説明

四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布

【課題】十分な柔軟性を有するとともに発塵性の低いPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布を得ることを課題とする。
【解決手段】ガラス繊維織布12に四フッ化エチレン樹脂を塗布し、その塗布された四フッ化エチレン樹脂を乾燥し、加熱処理して得られることを特徴とする、ヒーター断熱材用耐熱カバー基材用の四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布11。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、四フッ化エチレン樹脂(以下、PTFE樹脂と呼ぶ)被覆ガラス繊維織布に関する。本発明は、特に高温領域で使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等の各種ヒーターの断熱材用耐熱性カバー基材として用いられる四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等において、被加熱・保温物の外部周囲に取付けて使用されるヒーターの断熱材用カバー基材としては、使用温度に耐えることが可能な耐熱性を有するガラス繊維織布にシリコーンゴム等を被覆した材料が使用されている。また、前記断熱材カバー基材としては、高温用途領域において使用されるヒーターの場合には、ガラス繊維織布そのもの、もしくは、ガラス繊維織布にフッ素樹脂をコーティングしたものなどが提案されている(特許文献1及び特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−64667号公報
【特許文献2】特開2005−166352号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来のように、断熱材用カバー基材としてガラス繊維織布そのものが使用された場合は、ガラス繊維織布自体からの発塵、並びに、その材料がカバーするグラスウール、ロックウール等の各種断熱材がガラス繊維織布の織組織の隙間から出てくる可能性があり、例えば、クリーンルーム内等のヒーターの使用環境に悪影響を及ぼす場合がある。また、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等においては、上記発塵性が低いことに加えて、被加熱・保温物の外部周囲に取付けて使用する関係上、対象となる機器、配管の形状への追従性が要求される。従って、耐熱性カバー基材は、柔軟性を保有しなければならないが、従来のフッ素樹脂被覆ガラス繊維織布は、柔軟性が十分でないという問題がある。
【0005】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、対象となる機器、配管類の形状に追従・適応するのに十分な柔軟性を有し、且つ、発塵性が低く、断熱材用カバー基材として使用可能な四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布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】
【0006】
本発明に係る四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布は、ガラス繊維織布に四フッ化エチレン樹脂を塗布し、その塗布された四フッ化エチレン樹脂を乾燥し、加熱処理して得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等において断熱材用耐熱性カバー基材として使用可能な柔軟性を有し、且つ、発塵性の低い四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施例に係るPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の概略的な断面図。
【図2】ガラス繊維織布にPTFE樹脂を塗布する塗布装置の説明図。
【図3】本発明に係るPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の使用例の説明図。
【図4】本発明に係るPTFE樹脂脂被覆ガラス繊維織布の他の使用例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布について更に詳しく説明する。
本発明に係るPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布について図1を参照して説明する。
図中の符番11は、PTFE樹脂被覆ガラス繊維織布である。このPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布11は、縦糸12a及び横糸12bからなるガラス繊維織布12と、このガラス繊維織布12の表裏に夫々形成されたPTFE層13から構成されている。
【0010】
上述したように、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等の断熱材用耐熱カバー基材として使用するためには、PTFE樹脂被覆繊維織布自体の強度、耐摩耗性を維持しつつ、十分な柔軟性が必要である。
【0011】
ここで、図2に、ガラス繊維織布にPTFE樹脂を塗布する場合の塗布装置を示す。
図中の符番1は、基材であるガラス繊維織布2を送り出す送出しロールを示す。送出しロール1の下流側には、PTFE樹脂粒子の水性分散液3を満たした含浸槽4が配置されている。送出しロール1に巻かれたガラス繊維織布2は、ロール5aを経て含浸槽4の水性分散液3内に配置されたロール5b側に送られ、ガラス繊維織布2に水性分散液3が塗布される。含浸槽4の上方側には一対のドクターロール6が配置され、余分の水性分散液3が掻きとられる。ドクターロール6の上方側には、熱処理温度が夫々異なるように区切られた加熱炉7が配置されている。この加熱炉7は、下側から順に乾燥部7a,加熱処理部7b,焼成部7cの3つのブロックに区切られ、乾燥部7aから焼成部7cに向かって温度が順次高い状態の温度分布をもつように制御されている。
【0012】
