(57)【要約】【課題】非粘着性能を大幅に改善するフッ素樹脂材を製造する方法及びそのフッ素樹脂材を提供すること。【解決手段】非耐熱性繊維で構成される基材１をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して前記基材に前記フッ素樹脂含有溶液を含浸させる浸漬・含浸工程と、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を焼成して耐熱性を高める焼成工程と、を有し、前記基材の３次元形状を保持したフッ素樹脂材を製造することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非耐熱性繊維で構成される基材をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して前記基材に前記フッ素樹脂含有溶液を含浸させる浸漬・含浸工程と、
前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を焼成して耐熱性を高める焼成工程と、
を有し、前記基材の３次元形状を保持したフッ素樹脂材を製造することを特徴とするフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項２】
前記浸漬・含浸工程と前記焼成工程との間に、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を加熱して前記フッ素樹脂以外の含有剤を分解させる予備焼成工程を有する請求項１に記載のフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項３】
前記焼成工程は、前記フッ素樹脂の融点以上、４２０℃以下の温度で焼成する請求項１に記載のフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項４】
前記予備焼成工程は、２００℃以上、前記フッ素樹脂の融点未満の温度で分解させる請求項２または３に記載のフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項５】
前記基材は、織布、不織布或いは編み物である請求項１〜４のいずれか１項に記載のフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項６】
前記基材は、０．２〜１０ｍｍ離間した複数の凸部をもつ請求項１〜５のいずれか１項に記載のフッ素樹脂材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のフッ素樹脂材の製造方法で製造されたフッ素樹脂材であって、
炭化した非耐熱性繊維で構成される基材と、
前記基材を被覆するフッ素樹脂皮膜と、
を有することを特徴とするフッ素樹脂材。
【請求項８】
前記基材は、織布、不織布或いは編み物である請求項７に記載のフッ素樹脂材。
【請求項９】
前記基材は、０．２〜１０ｍｍ離間した複数の凸部をもつ請求項７または８に記載のフッ素樹脂材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘着物質を取り扱う設備や装置、例えば、粘着テープの製造設備、菓子パンの製造設備、ゴムを成型する金型等において、粘着物の剥離や非粘着に最適なフッ素樹脂材を製造する方法及びその方法で製造されるフッ素樹脂材に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘着物を取り扱う設備においては、粘着物の設備への付着を防止することが重要である。耐熱性が要求される非粘着性部材として、これまでは、ガラス繊維や芳香族ポリアミド繊維などの耐熱性織布をフッ素樹脂で被覆したフッ素樹脂材が知られている（例えば、特許文献１。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１２２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のフッ素樹脂材の断面図を図３に示す。従来のフッ素樹脂材の基材としての耐熱性繊維織布１０は、折れやすいため縦糸１０aと横糸１０bが緩やかに屈曲して織られてなる。緩やかな凹凸の基材１０にフッ素樹脂１２を被覆すると緩やかな凹凸面のフッ素樹脂材になり、凹凸の段差ｈが小さかった。
【０００５】
