JP2002528569A - 多孔質基質に入り込ませた状態のフルオロポリマーのインサイチュー重合 - Google Patents

多孔質基質に入り込ませた状態のフルオロポリマーのインサイチュー重合

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JP2002528569A JP2000578123A JP2000578123A JP2002528569A JP 2002528569 A JP2002528569 A JP 2002528569A JP 2000578123 A JP2000578123 A JP 2000578123A JP 2000578123 A JP2000578123 A JP 2000578123A JP 2002528569 A JP2002528569 A JP 2002528569A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、多孔質基質に入り込ませた状態のフルオロポリマーのインサイチュー重合、摩耗、裂けおよびたわみ、腐敗、そして湿り、染みおよび反りによる劣化に対する耐性を向上させること、そして基質の外観を維持しながら耐久性を向上させることに関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の分野) 本発明はフルオロポリマー(fluoropolymers)の重合を多孔質
基質(porous substrates)に入り込ませた状態で起こさせる
(polymerization into)ことに関する。その結果として生
じるフルオロポリマー/基質の網状組織は前記基質の表面に存在しかつまた前記
基質のかなりの深さの中に入り込んだ状態で位置する。前記基質に対するフルオ
ロポリマーの比率に応じて、前記フルオロポリマーが前記基質に保護被膜を与え
そして/または前記基質が前記フルオロポリマーの物性を向上させ得る。
【0002】 (発明の技術的背景) 多孔質材料は多数の用途を有する。革および多孔質ポリウレタンの一般的使用
は布および家具を製造する使用である。木の一般的使用には建築材料としての使
用および家具製造用途が含まれる。ポリイミド組成物は、米国特許第5,789
,523号に記述されているように、ブッシング(busings)、シール、
電気絶縁体、コンプレッサーの羽根、ブレーキのライニングなどの形態で用いる
に適したユニークな性能特性を有することが知られている。パラ配向(para
−oriented)芳香族ポリアミド(パラ−アラミド)は、耐摩耗用途で用
いるに有用な繊維基質の製造で用いられる。
【0003】 この記述した多孔質材料は、全部、染み、湿り、そり、裂けまたは摩耗によっ
て経時的に劣化および腐敗し得る。多孔質材料を処理して摩耗、裂け、たわみ、
腐敗、そして湿り、染みおよびそりによって起こる劣化に対する耐性を向上させ
かつそのような材料の外観を維持しながら耐久性を向上させることができれば、
これは望ましいことである。
【0004】 織物のはっ水性およびはっ油性を向上させる目的でそれに化学的処理を受けさ
せることは長年に渡って行われてきている。いろいろな種類の基質を油および水
による染みから保護する目的でいろいろな塗布を商業的に利用することができる
。消費者は、織物および生地で用いる目的で、例えば3M Companyが販
売しているScotchgard(商標)ブランドの生地用プロテクター(pr
otector for fabrics)そしてデュポン社(E.I.du
Pont de Nemours and Company)が販売しているT
eflon(商標)Fabric Protectorを入手することができる
。また、粒状フルオロ化合物の使用も日本特許05318413号に開示されて
いる。この発明は、硬化して不溶樹脂に変化する化合物と直径が5ミクロンのフ
ッ素置換微細粒子を生木材料に含浸させる方法を伴う。
【0005】 木の特性を向上させる目的でフルオロ化合物を木で用いることを示す文献はい
くつか存在する。例えば米国特許第3,962,171号には保護コーティング
組成物が考察されている。その組成物は金属、プラスチックおよび木の塗装表面
および非塗装表面で用いられる。この方法は、Freon(商標)に粒状のポリ
テトラフルオロエチレンが20部入っている溶液の混合物を生じさせることを含
んで成る。このような組成物をアクリル塗装表面(acrylic paint
ed surface)に噴霧し、乾燥させた後、清掃することで、透明な被膜
を生じさせている。
【0006】 粒状フルオロ化合物の使用がまた日本特許05318413号にも考察されて
いる。この発明は、硬化して不溶樹脂に変化する化合物と直径が5ミクロンのフ
ッ素置換微細粒子を生木材料に含浸させる方法を伴う。前記化合物を硬化させる
ことで前記微細粒子と前記樹脂を固着させている。要約に挙げられている使用お
よび利点には建築材料としての使用、木のような外観、耐汚染(contami
nation resistance)、そして耐水分および耐水性が含まれる
。この発明は、本発明で行うようにフルオロ化合物を木の中に入り込ませた状態
で重合させることを教示していない。
【0007】 他の文献には、微孔性材料をフルオロアクリレートで処理して永久的なはっ水
性とはっ油性を達成することが含まれる。例えば米国特許第5,156,780
号には、微孔性基質を処理することで多孔性を維持しながらはっ水性とはっ油性
を達成する方法が教示されている。この’780の方法では、モノマーが担体溶
媒に入っている溶液を基質に含浸させている。最初に前記担体溶媒を前記基質か
ら実質的に除去しているが、これの明白な目的は、前記モノマーを基質の内部表
面および外部表面の全部に薄い合致被膜(conformal coating
)として残存させることにある。このような様式で前記モノマーをポリマーに変
化させた場合、このポリマーは孔を遮断しないか或はそれを後で濾過膜として用
いる時に流れを制限しない。
【0008】 フルオロモノマー(fluoromonomer)を多孔質構造物の中に充分
な量で入り込ませた状態でそれを重合させると、フルオロポリマーの量の方が基
質よりも多い点にまで到達することで、そのような組成物は充填されたフルオロ
ポリマー(filled fluoropolymer)であると見なすことが
できる。フルオロポリマー、例えばPTFEなどには一般にガラス繊維、グラフ
ァイト、アスベストおよび金属粉末などの如き物質が充填されている(Kirk-Othm
er Encyclopedia of Chemical Technology, 第4版, 11号, John Wiley and Sons
, New York, 626および630頁)。このような充填材は、一般に、フルオロポリマ
ーのいくつかの特性、例えばたわみまたは硬度などを向上させる目的で添加され
ている。
【0009】 充填されたフルオロポリマーの製造は、最も頻繁に、フルオロポリマーと充填
材を物理的に混合するか或はフルオロポリマーの水性エマルジョンを充填材上で
凝固させることを通して行われているが、そのような方法は問題を有する。特に
、フルオロポリマーが充填材を湿らさずかつそれの孔および微細な表面造作の中
に入り込まない時には、フルオロポリマーと充填材の接着力が極めて弱くなる可
能性がある。フルオロポリマーの溶融物は非常に堅い可能性があり、その結果と
して、混合/分散が劣ることで不均一になり得る。機械的混合を行うと例えば微
細な繊維が壊れることなどで充填材がいくらか劣化する可能性がある。フルオロ
ポリマー/基質の密な相互貫入を達成しかつ分散を最小限の機械的応力で達成す
ることができるようにフルオロモノマーを基質の表面および基質の孔の中に入り
込ませた状態で重合させることができれば、これは望ましいことである。
【0010】 多孔質基質、例えば木、木副産物、アラミド、ポリイミド、多孔質ポリウレタ
ンおよび革組成物などが特に染み、そりおよび湿りによって起こる劣化に対して
示す耐性がより高くなるように前記多孔質基質を処理することができれば、これ
は望ましことである。
【0011】 (発明の要約) 本発明では、フルオロポリマー/基質組成物を製造する方法を開示し、この方
法は、 気体状フルオロモノマーの場合、 (a)適切な溶媒に溶解している開始剤を含んで成る溶液に多孔質基質を接触さ
せ、 (b)前記基質と前記開始剤を気体状フルオロモノマーにこのフルオロモノマー
が前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度および圧力条件下で接触させる
、 ことで、前記気体状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度ま
たは完全に満して封鎖するようにするか、或は 液状フルオロモノマーの場合、 (a)開始剤と液状フルオロモノマーを含んで成る溶液を生じさせ、 (b)前記溶液に多孔質基質を接触させ、そして (c)前記液状フルオロモノマーを、場合により気体状フルオロモノマーの存在
下で、前記フルオロモノマーが前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度お
よび圧力条件下で重合させる、 ことで、前記液状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度また
は完全に満して封鎖するようにする、 ことを含んで成る。
【0012】 また、フルオロポリマー/基質組成物を製造する方法で製造された組成物も開
示するが、前記方法は、 気体状フルオロモノマーの場合、 (a)適切な溶媒に溶解している開始剤を含んで成る溶液に多孔質基質を接触さ
せ、 (b)前記基質と前記開始剤を気体状フルオロモノマーにこのフルオロモノマー
が前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度および圧力条件下で接触させる
、 ことで、前記気体状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度ま
たは完全に満して封鎖するようにするか、或は 液状フルオロモノマーの場合、 (a)開始剤と液状フルオロモノマーを含んで成る溶液を生じさせ、 (b)前記溶液に多孔質基質を接触させ、そして (c)前記液状フルオロモノマーを、場合により気体状フルオロモノマーの存在
下で、前記フルオロモノマーが前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度お
よび圧力条件下で重合させる、 ことで、前記液状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度また
は完全に満して封鎖するようにする、 ことを含んで成る。
【0013】 本発明のさらなる開示は組成物であり、この組成物は、表面を有しかつ基質全
体に渡って相互連結している孔を有する開放孔構造物である多孔質基質とこの基
質内および基質表面上に存在する重合したフルオロポリマーを含んで成るが、こ
こでは、前記組成物に存在させる前記フルオロポリマーの量を、非木基質(no
n−wood substrate)の場合には前記非木基質の重量の約0.1
パーセントから約300パーセントにしそして木基質の場合には前記木基質の重
量の約0.1から約150パーセントにする。
【0014】 また、前記組成物を他のポリマーの充填材として用いることも開示する。
【0015】 (発明の詳細な記述) 本発明はフルオロポリマー/基質組成物を開示する。本組成物に存在させるフ
ルオロポリマーは基質の保護材料になりかつまた前記基質に美的品質を加え得る
。本フルオロポリマー/基質組成物のさらなる利点は、前記フルオロポリマーの
物性が向上する点にある。
【0016】 本発明は、また、多孔質基質に入り込ませた状態で起こさせるフルオロポリマ
ーのインサイチュー重合方法も開示する。この方法ではフルオロポリマー/基質
組成物がもたらされ、ある種の基質ではフルオロポリマーの存在によって美的品
質が加わり、ある種の多孔質基質ではそれによって強化され、或は他の多孔質基
質ではそれが保護材料として機能する。この使用する方法では、重合中に用いる
開始剤および開始剤の担体である溶媒を基質内に残してモノマーを希釈しない状
態で用いるか、或は好適な態様では、あらゆる孔にできるだけ深い所まで浸透し
て遮断するように気体状モノマーを用いる。本発明の目的は、劣化を引き起こす
作用剤の浸透がフルオロポリマー/基質組成物の存在によって低下するか或はな
くなるように[その結果として、油および水によって起こる湿りに対して基質が
示す耐性が向上し、油、水および他の一般的な材料によって起こるそりおよび染
みの度合が低下し、かつ耐久性が向上するように]、前記基質を処理する方法を
提供することにある。本フルオロポリマー/基質組成物は摩耗、裂け、たわみお
よび腐敗に対する耐性が向上している。
【0017】 その結果として得た開示するフルオロポリマー/基質組成物は、これらを多様
な用途で用いることを可能にする特性を有する。例えば、木基質の処理で好適な
フルオロモノマーであるTFEを用いると結果としてPTFE/木組成物が生じ
、この木はPTFEの存在によって保護される。前記木に入り込んだ状態で重合
したPTFEは前記木が油および水によって起こる湿りに対して示す耐性を向上
させ、油および水によって起こる染みの度合を低下させ、そりの度合を低下させ
かつ耐久性を向上させる。このような組成物はそのような特性から建築材料にと
って魅力的な材料である。密に相互貫入しているフルオロポリマー/基質組成物
を生じさせる目的で本明細書に開示する方法を用いると前記基質の機能的寿命(
functional lifetime)および/または外観が向上する。
【0018】 ある基質の表面をフルオロポリマーで覆いかつ前記基質の孔をそれで遮断する