従来、加熱炉7での熱処理工程は、以下のようにして行われている。乾燥部7aでは、水性分散液3の水分が塗布面で蒸発しないような100℃以下の温度で乾燥される。加熱処理部7bでは、100℃以上でPTFE樹脂の融点未満の温度で、水性分散液3に含有される界面活性剤や添加物、並びにガラス繊維織布2の製織時に加えられる収束材・減摩材等が除去されるように加熱処理される。焼成部7cでは、PTFE樹脂の融点以上の温度で焼成され、PTFE樹脂粒子の焼結が行われてこの樹脂粒子がガラス繊維織布へ一体化される。焼成が行なわれたPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布8は、ロール5c,5d,5eを夫々経て巻取りロール9に巻き取られる。
【0013】
本発明者は、研究を重ねた結果、図2に示した塗布装置の加熱炉の中で一般に行われている3段階の熱加工工程(乾燥、加熱処理、及び焼成)を行うことにより製造される従来のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布製品は柔軟性が十分でないことを究明した。そこで、焼成工程段階を行わずに乾燥および加熱処理の2段階に止め、PTFE樹脂粒子が焼結されてフィルム状になる前の段階で止めることにした。こうした2段階の熱処理工程を行うことにより、焼成工程を行った場合と同程度の強度、耐摩耗性を得ながら、対象となる機器、配管類の形状に追従・適応するのに十分な柔軟性を有し、且つ、発塵性が低く、断熱材用カバー基材として使用可能なPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布を得るに至った。
【0014】
図1のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布は、以下のようにして製造される。即ち、送出しロール1に巻かれたガラス繊維織布を、含浸槽4のPTFE樹脂粒子水性分散液3内に配置されたロール5b側に送り、ガラス繊維織布に水性分散液3を塗布する。次に、一対のドクターロール6によりガラス繊維織布の表面に塗布された余分の水性分散液3を掻きとる。つづいて、PTFE樹脂が塗布されたガラス繊維織布を加熱炉7の乾燥部7aに送り、塗布されたPTFE樹脂を100℃以下の温度で乾燥して水性分散液3中の水分を蒸発させる。次に、ガラス繊維布を加熱処理部7bに送り、例えば305℃でゆっくり加熱処理して水性分散液3中の界面活性剤、添加剤、バインダー等を除去する。次いで、焼成を行うことなく、PTFE樹脂被覆ガラス繊維織布を製造する。このようにして得られたPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布は、従来のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布と比べ、同程度の強度、耐摩耗性を維持しつつ十分な柔軟性を有する。
【0015】
本発明において、「乾燥」とは、塗布されたPTFE樹脂水性分散液中の水分を100℃以下の温度で蒸発することを意味する。また、「加熱処理」とは、塗布されたPTFE樹脂粒子水性分散液中の界面活性剤、添加剤、バインダー等のPTFE樹脂以外の成分を所定の温度範囲で処理して除去することを意味する。
【0016】
本発明において、ガラス繊維織布に塗布されるPTFE樹脂の含有率は、18wt%以上30wt%未満であることが好ましい。ここで、PTFE樹脂の含有率は、下記式により求める。
含有率=PTFE樹脂の重量(g)÷(ガラス繊維織布の重量(g)+PTFE樹脂の重量(g))×100
また、加熱処理の温度範囲は305℃以上340℃未満であることが好ましい。本発明者は、PTFE樹脂成分のガラス繊維織布に対する含有率も柔軟性に影響を与える要因と考えられることを考慮し、更に、柔軟性の尺度として、JIS L 1096に規定されるガーレ法によって求められる剛軟度を採用して、下記表1〜表3に示す加熱処理温度並びにPTFE樹脂含有率の柔軟性に及ぼす影響について検討した。ここで、表1は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP18(JIS R3414)を用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の剛軟度を示す。表2は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP15Bを用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の剛軟度を示す。表3は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP10Aを用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の剛軟度を示す。
【0017】
表1に示されるように、380℃での焼成工程を経た比較例は、明らかに剛軟度が大きく、柔軟性に欠けることが確認できた。また、ガラスクロスEP18の場合、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるマントルヒーター、ジャケットヒーター等において断熱材用耐熱性カバー基材として採用可能な剛軟度の範囲は、540mg以下であることを見出した。更に、この時の加熱処理温度条件としては340℃未満、又、PTFE樹脂含有率条件としては30wt%未満の範囲が好ましいことを見出した。
【0018】
また、ガラス繊維織布に使用しているガラス繊維の糸の太さにより、柔軟性に差が生じる。EP18の柔軟性(表1)に比べ、EP15B(表2)及びEP10A(表3)の柔軟性は、340℃以上で加熱し、PTFE樹脂とガラス繊維織布が一体化しても、糸の太さが細くなるほど剛軟度が低くなる傾向にあり、540mg以下を示している。
【0019】
なお、EP18に使用している糸の太さ67.5texに比べ、EP10Aに使用している糸の太さ22.5texは、半分以下の糸の太さであり、EP15Bに使用している糸の太さ45.0texは、EP18とEP10Aの概ね中間に位置する糸の太さである。
【0020】
但し、表2及び表3のように、剛軟度の範囲が540mg以下であっても、焼成工程を含む場合は、PTFE樹脂粒子が焼結してガラス繊維織布と一体化することになり、これによりガラス繊維織布の動きが抑制され剛直となり追従性が無くなるため、使用出来ない。なお、焼成工程(加熱処理温度380℃)を省略しても、加熱処理温度が340℃以上になるとPTFE樹脂粒子が完全に焼結される。そのため、ガラス繊維織布の動きが著しく抑制されることによって剛直となるので、追従性が低下し、使用出来ない。
【表1】

