JP2002544359A - 溶融加工可能な熱可塑性ポリマー組成物 - Google Patents
溶融加工可能な熱可塑性ポリマー組成物Info
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Abstract
Description
族ポリマー)非フッ素化ホストポリマーとフルオロポリマーとを利用する溶融加
工可能な熱可塑性ポリマー組成物に関する。
、この速度を超えると押出物の表面は粗くなり、この速度未満では押出物は平滑
になるであろう。例えば、R.F.Westover,Melt Extrus
ion,Encyclopedia of Polymer Science
and Technology,Vol.8,pp 573−81(John
Wiley & Sons 1968)を参照されたい。平滑な押出物表面を得
たいという要求は、最大可能速度で(すなわち、高剪断速度で)ポリマー組成物
を押し出すことにより得られる経済的な利点と競合するため、これに対して最適
化を図らなければならない。
欠陥と呼ばれることもある)の様々なタイプのうちのいくつかが、A.Rudi
n,et al.,Fluorocarbon Elastomer Aids
Polyolefin Extrusion,Plastics Engin
eering,March 1986の63〜66頁に記載されている。加工条
件とダイの形状寸法との与えられた組み合わせに対して臨界剪断応力が存在し、
この臨界剪断応力を超えると、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度
ポリエチレン(HDPE)、およびポリプロピレンのようなポリオレフィンは溶
融欠陥を生じると筆者は述べている。低剪断速度では、欠陥は、表面光沢の低下
を招く「シャークスキン」の形態をとる可能性があり、より深刻な状況下では、
このシャークスキンは多かれ少なかれ押出方向を横切って走る稜線となって現れ
る。より速い速度では、押出物は「連続的溶融破壊」を起こしてかなり歪んでし
まう可能性がある。連続的溶融破壊が最初に観測される速度よりも遅い速度では
、LLDPEおよびHDPEはまた、押出物表面が平滑面から粗面に変化する「
周期的溶融破壊」を起こす可能性もある。加工条件を調節するかまたはダイの形
状を変化させることにより剪断応力を低下させると、これらの欠陥をある程度回
避することはできるが、まったく新しいいくつかの問題が必ず生じると筆者はさ
らに述べている。例えば、より高い温度で押出を行うと管状フィルム押出におい
てより弱いバブル壁が生成する可能性があり、より幅広いダイギャップを用いる
とフィルム配向が影響を受ける可能性がある。
としては、ダイオリフィスにおけるポリマーの付着(ダイ付着またはダイドルー
ルとして知られている)、押出処理中の過度の背圧、および高い押出温度に起因
するポリマーの過度の劣化または低い溶融強度が挙げられる。これらの問題が生
じた場合、運転を停止して装置を清浄化しなければならなかったり、またはより
低い速度で運転を行わなければならなかったりするため、押出処理の速度は低下
する。
の溶融加工性を部分的に改良し、より迅速でより効率的な押出を可能にすること
が知られている。例えば、Blatzに付与された米国特許第3,125,54
7号には、フルオロカーボンポリマー加工助剤と溶融押出可能な炭化水素ポリマ
ーとの併用が初めて記載された。この場合、フッ素化ポリマーは、原子のフッ素
対炭素の比が少なくとも1:2であるフッ素化オレフィンのホモポリマーおよび
コポリマーであり、フルオロカーボンポリマーは、炭化水素ポリマーのメルトフ
ロー特性に類似したメルトフロー特性を有している。
サフルオロプロピレン含有率を有するテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ
プロピレンとのコポリマーをポリオレフィン中で加工助剤として使用することが
記載されている。
フルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーおよびテトラフル
オロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとビニリデンフルオリドとのターポリ
マーのような半結晶質フッ素樹脂と、ポリオレフィンとの併用が開示されている
。この特許に記載の溶融加工性の向上については実施例19および25に示され
ているにすぎない。この場合、線状低密度ポリエチレン中で1000ppmの濃
度のフルオロポリマーを用いると押出可能な組成物の押出圧力が低下すると言わ
れている。溶融欠陥の低減については示されていない。
