JP2001055418A - 低融点のテトラフルオロエチレンのコポリマーおよびその使用 - Google Patents
低融点のテトラフルオロエチレンのコポリマーおよびその使用Info
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Abstract
融温度の終点Tm(終点)を有するテトラフルオロエチ
レン(TFE)およびヘキサフルオロプロピレン(HF
P)のコポリマー。 【解決手段】 6.4〜9の範囲のヘキサフルオロプロ
ピレン指数(HFPI)を有するテトラフルオロエチレ
ンおよびヘキサフルオロプロピレンの部分的に結晶質の
コポリマーにより達成される。ポリオレフィン中の加工
助剤として例外的性能は、ポリオレフィンの加工温度に
近いTFE/HFPコポリマーのTm(終点)を有する
ことから生ずる。これらのTFE/HFPコポリマーは
フッ素化環状溶媒中に可溶性である。有意な濃度におけ
るコポリマー/溶媒系のコポリマーは室温において流動
性でありかつ安定である。
Description
つ、粘着防止剤を均質混合したポリオレフィンを包含す
る、ポリオレフィンの押出加工のための助剤として有用
とする異常に低い結晶溶融温度を有する、部分的に結晶
質のテトラフルオロエチレンのコポリマーの分野であ
る。
部分的に結晶質のフルオロプラスチックである。ポリマ
ーの中に側鎖の基を導入する他のモノマーとの共重合は
ポリマーの性質に影響を与える。一般に、低いレベルの
コモノマーの組み込みにおいて、溶融温度Tmおよび結
晶化度の両者はコモノマーの含量の増加とともに減少す
る。結晶化度は、例えば、差動走査熱量計(DSC)に
より決定して単位質量当たりの融合熱により反映され
る。高いレベルのコモノマーの組み込みにおいて、すべ
ての検出可能な結晶化度は消失することがある。モノマ
ーおよびそれらの濃度を適切に選択し、かつ分子量を適
切にコントロールする場合、有用なフルオロエラストマ
ーまたはフルオロプラスチックを得ることができる。例
えば、近似モル組成TFE/PMVE=70/30のT
FEとパーフルオロ(メチルビニル)エーテル(PMV
E)とのコポリマーはよく知られているフルオロエラス
トマーである。他方において、近似モル組成TFE/H
FP=92/8およびTFE/PPVE=98.5/
1.5のTFEとHFPまたはパーフルオロ(プロピル
ビニル)エーテル(PPVE)とのコポリマーはよく知
られているフルオロプラスチックである。これらの特定
のパーフルオロプラスチックは、DSCによる溶融吸熱
性のピークにより判定して、それぞれ、約260℃およ
び305℃の公称Tmを有する。図1を参照のこと。A
STM標準規格により認識されるこれらの組成物の族に
おけるフルオロプラスチックについての最小Tm(ピー
ク)は、TFE/HFPポリマーについて250℃(A
STM D−2116)およびTFE/PPVEポリマ
ーについて300℃(ASTM D−3307)であ
る。このようなフルオロプラスチックは、一部分比較的
高いTmをもちかつ比較的低いコモノマーの組み込みに
関連する結晶化度のレベルを付随する機械的性質をもつ
ために、商業的実用性を有する。
件下に非結晶質であるポリマーと反対に、ある条件下に
結晶化度を示すポリマーである。典型的には、部分的に
結晶質のポリマーは、重合するとき、あるいは分子の配
置の発生を可能とするために十分にゆっくり溶融ポリマ
ーを冷却するとき製作後、結晶化度を示す。よく知られ
ているように、溶融物からの急冷は部分的に結晶質のポ
リマーの試験片において結晶の配置を減少するか、ある
いは排除さえすることができる。生ずる急冷されたポリ
マーはそれにもかかわらず部分的に結晶質であると考え
られる。なぜなら、この状態において部分的結晶質は溶
融および急冷の前に開始し、そしてこの状態はポリマー
を再加熱しそしてそれをいっそうゆっくり冷却すること
によって回復することができるからである。この効果は
重合したとき低い結晶化度をもつポリマーについていっ
そう起こりうる。結晶化度は、差動走査熱量計(DS
C)を包含する、いくつかの手段により検出することが
できる。
が、それに到達しないコモノマーの濃度をもつこのよう
なフルオロプラスチックにおける関心はなく、かつ商業
的に存在しなかった。先行技術は200℃より低いか、
あるいはそれになお近いTmを有するTFEとパーフル
オロオレフィンとのコポリマーを例示していない。
ヘキサフルオロプロピレン(HFP)のある種のコポリ
マーは既知である。米国特許第2,946,763号
(BroおよびSandt)は、1.5〜6の範囲の比
赤外比、ここにおいてHFP指数またはHFPIと呼
ぶ、により反映されるHFP含量をもつTFE/HFP
コポリマーを開示している。それらはHFPIをHFP
含量(重量%)に変換するために4.5の倍数が使用さ
れている。米国特許第2,946,763号(Broお
よびSandt)は、6より大きいHFPIを達成する
ことが極端に困難であることを教示している。これはT
FEの反応性に関するHFPの反応性が低いためであ
る。4.70のHFPIは例示されている最大値であ
る。米国特許第2,946,763号(BroおよびS
andt)の1.5〜6のHFPIの範囲および4.5
の倍数の開示に明らかに従う、6.75〜27重量%の
HFP含量を有するTFE/HFPコポリマーは、文献
の中に頻繁に言及されている。米国特許第4,075,
362号および米国特許第3,769,252号、およ
び米国特許第3,904,575号(Satokawa
ら)は、このようなコポリマーを製造する方法を教示す
るために、米国特許第2,946,763号のTFE/
HFPコポリマーを言及している。先行技術の中に実際
に例示されている任意のコポリマーの最高のHFP含量
は、米国特許第4,075,362号において25重量
%であり、米国特許第2,946,763号(Broお
よびSandt)の変換係数に従い5.56のHFPI
に相当する。
nおよびMorgan)はHFPIをHFP含量(モル
%)に変換するために2.1の倍数を使用しているの
で、6〜9モル%の好ましい組成の範囲は2.86〜
4.29のHFPIに相当する。米国特許第4,38
1,384号中のTFE/HFPコポリマーについての
実施例において、5.4モル%のHFP含量は2.57
のHFPIに相当する。
ーの押出速度を制限するメルトフラクチャーまたは高い
トルクのような作用を緩和し、これにより加工可能性を
改良するために他のポリマーの中で低い濃度において使
用するとき、加工助剤として有用であることが知られて
いる。ポリオレフィンはとくに重要な宿主ポリマーの1
つのクラスである。米国特許第3,125,547号
(Blatz)は、押出を促進するためにフルオロポリ
マーをポリオレフィンの中に使用することを教示してい
る。米国特許第3,125,547号(Blatz)に
教示されている一般的要件は、フルオロポリマーはポリ
オレフィンの加工温度Tpにおいて溶融しているか、あ
るいは流動性でなくてはならないことである。米国特許
第3,125,547号(Blatz)はフルオロエラ
ストマーを例示しており、これらは非結晶質でありそし
てそのガラス転移温度TgはTpよりかなり低く、した
がって、Tpにおいて流動性である。米国特許第3,1
25,547号(Blatz)は、また、Tpより55
℃下で溶融するテトラフルオロエチレン(TFE)のホ
モポリマーを例示している。粘着防止剤が宿主ポリマー
の中に存在するとき、このようなパーフルオロポリマー
がどのように挙動するかについての教示は存在しない。
先行技術の加工助剤を使用するときの一般的問題は、粘
着防止剤、例えば、シリカまたはタルクをポリオレフィ
ンに添加したとき、加工助剤の利益が実質的に減少する
ことである。
romolecules 18、1222(198
5)]は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の
溶解を概観しかつ論じている。PTFEは過フッ素化ア
ルカンの中にのみ溶解したと報告されている。要約され
た論考において、SmithおよびGardnerは、
PTFEおよびTFEコポリマーに類似する多数のポリ
マー、すなわち、非水素結合ポリマーはそれらの融点よ
りちょうど下でのみ溶解することを指摘している。0.
1×103〜10×103Pa.sの範囲の溶融粘度の溶
融加工可能なTFE/HFPコポリマーの溶液の既知の
開示は存在しない。とくに、室温において安定でありか
つ流動性であるこのようなコポリマー/溶媒系の既知の
開示は存在しない。
るTFE/HFPコポリマーは、ポリオレフィン中の加
工助剤としておよび高度にフッ素化された溶媒中の溶液
として、驚くべき実用性を示すことが発見された。これ
らのコポリマーは、HFP含量が異常に高いために、低
い結晶溶融温度Tmを有する。加工助剤としてのこれら
のTFE/HFPコポリマーの予期せざる利益は、低い
Tmのために、Tmをポリオレフィンのための普通の加
工温度に合致させることができるという事実に帰する。
これらのコポリマーの溶液は、驚くべきことにはTmが
室温より非常に高いので、選択したコポリマー/溶媒系
のための室温を包含する、最適な温度で有意な濃度にお
いて流動性である。最適な温度における溶液の入手可能
性は、従来不可能であるか、あるいは少なくとも不便で
あった方法におけるTFE/HFPコポリマーの使用を
可能とする。
Iを有するTFE/HFPコポリマーを提供する。実用
性および/または合成の容易さの理由で、約7.3〜
9.0の範囲のHFPIを有するTFE/HFPコポリ
マーは好ましく、7.3〜8.5の範囲のHFPIを有
するTFE/HFPコポリマーは最も好ましい。本発明
は、また、高度にフッ素化された溶媒中のコポリマーの
溶液を提供する。好ましい溶液は、大気圧においてTF
E/HFPコポリマーの溶解を可能としかつ室温におい
て安定な溶液を提供する溶媒に基づく。
助剤としての、TFE/HFPコポリマー、ならびに同
様な融点をもつ他の高度にフッ素化されたポリマーの使
用を提供する。それは粘着防止剤の不存在下に実質的に
利益を提供し、そして粘着防止剤の存在下に性能の制限
は非常にわずかである。高度にフッ素化されたポリマー
は、180〜255℃の範囲、好ましくは180〜23
5℃の範囲の溶融温度の終点Tm(終点)をもつ部分的
に結晶質の(前述したように)フルオロプラスチックで
ある。ポリオレフィン中の加工助剤として使用すると
き、コポリマーは好ましくはポリオレフィンの加工温度
Tpに近いTm(終点)値を有するように選択する。こ
の範囲はTmより40℃下〜Tpより25℃上、好まし
くはTpより30℃下〜15℃上、最も好ましくはTp
より20℃下〜Tpより5℃上である。TFEとHFP
とのコポリマーは好ましい。
コポリマーの塗料、被覆された製品を提供する。溶液か
ら形成するとき、被膜は100オングストロームまで小
さい範囲の厚さをもつ、密な低い表面エネルギーのフィ
ルムであることができる。
温度TmをもつTFE/HFPコポリマーは、今回、半
バッチ式分散(時には乳化と表示する)重合におけるい
くつかのパラメーターの注意した調節およびコントロー
ルにより製造された。これらのパラメーターは、次のも
のを包含する: 1)合計のモノマーの圧力の83〜95%の範囲の極端
に高いHFP分圧。
HFPモノマーの消費に対するポリマーの形成および開
始剤溶液の添加の注意した釣り合いによる、バッチを通
したTFEおよびHFPモノマーの所望の比の維持。
こうして重合のための高い表面積を促進する界面活性剤
の種類および量の使用。
の滞留時間、その時間の間に予備供給した量を越えてT
FEを添加しないで、バッチにおける早期にTFEに富