上記従来のフッ素樹脂材は、耐熱性繊維から作られた織布を基材としている。耐熱性繊維は、硬くて脆いため単純な形状（例えば、格子状等）の織布等しかできなかった。すなわち、複雑な形状の織布等を作ることができないため、従来のフッ素樹脂材は、表面の凹凸が緩やか且つ単純で、凹凸の段差が小さく非粘着性が不十分であった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、非粘着性能を大幅に改善するフッ素樹脂材を製造する方法及びそのフッ素樹脂材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するためになされた本発明に係るフッ素樹脂材の製造方法は、非耐熱性繊維で構成される基材をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して前記基材に前記フッ素樹脂含有溶液を含浸させる浸漬・含浸工程と、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を焼成して耐熱性を高める焼成工程と、を有し、前記基材の３次元形状を保持したフッ素樹脂材を製造することを特徴とする。
【０００８】
基材が植物繊維（綿、麻等）、動物繊維（絹、羊毛等）や化学繊維（レーヨン、アセテート、ナイロン等）といった非耐熱性繊維で構成されるので、複雑な３次元形状の基材にすることができる。その結果、凹凸の段差を大きくすることができ、非粘着性が大きくなる。
【０００９】
また、浸漬・含浸工程は基材をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して含浸させるだけであるので、基材の３次元形状が保持される。したがって、例えば基材に多数の貫通孔があいていれば、孔あきのフッ素樹脂材を製造することができる。その結果、凹凸の段差（この場合、孔の深さ）を大きくすることができ、非粘着性が大きくなる。
【００１０】
上記のフッ素樹脂材の製造方法において、前記浸漬・含浸工程と前記焼成工程との間に、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を加熱して前記フッ素樹脂以外の含有剤を分解させる予備焼成工程を有するとよい。
【００１１】
フッ素樹脂以外の含有剤が分解されるので、焼成工程でフッ素樹脂が基材に強固に付着される。
【００１２】
また、前記焼成工程は、前記フッ素樹脂の融点以上、４２０℃以下の温度で焼成するとよい。焼成工程は、前記フッ素樹脂の融点以上、４００℃以下で焼成すると更によい。
【００１３】
フッ素樹脂は溶融するが、非耐熱性繊維の融点或いは分解温度は、フッ素樹脂の融点未満であるので、基材が脱酸素状態で焼成される。その結果、基材が確実に炭化され、フッ素樹脂が炭化した基材に強固に固定される。
【００１４】
また、前記予備焼成工程は、２００℃以上、前記フッ素樹脂の融点未満の温度で分解させるとよい。
【００１５】
フッ素樹脂以外の界面活性剤や増膜剤などを確実に分解させることができる。
【００１６】
ここで、フッ素樹脂の融点に触れておく。融点は当然ながらフッ素樹脂の種類で異なる。例えば、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体（ETFE）の融点は、２７０℃であり、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）の融点は、２７５℃、テトラフルオロエチレン／パーフルオロビニールエーテル共重合体（PFA）の融点は、３１０℃、テトラフルオロエチレン単独重合体（PTFE）の融点は、３２７℃である。
【００１７】
また、前記基材は、織布、不織布或いは編み物であるとよい。
【００１８】
凹凸の段差が大きなフッ素樹脂材を製造することができる。
【００１９】
また、前記基材は、０．２〜１０ｍｍ離間した複数の凸部をもつとよい。
【００２０】
非粘着性が大きくなる。
【００２１】
課題を解決するためになされた本発明に係るフッ素樹脂材は、上記の製造方法で製造されたフッ素樹脂材であって、炭化した繊維で構成された基材と、前記基材を被覆するフッ素樹脂皮膜と、を有することを特徴とする。
【００２２】
上記のフッ素樹脂材において、前記基材は、織布、不織布或いは編み物であるとよい。
【００２３】
また、前記基材は、０．２〜１０ｍｍ離間した複数の凸部をもつとい。
【発明の効果】
【００２４】
基材が植物繊維（綿、麻等）、動物繊維（絹、羊毛等）や化学繊維（レーヨン、アセテート、ナイロン等）といった非耐熱性繊維で構成されるので、複雑な３次元形状の基材にすることができる。その結果、凹凸の段差を大きくすることができ、非粘着性が大きくなる。
