СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ ИЗ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА, СОДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЬ
METHOD OF PRODUCING POLYTETRAFLUOROETHYLENE GRANULES CONTAINING FILLER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к способу получения гранул из политетрафторэтилена, содержащих наполнитель, которые обладают высокой сыпучестью при низком отделении наполнителя и могут быть использованы в качестве формовочного материала для получения, например, элементов скольжения или уплотнительных элементов.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Политетрафторэтилен (обозначаемый здесь далее как ПТФЭ) обладает чрезвычайно высокой химической стойкостью и термостойкостью и поэтому широко используется в качестве материала для различных технических компонентов.
При применении, например, для элементов скольжения или уплотнительных элементов в качестве таких технических компонентов ПТФЭ сам по себе недостаточно устойчив к абразивному износу или по отношению к сжатию, и во многих случаях ПТФЭ используют в смеси с наполнителем.
В качестве наполнителя для улучшения устойчивости к абразивному износу или по отношению к сжатию могут быть использованы различные наполнители, такие как порошок из стекловолокна, порошок из углеродных волокон или бронзовый порошок. Порошок ПТФЭ, содержащий наполнитель, получаемый смешиванием с таким наполнителем, формуют прессованием, после чего обрезают заготовку, получая опору подшипника, прокладку или т.п.
Однако порошок ПТФЭ, содержащий наполнитель, не обладает достаточной сыпучестью, и поэтому его трудно использовать. Вследствие этого его обычно подвергают процессу гранулирования для формирования гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, которые обладают необходимой сыпучестью.
В случае гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, имеет место явление, которое заключается в том, что смешанный наполнитель отделяется от поверхностного слоя гранул вследствие вибрации при транспортировке или в других случаях. Такое явление называют отделением наполнителя. Если отделение наполнителя значительное, то равномерность гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, ухудшается, что может отрицательно сказываться на внешнем виде и физических свойствах формованного изделия, полученного из таких гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель. Кроме того, возникает проблема, заключающаяся в том, что сыпучесть гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, имеет тенденцию к ухудшению.
Для разрешения указанных проблем предложен способ, в котором добавляют небольшое количество эмульсии ПТФЭ во время получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, путем метода гранулирования перемешиванием под водой (Патентный документ 1).
Однако в случае предложенного способа возникает новая проблема, заключающаяся в том, что после завершения этапа гранулирования эмульсия ПТФЭ, не закрепленная на поверхности гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, выводится вместе с жидкими отходами, вследствие чего жидкие отходы становятся мутными. Кроме того, поскольку выведенная эмульсия ПТФЭ, не закрепленная на гранулах из ПТФЭ, содержащих наполнитель, находится в жидких отходах, и массу выведенной эмульсии ПТФЭ трудно измерить, то имеет место проблема, заключающаяся в том, что очень трудно точно определить содержание ПТФЭ в получаемых гранулах из ПТФЭ, содержащих наполнитель.
Патентный документ 1: Патент США 3980612
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача, решаемая данным изобретением
Задачей данного изобретения является создание способа получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, путем гранулирования перемешиванием под водой, посредством которого могут быть получены гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, которые обладают высокой сыпучестью при низком отделении наполнителя, так что возможно предотвращение выведения эмульсии ПТФЭ в жидкие отходы.
СРЕДСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЗАДАЧИ
А именно настоящее изобретение включает следующее:
(1) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, отличающийся тем, что на стадии гранулирования смеси порошка ПТФЭ и наполнителя перемешиванием в воде в присутствии жидкого органического вещества, трудно растворимого в воде, добавляют эмульсию ПТФЭ и коагулянт для коагулирования эмульсии ПТФЭ в виде поверхностного слоя гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель.
(2) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по указанному выше пункту (1), в котором порошок ПТФЭ является продуктом суспензионной полимеризации, а эмульсия ПТФЭ является продуктом эмульсионной полимеризации.
(3) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по указанному выше пункту (1) или (2), в котором средний диаметр частиц порошка ПТФЭ составляет от 1 до 65 мкм, а среднемассовая молекулярная масса ПТФЭ составляет от 100000 до 100000000.
(4) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (3), в котором наполнитель является порошком неорганического материала или порошком органического материала.
(5) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (4), в котором коагулянт является по меньшей мере одним веществом, выбранным из группы, состоящей из азотной кислоты, хлористоводородной кислоты, серной кислоты, хлорида алюминия и нитрата алюминия.