んだコポリマーが形成する傾向を克服する。
るだけ高い反応温度。
4〜約9の範囲のHFPIを有する。約7.3〜9.0
の範囲のHFPIは好ましく、そして7.3〜8.5の
範囲は最も好ましい。これらのコポリマーは0.1×1
03〜10×103Pa.s、好ましくは0.5×103〜
5×103Pa.sの範囲の溶融粘度(MV)を有す
る。
は乳化)重合、および溶媒の存在下の分散(または乳
化)重合として知られている方法により製造することが
できる。
E/HFPコポリマーの製造に使用できる最小のHFP
の分圧は、600psig(4.1MPa)の合計のモ
ノマーの分圧のうちの約500psig(3.4MP
a)である。HFPの分圧は、600psig(4.1
MPa)の合計のモノマーの分圧のうちの、好ましくは
約525psig(3.6MPa)、最も好ましくは約
550psig(3.8MPa)である。より高いか、
あるいはわずかにより低い、合計のモノマーの圧力を使
用することができ、この場合においてHFPの分圧は比
例的に調節すべきである。
制される反応速度を増大するために、界面活性剤は分散
粒子の高い表面積(小さい粒度)を得るように選択すべ
きである。この目的を達成するために要求される量は界
面活性剤の組成とともに変化するであろう。界面活性剤
の高い濃度は、いくつかの技術による分散液からのTF
E/HFPコポリマー樹脂の単離を妨害することがあ
る。界面活性剤は、水性媒質に基づいて0.4重量%よ
り小、好ましくは0.2重量%より小であるべきであ
る。適当な界面活性剤は、米国特許第4,380,61
8号に開示されているアンモニウムパーフルオロノナノ
エート、およびパーフルオロアルキルエタンスルホン酸
およびそれらの塩類を包含する。これらのうちで、Zo
nylRTBSフルオロケミカル界面活性剤として販売
されているC6−C16パーフルオロアルキルエタンスル
ホン酸の混合物(デュポン社(Du Pont Com
pany))は好ましい。
する半バッチ法による本発明のTFE/HFPコポリマ
ーの製造に適当である。背景の節において概説した高温
重合の制限に加えて、乳化重合において使用する界面活
性剤は103〜108℃以上の温度において有効さに劣
るように思われ、そして分散安定性を損失する傾向が存
在する。
に使用されている開始剤は水溶性遊離基開始剤、例え
ば、過硫酸アンモニウム(APS)、過硫酸カリウム
(KPS)、またはジコハク酸パーオキシドである。A
PSおよび/またはKPSは好ましい。
供給し、選択した温度に加熱し、そして撹拌を開始した
後、開始剤の溶液を規定した速度で添加して重合を開始
する。重合が開始したとき、圧力を低下するままにし、
そして規定した時間の間TFEを添加せず、その間開始
剤溶液を連続的に添加することが好ましい。次いで、T
FEの添加を開始しそして重合を調節するために選択し
た計画に従いコントロールする。この滞留期間なしに高
いHFP含量をもつTFE/HFPコポリマーを製造す
ることができるが、滞留期間はDSCトレースの高い融
点のテイルを減少し、狭い範囲の溶融を生ずる。
が存在する。ほとんどの別法ではまずすべてのHFPモ
ノマーを前以て供給し、次いでTFEを所望の合計の圧
力に添加することが普通である。次いで開始剤の注入お
よび反応の開始後、追加のTFEを添加して選択した圧
力を維持する。TFEは一定速度で添加することがで
き、必要に応じて撹拌機の速度を変化させて実際の重合
速度を増減し、こうして一定の合計の圧力を維持する。
あるいは、合計の圧力および撹拌機の速度の両者を一定
に保持することができ、TFEを必要に応じて添加して
一定の圧力を維持する。第3の別法は、可変撹拌機速度
であるが、TFE供給速度を定常的に増加して、重合を
段階的に実施することである。後者の2つの別法は最も
均質な生成物を提供し、そして好ましい。
応性が非常に低いので、HFP/TFE比を高く保持し
てHFPの高い組み込みを保証しなくてはならない。ラ
ンダムに分布したモノマー単位をもつ、均質なコポリマ
ーを得るためには、定常状態の条件下の重合の反応速度
論は、また、重合を通じてモノマーの比を一定にするこ
とを要求する。それが不可能である場合、HFP分布は
広くなり、そして樹脂は広い溶融範囲を有するであろ
う。TFEはHFPより非常に反応性であるので、一定
のHFP/TFE比の注意した維持が必要である。
液の排出後、ポリマーはこの分野においてよく知られて
いる手段の1つにより水性媒質から単離することができ
る。1つの方法は、水上に浮かびかつフィルター上に集
めることができるか、あるいは水からデカンテーション
することができる非水湿潤性粉末としてポリマーが分離
するまで、激しく撹拌することである。電解質、例え
ば、炭酸アンモニウムまたは硝酸を分散液に添加して、
激しく撹拌することによって、凝固を促進することがで
きる。ポリマーは集めるとき乾燥するか、あるいはプレ
スして水の一部分を除去した後、乾燥することができ
る。他の方法は分散液が水湿潤ゲルに増粘するまで分散
液を撹拌し、次いでポリマーをフィルター上に集めるこ
とである。濾過したポリマーは直接乾燥することができ
るか、あるいは水または有機溶媒、例えば、メタノール
またはアセトンで洗浄した後、乾燥することができる。
この方法において集められたポリマーは水滴を保持する
傾向は少ないので、プレスは不必要である。単離の他の
方法は分散液または水湿潤ゲルの噴霧乾燥である。使用
できるポリマーの単離のなお他の方法は、溶媒促進ペレ
ット化として知られている技術である。この方法におい
て、分散液をまず機械的にゲル化するか、あるいは電解
質、例えば、炭酸アンモニウムまたは硝酸の添加により
化学的にゲル化する。次いで、低い表面張力、好ましく
は35ダイン/cm以下の表面張力をもつ水不混和性有
機溶媒の添加により、撹拌しながら、ゲルを破壊する。
適当な溶媒は、炭化水素、ハロカーボン、およびハイド
ロハロカーボンの液体を包含する。凝集単離技術を使用
するとき、単離法の温度は生ずる凝集物の大きさまたは
脆砕性に影響を及ぼすことがある。
の乾燥に適当な任意の方法により乾燥することができ
る。乾燥室を通して流れる空気流は、粉末の吹き散らし
の回避の要望またはなんらかの要件に合致すべきであ
る。選択する乾燥の技術、温度、および時間は乾燥され
たポリマーの意図する用途に合致すべきである。ポリマ
ーを微細粉末として使用すべき場合、粉末の塊の圧縮お
よび粒子対粒子の融合を回避しなくてはならない。本発
明のTFE/HFPコポリマーは異常に低い温度におい
て溶融するので、乾燥温度は同様に自由流動性の微細な
粉末を得るために低くなくてはならない。
り高い乾燥温度を使用することができる。適当ならば、
立方体またはペレットの押出成形を包含する普通の熱可
塑性物質の仕上げ技術を使用することができる。
とする場合、いくつかの既知の技術の1つを使用するこ
とができる。これらは、例えば、米国特許第3,08
5,083号(Schreyer)の湿潤熱処理、米国
特許第4,626,587号(MorganおよびSl
oan)の押出仕上げ、米国特許第4,946,902
号(Bekiarianら)および米国特許第5,04
5,605号(Buckmaster)の化学処理、お
よび元素状フッ素を使用する処理を包含する。これらの
技術のいくつかはポリマー粒子の融合を生ずる。融合し
たポリマーは、もちろん、微細な形態の安定化されたポ
リマーを得ようとする場合、粉砕することができる。前
述したように単離および乾燥されたポリマー粉末をフッ
素で処理すると、不安定な末端基が最終用途に対して有
害である場合、重合粒子の同一性を破壊しないで、それ
らの基の数を減少することができる。フッ素化は種々の
フッ素のラジカル発生化合物を使用して実施できるが、
ポリマーは好ましくはフッ素ガスと接触させる。フッ素
との反応は非常に発熱性であるので、フッ素を不活性ガ
ス、例えば、窒素で希釈することが好ましい。フッ素処
理のために適当な条件は米国特許第4,675,380
号(BuckmasterおよびMorgan)の中に
論じられている条件であるが、ただし自由流動性のポリ
マーを望む場合、温度は0℃とポリマー粒子が溶融また
は一緒に融合し始める温度との間であるべきである。こ
の温度は樹脂のピーク溶融温度より50〜60℃程度に
大きく下であることができる。
形態で使用することができる。その場合において、重合
したばかりの(生の)分散液が意図する目的のために適
切な安定性を有する場合、それは反応器からの排出のと
きに使用できる。あるいは、生の分散液は界面活性剤の
添加により安定化するか、あるいはこの分野においてよ
く知られている技術により濃縮かつ安定化することがで
きる。
にフッ素化された溶媒中の溶液であることができる。そ
れらの組成のために、それらは異常に溶解容易でありそ
して室温において安定な、流動性のコポリマー/溶媒系
を形成することができる。過フッ素化化合物は溶媒とし
て好ましいが、約12.5原子%(at%)までの水素
および/または約37.5at%までの塩素を有するフ
ッ素化化合物を使用することができる。溶媒として最も
有用な化合物は高度にフッ素化されたシクロアルカンま
たは芳香族化合物であり、それらの両者は融合したまた
は非融合の環を含有することができる。高度にフッ素化
されたシクロアルカンは好ましい。両者のタイプの化合
物はパーフルオロアルキル基またはパーフルオロアルキ
レン基により置換されることができる。大気圧における
溶解のためには、約140℃またはそれより高い沸点を
もつ溶媒が要求される。自然発生圧力下に、約70℃ま
たはそれより高い沸点をもつ溶媒が要求される。溶媒と
して有用な化合物は次のものを包含するが、これらに限
定されない:パーフルオロデカリン、パーフルオロ(1
−メチルデカリン)、パーフルオロ(ジメチルデカリ
ン)、パーフルオロ(テトラデカヒドロフェナントレ
ン)、パーフルオロナフタレン、パーフルオロメチルシ
クロヘキサン、パーフルオロビフェニル、パーフルオロ
(シクロヘキシルメチル)デカリン、およびより高い沸
点の付加物。ある種の窒素含有溶媒、例えば、パーフル
オロ(トリアミルアミン)をまた使用することができ
る。好ましい溶媒はパーフルオロデカリンおよびパーフ
ルオロ(テトラデカヒドロ−フェナントレン)である。
力下に調製することができる。比較的高い沸点(BP)
をもつ選択した範囲の溶媒について、溶液は高温および
大気圧において調製することができる。TFE/HFP
コポリマーの溶解のために要求される温度は溶媒および
コポリマーの組成とともに変化する。例えば、パーフル
オロベンゼン(BP=80℃)は本発明のTFE/HF
Pコポリマーを自然発生圧力下に85〜90℃において
容易に溶解するが、大気圧においてポリマーを溶解しな
いであろう。パーフルオロ(テトラデカヒドロフェナン
トレン)(BP=215℃)は同一コポリマーを約11
5℃において自然発生圧力下に溶解するが、また、大気
圧において溶液を調製するために使用することができ
る。
0%またはそれ以上程度に高い、20および30重量%
の本発明のTFE/HFPコポリマーの濃度を有する溶
液を調製することができる。0.1または0.5〜10
および0.1または0.5〜5および0.5〜2.5重
量%の範囲のより低い濃度は多数の目的に好ましい。も
ちろん、溶液粘度はポリマーの濃度とともに増加する。
約2.5重量%を越えるポリマー濃度をもつ選択した溶
媒中の溶液は、静止状態で室温に冷却するとき、ゲルを
形成する。選択した溶媒中の約2.5重量%およびより
低い濃度の溶液は、室温において低い粘度の安定なコポ
リマー/溶媒系を形成する。室温またはその付近におけ
るこれらの流体系の正確な性質は正確には知られていな