【００２５】
また、浸漬・含浸工程は基材をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して含浸させるだけであるので、基材の３次元形状が保持される。したがって、例えば基材に多数の貫通孔があいていれば、孔あきのフッ素樹脂材を製造することができる。その結果、凹凸の段差（この場合、孔の深さ）を大きくすることができ、非粘着性が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のフッ素樹脂材の製造工程図である。
【図２】非耐熱性繊維で構成される基材の模式断面図である。
【図３】従来のフッ素樹脂材の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明のフッ素樹脂材を製造する方法は、非耐熱性繊維で構成される基材をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬して前記基材に前記フッ素樹脂含有溶液を含浸させる浸漬・含浸工程と、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸した前記基材を加熱して前記フッ素樹脂以外の含有剤を分解させる予備焼成工程と、前記浸漬・含浸工程で前記フッ素樹脂含有溶液を含浸し前記予備焼成工程で含有剤が分解した前記基材を焼成して耐熱性を高める焼成工程と、を有する。
【００２８】
以下、各工程を図面を参照して説明する。図１は、本発明の非粘着性部材の製造工程図である。
【００２９】
＜浸漬・含浸工程＞
図１（a）に示す非耐熱性繊維で構成される基材１をフッ素樹脂含有溶液中に浸漬しては引き上げ、乾燥させることを繰り返すことで図１（b）に示すフッ素樹脂含有膜２で覆われた状態にする。
【００３０】
非耐熱性繊維としては、植物繊維（綿、麻等）、動物繊維（絹、羊毛等）や化学繊維（レーヨン、アセテート、ナイロン等）等を用いることができるが、化学繊維が好ましい。
【００３１】
化学繊維で構成される基材としては、０．２〜１０ｍｍ離間した複数の凸部をもつ織布、不織布、編み物が好ましく用いられる。
【００３２】
織布、不織布、織物の断面図を模式的に示すと、おおよそ図２（a）〜（e）の５種類のパターンに分類される。（a）は、凸部１１と凸部１１との間に貫通孔１２が形成されたパターンで、これをパターンAと呼ぶことにする。（b）は、凸部１１の下部から横方向に突き出し孔径を狭める段差部１３があるタイプである。すなわち、（b）は、下方で孔径が細くなる貫通孔１２aが形成されたパターンで、これをパターンBと呼ぶことにする。（c）は、（a）の貫通孔１２が底部１４で塞がれ凹部１２bとなるタイプで、これをパターンCと呼ぶことにする。（d）は、対向する凸部１１の下部から横方向に突き出す高さが異なる段差部１３と１４aで貫通孔が塞がれ凹部１２cとなるタイプで、これをパターンDと呼ぶことにする。（e）は、パターンBとパターンcとを組み合わせたタイプで、これをパターンEと呼ぶことにする。
【００３３】
特に編み物の場合、繊維の編み込み及び編成により凸部１１の頭頂と凸部間の凹部の底との段差は、図２（a）のパターンAの場合、厚さｈ0になり、その他のパターンの場合はｄ0となるため、粘着物との接触面積を確実に低下させることができ、優れた非粘着性を維持できる。
【００３４】
粘着物が接触しない凹部１２a、１２b、１２c、１２d（パターンAの場合、貫通孔１２）の幅ｒ0は、隣り合う凸部１１の離間距離でもある。この凸部１１の離間距離ｒ0は、０．２ｍｍ以上が非粘着性の観点で好ましい。０．５〜１０ｍｍがより好ましい。離間距離ｒ0が０．２ｍｍ以上が好ましいのは、０．２ｍｍより小さいと、凹部の全体に対する占有面積を大きくできなくなるからである。また、離間距離ｒ0が１０ｍｍ以下であるのは、１０ｍｍより大きいと、粘着物を凸部１１で受けきれず、他の支持体及び部品等にくっついて非粘着の効果がなくなるからである。
【００３５】
厚さｈ0或いは段差ｄ0は、通常５０μｍ〜２０００μｍの範囲に設定される。また、粘着物との接触面積を低減させるファクターとして、凹部１２、１２a、１２b、１２c、１２dの全体に占める占有面積がある。凹部の全体に占める占有面積は、１０〜９５％の範囲が好ましい。２５〜９０％がより好ましく、４０〜９０％が更に好ましい。
【００３６】
