００ｇにエタノールを３，５００ｇ加えて希釈した。更に、上述の（Ａ１）ＰＦＡ粒子を１０００ｇ添加して混合スラリーを作製した。
混合スラリーを耐圧容器に供給し、耐圧容器内の混合スラリーに含まれる分散剤１ｍｇに対して０．０３ｇ／分の供給速度で液化二酸化炭素を供給し、耐圧容器内の圧力が２０ＭＰａ、温度が５０℃になるまで、昇圧及び昇温した。上記圧力および温度を３時間保持しながら、二酸化炭素中に溶け込んだ溶媒（水、エタノール）および分散剤と共に、二酸化炭素を耐圧容器から排出した。
耐圧容器内の圧力及び温度を、大気圧及び常温に各々下げて、耐圧容器内の二酸化炭素を除去して、（Ｂ１）カーボンナノチューブを０．１質量％含む（Ａ１）ＰＦＡ組成物を得た。【００４３】
圧縮成形法を使用して、（Ａ１）ＰＦＡ組成物を成形して、ＰＦＡ成形体を得た。即ち、（Ａ１）ＰＦＡ組成物を、金型に入れ、必要に応じて適切な前処理（予備乾燥等）を行った。その後、３００℃以上の温度で２時間以上、（Ａ１）ＰＦＡ組成物を加熱後、５ＭＰａ以上の圧力で、（Ａ１）ＰＦＡ組成物を圧縮しながら、常温まで冷却して（Ａ１）ＰＦＡ成形体を得た。
（Ａ１）ＰＦＡ成形体を切削加工して、棒状成形体として、実施例１の溶接材を得た。実施例１の溶接材は、約５ｍｍの直径（外径）、約２００ｍｍの長さを有した。【００４４】
＜実施例２＞
（Ｂ１）カーボンナノチューブを０．０５質量％含むように変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、実施例２の溶接材を製造した。【００４５】
＜実施例３＞
（Ｂ１）カーボンナノチューブを、（Ｂ２）カーボンナノチューブに変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、実施例３の溶接材を製造した。【００４６】
＜実施例４＞
（Ｂ１）カーボンナノチューブを、（Ｂ３）カーボンナノチューブに変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、実施例４の溶接材を製造した。【００４７】
＜実施例５＞
（Ａ２）変性ポリテトラフルオロエチレン（変性ＰＴＦＥ）は、粒状で市販されており、その平均粒子径（Ｄ５０）は１９．６μｍであった。（Ａ２）変性ＰＴＦＥ粒子の平均粒子径（Ｄ５０）は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて測定した。【００４８】
（Ａ１）ＰＦＡ粒子を、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ粒子に変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、（Ｂ１）カーボンナノチューブを０．１質量％含む（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を得た。【００４９】
圧縮成形法を使用して、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を成形して、変性ＰＴＦＥ成形体を得た。即ち、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を、必要に応じて前処理（予備乾燥等）後、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を金型に一定量、均一に充填した。（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を１５ＭＰａで加圧し、一定時間保持することで、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ組成物を圧縮して、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ予備成形体を得た。（Ａ２）変性ＰＴＦＥ予備成形体を金型から取り出して、３４５℃以上に設定した熱風循環式電気炉で２時間以上焼成し、徐冷後電気炉から取り出し、（Ａ２）変性ＰＴＦＥ成形体を得た。（Ａ２）変性ＰＴＦＥ成形体の切削加工を行い、棒状成形体として、実施例５の溶接材を得た。実施例５の溶接材は、約５ｍｍの直径（外径）、約２００ｍｍの長さを有した。【００５０】
＜比較例１＞
（Ｂ１）カーボンナノチューブを、（Ｂ４）’カーボンナノチューブに変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、比較例１の溶接材を製造した。【００５１】
＜比較例２＞
（Ｃ１）導電性PFA（カーボンブラック８質量％）組成物は、ペレット状で市販されている。【００５２】
（Ａ１）ＰＦＡ粒子を（Ｃ１）導電性ＰＦＡに変更した以外は、実施例１に記載の方法と同様の方法を用いて、比較例２の溶接材を製造した。【００５３】
＜平均繊維長＞
溶接材に含まれるカーボンナノチューブの平均繊維長を、ＳＥＭ（KEYENCE社製のＶＥ−９８００（商品名））を用いて、溶接材の画像を撮影して、評価した。灰化法を用いて、溶接材の一部を灰化して、画像撮影用サンプルを、作製した。即ち、溶接材の一部を３００℃〜６００℃に加熱し、灰化して、残渣物を得た。その残渣物を画像撮影用サンプルとして、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）観察をおこなった。その画像に含まれる各カーボンナノチューブの繊維の繊維長を画像処理によって求めて、その繊維長の値の平均値を計算して得た。結果は、表１に示した。【００５４】
＜導電性＞
上述した圧縮成形法と同様の方法を用いて、各実施例及び比較例について、φ１１０×１０ｍｍの試験片を作製し、体積抵抗率の測定試料とした。
ＪＩＳ Ｋ６９１１に従い、抵抗率計（三菱化学アナリテック製「ロレスター」または「ハイレスター」）を用いて、体積抵抗率を測定した。
導電性の評価基準は下記の通りである。
◎：体積抵抗率が、１×１０３Ω・ｃｍ以下である。
○：体積抵抗率が、１×１０３Ω・ｃｍを超え、１×１０５Ω・ｃｍ以下である。
△：体積抵抗率が、１×１０５Ω・ｃｍを超え、１×１０８Ω・ｃｍ以下である。
×：体積抵抗率が、１×１０８Ω・ｃｍを超える。【００５５】