と、水、酸、塩基、食品および化粧品などの如き作用剤が前記基質を湿らせかつ
それの中に貫入することによって起こる劣化が予防されるか或は劣化の速度が遅
くなり、それによって、前記基質の染み、そりおよび望まれない化学的もしくは
物理的特性変化が予防され得る。適切なケースとして、以下に示す実施例15の
Ultrasuede(商標)/PTFE組成物は未処理のUltrasued
e(商標)に比べて容易には湿らない。ある基質の表面をフルオロポリマーで覆
いかつ前記基質の孔をそれで遮断すると、また、摩滅、たわみまたは裂けなどに
よる機械的劣化も遅くなり得る。適切なケースとして、実施例8Aのポリイミド
/PTFE組成物が摩滅する速度は未処理のポリイミドに比べて8X遅い。
【0019】 更に進んで、重合フルオロポリマーの体積の方が基質の体積よりも大きくなる
ようにするか或はフルオロポリマー/基質網状組織を純粋なフルオロポリマーに
ブレンドすると、そのような基質は、フルオロポリマーの特性を修飾する目的で
フルオロポリマーに分散させた基質であると見なすことができる。そのような組
成物を通常は「充填されたフルオロポリマー」と呼ぶ。例えば、密に相互貫入さ
せた多孔質ポリイミドもしくはアラミド粒子をポリ(テトラフルオロエチレン)
に添加するとPTFEのたわみが低下する可能性がある。本発明に開示する方法
では、フルオロモノマーの重合をある基質の表面上および孔の中に入り込んだ状
態の両方で起こさせることでフルオロポリマー/基質の密な相互貫入および分散
を達成する。本方法を用いると、充填されたフルオロポリマーが最小限の機械的
応力で生じる。本方法を用いると、機械的混合によって起こる劣化の度合が低下
し、それによって、そのような劣化に関する問題の解決法を提供するものである
【0020】 「多孔質基質」は、液状の開始剤溶液およびモノマーを吸収し得るような大き
さを有する相互連結した孔を有していて全体に渡ってそれらの貫入を受ける任意
の固体状材料を意味する。このような多孔質基質は如何なる形態を取っていても
よく、そのような形態には、極微粒子、極微繊維、粗い粒子、パルプ、フィブリ
ド、チャンク(chunk)、ブロック(blocks)、未圧縮であるか或は
ある程度または完全に圧縮された部品(parts)、シート、フィルム、膜お
よび被膜が含まれる。フルオロポリマーが運び込まれる(entrainmen
t)ただ1つの機構が基質の孔への表面下貫入(subsurface pen
etration)ではなく個別繊維間の総捕捉(gross entrapm
ent)である布の如き材料を多孔質基質に包含させないことを意味する。本方
法は、フルオロモノマーの重合を禁止しない多孔質基質のいずれかを用いるとう
まく働く。重合を禁止しない基質には、木(木副産物、例えば紙などを包含)、
p−アラミド繊維、成形ポリイミド部品、多孔質ポリウレタンおよび革が含まれ
る。我々は、「木」に生木材(low lumber)に加えてより加工された
形態の木およびそれの副産物(木合板、木チップ、のこくず、紙および厚紙を包
含)の意味を持たせる。ある基質が重合を禁止するか否かを基質毎に実験的に決
定する必要があり、同じ基質でも、先行する仕上げおよび処理に応じて変わる可
能性がある。
【0021】 本発明の方法は、フルオロモノマーを基質の中に入り込ませてインサイチュー
で重合させることを伴う。重合温度は、非木基質の場合、約0℃から約300℃
の範囲であり、開示する全ての基質で好適な温度は約0℃から約100℃、開示
する全ての基質で最も好適な温度は約5℃から約30℃の範囲である。高い温度
でも堅い孔構造を維持しかつ熱で分解しない基質の場合には、重合を約300℃
に及ぶ温度で行うことも可能である。
【0022】 重合圧力は多様であり得る。気体状モノマーの場合の圧力は一般に約7psi
aから約500psiaである。液状モノマー、例えば4,5−ジフルオロ−2
,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソール(PDD)またはパ
ーフルオロ(2−メチレン−4−メチル−1,3−ジオキソラン)(PMD)な
どでは、それをTFEまたは他の気体状モノマーと一緒に用いてコポリマーを生
じさせることが望まれない限り、反応を一般に大気圧下で実施する。純粋な気体
状モノマー相(pure gaseous monomer phase)を存
在させることができない時には、酸素を排除して不活性な雰囲気、例えば窒素雰
囲気などを与えるべきである。
【0023】 本発明の方法では気体状態または液体状態いずれかのフルオロモノマーを用い
る。気体状モノマーにはテトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチ
レン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブ
チレンおよびパーフルオロメチルビニルエーテルが含まれる。液状のモノマーに
はPDD、PMDおよびパーフルオロプロピルビニルエーテルが含まれる。この
ようなモノマーをホモ重合または共重合させると本分野の技術者に良く知られて
いる組成物が生じ得る。その例には、テトラフルオロエチレンのホモポリマー、
テトラフルオロエチレン/4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメ
チル)−1,3−ジオキソールのコポリマー、およびテトラフルオロエチレン/
パーフルオロ(2−メチレン−4−メチル−1,3−ジオキソラン)のコポリマ
ーが含まれる。
【0024】 液状のフルオロモノマー、例えばPDDおよびPMDなどの場合の担体溶媒は
当該モノマーまたは開始剤溶液[例えばFreon(商標)溶媒に入っているヘ
キサフルオロプロピレンオキサイド二量体パーオキサイド(DP)1 CF3CF2CF2OCF(CF3)(C=O)OO(C=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3 1, DP ]を少量含有するモノマーであってもよい。
【0025】 活性モノマー、例えばTFEなどの場合、重合を大気圧下で行うと、PTFE
が基質内にしばしば約0.1から10重量%存在することになる。TFEの圧力
を高くすればするほどもたらされる重量上昇(weight gains)の度
合が高くなる。より高い圧力を用いる時には、TFEの爆燃および爆走重合が起
こらないようにする標準的な遮蔽(barricading)を用いる必要があ
る。
【0026】 本明細書に開示する方法の発明はフルオロオレフィンの重合で通常用いられる
大部分の有機開始剤を用いて有効に働くが、そのような開始剤には、これらに限
定するものでないが、ジアシルパーオキサイド、パーオキサイド、アゾおよびパ
ーオキシジカーボネートが含まれる。好適な開始剤はDPである。DPの半減期
は20℃で約4時間であり、このことは、重合を室温に設定して行った時に過度
の開始剤損失なしに重合が進行するに充分なほどDPが存続しかつそれでも重合
が室温でかなり迅速に完結にまで進行するに充分なほど速くDPが反応すること
を意味する。好適な進行時間(run times)は約4から約24時間であ
る。
【0027】 本発明の好適な態様では、最初に、フルオロオレフィンの重合に適合し得る何
らかの溶媒中で開始剤を合成し、そして次に、この開始剤溶液を基質の中に吸収
させる。適切な溶媒には、クロロフルオロカーボン類、例えばFreonR 113(
CFCl2CF2Cl)など、ヒドロフルオロカーボン類、例えばVertrel(商標
)XF(HFC−43−10mee;2,3−ジヒドロパーフルオロペンタン)、
特に流体であるパーフルオロカーボン類、例えばパーフルオロヘキサンなど、パ
ーフルオロエーテル類、例えば3M Companyが販売しているFluor
inert(商標)FC−75など、パーフルオロアミン類、例えばFluor
inert(商標)FC 40など、そしてパーフルオロジアルキルスルフィド
類、例えばCF3CF2CF2CF2SCF2CF2CF2CF2CF3などが含まれる
。DPにとって好適な溶媒はVertrelR XFおよびFreonR E1(CF3CF2CF 2 OCFHCF3)である。
【0028】 本発明に好適な開始剤溶液には、VertrelR XF(CF3CFHCFHCF2
3)中のDP溶液が含まれる。更に、フルオロモノマーがテトラフルオロエチ
レンであるのも好適である。TFEが重合するとPTFEが生じる。
【0029】 基質が木である場合の本方法の好適な態様では、この木をフリーラジカル開始
剤の溶液に浸漬する。木を基質として用いる時の好適な開始剤はDPである。そ
の後、前記木を開始剤溶液から取り出して、遊離液を流れ出される。「遊離液」
は、前記基質が浸漬中に吸収しなかった溶液を意味する。次に、前記開始剤が染
み込んだ木を重合で用いるに適した装置に入れる。この装置を気相フルオロモノ
マーで満して、重合を進行させる。この重合装置は、重合を大気圧下で行う場合
には簡単なプラスチック製バッグであってもよく、或は重合を数百psiに及ぶ
圧力下で行う場合にはオートクレーブであってもよい。
【0030】 好適な基質を用いる時、多孔質のアラミドまたはポリイミドをDPがCF3
FHCFHCF2CF3溶媒に0.1から0.2M入っている溶液に約1分間浸漬
する。余分な溶媒を前記アラミドまたはポリイミドから滲み出させるか或は流れ
出させた後、まだ湿っているポリマーをテトラフルオロエチレンガスが1気圧の
圧力で入っている容器に入れて、前記基質の重量がテトラフルオロエチレンが重
合してポリ(テトラフルオロエチレン)が生じることによって好適には5から2
0重量%上昇するまで入れておく。
【0031】 好適なアラミドは、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)(本明細書では
以降「PPD−T」)繊維、そして乾燥させたか或は一度も乾燥させていない(
never−dried)繊維、粒子、パルプまたはフィブリルの形態のポリ(
m−フェニレンイソフタルアミド)(本明細書では以降「MPD−I」)である
。好適なアラミドの例は、デュポン社が商標「KevlarR」の下で販売して
いるポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)繊維およびデュポン社が商標「N
omexR」の下で販売しているポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)であ
る。
【0032】 「一度も乾燥させていないアラミド」は、溶液を非溶媒(通常はある種類の水
性浴液、例えば水または水溶液)に接触させることで凝固させたアラミドを意味
する。このようなポリマーを前記非溶媒に接触させると、このポリマーは凝固し
かつ溶媒の大部分がアラミドから出て行く。このようなアラミドはスポンジ様の
開放構造を有していて、非溶媒(再び通常は水)をアラミドの通常約150−2
00重量%の量で含有する。これは、そのようなスポンジ様の開放構造で、その
ような非溶媒を吸い込んでいることから、それを本明細書では「一度も乾燥させ
ていないアラミド」と呼ぶ。
【0033】 PPD−Tは、p−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロライドの1モル
対1モル重合で生じるホモポリマー、およびまた、p−フェニレンジアミンに他
の芳香族アミンを少量混合しかつテレフタロイルクロライドに他の芳香族二酸ク
ロライドを少量混合することで生じさせたコポリマーを意味する。他の容認され
る芳香族ジアミンの例には、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジフェニルジ
アミン、3,3’−ジフェニルジアミン、3,4’−ジフェニルジアミン、4,
4’−オキシジフェニルジアミン、3,3’−オキシジフェニルジアミン、3,
4’−オキシジフェニルジアミン、4,4’−スルホニルジフェニルジアミン、
3,3’−スルホニルジフェニルジアミン、3,4’−スルホニルジフェニルジ
アミンなどが含まれる。他の容認される芳香族二酸クロライドの例には、2,6
−ナフタレンジカルボン酸クロライド、イソフタロイルクロライド、4,4’−
オキシジベンゾイルクロライド、3,3’−オキシジベンゾイルクロライド、3
,4’−オキシジベンゾイルクロライド、4,4’−スルホニルジベンゾイルク
ロライド、3,3’−スルホニルジベンゾイルクロライド、3,4’−スルホニ
ルジベンゾイルクロライド、4,4’−ジベンゾイルクロライド、3,3’−ジ
ベンゾイルクロライド、3,4’−ジベンゾイルクロライドなどが含まれる。一
般に、他の芳香族ジアミンおよび他の芳香族二酸クロライドをp−フェニレンジ
アミンもしくはテトラフタロイルクロライドの約10モルパーセント以下の如き
量で用いてもよいか、或はそれより若干多い量で用いてもよいが、但しそのよう
な他のジアミンおよび二酸クロライドが重合反応を妨害する反応性基を持たない
場合のみであることを条件とする。
【0034】 MPD−Iは、m−フェニレンジアミンとイソフタロイルクロライドの1モル
対1モル重合で生じるホモポリマー、およびまた、m−フェニレンジアミンに他
の芳香族アミンを少量混合しかつイソフタロイルクロライドに他の芳香族二酸ク
ロライドを少量混合することで生じさせたコポリマーを意味する。他の容認され
る芳香族ジアミンの例には、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジフェニルジ
アミン、3,3’−ジフェニルジアミン、3,4’−ジフェニルジアミン、4,
4’−オキシジフェニルジアミン、3,3’−オキシジフェニルジアミン、3,
4’−オキシジフェニルジアミン、4,4’−スルホニルジフェニルジアミン、
3,3’−スルホニルジフェニルジアミン、3,4’−スルホニルジフェニルジ
アミンなどが含まれる。他の容認される芳香族二酸クロライドの例には、2,6