い。それらは溶液であることができるが、時には光学的
性質の微妙な変化が冷却のときに起こることがある。し
かしながら、それらはミクロゲルまたはコロイド状分散
液であることがある。コポリマー/溶媒系は、遠心分離
しても溶媒中のコポリマーの濃度が実質的に変化しない
場合、安定であると考えられる。これは、例えば、溶媒
および懸濁粒子が同一密度を有した場合、懸濁液につい
て起こることさえある。特定の溶媒中で静止状態で室温
に冷却したとき、系が安定かつ流動性に止まる最大濃度
はTFE/HFPコポリマーの組成とともにわずかに変
化する。静止状態で室温に冷却したとき、ゲルを形成す
るいくつかの溶液は冷却の間に剪断(撹拌)することに
よって流動性に保持することができる。これらの後者の
系は経時的に増粘することがあるが、注入可能に止ま
り、そして再撹拌により再び薄めることができる。「コ
ポリマー/溶媒系」は、ここにおいて、室温およびその
付近において変わりやすい性質の液状の安定な系のすべ
てを記述するために採用する。ある種の他の溶媒中の溶
液は、室温に冷却するとき、沈澱しそして低い粘度の懸
濁液を形成し、そしてそのままで有用である。約2.5
重量%までのコポリマー濃度をもつ選択したコポリマー
/溶媒系は、室温において容易に吹付け可能である。懸
濁液はより高い濃度において吹付け可能である。懸濁液
中のコポリマーの濃度は少なくとも0.1重量%である
ことができ、好ましい組成物は溶液についてと同一のコ
ポリマー濃度を有する。コポリマー/溶媒系中のコポリ
マーの濃度は、一般に約0.1〜10重量%、典型的に
は約0.1または0.5〜5重量%または約0.5〜
2.5重量%であろう。
のすべては、室温(20℃)において既に溶液でない場
合、コポリマー/溶媒系を加熱し、好ましくは撹拌しな
がら、かつ、必要に応じて、生ずる溶液を高温に維持す
ることによって、溶液の状態に戻すことができる。室温
において静置するとき、少量の固体の物質、多分未溶解
のコポリマー(不適切な溶解手順から生ずることがあ
る)または汚染物質を溶液の底部に認めることができ
る。溶液の上部層を残す懸濁液の多少の沈降により引き
起こされる同一のことがらが懸濁液について当てはま
る。こうして、溶液は沈降した固体と一緒にかつ懸濁液
と一緒に存在することができる。これらの液状媒質の撹
拌は、場合に応じて、沈降した固体または懸濁液を再分
散するであろう。あるいは、これらの媒質を濾過してす
べての認識できる固体を除去することができ、これによ
り溶液が残るであろう。
の方法において使用することができる。これらの選択し
たTFE/HFPコポリマーの溶融温度範囲がそれらを
驚くべきほどにすぐれたものとする1つの用途は、ポリ
オレフィン中の加工助剤としてである。本発明のこの面
を下に詳細に説明する。TFE/HFPコポリマー樹脂
は、コポリマーの性質が意図する用途に適当であるかぎ
り、粉末またはペレットの形態で、例えば、熱可塑性物
質を普通に仕上げられた製品に製作する押出、成形、ま
たはプレスのような任意の方法において使用することが
できる。このような製品は、フィラメント、フィルムま
たはシート、管、ホース、ワイヤの絶縁、ワイヤの絶縁
を含む発泡構造体、機械的用途のためのワイヤ上の被
膜、射出成形物品、吹込成形製品、びん、容器、実験室
用製品、保護ライニング、積層構造体および他の複合構
造体などを包含する。これらの製品のあるもの、ことに
少なくとも1つ方向に比較的小さい寸法をもつもの、例
えば、管またはフィルムまたはびんおよび溶融した状態
から急冷により製造されたものは、前述したように、結
晶の配列を本質的にもつことができない。結局、それら
は透明でありかつ曇りを実質的に含有しない。ある積層
体は本質的に被覆された製品である。独特な低融点特性
は、先行技術のパーフルオロプラスチックが、性質が不
適当であったために、あるいは要求される温度が高過ぎ
たために、不可能であった用途に本発明のTFE/HF
Pコポリマーは適当である。例えば、本発明のTFE/
HFPコポリマーは溶融接着剤として中程度の温度にお
いて使用することができる。先行技術のパーフルオロプ
ラスチックの高い加工温度は、それらの温度への暴露に
耐えることができない多数の他の材料と組み合わせた用
途について、それらを不適格とした。
E/HFPコポリマーは、塗布、注型、および含浸を包
含する、フルオロポリマーの分散液を使用する任意の普
通の技術に従い使用することができる。通常、コポリマ
ーの分散粒子を湿潤状態で所定位置に堆積した後、堆積
物を乾燥しそして粒子を熱的に融合する。これらの用途
のために他の材料をTFE/HFPコポリマーの分散液
の中にブレンドするか、あるいはこのようなブレンドを
乾燥ブレンドまたは充填した樹脂に1段階で凝固するこ
とができる。
液、懸濁液、およびコポリマー/溶媒系は多数の方法で
使用することができ、従来の入手可能なパーフルオロポ
リマーを使用して達成することができなかったか、ある
いは便利さに劣る方法でのみ達成することができた最終
結果を達成することができる。これらの結果は、ポリマ
ー溶液を使用する任意の結果、例えば、塗布、包封、含
浸、およびフィルムの流延を包含する。本発明のTFE
/HFPコポリマーの溶液、懸濁液、およびコポリマー
/溶媒系は、浸漬、塗装、および吹付けを包含する、溶
液を使用できることが知られている任意の方法において
使用することができる。
液、懸濁液、およびコポリマー/溶媒系は、金属、半導
体、ガラス、炭素またはグラファイト、および天然およ
び合成のポリマーを包含する、広い範囲の支持体材料上
に被膜を形成するために使用することができる。支持体
は、広い範囲の物理的形態、例えば、フィルムまたは
紙、箔、シート、スラブ、クーポン、ウェーファー、ワ
イヤ、繊維、フィラメント、シリンダー、球、および他
の幾何学的形状、ならびに事実上無制限の数の不規則の
形状であることができる。被膜はこの分野において知ら
れている方法、例えば、浸漬、吹付け、および塗装によ
り適用することができる。適当な寸法の平らな支持体に
ついて、回転被覆を使用することができる。また、多孔
質支持体を被覆または含浸することができる。これら
は、例えば、スクリーン、フォーム、微多孔質膜、織製
布および不織布を包含する。このような被膜の形成にお
いて、加熱により溶媒を追出して、乾燥したTFE/H
FPコポリマーの被膜を残すことができる。塗布の目的
で選択した溶液またはコポリマー/溶媒系の水性分散液
を越えた1つの利点は、塗布をTFE/HFPコポリマ
ーの溶融温度より低い温度において達成できるというこ
とである。他の利点は、被膜を100オングストローム
程度に極端に薄くすることができるか、あるいは多分要
求される被膜の特性に依存してなおさらに薄くすること
ができるということである。
は、低い粘度の溶液、懸濁液、またはコポリマー/溶媒
系の使用が不利である部位にコポリマーを適用するため
に使用することができる。
は支持体上の唯一の被膜、または多層被膜の1成分であ
ることができる。例えば、本発明のTFE/HFPコポ
リマーの被膜は、多層のフルオロポリマーの被膜系の第
1またはプライマー、中間、または最終の被膜として使
用することができる。本発明の被膜は、被膜の厚さを所
望のレベルに増加するための溶液、懸濁液、またはコポ
リマー/溶媒系のいくつかの連続的適用から生ずる被膜
を包含する。
コポリマー単独から成るか、あるいは溶媒中に可溶性で
あるか、あるいは被膜の溶液、懸濁液、またはコポリマ
ー/溶媒系中に分散した少量の他の材料と混合したTF
E/HFPコポリマーから成ることができる。少量はT
FE/HFPコポリマーおよび添加剤の組み合わせた重
量に基づいて約10重量%までであることができる。
HFPコポリマーから普通の溶液浸漬塗布法により微多
孔質膜を製造するために使用することができる。
包含される。
クの部品、例えば、Oリング、びんのキャップ、ゴルフ
ボール、ゴルフボールのカバー、ゴルフボールのカバー
の半シェルなどのためのポリマーの押出ダイおよび型を
包含する。重合したばかりおよびフッ素処理後の両者の
本発明のTFE/HFPコポリマーを被覆において使用
することができる。ポリオレフィンの押出のためのダイ
の場合において、被膜を重合したばかりの樹脂から作る
ことが好ましい。なぜなら、このような被膜はいっそう
耐久性であるからである。押出ダイの内部および外部の
両者の表面を被覆し、それぞれ、被覆して押出を促進し
かつダイの付着を軽減することができる。
ャブレターの部品;内燃機関の内部、例えば、弁および
ピストンのスカート;カミソリの刃;金属容器、例え
ば、カン、パン、トレー、容器など;金属の板および
箔;連続の金属ベルト;金属の棒、管、バー、形材な
ど;ボルト、ナット、ねじ、および他の締結具を包含す
る。
に機械で読むことができるマークを有する製品を包含す
るが、他の物体に取り付けて、例えば、在庫品の識別、
内容、所有、危険、操作条件、メンテナンスの要件につ
いての情報を提供する札に限定されない。
ービスのためのワイヤを包含する。いずれの場合におい
ても、金属ワイヤは充実または撚線であることができ
る。機械的サービスのためのワイヤは、カテーテルガイ
ドのワイヤおよびプッシュプルケーブルの作動ワイヤを
包含する。
ル、ビード、ガスケットなどを包含する。
えば、ガラスのファブリックを包含する織製ファブリッ
ク、不織ファブリック、フェルトなど、フィラメント、
糸、例えば、ステープルおよび連続フィラメント、およ
びストランドを包含する繊維を包含する。
含する。
プラスチック繊維である光学繊維を包含する。
イス、ディスクを包含する磁気記録媒体、光伝導体、電
子アセンブリーなどを包含し、ここで被膜の厚さは20
0オングストローム程度に小さく、あるいはさらに10
0オングストローム程度に小さく、あるいはさらに50
オングストローム程度に小さい。低い濃度の本発明のT
FE/HFPコポリマー、例えば、0.001重量%程
度に少ないコポリマーを含有する溶液の使用は、これら
の非常に薄い被膜を形成するためにことに有利であるこ
とがある。
る組成物の被膜は、2つの製品を一緒に結合する溶融接
着剤として使用することができる。被膜は、高度にフッ
素化された溶媒中の溶液、懸濁液、または安定なコポリ
マー/溶媒系から、水性分散液から、あるいはTFE/
HFPコポリマーの薄いフィルムから支持体に適用し
て、本質的に被覆された製品である積層体をつくること
ができる。少なくとも一方が組成物で被覆された支持体
からなる被覆された製品である2つの製品を、接触する
表面の1つが被覆された表面であるように、一緒にして
合致する接触をさせる。これらの2つの製品は、実際
に、一緒にさせる2つの表面をもつ単一の製品であるこ
とができ、そして2より多い製品が結合に関係すること
ができる、すなわち、本発明の結合方法は2つの製品の
結合に限定されない。2つの製品を一緒にしそして互い
に合致する接触状態にさせた後、少なくともこの接触の
領域をコポリマーの溶融温度以上に加熱する。この加熱
は製品を一緒にさせる前に開始することができる。1ま
たは2以上の被覆された製品の予熱は、被膜を高度にフ
ッ素化された溶媒中の高い濃度のコポリマーの熱溶液か
ら適用する場合、ゲルの形成を回避するために有利であ
る。製品が合致する接触にあるとき、圧力を加えて結合
を行うために十分な時間の間緊密な接触を保証する。こ
の圧力は外部の力であるか、あるいは製品の重量から生
ずることができる。通常、結合された製品を引き続いて
周囲温度に冷却する。
コポリマーの溶融温度範囲がそれらのコポリマーを驚く
べき程にすぐれるものとする1つの用途は、ポリオレフ
ィンにおける加工助剤としてである。よりすぐれた性能
は、予期せざることには、TFE/HFPコポリマーに