(6) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (5), в котором жидкое органическое вещество является по меньшей мере одним веществом, выбранным из группы, состоящей из гексана, гептана, нонана, декана, додекана, бензина и керосина.
(7) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (6), в котором жидкое органическое вещество используют в количестве от 10 до 100 частей по массе на 100 частей по массе суммарного содержания твердого остатка порошка ПТФЭ и наполнителя.
(8) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (7), в котором соотношение в смеси порошка ПТФЭ и наполнителя составляет порошок ПТФЭ/наполнитель = от 100/0,01 до 100/250 (массовое соотношение).
(9) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по любому одному из указанных выше пунктов с (1) по (8), в котором средний диаметр частиц ПТФЭ в эмульсии ПТФЭ составляет от 0,01 до 5 мкм, а среднемассовая молекулярная масса ПТФЭ составляет от 100000 до 100000000.
(10) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по указанному выше пункту (1), в котором после выполнения стадии гранулирования, на которой смешивают смесь порошка ПТФЭ и наполнителя с жидким органическим веществом, трудно растворимым в воде, с последующим перемешиванием в воде для гранулирования, и на стадии регулирования размера частиц, полученных гранулированием, добавляют эмульсию ПТФЭ и коагулянт.
(11) Способ получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по указанному выше пункту (10), в котором на стадии регулирования размера частиц после того, как коагулянт добавлен и перемешан, добавляют эмульсию ПТФЭ.
(12) Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, которые получены способом по любому из указанных выше пунктов с (1) по (11) и имеют средний диаметр от 200 до 1000 мкм.
ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, полученные по данному изобретению, обладают высокой сыпучестью при низком отделении наполнителя и соответственно применимы для повышения производительности получения или качества формованных изделий. Кроме того, посредством способа по данному изобретению возможно предотвращение выведения эмульсии ПТФЭ в образующиеся жидкие отходы, что уменьшает количество исходного материала и формованного материала, содержащихся в жидких отходах.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Порошок ПТФЭ для использования в способе получения гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, по данному изобретению, предпочтительно является частицами ПТФЭ, получаемыми суспензионной полимеризацией тетрафторэтилена (обозначаемого здесь далее как ТФЭ). Такие частицы ПТФЭ могут быть использованы, при необходимости, в измельченном виде. Средний диаметр частиц порошка ПТФЭ предпочтительно составляет от 1 до 65 мкм, особенно предпочтительно от 3 до 50 мкм.
ПТФЭ может быть гомополимером ТФЭ. Кроме того, это может быть сополимер ПТФЭ (называемый здесь далее модифицированным ПТФЭ), содержащий полимеризованные звенья на основе другого мономера, способного к сополимеризации с ТФЭ, в количестве не более 0,5 мол.%, которое не может придавать текучесть в виде расплава.
Характерные примеры такого другого мономера включают в себя фторолефин, не являющийся ТФЭ, такой как гексафторпропилен, хлортрифторэтилен или трифторэтилен; фторвиниловый эфир, такой как перфторалкилвиниловый эфир, перфторалкоксиалкилвиниловый эфир или перфторалкилметилтрифторвиниловый эфир; и олефин, такой как перфторалкилэтилен, этилен или пропилен.
Перфторалкилвиниловый эфир может быть, например, перфторметилвиниловым эфиром, перфторэтилвиниловым эфиром, перфторпропилвиниловым эфиром, перфторбутилвиниловым эфиром или перфторпентилвиниловым эфиром.
Перфторалкоксиалкилвиниловый эфир может быть, например, перфторэтоксиметилвиниловым эфиром, перфторпропоксипропилвиниловым эфиром, перфторэтоксиэтилвиниловым эфиром или перфторметоксиэтилвиниловым эфиром.
Среди них особенно предпочтителен гексафторпропилен, перфтор-н-пропилвиниловый эфир или перфтор-н-бутилэтилен. Такой другой мономер может быть использован в единственном числе, или же два мономера или более могут быть использованы в комбинации.
Среднемассовая молекулярная масса ПТФЭ в порошке ПТФЭ не ограничивается особым образом, однако она предпочтительно составляет от 100000 до 100000000, особенно предпочтительно от 1000000 до 50000000.