−ナフタレンジカルボン酸クロライド、テレフタロイルクロライド、4,4’−
オキシジベンゾイルクロライド、3,3’−オキシジベンゾイルクロライド、3
,4’−オキシジベンゾイルクロライド、4,4’−スルホニルジベンゾイルク
ロライド、3,3’−スルホニルジベンゾイルクロライド、3,4’−スルホニ
ルジベンゾイルクロライド、4,4’−ジベンゾイルクロライド、3,3’−ジ
ベンゾイルクロライド、3,4’−ジベンゾイルクロライドなどが含まれる。一
般に、他の芳香族ジアミンおよび他の芳香族二酸クロライドをm−フェニレンジ
アミンもしくはイソフタロイルクロライドの約10モルパーセント以下の如き量
で用いてもよいか、或はそれより若干多い量で用いてもよいが、但しそのような
他のジアミンおよび二酸クロライドが重合反応を妨害する反応性基を持たない場
合のみであることを条件とする。
【0035】 本発明で具体的に例示する基質には、木、成形ポリイミド部品、多孔質ポリイ
ミド粉末(またはポリイミド粒子)、多孔質パラ−アラミド、例えば粉末、パル
プおよび/または繊維の形態のポリ(パラ−フェニレンテレフタルアミド)[P
PD−T]、そして多孔質メタ−アラミド、例えば粉末、繊維またはフィブリド
の形態のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)[MPD−I]、多孔質ポリ
ウレタンおよび革(豚革および牛革)が含まれる。
【0036】 本発明はまたフルオロポリマー/基質組成物も提供し、ここで、前記基質は、
基質の大部分に渡って相互連結している孔を伴う開放構造物であり、そして前記
フルオロポリマー/基質組成物に含まれるフルオロポリマーのレベルは、非木基
質の場合、基質の重量の約0.1から約300%であり、そして木基質の場合、
基質の重量の約0.1から約150%である。本発明で用いるに有用な基質には
、木、紙、革、多孔質ポリウレタン、そして多孔質の粒子または多孔質の繊維と
して沈澱させた後の湿った状態のままか、乾燥させたか或は成形を受けさせたア
ラミドおよびポリイミド(但し、後でフルオロモノマーと開始剤を染み込ませる
に充分な間隙率を保持している場合のみ)が含まれる。好適な基質は多孔質アラ
ミド、ポリイミド粒子およびポリイミド部品である。
【0037】 (実施例) 実施例1 いろいろな木に入り込ませた状態の(PTFE)重合 水吸収性の低下、耐久性の向上 A. TFEを木に入り込ませた状態で重合 のこぎりを用いて西洋杉、桜、オーク、松、ポプラ、アメリカ杉およびクルミ
の木のサンプルを辺の寸法が約0.75インチの立方体に切断した。ガラスジャ
ーを用いて、これにFreonR E1(CF3CF2CF2OCFHCF3)中0.18
5Mのヘキサフルオロプロピレンオキサイド二量体パーオキサイド(1、DP) CF3CF2CF2OCF(CF3)(C=O)OO(C=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3 1,DP を〜50ml入れて、これに各木の立方体を3個づつ−15℃で1時間浸漬した
。各群の3立方体を空気で約30秒間乾燥させた後、400mlのオートクレー
ブに移した。全てのケースで、前記オートクレーブを冷却し、真空排気を行った
後、テトラフルオロエチレン(TFE)ガスを充填した。西洋杉、桜、松、ポプ
ラおよびアメリカ杉の場合にはTFEガスを50g仕込んだが、オークおよびク
ルミの木の場合には25gのみ仕込んだ。これらの木の立方体を回収し、ポンプ
真空下で16時間乾燥させ、スパチュラを用いて束縛されていないポリマーを表
面からかき取ることで除去した後、再びポンプ真空下に一定重量に到達するまで
(数日間)置いた。TFEが木の中に入り込んだ状態で重合することで生じたP
TFEとしての重量上昇を各種類の木の3立方体で取った平均値は以下の表1に
示すように14から95%の範囲であり、この表に木をサンプルの重量および密
度が低くなる順で示す。頻繁に、木の中に存在するPTFEの重量は出発木の密
度が低ければ低いほど大きい。
【0038】
【表1】
【0039】 B. 水吸収に対するPTFEの効果 西洋杉、桜、オーク、松、ポプラ、アメリカ杉およびクルミの木の各種類の木
から辺が0.75”の立方体を3個づつ組み立てた: 立方体#1:この上に示したパートAで重合させたPTFEを含有する立方体。
立方体#2:この上に示したパートAで重合させたPTFEを含有する立方体[
これの表面を軽く砂で磨くことで目に見える痕跡量のPTFEをほとんど除去し
ておいた。以下に行う考察で、このような軽く砂で磨いておいた立方体を「PT
FE/木ブロック」と呼ぶ]。 立方体#3:この上に示したパートAの最終的な揮発物除去段階を模擬する目的
でポンプ真空下に一晩置いた以外は未処理の立方体[以下に行う考察で、化学的
処理を受けさせなかったブロックを「対照」ブロックと呼ぶ]。
【0040】 各種類の木の3立方体全部を同じガラスジャーに入っている蒸留水に同時に浸
漬した。全てのケースで、対照ブロックはこれを水に浸漬すると直ちに暗色化を
示したが、PTFE/木ブロックはこれらの自然色および外観の多くを維持して
いた。次に、前記立方体を定期的に取り出し、軽く叩いて湿りを取り(patt
ed damp dry)、重量を測定することで吸収された水の量を測定した
後、再び水に浸漬した。水に浸漬した累積時間が600時間後の対照およびPT
FE/木ブロックの水吸収データの比較を表2に示す。
【0041】
【表2】
【0042】 辺の寸法が約1.90cmの出発立方体全部の正味体積は各々約6.9mlで
あった。表1に示した平均重量から密度を計算し、これを縦列2に示した。60
0時間の浸漬過程中に吸収された水の重量を木サンプルの体積(6.9ml)で
割ると、対照ブロックの木が1ミリリットル当たりに吸収した水の体積が得られ
、これを縦列3に示した。木の密度と吸収された水の体積の間にはほとんど相互
関係が見られなかった。例えばアメリカ杉の計算密度はオークの密度の半分未満
であるが、アメリカ杉が吸収した水の方が若干少なかった。PTFE/木立方体
の木1ml当たりに存在するPTFEの体積の計算を表1の重量上昇を用いかつ
PTFEは約2.3g/mlであると仮定して行い、これを縦列4に示す。PT
FE/木ブロックが600時間の浸漬に渡って吸収した水の重量を6.9で割る
ことで、PTFE/木ブロックが木1ml当たりに吸収した水の体積を計算した
(縦列5)。PTFEを含有させた木サンプルが吸収した水(縦列5)の方がP
TFEを含有しない以外は同じ木立方体のそれ(縦列3)よりも13から62%
少ない。西洋杉を除き、PTFE/木ブロックのPTFEと水を一緒にした体積
(縦列6)の方が対照ブロックが吸収した水の体積(縦列3)よりも少ない。即
ち、西洋杉を除く全てのケースでPTFEがPTFEを存在させないと水で満さ
れるであろう空隙空間部をちょうど満す量よりも多い量で存在した。C. 繰り返し重合の効果 辺が0.75”で平均重量が3.7942グラムのポプラの3立方体をFre
on(商標)E1中0.16MのDP(前以て0.45μのフィルターに通して
濾過しておいた)に−15℃で15分間浸漬した。この浸漬したブロックは浸漬
過程中に重量が平均で5.6650グラム上昇し、これを空気で短時間乾燥させ
た後、ステンレス鋼製オートクレーブに仕込んだ。このオートクレーブを冷却し
、真空排気を行った後、更にTFEを50g仕込んだ。このオートクレーブを4
0℃に4時間加熱した。前記立方体を取り出し、軽く砂で磨くことで束縛されて
いない表面のポリマーを除去した後、ポンプ真空を用いて室温で一晩乾燥させた
。立方体の平均重量が5.4960gになり、これは出発重量に比較して45%
の重量上昇であった。
【0043】 前記立方体の2回目の浸漬を−15℃の0.16MのDP溶液中で15分間行
った。前記立方体の平均重量は5.7628gであった。これらの立方体を再び
400mlのオートクレーブに25gのTFEと一緒に充填した。このオートク
レーブを40℃に4時間加熱した。前記立方体を取り出し、軽く砂で磨いた後、
ポンプ真空下で一晩乾燥させた。平均重量が6.383gになった。
【0044】 前記立方体の3回目のDP中浸漬を行い、400mlのオートクレーブ管内で
25gのTFEと反応させ、回収し、軽く砂で磨いた後、ポンプ真空下室温で3
日間乾燥させた。平均重量が6.4953gになり、これは出発重量に比較して
71.2%の重量上昇であった。
【0045】 前記立方体の1つを未処理対照のポプラ立方体と一緒に水に浸漬した。もう一
度、重量上昇を累積浸漬時間の関数として追跡した。表3に、この実施例のパー
トCで調製したポプラ立方体の600時間水吸収結果とこの実施例のパートBの
ポプラ立方体のそれの比較を示す。3重合サイクルを受けさせたポプラ立方体が
含有しているPTFEの量は単一の重合サイクルを受けさせた立方体のそれに比
較してほぼ2倍であったが、600時間後の水吸収量には全く差が検出されなか
った。
【0046】
【表3】
【0047】 D. 長期の水接触に対する耐性 本実施例のパートBに記述した浸漬実験を室温で8から9カ月間継続した。前
記木の立方体を水から取り出した後、表面をティッシュで拭くことで湿りを取っ
た。以下の表4に示すように、PTFEを含有させた木サンプルの暗色化の度合
の方が均一に低くかつ「湿った」外観の度合も低かった。
【0048】
【表4】
【0049】 実施例2 PTFEがアメリカ杉の中に数インチの深さに浸透した状態で存在する証拠 以下に示す実験では、TFEが木の表面下少なくとも数インチの位置にまで木
の中に入り込んだ状態で重合することと、ある程度ではあるが木目に沿って存在
し易いが他の方向にも同様に浸透が起こることを立証する。特に気体状のモノマ
ー、例えばTFEなどは容易に木に浸透する。 A. 深浸透の証拠 TFEの浸透および重合の異方性を検出する目的でアメリカ杉のブロックを2
つ切り取った。寸法が10.8cmX2.6cmX1.8cmの1番目のブロッ
クを木目が10.8cmの方向に流れるように切断した。これを本明細書では以
降「長さ方向」ブロックと呼ぶ。寸法が11.0cmX2.7cmX1.8cm
の2番目のブロックを木目が2.7cmの方向に流れるように切断した。これを
「木目交差」ブロックと呼ぶ。TFEが木基質に浸透し得る方向が木目の方向に
沿った方向のみであるならば、TFEは長さ方向ブロックの中心に到達するのに
5.4cm移行する必要があるが、木目交差ブロックの中心に到達するに必要な
距離は1.35cmのみであることを意味する。このように、この2つのブロッ
クはPTFEによる重量上昇の点で大きく異なる可能性がありかついくらか存在
するPTFEが空間的にどのように分布するかが異なる可能性がある。各ブロッ
クの重量を測定した後、Freon(商標)E1中0.16MのDPに−15℃
で1時間浸漬した。これらのブロックを空気で短時間乾燥させた後、個々別々の
400mlのステンレス鋼製オートクレーブに移した。各管にTFEを50g仕
込んだ後、40℃に4時間加熱した。これらのブロックを回収し、軽く砂で磨く
ことで束縛されていないPTFEを表面から除去し、ポンプ真空下で少なくとも
4日間乾燥させた後、再び重量を測定した。長さ方向ブロックは重量が17.9
gから30.3gにまで上昇しており、重量上昇率は69%であった。木目交差
ブロックは重量が16.0gから28.7gにまで上昇しており、重量上昇率は
79%であった。木が1ml当たりに吸収したPTFEの体積は、木目交差サン
プルの場合には0.103mlのPTFEでありそして長さ方向サンプルの場合
には0.108mlのPTFEであった。これらの結果は実験誤差の範囲内で同
じあり得、実施例1に示したずっと小さいアメリカ杉立方体に関してこの上に報
告した木1ml当たり0.13mlのPTFEともあまり差がなかった。このよ
うな実験は、PTFEの存在は必ずしも木目方向が主ではないことと、PTFE
の存在は必ずしも木の表面に限定されないことと、数インチの寸法までならば結
果がサンプルの大きさの影響を劇的に受けることはないことを最初に示していた
【0050】 未処理の木のフッ素含有量はゼロであるがPTFEのフッ素含有量は76重量
%である。従って、処理した木サンプルに含まれるPTFEの濃度は木のフッ素
含有量に比例する。図1に示すように、木目交差サンプル(図1のブロック10
)を鋸で半分に切ることで、各々の寸法がおおよそ5.5cmX2.7cmX1
.8cmの新しい2つのブロック(図1のブロック12および13)を生じさせ
た。この切断した木サンプルは元々のブロックの内部を2つの新しい面として露
出した。この新しい2つのブロックの面の1つを50ミクロンスポットサイズ(
spot size)に設定した電子顕微鏡のビームで幅全体に渡って交差走査
した(走査#2−#7)。前記電子顕微鏡の操作をアウトプットシグナルが木の
フッ素含有量に比例するようにエネルギー分散モードで行った。このようにして
、顕微鏡による相対フッ素濃度の変化(y軸)を木ブロックの幅全体(x軸)を
横切るようにプロットすることができた。
【0051】 走査#3は木目の方向(2.7cmの寸法)である一方、走査#6は木目に対
して垂直方向(1.8cmの方向)であった。これらの走査は高フッ素濃度領域
と低フッ素濃度領域の間の変動が激しいことを示しており、これは、走査中にビ
ームが横切るセルロース領域、空隙領域およびPTFE領域がランダムに存在す
ることに起因していた。走査#3および#6では木のほぼ全体に渡って高いフッ
素濃度が観察されたが、フッ素の濃度は木の表面に向かって顕著に高くなってい
た。
【0052】 次に、長さ方向ブロックを用いて同様な分析を実施した。図2に示すように、
このブロック(図2のブロック20)を最初に半分に切って新しい2つの面(図
2のブロック21と22)を生じさせる。この新しい面の1つをエネルギー分散
モードの電子顕微鏡ビームで図2の矢印の方向に示すように走査することで相対
