JP2001514317A - 改良されたフッ素重合体組成物 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
配合固体組成物は、フィブリル化されていない状態のフィブリル化し得るPTFEポリマーと、少なくとも1種のエラストマー成分とを含むものである。該組成物は、微細繊維強化固体組成物及びこれから製造された製品を製造するのに有用である。
Description
【0001】
本発明は、一般に、フッ素重合体組成物に関する。特に、本発明は、フルオロ
エラストマーおよび微粒子フルオロプラスチック材料の水性配合物から単離され
る改良された組成物に関する。改良された組成物は、微細繊維強化フッ素重合体
組成物の開発における処理しやすい中間体として特に有用である。
エラストマーおよび微粒子フルオロプラスチック材料の水性配合物から単離され
る改良された組成物に関する。改良された組成物は、微細繊維強化フッ素重合体
組成物の開発における処理しやすい中間体として特に有用である。
【0002】
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)は多くの側面において普通とは異な
るポリマーである。それは、炭素−フッ素結合の強度および嵩高いフッ素原子に
よるその炭素−炭素結合の遮蔽の結果として、その化学的不活性さにおいて例外
的である。PTFEは、高温での応用に対し、例外的に有用なものである。なぜ
なら、それは高い融点を有しており、かつ、高温において化学的不活性さを維持
しているからである。さらに、PTFEの普通ではない低摩擦係数、表面自由エ
ネルギーおよび誘電定数のすべてが、その普通ではない形態学的構造を証明する
。それらの非常に魅力的な性質は、PTFEに最終用途への応用の幅広い配列に
おける有用さをもたらすが、それらはまた、PTFEのいくつかの性能を特徴づ
ける通常ではない一連の問題、ならびにPTFEに基づく組成物の加工における
困難さを導く。
るポリマーである。それは、炭素−フッ素結合の強度および嵩高いフッ素原子に
よるその炭素−炭素結合の遮蔽の結果として、その化学的不活性さにおいて例外
的である。PTFEは、高温での応用に対し、例外的に有用なものである。なぜ
なら、それは高い融点を有しており、かつ、高温において化学的不活性さを維持
しているからである。さらに、PTFEの普通ではない低摩擦係数、表面自由エ
ネルギーおよび誘電定数のすべてが、その普通ではない形態学的構造を証明する
。それらの非常に魅力的な性質は、PTFEに最終用途への応用の幅広い配列に
おける有用さをもたらすが、それらはまた、PTFEのいくつかの性能を特徴づ
ける通常ではない一連の問題、ならびにPTFEに基づく組成物の加工における
困難さを導く。
【0003】 PTFEの不活性さおよび不溶性は、浸透圧法などの直接的で、従来の方法に
よるPTFE成分の分子量を特徴づけることを、事実上不可能にする。先行技術
は典型的には、分子量の指標として、溶融物から制御された冷却速度で再結晶し
た後に比重を決定するなどの、間接的手段によるものに頼っている。PTFEの
分子量が大きくなればなるほど、その鎖の長さは長くなり、そしてそれをより高
度に整列させ(結晶化させ)、そしてそれゆえ、緻密な構造に再結晶化すること
がより困難となる。したがって、いかなる所与の結晶化レベルでの、そして、特
定された熱履歴でのPTFEの比重の測定は、間接的な分子量の測定となる。結
晶化度は、X線結晶法または熱量法により独立に評価することができ、そして先
に記載した速度(標準比重(SSG)という)でPTFE溶融物を冷却(再結晶
)することにより得られた比重は、分子量の尺度として一般に使用されている。
よるPTFE成分の分子量を特徴づけることを、事実上不可能にする。先行技術
は典型的には、分子量の指標として、溶融物から制御された冷却速度で再結晶し
た後に比重を決定するなどの、間接的手段によるものに頼っている。PTFEの
分子量が大きくなればなるほど、その鎖の長さは長くなり、そしてそれをより高
度に整列させ(結晶化させ)、そしてそれゆえ、緻密な構造に再結晶化すること
がより困難となる。したがって、いかなる所与の結晶化レベルでの、そして、特
定された熱履歴でのPTFEの比重の測定は、間接的な分子量の測定となる。結
晶化度は、X線結晶法または熱量法により独立に評価することができ、そして先
に記載した速度(標準比重(SSG)という)でPTFE溶融物を冷却(再結晶
)することにより得られた比重は、分子量の尺度として一般に使用されている。
【0004】 PTFEのある物理的性能が、分子量および結晶化度(ブレア・ジョン、フロ
ロカーボン、ポリマーズ、「エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・
アナリシス」、第15巻、73〜93頁(Blair, John A., F luorocarbons, Polymers , "Encyclopedi a of Industrial Analysis," vol. 13, pps. 73−93))の強力な関数であることは、よく確立されている。例
えば、最も市販されているPTFEの成形粉は、結晶化度に応じて、約2.16
〜2.25の間のSSGに相当する非常に高い分子量を有している。高分子量は
、適正な引張強度および実質的にワックス状のポリマーの典型的な末端用途に要
求される伸びを開発するために必要である。
ロカーボン、ポリマーズ、「エンサイクロペディア・オブ・インダストリアル・
アナリシス」、第15巻、73〜93頁(Blair, John A., F luorocarbons, Polymers , "Encyclopedi a of Industrial Analysis," vol. 13, pps. 73−93))の強力な関数であることは、よく確立されている。例
えば、最も市販されているPTFEの成形粉は、結晶化度に応じて、約2.16
〜2.25の間のSSGに相当する非常に高い分子量を有している。高分子量は
、適正な引張強度および実質的にワックス状のポリマーの典型的な末端用途に要
求される伸びを開発するために必要である。
【0005】 低分子量において、PTFEは、その低い摩擦の係数は維持するが、非常に弱
く、かつ、脆くなる。低分子量PTFEは、典型的には砕けやすい粉末であり、
それは非常に高度に結晶性であり、そして乾燥潤滑剤としての用途を有している
。
く、かつ、脆くなる。低分子量PTFEは、典型的には砕けやすい粉末であり、
それは非常に高度に結晶性であり、そして乾燥潤滑剤としての用途を有している
。
【0006】 低分子量と高分子量PTFEの間における挙動の重要な相違は、その高度な結
晶化状態において、重合条件と同様に、機械的せん断応力での処理を行うような
場合に、高分子量PTFEをフィブリル化する性質にある。低分子量PTFEは
、一方において、低応力で簡単にその極限伸びに到達し、そして、高度に結晶性
の高分子量PTFEが、せん断変形のもとで、実質的にその形態学的特長を変化
させ、繊維の広大な網目構造を形成しながら、潤滑性(低摩擦係数)の粉末に崩
壊する。これは、成長するポリマー鎖が、非常に高い度合いの結晶化度の、高度
に組織化された、緻密で、きっちりと充填された球状または棒状である、水系の
、分散−重合した、高分子量PTFEの場合に最も明白である。棒状の粒子が存
在する場合、それは典型的には長さと直径の比(L/D)が、2〜3:1であり
、そして直径は典型的には0.1ミクロン(μ)のオーダーである。球状の粒子
は、典型的には、光分散法により測定して、約0.2〜0.3μの直径を有して
いる。それらの非常に高い結晶化度および高分子量のために、それらの粒子をフ
ィブリル化して棒状構造にすることは、本願例および図1および4などの、以下
に示したSEM顕微鏡写真に示したような、相対的に低い機械的せん断力で処理
した場合に可能であり、非常に高いL/D比を有する繊維を形成する。それらの
PTFE繊維は、凝集構造を形成する能力を有しており、この凝集構造は、高分
子量PTFEの棒状凝集物が、フィブリル化されたおよびフィブリル化されてい
ないPTFEのポリマー塊内で微細繊維強化物として機能する。そのような構造
の存在は、それらが存在するポリマーマトリックスの引張弾性率および強度の増
大をもたらし、そして、この理由から、微細繊維強化として言及してもよい。そ
のような繊維の形成が生じる場合は、引続く工程の間、物理的取り扱いの困難さ
を引き起こす、増大する繊維のもつれ合いの制御不能を避けるために、適用され
るせん断力のレベルと方向を非常に注意深く制御しなければならない。
晶化状態において、重合条件と同様に、機械的せん断応力での処理を行うような
場合に、高分子量PTFEをフィブリル化する性質にある。低分子量PTFEは
、一方において、低応力で簡単にその極限伸びに到達し、そして、高度に結晶性
の高分子量PTFEが、せん断変形のもとで、実質的にその形態学的特長を変化
させ、繊維の広大な網目構造を形成しながら、潤滑性(低摩擦係数)の粉末に崩
壊する。これは、成長するポリマー鎖が、非常に高い度合いの結晶化度の、高度
に組織化された、緻密で、きっちりと充填された球状または棒状である、水系の
、分散−重合した、高分子量PTFEの場合に最も明白である。棒状の粒子が存
在する場合、それは典型的には長さと直径の比(L/D)が、2〜3:1であり
、そして直径は典型的には0.1ミクロン(μ)のオーダーである。球状の粒子
は、典型的には、光分散法により測定して、約0.2〜0.3μの直径を有して
いる。それらの非常に高い結晶化度および高分子量のために、それらの粒子をフ
ィブリル化して棒状構造にすることは、本願例および図1および4などの、以下
に示したSEM顕微鏡写真に示したような、相対的に低い機械的せん断力で処理
した場合に可能であり、非常に高いL/D比を有する繊維を形成する。それらの
PTFE繊維は、凝集構造を形成する能力を有しており、この凝集構造は、高分
子量PTFEの棒状凝集物が、フィブリル化されたおよびフィブリル化されてい
ないPTFEのポリマー塊内で微細繊維強化物として機能する。そのような構造
の存在は、それらが存在するポリマーマトリックスの引張弾性率および強度の増
大をもたらし、そして、この理由から、微細繊維強化として言及してもよい。そ
のような繊維の形成が生じる場合は、引続く工程の間、物理的取り扱いの困難さ
を引き起こす、増大する繊維のもつれ合いの制御不能を避けるために、適用され
るせん断力のレベルと方向を非常に注意深く制御しなければならない。
【0007】 溶融粘度は、PTFEなどのポリマーの分子量について、他の普通に測定され
た代用である。380℃で普通に測定すると、高分子量PTFEの溶融粘度は、
典型的には約1010〜1012ポイズである。高分子量PTFEは、結晶性が
高レベルである場合に、容易に上記で議論したタイプの繊維を形成する。380
℃での溶融粘度は減少するが(低分子量であることを示す)、しかしながら、フ
ィブリル化するPTFEの能力は極めて低下する。約109ポイズより下におい
て、PTFEはより脆く、砕けやすい材料になる。
た代用である。380℃で普通に測定すると、高分子量PTFEの溶融粘度は、
典型的には約1010〜1012ポイズである。高分子量PTFEは、結晶性が
高レベルである場合に、容易に上記で議論したタイプの繊維を形成する。380
℃での溶融粘度は減少するが(低分子量であることを示す)、しかしながら、フ
ィブリル化するPTFEの能力は極めて低下する。約109ポイズより下におい
て、PTFEはより脆く、砕けやすい材料になる。
【0008】 PTFEと、エラストマーなどの他の重合性化合物を結合し、多成分システム
を形成するための多くの試みが、先行技術において行われている。そのような多
成分システムの性質を制御するための、かなり洗練された方法が開発されており
、当業者は、そのような多成分システムから作られた最終生成物の種々の所望の
性能を増大することができる。「ゴムで強化された」プラスチックは、そのよう
な強化の良い例である。
を形成するための多くの試みが、先行技術において行われている。そのような多
成分システムの性質を制御するための、かなり洗練された方法が開発されており
、当業者は、そのような多成分システムから作られた最終生成物の種々の所望の
性能を増大することができる。「ゴムで強化された」プラスチックは、そのよう
な強化の良い例である。
【0009】 それらの多成分システムを作る際に、「微細結晶ポリマー」、すなわち、塗装
およびキャスト用流体のように、エラストマーおよびプラスチックポリマーの乳
濁液および分散液を、当業者はいくつかの成功と共に使用している。そのような
流体、微細結晶状態の配合物、などを適用するための種々の方法が開発されてお
り、必要に応じて、極端に短い期間の時間および驚くべき高い温度において、薄
膜を熱的に強化することを当業者に可能にしている。短いインターバルの加熱工
程は、驚くべきことに、非常に本質的に異なるメルトフローのものにおいてさえ
、微細粒子の相溶性のある配合物を生じる。例えば、それらの方法は、それらの
高い粘度または分子量のために押出しができないことがわかっているポリマーを
結合するために、または、他のより流動性がある重合性成分と共に、PTFEな
どの、溶融加工ができないポリマーと結合するために使用されている。短いイン
ターバルの加熱工程は、非常に融点が異なる(150℃から335℃の範囲の)
材料を化合させるために使用されている。熱的圧縮の高温度領域での実質的な機
械的せん断の欠如は、溶融押し出し工程の間に起こりうるような、材料の分子量
の機械的に誘起される熱的減少が避けられる。
およびキャスト用流体のように、エラストマーおよびプラスチックポリマーの乳
濁液および分散液を、当業者はいくつかの成功と共に使用している。そのような
流体、微細結晶状態の配合物、などを適用するための種々の方法が開発されてお
り、必要に応じて、極端に短い期間の時間および驚くべき高い温度において、薄
膜を熱的に強化することを当業者に可能にしている。短いインターバルの加熱工
程は、驚くべきことに、非常に本質的に異なるメルトフローのものにおいてさえ
、微細粒子の相溶性のある配合物を生じる。例えば、それらの方法は、それらの
高い粘度または分子量のために押出しができないことがわかっているポリマーを
結合するために、または、他のより流動性がある重合性成分と共に、PTFEな
どの、溶融加工ができないポリマーと結合するために使用されている。短いイン
ターバルの加熱工程は、非常に融点が異なる(150℃から335℃の範囲の)
材料を化合させるために使用されている。熱的圧縮の高温度領域での実質的な機
械的せん断の欠如は、溶融押し出し工程の間に起こりうるような、材料の分子量
の機械的に誘起される熱的減少が避けられる。
【0010】 それらのすべての努力にもかかわらず、先行技術においては、配合物の手軽な
加工性を維持しながら、フルオロプラスチックを含有する配合固体組成物を、特
に高度に有用なレベルでフルオロプラスチック/フルオロエラストマー配合物に
したものを開発することはできていない。
加工性を維持しながら、フルオロプラスチックを含有する配合固体組成物を、特
に高度に有用なレベルでフルオロプラスチック/フルオロエラストマー配合物に
したものを開発することはできていない。
【0011】 重合性中間体(例えば、ゴム状物質)は、炭素またはタルクなどの充填剤を導
入することができる加工しうる組成物中にそれらを配合する前に、まず、単離し
なければならない。重合性中間体の最初の単離は、一般に、ポリマーを重合媒体
から凝固させ、ついでポリマーを洗浄し、ポリマーを乾燥し、そしてポリマーを
スラブに圧縮する工程を含む。この重合性スラブは、ついで、所望の硬化添加剤
および充填剤と共に、バンバリーミルなどの高せん断ミルで混合し、その際、混
合物は、ゴム化合物の部分的なまたは尚早の硬化が開始するであろう温度よりも
低い温度に保たれる。そのような尚早の硬化は、当業界において「スコーチ(焼
け)」として知られている。他の添加剤を同様な方法で導入してもよい。充填剤
は、一般に、硬化剤よりも前に導入される。なぜなら、導入工程は発熱し、もし
、硬化剤が存在するとスコーチを生ずるであろうからである。そのような添加剤
の量は、硬化剤の存在に適応するために、付加的な空間を化合物中に必要とする
ために、限定される。添加剤および硬化剤は逐次的に添加され、それは全体的に
、ガムの作業性に影響する。ひとたび添加剤および硬化剤が添加されると、化合
物は、使用時まで温度が低い場所に貯蔵される。化合された配合物は、ついで、
典型的には、ミルまたはカレンダーで「新鮮にされ」、そしてスコーチを生じな
い条件で押出され、「o」−リングまたはシールなどの成形され硬化した部品を
製造するための、圧縮成形、トランスファー成形、または射出成形してもよい成
形品を生じる。硬化した部品は、ついで、成形品を取り出し、昇温した温度で後
硬化し、最大の機械的性質または耐薬品性を発現させる。
入することができる加工しうる組成物中にそれらを配合する前に、まず、単離し
なければならない。重合性中間体の最初の単離は、一般に、ポリマーを重合媒体
から凝固させ、ついでポリマーを洗浄し、ポリマーを乾燥し、そしてポリマーを
スラブに圧縮する工程を含む。この重合性スラブは、ついで、所望の硬化添加剤
および充填剤と共に、バンバリーミルなどの高せん断ミルで混合し、その際、混
合物は、ゴム化合物の部分的なまたは尚早の硬化が開始するであろう温度よりも
低い温度に保たれる。そのような尚早の硬化は、当業界において「スコーチ(焼
け)」として知られている。他の添加剤を同様な方法で導入してもよい。充填剤
は、一般に、硬化剤よりも前に導入される。なぜなら、導入工程は発熱し、もし
、硬化剤が存在するとスコーチを生ずるであろうからである。そのような添加剤
の量は、硬化剤の存在に適応するために、付加的な空間を化合物中に必要とする
ために、限定される。添加剤および硬化剤は逐次的に添加され、それは全体的に
、ガムの作業性に影響する。ひとたび添加剤および硬化剤が添加されると、化合
物は、使用時まで温度が低い場所に貯蔵される。化合された配合物は、ついで、
典型的には、ミルまたはカレンダーで「新鮮にされ」、そしてスコーチを生じな
い条件で押出され、「o」−リングまたはシールなどの成形され硬化した部品を
製造するための、圧縮成形、トランスファー成形、または射出成形してもよい成
形品を生じる。硬化した部品は、ついで、成形品を取り出し、昇温した温度で後
硬化し、最大の機械的性質または耐薬品性を発現させる。
【0012】 先行技術は、最終的な性質を改良する所望の充填剤および硬化用添加剤の決定
するための実質的な努力を明示する。PTFEは、その望ましい潤滑工学的性質
のために、優れた充填剤として特定されている。微粉砕したPTFEを導入した
先行技術の方法は、しかしながら、微粉砕の間およびそれに続く工程中の両者で
の問題を避けるために、100重量部のゴムに対し、充填剤を25部よりも少な
く添加するよう限定されている。さらに、先行技術は、デュポンのMP1000
などの低分子量PTFE微細粉を使用することを強いられている。この理由のた
めに、そのような配合物の使用者は、かけられた機械的せん断のもとでフィブリ
ル化するその傾向に関する高分子量PTFEの利益を利用することができない。
したがって、先行技術の方法は、高充填添加したPTFE、特に、高分子量のP
TFEを含有する配合固体としての加工しうる組成物を、一般に達成することが
できない。組成物中に、高い充填添加での、均一に分散された、高分子量PTF
Eの可能性のある利点は、結果として先行している。
するための実質的な努力を明示する。PTFEは、その望ましい潤滑工学的性質
のために、優れた充填剤として特定されている。微粉砕したPTFEを導入した
先行技術の方法は、しかしながら、微粉砕の間およびそれに続く工程中の両者で
の問題を避けるために、100重量部のゴムに対し、充填剤を25部よりも少な
く添加するよう限定されている。さらに、先行技術は、デュポンのMP1000
などの低分子量PTFE微細粉を使用することを強いられている。この理由のた
めに、そのような配合物の使用者は、かけられた機械的せん断のもとでフィブリ
ル化するその傾向に関する高分子量PTFEの利益を利用することができない。
したがって、先行技術の方法は、高充填添加したPTFE、特に、高分子量のP
TFEを含有する配合固体としての加工しうる組成物を、一般に達成することが
できない。組成物中に、高い充填添加での、均一に分散された、高分子量PTF
Eの可能性のある利点は、結果として先行している。
【0013】 本発明は、25重量%を超える、そして典型的には40〜50重量%、そして
多くとも80重量%のプラスチック(特に高分子量PTFE、パーフルオロプラ
スチック)をゴム(総ポリマー重量に基づき)中に導入する、本質的にフィブリ
ル化されていない、低せん断での単離工程を使用することにより所望の利益を達
成する。この方法はフィブリル化されていない形態のプラスチックPTFEを含
有する組成物を生じ、このPTFEは依然としてフィブリル化されうるものであ
り、そして引続く工程によりフィブリル化されてもよい。得られる実質的な利益
の範囲は、以下において記載される。
多くとも80重量%のプラスチック(特に高分子量PTFE、パーフルオロプラ
スチック)をゴム(総ポリマー重量に基づき)中に導入する、本質的にフィブリ
ル化されていない、低せん断での単離工程を使用することにより所望の利益を達
成する。この方法はフィブリル化されていない形態のプラスチックPTFEを含
有する組成物を生じ、このPTFEは依然としてフィブリル化されうるものであ
り、そして引続く工程によりフィブリル化されてもよい。得られる実質的な利益
の範囲は、以下において記載される。
【0014】
本発明の主要な目的は、(i)エラストマー、好ましくはフルオロエラストマ
ー、および(ii)総ポリマーに対し、25重量%を超えるフルオロプラスチッ
クを含有する硬化しうる固体組成物を提供することであり、ここでフルオロプラ
スチックはフィブリル化されていないが、フィブリル化しうるものである。本発
明において有用なフルオロプラスチックは、PTFE、またはテトラフルオロエ
チレン(TFE)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体などのパ
ーフルオロプラスチック;パーフルオロエーテル;またはビニリデンフルオリド
(VF2)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、またはフッ化ビニル(
VF)などのハロゲン化エチレン性モノマーが含まれる。TFEまたはHFPの
エチレンおよびプロピレン共重合体も、また、本発明において適用しうるプラス
チックとして想定される。粒状フルオロプラスチックおよびエラストマーは、0
.001μ〜1.0μの範囲の粒子径サイズ、すなわち、「ミクロン−サイズ」
であり、それらの表示または定義を「微小粒子」とする。
ー、および(ii)総ポリマーに対し、25重量%を超えるフルオロプラスチッ
クを含有する硬化しうる固体組成物を提供することであり、ここでフルオロプラ
スチックはフィブリル化されていないが、フィブリル化しうるものである。本発
明において有用なフルオロプラスチックは、PTFE、またはテトラフルオロエ
チレン(TFE)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体などのパ
ーフルオロプラスチック;パーフルオロエーテル;またはビニリデンフルオリド
(VF2)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、またはフッ化ビニル(
VF)などのハロゲン化エチレン性モノマーが含まれる。TFEまたはHFPの
エチレンおよびプロピレン共重合体も、また、本発明において適用しうるプラス
チックとして想定される。粒状フルオロプラスチックおよびエラストマーは、0
.001μ〜1.0μの範囲の粒子径サイズ、すなわち、「ミクロン−サイズ」
であり、それらの表示または定義を「微小粒子」とする。
【0015】 本発明の更なる目的は、エラストマーおよびプラスチック微小粒子状の水性配
合物から直接単離された硬化可能な組成物を得ることである。そのような単離は
、プラスチック成分の融点または軟化点よりもかなり下で、そしてエラストマー
性分のガラス転移温度よりも上で、押出しできる、薄膜としてまたは粉末として
であってもよい。硬化しうる組成物は、また、ゲルの形態をとることができる。
硬化剤を含むことができる、固体の形態は、例えば、圧縮成形法により直接成形
してもよく、ダイヤフラム(隔膜)または「o」−リングなどの硬化したエラス
ト−プラスチック部品を直接製造する。
合物から直接単離された硬化可能な組成物を得ることである。そのような単離は
、プラスチック成分の融点または軟化点よりもかなり下で、そしてエラストマー
性分のガラス転移温度よりも上で、押出しできる、薄膜としてまたは粉末として
であってもよい。硬化しうる組成物は、また、ゲルの形態をとることができる。
硬化剤を含むことができる、固体の形態は、例えば、圧縮成形法により直接成形
してもよく、ダイヤフラム(隔膜)または「o」−リングなどの硬化したエラス
ト−プラスチック部品を直接製造する。
【0016】 また、機械的性質(顕著には、高い伸びの維持、摩擦の係数の減少、磨耗割合
の減少)ならびに溶媒または燃料中での膨潤に対する非常に良好な耐性に関し、
本発明の組成物から作られる硬化した化合物または部品の優秀な性能特性を論証
することも本発明の更なる目的である。
の減少)ならびに溶媒または燃料中での膨潤に対する非常に良好な耐性に関し、
本発明の組成物から作られる硬化した化合物または部品の優秀な性能特性を論証
することも本発明の更なる目的である。
【0017】 それらの配合物から加工された物品の有用な性質を、種々のプラスチックまた
はエラストアー化合物の融点または架橋する傾向に特異的な、選択的に架橋する
か、または溶融した形態的なドメインを達成するための加工温度の選択的選抜に
より適合してもよいことを示すこともまた、目的である。
はエラストアー化合物の融点または架橋する傾向に特異的な、選択的に架橋する
か、または溶融した形態的なドメインを達成するための加工温度の選択的選抜に
より適合してもよいことを示すこともまた、目的である。
【0018】 最後に、それらの水系配合ポリマーから単離されたそのような固体は、引続き
、粒状物により、特に高分子量PTFE成分による、繊維形成を誘起する機械的
力により処理することにより、ユニークな機械特性を有する微細繊維−強化複合
材料が得られることを証明することも目的である。
、粒状物により、特に高分子量PTFE成分による、繊維形成を誘起する機械的
力により処理することにより、ユニークな機械特性を有する微細繊維−強化複合
材料が得られることを証明することも目的である。
【0019】
重要なことは、これらの優れたまたは優秀な性質を達成するために記載された
方法は、選択されたポリマーの最も費用のかからない形態を使用することである
。重合したエマルジョン(乳濁液)およびディスパージョン(懸濁液)は、原則
として、樹脂の好ましい最も低い価格位置を示す。フルオロポリマーを基材とす
るような、特に成分の材料に集約される場合、これは決定的な利点であるであろ
う。本発明の化合物および製法は、PTFEを充填剤として使用することを提供
するが、これは、PTFEが通常行われているよりも高い添加量で充填されうる
ので、従来の充填剤よりもより価格効率的であるといえる。本発明のPTFE充
填剤は、水素含有フルオロエラストマーのそれを超えることができる、それ自体
のフィブリル化により強度可能性および延伸可能性、ならびに耐温度および耐化
学性能を有するポリマーである。
方法は、選択されたポリマーの最も費用のかからない形態を使用することである
。重合したエマルジョン(乳濁液)およびディスパージョン(懸濁液)は、原則
として、樹脂の好ましい最も低い価格位置を示す。フルオロポリマーを基材とす
るような、特に成分の材料に集約される場合、これは決定的な利点であるであろ
う。本発明の化合物および製法は、PTFEを充填剤として使用することを提供
するが、これは、PTFEが通常行われているよりも高い添加量で充填されうる
ので、従来の充填剤よりもより価格効率的であるといえる。本発明のPTFE充
填剤は、水素含有フルオロエラストマーのそれを超えることができる、それ自体
のフィブリル化により強度可能性および延伸可能性、ならびに耐温度および耐化
学性能を有するポリマーである。
【0020】 本発明は、組成物中に均一に分散されている一またはそれ以上の微粒子状フル
オロプラスチック、ここで、少なくとも一種の該フルオロプラスチック成分が、
実質的にフィブリル化されていない状態のフィブリル化しうるPTFEポリマー
であり、および少なくとも一種のエラストマー成分を含有することを特徴とする
重合性成分の配合固体組成物に関する。
オロプラスチック、ここで、少なくとも一種の該フルオロプラスチック成分が、
実質的にフィブリル化されていない状態のフィブリル化しうるPTFEポリマー
であり、および少なくとも一種のエラストマー成分を含有することを特徴とする
重合性成分の配合固体組成物に関する。
【0021】 該組成物は、さらに、硬化していない少なくとも一種のエラストマー成分を含
んでいてもよい。本発明のこの態様において、該組成物は、また、前記硬化して
いないエラストマー成分を硬化させることが可能な硬化剤を含んでいてもよい。
硬化剤は、該組成物においてポリマーの架橋を何らかの度合いで誘起することが
可能な物質である。硬化剤は、ポリマー化学の業界において公知であり、アミン
、酸受容体、ビスフェノール、4級オニウム塩、過酸化物、パースルフェート、
トリアリルイミダゾール、トリアリルイソシアヌレート、および光励起可能なケ
トンを含む。本発明の一つの態様において、該組成物は、少なくとも一種のエラ
ストマー成分が硬化されている、すなわち、ある程度の架橋が存在するが、ゲル
化点よりは依然として手前であるものが提供される。
んでいてもよい。本発明のこの態様において、該組成物は、また、前記硬化して
いないエラストマー成分を硬化させることが可能な硬化剤を含んでいてもよい。
硬化剤は、該組成物においてポリマーの架橋を何らかの度合いで誘起することが
可能な物質である。硬化剤は、ポリマー化学の業界において公知であり、アミン
、酸受容体、ビスフェノール、4級オニウム塩、過酸化物、パースルフェート、
トリアリルイミダゾール、トリアリルイソシアヌレート、および光励起可能なケ
トンを含む。本発明の一つの態様において、該組成物は、少なくとも一種のエラ
ストマー成分が硬化されている、すなわち、ある程度の架橋が存在するが、ゲル
化点よりは依然として手前であるものが提供される。
【0022】 該組成物は、さらに、物理化学的性質を改質するための金属、無機物、セラミ
ック、または炭素質添加物などの一種またはそれ以上の添加剤を含んでいてもよ
い。
ック、または炭素質添加物などの一種またはそれ以上の添加剤を含んでいてもよ
い。
【0023】 本発明は、更に、まず、該組成物中に微粒子レベルで均一に分散されている微
粒子状フルオロプラスチック成分、ここで、該フルオロプラスチック成分は、実
質的にフィブリル化されていない状態のフィブリル化しうるPTFEポリマーを
含有し、および、それぞれがフィブリル化しうるPTFEの融点よりも低い融点
または軟化点を有する、一またはそれ以上の付加的微粒子フルオロプラスチック
