(57)【要約】【課題】引張強度の高いＰＴＦＥ撚糸及びＰＴＦＥ撚糸製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３を水中に分散させた分散液を作成する分散工程と、前記分散工程の後に前記分散液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを押し出す押出工程と、前記押出工程の後に押し出された押出物をテープに２軸延伸する２軸延伸工程とを備える撚糸製造方法によって製造されることを特徴とするＰＴＦＥ撚糸である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３（ベーマイトゾル）を水中に分散させた分散液を作成する分散工程と、
前記分散工程の後に前記分散液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、
前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを押し出す押出工程と、
前記押出工程の後に押し出された押出物をテープに２軸延伸する２軸延伸工程とを備える撚糸製造方法によって製造されることを特徴とするＰＴＦＥ撚糸。
【請求項２】
前記分散液中の水以外の全成分に対する前記ポリテトラフルオロエチレンの割合が７３〜９５質量％であり、前記ＭｏＳ２の割合が３〜２５質量％であり、前記Ａｌ２Ｏ３の割合が０．５〜１０質量％であり、前記Ａｌ（ＯＨ）３の割合が０．５〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載のＰＴＦＥ撚糸。
【請求項３】
前記撚糸製造方法が、前記２軸延伸工程の後に、前記テープを上流側と下流側の圧延ロールに通し、前記上流側圧延ロールと前記下流側圧延ロールにより前記テープを引っ張って延伸する１軸延伸工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＴＦＥ撚糸。
【請求項４】
前記上流側の圧延ロールの回転速度に対する前記下流側の圧延ロールの回転速度の比を１．２〜１．５にすることによって前記テープを延伸する１軸延伸工程を備えることを特徴とする請求項３に記載のＰＴＦＥ撚糸。
【請求項５】
ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３を水中に分散させた分散液を作成する分散工程と、
前記分散工程の後に前記分散液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、
前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを７０〜９０℃の温度で押し出す押出工程と、
前記押出工程の後に押し出された押出物を４５０〜４８０℃の温度でテープに２軸延伸する２軸延伸工程と、
前記２軸延伸工程の後に前記テープを所定の幅にスリットするスリット工程と、
前記スリット工程の後にスリットされたテープを撚る撚糸工程とを備えることを特徴とするＰＴＦＥ撚糸製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＰＴＦＥ撚糸及びＰＴＦＥ撚糸製造方法に関する。特には引張強度の高いＰＴＦＥ撚糸及びＰＴＦＥ撚糸製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軸封部品であるグランドパッキンには材料としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）撚糸が用いられている。このポリテトラフルオロエチレン撚糸には強い引張強度が望まれ、例えば下記の特許文献１では、ＰＴＦＥの延伸フィルム又は延伸シートを微小間隔でスリットした後、得られるテープを延伸して高強度のＰＴＦＥ繊維とすることが提案されている。しかし、テープの端部分がフィブリル化するという問題や、それゆえ高度に延伸する工程で一部の繊維が破断するという問題も発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４４７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって引張強度の高いＰＴＦＥ撚糸及びＰＴＦＥ撚糸製造方法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】
【０００５】
請求項１に係る発明は、ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３（ベーマイトゾル）を水中に分散させた分散液を作成する分散工程と、前記分散工程の後に前記分散液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを押し出す押出工程と、前記押出工程の後に押し出された押出物をテープに２軸延伸する２軸延伸工程とを備える撚糸製造方法によって製造されることを特徴とするＰＴＦＥ撚糸に関する。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記分散液中の水以外の全成分に対する前記ポリテトラフルオロエチレンの割合が７３〜９５質量％であり、前記ＭｏＳ２の割合が３〜２５質量％であり、前記Ａｌ２Ｏ３の割合が０．５〜１０質量％であり、前記Ａｌ（ＯＨ）３の割合が０．５〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載のＰＴＦＥ撚糸に関する。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記撚糸製造方法が、前記２軸延伸工程の後に、前記テープを上流側と下流側の圧延ロールに通し、前記上流側圧延ロールと前記下流側圧延ロールにより前記テープを引っ張って延伸する１軸延伸工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＰＴＦＥ撚糸に関する。