ての溶融加工可能な炭化水素ポリマーと有効量の耐薬品性フルオロポリマー加工
助剤との混合物を含む押出可能な熱可塑性炭化水素組成物が開示されている。フ
ルオロポリマーは、少なくとも50重量%のフッ素を含有するとともに、本質的
に完全にエチレン性不飽和である1種以上のフルオロモノマーを含んでいる。
が開示されている。この系には、フルオロポリマーと、極性側基を含有する助剤
と、ポリ(オキシアルキレン)ポリマーとが含まれている。
man,Jrら)には、溶融加工の困難なポリマーと一緒に使用するためのフッ
素化加工助剤が記載されている。このフッ素化加工助剤には、(1)溶融加工の
困難なポリマーの溶融加工温度において溶融形態であるか(結晶質のとき)また
は自己のガラス転移温度を超えた状態であるか(非晶質のとき)のいずれかであ
るフルオロカーボンコポリマーと、(2)テトラフルオロエチレンホモポリマー
またはテトラフルオロエチレンとそれと共重合可能な少なくとも1種のモノマー
とのコポリマーのうちの少なくとも1種(モル比は少なくとも1:1であり、溶
融加工の困難なポリマーの溶融加工可能な温度において固体である。)とが含ま
れる。
apman,Jrらに付与された米国特許第5,132,368号には、溶融加
工の困難なポリマーとの併用を目的として、−COF、−SO2F、−SO2Cl
、SO3M、−OSO3M、および−COOM〔式中、Mは、水素、金属カチオン
、または第四級アンモニウムカチオンである。〕を含む官能性ポリマー鎖末端基
を含有するある種のフルオロポリマー加工助剤を使用することが記載されている
。これらの特許のいずれにおいても、フルオロポリマーには押出温度において溶
融成分と固体成分とが含まれている必要がある。
693号および同第4,855,013号には、熱可塑性炭化水素ポリマー用の
加工添加剤として、ポリ(オキシアルキレン)ポリマーとフルオロカーボンポリ
マーとを組み合わせて使用することが開示されている。ポリ(オキシアルキレン
)ポリマーおよびフルオロカーボンポリマーは、押出中における溶融欠陥の発生
を低減するような相対濃度および比率で使用される。一般的には、フルオロポリ
マーの濃度は、最終押出物の0.005〜0.2重量%のレベルで存在し、ポリ
(オキシアルキレン)ポリマーは、最終押出物の0.01〜0.8重量%のレベ
ルで存在する。好ましくは、押出物中のフルオロカーボンポリマーの重量と押出
物中のポリ(オキシアルキレン)ポリマーの重量は、1:1〜1:10の比であ
る。
圧力の増加量の減少により測定した場合、改良された加工性を呈すると言われて
いる。ポリビニリデンフルオリドが、公報中で具体的に示されている唯一のフル
オロポリマーである。
を提供しうるが、非脂肪族ポリマーで特にうまく機能することは証明されていな
い。従って、非脂肪族ポリマーと一緒に使用するための有効な加工助剤の必要性
が依然として存在する。
性の改良に有効であることが見出された。一つ以上の観点から溶融加工性の改良
を行うことができる。例えば、非脂肪族ポリマーにおいてシャークスキンのよう
な溶融欠陥を低減させたり、またはフルオロポリマーを用いずに一般に達成する
ことのできる押出速度よりも速い押出速度までこれらの欠陥の発生を遅らせたり
することができる。このほか、驚くべきことに、ダイ付着の発生を低減させるこ
とおよび/または非脂肪族ポリマーの押出中において背圧の大きさを低減させる
こと、ならびにより低い押出温度を用いて等価なスループットの達成を可能にす
ることにもフルオロポリマーが有効であることが見出された。
しくは50重量%よりも多い量))の溶融加工可能な熱可塑性非脂肪族ホストポ
リマーと、副次量かつ有効量のフルオロポリマー加工助剤とを含む新規な溶融加
工可能なポリマー組成物を提供する。フルオロポリマーは、溶融加工可能なポリ
マー組成物の50重量%まで(好ましくは50重量%未満)を占める。フルオロ
ポリマーは、非晶質のフルオロポリマーおよび部分的に結晶質のフルオロポリマ
ーから本質的になる群より選択することが可能である。
成物中の塩基性部分、酸性部分、またはアミン含有部分との反応に対して抵抗性
をもつフルオロポリマー加工助剤を含む押出可能な組成物を提供する。これらの
新規な組成物では、これらの部分と容易に反応したりこれらの部分の存在下で容
易に劣化したりすることのないフルオロポリマー加工助剤が利用される。これら
のフルオロポリマー加工助剤には、重合後に得られるフルオロポリマーの主鎖上
に酸性水素を生成するモノマーから誘導される15重量%以下の共重合単位が含
まれる。好ましくは、これらのフルオロポリマー加工助剤には、重合後に得られ
るフルオロポリマーの主鎖上に酸性水素を生成するモノマーから誘導される10
重量%以下(より好ましくは5重量%以下)の共重合単位が含まれる。最も好ま