【0021】
【表2】

【0022】
【表3】

【0023】
次に、断熱材用耐熱性カバー基材として重要な特性である発塵性に関しては、耐摩耗性に対する加熱処理温度及びPTFE樹脂含有率の影響について検討を行った。下記表4、表5及び表6は、その結果を示す。ここで、表4は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP18を用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維布の耐摩耗性を示す。表5は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP15Bを用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維布の耐摩耗性を示す。表6は、ガラス繊維織布としてガラスクロスEP10Aを用い、加熱処理温度とPTFE樹脂含有率を変化させた場合のPTFE樹脂被覆ガラス繊維布の耐摩耗性を示す。
【表4】

【0024】
【表5】

【0025】
【表6】

【0026】
上記結果により、好ましいPTFE樹脂含有率範囲の上限値である30wt%未満においては、好ましい加熱処理温度範囲である305℃以上340℃未満の温度で加熱処理すれば、焼成工程を行った場合の加熱処理温度380℃と同じ強度、耐摩耗性が得られることが確認できた。但し、表4、表5、表6において、PTFE樹脂含有率の下限値である18wt%を下回る樹脂含有率の場合でも、PTFE樹脂被覆ガラス繊維織布自体の耐摩耗性は要求値を満足するものとなる。しかし、樹脂成分含有量の不足からガラス繊維織布の織組織による隙間(空間)が生じる恐れがあり、断熱材用耐熱性カバー基材として用いた場合、その隙間より断熱材が出てくる可能性がある。また、樹脂含有率が極端に低い場合(例えば、12wt%以下の場合)は、ガラス繊維自体が破損することによって摩耗粉が発生する可能性がある。
【0027】
例えば、ヒーター断熱材用耐熱カバー基材を構成するガラス繊維織布としてガラスクロスEP18を使用し、PTFE樹脂含有率が12%の場合は、樹脂成分が不足することからガラス繊維織布の縦糸と横糸によって形成される空間(隙間)が発生し内部の断熱材が出てきた。また、当該ガラス繊維織布の繊維表面へのPTFE樹脂粒子間の被覆が疎となり焼結が不十分となるため、PTFE樹脂の摩耗粉末と共に、ガラス繊維が破損したことによるガラス粉末の発生を確認した。
【0028】
一方、樹脂含有率が30wt%以上では、断熱材用耐熱性カバー基材として採用可能な十分な剛軟度を得ることができない。従って、PTFE樹脂含有率としては、18wt%以上が望ましく、18wt%以上30wt%未満の範囲が更に好ましい。PTFE樹脂被覆ガラス繊維織布のPTFE樹脂含有率が18wt%以上30wt%未満であれば、ガラス繊維織布11の縦糸12aと横糸12b間に隙間が発生することなく、内部のガラス繊維や破損したガラス繊維自体が摩耗粉として外部へ飛び出すのを防止できる。
【0029】
本発明において、ガラス繊維織布として下記表7に示すガラスクロスを使用することができる。例として、ガラスクロスEP06、EP25を使用した場合のクリーン度と剛難度について述べる。EP06仕様はEP25仕様より糸直径が小さくなるので糸の密度が疎になり、内部の断熱材が外部へ出て来る可能性が高くなるため、クリーン度が低下することが懸念される。一方、EP25仕様はEP06仕様より、糸直径が大きくなることによって剛直となり剛軟度が大きくなり、被着体への追従性が低下することとなる。
【表7】