成分を含むことを特徴とする重合性成分の配合固体組成物に関する。本発明のこ
の側面において、フルオロプラスチック(フィブリル化しうるPTFEを含む)
は、本質的にフィブリル化されていない状態であり、PTFEは、高度に結晶性
であり、好ましくは、高分子量で、水系分散液として重合され、そしてPTFE
以外のフルオロプラスチックは、少なくとも一種の非晶質フルオロポリマーを含
有していてもよい。本発明のこの側面の好ましい実施態様において、非晶質フル
オロポリマーは、VF2とのCTFE−含有共重合体である。
粒子状フルオロプラスチック成分、ここで、該フルオロプラスチック成分は、実
質的にフィブリル化されていない状態のフィブリル化しうるPTFEポリマーを
含有し、および、それぞれがフィブリル化しうるPTFEの融点よりも低い融点
または軟化点を有する、一またはそれ以上の付加的微粒子フルオロプラスチック
成分を含むことを特徴とする重合性成分の配合固体組成物に関する。本発明のこ
の側面において、フルオロプラスチック(フィブリル化しうるPTFEを含む)
は、本質的にフィブリル化されていない状態であり、PTFEは、高度に結晶性
であり、好ましくは、高分子量で、水系分散液として重合され、そしてPTFE
以外のフルオロプラスチックは、少なくとも一種の非晶質フルオロポリマーを含
有していてもよい。本発明のこの側面の好ましい実施態様において、非晶質フル
オロポリマーは、VF2とのCTFE−含有共重合体である。
【0024】 本発明は、さらに、本発明の配合固体組成物を、PTFE成分のフィブリル化
を誘起し、かつ、配合した組成物内に微細繊維による強化を引き起こすせん断力
で処理することを特徴とする方法により製造された微細繊維強化固体組成物に関
する。本発明のこの側面において、せん断工程は、PTFE以外の組成物の一ま
たはそれ以上の成分を選択的に溶融または軟化するように選択された温度におい
て行われ、該組成物は、硬化剤を含まなくとも、または、含んでいてもよい。一
方、微細繊維強化組成物は、配合した固体組成物を、該組成物のどの成分の融点
よりも低い温度においてせん断工程を行うことにより、製造される。
を誘起し、かつ、配合した組成物内に微細繊維による強化を引き起こすせん断力
で処理することを特徴とする方法により製造された微細繊維強化固体組成物に関
する。本発明のこの側面において、せん断工程は、PTFE以外の組成物の一ま
たはそれ以上の成分を選択的に溶融または軟化するように選択された温度におい
て行われ、該組成物は、硬化剤を含まなくとも、または、含んでいてもよい。一
方、微細繊維強化組成物は、配合した固体組成物を、該組成物のどの成分の融点
よりも低い温度においてせん断工程を行うことにより、製造される。
【0025】 該組成物は、また、微細繊維PTFE強化が、整列にされ、かつ、せん断力が
かけられる方向に平行に伸ばされているか、または単軸的にもしくは多軸的に配
向されるものを提供してもよい。本発明のこの側面において、微細繊維強化固体
組成物は、多軸強化フィルム試料を作るために配向を変えることによりラメラと
して層状にされた、複数の単軸配向微細繊維PTFE強化物からなる。この実施
態様において、個々のラメラは、熱的圧縮の間に共に硬化されてもよく、そして
得られる微細繊維PTFE強化重合性システムは、従来の織物を基本とする強化
複合物の重合性マトリックスシステムとしても奉仕する。フィブリル化されてい
ないPTFEを含有する組成物は、しかしながら、織物を基本とする強化複合物
のマトリックスシステムとしても奉仕する。織物を基本とする強化材は、糸、モ
ノフィラメント、または、繊維ガラス、炭素質、グラファイト様、ポリエステル
、ポリアミド、またはポリオレフィン様材料などの織布、メリヤス生地、もしく
は不織布などの糸のシステムであってもよい。
かけられる方向に平行に伸ばされているか、または単軸的にもしくは多軸的に配
向されるものを提供してもよい。本発明のこの側面において、微細繊維強化固体
組成物は、多軸強化フィルム試料を作るために配向を変えることによりラメラと
して層状にされた、複数の単軸配向微細繊維PTFE強化物からなる。この実施
態様において、個々のラメラは、熱的圧縮の間に共に硬化されてもよく、そして
得られる微細繊維PTFE強化重合性システムは、従来の織物を基本とする強化
複合物の重合性マトリックスシステムとしても奉仕する。フィブリル化されてい
ないPTFEを含有する組成物は、しかしながら、織物を基本とする強化複合物
のマトリックスシステムとしても奉仕する。織物を基本とする強化材は、糸、モ
ノフィラメント、または、繊維ガラス、炭素質、グラファイト様、ポリエステル
、ポリアミド、またはポリオレフィン様材料などの織布、メリヤス生地、もしく
は不織布などの糸のシステムであってもよい。
【0026】 本発明は、また、フィブリル化されていないが、フィブリル化しうるPTFE
からなる配合された固体組成物を製造する方法に関する。この方法は、PTFE
のフィブリル化または繊維伸長を誘起しない低せん断工程により、水系システム
から本発明の配合組成物を単離することからなる。低せん断工程は、凍結乾燥工
程または乾燥工程からなる共凝固工程からなっていてもよい。本発明のこの側面
において、該組成物は、PTFE以外の組成物中の一またはそれ以上の成分を選
択的に溶融または軟化するように選択された温度においてせん断され、水系分散
液から配合ポリマーを単離した後に、硬化剤を該組成物中に導入してもよい。多
くのタイプの製品が、この方法により製造することができる。
からなる配合された固体組成物を製造する方法に関する。この方法は、PTFE
のフィブリル化または繊維伸長を誘起しない低せん断工程により、水系システム
から本発明の配合組成物を単離することからなる。低せん断工程は、凍結乾燥工
程または乾燥工程からなる共凝固工程からなっていてもよい。本発明のこの側面
において、該組成物は、PTFE以外の組成物中の一またはそれ以上の成分を選
択的に溶融または軟化するように選択された温度においてせん断され、水系分散
液から配合ポリマーを単離した後に、硬化剤を該組成物中に導入してもよい。多
くのタイプの製品が、この方法により製造することができる。
【0027】 本発明は、また、低分子量でフィブリル化されないPTFEおよびエラストマ
ー性ポリマーを含み、PTFEが組成物の総ポリマー固形分に対し、35重量%
より多く存在することを特徴とする、配合した、均一系の固体組成物に関する。
ー性ポリマーを含み、PTFEが組成物の総ポリマー固形分に対し、35重量%
より多く存在することを特徴とする、配合した、均一系の固体組成物に関する。
【0028】 本発明は、また、焼結されておらず、かつ、フィブリル化されていないが、フ
ィブリル化しうる高分子量のPTFEおよびエラストマー性ポリマーを含み、P
TFEが、総ポリマー固形分に対し、PTFEの80重量%までの添加レベルで
存在することを特徴とする、本発明の方法により製造されるフィルムに関する。
該フィルムのエラストマー性ポリマーは、好ましくはフルオロエラストマーまた
はパーフルオロエラストマーである。
ィブリル化しうる高分子量のPTFEおよびエラストマー性ポリマーを含み、P
TFEが、総ポリマー固形分に対し、PTFEの80重量%までの添加レベルで
存在することを特徴とする、本発明の方法により製造されるフィルムに関する。
該フィルムのエラストマー性ポリマーは、好ましくはフルオロエラストマーまた
はパーフルオロエラストマーである。
【0029】 米国特許第4,555,543号および米国特許第5,194,335号(キ
ャスト(流延)フィルムを製造するためのフルオロプラスチックおよびフルオロ
エラストマー分散液の配合物に対する塗装およびキャスト用流体、それらの開示
は、本件に参照として導入される)の方法論に従い、PTFEおよびTFE/V
F2/HFPエラストマー、またはVF2/HFPなどの他のエラストマーに基
づく分散液混合ポリマーに基づく凝集フィルム、すなわち「リーフ・ストック」
が、非常に穏当な温度で得られた。実際、方法は、均一な混合物を維持しながら
、その沸点(100℃)に近い温度で水を単に乾燥し、そして除去するものとみ
なすことができる。この温度は、水系配合物に硬化剤を実際に導入してもよい程
度に十分低く、乾燥した「リーフ・ストック」は、圧縮成形のための直接の供給
原料と考えてもよい。走査型電子顕微鏡(SEM)試験により、そのように製造
された配合物において、PTFEは、実際、繊維状PTFEからは実質的に自由
であることが見出された。
ャスト(流延)フィルムを製造するためのフルオロプラスチックおよびフルオロ
エラストマー分散液の配合物に対する塗装およびキャスト用流体、それらの開示
は、本件に参照として導入される)の方法論に従い、PTFEおよびTFE/V
F2/HFPエラストマー、またはVF2/HFPなどの他のエラストマーに基
づく分散液混合ポリマーに基づく凝集フィルム、すなわち「リーフ・ストック」
が、非常に穏当な温度で得られた。実際、方法は、均一な混合物を維持しながら
、その沸点(100℃)に近い温度で水を単に乾燥し、そして除去するものとみ
なすことができる。この温度は、水系配合物に硬化剤を実際に導入してもよい程
度に十分低く、乾燥した「リーフ・ストック」は、圧縮成形のための直接の供給
原料と考えてもよい。走査型電子顕微鏡(SEM)試験により、そのように製造
された配合物において、PTFEは、実際、繊維状PTFEからは実質的に自由
であることが見出された。
【0030】 典型的には、ゲージで約5ミルのキャストしたようなリーフ・ストックは、ガ
ス状副生物を排気することに留意して、単純な圧縮成形により、約20〜30ミ
ルの多層シートを製造するために、容易に取り扱うことができる。硬化したエラ
ストマーは、ディアクNo.3(Diak #3)(N,N−ジシンナミリデン
−1,6−ヘキサンジアミン、デュポン・ダウ・エラストマーズ、エルクトン、
MD(DuPont Dow Elastomers, Elkton, MD
)から購入)を硬化剤として使用し、酸化亜鉛を酸受容体として使用し、そして
両者をキャスト流体中に含有させた場合に、プレス中で200psiの圧力で、
350°Fで30分後に、容易に展開される。
ス状副生物を排気することに留意して、単純な圧縮成形により、約20〜30ミ
ルの多層シートを製造するために、容易に取り扱うことができる。硬化したエラ
ストマーは、ディアクNo.3(Diak #3)(N,N−ジシンナミリデン
−1,6−ヘキサンジアミン、デュポン・ダウ・エラストマーズ、エルクトン、
MD(DuPont Dow Elastomers, Elkton, MD
)から購入)を硬化剤として使用し、酸化亜鉛を酸受容体として使用し、そして
両者をキャスト流体中に含有させた場合に、プレス中で200psiの圧力で、
350°Fで30分後に、容易に展開される。
【0031】 この方法は、また、FEP、およびそれらのPTFEとの配合物などの非繊維
形成性フルオロプラスチックにも行うことができる。さらに、カーボンブラック
、または他の細かく粉砕した無機物などの、他の非重合性添加剤もまた、キャス
ト流体中に直接配合してもよい。
形成性フルオロプラスチックにも行うことができる。さらに、カーボンブラック
、または他の細かく粉砕した無機物などの、他の非重合性添加剤もまた、キャス
ト流体中に直接配合してもよい。
【0032】 かくして、最終部品において得られる添加剤および充填剤の均一性および均質
性の度合いは、例外的に優れたものである。摩擦の係数、耐磨耗性、および高温
にさらした後の顕著な伸び率の保持に関する例外的な性質が、充填剤(高分子量
PTFE)の選択および、特に、その小さい粒子サイズ(1ミクロン未満)およ
びその単離工程におけるフィブリル化されていない状態を維持する能力、ならび
に重要なことには、成形された部品の中で到達できる特に高い添加レベルから誘
導される。他のフルオロプラスチックは、繊維を形成する等価な傾向を共通して
有するものではなく、この方法論により容易に加工されるものであるが、PTF
Eは、化学的に誘導される応力−クラッキングに対する耐性および最終用途につ
いての熱的能力およびコストにおける最大量の開発という観点から好ましい充填
剤である。
性の度合いは、例外的に優れたものである。摩擦の係数、耐磨耗性、および高温
にさらした後の顕著な伸び率の保持に関する例外的な性質が、充填剤(高分子量
PTFE)の選択および、特に、その小さい粒子サイズ(1ミクロン未満)およ
びその単離工程におけるフィブリル化されていない状態を維持する能力、ならび
に重要なことには、成形された部品の中で到達できる特に高い添加レベルから誘
導される。他のフルオロプラスチックは、繊維を形成する等価な傾向を共通して
有するものではなく、この方法論により容易に加工されるものであるが、PTF
Eは、化学的に誘導される応力−クラッキングに対する耐性および最終用途につ
いての熱的能力およびコストにおける最大量の開発という観点から好ましい充填
剤である。
【0033】 好ましい実施態様において、本発明の微細繊維強化材を製造するのに適した高
分子量PTFEは、380℃での溶融粘度が109ポイズよりも大きいもの、そ
して好ましくは1011ポイズよりも大きいPTFEである。高分子量PTFE
は、種々の会社から入手できるものであり、例えば、テフロン−T30B(TE
FLON−T30B, E.I. Dupont de Nemours an
d Company, Inc., Wilmington, DE);アルゴ
フロン−D6027(ALGOFLON−D6027, Ausimont U
SA, Thorofore, NJ)ならびにフルオン・アジルン(FLUO
N ADILN)およびフルオンCD123(FLUON CD123, IC
I Americas, Bayonne, N.J.)などの種々の商品名の
もとに市販されている。
分子量PTFEは、380℃での溶融粘度が109ポイズよりも大きいもの、そ
して好ましくは1011ポイズよりも大きいPTFEである。高分子量PTFE
は、種々の会社から入手できるものであり、例えば、テフロン−T30B(TE
FLON−T30B, E.I. Dupont de Nemours an
d Company, Inc., Wilmington, DE);アルゴ
フロン−D6027(ALGOFLON−D6027, Ausimont U
SA, Thorofore, NJ)ならびにフルオン・アジルン(FLUO
N ADILN)およびフルオンCD123(FLUON CD123, IC
I Americas, Bayonne, N.J.)などの種々の商品名の
もとに市販されている。
【0034】 以下の例は、本発明の基本的概念を限定することを意図したものではない。例
は、本発明の配合した水系微細粒子を、キャストまたは他のフィブリル化されて
いない凝集技術を、成形可能な固体形態(例えば、凝集粉)により、単離のため
の供給原料として使用してもよいことを示す。例は、また、ゴム硬化剤を、単離
する前に、配合した微細粒子キャスト流体中に導入してもよいことを示しており
、また、そのような供給原料を成形中間体として使用することも示す。
は、本発明の配合した水系微細粒子を、キャストまたは他のフィブリル化されて
いない凝集技術を、成形可能な固体形態(例えば、凝集粉)により、単離のため
の供給原料として使用してもよいことを示す。例は、また、ゴム硬化剤を、単離
する前に、配合した微細粒子キャスト流体中に導入してもよいことを示しており
、また、そのような供給原料を成形中間体として使用することも示す。
【0035】例1 以下の例において使用した原料フルオロエラストマーおよびパーフルオロエラ
ストマーの詳細を表1に示す。材料を配合するためのこのアプローチの一つの特
に新規な側面は、従来のゴム用ロール機および混合機で達成された凝集物の混合
とは対照的に、成分を微細粒子レベルで混合することである。それらの水系ラテ
ックスの平均粒子サイズは、表1に見られるように0.01μからほぼ1.0μ
の範囲で変化する。これらの例において使用されるPTFEおよび他のフルオロ
プラスチックラテックスは、平均して0.2μ程度である。粒子サイズは、水系
状態において、動的光散乱により作動する、リーズ・ノースロップ・マイクロト
ラック・ウルトラファイン・パーティクル・サイズ・アナライザー(Leeds
& Northrup Microtrac Ultrafine Part
icle Size Analyzer)を使用して決定される。測定は、材料
を直接または1部のマトリックスに3部を超えない水で希釈したものについて行
った。
ストマーの詳細を表1に示す。材料を配合するためのこのアプローチの一つの特
に新規な側面は、従来のゴム用ロール機および混合機で達成された凝集物の混合
とは対照的に、成分を微細粒子レベルで混合することである。それらの水系ラテ
ックスの平均粒子サイズは、表1に見られるように0.01μからほぼ1.0μ
の範囲で変化する。これらの例において使用されるPTFEおよび他のフルオロ
プラスチックラテックスは、平均して0.2μ程度である。粒子サイズは、水系
状態において、動的光散乱により作動する、リーズ・ノースロップ・マイクロト
ラック・ウルトラファイン・パーティクル・サイズ・アナライザー(Leeds
& Northrup Microtrac Ultrafine Part
icle Size Analyzer)を使用して決定される。測定は、材料
を直接または1部のマトリックスに3部を超えない水で希釈したものについて行
った。
【0036】 フッ素含量は、製造者により我々に開示された。フルオロエラストマー配合の
当業者は、フッ素含量を増大させることにより得られる耐薬品性の改良、ならび
に同様に得られる物理性能の変化を実現する。現在、フルオロエラストマーに適
した用途は、ここで詳細に述べられるような、調製された材料を使用することに
より、達成でき、ならびに従来のゴム配合物における限定により現在は適してい
ない用途、または微細粒子−強化マトリックスにより、よく適するとされる用途
も、達成できる。それゆえ、材料の範囲は、市販されている範囲との比較を行う
ことにより、評価された。
当業者は、フッ素含量を増大させることにより得られる耐薬品性の改良、ならび
に同様に得られる物理性能の変化を実現する。現在、フルオロエラストマーに適
した用途は、ここで詳細に述べられるような、調製された材料を使用することに
より、達成でき、ならびに従来のゴム配合物における限定により現在は適してい
ない用途、または微細粒子−強化マトリックスにより、よく適するとされる用途
も、達成できる。それゆえ、材料の範囲は、市販されている範囲との比較を行う
ことにより、評価された。
【0037】 固体含量は、テクノフロンTN1(Tecnoflon TN1)ラテックス
の場合に、製造者により開示された。他の全ての場合において、固形分は、定量
になるまで水を110℃で乾燥した後、示差重量損失により定量された。pHの
測定のためには、把握デジタルメーターで測定した。比重を決定するために、標
準液体比重計を使用した。粘度は、示したスピンドルで、示した速度で、ブルッ
クフィールドモデルLV(Brookfield Model LV)粘度計を
用いて測定した。
の場合に、製造者により開示された。他の全ての場合において、固形分は、定量
になるまで水を110℃で乾燥した後、示差重量損失により定量された。pHの
測定のためには、把握デジタルメーターで測定した。比重を決定するために、標
準液体比重計を使用した。粘度は、示したスピンドルで、示した速度で、ブルッ
クフィールドモデルLV(Brookfield Model LV)粘度計を
用いて測定した。
【0038】 ガラス転移温度は、パーキン・エルマーDSC7(Perkin Elmer
DSC7)示差走査熱量計を用いて、1分間20℃の速度で変曲点法により測
定した。ガラス転移温度は、フッ素含量と同様に、これらの材料のいくつかの有
効性がある用途を支持する。
DSC7)示差走査熱量計を用いて、1分間20℃の速度で変曲点法により測
定した。ガラス転移温度は、フッ素含量と同様に、これらの材料のいくつかの有
効性がある用途を支持する。
【0039】 高固形分に対するラテックスのクリーミングは、キャスティング(例4におい
て記載したように)中に高度に組み立てるための好都合な潜在力を有するラテッ
クスを生ずるために行われた。低固形分のラテックス(重合して)もまた、キャ
スティングのために使用することができ、そして、共凝集など他の単離工程の例
において使用されている。クリーミングは、一般に、ポリマー固形分が4重量%
の量のロードファックRE−610(Rhodofac RE−610)界面活
性剤(Rhone−Poulenc, Cranbury NJ)を添加し、つ
いで、水性NaOHを添加し、pHを6.4〜6.5にすることにより達成され
た。水性アルギン酸アンモニウムを、ついで、ポリマー固形分の0.5重量%〜
1.0重量%の範囲で十分混合して添加し、さらに混合物をクリーム状ラテック
スが安定して分離するまで、3〜7日間室温で放置した。分離した上澄み水を、
ついで、上部からサイフォンにより取り出し、そしてクリーム状ラテックスは、
以下の例において記載したように、種々の配合物に使用した。
て記載したように)中に高度に組み立てるための好都合な潜在力を有するラテッ
クスを生ずるために行われた。低固形分のラテックス(重合して)もまた、キャ
スティングのために使用することができ、そして、共凝集など他の単離工程の例
において使用されている。クリーミングは、一般に、ポリマー固形分が4重量%
の量のロードファックRE−610(Rhodofac RE−610)界面活
性剤(Rhone−Poulenc, Cranbury NJ)を添加し、つ
いで、水性NaOHを添加し、pHを6.4〜6.5にすることにより達成され
た。水性アルギン酸アンモニウムを、ついで、ポリマー固形分の0.5重量%〜
1.0重量%の範囲で十分混合して添加し、さらに混合物をクリーム状ラテック
スが安定して分離するまで、3〜7日間室温で放置した。分離した上澄み水を、
ついで、上部からサイフォンにより取り出し、そしてクリーム状ラテックスは、
以下の例において記載したように、種々の配合物に使用した。
【0040】
【表1】
【0041】例2 フルオロプラスチック/フルオロエラストマー分散液の調製において、二つの
ボールミル混合物を調製した。ディアク・ミックス(Diak mix)として
言及されるものは、100(重量)部のディアク#3(Diak #3)を30
重量部のダクサド11(Daxad 11)(Hampshire Chemi
cal Corp., Deer Park, TX)の10%水性溶液、30
重量部のカゼイン酸アンモニウム(ammonium caseinate,
Technical Industries, Inc., Peace Da
le, RIから入手)の10%水性溶液および140重量部のイオン交換水を
混合することにより調製されたものである。これを3/8”(インチ)のセラミ
ック媒体と共にボールミルに入れ、ヘーグマン値(Hegman value)
が2.5〜3.0になるまで粉砕した。ディアクはエラストマー硬化剤であり、
そして他の成分は硬化剤の水性分散物を効果的にするために存在する。
ボールミル混合物を調製した。ディアク・ミックス(Diak mix)として
言及されるものは、100(重量)部のディアク#3(Diak #3)を30
重量部のダクサド11(Daxad 11)(Hampshire Chemi
cal Corp., Deer Park, TX)の10%水性溶液、30
重量部のカゼイン酸アンモニウム(ammonium caseinate,
Technical Industries, Inc., Peace Da
le, RIから入手)の10%水性溶液および140重量部のイオン交換水を
混合することにより調製されたものである。これを3/8”(インチ)のセラミ
ック媒体と共にボールミルに入れ、ヘーグマン値(Hegman value)
が2.5〜3.0になるまで粉砕した。ディアクはエラストマー硬化剤であり、
そして他の成分は硬化剤の水性分散物を効果的にするために存在する。
【0042】例3 ブラックミックス(Black mix)として言及されるものは、100(
重量)部のサーマックス・ステインレス・メディウム・サーマル・カーボン・ブ
ラック(Thermax Stainless Medium Thermal
Carbon Black ("MT Black"))(R.T. Vand
erbilt Co., Inc., Norwalk, CTから入手)を5
0重量部のマラスパースN−22(Marasperse N−22)(Lin
go Tech USA, Rothchild, WIから入手)の10%水
性溶液、5重量部の水酸化ナトリウムの10%水性溶液および145重量部のイ
オン交換水を混合することにより調製されたものである。これを3/8”のセラ
ミック媒体と共にボールミルに入れ、ヘーグマン値(Hegman value
)が2.5〜3.0になるまで粉砕した。MTブラックはエラストマー充填剤で
あり、そして他の成分は充填剤の分散剤である。
重量)部のサーマックス・ステインレス・メディウム・サーマル・カーボン・ブ
ラック(Thermax Stainless Medium Thermal
Carbon Black ("MT Black"))(R.T. Vand
erbilt Co., Inc., Norwalk, CTから入手)を5
0重量部のマラスパースN−22(Marasperse N−22)(Lin
go Tech USA, Rothchild, WIから入手)の10%水
性溶液、5重量部の水酸化ナトリウムの10%水性溶液および145重量部のイ
オン交換水を混合することにより調製されたものである。これを3/8”のセラ
ミック媒体と共にボールミルに入れ、ヘーグマン値(Hegman value
)が2.5〜3.0になるまで粉砕した。MTブラックはエラストマー充填剤で
あり、そして他の成分は充填剤の分散剤である。
【0043】例4 第一のフルオロプラスチック/フルオロエラストマー分散液をL−10180
(例1参照)から開始して調製した。それは、69.9%の固形分まで濃縮した
。ゆるやかな攪拌のもとで、界面活性剤トリトンX−100(Triton X
−100)(Union Carbide, Danbury, CT, ゴム
に対し2乾燥重量部)の25%水性溶液および酸化亜鉛ペースト(60%固形分
、Technical Industries, Inc., Peace D
ale, RI,から入手、ゴムに対し10乾燥重量部を、ディアク・ミックス
(例2、ゴムに対し5乾燥重量部および高分子量PTFE(T30B、ポリマー
固形分60重量%、E.I. DuPont de Nemours and
Company, Inc., Wilmington, DE, から入手、
ゴムに対し67乾燥重量部)と共に、濃縮したエラストマーと混合した。混合物
は、1時間に水銀柱で20インチの割合で真空脱気した。得られた混合物は、1
.46の比重およびNo.2のスピンドルで60rpmでブルックフィールドモ
デルLV粘度計を用いて72°Fで測定した粘度が85センチポイズであった。
(例1参照)から開始して調製した。それは、69.9%の固形分まで濃縮した
。ゆるやかな攪拌のもとで、界面活性剤トリトンX−100(Triton X
−100)(Union Carbide, Danbury, CT, ゴム
に対し2乾燥重量部)の25%水性溶液および酸化亜鉛ペースト(60%固形分
、Technical Industries, Inc., Peace D
ale, RI,から入手、ゴムに対し10乾燥重量部を、ディアク・ミックス
(例2、ゴムに対し5乾燥重量部および高分子量PTFE(T30B、ポリマー
固形分60重量%、E.I. DuPont de Nemours and
Company, Inc., Wilmington, DE, から入手、
ゴムに対し67乾燥重量部)と共に、濃縮したエラストマーと混合した。混合物
は、1時間に水銀柱で20インチの割合で真空脱気した。得られた混合物は、1
.46の比重およびNo.2のスピンドルで60rpmでブルックフィールドモ
デルLV粘度計を用いて72°Fで測定した粘度が85センチポイズであった。
【0044】 該組成物は、ポリエステルキャリアフィルム(5ミル、ICI Films,
Wilmington, DE)上に、キャリアを流体中に1分間2フィート
の割合で浸漬(dipping)し、そして、共に譲渡されている米国特許第4,883 ,716号、その開示はここに参照として導入される、に記載された方法により
、1パスあたり総計8分間、195°F〜210°Fで乾燥することにより、垂
直にキャストした。キャリアのそれぞれの面における塗装膜厚は、1パスあたり
1ミルであった。塗装したキャリアは、巻取りロール中にブッチャーペーパーを
差し込んで、キャリア上の乾燥フィルムの粘着質な性質を調節した。キャストは
、合計5パス繰り返し、総膜厚は、各面あたり5ミルであった。それぞれのパス
ごとに差し込む紙を取り除き、そして置換する必要があった。フィルムは、可撓
性があり、そして凝集するのでそれは容易にキャリアから連続的に取り除くこと
ができた。
Wilmington, DE)上に、キャリアを流体中に1分間2フィート
の割合で浸漬(dipping)し、そして、共に譲渡されている米国特許第4,883 ,716号、その開示はここに参照として導入される、に記載された方法により
、1パスあたり総計8分間、195°F〜210°Fで乾燥することにより、垂
直にキャストした。キャリアのそれぞれの面における塗装膜厚は、1パスあたり
1ミルであった。塗装したキャリアは、巻取りロール中にブッチャーペーパーを
差し込んで、キャリア上の乾燥フィルムの粘着質な性質を調節した。キャストは
、合計5パス繰り返し、総膜厚は、各面あたり5ミルであった。それぞれのパス
ごとに差し込む紙を取り除き、そして置換する必要があった。フィルムは、可撓
性があり、そして凝集するのでそれは容易にキャリアから連続的に取り除くこと
ができた。
【0045】例5〜8 以下の表2に記載した組成物は、例4に記載したのと同様の仕方で調製した。
例4についてのデータもまた、表中に示した。表は、配合を相対乾燥部で記載し
、従来のエラストマー部分を100部に固定したものを使用した。それらの例に
おいて使用したフルオロエラストマーは、L10180であり、使用したプラス
チックは、高分子量PTFE(T30B)であった。
例4についてのデータもまた、表中に示した。表は、配合を相対乾燥部で記載し
、従来のエラストマー部分を100部に固定したものを使用した。それらの例に
おいて使用したフルオロエラストマーは、L10180であり、使用したプラス
チックは、高分子量PTFE(T30B)であった。
【0046】
【表2】
【0047】 ブラックミックス(Black mix)(例5)を導入した配合物において、これはト リトン(Triton)後、酸化亜鉛前に添加した。得られた配合物の比重は、1.32
5〜1.460の範囲であった。得られた配合物の粘度は、例4で測定したよう
に、27〜90センチポイズの範囲であった。フィルムは、例4の方法により、
1分あたり2〜5フィートの範囲の割合で、195°F〜215°Fの温度範囲
においてキャストした。すべての例においてフィルムの粘着質な性質のために、
紙(interleaving)を差し込むことが必要であった。すべての例は、5ミル±0.