しくは、フルオロポリマー加工助剤には、重合後に得られるフルオロポリマーの
主鎖上に酸性水素を生成するモノマーから誘導される共重合単位が本質的に含ま
れていない。
方法を提供する。この方法では、ホストポリマーを有効量のフルオロポリマーと
混合する。好ましくは、得られた溶融加工可能なポリマー組成物を、ホストポリ
マー中にフルオロポリマーが均一に分配されるまで混合する。次に、ポリマー組
成物を溶融加工する。
リマーの押出中における溶融欠陥の発生を、フルオロポリマーを利用しないホス
トポリマーの押出中に発生する溶融欠陥のレベル未満まで低減させるか、または
(b)そのような欠陥の発生の開始を、より速い押出速度(すなわち、より速い
剪断速度)まで遅らせるか、または(c)ダイ付着の発生を低減させて、掃除工
程の時間間隔を長くするか、または(d)背圧を低減させて、処理速度を増大さ
せたりより低い押出温度の使用を可能にしたりするのに有効な量のフルオロポリ
マーを指す。
結晶質(本明細書中では半結晶質とも記す)のフルオロポリマーの両方が包含さ
れる。非晶質のフルオロポリマーは、通常、融点を示さない。半結晶質のフルオ
ロポリマーは、それ自体、溶融加工可能であり、そして融点を有する。
使用するホストポリマーおよび利用する加工条件など、多数の要因によって左右
される。いずれにしても、フルオロポリマーは、ホストポリマーに対して非相溶
性であるが、ホストポリマー溶融体中への容易かつ効率的な導入を可能にする溶
融粘度を有している。
加工)を行うために使用する温度において溶融状態であるフルオロポリマーであ
る。それらには、式 RCF=C(R)2 (I) 〔式中、Rは、H、F、Cl、1〜8個の炭素原子を有するアルキル、1〜8個
の炭素原子を有するアリール、1〜10個の炭素原子を有する環状アルキル、ま
たは1〜8個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル、あるいは1個以上のヘ
テロ原子を含有していてもよい官能基から選択される。〕 を有する少なくとも1種のフッ素化エチレン性不飽和モノマー、好ましくは2種
以上のモノマーから誘導される共重合単位(interpolymerized units)が含まれ
る。R基は、好ましくは1〜3個の炭素原子を含有する。このモノマーにおいて
、各R基は、他のR基のそれぞれと同じであってもよい。このほか、各R基は、
1個以上の他のR基と異なっていてもよい。
ルキル基、1〜10個の炭素原子を有する環状アルキル基、あるいは1〜8個の
炭素原子を有するアリール基から選択される。〕 を有する少なくとも1種の非フッ素化共重合性コモノマーとの共重合から誘導さ
れるコポリマーが含まれていてもよい。R1は、好ましくは1〜3個の炭素原子
を含有する。
ド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロ
エチレン、2−クロロペンタフルオロプロペン、ジクロロジフルオロエチレン、
1,1−ジクロロフルオロエチレン、およびそれらの混合物が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。ペルフルオロ−1,3−ジオキソールを使用す
ることも可能である。ペルフルオロ−1,3−ジオキソールモノマーおよびその
コポリマーについては、米国特許第4,558,141号(Squires)に
記載されている。
が挙げられる。
ーの共重合、場合により、式Iを有する1種以上のモノマーと式IIを有する1
種以上のモノマーとの共重合から誘導されるフルオロポリマーが挙げられる。そ
のようなポリマーの例は、ビニリデンフルオリド(VDF)とヘキサフルオロプ
ロピレン(HFP)とから誘導される共重合単位およびテトラフルオロエチレン
(TFE)とTFE以外の少なくとも5重量%の少なくとも1種の共重合性コモ
ノマーとから誘導される共重合単位から得られるポリマーである。この後者のク
ラスのフルオロポリマーとしては、TFEとHFPとから誘導される共重合単位
のポリマー、TFEとHFPとVDFとから誘導される共重合単位のポリマー、
TFEとHFPと式IIのモノマーとから誘導される共重合単位のポリマー、お
よびTFEと式IIのモノマーとから誘導される共重合単位のポリマーが挙げら
れる。
フッ素樹脂とも記されている半結晶質フルオロポリマーである。これらのポリマ
ーは、一般に、60〜300℃のピーク溶融温度を有する。フッ素樹脂は、式I
を有するモノマーのホモポリマーまたはコポリマーであってもよいし、あるいは
式Iを有する少なくとも1種のモノマーと式IIを有する少なくとも1種のモノ
マーとのコポリマーであってもよい。本発明に有用である好ましいサブクラスの