ついての溶融温度範囲の終点およびポリオレフィンにつ
いての加工(押出)温度Tpの近い合致に関連すること
が発見された。以下の実施例により例示されるように、
コポリマーの溶融終点がTpより下に離れ過ぎるか、あ
るいはTpより上に離れ過ぎる場合、よりすぐれた性能
は実現されない。所望の溶融終点はTpより下40℃〜
Tpより上25℃、好ましくはTpより下30℃〜上1
5℃、最も好ましくはTpより下20℃〜Tpより上5
℃の範囲である。
の結晶溶融範囲の終点の近似の一致に帰する、加工助剤
としての本発明のTFE/HFPコポリマーの驚くべき
ほどにすぐれた性能は、他の高度にフッ素化された部分
的に結晶質のポリマーに拡張することが発見された。詳
しくは、本発明のフルオロポリマーの加工助剤はTm
(終点)をTp近くに配置する組成をもつ2種またはそ
れ以上のフルオロモノマーのコポリマーであることがで
きる。適当なモノマーは、フルオロオレフィンおよびフ
ルオロアルキルビニルエーテルを包含する。好ましいモ
ノマーは、パーフルオロオレフィンTFEおよびCF2
=CFRf、パーフルオロ(アルキルビニル)エーテル
CF2=CFORf、およびパーフルオロアルキルエチレ
ンCH2=CHRfを包含し、ここでRfは1〜5個の炭
素原子を有するパーフルオロアルキルである。ポリマー
の水素含量が約2重量%を越えず、好ましくは約1重量
%を越えないかぎり、制限された量の水素含有モノマー
を使用することができる。パーフルオロポリマー、とく
に必要に応じて少量の他の好ましいモノマーを含む、T
FEおよびHFPのコポリマー、および最もことに本発
明および前述のTFE/HFPコポリマーの組成物はこ
とに好ましい。これらの部分的に結晶質のフルオロポリ
マーの加工助剤は単独で、あるいはこの分野において知
られている他の加工助剤、例えば、フルオロエラストマ
ーと組み合わせて使用することができる。
ルムの適用のためにポリオレフィン中の加工助剤として
使用するとき、ポリオレフィンは一般に190℃におい
て5.0またはそれより低い、好ましくは2.0または
それより低いメルトインデックス(ASTM D−12
38)を有するであろう。高い剪断の溶融加工、例え
ば、繊維の押出または射出成形について、なおいっそう
高いメルトインデックスの樹脂、例えば、20またはそ
れ以上のメルトインデックスを有する樹脂は加工の困難
性を発生することがある。このようなポリオレフィンは
式CH2=CHR1の1種または2種以上のモノオレフィ
ンのホモ重合または共重合により得られる熱可塑性炭化
水素のポリマーからなり、ここでR1は通常8個以下の
炭素原子をもつアルキル基である。とくに、本発明は次
のものに適用可能である:ポリエチレン、0.89〜
0.97のの範囲内の高密度および低密度のタイプの両
者;ポリプロピレン;ポリブテン−1;ポリ(3−メチ
ルブテン);ポリ(4−メチルペンテン);およびエチ
レンおよびアルファ−オレフィン、例えば、プロピレ
ン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、ヘプテ
ン−1、オクテン−1、デセン−1、オクタデセン−
1、またはn−メチルペンテン−1の線状低密度コポリ
マー。
特性をもつために、本発明のフルオロポリマーの加工助
剤の添加は他のものにおけるよりいくつかのポリオレフ
ィンにおいてより大きい値をもつことがある。こうし
て、低い分子量または広い分子量分布を有しそして、し
たがって、低温においてすぐれた溶融流れ特性を有する
ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレンおよび分枝鎖
状ポリエチレンは、フルオロポリマーの添加剤の使用を
必要としないか、あるいは、異常な、悪い押出条件下を
除外して、それらにより顕著には改良されないことがあ
る。しかしながら、高分子量、高密度ポリエチレンまた
は線状低密度エチレンのコポリマーのようなポリマー、
とくに狭いまたは非常に狭い分子量分布をもつものにつ
いて、フルオロポリマーの添加はことに有益である。
は、押出技術により175〜275℃の範囲の溶融加工
温度Tpにおいて加工される。商業的に重要な吹込成形
フィルム法は通常200〜250℃、普通に200〜2
30℃の範囲のTpにおいて実施される。これらの吹込
成形フィルム法においてTpは、前述したように先行技
術のTFE/HFPコポリマーの樹脂のTmより低く、
そしてより低い範囲において、実質的に低い。こうし
て、これらの先行技術の樹脂は米国特許第4,904,
735号に記載されているようにTpにおいて固体であ
ろう。
リマーの加工助剤を含有するポリマーのブレンド組成物
は、この分野において使用されている分類された添加剤
を含有することができ、このような添加剤は酸化防止
剤、酸スキャベンジャー、光安定剤、顔料、スリップ
剤、および滑剤であるが、これらに限定されない。とく
に、微細な固体、例えば、シリカまたはタルクを粘着防
止剤として均質混合することができる。
ルオロポリマー樹脂は宿主樹脂の中によく分散されるこ
とが重要である。正確な定量的特性決定は可能ではない
が、フルオロポリマーの有意な部分は宿主の中に分散
し、フルオロポリマーの粒度は約0.5μmより小さ
く、好ましくは約0.3μmより小さいことが望ましい
ように思われる。重合において得られる生の分散粒度は
典型的には0.05〜0.2μmであるので、凝集はほ
とんど望まれない。したがって、加工助剤の使用につい
て、生の分散液からのフルオロポリマー樹脂の単離のた
めに選択される技術は、基本的粒子の特性を保存する
か、あるいは宿主樹脂の中に混入したとき、容易に解離
するゆるい凝集物を生ずるものであるべきである。
ルオロポリマーの溶融粘度(MV)は低過ぎるか、ある
いは高過ぎてはならない。一般に高度にフッ素化された
部分的に結晶質のフルオロポリマーについて、0.1×
103〜20×103Pa.sの範囲のMVは適当であ
り、そして0.5×103〜15×103Pa.sの範囲
は好ましい。本発明のTFE/HFPコポリマー(6.
4〜約9のHFPI)について、0.1×103〜10
×103Pa.sの範囲のMVは適当であるように思わ
れる。TFE/HFPコポリマーのMVが減少するにつ
れて、TpとTm(終点)との間の差は増加するので、
このような樹脂は粘着防止剤の存在下に加工助剤として
有効性に劣るようになるように思われる。したがって、
0.5×10 3の最小MVは好ましく、そして0.5×
103〜5×103Pa.sの範囲のMVはこれらのコポ
リマーについて最も好ましい。ブレンド組成物のフルオ
ロポリマーは好ましくは約180℃〜約255℃、より
好ましくは約180℃〜約235℃のTm(終点)を有
する。
ルオロポリマーの加工助剤の濃度は、加工可能性を改良
するとき所望の効果を達成するために十分であるが、悪
い経済的衝撃を有するほど高くあってはならない。要求
される量は所望の効果、宿主樹脂、宿主樹脂中に使用す
る添加剤、および以下の実施例の中に報告する実験室の
条件と異なることがある加工条件とともに変化すること
ができる。ある種の条件下に、100ppmまたはそれ
より低い、50ppm程度に低い、あるいはさらに25
ppmの濃度は有効であることがある。他の条件下に、
有効量は1000、2000、またはさらに5000p
pmであることがある。特別の目的のために、10%ま
たはさらに25%の濃度は適当であることがある。こう
して、約25ppm〜約25重量%のフルオロポリマー
が存在することができ、好ましい範囲は約100ppm
〜約10重量%、なおより好ましくは、約100ppm
〜約2000ppm重量のフルオロポリマーである。フ
ルオロポリマーの加工助剤は宿主樹脂の中に所望の最終
濃度で混入することができるか、あるいは所望の最終濃
度を生ずるように計算した比で宿主樹脂に添加するマス
ターバッチまたはコンセントレートに混入することがで
きる。フルオロポリマーがTFE/HFPコポリマーで
ありかつマスターバッチがつくるべきとき、コポリマー
の粉末をフッ素処理することが有利である。あるいは、
高い濃度の塩型電解質、例えば、炭酸アンモニウムまた
はフッ化カリウムを使用することからなる技術により、
その重合媒質から単離されたコポリマーを使用すること
が有利である。いずれの場合においても、マスターバッ
チの有効性は増強される。
なる組成物の被膜は、2つの製品を一緒に結合する溶融
接着剤として使用することができる。被膜は、高度にフ
ッ素化された溶媒中の溶液、懸濁液、または安定なコポ
リマー/溶液系から、水性分散液から、あるいはTFE
/HFPコポリマーの薄いフィルムから支持体に適用し
て、本質的に被覆された製品である積層体をつくること
ができる。
/1の長さ/直径の比をもつ19.1mm(0.75イ
ンチ)の押出機を装備したC.W.ブラベンダー・イン
スツルメンツ・インコーポレーテッド(Brabend
er Instruments,Inc.)のコンピュ
ーターライズド・プラスチ−コーダー(Compute
rized Plasti−CorderR)を使用し
て実施した。スクリューは10フィートのねじ山、3:
1の圧縮比をもつ10の圧縮ねじ山、および5つの計量
ねじ山を有した。操作パラメーターは4つの独立加熱ゾ
ーン、4つの圧力トランスデューサー、および1〜12
0rpmの能力をもつトルク測定駆動ユニットによりコ
ントロールした。この計器はレオメトリーの押出試験の
ソフトウェアを有した。これらの試験のために使用した
押出ヘッドは、C.W.ブラベンダー(Brabend
er)により供給され、#416フェライトステンレス
鋼から作られかつ出口幅が2.54cm(1.0イン
チ)であり、ランド長さが1.016cm(0.4イン
チ)でありそしてダイギャップが公称0.508mm
(0.02インチ)であるようにダイインサートを受け
入れるように設計された、水平のリボン(テープ)ダイ
本体であった。使用したダイインサートはクロムめっき
された工具鋼であった。このダイインサートを各評価前
にスコッチブライト(ScotchbriteR)パッ
ド(3Mカンパニー(Company))でスクラビン
グしそしてアセトンで洗浄するか、あるいはスコッチブ
ライト(ScotchbriteR)パッドでスクラビ
ングし、アセトンで洗浄し、そして燃焼することによっ
て清浄した。
定し、そして、一定の処理量および一定のダイ圧力によ
り判定して平衡に到達するまで、ポリマーの樹脂を押出
した。190℃において1.0のメルトインデックス
(MI)をもつ線状低密度ポリエチレン(LLDPE)
について、ダイにおいて200℃で測定した60rpm
における押出は、正確なダイギャップに依存して、約2
5〜28g/分の処理量および約19〜30MPa(2
800〜4300psig)のダイ圧力を与えた。明ら
かとなるように、試験するフルオロポリマーに依存して
種々の温度を使用した。処理量およびダイ圧力は、もち
ろん、温度とともに変化するであろう。実験は次の供給
樹脂の順序を使用して実施した:フルオロポリマーまた
は粘着防止剤を含まない第1オレフィン樹脂、フルオロ
ポリマーの加工助剤を含有する第2樹脂、およびフルオ
ロポリマーの加工助剤および粘着防止剤の両者を含有す
る第3樹脂。各組成物について平衡に到達したとき、特
記しない限り、1続きのスクリュー速度を使用して、各
速度における処理量およびダイ圧力の新しい平衡値を生
成した。押出物の表面品質を視的検査により判定した。
のパラメーターは前の平衡に相当し、次いで徐々に新し
い平衡に変化した。以下の実施例において、天然ポリオ
レフィンからフルオロポリマーを含有するブレンドに切
換えるとき、ブラベンダーの供給ホッパーは空で運転さ