5ミルの最終フィルム膜厚となるように、複数のパスを行った。すべての例は、
連続フリーフィルムとしてもとのままの状態を維持したキャリアから取り外した
。
5〜1.460の範囲であった。得られた配合物の粘度は、例4で測定したよう
に、27〜90センチポイズの範囲であった。フィルムは、例4の方法により、
1分あたり2〜5フィートの範囲の割合で、195°F〜215°Fの温度範囲
においてキャストした。すべての例においてフィルムの粘着質な性質のために、
紙(interleaving)を差し込むことが必要であった。すべての例は、5ミル±0.
5ミルの最終フィルム膜厚となるように、複数のパスを行った。すべての例は、
連続フリーフィルムとしてもとのままの状態を維持したキャリアから取り外した
。
【0048】 例5,6および7の500〜10000倍の走査電子顕微鏡(SEM)は、よ
く分散した酸化亜鉛ならびに0.2ミクロンのサイズでPEFEの分散した粒子
を示している。例5などの、フルオロエラストマー中の、100phrのPTF
E(デュポンMP1000などの標準低分子量添加剤を使用する)程度の高い組
成物は、従来のゴム混合物を達成することはできなかったことに注意すべきであ
る。
く分散した酸化亜鉛ならびに0.2ミクロンのサイズでPEFEの分散した粒子
を示している。例5などの、フルオロエラストマー中の、100phrのPTF
E(デュポンMP1000などの標準低分子量添加剤を使用する)程度の高い組
成物は、従来のゴム混合物を達成することはできなかったことに注意すべきであ
る。
【0049】例9 例4〜8の組成物を、該組成物の十分な山に積み重ね、総膜厚が25〜40ミ
ルのものを作り、硬化した。物品の寸法は、シートを硬化するために使用される
二つのカルバープレス(Carver presses)(Fred S, C
arver Inc., Wabash, IN. モデルM:25トン、寸法
9”x9”、モデルCMV50H−13−C:50トン、寸法 18”x18”
)の一つに適合するに十分小さいものであった。これらの五つの例の硬化条件は
、300°Fおよび100〜300psiで30分間であるか、またはより短い
15分間のサイクルで400°Fである。後硬化は、オーブン中において400
〜450°Fで24時間行った。
ルのものを作り、硬化した。物品の寸法は、シートを硬化するために使用される
二つのカルバープレス(Carver presses)(Fred S, C
arver Inc., Wabash, IN. モデルM:25トン、寸法
9”x9”、モデルCMV50H−13−C:50トン、寸法 18”x18”
)の一つに適合するに十分小さいものであった。これらの五つの例の硬化条件は
、300°Fおよび100〜300psiで30分間であるか、またはより短い
15分間のサイクルで400°Fである。後硬化は、オーブン中において400
〜450°Fで24時間行った。
【0050】例10 この例においては、破断引張性能、引張硬化、および伸び応力を含む、引張特
性を例4〜8のそれぞれについて測定した。破断時の引張性能は表3に、引張硬
化は表4に、そして伸び応力は表5に、それぞれ、示した。特性についての比較
の分析を以下に記載する。
性を例4〜8のそれぞれについて測定した。破断時の引張性能は表3に、引張硬
化は表4に、そして伸び応力は表5に、それぞれ、示した。特性についての比較
の分析を以下に記載する。
【0051】 ダイCを最終の引張および伸び試料(表3)を切断するために使用し、そして
それらの引張力計もまた、液体浸漬(表5)を含まない伸びのデータにおける応
力を生じさせるために使用した。引張硬化テストは、少なくとも6インチの長さ
で、1/2インチの幅の長方形の試料を使用した。このグループのすべての引張
試料は、300°Fで100psiにおいて30分間で硬化し、ついで、400
°Fで24時間、後硬化した。
それらの引張力計もまた、液体浸漬(表5)を含まない伸びのデータにおける応
力を生じさせるために使用した。引張硬化テストは、少なくとも6インチの長さ
で、1/2インチの幅の長方形の試料を使用した。このグループのすべての引張
試料は、300°Fで100psiにおいて30分間で硬化し、ついで、400
°Fで24時間、後硬化した。
【0052】 後硬化した材料の引張性能(表3)は、ASTM D412に基づき測定し、
そして、400°Fで空気中においてエージングした後、ならびに二種類の化学
試薬、メタノール及び参照燃料Cの中に浸漬した後、観察した。一般に、空気中
でのエージングは、5種類の組成物のいずれにおいても、引張性能の劇的な損失
は、もたらさなかった。
そして、400°Fで空気中においてエージングした後、ならびに二種類の化学
試薬、メタノール及び参照燃料Cの中に浸漬した後、観察した。一般に、空気中
でのエージングは、5種類の組成物のいずれにおいても、引張性能の劇的な損失
は、もたらさなかった。
【0053】 最も劇的な性質の損失は、市販されているフルオロエラストマーをメタノール
にさらした公開されているデータから予測されるように、メタノールにさらした
ものから観察された、応力をかけての伸び(表5)において示された。表5の例
8は、試料のもとのままの状態が完全に失われたことを示しており、メタノール
に浸漬したかかる組成物の試料の引張試験を行うことはできなかったであろう。
残りの4種の組成物においては、充填していない試料(例6)よりもそれらの最
初の強度を若干多く維持しているPTFE−充填試料(4,5,7)がメタノー
ルにさらした後に、最も劇的な引張損失を示している。
にさらした公開されているデータから予測されるように、メタノールにさらした
ものから観察された、応力をかけての伸び(表5)において示された。表5の例
8は、試料のもとのままの状態が完全に失われたことを示しており、メタノール
に浸漬したかかる組成物の試料の引張試験を行うことはできなかったであろう。
残りの4種の組成物においては、充填していない試料(例6)よりもそれらの最
初の強度を若干多く維持しているPTFE−充填試料(4,5,7)がメタノー
ルにさらした後に、最も劇的な引張損失を示している。
【0054】 破断時の引張性能(表3)は、カーボンブラック量を多く充填した組成物(例
8、表3)が、より高い引張強度および他の充填した組成物よりも低い伸びであ
って、プラスチックのそれにより近いものを有していることを示している。表3
の例6は、充填されていないフルオロエラストマーが、極限伸びに関して最もエ
ラストマー的な特性を有していることを示している。PTFE(4,5,および
7)を含有する例は、すべて、しかしながら、例8(エラストマー/MTブラッ
ク混合物の組合せ)よりも充填されていないフルオロエラストマーのそれにより
近いエラストマー的伸びを維持していた。実際、例4および8は、それらのそれ
ぞれの充填剤である、PTFEとカーボンブラックが同一添加量(100部のゴ
ムあたり67部)を有しているが、前者は依然としてエラストマー様であり、後
者はまったく固くそしてプラスチック状である。
8、表3)が、より高い引張強度および他の充填した組成物よりも低い伸びであ
って、プラスチックのそれにより近いものを有していることを示している。表3
の例6は、充填されていないフルオロエラストマーが、極限伸びに関して最もエ
ラストマー的な特性を有していることを示している。PTFE(4,5,および
7)を含有する例は、すべて、しかしながら、例8(エラストマー/MTブラッ
ク混合物の組合せ)よりも充填されていないフルオロエラストマーのそれにより
近いエラストマー的伸びを維持していた。実際、例4および8は、それらのそれ
ぞれの充填剤である、PTFEとカーボンブラックが同一添加量(100部のゴ
ムあたり67部)を有しているが、前者は依然としてエラストマー様であり、後
者はまったく固くそしてプラスチック状である。
【0055】
【表3】
【0056】 引張硬化(表4)は、エラスチックの回復できない変形の尺度である。50%
の伸びにおいて、すべての組成物は、10%未満の引張硬化を示し、そしてそれ
ゆえ、良好なエラスチックの回復を示した。100%の伸びにおいて、すべての
充填した組成物(例4,5,7,8)は、14〜16%の引張硬化を示したが、
充填していないエラストマーは、依然として10%未満の値を示した。200%
の伸びにおいて、カーボンブラックで多量に充填した組成物(例8)は、そのよ
うな伸びおよび破断に生き残ることができないであろうが、同等の、そしてより
高いレベル(例4,5,7)でプラスチックを充填した組成物では、エラストマ
ー性の回復を維持していた。充填していないエラストマーは、表4(例6)に見
られるように、充填剤を加えた仲間の試料よりもより大きい回復を示すことが予
測される。空気中でのエージングは、引張硬化(表4)の増大を引き起こし、空
気中での熟成がエラストマー性の回復の損失を、再びすべての五つの組成物につ
いて示している。空気中での熟成による引張硬化の増大は、それらの試料におけ
る継続する硬化を表している。これは、エラストマーおよび硬化の状態に基づく
傾向である。それらの試料についての引張硬化についての空気エージング(aging
)データは、充填剤のレベルに基づく明瞭な傾向を示してはいない。
の伸びにおいて、すべての組成物は、10%未満の引張硬化を示し、そしてそれ
ゆえ、良好なエラスチックの回復を示した。100%の伸びにおいて、すべての
充填した組成物(例4,5,7,8)は、14〜16%の引張硬化を示したが、
充填していないエラストマーは、依然として10%未満の値を示した。200%
の伸びにおいて、カーボンブラックで多量に充填した組成物(例8)は、そのよ
うな伸びおよび破断に生き残ることができないであろうが、同等の、そしてより
高いレベル(例4,5,7)でプラスチックを充填した組成物では、エラストマ
ー性の回復を維持していた。充填していないエラストマーは、表4(例6)に見
られるように、充填剤を加えた仲間の試料よりもより大きい回復を示すことが予
測される。空気中でのエージングは、引張硬化(表4)の増大を引き起こし、空
気中での熟成がエラストマー性の回復の損失を、再びすべての五つの組成物につ
いて示している。空気中での熟成による引張硬化の増大は、それらの試料におけ
る継続する硬化を表している。これは、エラストマーおよび硬化の状態に基づく
傾向である。それらの試料についての引張硬化についての空気エージング(aging
)データは、充填剤のレベルに基づく明瞭な傾向を示してはいない。
【0057】
【表4】
【0058】
【表5】
【0059】例11 この例においては、二種の化学試薬の膨潤効果を、メタノールおよび参照燃料
Cを用いて、室温および50℃においてASTM D471に従い、定量した。
組成物は、1”x2”のサイズで、20〜35ミルの厚さの試料を用いて、70
時間、3回試験を行った。すべての膨潤試料は、300°Fで100psiにお
いて30分間で硬化し、ついで、400°Fで24時間、後硬化した。データは
、オリジナルの容積を超えて増大した容量%で表現した。400°Fで48、9
6、および192時間、空気−エージングした試料は、また、ついで、表6に示
したようにしてそれらの浸漬試験を行った。空気エージング後の容量膨潤におけ
る改良が、それらの試料における硬化の完了により生じた。それらの試験を行っ
た残りの試料は、350°Fで硬化させ、硬化と試験結果を改良した。一般に、
充填していない100%のフルオロエラストマー試料(例6)は、それらの試験
において、予想したとおり、最も劇的に膨潤した。PTFE(例4,5,7)で
充填した試料は、充填していないエラストマーよりも少なく、および同じ程度で
膨潤した。カーボンブラックのみ(例8)で充填した試料は、最も少ない程度で
膨潤した。低膨潤であることが望ましいが、組成物は、また、表3,4,および
5の例8について議論したように、エラストマー性の性能を維持することが重要
である。
Cを用いて、室温および50℃においてASTM D471に従い、定量した。
組成物は、1”x2”のサイズで、20〜35ミルの厚さの試料を用いて、70
時間、3回試験を行った。すべての膨潤試料は、300°Fで100psiにお
いて30分間で硬化し、ついで、400°Fで24時間、後硬化した。データは
、オリジナルの容積を超えて増大した容量%で表現した。400°Fで48、9
6、および192時間、空気−エージングした試料は、また、ついで、表6に示
したようにしてそれらの浸漬試験を行った。空気エージング後の容量膨潤におけ
る改良が、それらの試料における硬化の完了により生じた。それらの試験を行っ
た残りの試料は、350°Fで硬化させ、硬化と試験結果を改良した。一般に、
充填していない100%のフルオロエラストマー試料(例6)は、それらの試験
において、予想したとおり、最も劇的に膨潤した。PTFE(例4,5,7)で
充填した試料は、充填していないエラストマーよりも少なく、および同じ程度で
膨潤した。カーボンブラックのみ(例8)で充填した試料は、最も少ない程度で
膨潤した。低膨潤であることが望ましいが、組成物は、また、表3,4,および
5の例8について議論したように、エラストマー性の性能を維持することが重要
である。
【0060】
【表6】
【0061】例12 本発明の組成物と従来法で調製したPTFE−充填フルオロエラストマーを比
較することを目的として、従来法により、レインボー・マスター・ミキシング(
Rainbow Master Mixing, Akron,OH)からのビ
トンB(Viton B)ターポリマー(HFP/VF2/TFE, E.I.
DuPont de Nemours and Company, Inc.,
Wilmington, DEから)を配合した試料を得た。従来の試料は、
72重量%のビトンB、21.6重量%のMP1000(E.I.DuPont
de Nemours and Company, Inc., Wilmi
ngton, DEからのPTFE微細粉末)、2.2重量%の酸化亜鉛、1.
8重量%のディアク#7(DIAK #7, E.I.DuPont de N
emoursにより製造された、過酸化物硬化に有用な多官能トリアジン助剤)
、1.8重量%のバロックスDBPH50(Varox DBPH 50, 過
酸化物硬化剤、R.T. Vanderbilt Co., Norwalk,
CT)、および0.007重量%のカルナバワックス(carnauba w
ax添加助剤)を含有するように配合した。材料は予備混合され、そしてゴム用
二本ロール機で、硬化前に6”x6”x75ミルのモールド中で350°F、5
55psiで15分間、新鮮にされた。試料は、450°Fで23時間、後硬化
した。
較することを目的として、従来法により、レインボー・マスター・ミキシング(
Rainbow Master Mixing, Akron,OH)からのビ
トンB(Viton B)ターポリマー(HFP/VF2/TFE, E.I.
DuPont de Nemours and Company, Inc.,
Wilmington, DEから)を配合した試料を得た。従来の試料は、
72重量%のビトンB、21.6重量%のMP1000(E.I.DuPont
de Nemours and Company, Inc., Wilmi
ngton, DEからのPTFE微細粉末)、2.2重量%の酸化亜鉛、1.
8重量%のディアク#7(DIAK #7, E.I.DuPont de N
emoursにより製造された、過酸化物硬化に有用な多官能トリアジン助剤)
、1.8重量%のバロックスDBPH50(Varox DBPH 50, 過
酸化物硬化剤、R.T. Vanderbilt Co., Norwalk,
CT)、および0.007重量%のカルナバワックス(carnauba w
ax添加助剤)を含有するように配合した。材料は予備混合され、そしてゴム用
二本ロール機で、硬化前に6”x6”x75ミルのモールド中で350°F、5
55psiで15分間、新鮮にされた。試料は、450°Fで23時間、後硬化
した。
【0062】例13 この例においては、耐摩耗性および耐摩擦性試験を、LRI−1a型潤滑計(
Lewis Research, Inc., Lewes, DE)により、
回転試料としてエラストマー試料を、そして摩耗表面として静的ステンレススチ
ールスラスト軸受を使用することにより、行った。装置は、膜厚の変化、動的摩
擦係数、および温度を4〜7分の間隔で、試験の間中、監視した。回転数は、す
べての試験中、10ft/分に固定し、一方、圧力範囲は30〜00psiまで
を異なる試験に適用した。圧力の上昇は、表7〜10(ここで、圧力は、それぞ
れ、30,50,75,および100psi)に見出される結果に反映されてい
る。すべての他の試験条件を一定にすることにより、試料に対し、圧力を上昇さ
せることは、充填されていない使用(例6)を試験に耐え得ないようにした。試
料は、全体として、より高い圧力において変形した。充填した試料は、100p
siまでは成功のうちに過ぎ、二種類のケムファブ(Chemfab)組成物の
試験においても同様に75psiまではそうであった。100psiにおいて、
PTFE/ブラックを充填した組成物(例7)は、より従来の配合組成物(例1
2)に比べ、より低い摩耗速度および非常に低い摩擦係数を示した。
Lewis Research, Inc., Lewes, DE)により、
回転試料としてエラストマー試料を、そして摩耗表面として静的ステンレススチ
ールスラスト軸受を使用することにより、行った。装置は、膜厚の変化、動的摩
擦係数、および温度を4〜7分の間隔で、試験の間中、監視した。回転数は、す
べての試験中、10ft/分に固定し、一方、圧力範囲は30〜00psiまで
を異なる試験に適用した。圧力の上昇は、表7〜10(ここで、圧力は、それぞ
れ、30,50,75,および100psi)に見出される結果に反映されてい
る。すべての他の試験条件を一定にすることにより、試料に対し、圧力を上昇さ
せることは、充填されていない使用(例6)を試験に耐え得ないようにした。試
料は、全体として、より高い圧力において変形した。充填した試料は、100p
siまでは成功のうちに過ぎ、二種類のケムファブ(Chemfab)組成物の
試験においても同様に75psiまではそうであった。100psiにおいて、
PTFE/ブラックを充填した組成物(例7)は、より従来の配合組成物(例1
2)に比べ、より低い摩耗速度および非常に低い摩擦係数を示した。
【0063】
【表7】
【0064】
【表8】
【0065】
【表9】
【0066】
【表10】
【0067】 さらに、キャスティングまたは従来の混練により製造した類似のエラストマー
を比較しうるレベルで配合したものと、高分子量PTFEと低分子量PTFEと
の直接の比較をするために、一群の試料を調製した。それらの試料についてのデ
ータは、表11に詳しく述べた。FKMエラストマーのみ(例17において記載
したような、キャスト試料用のE14674および混練した試料用のFT248
1ガム)の対照試料ならびに10重量%のPTFEを添加した試料を調製した。
使用した高分子量PTFEは、フルオンAD1LN(FLUON AD1LN,
ICI Americas, Bayonne, NI)であり、使用した低
分子量PTFEは、デュポンMP1000であった。キャストした試料は例4に
おいて詳細に説明したようにして、調製し、混練した試料は、アクロン・ルバー
・デベロップメント・ラボラトリー(Akron Rubber Develo
pment Laboratory)の二本ロール機により調製した。すべての
試料は、DIAK#3および酸受容体としての酸化亜鉛の同一相対量を添加する
ことにより硬化させた。すべての試料は、350°、500psiで1.5時間
硬化させ、そして400°Fで23時間、後硬化させた。
を比較しうるレベルで配合したものと、高分子量PTFEと低分子量PTFEと
の直接の比較をするために、一群の試料を調製した。それらの試料についてのデ
ータは、表11に詳しく述べた。FKMエラストマーのみ(例17において記載
したような、キャスト試料用のE14674および混練した試料用のFT248
1ガム)の対照試料ならびに10重量%のPTFEを添加した試料を調製した。
使用した高分子量PTFEは、フルオンAD1LN(FLUON AD1LN,
ICI Americas, Bayonne, NI)であり、使用した低
分子量PTFEは、デュポンMP1000であった。キャストした試料は例4に
おいて詳細に説明したようにして、調製し、混練した試料は、アクロン・ルバー
・デベロップメント・ラボラトリー(Akron Rubber Develo
pment Laboratory)の二本ロール機により調製した。すべての
試料は、DIAK#3および酸受容体としての酸化亜鉛の同一相対量を添加する
ことにより硬化させた。すべての試料は、350°、500psiで1.5時間
硬化させ、そして400°Fで23時間、後硬化させた。
【0068】 PTFEを欠如している二種類の対照試料(試料1および試料2)は、同様の
摩耗率および誘導された摩耗指数を示した。キャストした試料の摩耗係数は、し
かしながら、混練した試料のそれよりも、若干低いものであった。高分子量(試
料3)であれ、低分子量(試料4)であれPTFEの添加により、摩擦係数は低
下し、キャストした試料は、再び、混練した試料よりも、それぞれ、0.761
対0.921と、低いものを形成した。同一レベルのPTFEの添加にもかかわ
らず、しかしながら、二種類のものの摩耗率は、劇的に相違していた。低分子量
PTFE(試料4)の添加は、100%の対照エラストマーに対して5のファク
ターで改良されたが、高分子量PTFE(試料3)の添加は、低分子量PTFE
の摩耗率の改良よりも6倍よいとの結果を与え、あるいは、充填していないエラ
ストマーに対しては、約30倍の改良効果を示した。
摩耗率および誘導された摩耗指数を示した。キャストした試料の摩耗係数は、し
かしながら、混練した試料のそれよりも、若干低いものであった。高分子量(試
料3)であれ、低分子量(試料4)であれPTFEの添加により、摩擦係数は低
下し、キャストした試料は、再び、混練した試料よりも、それぞれ、0.761
対0.921と、低いものを形成した。同一レベルのPTFEの添加にもかかわ
らず、しかしながら、二種類のものの摩耗率は、劇的に相違していた。低分子量
PTFE(試料4)の添加は、100%の対照エラストマーに対して5のファク
ターで改良されたが、高分子量PTFE(試料3)の添加は、低分子量PTFE
の摩耗率の改良よりも6倍よいとの結果を与え、あるいは、充填していないエラ
ストマーに対しては、約30倍の改良効果を示した。
【0069】
【表11】
【0070】例14 SEMを上記した種々の試料について行った。例5,6,および7の後硬化し
た試料は、分析のために新鮮な表面をさらすために、液体窒素を用いて凍結破壊
し、ついで、SEMで像を写す前に塗装した。例6は、二種類のPTFE含有試
料を比較の目的のために含めた。10,000倍の倍率は個々のPTFE粒子(
典型的には約0.2ミクロン)を示し、広く行き渡ったPTFEのフィブリル化
の証拠は示されていなかった。それらの試料は、キャストされ、層状にされ、圧
力下に硬化され、そしてフロロエラストマーマトリックス内でPTFE粒子のフ
ィブリル化を引き起こさずに、後硬化された。これは、例17におけるように、
それらの例における高分子量PTFEの状態と、混練した形態のそのようなPT
FEの状態を比較する場合に重要である。
た試料は、分析のために新鮮な表面をさらすために、液体窒素を用いて凍結破壊
し、ついで、SEMで像を写す前に塗装した。例6は、二種類のPTFE含有試
料を比較の目的のために含めた。10,000倍の倍率は個々のPTFE粒子(
典型的には約0.2ミクロン)を示し、広く行き渡ったPTFEのフィブリル化
の証拠は示されていなかった。それらの試料は、キャストされ、層状にされ、圧
力下に硬化され、そしてフロロエラストマーマトリックス内でPTFE粒子のフ
ィブリル化を引き起こさずに、後硬化された。これは、例17におけるように、
それらの例における高分子量PTFEの状態と、混練した形態のそのようなPT
FEの状態を比較する場合に重要である。
【0071】例15 図1は、ケムファブPTFE積層体の走査型電子顕微鏡写真を示す。この図は
、図中に曲がった根をはった繊維として見えるPTFEのフィブリル化を視覚的
に示すことを目的として含められている。SEM試料は、例14に記載したのと
同様な方法により調製された。積層体は、米国特許第5,141,800号に記
載されているように、せん断を誘起する工程により調製された。
、図中に曲がった根をはった繊維として見えるPTFEのフィブリル化を視覚的
に示すことを目的として含められている。SEM試料は、例14に記載したのと
同様な方法により調製された。積層体は、米国特許第5,141,800号に記
載されているように、せん断を誘起する工程により調製された。
【0072】例16 表12は、アメリカン・ソサイエティ・フォー・テスティング・アンド・マテ
リアルズ(American Society for Testing an
d Materials,ASTM)D 1238により定義される標準方法に
従い、粘弾性流体(溶融樹脂など)の流量の尺度を示すものである、ティナス・
オルセン・メルト・インデクサー(Tinus Olsen melt ind
exer)を用いて評価した試料を記載する。評価は、それらの組成物の引続く
加工性をよりよく評価するために行われた。すべての実験は、ラン(実験)7お
よび17を除いて、水系分散液からキャストしたフィルムを使用した。実験17
は、共凝集および空気乾燥(下記、例22B参照)を行うことにより単離した、
PTFEとTHVの試料を使用した。実験7は、二本ロール機で新鮮にした、従
来のビトン組成物と過酸化物硬化剤の試料を使用した。実験16,18−20,
25−27,29,および30ではフィルムを使用し、それは手でキャストした
ものである。そのようなフィルムは、メリネックス(Melinex,通常、約
3”x4”)の小片をキャスト流体中に浸漬し、オーブン中において200°F
で1分間乾燥することにより、作り上げた。最終膜厚が5mmに到達するまで、
浸漬と乾燥を繰り返した。そのような手作り試料を、例4に詳細に記載した製法
から誘導されるフィルムよりも、より短い時間、この乾燥温度にさらした。これ
は、この表のデータを解釈する場合に重要である。なぜなら、手作り試料は、例
4において記載したような大きい装置により調製した試料よりも、より少なく硬
化されているからである。より少なく硬化されたエラストマーは、さらに硬化さ
れた(表13)ものよりも異なる流動特性を示すであろう。すべての残存するメ
ルトインデックス装置は、例4において詳細に説明した試験装置により製造され
た、使用したフィルムを用いて作動する。
リアルズ(American Society for Testing an
d Materials,ASTM)D 1238により定義される標準方法に
従い、粘弾性流体(溶融樹脂など)の流量の尺度を示すものである、ティナス・
オルセン・メルト・インデクサー(Tinus Olsen melt ind
exer)を用いて評価した試料を記載する。評価は、それらの組成物の引続く
加工性をよりよく評価するために行われた。すべての実験は、ラン(実験)7お
よび17を除いて、水系分散液からキャストしたフィルムを使用した。実験17
は、共凝集および空気乾燥(下記、例22B参照)を行うことにより単離した、
PTFEとTHVの試料を使用した。実験7は、二本ロール機で新鮮にした、従
来のビトン組成物と過酸化物硬化剤の試料を使用した。実験16,18−20,
25−27,29,および30ではフィルムを使用し、それは手でキャストした
ものである。そのようなフィルムは、メリネックス(Melinex,通常、約
3”x4”)の小片をキャスト流体中に浸漬し、オーブン中において200°F
で1分間乾燥することにより、作り上げた。最終膜厚が5mmに到達するまで、
浸漬と乾燥を繰り返した。そのような手作り試料を、例4に詳細に記載した製法
から誘導されるフィルムよりも、より短い時間、この乾燥温度にさらした。これ
は、この表のデータを解釈する場合に重要である。なぜなら、手作り試料は、例
4において記載したような大きい装置により調製した試料よりも、より少なく硬
化されているからである。より少なく硬化されたエラストマーは、さらに硬化さ
れた(表13)ものよりも異なる流動特性を示すであろう。すべての残存するメ
ルトインデックス装置は、例4において詳細に説明した試験装置により製造され
た、使用したフィルムを用いて作動する。
【0073】 表12に示したように組み立てた装置について計算したせん断応力は23.8
psiであり、典型的なエラストマーまたはプラスチック加工と比較した場合、
非常に低い圧力であった。せん断速度は10/sec以下であり、圧縮成形操作
において使用されるものと比較しうる値であった。
psiであり、典型的なエラストマーまたはプラスチック加工と比較した場合、
非常に低い圧力であった。せん断速度は10/sec以下であり、圧縮成形操作
において使用されるものと比較しうる値であった。
【0074】 表12は、プラスチックおよびエラストマーならびにそれらの成分の原料の重
量%を示す:T30B(PTFE)とT121A(PEP)は、E.I. Du
Pont de Nemours & Company, Inc., Wil
mington, DEの製品であり、D5027(PTFE)は、Ausim
ont USA, Thorofare, N.J.の製品である。添加した硬
化剤を含有していない試料は、実験番号および試料組成物値に下線を引いて示し
た。試料は、メルトインデックス装置のチェンバーに入れ、そして記載した温度
で、記載した時間の長さで予備加熱した。予備加熱時間の最後において、記載し
た重量を、試料の流れを起こすために与えた。流れが始まった時間および終了し