フルオロ熱可塑性ポリマーの例としては、次のポリマーが挙げられる。 A.VDFとHFPとだけから誘導される熱可塑性フッ素樹脂。好ましくは、
これらの熱可塑性フッ素樹脂は、99〜67重量%のVDFと1〜33重量%の
HFPとから、より好ましくは90〜67重量%のVDFと10〜33重量%の
HFPとから誘導される共重合単位を有する。 B.(i)TFEと、(ii)TFE以外で式Iの一般式を有する1種、好ま
しくは2種の25重量%を超えるエチレン性不飽和共重合性フッ素化モノマーと
だけから誘導される共重合単位を有する熱可塑性フッ素樹脂。好ましいクラスの
これらのフッ素樹脂は、30〜70重量%のTFEと、10〜30重量%のHF
Pと、TFEおよびHFP以外で式Iの一般式を有する5〜50重量%、好まし
くは10〜45重量%の第三のコモノマーとを共重合させることにより誘導され
る。この好ましいクラスのサブクラスのフルオロポリマーは、TFE(好ましく
は45〜65重量%の量で)とHFP(好ましくは10〜30重量%の量で)と
VDF(好ましくは15〜35重量%の量で)とのモノマー仕込物を共重合させ
ることにより誘導される。フルオロポリマーとして有用なこれらのフッ素樹脂の
亜種には、参照により本明細書に組み入れる本発明と同じ日に出願された同時係
属出願の第09/311,111号(代理人識別番号54790USA7A)に
記載のマルチモードのフッ素樹脂が含まれる。 C.TFE(好ましくは45〜70重量%)と、HFP(好ましくは10〜2
0重量%)と、式IIのモノマー、好ましくは、1〜3個の炭素原子を有するα
オレフィン炭化水素エチレン性不飽和コモノマー、例えば、エチレンまたはプロ
ピレン(好ましくは10〜20重量%)とを共重合させることにより誘導される
熱可塑性フッ素樹脂。 D.TFEと、式IIの一般式を有するモノマーとから誘導される熱可塑性フ
ッ素樹脂。このサブクラスの特に好ましいポリマーは、TFEとプロピレンとの
コポリマーである。好ましくは、そのようなコポリマーは、80〜95重量%、
より好ましくは85〜90重量%のTFEと、20〜5重量%、より好ましくは
15〜10重量%の式IIのコモノマーとを共重合させることにより誘導される
。
ルオロポリマーである。好ましい非晶質フルオロポリマーとしては、例えば、次
のポリマーが挙げられる。 A.TFEとプロピレンとから誘導される非晶質ポリマー。これらのポリマー
は、典型的には、50〜80重量%のTFEと50〜20重量%のプロピレンと
から誘導される共重合単位を有する。 B.TFEとVDFとプロピレンとから誘導される非晶質ポリマー。これらの
ポリマーは、典型的には、45〜80重量%のTFEと5〜40重量%のVDF
と10〜25重量%のプロピレンとから誘導される共重合単位を有する。 C.VDFとHFPとから誘導される非晶質ポリマー。これらのポリマーは、
典型的には、30〜90重量%のVDFと70〜10重量%のHFPとから誘導
される共重合単位を有する。
性官能基(例えば、塩基性官能基、酸性官能基またはアミン含有官能基)を含む
場合、フルオロポリマーは、好ましくは、重合後に得られるフルオロポリマーの
主鎖上に酸性水素を生成するモノマーから誘導される15重量%以下の共重合単
位を含有する。これにより、押出可能な組成物中のフルオロポリマーの安定性が
保持される。この場合、酸性水素を生成するそのようなモノマーの使用を最小限
に抑えることが好ましい。従って、好ましくは、フルオロポリマーには、10重
量%未満のそのような単位、より好ましくは5重量%未満のそのような単位が含
まれ、最も好ましくはそのような単位が本質的に含まれていない。一般的には、
一方のビニル炭素原子が過フッ素化されかつ他方のビニル炭素原子が少なくとも
1個の水素原子を含有するモノマーは、それらが重合されて生じるフルオロポリ
マーの主鎖上に酸性水素原子を生成し、結果としてフルオロポリマーは塩基によ
る化学的攻撃を受け易くなるであろう。このモノマークラスには、ビニリデンフ
ルオリド、トリフルオロエチレン、1−ヒドロペンタフルオロプロペン、および
2−ヒドロペンタフルオロプロペンが含まれる。
ずれもダイネオン社(Dyneon LLC,Oakdale,MN)から入手
可能なDYNAMARTM FX 9613、DYNEONTM THV 200お
よびDYNEONTM THV 400が挙げられる。他の有用な市販の物質とし
ては、ソルベイ社(Solvay)から入手可能なKYNARTMフルオロポリマ
ーおよび旭硝子社(Asahi Glass)から入手可能なAFLASTMフル
オロポリマーが挙げられる。
い。正確な使用量は、溶融加工可能な組成物をその最終形態(例えば、チューブ