凸部１１の離間距離ｒ0が０．２ｍｍ以上であれば、凹部は、パターンC、パターンD、パターンEのような有底孔でもパターンA、パターンBのような貫通孔でもよい。段差ｄ0或いは貫通孔の場合は厚さｈ0が５０μｍ〜２０００μｍの織布、編み物等としては、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、アクリル系樹脂等の化学繊維及び有機天然繊維製がよく、中でもポリエステル系樹脂（PET、PTT、PBT等）、ナイロン系樹脂（PA6、PA66等）、アクリル系樹脂（PAN、アクリルニトリル共重合体）が初期形状の保持性に優れているので好ましい。
【００３７】
フッ素樹脂含有溶液は、水とポリオキシアルキルエーテル界面活性剤（ノニオン系）、増膜剤、ハジキ防止剤等を添加したフッ素樹脂濃度３０〜７０重量％の水分散液である。
【００３８】
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン単独重合体（PTFE）及び共重合体が用いられる。共重合体としては、例えば、テトラフルオロエチレン／パーフルオロビニー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）及びテトラフルオロエチレン／エチレン共重合体（ETFE）等が挙げられるが、耐熱性、非粘着性の点でパーフルオロ系フッ素樹脂が好ましい。
【００３９】
優れた凹凸面をもつ非耐熱性繊維による織布や編み物は、上記フッ素樹脂含有溶液に１回浸漬されては引き上げられて乾燥される。浸漬と乾燥が２〜７回繰り返されて例えば、PTFEが界面活性剤等と共に含浸され、所定の厚さの皮膜２（図１（b）参照。）となる。
【００４０】
＜予備焼成工程＞
次に、図１（b）に示す状態のサンプルを２００〜３００℃好ましくは２２０〜２８０℃の範囲の温度雰囲中で３００〜３０分間加熱し、界面活性剤や増膜剤等を分解させる。すると、皮膜２は、PTFE皮膜２a（図１（c）参照。）になる。
【００４１】
皮膜２の厚さが大であると、長時間の分解時間が必要であるばかりでなく、皮膜２が発泡して脹れたり剥がれたりして最終的に良好なフッ素樹脂材ができない。
【００４２】
＜焼成工程＞
次に、図１（c）に示す状態のサンプルを３６０〜４００℃の温度で５〜６０分焼成する。すると、PTFE皮膜２aが溶融して脱酸素状態で非耐熱性繊維で構成される基材１が焼成され炭化した基材１aになる。その結果、耐熱性基材１aが溶融固化したテトラフルオロエチレン単独重合体（PTFE）皮膜２bで被覆された図１（d）に示すフッ素樹脂材となる。
【００４３】
従来は、耐熱性繊維の織布をPTEF分散液に１回浸漬・含浸する毎に乾燥（６０〜１３０℃）、焼成（３６０〜４００℃）が繰り返され、PTEF皮膜の厚さが５０〜２００μｍであった。
【００４４】
本発明の製造方法でも、図１(d)の状態のPTFE皮膜２bの厚さを更に厚くすることができる。すなわち、図１（d）の状態のサンプル（１aが脱酸素状態で焼成された非耐熱性繊維であり、１aが耐熱性を有しているので）を上記従来の方法で処理して厚くすることができる。図１（d）の状態のサンプルをPTEF分散液に１回浸漬・含浸する毎に乾燥（６０〜１３０℃）、焼成（３６０〜４００℃）を繰り返す。
【００４５】
また、図１（d）の状態のサンプルを本発明の＜浸漬・含浸工程＞、＜予備焼成工程＞及び＜焼成工程＞で再処理することで皮膜２bを厚くするこもできる。すなわち、＜浸漬・含浸工程＞で図１（d）の状態のサンプルに数回含浸、乾燥を繰り返した後、＜予備焼成工程＞で処理し、その後＜焼成工程＞で処理することでPTFE皮膜２bの厚さを厚くすることができる。
【００４６】
フッ素樹脂皮膜２bの厚さは、耐久性と凹凸形状とのバランスをとる必要性から基材１の厚さの１／５０〜１／２がよい。フッ素樹脂皮膜２bの厚さは、２５〜１０００μｍの範囲で、基材１の３次元形状と厚さにより最適化される。
【００４７】
本発明の製造方法で製造されるフッ素樹脂材は、フッ素樹脂被膜の厚さをある程度厚くしないと、強度が不足する場合がある。強度を必要とする用途の場合、例えば以下のようにするとよい。
【００４８】
耐熱繊維で構成される基材の上に非耐熱性繊維で構成される基材を重ねて、本発明の＜浸漬・含浸工程＞、＜予備焼成工程＞及び＜焼成工程＞で処理する。耐熱繊維で構成される基材が補強材として働き、非耐熱性繊維で構成される基材が優れた凹凸を作り出すので、強度が高くて非粘着性に優れたフッ素樹脂材が製造される。
【００４９】
また、従来の耐熱繊維で構成される基材を用いたフッ素樹脂材と本発明の製造方法で製造したフッ素樹脂材とを熱圧着等で一体化する。一体化されたフッ素樹脂材は、従来のフッ素樹脂材で強度が高められ、本発明の製造方法で製造したフッ素樹脂材で非粘着性が高められる。