た(それがある場合)時間、ならびに均一な時間間隔で集めた試料の重量により
決定した流速を表に示した。
量%を示す:T30B(PTFE)とT121A(PEP)は、E.I. Du
Pont de Nemours & Company, Inc., Wil
mington, DEの製品であり、D5027(PTFE)は、Ausim
ont USA, Thorofare, N.J.の製品である。添加した硬
化剤を含有していない試料は、実験番号および試料組成物値に下線を引いて示し
た。試料は、メルトインデックス装置のチェンバーに入れ、そして記載した温度
で、記載した時間の長さで予備加熱した。予備加熱時間の最後において、記載し
た重量を、試料の流れを起こすために与えた。流れが始まった時間および終了し
た(それがある場合)時間、ならびに均一な時間間隔で集めた試料の重量により
決定した流速を表に示した。
【0075】 三種類のフルオロエラストマー樹脂が、硬化剤なしで、キャストフィルムとし
てメルトインデックス装置により作動され、すべてが異なる流速、TN−1ラテ
ックスが最も早く(実験29)、E14673が中間であり(実験30)、そし
てL10180が最もゆっくりである(実験18,19)、を示した。硬化剤組
成物なしのキャストフィルムとして単離したPTFEについての速度は、原料に
より異なった。TB30(実験20)もD6027(実験27)も共に、18k
gの適用によっては流れなかった。T30Bは、しかしながら、メルトインデッ
クス装置(未知の圧力および応力において)により、手でクランク状に曲げるこ
とができたが、D6027は、力で曲げることはできなかった。押出品の軸に沿
ってT30Bを手でクランク状に曲げた試料のSEMは、それらの実験(図2お
よび3)において使用された高分子量PTFEで可能である、劇的なフィブリル
化を示した。このフィブリル化は、現在、市販されているPTFEを含有するF
KM(ASTM−D1418により定義されるような)化合物(例12)に、一
般に添加される、MP1000などの、非常に低分子量のPTFEでは生じなか
った。
てメルトインデックス装置により作動され、すべてが異なる流速、TN−1ラテ
ックスが最も早く(実験29)、E14673が中間であり(実験30)、そし
てL10180が最もゆっくりである(実験18,19)、を示した。硬化剤組
成物なしのキャストフィルムとして単離したPTFEについての速度は、原料に
より異なった。TB30(実験20)もD6027(実験27)も共に、18k
gの適用によっては流れなかった。T30Bは、しかしながら、メルトインデッ
クス装置(未知の圧力および応力において)により、手でクランク状に曲げるこ
とができたが、D6027は、力で曲げることはできなかった。押出品の軸に沿
ってT30Bを手でクランク状に曲げた試料のSEMは、それらの実験(図2お
よび3)において使用された高分子量PTFEで可能である、劇的なフィブリル
化を示した。このフィブリル化は、現在、市販されているPTFEを含有するF
KM(ASTM−D1418により定義されるような)化合物(例12)に、一
般に添加される、MP1000などの、非常に低分子量のPTFEでは生じなか
った。
【0076】 メルトインデックス装置を作動させる穏当な圧力および温度においてさえも、
ディアク#3を加えた試料は、それらを添加しなかったものに比較して、硬化を
生じている。ディアク#3を含有する30%PTFE/10%FEP/60%F
KMからなる組成物(実験8)は、試験に入ってから14分間で流動を停止した
のに対し、ディアク#3なしの比較組成物(実験9)は速やかに流動し、14分
の標準を超えても同様であった。同様に、ディアク#3を含有する40%PTF
E/60%FKM組成物(実験23)は、ディアク#3を含有しない比較組成物
(実験16)よりも低い流動速度を示した。
ディアク#3を加えた試料は、それらを添加しなかったものに比較して、硬化を
生じている。ディアク#3を含有する30%PTFE/10%FEP/60%F
KMからなる組成物(実験8)は、試験に入ってから14分間で流動を停止した
のに対し、ディアク#3なしの比較組成物(実験9)は速やかに流動し、14分
の標準を超えても同様であった。同様に、ディアク#3を含有する40%PTF
E/60%FKM組成物(実験23)は、ディアク#3を含有しない比較組成物
(実験16)よりも低い流動速度を示した。
【0077】 FEPは、加工助剤のような挙動を示すように思われ、そして、流動を最大に
する最適量を有していると思われる。硬化剤を含有するまたは含有しない40%
FEP/60%FKMの組成物(実験14および21)は、試験条件下において
流動を示さなかった。同じ条件下における10%PTFE/30%FEP/60
%FKM(実験13)は、0.01g/分の非常に穏当な流動を有しており、2
0%PTFE/20%FEP/60%FKMの類似物(実験10)は、0.06
g/minの流動を有していた。二種類の手作り試料の挙動を比較すると、5%
FEP/35%PTFE/60%FKM(実験26)の組成物は、1%FEP/
39%PTFE/60%FKM(実験25)の組成物のそれの3倍の流動速度を
示した。
する最適量を有していると思われる。硬化剤を含有するまたは含有しない40%
FEP/60%FKMの組成物(実験14および21)は、試験条件下において
流動を示さなかった。同じ条件下における10%PTFE/30%FEP/60
%FKM(実験13)は、0.01g/分の非常に穏当な流動を有しており、2
0%PTFE/20%FEP/60%FKMの類似物(実験10)は、0.06
g/minの流動を有していた。二種類の手作り試料の挙動を比較すると、5%
FEP/35%PTFE/60%FKM(実験26)の組成物は、1%FEP/
39%PTFE/60%FKM(実験25)の組成物のそれの3倍の流動速度を
示した。
【0078】 表13は、メルトインデックス装置におけるメルトフローにより測定した硬化
の程度を変えるのに寄与する熱履歴をどのような方法が変えられるかを示す。手
作り試料は、パイロット試料よりも少ない累積熱にさらし、そして、そのような
試料を「未加工の」状態(圧縮硬化前)において比較する場合でさえも、それら
は、硬化の程度において異なっている。表は、組成物によってグループ分けし、
手作り試料対パイロット試料を比較する場合、すべてのケースにおいて、流動速
度は手作り試料において高く、あるいは手作り試料において明白であり、そして
パイロット試料においては存在しなかった(実験35対8、36対10,37対
14,38対23,39対12)。
の程度を変えるのに寄与する熱履歴をどのような方法が変えられるかを示す。手
作り試料は、パイロット試料よりも少ない累積熱にさらし、そして、そのような
試料を「未加工の」状態(圧縮硬化前)において比較する場合でさえも、それら
は、硬化の程度において異なっている。表は、組成物によってグループ分けし、
手作り試料対パイロット試料を比較する場合、すべてのケースにおいて、流動速
度は手作り試料において高く、あるいは手作り試料において明白であり、そして
パイロット試料においては存在しなかった(実験35対8、36対10,37対
14,38対23,39対12)。
【0079】
【表12】
【0080】
【表13】
【0081】例17 高および低分子量PTFEの間の、すなわち、フィブリル化された、およびフ
ィブリル化されていないPTFEの間の、それらのシステムの可能性ある相違、
ならびに加工についての従来の方法と本発明の方法の相違を強調するために、他
の成分をできるだけ一定に保ちながら、それら二種類のスタイルのPTFEを用
いて、下記表14に例A−Dで示した以下の一群の実験を行った。従来の混練は
、それらの試料の半分を使用したので、30phrのPTFEを相対的に穏当な
添加量で選択した。低分子量PTFEは、MP1000であった。高分子量PT
FEは、AD1LN(固形分61%の水系分散液、ICI Americas,
Exton, PA)またはフロンCD123(PTFE成形粉、ICI A
mericas, Exton, PA)であった。使用したFKMフロロエラ
ストマーは、フィルムキャスティング用のE14674(例1)であり、そして
その分散液のガム版であるFT2481(Dyneon)を混練に使用した。加
工助剤は、フィルムキャスティングまたは従来の混練に特有のものを使用した。
トリトンX−100をキャスティング(濃縮物から製造した25%水溶液、Un
ion Carbide, Danbury, CT)に使用し、標準カルナバ
ワックスを混練に使用した。混練は、二本ロール機で室温から開始して行った(
Rainbow Master Mixing, Inc., Akron,
OH)。カルナバワックスは、最初に導入し、ついで、PTFEを導入した。こ
の一群の例においては、硬化剤は使用しなかった。
ィブリル化されていないPTFEの間の、それらのシステムの可能性ある相違、
ならびに加工についての従来の方法と本発明の方法の相違を強調するために、他
の成分をできるだけ一定に保ちながら、それら二種類のスタイルのPTFEを用
いて、下記表14に例A−Dで示した以下の一群の実験を行った。従来の混練は
、それらの試料の半分を使用したので、30phrのPTFEを相対的に穏当な
添加量で選択した。低分子量PTFEは、MP1000であった。高分子量PT
FEは、AD1LN(固形分61%の水系分散液、ICI Americas,
Exton, PA)またはフロンCD123(PTFE成形粉、ICI A
mericas, Exton, PA)であった。使用したFKMフロロエラ
ストマーは、フィルムキャスティング用のE14674(例1)であり、そして
その分散液のガム版であるFT2481(Dyneon)を混練に使用した。加
工助剤は、フィルムキャスティングまたは従来の混練に特有のものを使用した。
トリトンX−100をキャスティング(濃縮物から製造した25%水溶液、Un
ion Carbide, Danbury, CT)に使用し、標準カルナバ
ワックスを混練に使用した。混練は、二本ロール機で室温から開始して行った(
Rainbow Master Mixing, Inc., Akron,
OH)。カルナバワックスは、最初に導入し、ついで、PTFEを導入した。こ
の一群の例においては、硬化剤は使用しなかった。
【0082】 MP1000低分子量PTFEは、例Cにおいて、容易にFT2481中に導
入された。例Dにおいて混練により、CD123高分子量PTFEをエラストマ
ーに添加した場合、帯状になったエラストマーを生じ、ロールでの通常のシート
化をだめにし、そして妨害した。混合物は、触ると暖かくなり、そしてマトリッ
クスをより長く加工すると、より粘着力のあるものになった。混練が終了した後
、例Cは、普通で、滑らかで、よく混合されたエラストマーの平坦なスラブであ
ったが、高分子量PTFEを含有する例Dは、滑らかではなく、むしろ劇的に不
規則で、節と細い溝がある肌理であった。これは、フィブリル化しうる分子量の
PTFEから予測された挙動であり、そして、実質的にせん断変形を導入する従
来の乾燥混合工程において、フィブリル化しうるPTFEがなぜ実際的な添加剤
ではないのかという理由の劇的な例であった。(これを、例14において議論し
たFKM中の高分子量PTFEの単離と比較する。)
入された。例Dにおいて混練により、CD123高分子量PTFEをエラストマ
ーに添加した場合、帯状になったエラストマーを生じ、ロールでの通常のシート
化をだめにし、そして妨害した。混合物は、触ると暖かくなり、そしてマトリッ
クスをより長く加工すると、より粘着力のあるものになった。混練が終了した後
、例Cは、普通で、滑らかで、よく混合されたエラストマーの平坦なスラブであ
ったが、高分子量PTFEを含有する例Dは、滑らかではなく、むしろ劇的に不
規則で、節と細い溝がある肌理であった。これは、フィブリル化しうる分子量の
PTFEから予測された挙動であり、そして、実質的にせん断変形を導入する従
来の乾燥混合工程において、フィブリル化しうるPTFEがなぜ実際的な添加剤
ではないのかという理由の劇的な例であった。(これを、例14において議論し
たFKM中の高分子量PTFEの単離と比較する。)
【0083】 例Bの配合とフィルムキャスティングは、上記例4において記載したのと同様
であった。例Aの配合は、MP1000が粉末であり、水系分散液ではないとい
う事実により複雑となった。キャストできる流体を、43重量%のMP1000
、55重量%の脱イオン水、0.2重量%の活性フルオラドFC118(Flu
orad FC118)界面活性剤(20%水溶液、3M, St. Paul
, MN)および2.3重量%の活性トリトンX−100(25%水溶液)から
調製した。それらは、一定温度にした水浴中に設置された容器に入れ、そして、
オーバーヘッド櫂形攪拌器により混合物を75℃(トリトンX−100の曇点で
ある64℃より上)まで上げて混合した。このスラリーを、ついで、攪拌を続け
ながら室温まで冷却した。冷却したスラリーは、ついで、マイクロフルイダイザ
ー(商標)(M110−F型、Microfluidics Corporat
ion, Newton, MA)を8000−12000psiで通し、MP
1000(固形分42.9%)の安定な水系懸濁液を得た。マイクロフルイダイ
ザー(商標)は、加工しながらスラリーを低温度に維持するために、氷浴中に保
持した。この点において、例Aは、ついで、水系成分と組み合わせることにより
、例Bと同様にして配合し、そして、フィルムは、また、上記例4に記載したよ
うな仕方でキャストした。
であった。例Aの配合は、MP1000が粉末であり、水系分散液ではないとい
う事実により複雑となった。キャストできる流体を、43重量%のMP1000
、55重量%の脱イオン水、0.2重量%の活性フルオラドFC118(Flu
orad FC118)界面活性剤(20%水溶液、3M, St. Paul
, MN)および2.3重量%の活性トリトンX−100(25%水溶液)から
調製した。それらは、一定温度にした水浴中に設置された容器に入れ、そして、
オーバーヘッド櫂形攪拌器により混合物を75℃(トリトンX−100の曇点で
ある64℃より上)まで上げて混合した。このスラリーを、ついで、攪拌を続け
ながら室温まで冷却した。冷却したスラリーは、ついで、マイクロフルイダイザ
ー(商標)(M110−F型、Microfluidics Corporat
ion, Newton, MA)を8000−12000psiで通し、MP
1000(固形分42.9%)の安定な水系懸濁液を得た。マイクロフルイダイ
ザー(商標)は、加工しながらスラリーを低温度に維持するために、氷浴中に保
持した。この点において、例Aは、ついで、水系成分と組み合わせることにより
、例Bと同様にして配合し、そして、フィルムは、また、上記例4に記載したよ
うな仕方でキャストした。
【0084】
【表14】
【0085】 再び、重要なことは、単離工程におけるPTFEの状態である。低分子量PT
FEは、PTFEの物理的性質を変えることなく、従来の混練および本発明方法
における加工に添加剤として使用できるが、それは、高分子量PTFEの場合に
はあてはまらない。単離のための開示した方法は、エラストマー中のPTFEの
単離を、フィブリル化されていない状態ではなく、フィブリル化しうる状態で、
可能にする。
FEは、PTFEの物理的性質を変えることなく、従来の混練および本発明方法
における加工に添加剤として使用できるが、それは、高分子量PTFEの場合に
はあてはまらない。単離のための開示した方法は、エラストマー中のPTFEの
単離を、フィブリル化されていない状態ではなく、フィブリル化しうる状態で、
可能にする。
【0086】例18 例17で使用したようなタイプの未硬化フルオロエラストマーは、メチルエチ
ルケトン(MEK)などの溶媒に可溶である。PTFEはそのような溶媒には溶
解しないので、それらの混合物中のPTFEの状態を確かめるために、未硬化エ
ラストマーの溶媒和作用を使用した。
ルケトン(MEK)などの溶媒に可溶である。PTFEはそのような溶媒には溶
解しないので、それらの混合物中のPTFEの状態を確かめるために、未硬化エ
ラストマーの溶媒和作用を使用した。
【0087】 低および高分子量PTFEをそれぞれ含有するキャストフィルム(例17Aお
よび17B)を、フィブリル化されうるが、フィブリル化されていない状態から
、フィブリル化されたPTFEへの推移を示すために、混練した。混練は、15
0°Fに予め加熱した二本ロール機で行った(Akron Rubber De
velopment Laboratories, Inc., Akron,
OH)。さらにもう一度、MP1000の低分子量PTFEを含有する組成物
は、ロール機(例17C)上で初めから混合された試料と同様に、容易に一緒に
密着させることができ、そして、ロール上で帯状になり、滑らかな肌理のスラブ
を製造する。高分子量PTFEを含有する、試料17Bは、強靭にされ、そして
加工中に暖められ、そして、その粗い肌理のために、一般に、シート状にするの
が困難であった。ひとたび完結すると、混練したほうの17Bは、試料17Dと
同一であるように見えたが、17Bは、フィブリル化されていないPTFEを含
有する、滑らかな5ミルのフィルムとして本来は単離された。
よび17B)を、フィブリル化されうるが、フィブリル化されていない状態から
、フィブリル化されたPTFEへの推移を示すために、混練した。混練は、15
0°Fに予め加熱した二本ロール機で行った(Akron Rubber De
velopment Laboratories, Inc., Akron,
OH)。さらにもう一度、MP1000の低分子量PTFEを含有する組成物
は、ロール機(例17C)上で初めから混合された試料と同様に、容易に一緒に
密着させることができ、そして、ロール上で帯状になり、滑らかな肌理のスラブ
を製造する。高分子量PTFEを含有する、試料17Bは、強靭にされ、そして
加工中に暖められ、そして、その粗い肌理のために、一般に、シート状にするの
が困難であった。ひとたび完結すると、混練したほうの17Bは、試料17Dと
同一であるように見えたが、17Bは、フィブリル化されていないPTFEを含
有する、滑らかな5ミルのフィルムとして本来は単離された。
【0088】 試料17Aおよび17B、ならびにそれらの対応する混練されたものは、つい
で、それらの試料中では硬化されていないFKMエラストマーを溶解するために
、攪拌下、暖められたMEK(60℃)に4時間かけて懸濁された。三種類の試
料:17A、およびその混練された対応物、ならびに17Bは、この処理により
、すっかり崩壊させられた。かくしてマトリックスから遊離された、MEKに溶
解されたフロロエラストマーおよびPTFEは、それが低分子量PTFE(17
Aおよび混練した17A)であれ、または低せん断工程(しかしフィブリル化は
されていない、17B)により、マトリックス中に単離した高分子量PTFEで
あれ、微細な析出物として定着した。非常に粗い肌理を示した、混練したほうの
17Bは、そのもとの重量を維持していたが、一方、もとの肌理の三次元形状も
また維持していた。室温において、MEKで17Bの混練したほうを後に抽出し
たものは、6日後に、もとの重量の2/3の損失を生じたが、もとの肌理の三次
元構造は維持していた。不溶の1/3の熱重量分析(TGA)は、試料が重量で
、77%のPTFEと23%のFKMから成っていることを示したが、それは、
もとの23%PTFE/77%FKMの逆であった。低分子量PTFEの例、ま
たはフィブリル化されていない高分子量PTFEの例とは異なり、この高分子量
PTFEの例は、PTFEのフィブリル化により、周囲のエラストマーの90%
が溶媒和されているにもかかわらず、明確な三次元構造を保持していた。MEK
で抽出した、この混練したフィルム(17B)のSEM写真(図4A−4L)は
、裸眼で観察したことに一致して、残存するエラストマーのいくつかと共に、も
つれあった、そして複雑な網目構造のPTFEフィブリルを示した。
で、それらの試料中では硬化されていないFKMエラストマーを溶解するために
、攪拌下、暖められたMEK(60℃)に4時間かけて懸濁された。三種類の試
料:17A、およびその混練された対応物、ならびに17Bは、この処理により
、すっかり崩壊させられた。かくしてマトリックスから遊離された、MEKに溶
解されたフロロエラストマーおよびPTFEは、それが低分子量PTFE(17
Aおよび混練した17A)であれ、または低せん断工程(しかしフィブリル化は
されていない、17B)により、マトリックス中に単離した高分子量PTFEで
あれ、微細な析出物として定着した。非常に粗い肌理を示した、混練したほうの
17Bは、そのもとの重量を維持していたが、一方、もとの肌理の三次元形状も
また維持していた。室温において、MEKで17Bの混練したほうを後に抽出し
たものは、6日後に、もとの重量の2/3の損失を生じたが、もとの肌理の三次
元構造は維持していた。不溶の1/3の熱重量分析(TGA)は、試料が重量で
、77%のPTFEと23%のFKMから成っていることを示したが、それは、
もとの23%PTFE/77%FKMの逆であった。低分子量PTFEの例、ま
たはフィブリル化されていない高分子量PTFEの例とは異なり、この高分子量
PTFEの例は、PTFEのフィブリル化により、周囲のエラストマーの90%
が溶媒和されているにもかかわらず、明確な三次元構造を保持していた。MEK
で抽出した、この混練したフィルム(17B)のSEM写真(図4A−4L)は
、裸眼で観察したことに一致して、残存するエラストマーのいくつかと共に、も
つれあった、そして複雑な網目構造のPTFEフィブリルを示した。
【0089】例19 例17において生成した試料は、穏当な温度(80−120℃)において、イ
ンストロン3213型細管レオメーターにより加工した。使用したキャピラリは
、50〜60ミルの範囲であり、長さと直径の比は10/1〜40/1の範囲で
あった。図5は、60ミル、10/1のL/Dのキャピラリにより100℃にお
ける試料A〜Dについてのせん断速度の対数とせん断応力の対数の比を示す。ク
ロスヘッド速度は、1分あたり0.2〜20インチの範囲であった。
ンストロン3213型細管レオメーターにより加工した。使用したキャピラリは
、50〜60ミルの範囲であり、長さと直径の比は10/1〜40/1の範囲で
あった。図5は、60ミル、10/1のL/Dのキャピラリにより100℃にお
ける試料A〜Dについてのせん断速度の対数とせん断応力の対数の比を示す。ク
ロスヘッド速度は、1分あたり0.2〜20インチの範囲であった。
【0090】 図5に示したように、低および高分子量PTFEの両者を含むキャストフィル
ムは、それらの条件下において、同一の流動学的挙動を示した。高分子量PTF
Eは、フィブリル化しうるが、未だフィブリル化していない(この試料は、後に
、例18において混練することによりフィブリル化された)形態で単離されてい
る。20”/分のクロスヘッド速度で流し込まれたキャストフィルムの試料を、
154psiのせん断応力および約2600/分(PTFEのペースト押出しと
比較して温和な条件)のせん断速度で処理した。それら二種の押出物をMEKで
抽出してフルオロエラストマーを除き、そしてSEMで分析した。図6A−6D
は、高分子量PTFEを含有する試料の走査型電子顕微鏡写真であり、押出しの
軸に沿ってフィブリル化が開始していること、ならびに流動計のせん断応力によ
り、全粒子伸びを示している。図7A−7Dは、低分子量PTFEを含有する試
料の走査型電子顕微鏡写真であり、フィブリル化することができないPTFEの
この対照について予測されるように、丸い粒子を示している。
ムは、それらの条件下において、同一の流動学的挙動を示した。高分子量PTF
Eは、フィブリル化しうるが、未だフィブリル化していない(この試料は、後に
、例18において混練することによりフィブリル化された)形態で単離されてい
る。20”/分のクロスヘッド速度で流し込まれたキャストフィルムの試料を、
154psiのせん断応力および約2600/分(PTFEのペースト押出しと
比較して温和な条件)のせん断速度で処理した。それら二種の押出物をMEKで
抽出してフルオロエラストマーを除き、そしてSEMで分析した。図6A−6D
は、高分子量PTFEを含有する試料の走査型電子顕微鏡写真であり、押出しの
軸に沿ってフィブリル化が開始していること、ならびに流動計のせん断応力によ
り、全粒子伸びを示している。図7A−7Dは、低分子量PTFEを含有する試
料の走査型電子顕微鏡写真であり、フィブリル化することができないPTFEの
この対照について予測されるように、丸い粒子を示している。
【0091】 図5における混練した試料は、それらの試料におけるPTFEの状態に基づく
非常に異なった流動学的挙動を示している。その図に示されているように、混練
により作られた、高分子量PTFEの試料は、マトリックス中でフィブリル化さ
れたPTFEを生ずるに十分なせん断応力を経験した。そのような試料を、流動
計にとおしたところ、すべての他の条件を一定に保ちながら、所与のせん断速度
について、より高いせん断応力を生じた。実際、このフィブリル化されたPTF
Eを含有する混練した試料は、試料により生じた圧力およびシステムの圧力限界
のために、高いクロスヘッド速度で流動計をとおすことができなかった。図5は
、また、低分子量PTFEを含有する混練した試料は、対照的に、最も高いクロ
スヘッド速度で細管流動計をとおすことができた。
非常に異なった流動学的挙動を示している。その図に示されているように、混練
により作られた、高分子量PTFEの試料は、マトリックス中でフィブリル化さ
れたPTFEを生ずるに十分なせん断応力を経験した。そのような試料を、流動
計にとおしたところ、すべての他の条件を一定に保ちながら、所与のせん断速度
について、より高いせん断応力を生じた。実際、このフィブリル化されたPTF
Eを含有する混練した試料は、試料により生じた圧力およびシステムの圧力限界
のために、高いクロスヘッド速度で流動計をとおすことができなかった。図5は
、また、低分子量PTFEを含有する混練した試料は、対照的に、最も高いクロ
スヘッド速度で細管流動計をとおすことができた。
【0092】例20 高分子量PTFE(40重量%)、フルオロエラストマー(60重量%)、酸
化亜鉛、およびディアク#3硬化剤を含有するキャストフィルム試料(3.8ポ
ンド)を、例4に記載したのと同様にして、混練のためにアクロン・ルバー・デ
ベロップメント・ラボラトリー(Akron Rubber Developm
ent Laboratory)に送られた。混練は、開始時のロール温度90
°F、終了時のロール温度162°Fおよび材料温度187°Fで1/2時間行
った。材料は、同一の方向で、まとめて供給し、長くて薄い細片を得た。通常、
混練した試料は、成分の良好な混合を促進するために、かき回され、そして回転
される。この混練の目的は、しかしながら、混合する(キャストフィルムは混練
前に十分に分散された成分をすでに含有する)ことではなく、むしろ、一定の単
軸方向にマトリックス中でせん断応力を誘起することである。これは、混練の方
向に、試料中に分散されたPTFEを制御可能な状態でフィブリル化することに
より行われる。この単軸混練した試料の広角X線散乱(例32に記載した)は、
試料の結晶化(PTFE)部分の配向を明らかに示していた。これとは対照的に
、例18(混練した17B)に記載した混練した試料は、広角X線散乱により配
向は認められなかった。この試料は、肉眼およびSEMにより明らかなように、
フィブリル化されていたが、そのフィブリル化はランダムであり、配向していな
かった。この点(例20)に関し、PTFEフィブリル化物の配向は、広角X線
散乱により証明されたように、混練方向を制御することにより、制御された。エ
ラストマー中に分散されたPTFEのフィブリル化の制御は、そのような配合物
のいくつかの応用に利益があるものであろう。
化亜鉛、およびディアク#3硬化剤を含有するキャストフィルム試料(3.8ポ
ンド)を、例4に記載したのと同様にして、混練のためにアクロン・ルバー・デ
ベロップメント・ラボラトリー(Akron Rubber Developm
ent Laboratory)に送られた。混練は、開始時のロール温度90
°F、終了時のロール温度162°Fおよび材料温度187°Fで1/2時間行
った。材料は、同一の方向で、まとめて供給し、長くて薄い細片を得た。通常、
混練した試料は、成分の良好な混合を促進するために、かき回され、そして回転
される。この混練の目的は、しかしながら、混合する(キャストフィルムは混練
前に十分に分散された成分をすでに含有する)ことではなく、むしろ、一定の単
軸方向にマトリックス中でせん断応力を誘起することである。これは、混練の方
向に、試料中に分散されたPTFEを制御可能な状態でフィブリル化することに
より行われる。この単軸混練した試料の広角X線散乱(例32に記載した)は、
試料の結晶化(PTFE)部分の配向を明らかに示していた。これとは対照的に
、例18(混練した17B)に記載した混練した試料は、広角X線散乱により配
向は認められなかった。この試料は、肉眼およびSEMにより明らかなように、
フィブリル化されていたが、そのフィブリル化はランダムであり、配向していな
かった。この点(例20)に関し、PTFEフィブリル化物の配向は、広角X線
散乱により証明されたように、混練方向を制御することにより、制御された。エ
ラストマー中に分散されたPTFEのフィブリル化の制御は、そのような配合物
のいくつかの応用に利益があるものであろう。
【0093】例21 100%フルオロエラストマーから80%PTFE/20%フルオロエラスト
マーまでの範囲で、10%ずつ増加した一連の組成物を、例4の方法で製造した
。使用した高分子量PTFEは、AD1LN(61%固形分、ICI, Bay