またはフィルム)に押し出すか、またはその最終形態に押し出す前に他のホスト
ポリマーでさらに希釈されるマスターバッチとして使用するかに依存して変化す
る可能性がある。一般的には、フルオロポリマーは、溶融加工可能なポリマー組
成物の約0.005〜50重量%を占める。溶融加工可能なポリマー組成物がマ
スターバッチである場合、フルオロポリマーの量は、組成物の約2〜50重量%
の間で変化させることが可能である。溶融加工可能なポリマー組成物を最終形態
に押し出し、ホストポリマーの添加によるさらなる希釈を行わない場合、この組
成物には、典型的には、フルオロポリマーがより低濃度で、例えば、溶融加工可
能な組成物の約0.005〜2重量%、好ましくは約0.01〜0.2重量%の
量で含まれる。いずれにしても、使用するフルオロポリマーの上限濃度は、一般
的には、加工助剤の濃度による有害な物理的作用によって決まるのではなく、経
済的な制約によって決まる。
明に有用な非脂肪族ホストポリマーとしては、例えば、非炭化水素ポリマー、芳
香族ポリマー、非炭化水素/芳香族ポリマーなどが挙げられる。非炭化水素ポリ
マーとは、炭素および水素のほかに、主鎖中またはペンダント基中にヘテロ原子
(例えば、酸素、窒素、イオウ、リン)のような他の原子が含まれているポリマ
ーである。本発明に有用な芳香族ホストポリマーとは、主鎖中またはペンダント
基中に少なくとも1個の芳香族基が含まれているポリマーである。本発明に有用
な非炭化水素/芳香族ポリマーとは、その主鎖中またはペンダント基中に炭素お
よび水素以外の原子と芳香族基とが含まれているポリマーである。また、ホスト
ポリマーは、極性ポリマーと呼ばれることもある。これは、ポリマーに極性置換
基が含まれていることを意味する。本明細書中で使用される「非フッ素化ポリマ
ー」という用語は、ホストポリマーのC−H結合の3%未満がC−F結合であっ
てもよいことを意味する。
る。それらのポリマーとしては、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリケトン、ポリウレア、ポリアクリレート、ポ
リメタクリレート、ポリスチレン(特に、スチレンのホモポリマー)およびポリ
ビニル(特に、ビニルクロリドモノマーのホモポリマー)が挙げられるが、これ
らに限定されるものではない。
よび酸化防止剤、光安定剤、充填剤、粘着防止剤、および顔料のような従来の助
剤を含有する種々の熱可塑性ポリマーのブレンドが挙げられる。ホストポリマー
は、粉末、ペレット、顆粒の形態で、または任意の他の押出可能な形態で使用す
ることが可能である。
マーである。これらのポリマーをホストポリマーとして使用する場合、フルオロ
ポリマーは、最も好ましくは、フルオロポリマー上に酸性水素を生成するモノマ
ーから誘導される15重量%未満の共重合単位を含有するフルオロポリマーであ
る。
とが可能である。例えば、ホストポリマーおよびフルオロポリマー加工添加剤は
、ホストポリマー全体に加工添加剤を均一に分配する配合ミル、バンバリーミキ
サー、または混合押出機など、プラスチック業界で通常利用される任意のブレン
ド手段により併用することが可能である。加工添加剤およびホストポリマーは、
粉末、ペレット、または顆粒の生成物の形態で使用することが可能である。混合
操作はフルオロポリマーの融点または軟化点を越える温度で行うのが最も便利で
あるが、微粒子として固体状態の成分をドライブレンドしてからこのドライブレ
ンドを二軸スクリュー溶融押出機に供給することにより成分を均一に分布させる
ことも可能である。
サイズまたはサイズ分布に微粉砕して、典型的には一軸スクリュー押出機である
押出機に通すことにより、ブレンド混合物を溶融加工することができる。溶融加
工は典型的には180〜320℃の温度で行われるが、最適操作温度は、ブレン
ドの融点、溶融粘度、および熱安定性に応じて選択される。本発明の組成物を押
し出すのに使用しうる様々なタイプの押出機が、例えば、Rauwendaal
,C.,“Polymer Extrusion,”Hansen Publi
shers,p.23−48,1986に記載されている。押出機のダイのデザ
インは、作製される所望の押出物に応じて変化させることができる。例えば、米
国特許第5,284,184号(Nooneら)に記載されているように、燃料
ラインホースの作製に有用なチューブを押し出すために使用することができる。
この特許の記載内容は参照により本明細書に組み入れられるものとする。
例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、およびシリカなどの従来の助剤が含
まれていてもよい。酸化防止剤を用いる場合、被覆物であっても、未被覆物であ