Наполнитель для использования в данном изобретении предпочтительно является неорганическим материалом или органическим материалом, который стабилен при примерно 370°C, величине, которая представляет собой температуру спекания ПТФЭ, более предпочтительно, порошком неорганического материала или порошком органического материала. В качестве характерного примера наполнителя предпочтительным является по меньшей мере одно вещество из группы, состоящей из стеклянного порошка, порошка из измельченного стекловолокна, порошка глинозема, порошка кремнезема, порошка талька, порошка графита, порошка кокса, порошка углеродной сажи, порошка из измельченных углеродных волокон, бронзового порошка, порошка полиимида, порошка дисульфида молибдена и порошка полифениленсульфида, и более предпочтительным является по меньшей мере одно вещество из группы, состоящей из порошка из измельченного стекловолокна, порошка графита, порошка кокса, порошка углеродной сажи, порошка из измельченных углеродных волокон, бронзового порошка, порошка полиимида, порошка дисульфида молибдена и порошка полифениленсульфида. Такие наполнители могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более их видов. Кроме того, средний диаметр частиц наполнителя составляет предпочтительно от 0,1 до 100 мкм.
В данном изобретении порошок ПТФЭ смешивают с наполнителем и используют в виде смеси. Количество включаемого наполнителя составляет предпочтительно от 0,01 до 250 частей по массе, особенно предпочтительно от 0,1 до 150 частей по массе, в расчете на 100 частей по массе порошка ПТФЭ. Смешивание порошка ПТФЭ с наполнителем может быть выполнено при использовании различных смесительных устройств, таких как смеситель Henschel. Окружная скорость перемешивающих лопастей не ограничивается особым образом, однако она предпочтительно составляет от 10 до 100 м/с. Кроме того, время перемешивания может быть выбрано соответствующим образом, однако предпочтительно оно составляет от 30 секунд до 10 минут.
Эмульсия ПТФЭ для использования в данном изобретении предпочтительно является эмульсией ПТФЭ, полученной эмульсионной полимеризацией ТФЭ. ПТФЭ в эмульсии ПТФЭ может быть гомополимером ТФЭ. Кроме того, это может быть сополимер ПТФЭ, содержащий полимеризованные звенья на основе другого мономера, способного к сополимеризации с ТФЭ, в количестве не более 0,5 мол.%, которое не может придавать текучесть в виде расплава.
Характерным примером такого другого мономера может быть фторолефин, не являющийся ТФЭ, такой как гексафторпропилен, хлортрифторэтилен или трифторэтилен; фторвиниловый эфир, такой как перфторалкилвиниловый эфир, перфторалкоксиалкилвиниловый эфир или перфторалкилметилтрифторвиниловый эфир; или олефин, такой как перфторалкилэтилен, этилен или пропилен.
Особенно предпочтительным является гексафторпропилен, перфтор-н-пропилвиниловый эфир или перфтор-н-бутилэтилен.
Среднемассовая молекулярная масса ПТФЭ в эмульсии ПТФЭ составляет предпочтительно от 100000 до 100000000, особенно предпочтительно от 1000000 до 50000000. Средний диаметр частиц ПТФЭ в эмульсии ПТФЭ составляет предпочтительно от 0,01 до 5 мкм, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,5 мкм.
Содержание частиц ПТФЭ в эмульсии ПТФЭ составляет предпочтительно от 10 до 50 мас.%, более предпочтительно от 15 до 45 мас.%, еще более предпочтительно от 20 до 40 мас.% и особенно предпочтительно от 20 до 30 мас.%.
В качестве эмульгатора, содержащегося в эмульсии ПТФЭ, могут быть указаны различные эмульгаторы, которые могут быть использованы для эмульсионной полимеризации ТФЭ. Однако предпочтительным является фторированный эмульгатор, такой как фторалкилкарбоксилат, такой как перфтороктаноат аммония, вследствие того что его способность к цепной передаче по отношению к ТФЭ очень мала. Содержание эмульгатора не ограничивается особым образом, однако обычно оно составляет предпочтительно от 0,001 до 1 мас.% на 100 частей по массе ПТФЭ.
Количество добавляемой эмульсии ПТФЭ составляет предпочтительно от 0,1 до 20 частей по массе, особенно предпочтительно от 1 до 10 частей по массе, в расчете на твердый остаток, на 100 частей по массе суммарного содержания твердого остатка порошка ПТФЭ и наполнителя.