onne, NL)であり、そして使用したフルオロエラストマーは、例1にお
いて記載したように、E14674であった。すべての組成物は、遊離の、処理
しやすいフィルムとして単離し、そして驚くべきことに、80重量%までの溶融
していない、かつ、配向していないPTFEを含有する試料は、遊離フィルムと
して取り扱うことができた。比較可能なガムエラストマーおよび低分子量PTF
E(MP1000)を使用した対照試料のセットもまた、混練により調製した。
それらの対照は、100%エラストマーから30%PTFE/70%FKMの範
囲であった。ゲージで平均5ミルの、キャストした試料は、約30ミルまで積み
上げた。キャストおよび混練の双方の試料を、モールド中で、350°Fで1/
2時間、555psiで硬化し、ついで、400°Fで22時間、後硬化した。
マーまでの範囲で、10%ずつ増加した一連の組成物を、例4の方法で製造した
。使用した高分子量PTFEは、AD1LN(61%固形分、ICI, Bay
onne, NL)であり、そして使用したフルオロエラストマーは、例1にお
いて記載したように、E14674であった。すべての組成物は、遊離の、処理
しやすいフィルムとして単離し、そして驚くべきことに、80重量%までの溶融
していない、かつ、配向していないPTFEを含有する試料は、遊離フィルムと
して取り扱うことができた。比較可能なガムエラストマーおよび低分子量PTF
E(MP1000)を使用した対照試料のセットもまた、混練により調製した。
それらの対照は、100%エラストマーから30%PTFE/70%FKMの範
囲であった。ゲージで平均5ミルの、キャストした試料は、約30ミルまで積み
上げた。キャストおよび混練の双方の試料を、モールド中で、350°Fで1/
2時間、555psiで硬化し、ついで、400°Fで22時間、後硬化した。
【0094】 それらの材料は、ダイCを用いて、ASTM D412により引張試験を行い
、その結果を図8および9に示す。図8において、室温引張強度のデータは、1
3種類すべての試料について表示した。すべて、引張強度が低くなるに従い、P
TFE添加量が増大する傾向にある。キャストした、および混練した組成物、そ
して、それゆえ、高および低分子量PTFEを比較した、4種のペアの場合にお
いて、キャストした組成物は、最後のペア(30/70)以外のすべてにおいて
高い引張強度を示した。100%FKMから50PTFE/50FKMの試料に
ついて、室温での引張荷重は、古典的エラストマー曲線、すなわち、破断まで比
較的一定の傾きで引張強度が増大し、破断時に最大強度を示した。60/40、
70/30、および80/20のPTFE/FKMの引張荷重は、古典的プラス
チック曲線を示し、最大強度後、強度が低下し、高平部を経て、高平部の末端に
おいて最終的な破断となり、最大強度は、破断時ではなく、荷重をかけた初期に
生じた。この理由のために、試料のそのような混合物の引張強度を記載するには
、破断時の強度というよりも、ピーク時強度と言うのが正確である。エラスチッ
クからプラスチックの挙動へのこの変化が、他の材料との組合せにより存在する
であろうことが予測されるが、開始材料は、変化するので、異なる相対組成にお
いて生ずるであろう。
、その結果を図8および9に示す。図8において、室温引張強度のデータは、1
3種類すべての試料について表示した。すべて、引張強度が低くなるに従い、P
TFE添加量が増大する傾向にある。キャストした、および混練した組成物、そ
して、それゆえ、高および低分子量PTFEを比較した、4種のペアの場合にお
いて、キャストした組成物は、最後のペア(30/70)以外のすべてにおいて
高い引張強度を示した。100%FKMから50PTFE/50FKMの試料に
ついて、室温での引張荷重は、古典的エラストマー曲線、すなわち、破断まで比
較的一定の傾きで引張強度が増大し、破断時に最大強度を示した。60/40、
70/30、および80/20のPTFE/FKMの引張荷重は、古典的プラス
チック曲線を示し、最大強度後、強度が低下し、高平部を経て、高平部の末端に
おいて最終的な破断となり、最大強度は、破断時ではなく、荷重をかけた初期に
生じた。この理由のために、試料のそのような混合物の引張強度を記載するには
、破断時の強度というよりも、ピーク時強度と言うのが正確である。エラスチッ
クからプラスチックの挙動へのこの変化が、他の材料との組合せにより存在する
であろうことが予測されるが、開始材料は、変化するので、異なる相対組成にお
いて生ずるであろう。
【0095】 図9において、室温ピーク歪および100%伸び時の弾性率を13種類すべて
の試料について示した。データは、高分子量PTFEを含有するキャスト組成物
において、100%エラストマーの組成物と比較して、PTFE充填剤のレベル
が50重量%を超えるまで、伸びが劇的には落ちないことを示している。混練し
た組成物は、低分子量PTFEの添加により、伸びの減少を示したが、それは3
0/70の組成物においていくぶん増加する。しかしながら、それは、もとの値
には戻らない。100%伸び時の弾性率において、明らかに混練した試料は、4
種類すべての組成物において高い弾性率を示し、充填した組成物は100%エラ
ストマーの組成物に比較して、低いものであった。キャスト組成物は、低い弾性
率であるが、充填剤のレベルが50%を超えると、矛盾しない弾性値を示した。
の試料について示した。データは、高分子量PTFEを含有するキャスト組成物
において、100%エラストマーの組成物と比較して、PTFE充填剤のレベル
が50重量%を超えるまで、伸びが劇的には落ちないことを示している。混練し
た組成物は、低分子量PTFEの添加により、伸びの減少を示したが、それは3
0/70の組成物においていくぶん増加する。しかしながら、それは、もとの値
には戻らない。100%伸び時の弾性率において、明らかに混練した試料は、4
種類すべての組成物において高い弾性率を示し、充填した組成物は100%エラ
ストマーの組成物に比較して、低いものであった。キャスト組成物は、低い弾性
率であるが、充填剤のレベルが50%を超えると、矛盾しない弾性値を示した。
【0096】 材料は、昇温した温度(350°F)およびそれに引続く500°Fで70時
間の空気中での熟成後に引張強度の試験を行った。引張強度値を、ついで、図8
および9に記載したように、最初の値と比較した。図10には、最初の13種類
の組成物のうち、12種類のものの熱ピーク歪(伸び)を示した。50%の充填
剤のレベルをとおして、熱ピーク歪は、室温での歪よりも、おおよそ50%〜8
0%低いものであった。100%キャストしたエラストマー試料は、100%混
練した試料と比べて、ほんのわずか低下した。これは、充填した試料では逆であ
り、混練した試料は、キャストした試料よりもいくぶん低下していた。しかしな
がら、すべての試料は、伸びの劇的な損失を示した。60/40および70/3
0の試料は、それら二つの試料に見られる普通ではないデータを考えると、プラ
スチックの挙動を示し、そして室温において比較的穏当な伸びを示している。熟
成後の伸びにおけるほんの少しの増加は、熟成時の架橋の開裂によると思われる
。これはキャストおよび混練試料の両者において観察された。
間の空気中での熟成後に引張強度の試験を行った。引張強度値を、ついで、図8
および9に記載したように、最初の値と比較した。図10には、最初の13種類
の組成物のうち、12種類のものの熱ピーク歪(伸び)を示した。50%の充填
剤のレベルをとおして、熱ピーク歪は、室温での歪よりも、おおよそ50%〜8
0%低いものであった。100%キャストしたエラストマー試料は、100%混
練した試料と比べて、ほんのわずか低下した。これは、充填した試料では逆であ
り、混練した試料は、キャストした試料よりもいくぶん低下していた。しかしな
がら、すべての試料は、伸びの劇的な損失を示した。60/40および70/3
0の試料は、それら二つの試料に見られる普通ではないデータを考えると、プラ
スチックの挙動を示し、そして室温において比較的穏当な伸びを示している。熟
成後の伸びにおけるほんの少しの増加は、熟成時の架橋の開裂によると思われる
。これはキャストおよび混練試料の両者において観察された。
【0097】 図11には、最初の13種類の組成物のうち、12種類のものの100%伸び
時の弾性率の変化を示した。純粋エラストマーのキャスト対混練した組成物を比
較した場合において、高温時または熟成後の引張強度の保持に劇的な相違があり
、キャストした組成物が明らかに優れている。しかしながら、ひとたびそれらの
試料がPTFEで充填されると、熱引張試験または空気熟成の結果により、それ
らの性質の損失は、キャストしたものと混練した試料で同等である。熱引張試験
の場合において、PTFEの分子量にかかわらず、充填剤のPTFE量が増大す
るに従い、性質の損失が大きくなる傾向にある。熟成後の性質の損失の場合にお
いては、そのような傾向はみられないようである。
時の弾性率の変化を示した。純粋エラストマーのキャスト対混練した組成物を比
較した場合において、高温時または熟成後の引張強度の保持に劇的な相違があり
、キャストした組成物が明らかに優れている。しかしながら、ひとたびそれらの
試料がPTFEで充填されると、熱引張試験または空気熟成の結果により、それ
らの性質の損失は、キャストしたものと混練した試料で同等である。熱引張試験
の場合において、PTFEの分子量にかかわらず、充填剤のPTFE量が増大す
るに従い、性質の損失が大きくなる傾向にある。熟成後の性質の損失の場合にお
いては、そのような傾向はみられないようである。
【0098】 図12には、最初の13種類の組成物のうち、12種類のものの引張強度の変
化を示した。熱引張強度は、60/40の充填剤レベルをとおして75%〜85
%の損失であり、充填剤のレベルまたはタイプにかかわらず、それらの条件にお
いて、一般に悪かった。しかしながら、空気熟成した試料においては、低分子量
PTFEを充填したガム試料は、高分子量PTFEで充填したそれらの対応物よ
りも引張強度において損失が低い。高分子量PTFEで充填した組成物の引張強
度は、しかしながら、最初において室温でより高いものであった。
化を示した。熱引張強度は、60/40の充填剤レベルをとおして75%〜85
%の損失であり、充填剤のレベルまたはタイプにかかわらず、それらの条件にお
いて、一般に悪かった。しかしながら、空気熟成した試料においては、低分子量
PTFEを充填したガム試料は、高分子量PTFEで充填したそれらの対応物よ
りも引張強度において損失が低い。高分子量PTFEで充填した組成物の引張強
度は、しかしながら、最初において室温でより高いものであった。
【0099】 室温における引裂強度(ASTM D624、ダイB)の試験を、ならびに昇
温した温度および空気熟成の後に比較試験を、それらの組成物について行った。
図13には、約100〜150lb.ft./in.の範囲のレベルで添加した
50%PTFEによる引裂強度を示す。60%以上の高分子量PTFEを含有す
るキャスト組成物は、この範囲またはそれ以上において、高い末端において引裂
強度を示すが、特性においてより剛直で、プラスチック様である。混練した10
0%FKMは、そのキャストした対応物よりも、より高い引裂強度を示すが、高
分子量PTFEを充填した試料は、それらの低分子量PTFEを充填した対応物
よりも、引裂強度において若干高い値を示す。キャストにより、充填した高分子
量PTFEは、フィブリル化されうるが、このシリーズの試料においては、意味
深いことにフィブリル化されなかった。PTFEフィブリルの網目構造の形成は
、例25において示したように、引裂強度の重大な改良を引き起こすことが予想
されるであろう。
温した温度および空気熟成の後に比較試験を、それらの組成物について行った。
図13には、約100〜150lb.ft./in.の範囲のレベルで添加した
50%PTFEによる引裂強度を示す。60%以上の高分子量PTFEを含有す
るキャスト組成物は、この範囲またはそれ以上において、高い末端において引裂
強度を示すが、特性においてより剛直で、プラスチック様である。混練した10
0%FKMは、そのキャストした対応物よりも、より高い引裂強度を示すが、高
分子量PTFEを充填した試料は、それらの低分子量PTFEを充填した対応物
よりも、引裂強度において若干高い値を示す。キャストにより、充填した高分子
量PTFEは、フィブリル化されうるが、このシリーズの試料においては、意味
深いことにフィブリル化されなかった。PTFEフィブリルの網目構造の形成は
、例25において示したように、引裂強度の重大な改良を引き起こすことが予想
されるであろう。
【0100】 引張硬化は、エラスチック挙動の重要な尺度であり、それは引張変形からのエ
ラスチックの回復を測定する。低い値は、挑戦した部分のもとの寸法の近くまで
回復することを示す。図14には、最初の13種類の試料について、50%、1
00%、および200%の三種類の異なる試料伸びについて、引張硬化を示した
。よりプラスチックの特性を有する組成物においては、引張硬化のデータは、劣
っているか、または存在していないものである。これは、驚くべきことではなく
、エラスチックな挙動の測定に、プラスチック試料の試験を行った。充填剤のレ
ベルは増大するので、PTFEのタイプにかかわらず、引張硬化の値もまた増加
する。これは、カーボンブラック、クレイ、またはシリカなどの、他の充填剤に
よる挙動についてもまた、予測しうるであろう。対の試料において、高分子量P
TFE充填試料についての、引張硬化データは、ひとつの重要な例外を除き、低
分子量PTFEで充填した試料のそれらに比較して、より高いか同等である。低
分子量PTFEを添加した三種類のガム試料についての200%伸び引張硬化デ
ータはない。図9においてみられたように、それらの低分子量PTFE充填ガム
組成物は、それらのキャストした対応するものに比較して、低い伸びを示し、そ
してそれらは、2005の伸び、特に、引張硬化試験により規定された伸びの1
0分間の保持時間に引続いて行われた場合、耐えることができない。
ラスチックの回復を測定する。低い値は、挑戦した部分のもとの寸法の近くまで
回復することを示す。図14には、最初の13種類の試料について、50%、1
00%、および200%の三種類の異なる試料伸びについて、引張硬化を示した
。よりプラスチックの特性を有する組成物においては、引張硬化のデータは、劣
っているか、または存在していないものである。これは、驚くべきことではなく
、エラスチックな挙動の測定に、プラスチック試料の試験を行った。充填剤のレ
ベルは増大するので、PTFEのタイプにかかわらず、引張硬化の値もまた増加
する。これは、カーボンブラック、クレイ、またはシリカなどの、他の充填剤に
よる挙動についてもまた、予測しうるであろう。対の試料において、高分子量P
TFE充填試料についての、引張硬化データは、ひとつの重要な例外を除き、低
分子量PTFEで充填した試料のそれらに比較して、より高いか同等である。低
分子量PTFEを添加した三種類のガム試料についての200%伸び引張硬化デ
ータはない。図9においてみられたように、それらの低分子量PTFE充填ガム
組成物は、それらのキャストした対応するものに比較して、低い伸びを示し、そ
してそれらは、2005の伸び、特に、引張硬化試験により規定された伸びの1
0分間の保持時間に引続いて行われた場合、耐えることができない。
【0101】 この例において詳細に記載されたキャスト試料は、例4において記載されたよ
うなこの仕事の工程において調製されたキャスト試料と比較された。図15は、
例1に記載した他の高分子量PTFEラテックスおよび他のエラストマーラテッ
クスから誘導されるキャスト試料と共に、例21のキャスト試料(それゆえ、高
分子量PTFEを含有する)の室温での引張強度と弾性率を比較する。この図の
x軸は、増大するPTFE含量を配列する。図8および9においてみたように、
引張強度が減少すると充填剤の添加量が増加し、またPTFE含量が増大するに
もかかわらず、弾性率は相対的に一定であるという、一般的傾向がある。これは
重要な特徴である。なぜなら、引張強度は、エラストマー試料の破断時の値であ
るのに対し、その弾性率は、与えられた応力に対する値であるが、破断時の値で
はないからである。図15のデータは、優れた引張強度および弾性率を示すこの
グループの試料はすべて、同一のエラストマーであるCF6200を含有してい
る。これは、例1に記載したエラストマーである、L10180のクリーム化し
たものであり、そして、その相対的に大きい粒子サイズの0.35μは注目に値
する。このエラストマーは、図15において存在する試料において使用された他
のものよりも、より高い分子量を有することが知られている。それらはまた、混
練および押出しなどの従来の方法における、そのような高分子量材料を加工する
ことにより存在する課題を実現する。多くのポリマーについて、かかるポリマー
が、かかる従来の手段によっては効率的に加工することができないところを超え
る分子量でカットオフがある。我々の単離方法は、重合性置換体の分子量に関し
、そのような限定はなく、そして、我々は、それゆえ、従来の装置と成分を混合
することに限定がなく、そのような高分子量材料の物理的強度の利益を得るであ
ろう。これは、図16に引裂強度データにより再度示す。エラストマータイプの
引張挙動を示す配合物のグループ内において、すなわち、高分子量PTFEの5
0重量%よりも高くはないものの、高い引裂用度を有する二種類の試料は、CF
6200に存在する高分子量エラストマーを含有するものである。
うなこの仕事の工程において調製されたキャスト試料と比較された。図15は、
例1に記載した他の高分子量PTFEラテックスおよび他のエラストマーラテッ
クスから誘導されるキャスト試料と共に、例21のキャスト試料(それゆえ、高
分子量PTFEを含有する)の室温での引張強度と弾性率を比較する。この図の
x軸は、増大するPTFE含量を配列する。図8および9においてみたように、
引張強度が減少すると充填剤の添加量が増加し、またPTFE含量が増大するに
もかかわらず、弾性率は相対的に一定であるという、一般的傾向がある。これは
重要な特徴である。なぜなら、引張強度は、エラストマー試料の破断時の値であ
るのに対し、その弾性率は、与えられた応力に対する値であるが、破断時の値で
はないからである。図15のデータは、優れた引張強度および弾性率を示すこの
グループの試料はすべて、同一のエラストマーであるCF6200を含有してい
る。これは、例1に記載したエラストマーである、L10180のクリーム化し
たものであり、そして、その相対的に大きい粒子サイズの0.35μは注目に値
する。このエラストマーは、図15において存在する試料において使用された他
のものよりも、より高い分子量を有することが知られている。それらはまた、混
練および押出しなどの従来の方法における、そのような高分子量材料を加工する
ことにより存在する課題を実現する。多くのポリマーについて、かかるポリマー
が、かかる従来の手段によっては効率的に加工することができないところを超え
る分子量でカットオフがある。我々の単離方法は、重合性置換体の分子量に関し
、そのような限定はなく、そして、我々は、それゆえ、従来の装置と成分を混合
することに限定がなく、そのような高分子量材料の物理的強度の利益を得るであ
ろう。これは、図16に引裂強度データにより再度示す。エラストマータイプの
引張挙動を示す配合物のグループ内において、すなわち、高分子量PTFEの5
0重量%よりも高くはないものの、高い引裂用度を有する二種類の試料は、CF
6200に存在する高分子量エラストマーを含有するものである。
【0102】例22 共凝集フロロプラスチックの第一の配合物は、安定化されていない高分子量P
TFE分散液であるAD058(ICI America, Bayonne,
New Jersey, 比重1.165 (s.g.), 固形分24.8
%、pH 3.0, 表面張力72 dynes/cm)および安定化されてい
ないTHV330R(TFE/HFP/VF2 ターポリマー、Dyneon,
Oakdale, MN, 1.19 s.g., 固形分33.7%、pH
6.0, 表面張力68 dynes/cm)を開始材料として調製した。「
安定化されていない」という語は、重合の後に通常添加される炭化水素界面活性
剤の欠如を意味する。双方の分散液を脱イオン水で固形分18%に希釈し、つい
で、それぞれ、等量(1.5リットル)を、5リットルの3つ口フラスコに入れ
た。折畳羽根櫂をフラスコの首の中央に挿入し、約200rpmの速度でオーバ
ーヘッド攪拌機により回転させた。混合物は、約8分後に凝集し、いくぶん乳白
色の液体中に白色粒状固体を生じた。この固体を、目の粗い布地を用いてろ過し
、金属製の皿に平らに広げ、熱対流炉中で110℃において15時間乾燥した。
乾燥した凝集物は、1/8”のオープンメッシュのスクリーンを用いて、ゆるや
かにほぐして(PTFEをフィブリル化しないように)小さくて硬い塊にした。
TFE分散液であるAD058(ICI America, Bayonne,
New Jersey, 比重1.165 (s.g.), 固形分24.8
%、pH 3.0, 表面張力72 dynes/cm)および安定化されてい
ないTHV330R(TFE/HFP/VF2 ターポリマー、Dyneon,
Oakdale, MN, 1.19 s.g., 固形分33.7%、pH
6.0, 表面張力68 dynes/cm)を開始材料として調製した。「
安定化されていない」という語は、重合の後に通常添加される炭化水素界面活性
剤の欠如を意味する。双方の分散液を脱イオン水で固形分18%に希釈し、つい
で、それぞれ、等量(1.5リットル)を、5リットルの3つ口フラスコに入れ
た。折畳羽根櫂をフラスコの首の中央に挿入し、約200rpmの速度でオーバ
ーヘッド攪拌機により回転させた。混合物は、約8分後に凝集し、いくぶん乳白
色の液体中に白色粒状固体を生じた。この固体を、目の粗い布地を用いてろ過し
、金属製の皿に平らに広げ、熱対流炉中で110℃において15時間乾燥した。
乾燥した凝集物は、1/8”のオープンメッシュのスクリーンを用いて、ゆるや
かにほぐして(PTFEをフィブリル化しないように)小さくて硬い塊にした。
【0103】例23 共凝集は、10ガロンの、高さ18”、直径15”のステンレス鋼製ポッド中
において達成した。じゃま板(バッフル)は、4枚の1.5”のステンレス鋼核
型鉄を内部に沿って直立に、そして均等に一定の間隔を置いて溶接することによ
り、ポッドを改変するために使用した。使用した攪拌機は、棒に対し垂直に溶接
し、棒のまわりに等距離で一定の間隔を置いた3枚の1”x7”の平刃が付いた
3/8”のアルミニウム棒からなる。ブレードは、棒の底から0,7,および1
2インチの場所で棒の長さに沿って置き換えた。
において達成した。じゃま板(バッフル)は、4枚の1.5”のステンレス鋼核
型鉄を内部に沿って直立に、そして均等に一定の間隔を置いて溶接することによ
り、ポッドを改変するために使用した。使用した攪拌機は、棒に対し垂直に溶接
し、棒のまわりに等距離で一定の間隔を置いた3枚の1”x7”の平刃が付いた
3/8”のアルミニウム棒からなる。ブレードは、棒の底から0,7,および1
2インチの場所で棒の長さに沿って置き換えた。
【0104】 重量で50/50の高分子量PTFEおよびTHVの混合物を、表15に詳細
に記載した割合および順序で、例22に記載したような材料を用いて容器に入れ
た。
に記載した割合および順序で、例22に記載したような材料を用いて容器に入れ
た。
【0105】
【表15】
【0106】 約215rpmで4分間攪拌した後に、さらに4mlの硫酸を加えた。23分
後、混合物は薄いゲルに似ており、そして105分後、分散液から微細な白色粉
末が凝集したので、混合を停止した。粉末は、空気中で触ると乾燥しており、そ
して残存する液体は、非常に透きとおっていた。粉末を液体から目の粗い布地で
ろ過し、そして雰囲気温度で一夜空気乾燥した。単離した粉末の組成物は、TG
Aで定量したところ、重量で42%PTFE/58%THVであった。
後、混合物は薄いゲルに似ており、そして105分後、分散液から微細な白色粉
末が凝集したので、混合を停止した。粉末は、空気中で触ると乾燥しており、そ
して残存する液体は、非常に透きとおっていた。粉末を液体から目の粗い布地で
ろ過し、そして雰囲気温度で一夜空気乾燥した。単離した粉末の組成物は、TG
Aで定量したところ、重量で42%PTFE/58%THVであった。
【0107】例24 例23で製造した42/58のPTFE/THVを1”の3HP一軸スクリュ
ー押出し機中に押出した。押出し機は、溝付き供給口、1:1.4のスクリュー
、および1/4”の棒押出しダイを備えている。スクリーンおよびブレーカープ
レートは使用しなかった。使用した温度は、バレルに沿って200,300,お
よび400°Fであり、そしてダイにおいて400°Fであった。スクリュー速
度は、110rpmであり、そして材料は1100psigで押出し、細断機(
チョッパー)をとおして供給することにより後でペレット化される、棒を製造し
た。ペレット化した材料は、バレルに沿って150,250,および350°F
の温度で、そしてダイにおいて350°Fで再び押出した。THV330Rの溶
融温度は、約300°Fである。この第二の押出しの棒押出物は、もとのまま残
した。
ー押出し機中に押出した。押出し機は、溝付き供給口、1:1.4のスクリュー
、および1/4”の棒押出しダイを備えている。スクリーンおよびブレーカープ
レートは使用しなかった。使用した温度は、バレルに沿って200,300,お
よび400°Fであり、そしてダイにおいて400°Fであった。スクリュー速
度は、110rpmであり、そして材料は1100psigで押出し、細断機(
チョッパー)をとおして供給することにより後でペレット化される、棒を製造し
た。ペレット化した材料は、バレルに沿って150,250,および350°F
の温度で、そしてダイにおいて350°Fで再び押出した。THV330Rの溶
融温度は、約300°Fである。この第二の押出しの棒押出物は、もとのまま残
した。
【0108】例25 例24の棒押出物を、350°Fでカルバープレス(Carver pres
s)中に棒の短い長さのものを、0トンゲージで1分、50トンゲージで1分、
それから90トンゲージで2分の力でプレスすることにより、フィルムを製造し
た。これは、約12ミルの厚さの透きとおったフィルム(TPP5−47B)を
製造した。フィルムの組成物は、TGAで定量し、40重量%のPTFEと60
重量%のTHVであった。このPTFE/THV構成物の性質をより標準的な材
料と比較するために使用したフィルムは、薄いフィルムを一緒に重ねて積層する
ことにより製造した。9ミルのTHV比較物を、THV330Rからなる二枚の
キャストフィルムから製造し、それは、ついで、カルバープレス中で共に積層し
た。11ミルの高分子量PTFE/FEPフィルムを、二枚のDF1700フィ
ルム(Chemfab Corp., Merrimack, NH)をFEP
の表面に一緒に積層することにより製造した。
s)中に棒の短い長さのものを、0トンゲージで1分、50トンゲージで1分、
それから90トンゲージで2分の力でプレスすることにより、フィルムを製造し
た。これは、約12ミルの厚さの透きとおったフィルム(TPP5−47B)を
製造した。フィルムの組成物は、TGAで定量し、40重量%のPTFEと60
重量%のTHVであった。このPTFE/THV構成物の性質をより標準的な材
料と比較するために使用したフィルムは、薄いフィルムを一緒に重ねて積層する
ことにより製造した。9ミルのTHV比較物を、THV330Rからなる二枚の
キャストフィルムから製造し、それは、ついで、カルバープレス中で共に積層し
た。11ミルの高分子量PTFE/FEPフィルムを、二枚のDF1700フィ
ルム(Chemfab Corp., Merrimack, NH)をFEP
の表面に一緒に積層することにより製造した。
【0109】 引裂強度開始試験(表16)を、インストロン4208型で100ポンド荷重
セル、2”/分のクロスヘッド速度で、そして2インチのゲージ長さで、AST
MD624ダイC試料により行った。押出し加工の結果としてフィブリル化され
たPTFEを含有するPTFE/THVフィルムは、標準キャストTHVまたは
PTFE/FEPと比較して、それらの試料において引裂きに対する優れた抵抗
を示す。
セル、2”/分のクロスヘッド速度で、そして2インチのゲージ長さで、AST
MD624ダイC試料により行った。押出し加工の結果としてフィブリル化され
たPTFEを含有するPTFE/THVフィルムは、標準キャストTHVまたは
PTFE/FEPと比較して、それらの試料において引裂きに対する優れた抵抗
を示す。
【0110】
【表16】
【0111】 引裂強度試験(表17)は、インストロン4208型で100ポンド荷重セル
、2”/分のクロスヘッド速度で、そして2”のゲージ長さで、1/2”の幅の
試料により行った。破断強度は、それらの試料において比較しうるけれども、伸
び(破断時の変形として表現した)は、標準キャストフィルムと比較した場合、
THVに分散したフィブリル化したPTFEの場合に、より低い。
、2”/分のクロスヘッド速度で、そして2”のゲージ長さで、1/2”の幅の
試料により行った。破断強度は、それらの試料において比較しうるけれども、伸
び(破断時の変形として表現した)は、標準キャストフィルムと比較した場合、
THVに分散したフィブリル化したPTFEの場合に、より低い。
【0112】
【表17】
【0113】 静水破裂試験は、ムレン・ダイヤフラム・バースト・テスター(Mullen
Diaphragm Burst Tester)で行った。11ミルのPT
FE/FEPフィルムは、65ポンドの圧力で破裂し、一方、12ミルのPTF
E/THV(PTFEは押出しによりフィブリル化された)フィルムは、試験ゾ