せた(あるいは真空にした)。フルオロポリマーの加工
助剤を含有するブレンドは、成分をポリエチレンのバッ
グの中でほぼ2分間激しく震盪することによって調製し
た。次いでブレンドを供給ホッパーに入れた。フルオロ
ポリマーの加工助剤を含有するポリオレフィン供給物か
らフルオロポリマーおよび粘着防止剤を含有するポリオ
レフィンに切換えることによって、同様な手順に従っ
た。
の性能は次のようにして特徴づけた。各供給組成物およ
び選択した溶融加工温度Tpについて、1続きのスクリ
ュー速度、通常30、60、90および120rpmに
ついて押出を実施した。処理量およびダイ圧力pを記録
した。このデータについて、5つの処理量の値、通常1
5、20、25、30および35g/分におけるpの標
準化した値は、2つの括弧でくくったデータ点の間を内
挿することにより計算した。圧力は天然ポリオレフィン
についてp0、フルオロポリマーの加工助剤を含むポリ
オレフィンについてp1、そしてフルオロポリマーおよ
び粘着防止剤を含むポリオレフィンについてp2と表示
した。フルオロポリマーの性能は、5つの処理量の値i
について計算した、それぞれ、量△p1i=(p0i−
p1i)/p0iおよび△p2i=(p0i−p2i)/p0iの平
均である圧力差△p1および△p2により特徴づける。△
p1および△p2の大きい値、および△p1に匹敵する△
p2は望ましい。
る溶融温度の両者として記録した。溶融温度はダイ温度
の設定点から数度だけ異なることがある。溶融温度は、
また、スクリュー速度とともにわずかに変化することが
ある。実施例においてTpとして報告する単一の温度は
ダイ温度の設定点である。
しそして押出機およびダイ本体をMI=1.0をもつL
LDPEおよび20%のシリカのマスターバッチの50
/50ブレンド、次いで100%の同一LLDPEを使
用してよくパージした。置換のダイインサートを準備し
そして設置した。トランスデューサーの目盛り定め後、
天然ポリオレフィン樹脂を流して平衡の条件を確立しか
つ信頼性あるデータが得られていることを確実にした。
天然樹脂について前以て確立した平衡値に達成しない場
合、清浄手順を反復した。あるいは、押出機およびダイ
本体を完全に分解しそしてスクリュー、バレル、ダイア
センブリー、トランスデューサー、および熱電対を、ま
ずモーター駆動黄銅ブラシで、そして最後にアセトン溶
媒で完全に清浄した。次いで、平衡値についての押出試
験を前述したように実施した。
ポリオレフィン樹脂は、GRSN7047、すなわち、
ユニオン・カーバイド・コーポレーション(Union
Carbide Corp.)からのMI=1.0をも
つLLDPEであった。
I=9.0をもつ低密度ポリエチレン中の20重量%の
マスターバッチとしてスーパー・フロス(Super
FlossR)シリカ(マンビレ・セイルス・コーポレ
ーション(Manville Sales Cor
p.))であった(マスターバッチはアンパセト・コー
ポレーション(Ampacet Corp.)から入手
した)。最終押出物中のシリカの濃度は5000ppm
であった。この同一のマスターバッチをパージコンパウ
ンドとして使用した。
M D−4591−87の方法によりDSCで決定した
が、ただし結晶溶融範囲の終点、ここでTm(終点)と
表示する、はASTM E794−85に従い決定し
た。Tm(終点)は試験片全体が溶融する温度と見な
す。図1は、ASTM D−2116−83におけるタ
イプIの商用TFE/HFPコポリマー樹脂についての
DSC溶融トレースを示す。溶融吸熱の幅は、試料中の
ポリマー組成物の分布のためであることがある。タイプ
Iのコポリマーについての融合熱は約20〜24J/g
である。図2は、図1のコポリマーより高いHFP含量
およびその結果より低い溶融温度範囲をもつ、実験のT
FE/HFPコポリマー樹脂についてのDSCトレース
を示す。結晶化度は、また、約10.5J/gのより低
い融合熱により示されるようにより低い。170〜18
0℃のTm(ピーク)をもつTFE/HFPコポリマー
について、融合熱は典型的には8〜14J/gである。
熱履歴は結晶化度に影響を与えることがあるので、DS
C試験片を100℃より高くない温度において乾燥し
た。
レスした0.025〜0.051mmの厚さのフィルム
について赤外分光分析により決定した。TFE/HFP
コポリマーについて、フーリエ変換赤外分光分析を米国
特許第4,380,618号に記載されている方法にお
いて使用した。この方法を適用するとき、約10.18
μmおよび約4.25μmにおいて見出されたバンドの
ピーク吸収を使用したが、これらの正確な波長における
吸収は、それらがまたピーク吸収でないかぎり、使用し
なかった。HFPI×2.1は、現在の19F NMRに
よる目盛り定めに従いHFP含量(モル%)が得られる
であろう。
れている一般的方法に従い、乾燥したコポリマーの粉末
から常温圧縮したほぼ250μmの厚さのフィルムにつ
いて赤外分析(ニコレット(Nicolet)5DX型
計器)により、本発明のTFE/HFPコポリマー中の
カルボン酸および酸フッ化物の末端基の定量的測定を実
施した。問題の末端基を含有するモデルの化合物の吸収
を測定することによって、目盛り定め因子(CF)を決
定した。次いで、末端基のレベルを次の方程式により計
算した: 末端基/106C原子=(吸収×CF)/フィルム厚さ ここでフィルム厚さはμmである。
における吸収を669のCFとともに使用した。酸末端
基の高いレベルの分析はとくに問題であることがある。
なぜなら、結合したおよび遊離の酸末端についての5.
64および5.52μmにおける吸収はオーバーラップ
する傾向があるからである。この研究のために、2.8
1μmにおける遊離酸についての吸収を787のCFと
ともに使用した。他の研究において、2つの酸構造につ
いての5.64および5.52μmにおける吸収はほぼ
同一であることが示されたので、結合した酸末端基のレ
ベルはこれらの2つの吸収の比を取り、そしてこの比に
2.81μmの吸収から得られた遊離酸末端基のレベル
を掛けることによって決定した。
粘度は米国特許第4,380,618号に記載されてい
るように変更したASTM方法D1238−52Tによ
り決定したが、ただし約103Pa.s以下のMVをも
つ試料について833gの重りを使用した。
の水容量を有する、シリンダー状の、水平に配置され
た、水ジャケットをもつ、櫂撹拌のステンレス鋼製反応
器に、48.5部の蒸留水を供給した。反応器を65℃
に加熱し、排気し、TFEでパージし、次いで再び排気
した。次いで反応器中の真空を使用して、水(1.8
部)中の0.055部のゾニル(ZonylR)TBS
界面活性剤の溶液を吸引した。この溶液をすすいで他の
0.88部の水を有する反応器に入れた。次いで反応器
を密閉し、撹拌を38rpmで開始し、そして反応器の
温度を103℃に上昇させた。温度が103℃の定常状
態になった後、圧力が545psig(3.8MPa)
になるまで、HFPを反応器にゆっくり添加した。次い
でTFEを反応器に添加して、最終圧力を600psi
g(4.4MPa)にした。次いで、硫酸アンモニウム
(APS)開始剤の新しく調製した0.45重量%の水
溶液の1.32部を反応器に0.11部/分で送入し
た。その後、重合の残部のために、0.93重量%のA
PS溶液を反応器に0.022部/分で添加した。反応
器の圧力の10psig(0.07MPa)の低下によ
り示されるように重合が開始した後、追加のTFEを反
応器に添加して圧力を600psigに一定に維持し、
そして撹拌機の速度を50rpmに増加し、そしてバッ
チの残部について本質的に一定に保持した。滞留期間を
使用せず、そして0.3部のTFEを重合が開始した後
最初の20分間添加した。最初の加圧後403分で反応
器に添加した合計のTFEは14.5部であった。次い
で撹拌を停止し、TFEの供給を停止し、そして反応器
を冷却した。温度が90℃に到達した後、反応器をガス
抜きし、そして開始剤の供給を停止した。ほぼ大気圧に
ガス抜きした後、反応器を窒素でパージして残留モノマ
ーを除去した。次いで分散液を反応器から排出し、そし
て激しく撹拌することによって凝固してTFE/HFP
コポリマーの粉末を形成し、これを特性決定前に100
〜120℃において真空炉中で乾燥した。この樹脂は
0.6×103Pa.sのMV、8.87のHFPI、
171℃のTm(ピーク)、および204℃のTm(終
点)を有した。
を使用して、合計50.7部の蒸留水および0.081
部のゾニル(ZonylR)TBS界面活性剤を添加し
た。反応器を密閉した後、撹拌機を38rpmで回転
し、そして反応器の温度を108℃に上昇させた。温度
が108℃の定常状態になった後、HFPをその圧力が
550psig(3.8MPa)になるまで反応器にゆ
っくり添加した。次いでTFEを反応器に添加して60
0psig(4.1MPa)の最終圧力を達成した。次
いで、0.85重量%のAPSおよび1.32重量%の
KPSの両者を含有する新しく調製した水溶液の0.6
6部を0.033部/分の速度で20分間添加した。こ
の20分の間に、反応器の圧力の17psig(0.1
2MPa)の低下により示されるように重合は開始し
た。この20分の間隔の間にTFEを添加しなかった。
20分の終わりにおいて、0.2部のTFEの添加によ
り圧力を4.1MPaに戻した。下に示すようにTFE
および開始剤溶液(0.24重量%のAPSおよび0.
36重量%のKPS)を添加して、重合の残部を実施し
た。撹拌機の速度を必要に応じて変化させて、下に示す
TFEの供給速度を達成した。
するように反応器を冷却しそしてガス抜きし、そして分
散液を反応器から排出した。生の分散液の粒度は光子相
関関係分光光度測定により0.07μmであった。分散
液の一部分を20℃に冷却し、次いで激しく撹拌するこ
とによって凝固して粉末を形成し、これを100℃にお
いて真空炉中で乾燥した。分析により、TFE/HFP
コポリマーの樹脂は1.7×103Pa.sのMV、
8.34のHFPI、166℃のTm(ピーク)、およ
び201℃のTm(終点)を有することが示された。
=8.30、Tm(ピーク)=170℃およびMV=
0.2×103を有するTFE/HFPコポリマーの5
重量%溶液を周囲圧において次の手順により調製した。
50mlのエルレンマイヤーフラスコの中に、1.6g
のTFE/HFPコポリマーの樹脂および28.5gの
パーフルオロ(テトラデカヒドロフェナントレン)C14
F24(FluteRPP11、ローン−プーラン(Rh
one−Poulenc))を入れた。装入フラスコを
60℃のシリコーンオイル浴の中に入れそしてガラス被
覆磁磁気撹拌棒で撹拌した。溶解は約30分で起こっ
た。フラスコの壁は溶媒を凝縮するために十分に冷たか
かったので、還流冷却器は不必要であった。室温に冷却
したとき、溶液は透明なゲルを形成し、これは約105
℃に加温すると容易に再溶解した。
コポリマーの溶液を自発生圧力下に4つの異なる溶媒中
で調製した。8mmの外径および1mmの壁をもつホウ
ケイ酸ガラス管を1端で密閉した。次いで溶媒およびポ
リマー粉末を少しずつ導入して、溶媒中のポリマーの5
重量%溶液を調製した。管を7.5〜10cmの最終長
さで密閉したとき、溶媒およびポリマー粉末が一緒に管
体積の約半分を占めるように、十分な溶媒およびポリマ
ー粉末を管の中に入れた。次いで管をアルミニウムブロ
ック中の穴の中に入れ、これを適当に加熱しそして絶縁
した。ブロック中の他の穴は管中の溶解プロセスを観察
するための見る口として働いた。管の異なるレベルのコ
モノマーの組み込みにおいて管の数mm以内に3つの熱
電対を配置して温度を測定し、そしてこの温度は±0.
