JP2002173570A - 熱溶融性フッ素樹脂組成物 - Google Patents
熱溶融性フッ素樹脂組成物Info
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Abstract
成形性の改善が期待できる、2種の熱溶融性フッ素樹脂
からなる相溶性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 ヘキサフルオロプロピレン含量が3〜9
重量%、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)含量
が0〜4重量%、テトラフルオロエチレン含量が89〜
97重量%のテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体(A)3〜97重量部及びパーフル
オロ(アルキルビニルエーテル)含量が1〜20重量
%、テトラフルオロエチレン含量が80〜99重量%の
テトラフルオロエチレン・パーフルオロ(アルキルビニ
ルエーテル)共重合体(B)97〜3重量部とからな
り、示差走査型熱量計に基づく結晶化温度及び融点が一
つのみで示される熱溶融性フッ素樹脂組成物
Description
脂組成物に関する。さらに詳しくは、少なくとも2種類
の熱溶融性テトラフルオロエチレン共重合体を混合する
ことによって互いに相溶しており、機械的物性の向上や
電線押出などの溶融成形性の改善が期待される熱溶融性
フッ素樹脂組成物に関する。
ロプロピレン共重合体(以下、FEPという)やテトラ
フルオロエチレン・パーフルオロ(アルキルビニルエー
テル)共重合体(以下、PFAという)の融点や溶融粘
度は、コモノマーであるヘキサフルオロプロピレン(以
下、HFPという)量やパーフルオロ(アルキルビニル
エーテル)(以下、PAVEという)量によって大きく
影響され、共重合体内でこれらの含量が増えると融点や
結晶化温度などが低くなる性質を持っている。したがっ
て共重合体の機械特性や成形性を決定する大きなファク
ターとなる。
的、化学的、機械的、熱的、電気的性質を有し、かつP
FAよりも安価でしかも溶融温度が低く、押出成形や射
出成形による加工が容易であることから、とくにプレナ
ムケーブルのような電線被覆用途でその需要が伸びてい
る。しかしながらこの種用途においては、より生産性を
上げるために薄肉でかつ高速電線被覆が可能な成形性が
要求されており、現行のFEPでは充分対応することが
できない。このためFEPの分子量を小さくすることに
よって熱流動特性を高めることは可能であるが、成形品
の機械的強度が低下したり、加工時に樹脂溶融体が伸ば
されながら金属導体に被覆される過程で破れるなどの問
題が頻繁に生じるようになるので、根本的な対応策には
ならない。
のフッ素樹脂を混合した例はいくつか知られており、中
でもFEPとPFAの混合物が、特開平2−10224
7号公報、特開平2−102248号公報、Journal of
Polymer Science: PolymerPhysics 1999 (vol 37) p67
9 などに開示されている。上記2件の公開特許におい
ては、具体例としてFEPとPAVEがパーフルオロ
(プロピルビニルエーテル)(以下、PPVEという)
であるPFAの混合物が開示されており、この両者が共
晶を作らないことが記載されている。また上記刊行物の
論文においては、FEPとPAVEがパーフルオロ(メ
チルビニルエーテル)(以下、PMVEという)である
相溶性混合物が開示されているが、FEPはコモノマー
含量が少ないポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
に近い樹脂組成物であり、溶融成形材料としては魅力に
乏しいものである。
てPMVEやパーフルオロ(エチルビニルエーテル)
(以下、PEVEという)を用いた場合、PPVEに比
べてコモノマーがより均一に分子鎖中に入り、またテト
ラフルオロエチレンとの反応速度が大きく、重合反応を
制御し易い等の利点があることが知られている。
FEPにおける上記改善の要請に対し、PMVEやPE
VEをベースとするPFAの配合によって目的を果たす
べく検討を行った。その結果、特定組成のFEP又はこ
れに少量のPAVEを共重合させた特定組成の3元共重
合体を使用することにより、相溶性の組成物が得られ、
かかる組成物がFEPに比較してフレックスライフやメ
ルトテンションが著しく改善されており、電線被覆にお
ける高速成形性改良銘柄として使用できることを見出す
に至った。
種の熱溶融性フッ素樹脂からなる相溶性組成物であっ
て、それぞれの原料が有する優れた特性を有すると共
に、高速電線成形性やフレックスライフが改善された熱
溶融性フッ素樹脂組成物を提供することにある。
ば、ヘキサフルオロプロピレン含量が3〜9重量%、パ
ーフルオロ(アルキルビニルエーテル)含量が0〜4重
量%、テトラフルオロエチレン含量が89〜97重量%
のテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン
共重合体(A)3〜97重量部及びパーフルオロ(アル
キルビニルエーテル)含量が1〜20重量%、テトラフ
ルオロエチレン含量が80〜99重量%のテトラフルオ
ロエチレン・パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)
共重合体(B)97〜3重量部とからなり、示差走査型
熱量計に基づく結晶化温度及び融点が一つのみで示され
る熱溶融性フッ素樹脂組成物)に関する。
フルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体
(FEP)(A)は、任意にPAVEが共重合されてい
てもよく、その重合割合は、HFP含量が3〜9重量
%、好ましくは3〜8重量%、PAVE含量が0〜4重
量%、好ましくは0.1〜3重量%、TFE含量が89
〜97重量%、好ましくは90〜96重量%の範囲のも
のである。HFP含量が上記範囲より多く、またTFE
含量が上記範囲より少なくなると、共重合体(A)の結
晶化度あるいは結晶化温度が低くなり、共重合体(B)
との結晶化温度の差が大きくなるため、結晶化過程で結
晶化温度が高い成分が先に結晶化し、相分離を起こしや
すくなる。またPAVEを含有する場合には、その含量
は共重合体(B)のPAVE含量より少ない範囲とする
のが望ましい。
ように、共重合体(A)としてHFP含量が6.5重量
%、PEVE含量が1.8重量%、TFE含量が91.