ーンの端部に沿って小さな穴が生ずるまで、265ポンドの圧力に耐えた。TH
Vのみでは、そのような破裂圧力の改良を示すことは予想できず、改良は、PT
FEフィブリル化物によるものと考えられる。THVマトリックス中のフィブリ
ル化したPTFEは、引裂強度を明白に改良している。
Diaphragm Burst Tester)で行った。11ミルのPT
FE/FEPフィルムは、65ポンドの圧力で破裂し、一方、12ミルのPTF
E/THV(PTFEは押出しによりフィブリル化された)フィルムは、試験ゾ
ーンの端部に沿って小さな穴が生ずるまで、265ポンドの圧力に耐えた。TH
Vのみでは、そのような破裂圧力の改良を示すことは予想できず、改良は、PT
FEフィブリル化物によるものと考えられる。THVマトリックス中のフィブリ
ル化したPTFEは、引裂強度を明白に改良している。
【0114】 引裂強度生長試験(ズボンの引裂)(表18)は、インストロン4208型で
100ポンド荷重セル、10”/分のクロスヘッド速度で、そして2”のゲージ
長さで行った。THVマトリックス中のフィブリル化したPTFEは、引裂強度
を明白に改良している。
100ポンド荷重セル、10”/分のクロスヘッド速度で、そして2”のゲージ
長さで行った。THVマトリックス中のフィブリル化したPTFEは、引裂強度
を明白に改良している。
【0115】
【表18】
【0116】 高分子量PTFEの同様に押出した棒の試料を、マトリックス中でのPTFE
の配向した性質を明らかにするために、SEMおよび広角X線走査(WAXS)
により分析した。SEMは、アナリティカル・アンサーズ(Analytica
l Answers)(Woburn, MA)で行った。押出し棒の試料は、
押出しの軸に沿って直接、ならびに棒の面を横切ってミクロトーム化することに
より調製した。10000倍の倍率のSEMは、押出しの軸に沿った、フィブリ
ル化された、配向したPTFEを明らかに示しており(図17)、PTFEフィ
ブリルの末端は、明らかに直立してみえる。WAXSは、バージニア・ポリテク
ニック・インスチチュート(Virginia Polytechnic In
stitute)(Blacksburg, VA)で行った。散乱X線の方位
角強度の非均一性は、試料中の結晶性PTFEドメインにおける配向を示すもの
である(図19および20)。
の配向した性質を明らかにするために、SEMおよび広角X線走査(WAXS)
により分析した。SEMは、アナリティカル・アンサーズ(Analytica
l Answers)(Woburn, MA)で行った。押出し棒の試料は、
押出しの軸に沿って直接、ならびに棒の面を横切ってミクロトーム化することに
より調製した。10000倍の倍率のSEMは、押出しの軸に沿った、フィブリ
ル化された、配向したPTFEを明らかに示しており(図17)、PTFEフィ
ブリルの末端は、明らかに直立してみえる。WAXSは、バージニア・ポリテク
ニック・インスチチュート(Virginia Polytechnic In
stitute)(Blacksburg, VA)で行った。散乱X線の方位
角強度の非均一性は、試料中の結晶性PTFEドメインにおける配向を示すもの
である(図19および20)。
【0117】例26 この例で使用した水系配合物は、955mlの高分子量PTFE(DuPon
t T30B, 固形分60%、1.506 s.g.)および1121mlの
THV(Dyneon 350C, 固形分51%)であった。配合物は、PT
FE表面と共に寸法的に安定なキャリア上に12フィート/分でキャストし、つ
いで垂直オーブンで乾燥した。乾燥ゾーンは、245°F、ついで、480°F
であり、垂直に処理した。キャリア上で8層をキャストした後、この物体は、1
500psiゲージ、10フィート/分、および180°Fで二度、圧延した。
二片の被覆し、圧延したキャリアをお互いに、カルバープレスにて350°F、
80psiで30分間、シールした。二片の二枚フィルムを、ついで、350°
Fで1分間、カルバープレスにて一緒に加熱シールし、十分に合併した7.5ミ
ルのフィルムを得た。
t T30B, 固形分60%、1.506 s.g.)および1121mlの
THV(Dyneon 350C, 固形分51%)であった。配合物は、PT
FE表面と共に寸法的に安定なキャリア上に12フィート/分でキャストし、つ
いで垂直オーブンで乾燥した。乾燥ゾーンは、245°F、ついで、480°F
であり、垂直に処理した。キャリア上で8層をキャストした後、この物体は、1
500psiゲージ、10フィート/分、および180°Fで二度、圧延した。
二片の被覆し、圧延したキャリアをお互いに、カルバープレスにて350°F、
80psiで30分間、シールした。二片の二枚フィルムを、ついで、350°
Fで1分間、カルバープレスにて一緒に加熱シールし、十分に合併した7.5ミ
ルのフィルムを得た。
【0118】 引張試験を、7.5ミルのキャストし、そしてプレスしたフィルムについて、
インストロン4208型で100ポンド荷重セル、0.5”/分のクロスヘッド
速度で行った。ゲージ長さは0.5インチであった。それらの試料に関する引張
のデータは、表19に示し、そして、押出しし、ついで、プレスして(例25)
、PTFEのフィブリル化物およびマトリックスの強化を達成した、同様の組成
物と比較した。押出した試料について、表中においてみられる破断強度の改良は
、この強化によるものである。
インストロン4208型で100ポンド荷重セル、0.5”/分のクロスヘッド
速度で行った。ゲージ長さは0.5インチであった。それらの試料に関する引張
のデータは、表19に示し、そして、押出しし、ついで、プレスして(例25)
、PTFEのフィブリル化物およびマトリックスの強化を達成した、同様の組成
物と比較した。押出した試料について、表中においてみられる破断強度の改良は
、この強化によるものである。
【0119】
【表19】
【0120】例27 PTFEおよびTHVは、安定化されていない分散液から、例23に記載した
のと同じ装置を使用して、共凝集した。材料は、表20に示したように天下した
。
のと同じ装置を使用して、共凝集した。材料は、表20に示したように天下した
。
【0121】
【表20】
【0122】 約4分間の混合後、4mlのH2SO4を添加した。合計70分間の混合後、
微細で、空気乾燥する、白色粉が凝集した。粉は、例23においてしたのと同様
な方法で、ろ過し、そして乾燥した。粉末のTGAは、最終混合物が、52重量
%のPTFEおよび48重量%のTHVであることを示していた。
微細で、空気乾燥する、白色粉が凝集した。粉は、例23においてしたのと同様
な方法で、ろ過し、そして乾燥した。粉末のTGAは、最終混合物が、52重量
%のPTFEおよび48重量%のTHVであることを示していた。
【0123】 凝集した粉は、140gの粉を125gの脱イオン水および70gの6%トリ
トンX−100水溶液と混合することにより、滑らかにされた。混合物は、ボー
ルミルに入れられ、そして26時間混合した。混合物は、ついで、24時間空気
乾燥し、ついで、110℃で7時間、真空オーブンで乾燥した。
トンX−100水溶液と混合することにより、滑らかにされた。混合物は、ボー
ルミルに入れられ、そして26時間混合した。混合物は、ついで、24時間空気
乾燥し、ついで、110℃で7時間、真空オーブンで乾燥した。
【0124】 滑らかにされた粉は、インストロン3213型細管レオメーターを用いて加工
した。使用した細管は、0.8853インチの長さで、0.0595インチの直
径であった。レオメーターは、双方のポリマーの溶融温度よりも十分下である、
90℃で使用し、そしてプランジャー速度は2インチ/分とした。適用したせん
断応力は、1平方インチあたり、123ポンドであり、そして、せん断速度は、
178sec−1であった。押出し物のTGAは、最終混合物が、51重量%の
PTFEおよび49重量%のTHVであることを示しており、混合物が、二種類
のポリマーの成分の比を実質的に変更することなく、成功裏に加工されたことを
証明している。
した。使用した細管は、0.8853インチの長さで、0.0595インチの直
径であった。レオメーターは、双方のポリマーの溶融温度よりも十分下である、
90℃で使用し、そしてプランジャー速度は2インチ/分とした。適用したせん
断応力は、1平方インチあたり、123ポンドであり、そして、せん断速度は、
178sec−1であった。押出し物のTGAは、最終混合物が、51重量%の
PTFEおよび49重量%のTHVであることを示しており、混合物が、二種類
のポリマーの成分の比を実質的に変更することなく、成功裏に加工されたことを
証明している。
【0125】 押出し物のSEMは、マトリックス内でのフィブリル化を明らかに示しており
、そして、裂け目でさえも、押出し物の外部の写真にみられる。
、そして、裂け目でさえも、押出し物の外部の写真にみられる。
【0126】例28 この例は、それぞれのポリマーの融点より下の温度で、PTFE/THVの溶
媒−潤滑押出しを説明する。PTFEとTHVの共凝集は、70重量%PTFE
と30重量%THVのポリマーの相対的割合で、例22に記載したようにして行
った。乾燥した粉末は、潤滑剤として約17重量%のイソパーH(Isopar
H)を混合し、PTFE加工の標準である、ドラムローラー上で20分間混合
した。潤滑した粉を、ついで、210psi(PTFE加工についての標準であ
る)で、内径0.5”、外径1.75”、および全長4”の、チューブ状にした
。加工は、ラム押出し機中に供給するのにまったくスムースで容易であった。押
出しは、115°Fでダイをとおして1.75”ラムで3750psgiであっ
た。押出し物のSEM(図21A−21I、2500〜10000倍)は、押出
しの結果として優先的に配向した、フィブリル化の開始を示している。
媒−潤滑押出しを説明する。PTFEとTHVの共凝集は、70重量%PTFE
と30重量%THVのポリマーの相対的割合で、例22に記載したようにして行
った。乾燥した粉末は、潤滑剤として約17重量%のイソパーH(Isopar
H)を混合し、PTFE加工の標準である、ドラムローラー上で20分間混合
した。潤滑した粉を、ついで、210psi(PTFE加工についての標準であ
る)で、内径0.5”、外径1.75”、および全長4”の、チューブ状にした
。加工は、ラム押出し機中に供給するのにまったくスムースで容易であった。押
出しは、115°Fでダイをとおして1.75”ラムで3750psgiであっ
た。押出し物のSEM(図21A−21I、2500〜10000倍)は、押出
しの結果として優先的に配向した、フィブリル化の開始を示している。
【0127】例29 40/60重量%のPTFE/FKMの配合組成物は、分散液から硬化剤と共
に凝集させ、洗浄し、乾燥し、そして単離した。使用した高分子量PTFEは、
AD310(ICI, Bayonne, NJ)、固形分29.8重量%の水
系分散液であり、使用したFKMは、E14674三元重合体(Dyneon
Corp.)(例1)、固形分20.2重量%の水系分散液である。使用した硬
化剤は、酸受容体としてのMg(OH)2(Philips milk of
magnesia, Bayer Corp., 固形分7.8重量%水系分散
液)、およびビトン・キュラティブ50(Viton Curative 50
, VC50, DuPont, Wilmington, DE)である。V
C50は、ビスフェノールAFとベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド/
ビスフェノールAF塩の混合物をペレット化したものである。ビトン・キュラテ
ィブ50は、それを乳鉢および乳鉢ですりつぶし、微細粉末とし、ついで、10
0mlイソプロパノール中に4.8gのVC50(VC50分散液)の割合で、
イソプロパノール中にそれを高周波分散することにより、分散した。トリトンX
−100は、25重量%水溶液として使用した。導入することができる他の硬化
剤は、Ca(OH)2が含まれる。
に凝集させ、洗浄し、乾燥し、そして単離した。使用した高分子量PTFEは、
AD310(ICI, Bayonne, NJ)、固形分29.8重量%の水
系分散液であり、使用したFKMは、E14674三元重合体(Dyneon
Corp.)(例1)、固形分20.2重量%の水系分散液である。使用した硬
化剤は、酸受容体としてのMg(OH)2(Philips milk of
magnesia, Bayer Corp., 固形分7.8重量%水系分散
液)、およびビトン・キュラティブ50(Viton Curative 50
, VC50, DuPont, Wilmington, DE)である。V
C50は、ビスフェノールAFとベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド/
ビスフェノールAF塩の混合物をペレット化したものである。ビトン・キュラテ
ィブ50は、それを乳鉢および乳鉢ですりつぶし、微細粉末とし、ついで、10
0mlイソプロパノール中に4.8gのVC50(VC50分散液)の割合で、
イソプロパノール中にそれを高周波分散することにより、分散した。トリトンX
−100は、25重量%水溶液として使用した。導入することができる他の硬化
剤は、Ca(OH)2が含まれる。
【0128】 共凝集容器は、5リッターのステンレス鋼容器である。使用した空気圧ミキサ
ーは、2.75”インチのプロペラ型翼を装着し、約600rpmの速度のもの
である。2000gの1M KClを容器に入れ、そして攪拌を開始させ、引続
くすべての添加工程において攪拌を続けた。Mg(OH)2分散液(72.5g
)を容器に入れ、ついで、AD310分散液(45ml)およびVC50分散液
(120ml)を入れた。E14674分散液1200gとAD310分散液4
00gの混合液を作り、ついで、共凝集容器中にゆっくりと、添加終了まで2分
間かけて注いだ。さらにAD310分散液(60g)を加えた。トリトンX−1
00溶液(5.4g)を添加し、ついで、表面に浮いているようにみえるいくつ
かの固体分を再分散させるために、混合物を4分間攪拌した。凝集した物質は、
多層にした目の粗い布地でろ過し、そして、イオン交換(DI)H2Oで2度、
水を加え、混合し、そして再度ろ過することにより洗浄した。試料は、ついで、
真空オーブンで、105℃で12時間乾燥した。それらの材料の共凝集物は、M
g(OH)2なしで、VC50なしで、あるいはいずれの硬化成分なしでも行う
ことができた。この共凝集物は、表21に示した組成の混合物を提供し、そして
、性状は小片状であった。
ーは、2.75”インチのプロペラ型翼を装着し、約600rpmの速度のもの
である。2000gの1M KClを容器に入れ、そして攪拌を開始させ、引続
くすべての添加工程において攪拌を続けた。Mg(OH)2分散液(72.5g
)を容器に入れ、ついで、AD310分散液(45ml)およびVC50分散液
(120ml)を入れた。E14674分散液1200gとAD310分散液4
00gの混合液を作り、ついで、共凝集容器中にゆっくりと、添加終了まで2分
間かけて注いだ。さらにAD310分散液(60g)を加えた。トリトンX−1
00溶液(5.4g)を添加し、ついで、表面に浮いているようにみえるいくつ
かの固体分を再分散させるために、混合物を4分間攪拌した。凝集した物質は、
多層にした目の粗い布地でろ過し、そして、イオン交換(DI)H2Oで2度、
水を加え、混合し、そして再度ろ過することにより洗浄した。試料は、ついで、
真空オーブンで、105℃で12時間乾燥した。それらの材料の共凝集物は、M
g(OH)2なしで、VC50なしで、あるいはいずれの硬化成分なしでも行う
ことができた。この共凝集物は、表21に示した組成の混合物を提供し、そして
、性状は小片状であった。
【0129】
【表21】
【0130】 振動ディスク流動計(Oscillating disc rheometr
y, ODR)を、上記試料について行い(Monsanto Rheomet
er 100, 350°F, 1°arc)、21分のts1(スコーチ時間
)、108分のt(90)(最大トルク90%までの時間)、および16 lb
−in.でのトルクの総増加量(ASTM D−2084による)を示した。V
C50および/またはMg(OH)2を含まない試料についての分析では、トル
クの上昇はなかった。完全な硬化システムを含有する、ODRを除いた表20か
らの試料(12g)については、室温で15時間、メチルエチルケトン(MEK
,100ml,攪拌下)で処理した後においても、その重量の92%を保持して
いた。VC50は含むが、Mg(OH)2を含まない、表20と同様に材料から
ODRを除外した試料では、同様のMEKでの処理の後に、その重量の39.2
%だけを保持しており、硬化の程度が低いことを示している。
y, ODR)を、上記試料について行い(Monsanto Rheomet
er 100, 350°F, 1°arc)、21分のts1(スコーチ時間
)、108分のt(90)(最大トルク90%までの時間)、および16 lb
−in.でのトルクの総増加量(ASTM D−2084による)を示した。V
C50および/またはMg(OH)2を含まない試料についての分析では、トル
クの上昇はなかった。完全な硬化システムを含有する、ODRを除いた表20か
らの試料(12g)については、室温で15時間、メチルエチルケトン(MEK
,100ml,攪拌下)で処理した後においても、その重量の92%を保持して
いた。VC50は含むが、Mg(OH)2を含まない、表20と同様に材料から
ODRを除外した試料では、同様のMEKでの処理の後に、その重量の39.2
%だけを保持しており、硬化の程度が低いことを示している。
【0131】例30 例29と同じ材料を用いて凝集を行った。VC50とマグネシアの乳白物を、
凝集物の混合物に添加する前に予め混合し、これを、「VC50硬化剤配合物」
と呼ぶ。VC50硬化剤配合物は、VC50(4.6g,粉砕したもの)とマグ
ネシアの乳白物(30g)をイソプロパノール(100g)中で、VC50の固
まりが目に見えなくなるまで、高周波分解して製造した。VC50硬化剤配合物
は、例29で製造したVC50分散液よりも沈降に関して、より安定であり、そ
して、2分後においても沈降の兆しをみせなかった。
凝集物の混合物に添加する前に予め混合し、これを、「VC50硬化剤配合物」
と呼ぶ。VC50硬化剤配合物は、VC50(4.6g,粉砕したもの)とマグ
ネシアの乳白物(30g)をイソプロパノール(100g)中で、VC50の固
まりが目に見えなくなるまで、高周波分解して製造した。VC50硬化剤配合物
は、例29で製造したVC50分散液よりも沈降に関して、より安定であり、そ
して、2分後においても沈降の兆しをみせなかった。
【0132】 使用した凝集容器は、ワーイング・ブレンダー(Waring blende
r)である。塩溶液(650g,1M KCl)を混合容器に入れ、そして、混
合器は、凝集の間、ハイパワーにセットした。AD310分散液の一部(15m
l)を添加し、VC50硬化剤配合物(105ml)の添加により変化を与えた
。添加の順序は、AD310を5ml、VC50硬化剤配合物を45ml、AD
310を5ml、VC50硬化剤配合物を60ml、AD310を5mlである
。AD310(82g)とE14674(248g)の予備混合物を、ついで、
混合器の中へ一定速度で注いだ。総添加時間は1分であった。AD310(13
g)をさらに加え、ついで、トリトンX−100(1gの25重量%X−100
水溶液)を加えた。
r)である。塩溶液(650g,1M KCl)を混合容器に入れ、そして、混
合器は、凝集の間、ハイパワーにセットした。AD310分散液の一部(15m
l)を添加し、VC50硬化剤配合物(105ml)の添加により変化を与えた
。添加の順序は、AD310を5ml、VC50硬化剤配合物を45ml、AD
310を5ml、VC50硬化剤配合物を60ml、AD310を5mlである
。AD310(82g)とE14674(248g)の予備混合物を、ついで、
混合器の中へ一定速度で注いだ。総添加時間は1分であった。AD310(13
g)をさらに加え、ついで、トリトンX−100(1gの25重量%X−100
水溶液)を加えた。
【0133】 凝集物は、ミルクフィルター(Agway)を使用してろ過し、それぞれ再混
合およびろ過を繰り返しながら、DI水(300ml)で3回洗浄し、そして乾
燥した。凝集物の組成は、表22に示す。
合およびろ過を繰り返しながら、DI水(300ml)で3回洗浄し、そして乾
燥した。凝集物の組成は、表22に示す。
【0134】
【表22】
【0135】 振動ディスク流動計(Oscillating disc rheometr
y, ODR)を、上記試料について行い(Monsanto Rheomet
er 100, 350°F, 1°arc)、12.2分のts1、38分の
t(90)、および29.8 lb−in.でのトルクの総増加量、硬化速度の
改良および例29と比較した最終トルクを示した。VC50および/またはMg
(OH)2を含まない試料についての分析では、トルクの上昇はなかった。完全
な硬化システムを含有する、ODRを除いた試料(12g)については、室温で
28時間、メチルエチルケトン(MEK,100ml,攪拌下)で処理した後に
おいても、その重量の98%を保持していた。VC50のみを含み、Mg(OH
)2は含まない材料からODRを除外した試料(12g)では、同様のMEKで
の処理の後に、その重量の31.2%だけを保持しており、硬化の程度が低いこ
とを示している。
y, ODR)を、上記試料について行い(Monsanto Rheomet
er 100, 350°F, 1°arc)、12.2分のts1、38分の
t(90)、および29.8 lb−in.でのトルクの総増加量、硬化速度の
改良および例29と比較した最終トルクを示した。VC50および/またはMg
(OH)2を含まない試料についての分析では、トルクの上昇はなかった。完全
な硬化システムを含有する、ODRを除いた試料(12g)については、室温で
28時間、メチルエチルケトン(MEK,100ml,攪拌下)で処理した後に
おいても、その重量の98%を保持していた。VC50のみを含み、Mg(OH
)2は含まない材料からODRを除外した試料(12g)では、同様のMEKで
の処理の後に、その重量の31.2%だけを保持しており、硬化の程度が低いこ
とを示している。
【0136】例31 40/60重量%のAD310/E14674混合物を、例29と同様にして
単離した。それは、表23に示した組成からなっており、酸受容体を含有せず、
それゆえ、硬化できないものであった。
単離した。それは、表23に示した組成からなっており、酸受容体を含有せず、
それゆえ、硬化できないものであった。
【0137】
【表23】
【0138】 この材料を、細管レオメーター(Instron Corp., Model
3213, Canton, MA)を用いて、150℃において、0.03
”の細管(L/D=66)をとおして23インチ/分の押出し速度で押出した。
3213, Canton, MA)を用いて、150℃において、0.03
”の細管(L/D=66)をとおして23インチ/分の押出し速度で押出した。
【0139】 この押出し物の一部を、室温において、12時間、ビーカー中で攪拌すること
により、MEKで処理した。試料は、その初期重量の38%を維持しており、T
GAで定量したところPTFEが95重量%であった。試料を四酸化オスミウム
で硬化させ、エポキシに埋め込み、ミクロトームに切断し、切断面を抽出した押
出し物の刃の内側にさらすことにより、SEM分析のための試料を製造した。1
0000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、そして
粒子は、繊維に延伸される(図22)。それらの繊維は、押出し物の縦方向に配
向させた。
により、MEKで処理した。試料は、その初期重量の38%を維持しており、T
GAで定量したところPTFEが95重量%であった。試料を四酸化オスミウム
で硬化させ、エポキシに埋め込み、ミクロトームに切断し、切断面を抽出した押
出し物の刃の内側にさらすことにより、SEM分析のための試料を製造した。1
0000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、そして
粒子は、繊維に延伸される(図22)。それらの繊維は、押出し物の縦方向に配
向させた。
【0140】例32 例31からの単離し、加工した材料は、X線回折により分析した。広角X線散
乱(WAXS)を上記試料について行い、そして4.9Åの反射での方位角依存
性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEの多少の配向があることが確認された
(図23)。WAXSは、ワーフスカメラ(Warhus camera)付き
の、フィリップスPW1720型発電機(Philips model PW1
720 generator)で行った。1.542Åの波長の、ニッケル−フ
ィルター付きのCuKα輻射線、および0.020インチの直径のピンホールコ
リメーターを使用した。
乱(WAXS)を上記試料について行い、そして4.9Åの反射での方位角依存
性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEの多少の配向があることが確認された
(図23)。WAXSは、ワーフスカメラ(Warhus camera)付き
の、フィリップスPW1720型発電機(Philips model PW1
720 generator)で行った。1.542Åの波長の、ニッケル−フ
ィルター付きのCuKα輻射線、および0.020インチの直径のピンホールコ
リメーターを使用した。
【0141】例33 AD310水系分散液(固形分29.8%)およびE6582水系分散液(固
形分31.6%、共重合体、Dyneon Corp.)の50/50重量%配
合物の共凝集物を、5ガロンのバケツを凝集容器として使用して製造した。混合
機は、エレクトリック(0.5Hp)ラボラトリー・ディスパーサトア(ele
ctric Laboratory Dispersatore, Serie
s 2000, model 84, Premier Mill Corp,
USA)である。塩溶液(9リッター、1.12M NaCl)を5ガロンの
バケツに入れ、そして攪拌を開始し、凝集中、攪拌を維持した。AD310水系
分散液(2346g)とE6582水系分散液(2373g)の予備配合物を一
定速度でバケツに注いだ。凝集した材料を、目の粗い布地の複数層でろ過し、繰
り返し混合(水道水で3回、ついで、イオン交換水で2度、それぞれの工程の後
に目の粗い布地でろ過)するためにバケツに戻し、ついで、乾燥した。最終収率
は、89%であった。
形分31.6%、共重合体、Dyneon Corp.)の50/50重量%配
合物の共凝集物を、5ガロンのバケツを凝集容器として使用して製造した。混合
機は、エレクトリック(0.5Hp)ラボラトリー・ディスパーサトア(ele
ctric Laboratory Dispersatore, Serie
s 2000, model 84, Premier Mill Corp,
USA)である。塩溶液(9リッター、1.12M NaCl)を5ガロンの
バケツに入れ、そして攪拌を開始し、凝集中、攪拌を維持した。AD310水系
分散液(2346g)とE6582水系分散液(2373g)の予備配合物を一
定速度でバケツに注いだ。凝集した材料を、目の粗い布地の複数層でろ過し、繰
り返し混合(水道水で3回、ついで、イオン交換水で2度、それぞれの工程の後
に目の粗い布地でろ過)するためにバケツに戻し、ついで、乾燥した。最終収率
は、89%であった。
【0142】 単離が高分子量PTFEのフィブリル化を起こさずに生じていることを確認す
るために、この凝集した50/50のAD310/E6582材料の試料を、金
でスパッター被覆し、ついでSEMで調べた。SEM写真は、試料がフィブリル
化物を含有しているという証拠が実質的にないことを示していた(図24)。
るために、この凝集した50/50のAD310/E6582材料の試料を、金
でスパッター被覆し、ついでSEMで調べた。SEM写真は、試料がフィブリル
化物を含有しているという証拠が実質的にないことを示していた(図24)。
【0143】 この凝集した50/50のAD310/E6582材料の試料を、ついで、1
00℃に加熱し、そして、分析のための平らな試料を製造するために、二つの鋼
製プレート(それらの一つは、SEM試料ホルダーである)間で、手でプレスし
た。写真は、試料がPTFE粒子のフィブリル化物の証拠を含んでいることを示
しており、手押しプレス(図25)を与えた際に生じたものである。
00℃に加熱し、そして、分析のための平らな試料を製造するために、二つの鋼
製プレート(それらの一つは、SEM試料ホルダーである)間で、手でプレスし
た。写真は、試料がPTFE粒子のフィブリル化物の証拠を含んでいることを示
しており、手押しプレス(図25)を与えた際に生じたものである。
【0144】例34 この例においては、アクロンPCTFE(Aclon PCTFE, ポリマ
ーを完全に非晶質にするために、十分なVF2および他の共単量体で変性したポ
リクロロトリフロロエチレン、18重量%以上のVF2)をFKMの代わりに用
いた。PTFEとPCTFEの50/50重量%配合物の共凝集を、共凝集容器
としてワーイング・ブレンダー(Waring blender)を使用した。
塩溶液(395gの1.3M NaCl)をブレンダーに入れ、そしてブレンダ
ーをハイパワーにセットし、凝集の間中、ハイを維持した。PTFE水系分散液
(167g,AD310,ICI, Bayonne, NJ, 固形分28.