【０００８】
請求項４に係る発明は、前記上流側の圧延ロールの回転速度に対する前記下流側の圧延ロールの回転速度の比を１．２〜１．５にすることによって前記テープを延伸する１軸延伸工程を備えることを特徴とする請求項３に記載のＰＴＦＥ撚糸に関する。
【０００９】
請求項５に係る発明は、ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３を水中に分散させた分散液を作成する分散工程と、前記分散工程の後に前記分散液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを７０〜９０℃の温度で押し出す押出工程と、前記押出工程の後に押し出された押出物を４５０〜４８０℃の温度でテープに２軸延伸する２軸延伸工程と、前記２軸延伸工程の後に前記テープを所定の幅にスリットするスリット工程と、前記スリット工程の後にスリットされたテープを撚る撚糸工程とを備えることを特徴とするＰＴＦＥ撚糸製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明のＰＴＦＥ撚糸によれば、ポリテトラフルオロエチレン、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３により、ＰＴＦＥ撚糸の引張強度が高くなる。
【００１１】
請求項２に係る発明のＰＴＦＥ撚糸によれば、分散液中の各成分の割合が適正なので、ＰＴＦＥ撚糸の引張強度がさらに高くなる。
【００１２】
請求項３に係る発明のＰＴＦＥ撚糸によれば、１軸延伸工程のよってテープが網目構造になるので、ＰＴＦＥ撚糸の引張強度がさらに高くなる。
【００１３】
請求項４に係る発明のＰＴＦＥ撚糸によれば、ＰＴＦＥ撚糸の引張強度がさらに高くなる。
【００１４】
請求項５に係る発明のＰＴＦＥ撚糸製造方法によれば、ＰＴＦＥ撚糸の引張強度が高くなる。これは、ポリテトラフルオロエチレンとＭｏＳ２とＡｌ２Ｏ３とが４５０〜４８０℃の温度での２軸延伸で化学反応して分子間強度が高くなるためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るＰＴＦＥ撚糸と従来のＰＴＦＥ撚糸のＩＲ分析のスペクトルチャートである。
【図２】（ａ）は従来のＰＴＦＥ撚糸のＳＥＭ観察写真であり、（ｂ）は本発明に係るＰＴＦＥ撚糸のＳＥＭ観察写真である。
【図３】第２実施形態における１軸延伸工程の概略図である。
【図４】第２実施形態における１軸延伸工程によって延伸されたテープの写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１実施形態＞
以下、本実施形態に係るＰＴＦＥ撚糸について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係るＰＴＦＥ撚糸は、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦEとも記す）、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３の構成物を水中に分散させる分散工程と、前記分散工程の後に前記構成物を分散させた溶液を凍結乾燥させるフリーズドドライ工程と、前記フリーズドドライ工程の後に凍結乾燥された粉末ペーストを押し出す押出工程と、前記押出工程の後に押し出された押出物をテープに２軸延伸する２軸延伸工程とを備える撚糸製造方法によって製造される。
また、本実施形態の撚糸を製造する撚糸製造方法は、前記押出工程と前記２軸延伸工程との間で、前記押出工程によって押し出された押出物をテープに圧延する圧延工程と、前記２軸延伸工程の後で、前記テープを所定の幅にスリットするスリット工程と、前記スリット工程の後でスリットされたテープを撚る撚糸工程とを備えている。
以下、各工程について説明する。
【００１７】
＜分散工程＞
分散工程では、ＰＴＦＥ、ＭｏＳ２、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｌ（ＯＨ）３の構成物を水中に分散させる。
分散液中の水以外の全成分に対する前記ＰＴＦＥの割合が７３〜９５質量％であり、前記ＭｏＳ２の割合が３〜２５質量％であり、前記Ａｌ２Ｏ３の割合が０．５〜１０質量％であり、前記Ａｌ（ＯＨ）３の割合が０．５〜１０質量％であることが好ましい。また、分散液中の水の割合としては約４０質量％が好ましい。
水中に分散させるＰＴＦＥは、高分子であり、高分子のモル数としては、５，０００，０００〜６，０００，０００が好ましく、高分子の径としては、０．０２〜０．０３μｍが好ましい。Ａｌ（ＯＨ）３は、増粘剤としてアルミナゾル（ベーマイトゾル）の形態で用いてもよい。また、水は不純物が少ないものがよく、純水が好ましい。
【００１８】
＜フリーズドドライ工程＞
フリーズドドライ工程においては、前記分散液中に分散させた全成分を次の押出工程によって棒状に押し出すことができるように、粉末ペースト状に凍結乾燥させることを目的としている。このために、たとえば乾燥し過ぎてペースト状でないようになった場合には、水分を追加してペースト状にすればよい。フリーズドドライ工程は、前記分散液中の水分を除去しさせすればよいので特に条件は限定されないが、１０ｍｍＨｇ以下の圧力が好ましく、−４５〜−４０℃が好ましい。
【００１９】
＜押出工程＞
押出温度は７０〜９０℃が好ましく、押出方法は特に限定されない。押出物の断面形状は特に限定されず、円形や方形等にすることができる。
【００２０】
＜圧延工程＞
圧延工程においては、押出工程で押し出された押出物をテープに圧延する。圧延されたテープの厚みとしては特に限定されないが、０．１５〜０．２ｍｍが好ましい。