7重量%の共重合体を、共重合体(B)としてPEVE
7.1重量%の共重合体と混合して得られた組成物で
は、結晶化温度及び融点が一つのみ現れ、相溶系を形成
する。しかし共重合体(A)としてHFP含量が11.
5重量%、PEVE含量が1.2重量%、TFE含量が
87.3重量%の共重合体を、PEVE7.1重量%の
共重合体(B)と混合して得られた組成物では、各ブレ
ンド成分に対応する二つの結晶化温度あるいは融点が現
れ、非相溶系になる。
は、アルキル基が炭素数3以下のものが好ましく、とく
にPFAとの相溶性の点から炭素数2以下のもの、すな
わちPEVEまたはPMVEのものが好ましい。
されるテトラフルオロエチレン・パーフルオロ(アルキ
ルビニルエーテル)共重合体(PFA)(B)として
は、PAVE含量が1〜20重量%、好ましくは2〜1
5重量%、それに対応してTFE含量が80〜99重量
%、好ましくは85〜98重量%のものが使用される。
PAVE自体高価なものであるので、共重合体(B)よ
りTFE含量が高い共重合体(A)を用いるのが好まし
く、また両者のTFE含量差があまり大きくなりすぎる
と共晶を作らなくなるので、その含量差を6重量%以
下、とくに1〜5重量%の範囲とするのが好ましい。
合は、使用目的によっても異なるが、重量比で3/97
〜97/3、好ましくは10/90〜90/10の範囲
である。とくに共重合体(A)50〜97重量部、好ま
しくは55〜90重量部に対し、共重合体(B)50〜
3重量部、好ましくは45〜10重量部を配合した組成
物は、共重合体(A)の特性を損なうことなくフレック
スライフやメルトテンションを著しく改善されたものと
して有用である。
損なわない範囲において、任意の添加剤、例えば紫外線
吸収剤、帯電防止剤、含量、無機充填剤などを混合する
ことができる。
するには、常法によって行うことができる。例えば、水
性ディスパージョンでの混合、有機溶剤分散体での混合
あるいは溶融混合などの方法を採用することができる
が、分子レベルでの均一な混合のためには、水性ディス
パージョンでの一次粒子同士の混合法が好ましい。
明する。尚、実施例及び比較例で用いた樹脂原料及び得
られた組成物の物性評価方法は以下の通りである。 (1)樹脂原料 実施例及び比較例で用いた熱溶融性フッ素樹脂の種類及
びそのコモノマー組成と物性を表1に示す。表中、FE
P−2は、TFEとHFPの2元共重合体、FEP−3
は、TFE、HFP及びPEVEの3元共重合体、PF
A−C2は、TFEとPEVEのフルオロアルキル基の
炭素数が2の共重合体をそれぞれ意味するものである。
相溶であるか否かを判断する方法として、示差走査型熱
量計(DSC)を用いた。すなわち東洋精機製作所製R
−60密閉式溶融混練機を用いて、所定の混合比でFE
P−2又はFEP−3とPFA−C2の溶融混合物試料
を作成した。この試料を高融点成分の融点より約50℃
高い温度で加熱(360℃で5分)して完全に結晶を融
解させた後、一定の速度(70℃/分)で冷却させなが
ら結晶化温度を測定した。また再度結晶化後に昇温(1
0℃/分)し、その過程で融点を測定した。結晶化過程
で一つの結晶化ピークが現れると、かつ結晶化させた混
合物の昇温過程でも両成分の融点の間に一つの融解ピー
クが現れると、混合物は相溶であり共晶を形成したと判
断した。尚、PFAを一度融解させた後再結晶化させた
試料では二つの融解ピークが現れる場合があるが、31
0℃以上の高温側の小さいピークはPTFEに近い分子
鎖によるものであるため、低温側の大きなピークをPF
Aの融点にした。
さ0.2mm、幅15mm)を作成し、MIT法(荷重
1kg)で測定した。
ている東洋精機製作所製キャピログラフ1B(ダイ径1
mm、ダイL/D=20)を用いて樹脂温度370℃で
溶融紡糸し、糸が切れるときの溶融樹脂の張力をロード
セルでg単位で測定した。なお測定は、10分間に10
m/分の引き取り速度から出発して最大速度(200m
/分)になるように一定の速度で引き取り速度を上げな
がら行った。
2又はFEP−3とPFAの60/40(重量比)の溶
融混合物を用い、コモノマー組成の違いによる相溶性の
相違を調べた結果を表2に示す。この溶融混合物が、結
晶化過程で一つの結晶化ピークが現れ、かつ結晶化させ
た混合物の昇温過程でも両成分の融点の間で一つの融解
ピークが現れると、その混合物は相溶であり、共晶を形
成したと判断した。
6.5重量%、PEVE含量が1.8重量%のFEP−
3(C)は、全てのPFA−C2と相溶系を形成した。
しかしFEP−3(C)よりコモノマー量が多いFEP
−2(A)及びFEP−3(B)は全てのPFA−C2