В качестве коагулянта в эмульсии ПТФЭ в данном изобретении может быть использован любой коагулянт, который обычно используют для коагуляции эмульсии ПТФЭ. Например, это может быть водорастворимая соль, такая как хлорид магния, хлорид алюминия или нитрат алюминия; кислота, такая как азотная кислота, хлористоводородная кислота или серная кислота; или водорастворимая органическая жидкость, такая как спирт или ацетон. Коагулянт предпочтительно является по меньшей мере одним веществом из группы, состоящей из хлорида алюминия, нитрата алюминия, азотной кислоты, хлористоводородной кислоты и серной кислоты, и более предпочтительно, является хлоридом алюминия или нитратом алюминия.
Количество добавляемого коагулянта составляет предпочтительно от 0,01 до 1 части по массе, особенно предпочтительно от 0,05 до 0,5 части по массе на 100 частей по массе суммарного содержания твердого остатка порошка ПТФЭ и наполнителя.
В данном изобретении жидкое органическое вещество, трудно растворимое в воде, является предпочтительно веществом с температурой кипения от 30 до 150°C, более предпочтительно от 70 до 130°C. Характерные примеры включают в себя углеводород, такой как гексан, гептан, октан, нонан, декан, додекан, бензин, керосин или толуол; хлорированный углеводород, такой как четыреххлористый углерод или трихлорэтилен; и фторированный углеводород, такой как трихлортрифторэтан, трихлордифторэтан или трихлорфторметан.
Количество добавляемого жидкого органического вещества, трудно растворимого в воде, составляет предпочтительно от 10 до 100 частей по массе, более предпочтительно от 20 до 50 частей по массе, на 100 частей по массе суммарного содержания твердого остатка порошка ПТФЭ и наполнителя. Жидкое органическое вещество, трудно растворимое в воде, является предпочтительно по меньшей мере одним веществом из группы, состоящей из гексана, гептана, нонана, декана, додекана, бензина и керосина и толуола, более предпочтительно из нонана, декана и додекана. Такие жидкие органические вещества могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или более их видов.
В качестве способа гранулирования в данном изобретении использован способ гранулирования перемешиванием под водой. Способ гранулирования перемешиванием под водой представляет собой способ, включающий в себя стадию гранулирования, на которой жидкое органическое вещество, трудно растворимое в воде, смешивают в качестве связующего со смесью порошка ПТФЭ и наполнителя с последующим перемешиванием под водой для гранулирования, стадию регулирования размера частиц, на которой регулируют размер гранулированных частиц, и стадию сушки, на которой сушат частицы с отрегулированным размером. В таком случае предпочтительно, чтобы гидрофильный наполнитель был предварительно обработан кремнийорганическим аппретом, силиконовым маслом или т.п. для придания водоооталкивающих свойств.
Добавление эмульсии ПТФЭ и коагулянта может быть сделано на стадии гранулирования или на стадии регулирования размера частиц, предпочтительно на стадии регулирования размера частиц. Если добавление эмульсии ПТФЭ и коагулянта выполняют на стадии регулирования размера частиц, то возможно предотвращение осаждения ПТФЭ на верхней части внутренней поверхности стенки смесительного резервуара. Кроме того, могут быть получены гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, которые имеют одинаковый диаметр и обладают чрезвычайно высокой сыпучестью.
Добавление эмульсии ПТФЭ и коагулянта на стадии регулирования размера частиц может быть осуществлено добавлением вначале любого из них. Особенно предпочтительно, когда вначале добавляют коагулянт и тщательно его перемешивают, а затем добавляют эмульсию ПТФЭ, посредством чего возможно предотвращение адгезии эмульсии ПТФЭ на внутренней поверхности стенки резервуара выше поверхности жидкости на стадии регулирования размера частиц и получение гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, обладающих чрезвычайно высокой сыпучестью.
Для перемешивания на стадии гранулирования и стадии регулирования размера частиц могут быть использованы различные перемешивающие устройства. В качестве смесительного резервуара обычно подходит резервуар с отражательными пластинами, снабженный мешалкой. В качестве мешалки может быть, например, использована серийно выпускаемая мешалка с лопастями в виде пропеллера, плоскими лопатками, плоскими лопатками с наклоном 45°, лопастями в виде турбины или искривленными лопастями с наклоном или без него, винтовая мешалка или гребневидная мешалка.