ってもよい。これらの助剤に先に述べたような反応性官能基が含まれている場合
、フルオロポリマーには、生成するポリマーの主鎖上に酸性水素を生成するモノ
マーから誘導される15重量%未満の共重合単位が含まれていることが非常に好
ましい。
合わせることも可能である。ポリ(オキシアルキレン)ポリマー成分には、1種
以上のポリ(オキシアルキレン)ポリマーが含まれていてもよい。有用な加工添
加剤組成物には、約5〜95重量%のポリ(オキシアルキレン)ポリマー成分と
、約95〜5重量%のフルオロポリマーとが含まれている。典型的には、フルオ
ロポリマー対加工助剤中のポリ(オキシアルキレン)ポリマー成分の比は、1/
2〜2/1であろう。
.005〜20重量%、より好ましくは約0.01〜5重量%、最も好ましくは
約0.02〜1重量%を占めることが可能である。
リ(オキシアルキレン)ポリオールおよびその誘導体が挙げられる。そのような
ポリ(オキシアルキレン)ポリマーの一つのクラスは、次の一般式で表される。 A[(OR3)xOR2]y 〔式中、 Aは、複数の活性水素原子(例えば、2または3個)を有する低分子量開始剤
有機化合物、例えば、ポリヒドロキシアルカンまたはポリエーテルポリオール、
具体的には、エチレングリコール、グリセロール、1,1,1−トリメチロール
プロパン、およびポリ(オキシプロピレン)グリコール中の活性水素を含まない
残基であり、 yは、2または3であり、 (OR3)xは、複数のオキシアルキレン基(OR3){式中、R3部分は、同じ
であっても異なっていてもよく、C1〜C5アルキレン基からなる群より選択され
、好ましくはC2またはC3アルキレン基であり、そしてxは、該鎖中のオキシア
ルキレン単位の数である。}を有するポリ(オキシアルキレン)鎖である。この
ポリ(オキシアルキレン)鎖は、ホモポリマー鎖、例えば、ポリ(オキシエチレ
ン)またはポリ(オキシプロピレン)であってもよいし、あるいはランダムに分
布した(すなわち、ヘテリック混合物の)オキシアルキレン基の鎖、例えば、−
OC2H4−単位と−OC3H6−単位とのコポリマーであってもよいし、あるいは
反復オキシアルキレン基の交互ブロックまたは主鎖セグメントを有する鎖、例え
ば、−(OC2H4)a−ブロックと−(OC3H6)b−ブロックとを含むポリマー
(式中、a+b=5〜5000以上、好ましくは10〜500である。) R2は、Hまたは有機基、例えば、アルキル基、アリール基、またはアラルキ
ル基やアルカリール基のようなそれらの組み合わせであり、酸素または窒素ヘテ
ロ原子が含まれていてもよい。例えば、R2は、メチル基、ブチル基、フェニル
基、ベンジル基、ならびにアセチル(CH3CO−)、ベンゾイル(C6H5CO
−)、およびステアリル(C17H35CO−)のようなアシル基であってもよい。
〕
基が部分的または完全にメトキシ基などのエーテル誘導体またはステアレート基
(C17H35COO−)のようなエステル誘導体に変換されているポリ(オキシア
ルキレン)ポリオール誘導体が挙げられる。他の有用なポリ(オキシアルキレン
)誘導体は、例えば、ジカルボン酸とポリ(オキシアルキレン)グリコールとか
ら調製されるポリエステルである。好ましくは、重量基準でポリ(オキシアルキ
レン)ポリマー誘導体の主要部分は、反復オキシアルキレン基(OR1)であろ
う。
かつ少なくとも約200の分子量、好ましくは約400〜20,000の分子量
を有する。本発明に有用なポリ(オキシアルキレン)ポリオールとしては、式H
(OC2H4)nOH〔式中、nは、約15〜3000である。〕で表すことので
きるポリエチレングリコール、例えば、商標Carbowaxとして販売されて
いるCarbowaxTM PEG8000〔式中、nは、約181である。〕お
よび商品名Polyoxとして販売されているPolyoxTM WSR N−1
0〔式中、nは、約2272である。〕のようなポリエチレングリコールが挙げ
られる。
においても、特に記載のない限り、Haake Polylabシステムおよび
TW−100異方向回転かみあい型円錐二軸スクリュー押出機(Haake)を
用いてサンプルの押出を行った。押出機を用いて3重量%のフルオロポリマー加
工添加剤(PPA)を含有する濃縮物を調製した。粘度測定を行うために、濃縮
物を希釈することによりPPAの最終濃度が100万部あたり1000部(pp
m)になるようにPPAを添加した。
化した。この処理は、最初にポリエチレンで、続いて70%CaCO3ポリエチ
レンマスターバッチ(HM−10、Heritage Plastics)で、
再びポリエチレンで、最後に清浄なポリマー(ポリスチレン、ナイロンまたはポ
リエステル)でパージすることによって行った。マスターバッチがスコーチを起