とのブレンドで二つの融点及び結晶化温度が現れ、非相
溶系になった。
示すFEP−3(C)/PFA−C2(E)混合物の混
合比依存性を調べるため、実施例2と同じ方法で、混合
比を変えて溶融混合した。得られた組成物から圧縮成形
して得た試料を用いてフレックスライフを測定した。そ
の結果を表3に示す。PFA−C2(E)をFEP−3
(C)に混合することにより、フレックスライフが著し
く改善されている。
融紡糸したときのメルトテンション値をキャピログラフ
で測定し、表3に併記した。メルトテンション測定もF
EPの高速押出特性の改善が目的であったため、FEP
60%以上の混合物のみに測定した。PFA−C2
(E)をFEP−3(C)に混合することにより、メル
トテンションも高くなった。
Cチャートを表3及び図1(a)、(b)に示す。図1
から明らかなように、FEP−3(C)/PFA−C2
(E)混合物は全ての混合比で一つの結晶化温度及び融
解ピークが現れ、全混合比で相溶であることが分かる。
とくに組成に比例した一つの融点が現れることから、相
溶でありながら共晶を形成していると判断される。
3と同様にして、FEP−3(C)/PFA−C2
(F)の混合比を変えて溶融混合し、得られた組成物の
フレックスライフとメルトテンションを同様にして測定
した。結果を表4に示す。また得られた組成物のDSC
測定結果及びDSCチャートを、表4及び図2(a)、
(b)に示す。
混合することにより、フレックスライフ及び樹脂温度3
70℃で測定したメルトテンションが高くなっている。
(C)/PFA−C2(F)混合物も全ての混合比で一
つの結晶化及び融解のピークが現れ、全混合比で相溶で
あることが分かる。とくに組成に比例した一つの融点が
現れることから、相溶でありながら共晶を形成している
ものと判断される。しかし結晶化温度では一つの結晶化
温度が現れたが、混合物の結晶化温度が両ブレンド成分
の結晶化温度より高くなっていた。これは恐らく両ブレ
ンド成分が結晶化の際、お互いに核剤として働くためと
考えられる。このような例は、共晶を形成するポリエチ
レン同士の混合物でも報告されている(Journal of App
lied Polymer Science 1992 (vol 44) p719)。
従来のFEPに比してフレックスライフで表される機械
的強度の向上が達成できる。さらにメルトテンションが
向上した組成物が得られるため、高速の電線押出成形が
可能となる。また結晶化過程で共結晶化する組成物を得
ることができるので、得られる共晶組成物は、低融点成
分である共重合体(A)の融点と高融点成分であるPF
Aの融点の間に融点を持ち、FEPの熱変形温度改善に
も有効な手段である。
物において、(a)は結晶化ピークを示すDSCチャー
トであり、(b)は融解ピークを示すDSCチャートで
ある。
物において、(a)は結晶化ピークを示すDSCチャー
トであり、(b)は融解ピークを示すDSCチャートで
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 ヘキサフルオロプロピレン含量が3〜9
重量%、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)含量
が0〜4重量%、テトラフルオロエチレン含量が89〜
97重量%のテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロ
プロピレン共重合体(A)3〜97重量部及びパーフル
オロ(アルキルビニルエーテル)含量が1〜20重量
%、テトラフルオロエチレン含量が80〜99重量%の
テトラフルオロエチレン・パーフルオロ(アルキルビニ
ルエーテル)共重合体(B)97〜3重量部とからな
り、示差走査型熱量計に基づく結晶化温度及び融点が一
つのみで示される熱溶融性フッ素樹脂組成物。 - 【請求項2】 共重合体(A)及び/又は共重合体
(B)のパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)が、
パーフルオロ(メチルビニルエーテル)及び/又はパー
フルオロ(エチルビニルエーテル)である請求項1記載
の熱溶融性フッ素樹脂組成物。 - 【請求項3】 共重合体(A)のテトラフルオロエチレ
ン含量と共重合体(B)のテトラフルオロエチレン含量
との差が0〜6重量%の範囲であって、共重合体(A)
の配合割合が共重合体(B)の等重量以上である請求項
1又は2記載の熱溶融性フッ素樹脂組成物。
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