フッ素濃度を測定した。1.8cmの方向に3走査(走査#9、#10および#
11)実施しかつ2.6cmの方向に3走査(走査#12、#13および#14
)実施した。実施した6走査は全部木目に対して垂直であった。この6走査全部
で幅全体を不規則に横切るように高フッ素濃度部分と低フッ素濃度部分が交互に
存在していた。フッ素が表面に優先的に存在することは検出されなかった。最初
の切断で生じさせた2つの5.4cmX2.6cmX1.8cmのブロックの中
の1つを再び半分に切断した。寸法が〜5.4cmX2.6cmX0.9cmの
追加的ブロックが2つ(図2のブロック23と24)生じた。前記ブロックの中
の1つの新しく切断した面を木目に沿って3回走査した、即ち各場合とも元々の
ブロックの中心であった所から外側末端部に至る5.4cmの距離に渡って走査
した(走査#CE15、#CE16および#CE17)。フッ素濃度がブロック
の中心から外側面に向かって10から20倍高くなっていた。走査#CE16で
ブロックの中心の所で測定されたフッ素濃度は、図2の走査#9から#14の場
合のように末端を先に走査した時の濃度に比べてずっと低かった。このような矛
盾を解決する目的で燃焼分析を用いた。
【0053】 図2に示した走査#CE15、#CE16および#CE17において電子顕微
鏡測定で高濃度であることが示されたブロックの末端部(即ち、ブロックを最初
に切断する前の元々のブロックの深内部)から小さい木片を3片切り取りかつ電
子顕微鏡測定で10から20倍低い濃度であることが示されたブロックからも小
さい木片を3片切り取りかつ面の中央部からも小さい木片を1片切り取った。全
部で7片の木片に関して行った燃焼分析で確認したフッ素の重量パーセントを図
2に示す。フッ素含有量は、ブロックの深内部の平均値である30重量%からブ
ロックの外側末端部の所の平均値である44重量%に及んで変化していた。電子
顕微鏡測定値は誇張した様式ではあるが正確な傾向を示していた。このような誇
張は木の形態と見る角度がPTFE含有量に影響を与えることによるものである
。この実施例は、TFEの重合がある程度ではあるが木目の方向に沿って優先的
に起こることと浸透が少なくとも5.4cmの深さに至るまで容易に起こること
を結論付ける基礎を与えるものである。 B. 木内に存在するPTFEの形態 図2に示すように、アメリカ杉の「長さ方向ブロック」を3片に切断した。寸
法が〜5.4cmX2.6cmX0.9cmで重さが約4.5gの片を10ml
の濃硫酸と一緒にして還流にまで加熱することで化学的に消化させた。硫酸を追
加的に添加して木を希釈すると黒色の油状残渣が生じた。この黒色は炭素に起因
し、次に濃硝酸を徐々に添加することでそれを焼失させた。この残渣を水で希釈
し、濾過した後、乾燥させた。白色繊維状のPTFE沈澱物を回収した。この残
渣は出発サンプル重量の35.6%を占め、これは燃焼分析で測定したフッ素の
レベルに類似していた。100Xから20,000Xの倍率の電子顕微鏡測定で
断面が20μ−60μで無限長の棒状構造物を検出した。20,000X倍率で
見た棒状物はスポンジ状の微細構造物であった。TFEを気相中で重合させた時
にそのようなスポンジ状の形態がしばしば見られる。恐らくは、木に存在する空
隙空間部がTFEの極微気相重合反応槽として機能したと思われる。本発明にお
ける重合では木基質内の孔にスポンジ状のPTFEが存在することで孔が満され
ると思われる[PTFEが孔の壁に一致する被膜として存在するのではなく]。
【0054】 実施例3 PTFEがオークの中に数インチの深さにまで染み込んだ状態で存在することの 証拠 TFEの浸透および重合の異方性を検出する目的でオークのブロックを2つ切
り取った。寸法が12.1cmX2.5cmX1.9cmの1番目のブロックを
木目が12.1cmの方向に流れるように切り取った。この実施例では、それを
以降「長さ方向の」ブロックと呼ぶ(図4のブロック40)。寸法が2.1cm
X2.5cmX1.9cmの2番目のブロックを木目が2.5cmの方向に流れ
るように切り取った。この実施例では、それを以降「木目交差」ブロックと呼ぶ
(図3のブロック30)。TFEガスが木の中に浸透し得るのは木目の方向に沿
った方向のみであり得ることから、TFEが移行するのは、その度合までで、長
さ方向ブロックでは中心部に到達するのに6.05cm移行する必要があるが、
交差ブロックでは中心部に到達するのに移行する距離は1.25cmのみである
。このように、この2つのブロックはPTFEによる重量上昇の点で大きく異な
る可能性がありかついくらか存在するPTFEが空間的にどのように分布するか
が異なる可能性がある。
【0055】 各ブロックの重量を測定した後、Freon(商標)E1中0.16MのDP
に−15℃で1時間浸漬した。これらのブロックを空気で短時間乾燥させた後、
個々別々の400mlのステンレス鋼製オートクレーブに移した。各管にTFE
を25g仕込んだ後、40℃に4時間加熱した。これらのブロックを回収し、軽
く砂で磨くことで束縛されていないPTFEを表面から除去し、ポンプ真空下で
少なくとも4日間乾燥させた後、再び重量を測定した。長さ方向ブロックは重量
が44.36gから47.98gにまで上昇しており、重量上昇率は8.1%で
あった。木目交差ブロックは重量が42.54gから49.81gにまで上昇し
ていた、即ち重量上昇率は17.1%であった。オークが1ml当たりに吸収し
たPTFEの体積は、木目交差サンプルの場合には0.05mlに及んだが、長
さ方向サンプルの場合にオークが1ml当たりに吸収したPTFEの体積は0.
03mlであった。これは、実施例1に示した0.75”立方体のオークの場合
のオーク1ml当たり0.048mlのPTFEに匹敵している。木目交差ブロ
ックに存在するPTFEの方が〜2X多いことは、木の導管組織(食物および栄
養素が運ばれる)に沿った方向の浸透がある程度優先的に起こることを示唆して
いた。
【0056】 次に、断面実験を実施した。木目交差サンプルを半分に切ることで新しい2つ
のブロック(図3のブロック31および32)を生じさせた。各ブロックの寸法
はおおよそ6.05cmx2.5cmx1.9cmであった。電子顕微鏡測定で
50μのスポットサイズを用いて前記新しい面の1つを走査した。この走査をエ
ネルギー分散モードで実施することで、図3に示す矢印の方向における相対フッ
素濃度を測定した。
【0057】 図3に示す走査#19、#20および#21は木目の方向(2.5cm寸法)
である一方、走査#22、#23および#24は木目に対して垂直(1.9cm
の方向)であった。6走査は全部、高フッ素濃度領域と低フッ素濃度領域の間の
変動が激しいことを示しており、このような変動は、電子顕微鏡のビームがセル
ロース領域と空隙領域とPTFE領域をランダムに交差することによるものであ
った。高PTFE濃度部分が木全体に渡って存在しており、表面近くにかたまっ
てはいなかった。
【0058】 次に、長さ方向ブロックに対しても同様な分析を実施した。このブロックを最
初に半分に切ることで新しい2つの面(図4のブロック41および42)を生じ
させた。電子顕微鏡をエネルギー分散モードで用いて前記新しい面の1つを走査
することで、以下の図4に示す矢印の方向における相対フッ素濃度を測定した。
【0059】 3走査を図4の矢印#26、#27、#28で示す如き2.5cmの方向で実
施しかつ3走査を図4の矢印#29、#30、#31で示す1.9cmの方向で
実施した。6走査全部を木目に対して垂直に実施した。6走査全部で高フッ素濃
度部分と低フッ素濃度部分が幅全体を不規則に横切って交互に存在していた。フ
ッ素が表面に優先的に存在することは検出されなかった。最初の切断で生じさせ
た2つの6.05cmx2.5cmx1.9cmのブロックの1つを再び半分に
切断して更に2つのブロック(図4のブロック43および44)を生じさせた。
これらのブロックの寸法は各々〜6.05cmx2.5cmx0.95cmであ
った。1つの新しく切断した面を木目に沿って3回走査したが、各場合とも、元
々のブロックの中心であった所から〜6.05cm離れた所から外側末端部に向
かって走査を行い、それの方向は図4の矢印#CE32、#CE33および#C
E34に示す如くであった。矢印#CE32、#CE33および#CE34で示
した走査は、ブロックの中心部に向かうとフッ素がほとんど存在しないことを示
していたが、図4の走査#26から#31に示したブロックの中心部には高いフ
ッ素濃度が検出された。実施例2に示したアメリカ杉ブロックの場合と同じよう
に、フッ素濃度が走査方向に依存することが同じく見られ、フッ素濃度がより高
いことを支持する目的で元素分析を用いた。ある程度ではあるがTFEの重合が
木目の方向に沿って優先的に起こりそして少なくとも6cmの深さまでならば浸
透が容易に起こると結論付けた。
【0060】 実施例4 木の保護 A. 高圧方法 Band-itR Real Wood Variety Veneer(Cloverdale Company, Inc., P.O. Box 4
00, Cloverdale, VA 24077)のパッケージに入っている6種類の木の各々から3
.8cmx8.6cmの長方形を切り取った。前記木の正確な識別は未知であっ
たが、それらを目で見た外観は、クルミの木、松、メープルおよびアメリカ杉の
如き通常の木であることを示していた。後で識別を行うことができるように6個
の長方形の全部に刻み目を付けて、重量を測定した後、Freon(商標)E1
中0.175MのDPに−15℃で1時間浸漬した。それらの片を空気で短時間
乾燥させた後、50gのテトラフルオロエチレンガスと一緒に、前以て冷却して
おいた400mlのオートクレーブに充填した。このオートクレーブを40℃に
温めた時、20.7℃の時に圧力がピークになって、その時の圧力は261ps
iであり、その後、降下し、実験終了時である約4時間後の38.5℃の時には
74psiであった。6片全部がPTFEで密に覆われてきた。束縛されていな
いPTFEを表面から除去した後、残存揮発物を除去した。木の表面外観はまだ
白色のままであった。6種類の異なる木サンプルで観察された重量上昇は38%
、66%、70%、89%、97%および145%であった。38%、66%、
97%および145%の重量上昇を示したサンプルを砂で磨くと、木の表面外観
がかなり自然の表面外観に戻った。次に、これらのサンプルにLea & PerrinsR W
orcestershire Sauce, PathmarkR Yellow Mustard, およびPathmarkR Tomato Ke
tchupの斑点を付けた。5から10分後、これらの木サンプルをティッシュで拭
いた後、いくらか残存する水分を空気で乾燥させた。裸眼で容易には染みを見る
ことができなかった。TFEによる処理を受けさせなかった元々の出発木は同じ
条件下でWorcestershire Sauce, Mustard, およびKetchupに染まった。前記サン
プルを出発木と比較した。この実施例で調製した木/PTFE組成物は染みに対
して高い耐性を示し、拭き取りがより容易でありかつ耐久性もより高かった。 B. 低圧方法 Band-itR Real Wood Variety Veneer(Cloverdale Company, Inc., P.O. Box 4
00, Cloverdale, VA 24077)のパッケージに入っている6種類の木の各々から3
0mmx40mmの長方形を切り取った。前記木の正確な識別は未知であったが
、それらを目で見た外観は、クルミの木、松、メープルおよびアメリカ杉の如き
通常の木であることを示していた。後で識別を行うことができるように6個の長
方形の全部に刻み目を付けて、重量を測定した。これらの片をCF3CFHCF
HCF2CF3中0.165MのDPに−15℃で1時間浸漬し、空気で短時間乾
燥させた後、ポリプロピレン製の気体導入用バルブが備わっている20.3cm
x25.4cmのポリエチレン製ジップロックバッグ(zip lock ba
g)(Brandywine Bag Co.、パートナンバー301630)
に入れて、このバッグをクランプで閉じた。このバッグをテープで長方形のワイ
ヤーフレーム(wire frame)に取り付け、前記ワイヤーフレームを通
常の実験室撹拌機モーターに取り付けた。このバッグに真空排気/N2によるパ
ージ洗浄を3回そしてTFEによるパージ洗浄を2回受けさせた後、TFEガス
で緩く膨張させた。次の〜18時間の間、水平位置に取り付けた前記撹拌機モー
ターを用いて前記バッグとそれの内容物をゆっくり揺らした。木の片は目で見て
変化しないままであった。これらの片に揮発物除去をポンプ真空下で72時間受
けさせた後、重量を再び測定した。これらの片が示した重量上昇は表5の縦列2
に示すように0.9重量%から7重量%であった。前記木に水滴を付けて約10
分後に前進接触角を測定した。前進接触角は均一に高く、120°から127°
(表5の縦列3)であり、このことは表面にPTFEが存在していることを示し
ていた。重合したPTFEを全く含有していない未処理の対照サンプルの挙動は
顕著に異なっていた。この未処理対照木サンプルで観察された接触角は最初かな
り高く、90から122°であった(表5の縦列5)が、このような接触角が観
察されたのはほんの短い時間であった、と言うのは、水滴がほんの約15秒から
2分後に表面全体に広がり始めたからである(表5の縦列6)。次に、PTFE
で処理したサンプルおよび対照サンプルを室温の水に沈めた後、空気で乾燥させ
て、PTFEの処理がそりに対してどのような効果を示すかを観察した。
【0061】 水、PTFEまたは他の化学品に接触させる前のBand-itR Real Wood Variety
Veneerは装飾木表面が凸面になるように若干湾曲しており、これを用いて開始
した。PTFE処理サンプルおよび対照サンプルの両方を水による浸漬条件下で