7重量%)をPCTFE水系分散液(105gアクロン、400系、Allid
Signal, Specialty Films, Morristown
, NJ, 固形分47.5%)と混合し、イオン交換水(122g)で希釈し
た。この混合した水系分散液を、添加が完了するまで、一定の速度でブレンダー
中に注いだ。凝集した試料は、湿潤紙力増強ろ紙(Whatman no. 1
14)で真空−補助ろ過をした。凝集材料は、再混合および水道水で3回、イオ
ン交換水で2回、ろ過し、そして真空オーブン中、90℃で24時間乾燥した。
ーを完全に非晶質にするために、十分なVF2および他の共単量体で変性したポ
リクロロトリフロロエチレン、18重量%以上のVF2)をFKMの代わりに用
いた。PTFEとPCTFEの50/50重量%配合物の共凝集を、共凝集容器
としてワーイング・ブレンダー(Waring blender)を使用した。
塩溶液(395gの1.3M NaCl)をブレンダーに入れ、そしてブレンダ
ーをハイパワーにセットし、凝集の間中、ハイを維持した。PTFE水系分散液
(167g,AD310,ICI, Bayonne, NJ, 固形分28.
7重量%)をPCTFE水系分散液(105gアクロン、400系、Allid
Signal, Specialty Films, Morristown
, NJ, 固形分47.5%)と混合し、イオン交換水(122g)で希釈し
た。この混合した水系分散液を、添加が完了するまで、一定の速度でブレンダー
中に注いだ。凝集した試料は、湿潤紙力増強ろ紙(Whatman no. 1
14)で真空−補助ろ過をした。凝集材料は、再混合および水道水で3回、イオ
ン交換水で2回、ろ過し、そして真空オーブン中、90℃で24時間乾燥した。
【0145】 この凝集したAD310/アクロン材料の試料を、金でスパッター被覆し、つ
いで、10000倍の倍率でSEMを用いて調べた。顕微鏡写真は、試料がフィ
ブリル化物を含有しているという証拠が実質的にないことを示していた(図26
)。
いで、10000倍の倍率でSEMを用いて調べた。顕微鏡写真は、試料がフィ
ブリル化物を含有しているという証拠が実質的にないことを示していた(図26
)。
【0146】 この材料を、細管レオメーター(Instron Corp., Model
3213, Canton, MA)を用いて、38インチ/分の押出し速度
で、150℃において、0.03”の細管(L/D=66)をとおして押出した
。材料が押出されたので、それを180インチ/分で延伸した。この押出した試
料について、WAXSを行い、そして4.9Åの反射での方位角依存性に基づき
、PTFEの結晶性領域に配向が示された(図27)。
3213, Canton, MA)を用いて、38インチ/分の押出し速度
で、150℃において、0.03”の細管(L/D=66)をとおして押出した
。材料が押出されたので、それを180インチ/分で延伸した。この押出した試
料について、WAXSを行い、そして4.9Åの反射での方位角依存性に基づき
、PTFEの結晶性領域に配向が示された(図27)。
【0147】例35 T30B(固形分60重量%の高分子量PTFE)とFKM(L10180,
例1)の40/60重量%配合物を、例4のジアミン硬化剤と混合した。材料は
、例4と同様にキャリア上にキャストした。しかし、分散液浴から取り除いた後
、キャリアは、二本の回転する計量バー(ウェブと共に回転する、#36、3倍
速のウェブで回転)の間をとおした。回転する計量バーは、 例4で概略記載したキャスティング加工の間、せん断することにより、PTFE
をフィブリル化する感度のゲージとして使用した。7層をキャリア上で、総膜厚
4ミルで、そして、2〜4フィート/分のウェブ速度でキャストした。材料は、
間紙は入れずに、ロールにして保存した。
例1)の40/60重量%配合物を、例4のジアミン硬化剤と混合した。材料は
、例4と同様にキャリア上にキャストした。しかし、分散液浴から取り除いた後
、キャリアは、二本の回転する計量バー(ウェブと共に回転する、#36、3倍
速のウェブで回転)の間をとおした。回転する計量バーは、 例4で概略記載したキャスティング加工の間、せん断することにより、PTFE
をフィブリル化する感度のゲージとして使用した。7層をキャリア上で、総膜厚
4ミルで、そして、2〜4フィート/分のウェブ速度でキャストした。材料は、
間紙は入れずに、ロールにして保存した。
【0148】 この試料のPTFEのフィブリル化の兆候をチェックするために、FKMマト
リックスの一部を溶解し、そしてSEM写真をとった。キャストフィルムの試料
(5〜7の強化層からなる)を、MEKで24時間、攪拌下、還流した。試料は
、除去し、乾燥した。熱重量分析(TGA)は、試料が、その初期重量の67.
5%において、56/44重量%の混合物(PTFE/FKM)であることを示
した。表面および凍結−破砕により製造した断面をとったSEM写真は、試料が
、PTFEフィブリル化物を含有している証拠がないことを示している(図28
)。
リックスの一部を溶解し、そしてSEM写真をとった。キャストフィルムの試料
(5〜7の強化層からなる)を、MEKで24時間、攪拌下、還流した。試料は
、除去し、乾燥した。熱重量分析(TGA)は、試料が、その初期重量の67.
5%において、56/44重量%の混合物(PTFE/FKM)であることを示
した。表面および凍結−破砕により製造した断面をとったSEM写真は、試料が
、PTFEフィブリル化物を含有している証拠がないことを示している(図28
)。
【0149】例36 AD310/E14674の50/50重量%配合物を、例31と同様にして
単離した。それは、表24の配合からなっており、そして、酸受容体は含有せず
、それゆえ、硬化することはできなかった。
単離した。それは、表24の配合からなっており、そして、酸受容体は含有せず
、それゆえ、硬化することはできなかった。
【0150】
【表24】
【0151】 この材料を、細管レオメーターを用いて、150℃において、0.03”の細
管(L/D=66)をとおして、16フィート/分の押出し速度で押出した。押
出し物は、それが押出されたように、50フィート/分で延伸した。
管(L/D=66)をとおして、16フィート/分の押出し速度で押出した。押
出し物は、それが押出されたように、50フィート/分で延伸した。
【0152】 この押出し物の一部を、室温において、ソックスレー抽出器で20時間、ME
Kで抽出処理した。試料は、その初期重量の49%を維持していた。試料の内部
から表面を露出させるために、それを凍結−破断によりSEM用の試料を調製し
た。10000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、
そして粒子は、繊維に延伸される(図29)。それらの繊維は、押出し物の縦方
向にほとんど配向させた。
Kで抽出処理した。試料は、その初期重量の49%を維持していた。試料の内部
から表面を露出させるために、それを凍結−破断によりSEM用の試料を調製し
た。10000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、
そして粒子は、繊維に延伸される(図29)。それらの繊維は、押出し物の縦方
向にほとんど配向させた。
【0153】 上記試料について、広角X線散乱(WAXS)を行った。4.9Åの反射での
方位角依存性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEのいくつかの配向があるこ
とが確認された(図30)。
方位角依存性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEのいくつかの配向があるこ
とが確認された(図30)。
【0154】 低分子量PTFE微細粉末(MP1000微細粉末、DuPont)を用いて
、上記PTFE/FKMの50/50重量%試料の対照を調製した。使用した共
凝集容器は、ワーイング・ブレンダー(Waring blender)である
。塩溶液(400gの1.14M NaCl)をブレンダーに入れ、そしてブレ
ンダーを凝集の間中、ハイパワーにセットした。MP1000(50g)を容器
に加え、ついで、MP1000を、微細結晶を塩溶液中に分散させておくための
、湿潤剤のトリトンX−100(1mlの25重量%水溶液)を加えた。フロロ
エラストマー共重合体(E6582,Dyneon, 158g、固体分30.
2%)を容器に入れ、凝集混合物を製造した。凝集物は、ワットマン114ろ紙
(Whatman 114)で真空−補助ろ過をし、そして、水道水で3回およ
びイオン交換水で2回、洗浄し、それぞれの工程の間でろ過した。材料は、真空
オーブン中、90℃で3日間乾燥した。
、上記PTFE/FKMの50/50重量%試料の対照を調製した。使用した共
凝集容器は、ワーイング・ブレンダー(Waring blender)である
。塩溶液(400gの1.14M NaCl)をブレンダーに入れ、そしてブレ
ンダーを凝集の間中、ハイパワーにセットした。MP1000(50g)を容器
に加え、ついで、MP1000を、微細結晶を塩溶液中に分散させておくための
、湿潤剤のトリトンX−100(1mlの25重量%水溶液)を加えた。フロロ
エラストマー共重合体(E6582,Dyneon, 158g、固体分30.
2%)を容器に入れ、凝集混合物を製造した。凝集物は、ワットマン114ろ紙
(Whatman 114)で真空−補助ろ過をし、そして、水道水で3回およ
びイオン交換水で2回、洗浄し、それぞれの工程の間でろ過した。材料は、真空
オーブン中、90℃で3日間乾燥した。
【0155】 この材料を、細管レオメーターを用いて、150℃において、0.03”の細
管(L/D=66)をとおして16フィート/分の押出し速度で押出した。押出
されたビーズは、破断せず、高分子量PTFEを含有する同様の試料から著しい
変化を起こすことなく、20%の伸びよりも大きく延伸することができなかった
。
管(L/D=66)をとおして16フィート/分の押出し速度で押出した。押出
されたビーズは、破断せず、高分子量PTFEを含有する同様の試料から著しい
変化を起こすことなく、20%の伸びよりも大きく延伸することができなかった
。
【0156】 この押出し物の一部を、室温において、ソックスレー抽出器で20時間、ME
Kで抽出処理した。試料は、その初期重量の49%を維持していた。試料の内部
から表面を露出させるために、それを凍結−破断によりSEM用の試料を調製し
た。10000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、
フィブリル化の兆候はなかった(図31)。
Kで抽出処理した。試料は、その初期重量の49%を維持していた。試料の内部
から表面を露出させるために、それを凍結−破断によりSEM用の試料を調製し
た。10000倍のSEM写真は、明らかに個々のPTFE粒子を示しており、
フィブリル化の兆候はなかった(図31)。
【0157】 上記試料について、広角X線散乱(WAXS)を行った。フィブリル化されな
いであろうPTFEを含有する配合物の場合における予想された結果のとおり、
4.9Åの反射での方位角依存性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEの配向
がないことが確認された。
いであろうPTFEを含有する配合物の場合における予想された結果のとおり、
4.9Åの反射での方位角依存性に基づき、押出し物の軸方向にPTFEの配向
がないことが確認された。
【0158】例37 小片または粉末以外の材料から得られる共凝集を説明する。共凝集は、ゲル化
した凝集物をもまた製造でき、その凝集物は、洗浄でき、乾燥でき、そしてさら
なる工程において形成できる。400mlのビーカーにおいて、AD310分散
液(固形分28.7%,80g)をE14674三元重合体分散液(固形分28
.3%,81.5g)と混合し、ビーカー中において、混合した分散液を攪拌す
ることにより、ゆるやかに混合した。塩溶液(140gの1M NaCl)をビ
ーカー中に注ぎ、手で攪拌した。30分後、混合物はゲル化した固まりになり、
ビーカーの内部の形状となった。ビーカーから取り出した場合、試料から透明な
NaCl溶液を除去され、それは空気乾燥されたことにより、その最初の大きさ
の約30%に縮んだ。
した凝集物をもまた製造でき、その凝集物は、洗浄でき、乾燥でき、そしてさら
なる工程において形成できる。400mlのビーカーにおいて、AD310分散
液(固形分28.7%,80g)をE14674三元重合体分散液(固形分28
.3%,81.5g)と混合し、ビーカー中において、混合した分散液を攪拌す
ることにより、ゆるやかに混合した。塩溶液(140gの1M NaCl)をビ
ーカー中に注ぎ、手で攪拌した。30分後、混合物はゲル化した固まりになり、
ビーカーの内部の形状となった。ビーカーから取り出した場合、試料から透明な
NaCl溶液を除去され、それは空気乾燥されたことにより、その最初の大きさ
の約30%に縮んだ。
【0159】例38 この例は、凍結条件下で、PTFE/FKM配合物についての低せん断、非フ
ァブリル化単離工程を説明する。PTFE(AD310,ICI, Bayon
ne, NJ)とFKM(E14674三元重合体、Dyneon)の水系分散
液をプラスチック容器中で混合し(乾燥重量で、それぞれ45g)、良好な混合
を確実にするためにゆるやかに攪拌した。容器は、−15℃の大型冷凍庫に入れ
、冷凍固体とした。冷凍庫から出した後、凍った混合物を容器から取り出し、室
温で、一枚のろ紙の上に置いた。冷凍された試料が溶解したとき、水の一部が物
質から排出されたので、ポリマーは、スポンジ様状態でそれらの状態を維持して
いた。ゲル化した状態でオーブン中において110℃で3時間乾燥した。試料の
最終重量は84gであり、そして試料は乾燥により収縮した。
ァブリル化単離工程を説明する。PTFE(AD310,ICI, Bayon
ne, NJ)とFKM(E14674三元重合体、Dyneon)の水系分散
液をプラスチック容器中で混合し(乾燥重量で、それぞれ45g)、良好な混合
を確実にするためにゆるやかに攪拌した。容器は、−15℃の大型冷凍庫に入れ
、冷凍固体とした。冷凍庫から出した後、凍った混合物を容器から取り出し、室
温で、一枚のろ紙の上に置いた。冷凍された試料が溶解したとき、水の一部が物
質から排出されたので、ポリマーは、スポンジ様状態でそれらの状態を維持して
いた。ゲル化した状態でオーブン中において110℃で3時間乾燥した。試料の
最終重量は84gであり、そして試料は乾燥により収縮した。
【0160】 この方法は、同様の工程に従って、PTFE(AD310)とPCTFE(A
clon400系水系分散液、Allid Signal)の配合物について繰
り返した。溶解したとき、材料は、ゲル状ではなく、薄片状の粉末であり、それ
から透明な水が排出された。PTFE(AD310)とFFKM(PFR94,
Ausimont パーフロロエラストマー水系分散液、例1)の試料について
、それから投影名水が滲出して、スポンジ様物質が得られた。
clon400系水系分散液、Allid Signal)の配合物について繰
り返した。溶解したとき、材料は、ゲル状ではなく、薄片状の粉末であり、それ
から透明な水が排出された。PTFE(AD310)とFFKM(PFR94,
Ausimont パーフロロエラストマー水系分散液、例1)の試料について
、それから投影名水が滲出して、スポンジ様物質が得られた。
【0161】 この方法は、冷凍機の代わりに液体窒素を使用することにより繰り返した。使
用した組合せは、AD310/E14674とAD310/PCTFEである。
物質は、液体N2中に入れ、物質が凍った滴を製造した。溶解したとき、それら
の材料の双方の組合せは、−15℃の冷凍機中で製造された仲間の試料と一致し
て同様であった。
用した組合せは、AD310/E14674とAD310/PCTFEである。
物質は、液体N2中に入れ、物質が凍った滴を製造した。溶解したとき、それら
の材料の双方の組合せは、−15℃の冷凍機中で製造された仲間の試料と一致し
て同様であった。
【0162】例39〜43 (ヤング弾性率が異なる例) 40/60 PTFE/FKM(重量%)の組成物は、少なくとも250ps
iの圧力でカルバープレスでプレスした場合、インストロンで引張試験をすると
、異なる半径弾性率(ヤングの弾性率、以下の表において、「E」と記載する)
効果を示した。パンケーキの形をした試料は、圧力下に複合物を流動させること
により製造し、そしてPTFEのせん断および得られるフィブリル化がそれらの
結果を誘起する。半径に対して平行にカットしたパンケーキからの断面は、半径
に対し垂直にカットしたそれと比較して、10倍程度の弾性率を示すであろう(
例39,42,および43)。データは、測定した弾性率が、パンケーキの中心
から遠い材料において増大することを示している(例39,40,および43)
。それらの効果は、エラストマーの硬化状態とは独立であることが示されている
(例40および42)。低分子量PTFEを使用した対照試料は、非フィブリル
化しうるPTFE−含有配合物(例41)から予測されるであろうように、半径
に沿って弾性率が増大しないことを示している。
iの圧力でカルバープレスでプレスした場合、インストロンで引張試験をすると
、異なる半径弾性率(ヤングの弾性率、以下の表において、「E」と記載する)
効果を示した。パンケーキの形をした試料は、圧力下に複合物を流動させること
により製造し、そしてPTFEのせん断および得られるフィブリル化がそれらの
結果を誘起する。半径に対して平行にカットしたパンケーキからの断面は、半径
に対し垂直にカットしたそれと比較して、10倍程度の弾性率を示すであろう(
例39,42,および43)。データは、測定した弾性率が、パンケーキの中心
から遠い材料において増大することを示している(例39,40,および43)
。それらの効果は、エラストマーの硬化状態とは独立であることが示されている
(例40および42)。低分子量PTFEを使用した対照試料は、非フィブリル
化しうるPTFE−含有配合物(例41)から予測されるであろうように、半径
に沿って弾性率が増大しないことを示している。
【0163】 引張試料は、パンケーキの中心を見つけて切断し、全体のパンケーキを横切っ
て中心部を含む1/2”の幅の細片をスライスし、そして、第一の細片に対し垂
直の、半径が中心部を含む、さらに2つの1/2”の幅の細片を切断した。その
ような切断は、単純なクロスのパターンを形成する。それらのパンケーキは、典
型的には、直径15〜20cmで、5〜10ミルの厚さであり、中心部の厚さは
、縁で測定したものよりも、50%以上厚いものである。 以下は、それらの効果を示す例である。
て中心部を含む1/2”の幅の細片をスライスし、そして、第一の細片に対し垂
直の、半径が中心部を含む、さらに2つの1/2”の幅の細片を切断した。その
ような切断は、単純なクロスのパターンを形成する。それらのパンケーキは、典
型的には、直径15〜20cmで、5〜10ミルの厚さであり、中心部の厚さは
、縁で測定したものよりも、50%以上厚いものである。 以下は、それらの効果を示す例である。
【0164】例39 T30B PTFE/PFR94 FFKMの40/60(重量%)複合物を
、硬化剤としての2phrのコハク酸パーオキシド、助剤としての2.5phr
のDIAK#7、および酸受容体としての2phrの水酸化マグネシウムをも含
む、それら二種の水系ラテックス混合物を乾燥することにより製造した。乾燥し
たゴム状化合物は、カルバープレスにより140°Fで、400〜600psi
の間の圧力でプレスし、そして得られたパンケーキを容器中に四角く折り返し、
同一の条件下で、さらに2度プレスし、白色で、均一にみえるパンケーキ試料を
調製した。
、硬化剤としての2phrのコハク酸パーオキシド、助剤としての2.5phr
のDIAK#7、および酸受容体としての2phrの水酸化マグネシウムをも含
む、それら二種の水系ラテックス混合物を乾燥することにより製造した。乾燥し
たゴム状化合物は、カルバープレスにより140°Fで、400〜600psi
の間の圧力でプレスし、そして得られたパンケーキを容器中に四角く折り返し、
同一の条件下で、さらに2度プレスし、白色で、均一にみえるパンケーキ試料を
調製した。
【0165】 それらのパンケーキの一つを、ついで、約825psiで45分間、275℃
でプレスした。このパンケーキは、小片の塊を生じることなく、いかなる温度に
おいてもほぐすことができず、再び流動しなかったので、硬化された。パンケー
キは、上記したように、クロスパターンごとにサンプル採取し、そして、引張荷
重を、パンケーキの中心に近い部分およびパンケーキの縁に近い外縁部分で実行
可能なものとして、かけた。縁の近くで測定した弾性率(E)は、平均で188
53psiであった。中心部の近くで測定した断面の弾性率は、平均で6605
psiであった。
でプレスした。このパンケーキは、小片の塊を生じることなく、いかなる温度に
おいてもほぐすことができず、再び流動しなかったので、硬化された。パンケー
キは、上記したように、クロスパターンごとにサンプル採取し、そして、引張荷
重を、パンケーキの中心に近い部分およびパンケーキの縁に近い外縁部分で実行
可能なものとして、かけた。縁の近くで測定した弾性率(E)は、平均で188
53psiであった。中心部の近くで測定した断面の弾性率は、平均で6605
psiであった。
【0166】 パンケーキの縁に近い、半径に対し垂直に切断した断面の弾性率は、1652
psiであり、半径に対し平行な断面のそれに対し、約9%であった。
psiであり、半径に対し平行な断面のそれに対し、約9%であった。
【0167】 それらの傾向は、同じような温度および圧力で処理した組成物について、典型
的であった。異なる条件について、絶対的数値および比率は変化するが、その傾
向は存在している。
的であった。異なる条件について、絶対的数値および比率は変化するが、その傾
向は存在している。
【0168】例40 従来のエラストマー硬化剤によっては架橋できない、T30B PTFE/T
FE−プロピレン共重合体エラストマーの40/60(重量%)複合物を、例3
9と同様の方法で、2.5phrのコハク酸パーオキシド、2.5phrのDI
AK#7および2phrの水酸化マグネシウムと共に配合した。この複合物のパ
ンケーキを、ほぼ450psi、250℃で45分間、圧縮した。縁の近くの断
面は、平均17486psiの弾性率であった。中心部の近くで試験した断面は
、平均2272psiの弾性率であった。このデータは、中心部から弾性率が増
大する効果は、エラストマーを効果させる能力によって引き起こされるものでは
ないということを示している。
FE−プロピレン共重合体エラストマーの40/60(重量%)複合物を、例3
9と同様の方法で、2.5phrのコハク酸パーオキシド、2.5phrのDI
AK#7および2phrの水酸化マグネシウムと共に配合した。この複合物のパ
ンケーキを、ほぼ450psi、250℃で45分間、圧縮した。縁の近くの断
面は、平均17486psiの弾性率であった。中心部の近くで試験した断面は
、平均2272psiの弾性率であった。このデータは、中心部から弾性率が増
大する効果は、エラストマーを効果させる能力によって引き起こされるものでは
ないということを示している。
【0169】例41 MP1000(低分子量PTFE)/TFE−プロピレン共重合体エラストマ
ーの40/60(重量%)複合物を、例40と同様の方法で配合した。この複合
物の2枚のパンケーキを、カルバープレスにより、484および497psi、
250℃で45分間、プレスした。第一のパンケーキは、ついで、引張荷重を、
中心から縁まで18の異なる位置で行った。第二のものは19の位置で試験をし
た。第一のパンケーキの引張弾性率の平均は、878psiであり、標準偏差は
わずかに171psiであった。第二のものは、統計上、同一の結果−引張弾性
率の平均が878psiであり、標準偏差がわずかに164psiであるという
ものであった。例40において、高分子量PTFEで達成されたことは、これが
小さなフラクションであったというのみならず、データの緊密な分布により証拠
づけられるように、試験した試料の位置は重要ではないことを示している。結果
は、PTFEの高分子量が、半径弾性率効果を与えており、そしてPTFE/エ
ラストマー複合物が250psi以上の圧力で繰返し圧縮された場合に、高い弾
性率を達成するのを可能にすることを示している。
ーの40/60(重量%)複合物を、例40と同様の方法で配合した。この複合
物の2枚のパンケーキを、カルバープレスにより、484および497psi、
250℃で45分間、プレスした。第一のパンケーキは、ついで、引張荷重を、
中心から縁まで18の異なる位置で行った。第二のものは19の位置で試験をし
た。第一のパンケーキの引張弾性率の平均は、878psiであり、標準偏差は
わずかに171psiであった。第二のものは、統計上、同一の結果−引張弾性
率の平均が878psiであり、標準偏差がわずかに164psiであるという
ものであった。例40において、高分子量PTFEで達成されたことは、これが
小さなフラクションであったというのみならず、データの緊密な分布により証拠
づけられるように、試験した試料の位置は重要ではないことを示している。結果
は、PTFEの高分子量が、半径弾性率効果を与えており、そしてPTFE/エ
ラストマー複合物が250psi以上の圧力で繰返し圧縮された場合に、高い弾
性率を達成するのを可能にすることを示している。
【0170】例42 例40に記載したのと同様の、T30B PTFE/TFE−プロピレン共重
合体エラストマーの40/60(重量%)複合物を、パンケーキに形成し、カル
バープレスにより、500psi、200℃で1時間、プレスした。それらの温
和な温度および圧力条件下においてさえも、特に例39および40と比較して、
複合物は、特異的な半径弾性率を示している。放射状にサンプリングした5つの
試料を引張試験したところ、平均は、4206psiの弾性率であった。半径に
対して垂直な断面について試験した4つの試料は、平均してたった627psi
の弾性率であった。
合体エラストマーの40/60(重量%)複合物を、パンケーキに形成し、カル