Скорость перемешивания на стадии регулирования размера частиц предпочтительно устанавливают меньше, чем при перемешивании на стадии гранулирования. Более конкретно, скорость перемешивания на стадии регулирования размера частиц предпочтительно снижают до величины, составляющей от 10 до 70% от скорости перемешивания на стадии гранулирования. Скорость перемешивания на этапе гранулирования может быть выбрана в соответствии с необходимостью, однако предпочтительно она составляет 100 до 3000 об/мин, особенно предпочтительно от 300 до 2000 об/мин. Если скорость перемешивания находится в интервале от 100 до 3000 об/мин, то обеспечивается высокая объемная плотность и высокая сыпучесть порошка.
Скорость перемешивания на стадии регулирования размера частиц составляет предпочтительно от 10 до 2100 об/мин, более предпочтительно от 30 до 1400 об/мин.
Время перемешивания на стадии гранулирования составляет предпочтительно от 5 секунд до 4 минут, особенно предпочтительно от 10 секунд до 2 минут.
Время перемешивания на стадии регулирования размера частиц составляет предпочтительно от 1 до 20 минут, особенно предпочтительно от 3 до 15 минут.
Средний диаметр полученных гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, составляет предпочтительно от 200 до 1000 мкм, особенно предпочтительно от 400 до 700 мкм. Если средний диаметр частиц находится в интервале от 200 до 1000 мкм, то гранулы ПТФЭ будут обладать высокой объемной плотностью и высокой сыпучестью.
ПРИМЕРЫ
Теперь данное изобретение будет описано более подробно со ссылками на примеры (Примеры с 1 по 3) и сравнительные примеры (Примеры 4 и 5), однако следует понимать, что данное изобретение никоим образом не ограничивается ими.
Испытания на отделение для гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, выполняли в соответствии со следующим способом.
СРЕДНИЙ ДИАМЕТР (единица измерения: мкм) ГРАНУЛ ИЗ ПТФЭ, СОДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЬ
Стандартные сита 10, 20, 35, 40 и 60 меш располагали в виде стопы в указанном порядке, начиная с верха, и помещали гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, на верхнее сито 10 меш, после чего прикладывали вибрацию и получали в результате соответствующую фракцию гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, на каждом сите. На основании массы этих фракций при использовании логарифмической вероятностной бумаги получали диаметр для 50% частиц и принимали его в качестве среднего диаметра частиц гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель.
КАЖУЩАЯСЯ ПЛОТНОСТЬ (единица измерения: г/л) ГРАНУЛ ИЗ ПТФЭ, СОДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЬ
Кажущуюся плотность измеряли в соответствии со стандартом JIS K6891. Образец гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, через воронку, установленную сверху, насыпали в сосуд для взвешивания, полученный из нержавеющей стали и имеющий внутренний объем 100 мл; часть образца, выступающую вверх из сосуда для взвешивания, удаляли плоской пластинкой, после чего массу образца, оставшегося в сосуде для взвешивания, делили на внутренний объем сосуда для взвешивания и полученную таким образом величину принимали в качестве кажущейся плотности.
ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ (единица измерения: МПа) И ОТНОСИТЕЛЬНОЕ УДЛИНЕНИЕ (единица измерения: %)
Измеряли в соответствии со стандартом JIS K6891. Образец для испытаний приготавливали следующим образом. Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, подвергали предварительному формованию при давлении 58,9 МПа, после чего спекали при 370°C в течение 4 часов и затем охлаждали со скоростью снижения температуры 70°C/ч для получения листа толщиной 2 мм, из которого пуансоном в виде гантели № 3 вырубали образец для испытаний.
ТВЕРДОСТЬ (единица измерения: шкала дюрометра D)
Измеряли в соответствии со стандартом JIS K7215.
СПОСОБНОСТЬ К ОТДЕЛЕНИЮ НАПОЛНИТЕЛЯ ГРАНУЛ ИЗ ПТФЭ, СОДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЬ
10 г гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, помещали в прозрачный пластиковый мешок и встряхивали 100 раз, при этом визуально контролировали адгезию наполнителя на внутренней поверхности пластикового мешка и оценивали ее как А, В и С в порядке уменьшения способности к отделению.