5℃でコントロールすることができた。
℃/分の速度で増加した。溶解は視的に判定し、そして
溶解が完結した温度をTDと表示した。いったん溶解が
起こったなら、ブロックを5℃の増分で冷却した。ブロ
ックを傾斜させそして溶液の挙動を観察することによっ
て、有意な粘度の増加する点または濁りの開始から再結
晶化が起こった温度TCを推定した。同様に、5℃の増
分で再加熱したとき、再加熱のとき完全な溶解が起こる
温度TM(溶液の融点)を有意な粘度の減少点または濁
りの損失から推定した。使用した溶媒および結果を表1
に示す。
リマー溶 媒 TD(℃) TC(℃) TM(℃) C6F6 a 85-90 75 88 C7F14 b 155 115 155 C10F18 c 100-125 75-100 100-125C14F24 115 80 113a ヘキサフルオロベンゼンb パーフルオロ(シクロヘキサン)c パーフルオロデカリン
E/HFPコポリマーをC14F24中に3つの異なる濃度
で溶解した。表2に示す結果が示唆するように、より低
いポリマー濃度において溶液の安定性はより大きい。
コポリマーのアリコートをフッ素で処理して、重合した
ばかりの1010/106炭素原子から110/106炭
素原子にポリマーの酸末端基の数に減少させた。フッ素
処理は、また、残留界面活性剤の濃度を減少することが
できる。実施例4の手順により調製したC14F24中の5
重量%溶液について、結果はTD=160〜165℃、
TC=155℃、およびTM=160〜165℃であっ
た。これらの値は、フッ素処理前の同一ポリマーについ
ての実施例4および5における値より顕著に高い。DS
Cは重合したばかりの試料とフッ素化試料との間の有意
な差を示さなかった。C14F24は極性溶媒ではないの
で、溶液の挙動の差を説明することは困難である。
の手順により実施例3のそれと同一の5重量%溶液を調
製した。この溶液は室温に冷却するとゲル化したが、再
加熱すると容易に再溶解した。前述のC.W.ブラベン
ダーのための新しいダイインサートをアセトンで清浄
し、約150℃に加熱し、そして溶液の中に150℃に
おいて浸漬した。この溶液はダイインサートを均一に湿
潤することが観察された。過剰の溶液を排液し、そして
インサートを炉内で200℃において2時間焼付けた。
視的検査下に、ダイインサート上のコポリマーの被膜は
均一かつ平滑であるように見え、未被覆の区域は存在し
なかった。インサート上に滴下した水はビーズを形成し
た。被覆したダイインサートをGRSN 7047 L
LDPEの試験押出において60rpmおよび220℃
において使用した。開始時の押出物は透明であり、メル
トフラクチャーは存在せず、そしてダイ圧力は未被覆の
インサートを同一条件下に使用して得られた値のちょう
ど約50%であった。
の手順により、C14F24中のHFPI=8.81および
MV=1.2×103Pa.sのTFE/HFPコポリ
マーの5重量%溶液を調製した。銅、黄銅、アルミニウ
ム、ステンレス鋼、および亜鉛めっきした鋼のクーポン
(ほぼ2.5cm×12.5cm×0.6mm)をアセ
トンで清浄にし、そして周囲温度において溶液の中に1
50℃において浸漬した。過剰の溶液を排液し、そして
金属片を炉内で300℃において一夜焼付けた。被膜の
品質は視的検査により判定してかつ水の非湿潤性により
証明されるようにすぐれていた。金属への被膜の接着
は、実験室用ナイフで被膜を掻取りの困難性により判定
してすぐれていた。
よび1重量%の溶液を調製した。3および5重量%のコ
ポリマー/溶媒系の両者は、室温冷却したとき、ゲル化
したが、1重量%の溶液はゲル化しなかった。顕微鏡の
ガラスのスライドをアセトンで洗浄し、乾燥し、そして
周囲温度において150℃に維持した3種類の溶液の中
に浸漬した。過剰の溶液を排液し、そして異なるスライ
ドを150℃、200℃、または250℃において一夜
焼付けた。プロービングおよび実験室用ナイフを使用す
る掻取りにより判定して、外観または接着における差は
認められなかった。しかしながら、光学および走査型電
子顕微鏡写真下で、被膜の均一性は溶液濃度とともに改
良されるように思われる。
液が周囲温度において安定なかつ流動性のコポリマー/
溶媒系として止まりかつ吹付け技術により支持体に適用
できる近似の濃度限界は2.5重量%であることが確立
された。遠心はC14F24中のTFE/HFPコポリマー
の濃度を変化させなかった。
の同一コポリマーの1重量%の溶液は、室温において安
定なコポリマー/溶媒系を形成した。C10F18中の室温
安定性についての濃度の限界は決定されなかった。
を実施例8におけるように調製した。溶媒が主としてパ
ーフルオロ(トリアミルアミン)(3MからのFluo
rinertRFC−70)である以外、溶液Bを実施
例8におけるように調製した。室温に冷却したとき、後
者の溶液はくもった懸濁液となったが、ゲル化しなかっ
た。撹拌は粘度が低くそしてFC−70のそれに類似す
ると判定されることを示した。遠心後、FC−70中の
TFE/HFPコポリマーの濃度は本質的にゼロであ
り、懸濁を確証した。
(No.1725、McLube)を、室温においてサ
イズ214のOリングのための金型の異なるセクター上
に吹付けた。予熱した金型は、吹付けたとき、室温にお
いて金型と同一の結果を生ずることが発見された。吹付
けた金型をプレス中で177℃において約15分間空に
保持した。次いで、米国特許第4,035,565号に
開示されている種類のパーフルオロエラストマーに基づ
くコンパウンドを、1系列の金型中の金型の中で177
℃において15分間プレス硬化した。結果は系Aおよび
懸濁液Bを吹付けたOリングのキャビティについてとほ
ぼ同一であった。第1サイクルについて、Oリングは表
面上に過剰のTFE/HFPポリマー樹脂の艶消仕上を
有した。第2サイクルについて、Oリングは光沢であ
り、多少の表面の不完全性をもっていた。第3サイクル
について、Oリングは高い光沢性を有した。Oリングは
すべての3つのサイクルについて金型から等しくよく解
放されたOリングはぽんと飛び出て、それらをゆるくす
ることをほとんど刺激しなかった。普通の離型剤を吹付
けたキャビティについて、Oリングを金型から取り出す
ためにいっそう努力を必要とした。
コポリマー/溶媒系を使用した。コポリマー/溶媒系
は、エアゾール吹付け装置(「シュアー・ショット・エ
ロスプレイ(Sure Shot Aerospra
y)」、ミルウォーキー・スプレイアー・マグファクチ
ャリング・カンパニー(Milwaukee Spra
yer Mfg.Co.))を使用して、AS 568
−214型Oリングのための熱(177℃)クロムめっ
きした12キャビティの圧縮金型上に吹付けした。被覆
した金型を空気循環炉中に250℃において30分間入
れ、次いで成形試験のために実験室用プレスに動かし
た。Oリングのサービスのために設計した2つのカーボ
ンブラックを充填したフルオロエラストマーのコンパウ
ンドの各々は、被覆した金型中で177℃において4分
の6プレス−硬化サイクルで成形した。成形した第1コ
ンパウンドは米国特許第3,051,677号に開示さ
れそしてポリオール硬化系を均質混合したタイプのフル
オロエラストマーに基づいた。Oリングの解放は第1の
成形サイクルにおいてすぐれ、次いで第2および第3サ
イクルの間に改良するように思われ、そしてこのコンパ
ウンドを使用する6サイクルの残部において安定した。
成形した第2コンパウンドは米国特許第4,973,6
33号の比較例Aに開示されそしてパーオキシド硬化系
を均質混合したタイプのフルオロエラストマーに基づい
た。Oリングの解放は第1の成形サイクルにおいてすぐ
れたが、このコンパウンドを使用する6サイクルの残部
を通じて漸進的に困難となった。
て硬化したエチレン/プロピレン/ジエン−モノマー
(EPDM)、シリコーン、およびネオプレン(登録商
標)のエラストマーおよびフルオロエラストマーの片を
150℃の溶液の中に浸漬し、過剰の溶液を排液し、乾
燥し、そして炉内で250℃において焼付けた。すべて
のエラストマー支持体上の被膜は輝いておりかつよく接
着していた。
うに被覆しそして乾燥し、次いで177℃において約2
時間焼付けした。被膜はすぐれた品質をもっていると判
定し、そしてEPDMによく接着した。
液を、2片のポリイミドフィルム(KaptonR等級
300HN、デュポン社)上に室温において塗装し、そ
して炉内で200℃において乾燥した。2片を実験室用
プレスの中に塗布した側面を一緒にして入れ、そして3
00℃および417psigにおいて30秒間プレス
し、次いで室温に冷却した。剥離強さは0.2〜0.3
lb/inの範囲であると測定された。
コポリマーの5重量%溶液をフルオリナート(Fluo
rinertR)FC−70中で実施例11におけるよ
うに調製し、そして室温に冷却した。実施例10におけ
るように、低い粘度のくもった懸濁液が生じた。この懸
濁液を2片の商用0.25mmのTFE/HFPコポリ
マーフィルム(TeflonRFEPフルオロカーボン
フィルム1000A、デュポン社)の両側上におよび前
述のポリイミドフィルムおよび2片の高度に磨かれた
0.2mmのアルミニウムフィルムの1側面上に塗装し
た。被膜を200℃において1時間乾燥した。ポリイミ
ドフィルムの間およびアルミニウムフィルムの間のFE
Pフィルムの積層体を300℃および417psigに
おいて30秒間プレスし、次いで室温に冷却した。成分
上に被膜をもたない対照積層体を調製した。引張試験機
で剥離強さを室温において測定した。ポリイミドの積層
体について、被覆された試料は1.8lb/inの剥離
強さを有したが、対照は試験することができなかった
が、結合を示さずそして分離して落下した。アルミニウ
ムの積層体について、被覆試料および対照は、それぞ
れ、4.0および0.5lb/inの剥離強さを有し
た。
1およびMV=0.49×103Pa.sをもつTFE
/HFPコポリマーおよびフッ素で処理して酸末端基を
減少した実施例8のTFE/HFPコポリマーを使用し
て、ホットプレート上でほぼ130℃においてC14F24
中の2.5重量%溶液を調製した。溶液、クロム板、お
よびドクターナイフを空気循環炉内で130℃に予熱し
た。各溶液の薄い湿潤フィルムを炉中で別々のクロム板
上に0.13mmのギャップに設定したドクターナイフ
で引き延ばした。炉内で少なくとも15分乾燥した後、
被覆した板を炉内で250℃においてさらに60分間乾
燥した。各被覆表面の摩擦の動的係数(COF)を、室
温において高密度ポリエチレン(HDPE)の対抗表面
に対して測定した。COFの結果は未フッ素化被膜につ
いて0.16およびフッ素処理した樹脂の被膜について
0.13であり、これに対して未被覆クロムについて
0.19およびHDPEに対して焼結したPTFEにつ
いて0.11であった。クロムへの両者の被膜の接着は
非常にすぐれているように思われた。
HFPコポリマーの樹脂の1重量%溶液を120℃にお
いて調製し、そして室温に冷却した。それらの潤滑性を
改良するために、0.36mmの直径のステンレス鋼の
ワイヤを次のようにして被覆した。ワイヤを1,1,2
−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン(CF
C−113)中に5分間浸漬することによって脱脂し、
空気乾燥し、そしてコポリマー/溶媒系を充填した内径
3.2mmの管の中で室温において浸漬被覆した。空気