【００５０】
強度が高く非粘着性に優れたフッ素樹脂材の用途としては、搬送ベルト、オーブンベルト、コンベアー、調理シート、シュート、ホッパーなど、がある。強度が高く非粘着性に優れたフッ素樹脂材は、非粘着及び耐熱搬送用など幅広く利用される。
（実施例１）非耐熱性繊維で構成される基材は、繊維径２０μｍのポリエステル繊維を編み込んだパターンB（図２参照。）の凹凸模様をもち、厚さｈ0は５５０μｍ、大きさは１００ｍｍ角である。
【００５１】
この基材を三井デュポンフロロケミカル社PTFE 31-JR（PTFE ディスバージョン、濃度：６０重量％）に浸漬して引き上げ、両端をクリップで固定して過剰含浸PTFEを落とした。その後、８０℃の電気炉に入れ、３０分間乾燥させ、この操作を５回繰り返した。その後、２３０℃の電気炉に入れて３時間予備焼成を行った。その後、３８０℃で３０分間焼成した。製造されたフッ素樹脂材は、褐色をしており、以下の諸特性を示した。
【００５２】
初期（基材）重量：１．３６００g、初期（基材）厚み：５５０μｍ
予備焼成後の重量：４．３１８４g、予備焼成後の厚み：７５０μｍ
焼成後の重量    ：１．３９９２g、焼成後の厚み    ：６３０μｍ
PTFE皮膜の膜厚換算：
ポリエステルの分解により目減りした厚み＝予備焼成後の厚み（７５０μｍ）−焼成後の厚み（６３０μｍ）＝１２０μｍ
焼成後の基材の厚み＝初期厚み（５５０μｍ）−１２０μｍ＝４３０μｍ
PTFE皮膜の膜厚＝焼成後の厚み（６３０μｍ）−４３０μｍ＝２００μｍ
非粘着性テストの結果を表１に示す。
（実施例２）非耐熱性繊維で構成される基材は、繊維径１３μｍのナイロン繊維を編み込んだパターンB（図２参照。）の凹凸模様（凹部は扇が重なったような模様）をもち、厚さｈ0は３７０μｍ、大きさは１００ｍｍ角である。
【００５３】
この基材を実施例１と同じ方法で含浸及び乾燥→予備焼成→焼成を行った。製造されたフッ素樹脂材は、黒褐色をしており、以下の諸特性を示した。
【００５４】
初期（基材）重量：１．４５６０g、初期（基材）厚み：３７０μｍ
予備焼成後の重量：２．９９２４g、予備焼成後の厚み：４３０μｍ
焼成後の重量    ：１．２７６０g、焼成後の厚み    ：３７０μｍ
PTFE皮膜の膜厚  ：６０μｍ
非粘着性テストの結果を表１に示す。
【００５５】
（比較例１）
従来のガラス繊維をフッ素樹脂で被覆した市販品（本多産業（株）製、商品名：ＨＧＳ−Ｐ５２２）を用いて非粘着性テストを行った。この市販品は、１．１５ｍｍ角の略正方形の凹部をもつ。結果を表１に示す。
【００５６】
（比較例２）
従来のガラス繊維をフッ素樹脂で被覆した市販品（本多産業（株）製、商品名：ＨＧＳ−Ｐ５２１）を用いて非粘着性テストを行った。この市販品は、３本の繊維束を格子状に編んでなり、０．７ｍｍ角の略正方形の凹部をもつ。結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2011189309.tif 000003
【００５８】
上記実施例１、２及び比較例１、２のフッ素樹脂材の性状が測定された。繊維径、凸部離間距離、凸部の幅が株式会社キーエンス製デジタルマイクロスコープ（ＶＨ−Ｚ７５型）で拡大して測定された（拡大倍率５０〜１７５倍）。また、凹部占有面積は、拡大画像から求められた。
【００５９】
膜厚は、株式会社ミツトヨ製デジタルマイクロメータで測定された。
【００６０】
非粘着性を示すガムテープ剥離力は、以下のようにして測定された。リンレイテープ株式会社のガムテープ（粘着力：７．７５Ｎ／ｃｍ）が１０ｍｍ幅貼り付けられ、島津製作所製引っ張り試験機（AG−Ｘ型）を用いて速度１０ｍｍ／分、９０°の引き剥がし応力が測定された。５回測定され最小安定値と最大安定値が求められた。最小安定値は、連続測定で一番低く出た値で、２回以上カウントされた値であり、最大安定値は、連続測定で一番高く出た値で２回以上カウントされた値である。
【００６１】
表１より、本発明の製造方法で製造されたフッ素樹脂材（実施例１、２）は、剥離力が小さく（非粘着性が大きく）、最小、最大の剥離値差（非粘着性のばらつき）が小さいことがわかる。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・・・・基材
１１・・・・凸部
２b・・・・・ フッ素樹脂皮膜
【図１】
2011189309.tif 000004
【図２】
2011189309.tif 000005
【図３】
2011189309.tif 000006