СЫПУЧЕСТЬ (единица измерения: мм) ГРАНУЛ ИЗ ПТФЭ, СОДЕРЖАЩИХ НАПОЛНИТЕЛЬ
Измеряли с помощью измерительного устройства, показанного на фиг.1 на стр. 7 JP-A-2002-97330. 100 г образца гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, помещали в контейнер в виде воронки и открывали дно контейнера при постоянной скорости, при этом просвет отверстия (щели), при котором высыпалось примерно 50 г гранул, принимали в качестве величины сыпучести порошка. Таким образом сыпучесть порошка измеряли один раз первоначально и один раз после приложения вибрации с амплитудой 40 мм и частотой 7,5 Гц в течение 30 минут. Частицы, легко разламывающиеся под воздействием вибрации, или легко отделяющийся при этом наполнитель будут иметь высокую численную величину сыпучести после приложения вибрации в течение 30 минут.
МАССА (единица измерения: г) ТВЕРДОГО ОСТАТКА ПОСЛЕ СУШКИ ЖИДКИХ ОТХОДОВ
Жидкие отходы, выпущенные после этапа гранулирования, собирали и после полного удаления воды сушкой измеряли массу твердого остатка.
ПРИМЕР 1
К 575 г порошка ПТФЭ (средний диаметр частиц: 25 мкм, среднемассовая молекулярная масса: 20000000) добавляли 10 г порошка из измельченных углеродных волокон со средним диаметром частиц 30 мкм (торговая марка «M207S», производства компании Kureha Corporation) и 30 г бронзового порошка со средним диаметром частиц 35 мкм (торговая марка «AT-350», производства компании Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) и перемешивали смесь смесителем Henschel при окружной скорости перемешивающих лопастей 40 м/с и времени перемешивания 90 секунд, получая композицию ПТФЭ. Полученную композицию ПТФЭ помещали в резервуар на 10 л из нержавеющей стали, снабженный отражательными пластинами, и добавляли 3 л воды и 470 мл н-декана в качестве связующего, после чего перемешивали мешалкой с лопастями в виде пропеллера, имеющей длину лопастей 100 мм, при частоте вращения 600 об/мин в течение одной минуты (стадия гранулирования). После этого частоту вращения уменьшали до 300 об/мин и добавляли 100 г 25%-ной (по массе) эмульсии ПТФЭ (эмульгатор: перфтороктаноат аммония, содержание эмульгатора: 0,05 мас.% на 100 частей по массе ПТФЭ, средний диаметр частиц ПТФЭ: 0,2 мкм, среднемассовая молекулярная масса: 20000000), смесь перемешивали в течение двух минут. Затем добавляли 10 г 10%-ного (по массе) водного раствора нитрата алюминия и перемешивали в течение 8 минут (стадия регулирования размера частиц). После этого гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, и жидкие отходы разделяли ситом. Жидкие отходы были прозрачными без мутности. Гранулы ПТФЭ на сите сушили при 300°C в течение 3 часов, получая гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель.
ПРИМЕР 2
К 575 г порошка ПТФЭ (средний диаметр частиц: 25 мкм, среднемассовая молекулярная масса: 20000000) добавляли 10 г порошка из измельченных углеродных волокон со средним диаметром частиц 30 мкм (торговая марка «M207S», производства компании Kureha Corporation) и 30 г бронзового порошка со средним диаметром частиц 35 мкм (торговая марка «AT-350», производства компании Fukuda Metal Foil Powder Co., Ltd.) и перемешивали смесь смесителем Henschel при окружной скорости перемешивающих лопастей 40 м/с и времени перемешивания 90 секунд, получая композицию ПТФЭ. Полученную композицию ПТФЭ помещали в резервуар на 10 л из нержавеющей стали, снабженный отражательными пластинами, и добавляли 3 л воды и 470 мл н-декана в качестве связующего, после чего перемешивали мешалкой с лопастями в виде пропеллера, имеющей длину лопастей 100 мм, при частоте вращения 600 об/мин в течение одной минуты (стадия гранулирования). После этого частоту вращения уменьшали до 300 об/мин и добавляли 10 г 10%-ного (по массе) водного раствора нитрата алюминия с последующим перемешиванием в течение двух минут. Затем добавляли 100 г 25%-ной (по массе) эмульсии ПТФЭ (эмульгатор: перфтороктаноат аммония, содержание эмульгатора: 0,05 мас.% на 100 частей по массе ПТФЭ, средний диаметр частиц ПТФЭ: 0,2 мкм, среднемассовая молекулярная масса: 20000000) и перемешивали смесь в течение 8 минут (стадия регулирования размера частиц). После этого гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, и жидкие отходы разделяли ситом. Жидкие отходы были прозрачными без мутности. Гранулы ПТФЭ на сите сушили при 300°C в течение 3 часов, получая гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель. На внутренней поверхности стенки резервуара выше поверхности жидкости на стадии регулирования размера частиц отсутствовали заметные отложения ПТФЭ.