【0030】
以上の結果により、焼成工程段階を行わずに乾燥および加熱処理段階の2段階に止め、PTFE粒子が焼結することによって得られる緻密な層,即ちフィルム状になる前の段階で止めること、並びにガラス繊維織布に塗布されるPTFEの塗布量の数値範囲を18wt%以上30wt%未満とし、加熱処理温度範囲を305℃以上340℃未満の温度としてPTFE樹脂被覆ガラス繊維布を製造することにより、柔軟性及び発塵性の点で優れたPTFE樹脂被覆ガラス繊維布が得られることが確認できた。
【0031】
図3(A),(B)は、本発明に係るPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布の一使用例を示す。図3(A)は同ガラス繊維織布が使用されたジャケット20の断面図、図3(B)は図3(A)のX−X線に沿う部分断面図を示す。図3中の符番21は筒状の断熱材であり、この断熱材21に複数のヒーター22が埋め込まれている。断熱材21の内側及び外側には、本発明のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布23が被覆されている。
【0032】
本発明のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布は、図4に示すように使用することもできる。図4中の符番25は配管であり、この配管25の外周の一部にジャケットヒーター26を筒状に巻いて配置したものである。ジャケットヒーター26は、ヒーターを内蔵した断熱材(図示せず)を、本発明のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布23で被覆した構成となっている。なお、図中の符号LはPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布23の合わせラインを示す。
【0033】
以上のように、本発明のPTFE樹脂被覆ガラス繊維織布によれば、対象となる高温の機器、配管類の形状に追従して、適応するのに十分な柔軟性を有し、且つ、発塵性が低く、例えばクリーンルーム内等のヒーターの使用環境に悪影響を及ぼすことのないマントルヒーター、ジャケットヒーターなどの断熱材用カバー基材として使用することができる。
【0034】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【0035】
具体的には、上記実施例では、ガラス繊維織布を構成する使用糸として、ガラスクロスEP06、EP25の場合について述べたが、これに限らず、既に述べた表5の使用糸を用いることができる。表5において、使用糸の糸番手は11.2〜135texである。糸密度は、平織の場合11.2tex,60本/25mm以上(薄手クロス)、135tex,21本/25mm以上(厚手クロス)であり、朱子織の場合67.5tex,52本/25mm以上、あや織の場合67.5tex,54本/25mm以上である。
【符号の説明】
【0036】
1…送出しロール、4…含浸槽、7…加熱炉、9…巻取りロール、11,23…PTFE樹脂被覆ガラス繊維織布、12…ガラス繊維織布、12a…縦糸、12b…横糸、13…PTFE層、20…ジャケット、21…断熱材、23…ヒーター。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガラス繊維織布に四フッ化エチレン樹脂を塗布し、その塗布された四フッ化エチレン樹脂を乾燥し、加熱処理して得られることを特徴とする四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布。
【請求項2】
四フッ化エチレン樹脂の含有率が18wt%以上30wt%未満であることを特徴とする請求項1記載の四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布。
【請求項3】
加熱処理の温度範囲が、305℃以上340℃未満であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の四フッ化エチレン樹脂被覆ガラス繊維織布。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2011−106055(P2011−106055A)
【公開日】平成23年6月2日(2011.6.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−262344(P2009−262344)
【出願日】平成21年11月17日(2009.11.17)
【出願人】(000211156)中興化成工業株式会社 (37)
【Fターム(参考)】