乾燥後、被覆したワイヤを空気循環炉中で120℃にお
いて10分間さらに乾燥し、次いで250℃において6
0分間乾燥した。被覆したワイヤは、顕微鏡下で25×
の倍率で検査したとき、平滑であるように思われた。ワ
イヤは潤滑であると感じられ、そして被膜はこすること
によって除去されるように思われなかった。
マーの樹脂を使用して、撹拌しながら約120℃(1〜
3重量%)または約140℃(4〜5重量%)において
溶解することによってC14F24中の1、2、3、4およ
び5重量%の溶液を調製した。撹拌しないで室温に冷却
したとき、3〜5重量%溶液は固体のゲルを形成し、2
重量%溶液はゆるいが、まだ流動性のゲルを形成し、そ
して1重量%溶液は低い粘度のコポリマー/溶媒系に止
まった。実施例9の結果と一緒にすると、これらの観察
が示唆するように、系が周囲温度において安定かつ流動
性に止まる濃度の限界はコポリマーの組成とともに変化
することがある。
し、そして溶液温度が周囲温度に近くなったとき、撹拌
を停止した。溶液のいずれもゲル化せず、そして5重量
%のコポリマー/溶媒系は容易に流動性であった。3〜
5重量%の系の粘度は、濃度とともに増加する速度で、
経時的に増加することが観察された。ある日数にわたっ
て、3〜5重量%の系は、それらがゆるいゲルとして記
載することができるまで、粘度が増加した。それらのい
ずれも、前述したように静止の冷却から生ずる、固体の
ゲルを形成しなかった。これらのゆるいゲルは撹拌によ
り容易に破壊し、そして再撹拌した系は徐々にゆるい状
態に再び戻った。1〜3重量%のコポリマー/溶媒系に
おいて、経時的変化はほとんどあるいはまったく観察さ
れなかった。
ー/溶媒系を室温において使用して、0.25mmのギ
ャップに設定したドクターナイフを使用して、また、室
温においてクロム板を被覆した。湿潤フィルムを室温に
おいて一夜乾燥し、次いで炉内で275℃において30
分間加熱した。被膜は高温において実施例14の被膜よ
り平滑であることが観察された。
にコポリマーを溶解することによって調製されたコポリ
マーの溶液が、冷却されかつ冷却の間にコポリマー/溶
媒系となる、すなわち、粘度が減少するとき、その溶液
を撹拌することの有益な効果を示し、そして室温への冷
却の間にコポリマーの濃度がそれ自体系のゲル化を引き
起こす場合、撹拌は、また、ゲル化を防止し、ここで流
動性の安定なコポリマー/溶媒系が室温において存在す
る。
規なTFE/HFPコポリマーの流動性の安定なコポリ
マー/溶媒系の調製方法におけるそれ以上の改良を開示
する。前述したように、撹拌を伴う冷却の間、減少した
濃度のポリマー/溶媒系は溶液から形成する。実施例1
6Aの場合におけるように系が室温に到達したとき撹拌
を停止する場合、系の粘度は室温において放置するとき
増加することがある。系が室温に到達した後、系をさら
に撹拌するとき、これは系の粘度をさらに減少すること
が発見された。撹拌を停止しかつ系を室温において貯蔵
するとき、系は粘度を有意に増加しないことがある、す
なわち、その粘度は安定化する。あるいは、粘度は系の
放置のとき増加することがあるが、もとのより低い粘度
は撹拌により容易に回復することができる。溶液および
ポリマー/溶媒系の撹拌は、局存化した粘度の増加が起
こることができないように、剪断を流体全体に加える撹
拌または他の手段により便利に実施することができる。
質のTFE/HFPコポリマー(8.8のHFPI=お
よび1.18×103Pa.sの溶融粘度)をC14F24
溶媒に撹拌しながらゆっくり添加し、次いでこの媒質を
油浴中で連続的に撹拌しながら約140℃に加熱して、
このコポリマーの5重量%、6重量%、および7重量%
の3つの溶液を調製した。次いで、これらの溶液を撹拌
しながら放冷した。撹拌を提供する磁気撹拌機で、5重
量%溶液を冷却の間撹拌した。この撹拌機は、冷却の間
に増粘する大きい傾向を示す他の溶液を撹拌するために
十分なトルクをもたなかった。6重量%溶液はオーバー
ヘッドの空気モーターの撹拌機で撹拌し、そして7重量
%溶液はオーバーヘッドの電気モーターの撹拌機で撹拌
し、こうしてすべての3つの溶液は、室温に到達したと
き、安定な流体であった。この冷却の間に、溶液はわず
かにくもってきた、すなわち、濁ってきた。生ずるコポ
リマー/溶媒系が室温に到達した後、撹拌を約23時間
続けた。この撹拌を停止した後、3つの媒質の各々は流
動性であった、すなわち、それらの各々は圧力をほとん
どあるいはまったく加えないでかつ流れた後もとの形状
に回復(変形)する傾向なしに流れることができた。こ
の実施例において、3つの系は注入可能でありかつ支持
体の浸漬被覆のために有用であることによって流動性を
示した。浸漬被覆は0.3mmの直径のステンレス鋼の
ワイヤを室温において流動性の系の中に浸漬することに
よって実施した。ワイヤの各々上に生ずる被膜を45℃
において乾燥しそして275℃において30分間焼付け
て、ワイヤの各々の上に連続的被膜を形成した。5重量
%コポリマー系はモーターオイルに匹敵する粘度を有
し、そしてこの系を室温において7カ月間貯蔵した後、
6および7重量%のコポリマー系は、また、ある時間期
間の間に粘度の安定性を示したが、放置すると粘度はゆ
っくり増加した。しかしながら、これらの系はゲル化せ
ず、そしてそれらのもとのより低い粘度は追加の撹拌に
より回復することができた。室温に到達後より短い撹拌
で、この粘度の安定性に到達することができ、そしてよ
り大きい量、例えば、約10重量%のコポリマーを含有
する安定な、流動性コポリマー/溶媒系を得ることがで
きることが考えられる。
室温において沈降する傾向を有するコポリマーの懸濁液
に適用することができる。溶媒中のコポリマーの懸濁粒
子は冷却の間に形成したコポリマーのゲルのような源か
らのものであることがあり、次いでこれは冷却の間の撹
拌により非常に微細な粒子に破壊される。コポリマーの
より高い比率は、ここにおいて前述したように、安定な
系に比較してこのコポリマーの懸濁液について存在する
ことがある。
樹脂の溶液を、C14F24中で120℃において0.1
5、0.30、0.75、1.5および3.0重量%の
濃度で調製し、そして120℃において次の被覆作業に
おいて使用した。シリコンウェーファーをけがき、約
2.5cm平方の片に切断し、塩化メチレン中のソーキ
ングで清浄にし、そして真空炉中で150℃において乾
燥した。シリコンの正方形体を120℃に維持した溶液
の各々の中に浸漬し、30分間保持し、次いで溶液から
2cm/分の速度で取り出した。被覆した正方形体をホ
ットプレート上で空気中で120℃において乾燥した。
生ずるフィルムの厚さはエリプソメトリー[Macro
molecules 24、5948(1991)]に
より分光測定エリプソメーター(Sopra)を使用し
て測定し、そして表面の品質を水との接触角度により評
価した[G.M.BartenevおよびV.V.La
rvrentev、Friction and Wea
r of Polymers、Tribology S
eries、6、Elsevier(1981)]。表
3中の結果が示すように、57オングストローム程度に
薄い低い表面エネルギーのフィルムを作った。0.15
重量%溶液で被覆したウェーファーの原子力顕微鏡検査
[Science News 135、200(198
9)]による特性決定は、裸のシリコンウェーファーの
表面の平滑特性をもつ領域の検出に基づいて、被膜の被
覆が多分不完全であることを示した。これらの観察が示
唆するように、この被覆技術によりこの特定の支持体上
で、完全にこのコポリマーの特徴を示すフィルム表面を
達成するためには、少なくとも約0.5重量%の濃度が
必要とされる。3つの最も濃縮された溶液で被覆された
シリコン正方形体を、再びホットプレート上で204℃
において5分間加熱し、被覆フィルム厚さの有意な変化
はなかった。
TFE/HFPコポリマーの3重量%溶液を使用して、
回転被覆により直径5.1cmのシリコンウェーファー
上に被膜を適用した。約105℃の内部空気温度にコン
トロールしたチャンバーの中に回転コーターの回転段階
を囲んだ。少量、約1〜2mlの100℃に維持した溶
液を静止ディスクの中央にピペットで配置し、次いで選
択した速度で回転した。ディスクを約2分間回転し、こ
れにより被膜の乾燥を確実にし、チャンバーから取り出
し、室温に冷却し、次いでコポリマーのフィルムの厚さ
をエリプソメトリーにより測定した。回転速度および生
ずるフィルム厚さを表4に示す。
樹脂を、実施例に対する序論に記載した評価手順によ
り、押出加工助剤として試験した。押出実験の結果を表
5に要約する。△p2を△p1と比較すると、フルオロポ
リマーの添加剤は、粘着防止剤が存在するときでさえ、
その例外的効果を保持することが示される。最後の列に
より示されるように、Tpは約25℃よりわずかに下か
らTm(終点)以上の範囲であった。
る剪断凝固により単離した。加工助剤として評価したと
き、88℃の凝固からの乾燥コポリマー粉末は有効さに
有意に劣り、△p2は3つの試験温度についてわずかに
27〜40%の範囲であった。これは、より低い温度に
おける凝集生成物と同様に、樹脂の凝集物がポリオレフ
ィンの中に混入したとき容易に解離しないことの指示と
して解釈される。
び単離法の詳細を変更して、実施例1および2の方法に
より一般的に調製した、1系列のTFE/HFPコポリ
マーは表6に記載する性質を有した。これらの材料を表
に示す温度Tpにおいて、実施例に対する序論に前述し
た押出手順により試験した。TFE/HFPコポリマー
の樹脂の濃度は500または1000ppmであった。
この範囲におけるTFE/HFP樹脂濃度を使用する性
能の系統的変化は認識されず、それゆえ値は表されてな
い。△p1および△p2の値を生データから計算しそし
て、それぞれ、図3および図4においてTm(終点)−
Tpに対してプロットする。実施例1の樹脂についての
データは表6中の試料No.7として表わされており、
そしてプロットの中に含められている。フルオロポリマ
ーの最大の有効性はTp付近のTm(終点)の値であ
る、すなわち、Tm(終点)−Tpについてゼロ付近で
ある。有効性はTm(終点)−Tpの正の値に及び、米
国特許第3,125,547号(Blatz)に教示さ
れているようにフルオロポリマーは完全に溶融する必要
はないことを示す。
してHFPI=8.52、Tm(終点)=165℃、T
m(終点)=203℃およびMV=1.0×103P
a.sを有するTFE/HFPコポリマーを加工助剤と
してTp=225℃において一般的手順により評価した
が、ただしシリカの代わりにタルク(ABT2500、
Pfizer Minerals,Pfizer、In
c.)を粘着防止剤として時々使用した。測定は100
〜1000ppmのTFE/HFPコポリマーの樹脂濃
度範囲にわたって実施したが、1000ppmにおける
2つの場合の操作において、TFE/HFPコポリマー
の樹脂の10%の濃度において5分間または25%の濃
度において3分間粘着防止剤を使用しないで操作を前以
て実施した。粘着防止剤を使用するとき、タルク濃度は
5000ppmであった。表7の結果が示すように、T
FE/HFPコポリマーは粘着防止剤の不存在下におよ
び粘着防止剤としてタルクを使用して広い濃度範囲にわ
たって均一に有効であり、そしてそれは粘着防止剤とし
てシリカを使用して300ppm以下で有効さに劣る。
平衡押出状態に到達する時間はTFE/HFPコポリマ