完全に湿らせた。PTFEで処理したサンプルは375分間の水浸漬後でもかな
り平らなままであった。6未処理対照サンプルの中の5サンプルは、空気で一晩
乾燥させた後に注目すべきほど反り返えることで、それら自身が半円または管形
状にさえなった(表5の縦列7)が、PTFEで処理したサンプルが変化した度
合は若干の湾曲から平らになるほどであった(表5の縦列4)。また、未処理対
照サンプルの3サンプルは水による染みもある程度示していたが、PTFEで処
理したサンプルはいずれも目で見える水印を全く示さなかった。
【0062】
【表5】
【0063】 最後の試験で、対照サンプルおよびPTFE処理サンプルの全部にSquib
bミネラルオイルの滴を直径が1から3mmになるように付けた。このミネラル
オイルは対照サンプルの表面を直ちに湿らせて全体に渡って広がり、大きな油印
が残った。それとは対照的に、PTFE処理サンプルではミネラルオイルが玉状
になった。10から15分待った後、PTFE処理サンプルから油滴を拭き取っ
た後に残存する目に見える油印は油滴が木に接触していた所のみであった。次に
、対照サンプルとPTFE処理サンプルの両方をFreonR113(CF2ClCC
2F)で繰り返し濯いだ後、空気で乾燥させた。未処理サンプルは全部それで
も油が存在していた所に僅かに暗い木斑点を示し、それの最大寸法は20mmか
ら40mmであった。PTFE処理木の中の木#6のみが僅かに暗い斑点を示し
はしたが、それの直径は油が存在していた所の8mmであった。
【0064】 TFEが木の中に染み込んだ状態で重合すると、そのような木は油および水で
湿りずらくなり、油および水による染みが付きずらくなり、かつ湿らせて乾燥さ
せた後に反りを起こす度合が低くなる。
【0065】 実施例5 液相パーフルオロモノマー A. 不活性雰囲気下の木における ジャーを約−15℃に冷却した後、これにPMDを25mlそしてCF3CF2 CFHCFHCF3溶媒中〜0.16MのDPを2ml加えた。一辺が〜1.9
cmで重量が2.46gのアメリカ杉立方体を前記ジャーに入れた溶液に−15
℃で約1時間浸漬した。前記アメリカ杉の立方体を取り出し、前記溶液を流れ出
させた後、前記アメリカ杉をポリプロピレン製の気体導入用バルブが備わってい
る20.32cmx25.4cmのポリエチレン製ジップロックバッグ(Bra
ndywine Bag Co.、パートナンバー301630)に移した。こ
のバッグをクランプで閉じ、これに窒素による膨張および排気を3回受けさせた
後、週末に渡って放置した。前記立方体を取り出した後、それの表面から白色ポ
リマーの数片をスパチュラでこすり取った。揮発物除去をポンプ真空下室温で9
日間受けさせた後の立方体の重量は4.45gであり、重量上昇率は81%であ
った。この立方体の1つの面を砂で若干磨くと、外観が若干暗くなった魅力的な
褐色表面が現れた。この表面に水滴を付けると、これは蒸発するまで約2時間残
存した。未処理のアメリカ杉立方体に水滴を付けると、これは1分以内に表面を
湿らせ、前記立方体の中に染み込むに要した時間は約30分であり、前記立方体
上に広がって、目に見える大きな湿った領域が生じた。 B. TFE雰囲気下の木における 一辺が〜1.9cmで重量が2.27gのアメリカ杉立方体を、この実施例の
パートAから引き継いだPMD/DP溶液に−15℃で1時間浸漬した。前記ア
メリカ杉の立方体を取り出し、前記溶液を流れ出させた後、前記アメリカ杉をポ
リプロピレン製の気体導入用バルブが備わっている20.32cmx25.4c
mのポリエチレン製ジップロックバッグ(Brandywine Bag Co
.、パートナンバー301630)に移した。このバッグをクランプで閉じ、こ
れに窒素による膨張および排気を3回受けさせ、TFEによる膨張および排気を
3回受けさせ、TFEで緩く膨張させた後、3日間放置した。前記立方体を2.
9gのPTFEと一緒に取り出した。取り出したPTFEの大部分は束縛されて
いないPTFEであったが、それのいくらかを前記アメリカ杉立方体からかき取
った。揮発物除去をポンプ真空下室温で9日間受けさせた後の立方体の重量は4
.51gであり、重量上昇率は99パーセントであった。この立方体の1つの面
を砂で軽く磨くと、外観が出発よりも暗くなった魅力的な銀色がかった褐色表面
が現れた。この表面に水滴を付けると、これは蒸発するまで前記立方体の表面に
約2時間残存した。未処理のアメリカ杉立方体に水滴を付けると、これは1分以
内に立方体の表面を湿らせ、前記立方体の中に染み込むに要した時間は約30分
であり、前記立方体上に広がって、目に見える大きな湿った領域が生じた。
【0066】 実施例6 フルオロポリマーが中に入り込んだ状態で存在 板材の切断は最も頻繁に木目が流れる長さ方向に行われる。モノマーと開始剤
を長い板に完全に浸透させようとする場合には、この浸透の大半が木目に対して
垂直に起こる必要があるか、或はさもなければ、モノマーと開始剤が末端部で入
り込んで迅速に木目を下方に移行し得る必要がある。以下に示す実験では、PT
FEが有意に木目に対して垂直に入り込んだ状態で存在することを示す。A. PTFEが木目に対して垂直に位置する 寸法が14.5cmX2.6cmX1.9cmで木目が長さ方向に流れる松の
ブロックをおおよそ半分に切ることで新しい2つのブロック:即ち寸法が〜7.
0X2.6X1.9cmで重量が16.1gのブロックAと寸法が〜7.4X2
.6X1.9cmで重量が17.2gのブロックBを生じさせた。Epoxy-PatchR セメント(Hysol Engineering Adhesives, The Dexter Corporation, Seabrook,
NH)を用いて、2.6X1.9cmのアルミ箔パッチ(Reynolds WrapR, Reynold
s, Metal Company, Richmond, Virginia)をブロックAの離れた方の末端部に糊
付けした。3日間乾燥させた後のブロックA(+箔)の重量は16.5gであっ
た。アルミ箔の目的は、浸透が垂直方向に起こり易いことを試験する目的で、開
始剤とモノマーが木目の方向に入り込んで移行するのを遮断するためであった。
ブロックAおよびBをCF3CF2CF2OCFHCF3溶媒中〜1.6MのDPに
−15℃で1時間浸漬した。前記ブロックを取り出し、前記溶媒を短時間流れ出
させ、ドライアイスで冷却した後、冷却(−20℃未満)しておいた400ml
のオートクレーブに入れた。このオートクレーブに真空排気を受けさせた後、こ
れにTFEを50g仕込んだ。40℃で4時間後に木のブロックを回収し、その
表面から束縛されていない痕跡量のPTFEをティッシュで拭き取った後、この
ブロックをポンプ真空下で3日間乾燥させた。ブロックAの重量は23.9gで
重量上昇率は46%であり、そしてブロックBの重量は25.0gで重量上昇率
は45%であった。従って、PTFEの配置が特に木目の方向に依存することも
開始剤とTFEに接触する木の表面がいずれの表面(末端の木目であるか或は末
端でない木目)かに依存することもなかった。
【0067】 実施例7 成形したままのポリイミド部品に染み込ませた状態のTFE重合 A. いろいろな間隙率を持たせた成形ポリイミド試験バー(bars)の製造 以下に示す実施例1、2および3で用いるポリイミド樹脂粉末の調製を、米国
特許第3,179,614号または米国特許第4,622,384号の手順に従
い、二無水ピロメリット酸と4,4’−オキシジアニリンを用いて行った。重量
が2.1から2.5gのポリイミド粉末サンプルを室温で冷間プレス加工して張
力用バーを生じさせた。これらの張力用バーの形状はドッグボーン(dogbo
ne)形状であり、寸法は長さが90mmで幅が5mmから10mmであった。
張力用バーの間隙率を変える目的で、異なる6種類の圧縮力、即ち10,000p
si、20,000psi、30,000psi、40,000psi、50,000psi、およ
び100,000psiを用い、その結果として得たバーをそれぞれ10K、20K
、30K、40K、50K、および100Kバーと呼ぶ。圧縮成形後のバーの厚
みは典型的に2.7から3.3mmの範囲であった。これらのバーを75℃のオ
ーブンで一晩乾燥させると、それらは重量を1から3%失った。乾燥させたポリ
イミド粉末出発材料および乾燥させた張力用バーの細孔容積を窒素間隙率測定(
porosimetry)で測定した結果を以下の表6に示す。
【0068】
【表6】
【0069】 B. 大気圧TFE重合引張り試験 10K、50Kおよび100Kバーの各々1つをVertrelR XF溶媒(CF3
FHCFHCF2CF3)中〜0.14MのDP1溶液(開始剤溶液)に−15℃
で浸漬した。3時間後、前記バーを前記開始剤溶液から取り出し、余分な開始剤
溶液を流れ出させた後、それを気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリ
エチレン製ジップロックバッグに入れた。このバッグに真空排気とN2による充
填を3Xに続いてテトラフルオロエチレン(TFE)による充填を3X受けさせ
た。このバッグをTFEで膨らませた後、室温で一晩(〜20時間)放置した。
次の日の朝、3試験バーを回収した後、束縛されていない白色のPTFE粉末を
表面から拭き取った。このバーにポンプ真空下の揮発物除去を4日間受けさせた
後、再び重量を測定し、重量の変化を以下の表に示す。前記バーを室温で更に1
00,000psiに圧縮した。次に、これらのバーを405℃に3時間加熱す
ることで、それの仕上げを行った。これらのバーに対して行った引張り試験もま
た以下の表に示し、それをPTFEを含有していない対照ポリイミドバーに対比
させた。破壊させた前記バーの残りに対して行ったフッ素分析の結果を以下の表
7に示す。
【0070】
【表7】
【0071】 50Kおよび100Kバーの見かけ重量損失には所見が必要である。出発ポリイ
ミド粉末およびバーを75℃で一晩乾燥させた時にそれらが示した重量損失は1
から3%であった。ここでポリイミドバーをTFE重合で用いる時、これに乾燥
をTFE重合段階前に受けさせず、後で揮発物を除去した。従って、実験過程に
渡る見かけ重量変化は揮発物による損失とPTFEによる重量上昇の正味の結果
である。バーの圧縮を50,000および100,000psiで行った場合に
は、明らかに、揮発物による損失の方がPTFEによる重量上昇よりも大きい。
C. 高圧TFE重合 10K、50Kおよび100Kバーの各々1つをVertrelR XF溶媒(CF
CFHCFHCF2CF3)中〜0.15MのDP1溶液(開始剤溶液)に−15
℃で浸漬した。30分後、この3個のバーを前記開始剤溶液から取り出し、余分
な開始剤を流れ出させた後、−20℃に前以て冷却しておいた400mlのオー
トクレーブに充填することができるようになるまで、前記バーをドライアイス上
に貯蔵した。前記オートクレーブに真空排気を受けさせた後、TFEを10g充
填した。重合を室温で一晩進行させると、オートクレーブ内のTFEの圧力が1
6.3℃の時に111psiの最大値に到達した。次の日の朝、大きな体積のふ
わふわした白色PTFEから試験バーを回収した後、ティッシュを用いて束縛さ
れていない白色のPTFEを表面から拭き取った。このバーに揮発物除去をポン
プ真空下で12日間受けさせた後、燃焼分析によるフッ素含有量分析を受けさせ
、その結果を以下の表8に示す。
【0072】
【表8】
【0073】 観察したフッ素含有量は、TFEの重合をこの直ぐ上のセクションBにおいて大
気圧で行った時に観察した含有量よりも高い。D. 大気圧重合 1群が4から8個から成る20K、30Kおよび40KバーをVertrelR XF
溶媒(CF3CFHCFHCF2CF3)中〜0.16MのDP1溶液(開始剤溶
液)(20から30ml)に−15℃で浸漬した。60分後、前記バーを前記開
始剤溶液から取り出し、余分な開始剤を流れ出させた後、それを気体導入用バル
ブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに入れた。この
バッグに真空排気とN2による充填を3Xに続いてテトラフルオロエチレン(T
FE)による充填を3X受けさせた。このバッグをTFEで膨らませた後、室温
に一晩放置した。次の日の朝、3試験バーを回収し、束縛されていない白色のP
TFE粉末を表面から拭き取った後、75℃の真空オーブンに入れて乾燥させた
。各組の3バーを更に室温で100,000psiに圧縮した後、温度を1.5
℃/分で405℃になるまで上昇させて405℃に3時間保持することで、それ
に焼成を受けさせた。引張り試験を実施しかつ破壊片にフッ素含有量に関する分
析を受けさせた結果、以下の表に示す如きであった。以下の表9に示すデータの
結果は、成形したままのポリイミドバーに入り込ませた状態でTFEを重合させ
ても極限引張り特性が重要な影響を受けることはないことを示している。
【0074】
【表9】
【0075】 実施例8 多孔質ポリイミド粉末、TFEの大気圧重合 A. フッ素分析値が6.34%のポリイミド/PTFE 500mlの丸底フラスコにポリイミド粉末を15.59gおよびVertr
el(商標)XFを〜55ml仕込んで、これを−15℃の冷蔵庫に入れて一晩
冷却した。次の日の朝、Vertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを5
ml加えた後、最初にロータリーエバポレーターを用いて余分な溶媒を迅速(〜
20分間)に除去した後、反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになるよう
に真空ポンプで除去した(〜13分間)。この時点でDPが染み込んでいるポリ
イミド粉末を気体導入用バルブが備わっている6X9”のZiplock(商標
)ポリエチレン製バッグに入れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続く