＜汚染防止性＞
溶接材の金属溶出量の測定
溶接材における金属汚染の程度を、ＩＣＰ質量分析装置（パーキンエルマー製「ＥＬＡＮ ＤＲＣＩＩ」）を用いて金属系１７元素（Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇ、Ｃｄ及びＰｂ）の金属溶出量を測定することで、評価した。
圧縮成形して得た焼成成形体から、１０ｍｍ×２０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切削取得した。試験片を、３．６％塩酸（関東化学製ＥＬ-ＵＭグレード）０．５Ｌに１時間程度浸漬後、超純水（比抵抗値：≧１８.０ＭΩ・ｃｍ）で掛け流し洗浄を行った。更に、３．６％塩酸０．１Ｌに、試験片全体を浸漬して、室温環境で２４時間及び１６８時間保存した。規定時間経過後に浸漬液を全量回収し（浸漬した塩酸を全量集めて）、浸漬液の金属不純物濃度を分析した。試験片を３つ準備して、その最大値を検出量とした。
評価基準は下記の通りである。
◎：全ての金属の検出量が、５ｐｐｂ未満である。
○：Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｋ及びＮａの検出量が、５ｐｐｂ未満である。
△：Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＺｎの検出量が、５ｐｐｂ未満である。
×：Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＺｎのいずれか１種の検出量が、５ｐｐｂ以上である。
結果は、表１に示した。【００５６】
溶接材の炭素脱落の測定
溶接材からのカーボンナノチューブの脱離の程度を、全有機体炭素計（島津製作所製「ＴＯＣｖｗｐ」）を用いてＴＯＣ（全有機体炭素）を測定することにより評価した。具体的には、圧縮成形して得た成形体から切削取得した１０ｍｍ×２０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を、３.６％塩酸（関東化学製ＥＬ-ＵＭグレード）０.５Ｌに１時間程度浸漬し、１時間浸漬後に取出して超純水（比抵抗値：≧１８.０ＭΩ・ｃｍ）で掛け流し洗浄を行い、超純水に試験片全体を浸漬して室温環境下で２４時間および１６８時間保存した。規定時間経過後に浸漬液を全量回収し（浸漬した超純水を全量集めて）、浸漬液について全有機体炭素分析をした。試験片を３つ準備して、その最大値を検出量とした。
評価基準は下記の通りである。
○：全有機体炭素の検出量が、５０ｐｐｂ未満である。
×：全有機体炭素の検出量が、５０ｐｐｂ以上である。【００５７】
＜溶接材の溶接強度の測定＞
溶接性は、溶接材の溶接強度に基づいて評価した。溶接材の溶接強度の測定は、ＪＩＳ  Ｋ７１６１に準拠して行った。変性ＰＴＦＥの成形体から、厚さ１０ｍｍ×幅３０ｍｍ×長さ１００ｍｍの試験片を作製し、この試験片に長さ５０ｍｍ、深さ約１ｍｍのＶ溝を切削した。次いで、実施例１〜５及び比較例１〜２の溶接材を、熱風式溶接機を用いて、融着する部分の長さが５０ｍｍとなるように溝部分に溶接し、図４に示されるような溶接強度測定用試験片を作成した。次に、溶接強度測定用試験片を、図５に示すように、融着した溶接材の折り返し部分が下側となるように引張試験機にセットし、溶接材の融着されずに残る部分を引張試験機の上チャックにセットする。１０ｍｍ／分の速度にて引張試験機（株式会社エー・アンド・デイ製「テンシロン万能材料試験機」）を用いて引張を行い、最大応力を測定し、溶接強度とした。
評価基準は下記の通りである。
◎：変性ＰＴＦＥが試験片のとき、溶接強度が１０ＭＰａ以上
○：変性ＰＴＦＥが試験片のとき、溶接強度が７ＭＰａ以上１０ＭＰａ未満
△：変性ＰＴＦＥが試験片のとき、溶接強度が４ＭＰａ以上７ＭＰａ未満
×：変性ＰＴＦＥが試験片のとき、溶接強度が４ＭＰａ未満【００５８】
【表１】
2019155977.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、フッ素樹脂にカーボンナノチューブが分散したフッ素樹脂組成物でできており、フッ素樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、０．０１〜２．０質量％含む、新たな溶接材を提供する。
その溶接材は、優れた帯電防止性能を有し、不純物（金属イオン及び有機物等）の溶出を防止しながら、優れた溶接強度を示す。従って、例えば、半導体製造装置、医薬品製造装置、化学薬品製造装置等の流体が通る結合箇所、ノズル、シャワーヘッド、スプレーノズル、回転ノズル、回転洗浄ノズル、液体吐出部、配管部材、液体（又は薬液）搬送チューブ、液体搬送継手、ライニング配管、ライニングタンク等に好適に使用することができる。
関連出願
尚、本出願は、２０１８年２月９日に日本国でされた出願番号２０１８−０２１６５４に基づく、パリ条約第４条に基づく優先権を主張する。この基礎出願の内容は、参照することによって、本明細書に組み込まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１  タンク外缶
２  ライニング層
３  液体導入管
４  液体流出管
８  ライニングシート
９  タンク底部
１０  ライニングシート
１１  アース線
１３  アース線
ａ    継ぎ目
１４  蓋体
１５  ライニング層
１６  ライニング層
２９  溶接材
３０  試験片
３１  溝
３２  下チャック
３３  上チャック
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019155977.tif 000006
【図４】
2019155977.tif 000007
【図５】
2019155977.tif 000008
【国際調査報告】
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2019155977.tif 000010
2019155977.tif 000011
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