ПРИМЕР 3
Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, получали таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что вместо 25%-ной (по массе) эмульсии ПТФЭ, как в Примере 1, добавляли 100 г 35%-ной (по массе) эмульсии ПТФЭ. Жидкие отходы были прозрачными без мутности.
ПРИМЕР 4
Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, получали таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что не добавляли, как в Примере 1, 10%-ный (по массе) водный раствор нитрата алюминия. Жидкие отходы были мутными.
ПРИМЕР 5
Гранулы из ПТФЭ, содержащие наполнитель, получали таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что не добавляли, как в Примере 1, 25%-ную (по массе) эмульсию ПТФЭ и 10%-ный (по массе) водный раствор нитрата алюминия. Жидкие отходы были мутными.
В таблице 1 представлены количества смешиваемых материалов - исходного порошка ПТФЭ, порошка измельченных углеродных волокон, бронзового порошка, эмульсии ПТФЭ и нитрата алюминия в Примерах с 1 по 5, а также средний диаметр частиц, кажущаяся плотность и способность к отделению наполнителя для полученных гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, и, кроме того, прочность на разрыв, относительное удлинение и твердость формованного продукта, полученного формованием гранул из ПТФЭ, содержащих наполнитель, и состояние жидких отходов.
Таблица 1
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Исходные материалы (г)
Порошок ПТФЭ
575
575
575
575
600
Порошок из измельченных углеродных волокон
10
10
10
10
10
Бронзовый порошок
30
30
30
30
30
Связующее (мл)
н-декан
470
470
470
470
470
Добавки (г)
25%-ная (по массе) эмульсия ПТФЭ
100
100
-
100
-
35%-ная (по массе) эмульсия ПТФЭ
-
-
100
-
-
10%-ный (по массе) водный раствор нитрата алюминия
10
10
10
-
-
Характеристики гранул
Средний диаметр частиц (мкм)
510
520
530
590
570
Кажущаяся плотность (г/л)
0,958
0,960
0,960
0,968
0,976
Способность к отделению наполнителя
A
A
A
A
С
Сыпучесть порошкаПервоначальная (мм)
11,0
11,0
11,0
11,0
8,0
Сыпучесть порошкапосле приложения вибрации в течение 30 мин (мм)
7,0
6,0
7,5
14,0
16,0
Характеристики жидких отходов
Состояние жидких отходов
Прозрачные
Прозрачные
Прозрачные
Мутные
Мутные
Масса твердого остатка после сушки жидких отходов (г)
0,0
0,0
0,0
13,2
0,0
Характеристики формованного продукта
Прочность на разрыв (МПа)
17,3
17,9
18,0
17,6
18,4
Относительное удлинение (%)
357
340
350
320
317
Твердость (шкала дюрометра D)
64
64
64
63
63
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНЯЕМОСТЬ
В соответствии со способом получения гранул из политетрафторэтилена, содержащих наполнитель, по данному изобретению возможно предотвращение выведения эмульсии политетрафторэтилена из производственного процесса в жидкие отходы.
Гранулы из политетрафторэтилена, содержащие наполнитель, полученные способом по данному изобретению, обладают очень высокой сыпучестью при низком отделении наполнителя и соответственно применимы при различных видах формования, таких как формование прессованием, формование плунжерным экструдером и изостатическое формование. Кроме того, полученные формованные продукты применимы в качестве различных технических компонентов, таких как элементы скольжения, уплотнительные элементы, прокладки, сальники, детали поршневых колец и детали опорных колец.
Описание заявки на патент Японии № 2005-62140, поданной 7 марта 2005 г., в полном объеме, включая описание изобретения, формулу изобретения и краткое изложение сущности изобретения, включены в данное описание в качестве ссылки.