テトラフルオロエチレン(TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせた
。このバッグを最後にTFEで膨らませた後、重合をTFEの約半分が反応する
(バッグの目で見た収縮で判断して)まで進行させた。それに要した時間は約7
2分であった。ポリイミド粉末の表面は黄色のままであり、このことは、PTF
E重合の大部分が表面ではなく粒子の孔の中で起こったことを示していた。前記
バッグから取り出すことで回収したポリイミド粉末の重量は19.33gであり
、75℃の真空オーブンに147分間入れた後の重量は16.48gであり、そ
して75℃の真空オーブンに継続して更に〜70時間入れた後の重量は16.3
8gであった。重量上昇は0.79g、即ち出発ポリイミド粉末の重量を基準に
して5.1%であった。この生成物の燃焼分析で測定されたフッ素量は6.34
重量%であった。全体としての上昇率が5.1重量%であるのに対比してフッ素
の測定値が6.34重量%であることは、この上に示した試験バーで観察したの
と同様に、揮発物除去を受けさせていない生ポリイミド粉末を用いて出発したこ
とに一致している。
【0076】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する3個の試験バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3時間加
熱することで、それの仕上げを行った。これらのバーに引張り試験を受けさせた
時、それらは平均で6,675psiの時に4.7%の伸びで壊れた。この壊れ
た片に対して行った燃焼分析で測定されたフッ素量は4.99重量%であった。
【0077】 この実験で生じさせたポリイミド/PTFE組成物に米国特許第5,789,
523号のコラム4の51行に記述されている方法を用いた耐摩耗性に関する試
験を受けさせた。前記粉末を100,000psiで圧縮して直径が1”で厚み
が約0.25”の盤状にした。次に、この盤を405℃に3時間加熱した。この
部品を室温に冷却した後、機械加工して試験片の最終寸法にした。この摩耗/摩
擦用盤の0.25”(幅6.35mm)接触表面の曲率が直径1.375”(3
4.9mm)X幅0.375”(9.5mm)の金属製はめあい環(matin
g ring)の外側周囲に一致するように、それを機械加工した。前記盤をオ
ーブンで乾燥させた後、試験を行う時まで乾燥剤で乾燥させたままに保持した。
Falex No.1 RingとBlock WearとFriction Testerを用いて摩耗試験を実施した。
この装置はASTM試験方法D2714に記述されている。乾燥させた前記ポリ
イミド/PTFE盤の重量を測定した後、これをこれが前記回転金属環に面する
ように取り付けて、それに面するように負荷を選択した試験圧力でかけた。前記
環の回転速度を所望の速度に設定した。はめあい表面と表面の間に潤滑剤を全く
用いなかった。前記環はSAE4620鋼、Rc58−63、6−12RMSで
あった。各試験で新しい環を用いた。摩擦と摩耗が高い場合には試験を早い時期
に終結させることを除き、試験時間は通常24時間であった。この試験時間が終
了した時点でブロックを切り離し、重量を測定した後、下記の計算: 摩耗体積(cc/時)=重量損失(グラム)/[材料密度(グラム/cc)X試
験時間(時)] を用いて摩耗の計算を行った。この試験で前記ポリイミド/PTFEサンプルが
示した摩耗体積はPTFEを含有させなかったポリイミドサンプルが示したそれ
よりも少なくとも8X低かった。B. フッ素分析値が14.15%のポリイミド/PTFE 500mlの丸底フラスコにポリイミド粉末を15.82gおよびVertr
el(商標)XFを〜55ml仕込んで、これを−15℃の冷蔵庫に入れて1時
間冷却した。Vertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを約5ml加え
た後、最初にロータリーエバポレーターを用いて余分な溶媒を迅速(10−15
分間)に除去し、次に反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになるように真
空ポンプで除去した(〜5分間)。この時点でDPが染み込んでいるポリイミド
粉末を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロック
バッグに入れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続くテトラフルオロエ
チレン(TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせることで、空気を除
去した。このバッグをTFEで膨らませることで重合を開始させて重合を起こさ
せると前記バッグが約2時間で収縮した。まだ黄色のポリイミド粉末を88℃の
真空オーブンに入れて一晩乾燥させた。この生成物の燃焼分析で測定されたフッ
素量は14.15重量%であった。
【0078】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する3個の張力用試験バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3
時間加熱した。これらのバーに引張り試験を受けさせた時、それらは平均で1,
369psiの時に0.5%の伸びで壊れた。この壊れた片に対して行った燃焼
分析で測定されたフッ素量は13.89重量%であった。C. フッ素分析値が19.93%のポリイミド/PTFE 500mlの丸底フラスコにポリイミド粉末を15.51gおよびVertr
el(商標)XFを〜55ml仕込んで、これを−15℃の冷蔵庫に入れて1時
間冷却した。Vertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを約5ml加え
た後、最初にロータリーエバポレーターを用いて余分な溶媒を迅速(〜15分間
)に除去し、次に反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになるように真空ポ
ンプで除去した(〜4分間)。この時点でDPが染み込んでいるポリイミド粉末
を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッ
グに入れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続くテトラフルオロエチレ
ン(TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせることで、空気を除去し
た。このバッグをTFEで膨らませることで重合を開始させて重合を起こさせる
ことを繰り返し2回行ったが、それぞれの収縮に要した時間は40分と一晩であ
った。まだ黄色のポリイミド粉末を75℃の真空オーブンに入れて〜4日間乾燥
させた。この生成物の燃焼分析で測定されたフッ素量は19.93重量%であっ
た。
【0079】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する3個の張力用試験バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3
時間加熱した。これらのバーに引張り試験を受けさせた時、それらは平均で1,
385psiの時に0.6%の伸びで壊れた。この壊れた片に対して行った燃焼
分析で測定されたフッ素量は18.76重量%であった。D. フッ素分析値が23.99%のポリイミド/PTFE 500mlの丸底フラスコにポリイミド粉末を15.66gおよびVertr
el(商標)XFを〜55ml仕込んで、これを−15℃の冷蔵庫に入れて一晩
冷却した。次の日の朝、Vertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを5
ml加えた後、最初にロータリーエバポレーターを用いて余分な溶媒を迅速(〜
18分間)に除去し、次に反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになるよう
に真空ポンプで除去した(〜9分間)。この時点でDPが染み込んでいるポリイ
ミド粉末を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロ
ックバッグに入れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続くテトラフルオ
ロエチレン(TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせることを繰り返
し行うことで、空気を除去した。このバッグをTFEで膨らませることで重合を
開始させそして重合を起こさせることでバッグを収縮させることを3回繰り返し
たが、それぞれの収縮に要した時間は55、50および130分であった。まだ
黄色のポリイミド粉末を75℃の真空オーブンに入れて一晩(〜17時間)乾燥
させた。この生成物の燃焼分析で測定されたフッ素量は23.99重量%であっ
た。
【0080】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する3個の張力用試験バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3
時間加熱した。これらのバーに引張り試験を受けさせた時、それらは平均で1,
688psiの時に0.9%の伸びで壊れた。この壊れた片に対して行った燃焼
分析で測定されたフッ素量は24.26重量%であった。E. フッ素分析値が27.77%のポリイミド/PTFE 500mlの丸底フラスコにポリイミド粉末を16.01gおよびVertr
el(商標)XFを〜55ml仕込んで、これを−15℃の冷蔵庫に入れて1時
間冷却した。Vertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを約5ml加え
た後、最初にロータリーエバポレーターを用いて余分な溶媒を除去(〜12分間
)し、次に反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになるように真空ポンプで
除去した(〜7分間)。この時点でDPが染み込んでいるポリイミド粉末を気体
導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに入
れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続くテトラフルオロエチレン(T
FE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせることで、バッグの空気を除去
した。このバッグをTFEで膨らませることで重合を開始させそして重合を起こ
させることでバッグを収縮させることを4回繰り返したが、それぞれの収縮に要
した時間は21、23、23および42分であった。まだ黄色のポリイミド粉末
を75℃の真空オーブンに入れて一晩(〜19時間)乾燥させた。この生成物の
燃焼分析で測定されたフッ素量は27.77重量%であった。
【0081】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する3個の張力用バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3時間
加熱した。これらのバーに引張り試験を受けさせた時、それらは平均で1,44
2psiの時に0.6%の伸びで壊れた。この壊れた片に対して行った燃焼分析
で測定されたフッ素量は26.32重量%であった。F. フッ素分析値が37.94%のポリイミド/PTFE 〜0℃に冷却しておいた丸底フラスコにポリイミド粉末を16.6g、Ver
trel(商標)XFを40ml、およびVertrel(商標)XF中〜0.
16MのDPを10ml仕込んだ。最初にロータリーエバポレーターを用いて余
分な溶媒を迅速に除去した後、反応混合物が蒸発による冷却で冷えたままになる
ようにポンプで除去した。この時点でDPが染み込んでいるポリイミド粉末を気
体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに
入れた。このバッグにN2による膨張(3X)に続くテトラフルオロエチレン(
TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせることで、バッグの空気を除
去した。このバッグをTFEで膨らませることで重合を開始させそして重合を起
こさせることでバッグを収縮させることを繰り返したが、収縮に要した時間は午
後に続いて一晩であった。次の日の朝、ポリイミド粉末を回収した。ポンプ真空
下の揮発物除去を3日間受けさせた後の生成物の燃焼分析で測定されたフッ素量
は37.94重量%であった。
【0082】 この粉末のサンプルに100,000psiの圧縮成形を室温で受けさせるこ
とで、長さが90mmで幅が5mmから10mmの寸法(ドッグボーン形状)を
有する5個の張力用バーを生じさせた。次に、これらのバーを405℃に3時間
加熱した。これらのバーに引張り試験を受けさせた時、それらは平均で733p
siの時に0.4%の伸びで壊れた。この壊れた片に対して行った燃焼分析で測
定されたフッ素量は31.85重量%であった。G. ポリイミド粉末の孔の中に入り込ませた状態で重合させたPTFEを伴う ポリイミド粉末に関する結果の要約 以下の表10に、この上に示したパ−トAからFで得た結果を要約する。
【0083】
【表10】
【0084】 実施例9 多孔質ポリイミド、大気圧TFE重合;開始剤の担体としてCO2 400mlのステンレス鋼製オートクレーブに最初にポリイミド粉末を15.