【００２１】
＜２軸延伸工程＞
２軸延伸工程においては、圧延されたテープを長手方向と幅方向の２軸方向に延伸する。この２軸延伸するときの温度としては特に限定されないが、４５０〜４８０℃が好ましい。また、２軸延伸されたテープの厚みとしては特に限定されないが、０．０５〜０．２５ｍｍが好ましい。
【００２２】
＜スリット工程＞
スリット工程においては、２軸延伸されたテープを所定の幅にスリットする。スリット幅については特に限定されないが１０〜３０ｍｍが好ましい。
【００２３】
＜撚糸工程＞
撚糸工程においては、スリットされたテープを撚って撚糸に形成する。
【００２４】
上記製造方法により、本実施形態のＰＴＦＥ撚糸は高い引張強度を得ることができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
本実施形態に係るＰＴＦＥ撚糸は、第１実施形態のＰＴＦＥ撚糸の製造方法の２軸延伸工程の後にテープを延伸する１軸延伸工程を備えた製造方法によって製造される。
具体的には、上記第１実施形態のスリット工程の後に、図３に示す１軸延伸工程を行う。
２軸延伸工程後のテープ１を上流側圧延ロールＭ１と下流側圧延ロールＭ２に通す。上流側圧延ロールＭ１と下流側圧延ロールＭ２とでテープ１を引っ張ることによってテープ１を延伸する。そして、上流側圧延ロールＭ１の回転速度ｒ１に対する下流側圧延ロールＭ２の回転速度ｒ２の比は特に限定されないが１．２〜１．５が好ましい。このことにより、テープ１を長手方向に延伸する。
図４に、延伸されたテープを示す。テープは、いたる箇所で長手方向に裂けており、網目構造になっている。図４では、テープを幅方向に開けた状態を示している。テープがこのように網目構造になっていることにより、このテープを撚った撚糸の引張強度がより高くなる。
【００２６】
＜実施例１＞
第１実施形態のＰＴＦＥ撚糸（実施例Ａ）と従来のＰＴＦＥ撚糸（比較例Ｂ）のＩＲ分析のスペクトルチャートを図１に、ＳＥＭ観察結果を図２に示す。
【００２７】
実施例Ａは次の条件で作成した。
（１）分散液中の水以外の割合（質量％）
ＰＴＦＥ：７８
ＭｏＳ２：２０
Ａｌ２Ｏ３：１
Ａｌ（ＯＨ）３：１
（２）押出温度：８０℃
（３）圧延厚さ：０．２ｍｍ
（４）２軸延伸温度：４６０℃、延伸厚さ：０．１ｍｍ
【００２８】
比較例ＢにはＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．社及び日本ゴア社製のＧＦＯ糸を用いた。
（１）成分（質量％）
ＰＴＦＥ：８４
カーボンブラック：１５
シリコンオイル：１
（２）製造方法
ＰＴＦＥパウダー（デュポン製、Ｆ６）−混合−予備成型−押出−圧延−１軸延伸（又は２軸延伸）−スリット−撚糸
【００２９】
図１のスペクトルチャートで、２３００ｃｍ−１辺りの鋭いピークは空気中の炭酸ガスによるものである。しかしながら、実施例Ａでは、このピークが２６５０ｃｍ−１辺りまで広がっており、また、２８００から３０００ｃｍ−１でもピークが表れている。
これは、実施例Ａでは、ＰＴＦＥとＭｏＳ２とＡｌ２Ｏ３の間で、単なる混合以外の反応が生じているとためと思われる。
【００３０】
ＳＥＭ観察では、次のことが観察された。図２（ａ）が比較例Ｂであり、図２（ｂ）が実施例Ａである。
（１）比較例Ｂでは、無数の孔が確認された。全て同一方向を向いており、１軸延伸によって引き延ばされたと考えられる。
（２）実施例Ａでは、孔はほとんど観察されなかった。また、表面には多数の粒子が確認された。水酸化アルミニウムと推測される。
（３）実施例Ａでは、水酸化アルミニウムにより、テープの延伸性が抑制され、網目状になって引張強度が向上すると考えられる。
【００３１】
＜実施例２＞
第１実施形態の実施例Ｃ１〜Ｃ３のテープと、従来品の比較例Ｄのテープと、第２実施形態の実施例Ｅの撚糸の引張試験を行った。
引張試験はＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準拠し、チャック間距離２００ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで行った。
実施例Ｃ１〜Ｃ３の分散液中の水以外の割合（質量％）を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
比較例Ｄには上記実施例１での比較例Ｂと同じＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎｃ．社及び日本ゴア社製のＧＦＯを用いた。
また、第２実施形態の実施例である実施例Ｅの撚糸は、上記実施例２の実施例Ｃ２のテープに１軸延伸工程を行って作成した。このときの、上流側圧延ロールＭ１の回転速度ｒ１に対する下流側圧延ロールＭ２の回転速度ｒ２の比は、１．３であった。
引張試験のデータを表２に示す。引張試験はｎ＝５で行い、平均値を示す。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
（１）実施例Ｃ１〜Ｃ３は、いずれも比較例Ｄよりも高い破断強度を示した。
（２）実施例Ｅの撚糸は、驚異的に高い破断強度を示した。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のＰＴＦＥ撚糸は、軸封部品であるグランドパッキン等に最適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      テープ
Ｍ１      上流側圧延ロール
Ｍ２      下流側圧延ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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