ーの濃度とともに変化することが観察された。300p
pmにおける平衡速度は中間でありそして1000pp
mにおける速度にほとんど等しかった。10%および2
5%における予備的作業は非常により速い平衡を生じ
た。
価に従い、米国特許第2,968,649号の方法によ
り製造したフッ化ビニリデン(VF2)およびHFPの
エラストマーのコポリマーの1000ppmをフルオロ
ポリマーの加工助剤として使用した。エラストマーのモ
ル組成はほぼVF2/HFP=78/22でありそして
ガラス転移温度Tgは約−23℃であった。このポリマ
ーは米国特許第3,125,547号(Blatz)の
実施例のいくつかにおいて使用されているものに類似す
る。試験温度は250℃であった。単一の試験温度を使
用した。なぜなら、エラストマーは結晶融点をもたずそ
してすべての合理的ポリオレフィン加工温度はTgより
かなり上であるからである。試験結果は△p1=33%
および△p 2=39%であった。粘着防止剤を添加した
とき、このフルオロポリマーの性能は妨害されなかった
が、性能のレベルは図3および図4に示す実施例20の
ポリマーが示した性能のよりすぐれた範囲より実質的に
低かった。
ク)=128℃およびTm(終点)=140℃をもつ低
分子量TFEホモポリマーを加工助剤として1000p
pmにおいてTp=150℃および204℃で評価し
た。△p1は、それぞれ、1.8%および1.1%であ
った。これらの値は問題の値より低過ぎるので、△p2
の測定を省略した。Tmに基づいて、このポリマーは米
国特許第3,125,547号(Blatz)の実施例
IIIにおいて試験したものに非常に類似すると判定さ
れる。
ためにはLLDPEについての通常のTpより下であり
過ぎる融点をもつ可能性を試験するために、Tm(ピー
ク)=190℃およびTm(終点)=204℃をもつ他
の低分子量TFEホモポリマー(パーフルオロテトラコ
サン)を1000ppmにおいてTp=185℃、20
4℃、および225℃で評価した。それぞれ、△p1=
9.7%、4.4%、および1.2%。△p2の測定を
再び省略した。このTFEホモポリマーは実施例20の
TFE/HFPコポリマーのいくつかに匹敵するTmを
有するが、Tmに近いTpについてそれらのコポリマー
の顕著な性能を示さない。
ホモポリマーの溶融粘度は0.1×103Pa.sより
非常に低い、すなわち、溶融粘度はここに開示する溶融
粘度の測定に使用した方法による測定が不可能なほど低
い。
E/HFPコポリマーの樹脂の一部分を、前述したよう
にフッ素ガスで処理した。赤外分析において、カルボン
酸および酸フッ化物末端基の組み合わせた濃度は、フッ
素化前の369/106C原子から単一のフッ素処理に
よる40/106C原子に、次いで第2フッ素処理によ
る20/106C原子に減少することが示された。もと
のおよびフッ素処理した樹脂を、実施例に対する序論に
記載した押出手順により、260℃において試験した。
表8に要約する結果が示すように、米国特許第5,13
2,368号がその中で研究したポリマーについて教示
していることと反対に、フッ素処理は本発明のフルオロ
ポリマーの加工助剤としての有効性を障害しない 表8.末端基の数および加工助剤の性能 末端(ppm) △p1(%) △p2(%) 369 60.6 48.6 40 62.7 62.8 20 65.4 63.9
点)=204℃、および850/106C原子の酸末端
基数を有する、実施例9のTFE/HFPコポリマー
を、実施例に対する序論に記載した手順により、加工助
剤として1000ppmおよびTp=204℃において
試験したが、ただし5000ppmのタルクを粘着防止
剤として使用した。これらの条件下に、△p1=50.
0%および△p2=50.8%。このコポリマー樹脂の
種々の試料をフッ素で処理して、カルボン酸および酸フ
ッ化物末端の数を49〜244/106C原子の範囲に
減少した。それらの処理した試料を60rpmのみのに
おける押出試験において評価し、それらについての結果
は30〜120rpmの範囲にまたがるスクリュー速度
にわたる平均に近似することが発見された。結果は△p
1=47.6〜54.2%および△p2=47.2〜5
3.4%の範囲に密に集中し、そして官能的末端基の数
とともに系統的変化を示さなかった。
を、加工助剤として200ppmの濃度およびTp=2
04℃において前述の一般的手順により評価した。パー
フルオロエラストマーは、下表9に試験結果とともに記
載する特許文献に従い製造された、TFEおよびPMV
Eと異なる硬化部位のモノマーとのコポリマーであっ
た。
マーは本発明の高度にフッ素化された部分的に結晶質の
コポリマーの例外的な性能を示さない。
3号の手順に一般的に従い重合媒質として水および連鎖
移動剤として1,4−ジヨードパーフルオロブタンを使
用して、部分的に結晶質のTFE/HFPコポリマーを
製造した。このポリマーは33重量%のPMVEを含有
し、そしてTm(ピーク)=200℃、Tm(終点)=
225℃、およびMV=6.5×103Pa.sをAS
TM D−1218を250℃においてを有した。50
0ppmおよびTp=250℃において加工助剤として
評価したとき、△p1=47%。△p2は測定しなかっ
た。値△p1=47%は図3におけるプロット上によく
合致し、溶融および加工温度の関係が同一である場合、
この過フッ素化ポリマーはTFE/HFPコポリマーに
非常に類似した機能を有することを示す。さらに、この
結果および比較例Dの結果を組み合わせると示されるよ
うに、非常に高いフッ素含量をもつフルオロポリマー
は、また、加工助剤として例外的性能を生ずるためには
部分的に結晶質でなくてはならない。
より一般的に製造され、HFPI=5.47、Tm(終
点)=241℃、およびTm(終点)=305℃をもつ
TFE/HFPコポリマーの試料を加工助剤として試験
した。コポリマー粉末の濃度は1000ppmでありそ
してTp=225℃、250℃、および275℃。それ
ぞれ、△p1=10%、36%、および42%。粘着防
止剤は225℃において試験しなかったが、他の2つの
温度について、それぞれ、△p2=29%および15
%。これらのデータを図3および図4上に配置すると示
唆されるように、本発明のポリマーの性能は本発明のT
FE/HFPコポリマーについて認識されるパターンを
たどることができるが、Tpは匹敵する性能を実現する
ために望ましくないほどに高くなくてはならない。この
コポリマーは米国特許第4,075,362号(Con
cannon)において使用されているコポリマーと名
目上同一である。
ー(HostaflonRTFBX−7100、Hoe
chst)を、実施例に対する序論に記載した評価手順
により、押出加工助剤として試験した。この試験のため
に、濃度は1000ppmそしてTp=180℃および
225℃。結果は、それぞれ、△p1=35.4および
48.9%および△p2=30.8および44.6%で
あった。このターポリマーのDSC分析はTm(ピー
ク)=165℃およびTm(終点)=192℃を生じた
が、NMR分析は組成が約TFE/HFP/VF2=5
1/16/32重量であることを示した。この組成は約
1重量%のポリマー中の水素含量に翻訳される。この結
果が示すように、Tm(終点)がTpに近いとき、加工
助剤として驚くべきほどによりすぐれた性能は過フッ素
化されていない,高度にフッ素化された部分的に結晶質
のポリマーに及ぶ。
コポリマーの1.5重量%溶液を使用した。ゴルフボー
ルの射出成形の金型を空気炉内でほぼ204℃に加熱
し、次いで炉から取り出した。まだ温かい間、ポリマー
と接触する金型の表面をコポリマー溶液で塗装した。金
型片を空気で冷却し、次いで射出成形のサービスにおい
て、インサートのコアの回りに成形のアイオノマー樹脂
を配置した。金型は5日/週でほぼ12週間70秒以下
の金型サイクル時間で、適切な離型のためにTFE/H
FPコポリマーの被膜の更新を必要としないで、操作さ
れた。同一製品を同一成形条件下に成形するが、離型用
滑剤を使用する、従来の経験において、サイクル時間は
より長くそして15〜30サイクル毎に離型用滑剤を再
適用することが必要であった。金型をTFE/HFPコ
ポリマーで被覆した後、滑剤の使用は不必要であった。
使用して、ほぼ15cm平方および厚さ1mmのプレー
トを成形した。適当な寸法の黄銅のフレームを1枚のポ
リイミドフィルム(KAPTONR、デュポン社)上に
配置した。コポリマー粉末(65g)をフレームの正方
形の開口部に配置し、そして均一に分布させた。充填し
たフレームを他の1枚のポリイミドフィルムでカバー
し、そしてこのアセンブリーを203℃に加熱した実験
室用プレスの熱盤の間に配置した。プレスを閉じてアセ
ンブリーとわずかに接触させ、その位置に5分間保持
し、次いで完全に閉じた。10,000lb(4545
kg)において5分後、アセンブリーをホットプレスか
ら取り出し、そして25℃の水冷定盤をもつ他のプレス
に直ちに移した。冷却したとき、ポリイミドフィルムを
アセンブリーから剥ぎ取り、そしてプレートをフレーム
から取り出した。プレートは視的に無色透明であり、そ
して1つのへり付近の小さい領域を除外して曇りを含有
しなかった。同一手順により成形した17の追加のプレ
ートは、肉眼の検査により曇りをもたないことが認めら
れた。
のDSCのトレースである。
DSCのトレースである。
E/HFPコポリマーを使用して生ずる粘着防止剤不含
ポリエチレンの押出圧力の減少/Tm(終点)とTpと
の間の差のプロットである。
E/HFPコポリマーを使用して生ずる粘着防止剤含有
ポリエチレンの押出圧力の減少/Tm(終点)とTpと
の間の差のプロットである。図3および図4における線
は図面中のデータから引き出された結論を表し、そして
データに対する数学的適合の結果ではない。
Claims (8)
- 【請求項1】 6.4〜9の範囲のヘキサフルオロプロ
ピレン指数(HFPI)を有するテトラフルオロエチレ
ンおよびヘキサフルオロプロピレンの部分的に結晶質の
コポリマー。 - 【請求項2】 7.3〜9.0の範囲のヘキサフルオロ
プロピレン指数(HFPI)によって特徴づけられるヘ
キサフルオロプロピレン含量を有する請求の範囲1のコ
ポリマー。 - 【請求項3】 前記コポリマーの溶融粘度(MV)が
0.1×103〜10×103Pa.sの範囲である請求
の範囲1のコポリマー。 - 【請求項4】 30重量%までのコポリマーの濃度を有
する、高度にフッ素化されたシクロアルカンまたは芳香
族溶媒中の請求の範囲1のコポリマーの溶液。 - 【請求項5】 コポリマーが0.1×103〜10×1
03Pa.sの範囲の溶融粘度(MV)を有する請求の
範囲4の溶液。 - 【請求項6】 被膜が請求の範囲1のコポリマーからな
る、被膜で被覆された支持体からなる被覆された製品。 - 【請求項7】 前記コポリマーが0.1×103〜10
×103Pa.sの範囲の溶融粘度(MV)を有する特
許請求の範囲6の被覆された製品。 - 【請求項8】 2つの製品を合致する接触にさせ、前記
製品の少なくとも1つは被膜が請求の範囲1のコポリマ
ーからなる、被膜で被覆された支持体からなる被覆され
た製品であり、少なくとも接触領域をコポリマーの融点
以上に加熱し、そして結合を形成するために十分な圧力
を加えることからなる、2つの製品を一緒に結合する方
法。
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