05g仕込んだ後、上に100gのドライアイス層を仕込んだ。このドライアイ
スの上にVertrel(商標)XF中〜0.16MのDPを5ml注ぎ込んだ
。前記オートクレーブを密封した後、それの内容物を追加的冷却を全く与えない
で振とうした。このオートクレーブの内容物が0℃に到達するやいなやCO2
排出させた。ポリイミド粉末を回収した後、気体導入用バルブが備わっている6
X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに移すことができるようになるまで
、それをドライアイスで冷却した。前記バッグにN2による膨張(3X)に続く
テトラフルオロエチレン(TFE)による膨張(3X)と真空排気を受けさせた
。このバッグを最後にTFEで膨らませた。前記バッグの収縮から判断してTF
Eの約1/4が反応するまで重合を132分間進行させた。乾燥を75℃の真空
オーブン内で21時間行うことで、燃焼分析によるフッ素分析値が2.49重量
%のポリイミド粉末を13.69g得た。
【0085】 実施例10 多孔質ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)粉末、大気圧TFE重合 N−メチルピロリジノン/CaCl2中で生じさせたままのポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)沈澱物を水に添加し、濾過し、水で濯いだ後、フィルタ
ー上で吸引乾燥させることを通して、多孔質のポリ(p−フェニレンテレフタル
アミド)粒子を生じさせた。このポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)粒子
のサンプルを25.6g用い、これをVertrel(商標)XF中0.18M
のHFPO二量体パーオキサイド(30ml)に−15℃で浸漬した。15分後
、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を真空濾過で分離し、液体の流れが
終点に近いと思われるやいなや濾過を停止した。開始剤溶液でまだ湿っているポ
リ(p−フェニレンテレフタルアミド)を気体導入用バルブが備わっている6X
9”のポリエチレン製ジップロックバッグに移した。前記バッグに真空排気とN 2 による充填(3X)に続くTFEによる充填(3X)を受けさせた。このバッ
グを最後にTFEで膨らませることで重合を室温で進行させた。次の数時間に渡
って前記バッグを再びTFEで4回膨らませた。前記バッグを再び膨らませる前
にそれの内容物を振とうしそして/または指の圧力で軽く押すことで発生しかけ
ている塊を壊した。重合を室温で一晩継続した。次の日の朝、前記バッグの内容
物を注ぎ出したが、このバッグの壁に付着している白色のPTFE付着物ができ
るだけ同伴しないようにした。ポンプ真空下に2日間置いた後の生成物は多量の
黄色粒子に加えて前記バッグの壁に由来する白色のPTFEフレークをいくらか
含有しており、それの重量は32.9gで重量上昇率は28%であった。前記黄
色の粒子のみを取り出して燃焼分析を行うことで測定されたフッ素量は15.7
0重量%であった。
【0086】 実施例11 多孔質ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)粉末、大気圧TFE重合
A. 低い方のPTFE充填率 N−メチルピロリジノン/CaCl2中で生じさせたままのポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)沈澱物を水に添加し、濾過し、水で濯いだ後、フィルタ
ー上で吸引乾燥させることを通して、多孔質のポリ(p−フェニレンテレフタル
アミド)粒子を生じさせた。次に、前記粒子を150℃の真空オーブンに入れて
一晩乾燥させた。360mlのVertrel(商標)XFを室温で渦巻き撹拌
しながらこれに〜1分かけてVertrel(商標)XF中〜0.17MのHF
PO二量体のサンプル(−15℃)を36mL添加した。その後直ちに、この開
始剤溶液を大型の結晶化用盤に入っている218.1gの乾燥ポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)に加えた。徹底的な混合を確保する目的で、前記結晶化
用盤の内容物をスパチュラで1分間処理した。その結果として生じたポリ(p−
フェニレンテレフタルアミド)スラリーをブフナー漏斗で濾過し、真空を〜1分
間かけることで、まだ開始剤溶液で湿っている状態のポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)(重量295g)を残存させた。このポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)を気体導入用バルブが備わっている8X10”のポリエチレン製
ジップロックバッグに移した。前記バッグに真空排気とN2による充填(3X)
に続くTFEによる充填(3X)を受けさせた。このバッグを最後にTFEで高
さが〜3.5インチになるまで膨らませて重合を室温で進行させた。TFEの重
合が進行するにつれて前記バッグがほぼ真空になるまで収縮し、定期的にTFE
ガスを最初10分間流し込みそして再び18分間流し込むことで再膨張させた。
実験全体に渡って、前記バッグはそれに触れた時に注目すべきほど温かかった。
最後の収縮(28分間要した)が起こった後、前記バッグの内容物を大型の結晶
化用盤に戻した。それを最初にポンプ真空下に一晩置きそして次に150℃の真
空オーブンに一晩入れることで、残存する揮発物を除去した。この生成物は多量
の黄色粒子を含有し、それの重量は227.8gで重量上昇率は4.4%であり
、燃焼分析で確認したフッ素量は4.16重量%であった、即ちPTFE量は5
重量%であり、これは測定重量上昇率とかなり一致していた。オーブンで乾燥さ
せたポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)サンプルを用いて実験を行いかつ
この上に示した実施例4の場合よりもずっと大規模に実験を行うとバッグの壁に
付着していた遊離PTFE粒子がポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)に混
入していることを目で見ることはできないことを注目すべきである。B. 中間的PTFE充填率 N−メチルピロリジノン/CaCl2中で生じさせたままのポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)沈澱物を水に添加し、濾過し、水で濯いだ後、フィルタ
ー上で吸引乾燥させることを通して、多孔質のポリ(p−フェニレンテレフタル
アミド)粒子を生じさせた。次に、前記粒子を150℃の真空オーブンに入れて
一晩乾燥させた。360mlのVertrel(商標)XFを室温で渦巻き撹拌
しながらこれにVertrel(商標)XF中〜0.17MのHFPO二量体の
サンプル(−15℃)を36mL添加した。その後直ちに、この開始剤溶液を大
型の結晶化用盤に入っている218gの乾燥ポリ(p−フェニレンテレフタルア
ミド)に加えた。徹底的な混合を確保する目的で、前記結晶化用盤の内容物をス
パチュラで1分間処理した。その結果として生じたポリ(p−フェニレンテレフ
タルアミド)スラリーをブフナー漏斗で濾過し、真空をほんの50秒間かけるこ
とで、まだ開始剤溶液で湿っている状態のポリ(p−フェニレンテレフタルアミ
ド)を残存させた。このポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を気体導入用
バルブが備わっている8X10”のポリエチレン製ジップロックバッグに移した
。前記バッグに真空排気とN2による充填(3X)に続くTFEによる充填(3
X)を受けさせた。このバッグを最後にTFEで膨らませて重合を室温で進行さ
せた。TFEの重合が進行するにつれて前記バッグがほぼ真空になるまで収縮し
、定期的にTFEガスで〜2から3”の高さになるまで再膨張させ、収縮に8、
14、25、37、46、62および80分間要した。最後の収縮(98分間要
した)が起こった後、前記バッグの内容物を大型の結晶化用盤に戻した。それを
最初にポンプ真空下に一晩置きそして次に150℃の真空オーブンに一晩入れる
ことで、残存する揮発物を除去した。この生成物は多量の黄色粒子を含有し、そ
れの重量は244gで重量上昇率は12%であり、燃焼分析で確認したフッ素量
は8.40重量%であった、即ちPTFE量は11重量%であり、これは測定重
量上昇率とかなり一致していた。C. 高い方のPTFE充填率 N−メチルピロリジノン/CaCl2中で生じさせたままのポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)沈澱物を水に添加し、濾過し、水で濯いだ後、フィルタ
ー上で吸引乾燥させることを通して、多孔質のポリ(p−フェニレンテレフタル
アミド)粒子を生じさせた。次に、前記粒子を150℃の真空オーブンに入れて
一晩乾燥させた。360mlのVertrel(商標)XFを室温で渦巻き撹拌
しながらこれにVertrel(商標)XF中〜0.17MのHFPO二量体の
サンプル(−15℃)を36mL添加した。その後直ちに、この開始剤溶液を大
型の結晶化用盤に入っている217gの乾燥ポリ(p−フェニレンテレフタルア
ミド)に加えた。徹底的な混合を確保する目的で、前記結晶化用盤の内容物をス
プーンで1分間処理した。その結果として生じたポリ(p−フェニレンテレフタ
ルアミド)スラリーをブフナー漏斗で濾過し、真空をほんの50秒間かけること
で、まだ開始剤溶液で湿った状態のポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を
残存させた。このポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を気体導入用バルブ
が備わっている8X10”のポリエチレン製ジップロックバッグに移した。前記
バッグに真空排気とN2による充填(3X)に続くTFEによる充填(3X)を
受けさせた。このバッグを最後にTFEで膨らませて重合を室温で進行させた。
TFEの重合が進行するにつれて前記バッグがほぼ真空になるまで収縮し、定期
的にTFEガスで〜2から4”の高さになるまで再膨張させ、収縮に9、18、
27、40、50、57、67、81、97、110、133、161、199
および250分間要した。この実験の大半に渡って、バッグに触れた時に注目す
べきほど温かかった。最後の収縮(303分間要した)が起こった後、前記バッ
グの内容物を大型の結晶化用盤に戻した。それを最初にポンプ真空下に一晩置き
そして次に150℃の真空オーブンに73時間入れることで、残存する揮発物を
除去した。この生成物は多量の黄色粒子を含有し、それの重量は261gで重量
上昇率は20%であり、燃焼分析で確認したフッ素量は12.33重量%であっ
た、即ちPTFE量は16重量%であり、これは測定重量上昇率とおおよそ一致
していた。
【0087】 実施例12 多孔質ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)繊維に入り込ませた状態のPT FE重合 最初に、一度も乾燥させていない水含有量が30重量%から70重量%のポリ
(p−フェニレンテレフタルアミド)繊維の孔に入っている水をフルオロオレフ
ィン重合で用いるに適した溶媒に置き換えることを通して、TFE重合の準備を
行った。ジャーに一度も乾燥させていないポリ(p−フェニレンテレフタルアミ
ド)繊維を35グラム入れて50mlのトリフルオロ酢酸と混合した。一晩放置
した後、前記ジャーの内容物を追加的トリフルオロ酢酸で洗浄してクロマトグラ
フィーのカラムに入れた。余分なトリフルオロ酢酸を流出させた。前記カラムの
上部に新しいトリフルオロ酢酸を50ml加えて、余分な流体を再び流出させる
と、前記カラム内に存在する液体のレベルはポリ(p−フェニレンテレフタルア
ミド)層の上方約3cmの所にあった。次の日の1日に渡って前記クロマトグラ
フィーカラムに入っているポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を今度は5
0mlのトリフルオロ酢酸、50mlのFreonR E1(CF3CF2CF2OCFH
CF3)、50mlのFreon(商標)E1、50mlのFreon(商標)
E1そしてFreon(商標)中〜0.03MのDP(冷却、50ml)で洗浄
した。この冷DP溶液をできるだけ迅速にポリ(p−フェニレンテレフタルアミ
ド)に通して流出させながら、吸収されなかった液体の大部分を追い出す目的で
、低圧の窒素を前記カラムの上部から末端部に向かってかけた。この操作中、ポ
リ(p−フェニレンテレフタルアミド)粒子の乾燥が起こる前に窒素の流れを停
止させた。DP開始剤が孔の中に入っているポリ(p−フェニレンテレフタルア
ミド)をドライアイスで冷却した後、前以て−20℃未満に冷却しておいた40
0mlのオートクレーブに移した。このオートクレーブに真空排気を受けさせた
後、TFEを25g加えると、−43℃の時に圧力が〜78psiにまで上昇し
た。振とうを室温で一晩行うと、オートクレーブ内の圧力が7psiにまで低下
した。ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を回収してポンプ真空下で乾燥
させた時の重量は38.3gであった。回収後の組成物の外観は自由流れする粒
子と凝集した粒子の混合物であり、それの色はクリーム色であった。TFE重合
を行う前のポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の色は黄色であった。クロ
スポラライザー(cross polarizers)下の光学顕微鏡を用いた
検査によって、暗色のPTFEが孔の大部分を満した状態で存在する不規則的な
形状の明るいポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)粒子が見られた。このポ
リ(p−フェニレンテレフタルアミド)粒子の表面にPTFEをほとんど見るこ
とができなかった。最も頻繁に、前記暗色のPTFE領域の直径は50ミクロン
から200ミクロンであった。前記凝集した固まりの1つの燃焼分析で示された
フッ素量は57.1重量%であった。
【0088】 実施例13 多孔質ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)粉末、大気圧TFE重合
A. 中間的PTFE充填率 ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)[MPD−I]溶液(ジメチルアセ
トアミド/CaCl2中)を水に入れることで沈澱を起こさせ、水で洗浄した後
、100℃の真空下で乾燥させることを通して、多孔質のMPD−I粒子を生じ
させた。Vertrel(商標)XF中0.16MのHFPO二量体パーオキサ
イドが1.0ml入っている40mlのCF2ClCCl2Fに−15℃で前記ポ
リ(m−フェニレンイソフタルアミド)粒子のサンプルを4.83g浸漬した。
15分後、ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)を真空濾過で分離し、液体
の流れが終点に近いと思われるやいなや濾過を中止した。まだ開始剤溶液で湿っ
ている状態のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)を気体導入用バルブが備
わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに移した。前記バッグ
に真空排気とN2による充填(3X)に続くTFEによる充填(3X)を受けさ
せた。このバッグを最後にTFEで膨らませて重合を室温で進行させた。前記バ
ッグがほぼ完全に収縮することで見られるように、次の2.5時間の間にTFE
の大部分が反応した。前記バッグの内容物を注ぎ出した。ポンプ真空下に〜64
時間置いた後の生成物の重量は7.50g(出発重量の153%)であり、これ
は多量の白色塊を含有しており、これの目で見た外観は出発時と大きくは変わら
なかった。燃焼分析で確認したフッ素量は12.8重量%であった。B. 高い方のPTFE充填率 ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)[MPD−I]溶液(ジメチルアセ
トアミド/CaCl2中)を水に入れることで沈澱を起こさせ、水で洗浄した後
、100℃の真空下で乾燥させることを通して、多孔質のMPD−I粒子を生じ
させた。Vertrel(商標)XF中0.18MのHFPO二量体パーオキサ
イド(50ml)に−15℃で前記ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)粒
子のサンプルを6.5g浸漬した。15分後、ポリ(m−フェニレンイソフタル
アミド)を真空濾過で分離し、液体の流れが終点に近いと思われるやいなや濾過
を中止した。まだ開始剤溶液で湿っている状態のポリ(m−フェニレンイソフタ
ルアミド)を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップ
ロックバッグに移した。前記バッグに真空排気とN2による充填(3X)に続く
TFEによる充填(3X)を受けさせた。このバッグを最後にTFEで膨らませ
て重合を室温で進行させた。次の3時間の間に前記バッグが収縮し、TFEによ
る再充填を5回行った。前記バッグの内容物を注ぎ出した。ポンプ真空下に4日
間置いた後の生成物の重量は20.5g(出発重量の315%)であり、これは
多量の白色塊を含有しており、これの目で見た外観は出発時と大きくは変わらな
かった。燃焼分析で確認したフッ素量は48.7重量%であった。
【0089】 実施例14 多孔質ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリド、大気圧TFE重合 A. 中間的PTFE充填率 ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)[MPD−I]溶液(ジメチルアセ
トアミド/CaCl2中)をせん断下の水に入れることで沈澱を起こさせ、水で
洗浄した後、100℃の真空下で乾燥させることを通して、多孔質のMPD−I
フィブリドを生じさせた。Vertrel(商標)XF中0.16MのHFPO
二量体パーオキサイドが1.0ml入っている40mlのCF2ClCCl2Fに
−15℃で前記ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)フィブリドのサンプル
を6.52g浸漬した。15分後、ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)を
真空濾過で分離し、液体の流れが終点に近いと思われるやいなや濾過を中止した
。まだ開始剤溶液で湿っている状態のポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)
を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッ
グに移した。前記バッグに真空排気とN2による充填(3X)に続くTFEによ
る充填(3X)を受けさせた。このバッグを最後にTFEで膨らませて重合を室
温で進行させた。前記バッグがほぼ完全に収縮することで見られるように、次の
1.5時間の間にTFEの大部分が反応した。前記バッグの内容物を注ぎ出した
。ポンプ真空下に週末の間置いた後の生成物の重量は9.84g(出発重量の1
51%)であり、これはフィブリドの平らな白色塊を多量に含有しており、これ
の目で見た外観は出発時と大きくは変わらなかった。燃焼分析で確認したフッ素
量は40.5重量%であった。B. 高い方のPTFE充填率 ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)[MPD−I]溶液(ジメチルアセ
トアミド/CaCl2中)を水に入れることで沈澱を起こさせ、水で洗浄した後
、100℃の真空下で乾燥させることを通して、多孔質のMPD−I粒子を生じ
させた。Vertrel(商標)XF中0.18MのHFPO二量体パーオキサ
イド(50ml)に−15℃で前記ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)粒
子のサンプルを6.5g浸漬した。15分後、ポリ(m−フェニレンイソフタル
アミド)を真空濾過で分離し、液体の流れが終点に近いと思われるやいなや濾過
を中止した。まだ開始剤溶液で湿っている状態のポリ(m−フェニレンイソフタ
ルアミド)を気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップ
ロックバッグに移した。前記バッグに真空排気とN2による充填(3X)に続く
TFEによる充填(3X)を受けさせた。このバッグを最後にTFEで膨らませ
て重合を室温で進行させた。次の3時間の間に前記バッグが収縮し、TFEによ
る再充填を5回行った。前記バッグの内容物を注ぎ出した。ポンプ真空下に4日
間置いた後の生成物の重量は18.1g(出発重量の278%)であり、これは
粒子の平らな白色塊を多量に含有しており、これの目で見た外観は出発時と大き
くは変わらなかった。燃焼分析で確認したフッ素量は55.3重量%であった。
【0090】 実施例15 Ultrasuede(商標)、大気圧TFE重合 重量が2.1gで寸法が7.6cmX8.2cmX0.09cm厚の青色Ul
trasuede(商標)(発泡ポリウレタンであると考えられる疑似革)の長
方形サンプルを−15℃に維持されているVertrel(商標)XF中〜0.