バープレスにより、500psi、200℃で1時間、プレスした。それらの温
和な温度および圧力条件下においてさえも、特に例39および40と比較して、
複合物は、特異的な半径弾性率を示している。放射状にサンプリングした5つの
試料を引張試験したところ、平均は、4206psiの弾性率であった。半径に
対して垂直な断面について試験した4つの試料は、平均してたった627psi
の弾性率であった。
【0171】例43 半径に対して平行な断面の弾性率が、その垂直な断面の弾性率よりも優れたも
のを示すという、ひとつの特異的な半径弾性率効果は、硬化温度よりも低い温度
での複合物を繰返しやり直し、または硬化しない複合物を繰返しやり直すことに
より取り除くことができる。例39に記載したものと類似のT30B/PFR9
4の40/60(重量%)複合物を調製した。この複合物のパンケーキは、四角
く折り返し、25000ポンドゲージ(〜600psi)で、200℃で20分
間、プレスすることを所定回数繰り返し、同じ圧力で処理し、そして250℃で
45分間硬化した。断面を、ついで、インストロン装置で引張試験を行い、半径
に対し平行と垂直の両方のものをサンプリングし、ならびに内部と縁の試料を採
取した。結果の細管化は、表25に示した。ここで、n=複合物を200℃でプ
レスした回数の数であり、弾性率(E)はpsiで記載した。
のを示すという、ひとつの特異的な半径弾性率効果は、硬化温度よりも低い温度
での複合物を繰返しやり直し、または硬化しない複合物を繰返しやり直すことに
より取り除くことができる。例39に記載したものと類似のT30B/PFR9
4の40/60(重量%)複合物を調製した。この複合物のパンケーキは、四角
く折り返し、25000ポンドゲージ(〜600psi)で、200℃で20分
間、プレスすることを所定回数繰り返し、同じ圧力で処理し、そして250℃で
45分間硬化した。断面を、ついで、インストロン装置で引張試験を行い、半径
に対し平行と垂直の両方のものをサンプリングし、ならびに内部と縁の試料を採
取した。結果の細管化は、表25に示した。ここで、n=複合物を200℃でプ
レスした回数の数であり、弾性率(E)はpsiで記載した。
【0172】
【表25】
【0173】 表24にみられるように、複合物は、最終温度処理(または硬化)に先立って
、ますます処理されるので、縁の領域は、弾性率が最終硬化生成物において非常
に増大し、そして弾性率は、ついで、複合物の中心からの距離のみの関数となる
。この効果は、3回の繰り返しで実現することが観察された。それに先立ち、半
径に対し、垂直に試料を取った断面および縁の近くの弾性率は低いものであった
。
、ますます処理されるので、縁の領域は、弾性率が最終硬化生成物において非常
に増大し、そして弾性率は、ついで、複合物の中心からの距離のみの関数となる
。この効果は、3回の繰り返しで実現することが観察された。それに先立ち、半
径に対し、垂直に試料を取った断面および縁の近くの弾性率は低いものであった
。
【0174】 データは、破断時のパーセント歪が、弾性率と合理的によく相関している(反
比例して)ことを示している。従って、MP1000/エラストマー複合物は、
それらの弾性率が1000psiにおいて、破断時のパーセント歪が、典型的に
約1300%であることを特徴とし、一方、高弾性率の試料は、通常、破断時の
パーセント歪が、300%以下であることを示している。これは、フィブリル化
されたPTFEの予想された補強効果と一致する。
比例して)ことを示している。従って、MP1000/エラストマー複合物は、
それらの弾性率が1000psiにおいて、破断時のパーセント歪が、典型的に
約1300%であることを特徴とし、一方、高弾性率の試料は、通常、破断時の
パーセント歪が、300%以下であることを示している。これは、フィブリル化
されたPTFEの予想された補強効果と一致する。
【0175】例44 この例は、ミクロ−FTIRによるフィブリルの同定を含む、PTFEフィブ
リル化の誘引を記載する。AD310 PTFE/PFR94の44/56(重
量%)複合物は、例39において開示した硬化剤、助剤、および酸受容体を含有
する水系ラテックス混合物を凝集し、乾燥することにより製造した。例39にお
いて開示したのと同様の方法で調製した約45グラムのパンケーキを、140°
Fで15分、〜900psiで3回、プレスと折り重ねサイクルを繰り返し、一
緒にしてひとつの塊にプレスした。試料は、ついで、6”x6”のモールドに詰
め込み、1100psiで200℃に加熱し、圧締盤を開放して緩衝し、再び1
100psi、200℃で5分間圧縮し、圧締盤を開放して再び緩衝し、そして
、1225psi、200℃で30分間圧縮した。プレスの温度は、ついで、連
続的に225℃に35分間で上昇させ、ついで250℃に30分間で上昇させた
。
リル化の誘引を記載する。AD310 PTFE/PFR94の44/56(重
量%)複合物は、例39において開示した硬化剤、助剤、および酸受容体を含有
する水系ラテックス混合物を凝集し、乾燥することにより製造した。例39にお
いて開示したのと同様の方法で調製した約45グラムのパンケーキを、140°
Fで15分、〜900psiで3回、プレスと折り重ねサイクルを繰り返し、一
緒にしてひとつの塊にプレスした。試料は、ついで、6”x6”のモールドに詰
め込み、1100psiで200℃に加熱し、圧締盤を開放して緩衝し、再び1
100psi、200℃で5分間圧縮し、圧締盤を開放して再び緩衝し、そして
、1225psi、200℃で30分間圧縮した。プレスの温度は、ついで、連
続的に225℃に35分間で上昇させ、ついで250℃に30分間で上昇させた
。
【0176】 金型から取り出した、得られた肌色のパッドは、非常によく合併されており、
そして二つの緻密な積み重ねからなり、その間には綿菓子に似たフィブリル(小
繊維)が発見された。それらのフィブリルは、直径約10μmであり、裸眼で見
えた。ミクロ−FTIR分析により、それらが純粋なPTFEであると同定され
、PTFEのフィブリルの形成が上記したプレスにより誘起されたことが確認さ
れた。
そして二つの緻密な積み重ねからなり、その間には綿菓子に似たフィブリル(小
繊維)が発見された。それらのフィブリルは、直径約10μmであり、裸眼で見
えた。ミクロ−FTIR分析により、それらが純粋なPTFEであると同定され
、PTFEのフィブリルの形成が上記したプレスにより誘起されたことが確認さ
れた。
【0177】例45 この例は、複合物中に架橋させる効果のある光開始剤の使用について記載する
。T30B PTFE/PFR94 FFKMの40/60(重量%)複合物を
、4phrの光硬化剤(Darocur 1173; 2−ヒドロキシ−2−メ
チル−1−プロパン−1−オン)、助剤(DIAK#7)、および酸受容体(水
酸化マグネシウム)をも含有する、水系ラテックス配合物を乾燥することにより
調製した。乾燥したラテックスは、例39に記載した方法により、パンケーキに
形成した。それらのパンケーキは、125〜300ワット/インチパワーに調整
することができる水銀ランプを備えたUVプロセス・サプライ照射装置(UV
Process Supply irradiation apparatus
)を用いて、様々な線量の紫外線照射にさらした。線量は、ゼロから推定18ジ
ュール/cm2の範囲であった。
。T30B PTFE/PFR94 FFKMの40/60(重量%)複合物を
、4phrの光硬化剤(Darocur 1173; 2−ヒドロキシ−2−メ
チル−1−プロパン−1−オン)、助剤(DIAK#7)、および酸受容体(水
酸化マグネシウム)をも含有する、水系ラテックス配合物を乾燥することにより
調製した。乾燥したラテックスは、例39に記載した方法により、パンケーキに
形成した。それらのパンケーキは、125〜300ワット/インチパワーに調整
することができる水銀ランプを備えたUVプロセス・サプライ照射装置(UV
Process Supply irradiation apparatus
)を用いて、様々な線量の紫外線照射にさらした。線量は、ゼロから推定18ジ
ュール/cm2の範囲であった。
【0178】 硬化は、パンケーキを四角く再度折り重ね、そして再度それらを140°F、
500psiまたはそれ以上でプレスすることを試みることにより証明された。
硬化したパンケーキは、砕けた、ばらばらの塊を生じた。パンケーキが受けたU
V照射の総線量が高くなればなるほど、昇温した温度で引続くプレスにおいて、
砕ける傾向が顕著になることが観察された。
500psiまたはそれ以上でプレスすることを試みることにより証明された。
硬化したパンケーキは、砕けた、ばらばらの塊を生じた。パンケーキが受けたU
V照射の総線量が高くなればなるほど、昇温した温度で引続くプレスにおいて、
砕ける傾向が顕著になることが観察された。
【0179】 対照的に、光開始剤を含む、T30B PTFE/E14734 Dyneo
n TFE−プロピレン共重合体の40/60(重量%)組成物は、凝集性のパ
ンケーキに再プレスすることができ、それが受けた光線量の程度は問題ではなか
った。この共重合体試料は、硬化しなかった。
n TFE−プロピレン共重合体の40/60(重量%)組成物は、凝集性のパ
ンケーキに再プレスすることができ、それが受けた光線量の程度は問題ではなか
った。この共重合体試料は、硬化しなかった。
【0180】 また、対照的に、光開始剤を含まない、T30B/PFR94の40/60(
重量%)複合物は、同様の照射で50%までの弾性率の下落が起こり、そして昇
温した温度において、引続くプレスにより再流動した。
重量%)複合物は、同様の照射で50%までの弾性率の下落が起こり、そして昇
温した温度において、引続くプレスにより再流動した。
【図1】 図1はPTFE積層体の繊維形成を説明する走査電子顕微鏡写真を示
す。
す。
【図2】 図2は、明細書において議論したT30B手廻しクランク試料の繊維
形成を説明する走査電子顕微鏡写真を示す。
形成を説明する走査電子顕微鏡写真を示す。
【図3】 図3は、明細書において議論したT30B手廻しクランク試料の繊維
形成を説明する走査電子顕微鏡写真を示す。
形成を説明する走査電子顕微鏡写真を示す。
【図4】 図4A〜4Lは、本発明の低せん断工程によりマトリックス中に単離
された本発明の高分子量PTFE組成物を含有する混練したフィルム試料の、4
B(2600倍)以外は、10000倍の倍率で撮影した走査電子顕微鏡写真で
ある。
された本発明の高分子量PTFE組成物を含有する混練したフィルム試料の、4
B(2600倍)以外は、10000倍の倍率で撮影した走査電子顕微鏡写真で
ある。
【図5】 図5は、キャストまたは混練工程により調製した、低および高分子量
PTFEを含有する組成物の、対数せん断応力対対数せん断速度を示すグラフで
ある。
PTFEを含有する組成物の、対数せん断応力対対数せん断速度を示すグラフで
ある。
【図6】 図6A〜6Dは、本発明の高分子量PTFE含有組成物の走査電子顕
微鏡写真である。
微鏡写真である。
【図7】 図7A〜7Dは、低分子量PTFE含有組成物の走査電子顕微鏡写真
である。
である。
【図8】 図8は、種々の濃度(重量%)におけるPTFEを含有する組成物の
引張強度測定を示す棒グラフである。
引張強度測定を示す棒グラフである。
【図9】 図9は、種々の濃度(重量%)におけるPTFEを含有する組成物の
伸びと100%弾性率を示す棒グラフである。
伸びと100%弾性率を示す棒グラフである。
【図10】 図10は、キャストおよび混練組成物のピーク歪の変化を示す棒グ
ラフである。
ラフである。
【図11】 図11は、キャストおよび混練組成物の100%弾性率の変化を示
す棒グラフである。
す棒グラフである。
【図12】 図12は、キャストおよび混練組成物の引張強度の変化を示す棒グ
ラフである。
ラフである。
【図13】 図13は、キャストおよび混練組成物の室温での引裂強度を示す棒
グラフである。
グラフである。
【図14】 図14は、キャストおよび混練組成物の室温での引張硬化を示す棒
グラフである。
グラフである。
【図15】 図15は、負荷を増大させた種々のエラストマーとPTFEの室温
での引張強度と弾性率を示す棒グラフである。
での引張強度と弾性率を示す棒グラフである。
【図16】 図16は、PTFE/FKM組成物の室温での引裂強度を示す棒グ
ラフである。
ラフである。
【図17】 図17は、フィブリル化されたPTFEを示す本発明のPTFE含
有組成物の10000倍での走査電子顕微鏡写真である。
有組成物の10000倍での走査電子顕微鏡写真である。
【図18】 図18は、PTFEを含有する本発明組成物の断面の10000倍
での走査電子顕微鏡写真である。
での走査電子顕微鏡写真である。
【図19】 図19は、PTFEを含有する本発明組成物の広角X線散乱(WA
XS)写真である。
XS)写真である。
【図20】 図20は、PTFEを含有する本発明組成物の広角X線散乱(WA
XS)写真である。
XS)写真である。
【図21】 図21A〜21Iは、PTFEを含有する押出しした組成物の25
00〜10000倍の倍率での走査電子顕微鏡写真である。
00〜10000倍の倍率での走査電子顕微鏡写真である。
【図22】 図22は、PTFEを含有する押出しし、ついでPTFE成分が抽
出されなかった組成物の走査電子顕微鏡写真である。
出されなかった組成物の走査電子顕微鏡写真である。
【図23】 図23は、押出ししたPTFE含有組成物のWAXS写真である。
【図24】 図24は、本発明の凝集した50/50(wt%)PTFE/FK
M組成物の走査電子顕微鏡写真である。
M組成物の走査電子顕微鏡写真である。
【図25】 図25は、PTFEの繊維形成を含む手でプレスした50/50(
wt%)PTFE/FKM凝集物の走査電子顕微鏡写真である。
wt%)PTFE/FKM凝集物の走査電子顕微鏡写真である。
【図26】 図26は、本発明の凝集したPTFE含有組成物の10000倍の
走査電子顕微鏡写真である。
走査電子顕微鏡写真である。
【図27】 図27は、押出ししたPTFE含有組成物のWAXS写真である。
【図28】 図28は、凍結破壊技術により調製した、本発明のキャストしたP
TFE含有組成物の断面の走査電子顕微鏡写真である。
TFE含有組成物の断面の走査電子顕微鏡写真である。
【図29】 図29は、押出しし、ついでMEKで抽出したPTFE含有組成物
の長手断面の走査電子顕微鏡写真である。
の長手断面の走査電子顕微鏡写真である。
【図30】 図30は、図29に示したPTFE含有組成物のWAXS写真であ
る。
る。
【図31】 図31は、MEK抽出した、押出しした低分子量PTFE含有組成
物の10000倍の走査電子顕微鏡写真である。
物の10000倍の走査電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) //(C08L 27/18 (C08L 27/18 27:12) 27:12) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),BR,CA,J P,MX (72)発明者 ローレンス ディー デヴィッド アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03820 ドーヴァー グローヴ ストリー ト 131 (72)発明者 ティモシー ピー ポロック アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03109 マンチェスター メドウ レイン 35 (72)発明者 キャサリン エム サーリン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02144 サマーヴィル キッダー アヴェ ニュー 33 (72)発明者 ローラ エイ ソチャ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01886 ウェストフォード オールド ホ ームステッド ロード 8 (72)発明者 リチャード エル ストーン アメリカ合衆国 ニューハンプシャー州 03104 マンチェスター デーリーフィー ルド コート 31 (72)発明者 ジョン ダブリュー ヴァービッキー アメリカ合衆国 メイン州 03910 ヨー ク ビーチ ピーオーボックス 1228 Fターム(参考) 4F071 AA10 AA26 AA27 AB03 AB18 AF05 AF15 AF21 AF28 AF53 BB02 BB03 BB06 BC01 4F072 AA02 AA08 AB04 AB22 AB27 AD07 AK03 AK20 4J002 BB10W BB14W BD13W BD15W BD15X BE04W DA017 DA067 DM007 EE026 EJ036 EK006 EN006 EU116 EU196 FA04X FD156
Claims (51)
- 【請求項1】組成物中に微粒子レベルで均一に分散されている一またはそれ以上
の微粒子状フルオロプラスチック成分であって、少なくとも一種の該フルオロプ
ラスチック成分が、実質的にフィブリル化されていない状態のフィブリル化しう
るPTFEポリマーである微粒子状フルオロプラスチック成分と、および少なく
とも一種のエラストマー成分とを含むことを特徴とする重合性成分の配合固体組
成物。 - 【請求項2】PTFEが高分子量を有する請求項1記載の配合固体組成物。
- 【請求項3】PTFEが、380℃での溶融粘度が109ポイズより大きいもの
であり、そしてフィブリル化しうるものである請求項2記載の配合固体組成物。 - 【請求項4】PTFEが水系分散液中で調製されたものである請求項2記載の配
合固体組成物。 - 【請求項5】微粒子成分が1.0μまたはそれ以下のサイズを有する粒子からな
る請求項2記載の配合固体組成物。 - 【請求項6】エラストマー成分が、フルオロエラストマーまたはパーフルオロエ
ラストマーである請求項1〜5のいずれかに記載の配合固体組成物。 - 【請求項7】エラストマー成分が水系分散液中で調製されたものである請求項6
記載の配合固体組成物。 - 【請求項8】少なくとも一種のエラストマー成分が未硬化であり、組成物がさら
に該未硬化エラストマー成分を硬化しうる硬化剤からなる請求項6記載の配合固
体組成物。 - 【請求項9】硬化剤が、アミン、酸受容体、ビスフェノール、4級オニウム塩、
ペルオキシド、パーサルフェート、トリアリルイミダゾール、トリアリルイソシ
アヌレート、および光励起可能なケトンからなる群より選ばれたものである請求
項8記載の配合固体組成物。 - 【請求項10】少なくとも一種のエラストマー成分が硬化されたものである請求
項6記載の配合固体組成物。 - 【請求項11】さらに組成物の物理化学的性質を改質するための金属、無機物、
セラミック、または炭素質添加物からなる請求項6記載の配合固体組成物。 - 【請求項12】エラストマーが、TFE、VF2、HFP、パーフルオロビニル
エーテルを含むフルオロビニルエーテル、CTFE、エチレン、およびプロピレ
ンの重合体および共重合体から選択される請求項6記載の配合固体組成物。 - 【請求項13】まず、組成物中に微粒子レベルで均一に分散されている微粒子状
フルオロプラスチック成分であって、実質的にフィブリル化されていない状態の
フィブリル化しうるPTFEポリマーを含有する該フルオロプラスチック成分と
それぞれがフィブリル化しうるPTFEの融点よりも低い融点または軟化点を有
する、一またはそれ以上の付加的微粒子フルオロプラスチック成分とを含有する
ことを特徴とする重合性成分の配合固体組成物。 - 【請求項14】PTFEが高分子量を有する請求項13記載の配合固体組成物。
- 【請求項15】PTFEが、380℃での溶融粘度が109ポイズより大きいも
のであり、そしてフィブリル化しうるものである請求項14記載の配合固体組成
物。 - 【請求項16】PTFE以外のフロロプラスチック成分が少なくとも一種の非晶
質フロロポリマーを含有する請求項13記載の配合固体組成物。 - 【請求項17】非晶質フロロポリマーがCTFE含有ポリマーである請求項16
記載の配合固体組成物。 - 【請求項18】PTFEが、水系分散液として重合されたものである請求項14
記載の配合固体組成物。 - 【請求項19】微粒子成分が1.0μまたはそれ以下のサイズを有する粒子から
なる請求項13記載の配合固体組成物。 - 【請求項20】さらに組成物の物理化学的性質を改質するための金属、無機物、
セラミック、または炭素質添加物からなる請求項15または19記載の配合固体
組成物。 - 【請求項21】請求項1〜13記載のいずれかの配合固体組成物を、PTFE成
分のフィブリル化を誘起し、かつ、配合した組成物内に微細繊維による強化を引
き起こすせん断力で処理する工程を含むことを特徴とする方法により製造された
微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項22】せん断工程が組成物のいずれの成分の融点よりも低い温度で行わ
れる請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項23】せん断工程が、PTFE以外の組成物の一またはそれ以上の成分
を選択的に溶融または軟化するように選択された温度において行われる請求項2
1記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項24】せん断力により組成物を処理する工程の間、組成物は硬化剤を使
用していない請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項25】せん断力により組成物を処理する工程の間、組成物は硬化剤を含
有する請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項26】微細繊維PTFE強化が、整列され、かつ、せん断力がかけられ
る方向に平行に伸ばされている請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項27】微細繊維PTFE強化が、組成物中において、単軸的に配向され
る請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項28】微細繊維PTFE強化が、組成物中において、多軸的に配向され
る請求項21記載の微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項29】複数の請求項27記載の単軸的に配向された微細繊維PTFE強
化が、配向を変えることによりラメラとして層状にされ、多軸的強化ラメラを形
成することを特徴とする微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項30】個々のラメラが熱的圧縮の間に共に硬化される請求項29記載の
微細繊維強化固体組成物。 - 【請求項31】微細繊維PTFE強化が、織物を基材とした強化のためのマトリ
ックスシステムとして貢献する請求項21記載の組成物から誘導される強化複合
材料。 - 【請求項32】織物を基材とした強化材が、糸、モノフィラメント、または織布
、メリヤス生地、または不織布などの糸のシステムである請求項31記載の強化
複合材料。 - 【請求項33】織物が、繊維ガラス、炭素質、グラファイト様、ポリエステル、
ポリアミド、またはポリオレフィン様材料である請求項31記載の強化複合材料
。 - 【請求項34】PTFE強化が、織物を基材とした強化のためのマトリックスシ
ステムとして貢献する請求項1または13記載の組成物から製造された強化複合
材料。 - 【請求項35】織物を基材とした強化材が、糸、モノフィラメント、または織布
、メリヤス生地、または不織布などの糸のシステムである請求項34記載の強化
複合材料。 - 【請求項36】織物が、繊維ガラス、炭素質、グラファイト様、ポリエステル、
ポリアミド、またはポリオレフィン様材料である請求項34記載の強化複合材料
。 - 【請求項37】フィブリル化されていないが、フィブリル化しうるPTFEから
なる配合された固体組成物を製造する方法であって、該方法が、PTFEのフィ
ブリル化を誘起しない低せん断工程により、水系システムから固体として請求項
1または13記載の配合組成物を単離する工程を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項38】低せん断工程が共凝固工程である請求項37記載の方法。
- 【請求項39】低せん断工程がフィルム流延工程である請求項37記載の方法。
- 【請求項40】低せん断工程が凍結乾燥工程である請求項37記載の方法。
- 【請求項41】低せん断工程が乾燥工程である請求項37記載の方法。
- 【請求項42】組成物が、PTFE以外の組成物中の一またはそれ以上の成分を
選択的に溶融または軟化するように選択された温度においてせん断される請求項
37記載の方法。 - 【請求項43】硬化剤が、水系分散液から配合されたポリマーを単離した後に組
成物に導入される請求項37記載の方法。 - 【請求項44】請求項1または13記載の配合固体組成物から製造される物品。
- 【請求項45】請求項21記載の微細繊維強化組成物から製造される物品。
- 【請求項46】請求項31記載の強化複合材料から製造される物品。
- 【請求項47】請求項34記載の強化複合材料から製造される物品。
- 【請求項48】低分子量でフィブリル化されないPTFEおよびエラストマー性
ポリマーを含み、PTFEが組成物の総ポリマー固形分に対し、35重量%より
多く存在することを特徴とする配合した、均一系の固体組成物。 - 【請求項49】エラストマー性ポリマーがフルオロエラストマーまたはパーフル
オロエラストマーである請求項48記載の配合組成物。 - 【請求項50】焼結されておらず、かつ、フィブリル化されていないが、フィブ
リル化しうる高分子量のPTFEおよびエラストマー性ポリマーを含み、PTF
Eが、総ポリマー固形分に対し、PTFEの80重量%までの添加レベルで存在
することを特徴とするフィルム。 - 【請求項51】エラストマー性ポリマーがフルオロエラストマーまたはパーフル
オロエラストマーである請求項50記載のフィルム。
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