こさないようにCaCO3マスターバッチの導入前に押出機を190℃まで冷却
した。
の直径は1.2mmであり、長さ/直径(L/D)比は40であった。一様な押
出条件が得られかつ溶融温度の制御が行えるように温度プロフィルを選択した。
いずれの場合においても、一連の生産品に対して押出速度および圧力を記録した
。剪断速度に対して粘度および剪断応力をプロットし、溶融破壊を起こした場合
、溶融物が観測される最低の剪断速度(溶融破壊の開始)を記録した。表1およ
び2に使用した添加剤および樹脂を列挙する。
に準拠して測定したメルトフローインデックス(直径2.1mm押出ダイ/長さ
8mm)。
ical Company製のQuestra MA406)を300℃の目標
溶融温度で押し出した。
度が示されている。添加剤は1000ppmのレベルで添加した。いずれの場合
においても、溶融破壊の観測された最初の剪断速度(溶融破壊の開始)が示され
ている。添加剤を含まない樹脂は約100/sの開始点を有するのに対して、添
加剤を用いるといずれの場合にも1000/sを超える開始点が得られる。
始が遅れてより大きい剪断速度で溶融破壊が開始されるようになるとともにいく
らかの圧力低下が起こる。
300℃の目標溶融温度で押し出した。1000ppmの最終濃度が得られるよ
うに濃縮物を介して添加剤を添加した。ナイロンの押出を行うために、CaCO 3 マスターバッチの代わりにシリカを含有するパージ化合物(Polybatc
h KC−15,A.Schulman)を使用した。実験を繰り返して2回行
い、第一の実験ではCaCO3マスターバッチで押出機をパージし、第二の実験
ではシリカマスターバッチでパージした。
速度が示されている。反復サンプルはPPA−5について検査された。いずれの
場合においても、PPAを用いたときにより低い剪断応力が観測される。比較の
ために、600/sの固定した剪断速度における剪断応力を内挿により求めた。
これをPPAを用いて得られた圧力低下の計算値と一緒に表6に示す。表5から
、PPAにより得られる利点が明らかにわかる。ここで、マルチモードのサンプ
ル(PPA−5)は、単一モードのサンプル(PPA−3)よりも良好な性能を
示す。
サーを使用した。ローラーブレードを備えたRheomixTM 3000ボウル
を用いてHaake Rheocard 90により300℃で10分間かけて
樹脂BのPPAの5重量%濃縮物を配合した。この場合には、サンプルの色の目
視観察を行った。表7から分かるように、VDFを含有するPPAはポリアミド
と反応してサンプルの色を変化させる可能性がある。このことから非反応性(V
DFなしの)PPAを使用すると有利であることが分かる。
予想外のことであった。
astapak 9663)を305℃の目標溶融温度で押し出した。
ている。より高い剪断速度において応力の低下が明らかにわかる。ここでは、M
wを小さくすると(MFIを大きくすると)より良好な性能が得られる。このこ
とから示唆されるように、使用する樹脂に合わせてPPAを選択することが好ま
しい。樹脂Dを用いて得られる圧力の低下を表9にまとめる。
580/sの剪断速度で押し出した。これらの条件下で1000ppmのPPA
−9を添加したところ、PPAを含まない樹脂と比較して12%の圧力低下が観
測された。
まない樹脂では約3分間でダイ付着を起こしたが、PPA−9を含む樹脂では3
0分後においても依然として付着を起こさなかった。
Claims (22)
- 【請求項1】 主要量の溶融加工可能な熱可塑性非脂肪族非フッ素化ホスト
ポリマーと、副次量のフルオロポリマー加工添加剤とを含む溶融加工可能なポリ
マー組成物。 - 【請求項2】 前記ホストポリマーが前記組成物の約50〜99.995重
量%を占める、請求項1に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項3】 前記ホストポリマーが、非炭化水素ポリマー、芳香族ポリマ
ー、または非炭化水素/芳香族ポリマーを含む、請求項1に記載の溶融加工可能
な組成物。 - 【請求項4】 前記ホストポリマーが、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレ
タン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリケトン、ポリウレア、ポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリスチレン、およびポリビニルクロリドからな
る群より選択される、請求項1に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項5】 前記フルオロポリマー加工添加剤が非晶質である、請求項1