16MのDP溶液に浸漬した。15分後、前記Ultrasuede(商標)を
開始剤溶液から取り出して余分な液体を5秒または10秒間流れ出させた。まだ
吸収している開始剤で湿っている状態のUltrasuede(商標)を気体導
入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製ジップロックバッグに移し
た。前記バッグを密封し、これに真空排気とN2による膨張(3X)に続くTF
Eによる膨張(3X)を受けさせた。このバッグをTFEで4回膨張させた。外
部のクランプを用いて、前記Ultrasuede(商標)サンプルの隅の部分
を除く全部が前記バッグの壁に接触しないように保持した。23時間後にUlt
rasuede(商標)を回収して、それに揮発物除去をポンプ真空下で3日間
受けさせた。外観は変化しないままであったが、Ultrasuede(商標)
の重量は2.4gであった、即ち出発時に比較して〜14%重かった。燃焼分析
で確認したフッ素量は6.00重量%であった。ここで処理したUltrasu
ede(商標)サンプルの両面に蒸留水の滴を付けた時にそれが最初の湿りを示
すのに〜46分要し、これは決してUltrasuede(商標)の中に染み込
まず、その後、蒸発した。比較の目的で、未処理Ultrasuede(商標)
サンプルの1つの面は水滴を約1分以内に完全に吸収したが、反対面は水で全く
湿らなかった[出発Ultrasuede(商標)の燃焼分析で確認したF量は
0.14重量%であり、このことは、出発時点でフッ素被覆仕上げ(fluor
inated finish)が施されていたことを示唆している]。
【0091】 実施例16 豚革および牛革 小売で購入した重量が1.69gで厚みが〜0.15cmの寸法を有する5c
m平方の市販ベージュ色豚革[クロムなめし片、片面がスエードで反対面が粗い
]を−15℃に維持されているVertrel(商標)XF中〜0.16MのD
P溶液に浸漬した。小売で購入した重量が2.09gで厚みが〜0.12cmの
寸法を有する5cm平方の市販黒色牛革[クロムなめし片、両面がスエード]を
−15℃に維持されているVertrel(商標)XF中〜0.16MのDP溶
液に浸漬した。60分後、前記2革サンプルを開始剤溶液から取り出して余分な
液体を5秒または10秒間流れ出させた。まだ吸収している開始剤で湿っている
状態の革サンプルを気体導入用バルブが備わっている6X9”のポリエチレン製
ジップロックバッグに移した。前記バッグを密封し、これに真空排気とN2によ
る膨張(3X)に続くTFEによる膨張(3X)を受けさせた。このバッグを4
回膨張させそしてこのバッグとそれの内容物を室温で一晩揺らした。回収後の革
サンプルに揮発物除去をポンプ真空下で一定重量になるまで受けさせた。この時
点における豚革の外観は若干暗く、重量は1.86gで重量上昇率は10%であ
り、燃焼分析で分析したF量は9.56重量%であった。牛革の外観は変化しな
いままであったが、重量は2.25gで重量上昇率は5%であり、燃焼分析で分
析したF量は9.15重量%であった。この上に記述した処理を受けさせる前の
出発豚革および牛革サンプルを分析した時のF量は1.77重量%および0.3
9重量%であったことを注目すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の実施例2に記述した如きアメリカ杉ブロックの図である。
【図2】 図2は、本発明の実施例2に記述した如きアメリカ杉ブロックの横切断および
電子顕微鏡走査の図である。
【図3】 図3は、本発明の実施例3に記述した如きオークブロックの図である。
【図4】 図4は、本発明の実施例3に記述した如きオークブロックの横切断および電子
顕微鏡走査の図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C08F 14/18 C08F 14/18 (31)優先権主張番号 09/409,207 (32)優先日 平成11年9月30日(1999.9.30) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),CA,JP (72)発明者 クロンプトン,ジヨン・ラツセル,ジユニ ア アメリカ合衆国デラウエア州19709ミドル タウン・ロアウツドグローブロード678 (72)発明者 ドナテロ,ジエイムズ・エム アメリカ合衆国デラウエア州19711ニユー アーク・ブライドルシヤーロード13 (72)発明者 リー,キウ−セウング アメリカ合衆国ペンシルベニア州19103フ イラデルフイア・スプルースストリート 2105 (72)発明者 スチユワート,チヤールズ・ウインフイー ルド アメリカ合衆国デラウエア州19711ニユー アーク・ジヨブズレイン4 (72)発明者 ウエランド,ロバート・クレイトン アメリカ合衆国デラウエア州19807ウイル ミントン・トワデルミルロード510 Fターム(参考) 4D075 AB01 AB08 AB54 AB55 CA36 DA25 DB16 DB18 DB20 DB21 DB24 DC02 DC38 EB16 EB17 EB18 EC60 4J011 AA05 BA01 CA03 CA04 CA09 CB02 DA04 DA06 HA03 HB02 MA01 MA15 MA20

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フルオロポリマー/基質組成物を製造する方法であって、気
    体状フルオロモノマーの場合、 (a)適切な溶媒に溶解している開始剤を含んで成る溶液に多孔質基質を接触さ
    せ、 (b)前記基質と前記開始剤を気体状フルオロモノマーにこのフルオロモノマー
    が前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度および圧力条件下で接触させる
    、 ことで、前記気体状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度ま
    たは完全に満して封鎖するようにするか、或は 液状フルオロモノマーの場合、 (a)開始剤と液状フルオロモノマーを含んで成る溶液を生じさせ、 (b)前記溶液に多孔質基質を接触させ、そして (c)前記液状フルオロモノマーを、場合により気体状フルオロモノマーの存在
    下で、前記フルオロモノマーが前記基質に入り込んだ状態で重合する重合温度お
    よび圧力条件下で重合させる、 ことで、前記液状フルオロモノマーが重合して基質に含まれる孔をある程度また
    は完全に満して封鎖するようにする、 ことを含んで成る方法。
  2. 【請求項2】 前記多孔質基質を紙、ポリイミド、アラミド、ポリウレタン
    、革組成物、木および木副産物から成る群から選択する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記多孔質基質が粒子、パルプ、フィブリド、繊維、そして
    未圧縮、ある程度圧縮または完全に圧縮された部品、シート、フィルム、膜およ
    び被膜から成る群から選択される形態である請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記フルオロモノマーをテトラフルオロエチレン、トリフル
    オロエチレン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、4,5−ジフ
    ルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソールおよびパ
    ーフルオロ(2−メチレン−4−メチル−1,3−ジオキソラン)から成る群か
    ら選択し、そして場合により、それに更にヘキサフルオロイソブチレン、パーフ
    ルオロメチルビニルエーテルおよびパーフルオロプロピルビニルエーテルから成
    る群から選択される少なくとも1種の追加的フルオロモノマーも含めてもよい請
    求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記開始剤をジアシルパーオキサイド、パーオキサイド、ア
    ゾおよびパーオキシジカーボネートから成る群から選択する請求項1記載の方法
  6. 【請求項6】 前記開始剤がヘキサフルオロプロピレンオキサイド二量体パ
    ーオキサイド(DP)である請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記溶媒をクロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボ
    ン、パーフルオロカーボン、パーフルオロエーテル、パーフルオロアミンおよび
    パーフルオロジアルキルスルフィドから成る群から選択する請求項1記載の方法
  8. 【請求項8】 前記重合の圧力を約7psiaから約500psiaにしそ
    して重合の温度を約0℃から約300℃にする請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記温度を約0℃から約100℃にしそして前記基質を紙、
    ポリウレタンおよび革から成る群から選択する請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記温度を約5℃から約30℃にしそして前記基質が木ま
    たは木副産物である請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記基質が特にパルプまたは繊維の形態のポリ(p−フェ
    ニレンテレフタルアミド)およびポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)コポ
    リマーそして特にフィブリドまたは繊維の形態のポリ(m−フェニレンイソフタ
    ルアミド)およびポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)コポリマーから成る
    群から選択されるアラミドである請求項2記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記多孔質基質が西洋杉、桜、オーク、松、ポプラ、アメ
    リカ杉、クルミの木および合板から成る群から選択される木である請求項2記載
    の方法。
  13. 【請求項13】 前記多孔質基質がポリイミドである請求項2記載の方法。
  14. 【請求項14】 請求項1記載の方法で作られた組成物。
  15. 【請求項15】 表面を有しかつ基質全体に渡って相互連結している孔を有
    する開放孔構造物である多孔質基質と前記基質内および基質表面上に存在する重
    合したフルオロポリマーを含んで成る組成物であって、前記組成物に存在する前
    記フルオロポリマーの量が非木基質の場合には前記非木基質の重量の約0.1パ
    ーセントから約300パーセントでありそして木基質の場合には前記木基質の重
    量の約0.1から約150パーセントである組成物。
  16. 【請求項16】 前記非木基質が紙、成形ポリイミド部品、ポリイミド粒子
    、アラミド、ポリウレタンおよび革組成物から成る群から選択される請求項15
    記載の組成物。
  17. 【請求項17】 前記木基質が西洋杉、桜、オーク、松、ポプラ、アメリカ
    杉、クルミの木、合板および木副産物から成る群から選択される請求項15記載
    の組成物。
  18. 【請求項18】 前記アラミドが特にパルプまたは繊維の形態の多孔質ポリ
    (p−フェニレンテレフタルアミド)およびポリ(p−フェニレンテレフタルア
    ミド)コポリマーそして特にフィブリドまたは繊維の形態のポリ(m−フェニレ
    ンイソフタルアミド)およびポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)コポリマ
    ーから成る群から選択される請求項16記載の方法。
  19. 【請求項19】 ポリイミドが成形部品または粉末形態である請求項16ま
    たは17記載の組成物。
  20. 【請求項20】 前記フルオロポリマーがポリテトラフルオロエチレンであ
    る請求項15記載の組成物。
  21. 【請求項21】 前記フルオロポリマーがテトラフルオロエチレン、トリフ
    ルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、クロロトリフルオロエチレ
    ン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロメチルビニルエーテル、パーフ
    ルオロプロピルビニルエーテル、パーフルオロ(2−メチレン−4−メチル)−
    1,3−ジオキソラン、4,5−ジフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチ
    ル)−1,3−ジオキソールおよびヘキサフルオロイソブチレンから成る群から
    選択されるフッ素置換および部分フッ素置換オレフィンのホモポリマーまたはコ
    ポリマーである請求項16または請求項17記載の組成物。
  22. 【請求項22】 充填材として添加された時の請求項16記載の組成物を1
    から99重量%のフルオロポリマーに対して1から99重量%含んで成る組成物
  23. 【請求項23】 充填材として添加された時の請求項19記載の組成物を1
    から99重量%のポリイミドまたはアラミドに対して1から99重量%含んで成
    る組成物。
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