플루오로중합체 분말의 제조 방법 document_id A220623065422

플루오로중합체(fluoropolymers)는 일부 또는 모든 수소 원자가 불소로 대체되어 있는 주로 에틸렌성의 선형 반복 단위를 포함하는 장쇄(long-chain)의 중합체이다. 그 예로는 폴리(테트라플루오로에틸렌), 퍼플루오로메틸 비닐 에테르(MFA), 플루오로 에틸렌 프로필렌 (FEP), 퍼 플루오로 알콕시(PFA), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 및 폴리(비닐플루오라이드)를 포함한다. 이들은 모든 중합체들 가운데 화학적으로 가장 불활성이며, 산, 염기 및 용매에 대한 뛰어난 저항성을 가지는 것을 특징으로 한다. 이들은 현저하게 낮은 마찰 특성을 가지며, 극단적인 온도에 대해 저항하는 능력을 가진다. 따라서, 플루오로중합체는 극도의 환경에 대한 저항성이 필요한, 광범위하게 다양한 적용분야에서 이용된다. 현재 적용분야로는 화학설비, 반도체 장비, 자동차 부품 및 건축용 외장재에서의 배관 및 패킹 재료 형성을 포함한다. 플루오로중합체의 분말 형태를 필요로 하는 몇몇의 적용 방법들이 있다. 여기에서 플루오로중합체는 전형적으로 분말의 정전기적 스프레잉을 통해 표면에 적용된다. 이들의 용도는 눌러붙지 않는 특성과 내마모성을 향상시키기 위한 가정용 조리기구의 코팅과, 환경적 풍화에 대한 저항성을 향상시키기 위한 자동차 부품의 코팅을 포함한다. 현재, 두 가지 방법이 플루오로중합체의 분말 형태를 제조하는데 사용되고 있다. 스프레이 건조 방법(spray drying method)은 플루오로중합체의 수성 분산액을 펌핑하여 일반적으로 건조 챔버의 상부에 위치하고 있는 분무 시스템(atomising system) 안으로 주입되는 것을 포함한다. 액체는 물을 증발시키고 건조 분말을 생산하기 위하여 가열된 기류 내로 분무되어진다. 상기 방법은 몇몇의 한계가 있다. 수성 분산액이 분무 시스템 안으로 펌프되어지기 위한 요구 조건으로 펌핑이 가능한 물질에만 이러한 공정을 사용할 수 있다는 제한이 있으며, 스프레이로 건조된 덩어리들이 서로 단단히 붙어 수반하는 붕해(disagglomeration)에 대해 저항해야 한다. 더 나아가, 분무법(atomization)은 플루오로중합체의 소섬유 형성을 유도하고, 그 결과 취급하기 어려워 가공하기 어려운 '마시멜로(marshmallow)' 물질을 형성하게 할 수 있기 때문에, 단지 소섬유 형성이 가능하지 않는(non-fibrillatable) 물질들만이 가공될 수 있다. 또 다른 방법은 수성 분산액 내에 입자의 응결(coagulation)를 수반한다. 응결은 높은 기계적 전단응력을 이용하고, 산 또는 겔화제(gelling agents)를 첨가하고 이어서 물과 혼합할 수 없는 유기 용액으로 처리됨으로써 촉진된다. 응결된 입자는 전형적으로 트레이(tray), 벨트 또는 플래쉬 드라이어(flash dryers)를 이용하여 여과 후 이어서 건조됨으로써 잔여 용액으로부터 분리될 수 있다. 응결된 과립(granules)은 일반적으로 취급하기 쉽도록 단단해진 경우이다. 그러나, 덩어리의 형성은 입자의 크기를 너무 크게 만들어 종래의 분말 스프레이 적용 기법을 사용하기 어렵게 한다. 전통적으로 입자 크기 분포를 조정하기 위하여 사용되는 밀링(milling)은 취급하기 어려워 가공하기 어려운 물질을 생산하여 입자의 소섬유 형성을 일으킬 수 있다. 단단해진 물질의 경우에는 또한 수반되는 비응집침전(disagglomeration)에 저항하는 단단한 덩어리(agglomerate)를 생기게 한다. 본 발명의 목적은 플루오로중합체 입자가 단단히 덩어리지지 않고, 분말화된 물질이 고형의 플루오로중합체 입자의 현탁 용액으로부터 제조될 수 있으며, 그것의 소섬유 형성 가능한 성질때문에 정상적인 환경 하에서는 펌프 가능하지(pumpable) 않은 플루오로중합체 분말의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.