に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項6】 前記フルオロポリマー加工添加剤が部分的に結晶質である、
請求項1に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項7】 前記フルオロポリマー加工添加剤がマルチモードである、請
求項6に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項8】 前記フルオロポリマーが、式 RCF=C(R)2 (I) 〔式中、各Rは、同じであっても異なっていてもよく、H、F、Cl、1〜8個
の炭素原子を有するアルキル、1〜8個の炭素原子を有する環状アルキル、1〜
10個の炭素原子を有するアリール、および1〜8個の炭素原子を有するペルフ
ルオロアルキルからなる群より選択されるか、または1個以上のヘテロ原子を含
有していてもよい官能基である。〕 を有する少なくとも1種のモノマーから誘導される共重合単位を含む、請求項1
に記載の溶融加工可能な組成物。 - 【請求項9】 前記フルオロポリマーが、式Iを有する少なくとも1種のモ
ノマーと、式 (R1)2C=C(R1)2 (II) 〔式中、各R1は、同じであっても異なっていてもよく、H、Cl、または1〜
8個の炭素原子を有するアルキル基、1〜10個の炭素原子を有する環状アルキ
ル基、あるいは1〜8個の炭素原子を有するアリール基から選択される。〕 を有する少なくとも1種のモノマーとから誘導される共重合単位を含む、請求項
8に記載の加工添加剤組成物。 - 【請求項10】 溶融加工可能な熱可塑性非脂肪族ホストポリマーの溶融加
工性を改良する方法であって、主要量の該ホストポリマーと、有効量かつ副次量
のフルオロポリマー加工添加剤とを含む溶融加工可能なポリマー組成物を形成す
るステップと、該加工添加剤組成物と該ホストポリマーとを、それらを一緒にブ
レンドするのに十分な時間をかけて混合するステップと、該ポリマー組成物を溶
融加工するステップとを含む方法。 - 【請求項11】 前記溶融加工可能なポリマー組成物が、50〜99.99
5重量%の前記ホストポリマーと、50〜0.005重量%の前記フルオロポリ
マー加工添加剤とを含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 主要量の溶融加工可能な熱可塑性非脂肪族非フッ素化ホス
トポリマーと、重合後に得られるポリマーの主鎖上に酸性水素を生成するモノマ
ーから誘導される15重量%以下の共重合単位を含有する副次量かつ有効量のフ
ルオロポリマー加工添加剤とを含む溶融加工可能なポリマー組成物。 - 【請求項13】 前記ホストポリマーがその上に反応性官能基を含有する、
請求項12に記載の溶融加工可能なポリマー組成物。 - 【請求項14】 前記ホストポリマーが、ポリアミド、ポリイミド、ポリウ
レタン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリレートおよびポリビニ
ルクロリドからなる群より選択される、請求項13に記載の溶融加工可能なポリ
マー組成物。 - 【請求項15】 酸性水素を生成する前記モノマーが、ビニリデンフルオリ
ド、トリフルオロエチレン、1−ヒドロフルオロプロペンおよび2−ヒドロペン
タフルオロプロペンからなる群より選択される、請求項12に記載の溶融加工可
能な組成物。 - 【請求項16】 前記フルオロポリマー加工助剤が、ポリ(オキシアルキレ
ン)ポリマーをさらに含む、請求項1に記載の押出可能な組成物。 - 【請求項17】 前記溶融加工可能なポリマー組成物が、50〜99.99
5重量%の前記ホストポリマーと、50〜0.005重量%の前記フルオロポリ
マー加工添加剤とを含む、請求項12に記載の方法。 - 【請求項18】 請求項1に記載の組成物を含む押出品。
- 【請求項19】 フィルム、チューブ、または容器を含む、請求項16に記
載の押出品。 - 【請求項20】 前記溶融加工性の改良が、溶融加工された前記ホストポリ
マーの溶融欠陥の低減を含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項21】 前記溶融加工性の改良が、前記ホストポリマーの溶融加工
時のダイ付着の低減を含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項22】 前記溶融加工性の改良が、前記ホストポリマーの溶融加工
時の背圧の低減を含む、請求項10に記載の方法。
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