JP2004534131A - 耐応力亀裂性のフルオロポリマー - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、押出し成形後に向上した応力亀裂抵抗および滑らかな表面を有する溶融加工可能なフルオロポリマーに関する。
【背景技術】
【0002】
テトラフルオロエチレン(TFE)およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)のコポリマーは通常、フッ化エチレンプロピレン(FEP)樹脂と呼ばれている。HFP含有率は通常、約10〜20重量パーセント(重量%)の範囲である。FEP樹脂は、溶融加工可能であり、従来の溶融加工に適切な溶融粘度を有する。しかしながら、FEPは、PTFEの高温特性および熱安定性を示さない。これらの樹脂は、HFP含有率に応じて、約250〜270℃の結晶融点を有し、かつ約200℃の最高使用温度を有する。通常の用途には、絶縁品および成形品が含まれる。
【0003】
TFEとパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)とのコポリマーは一般に、パーフルオロアルコキシ(PFA)樹脂と呼ばれる。PPVE含有率は通常、約2〜10重量%の範囲である。PFA樹脂は一般に、FEP樹脂と比較すると、高温での優れた熱安定性および機械的性質を有する。PFA樹脂はまた、溶融加工可能であり、約300〜310℃の結晶融点を有し、PTFEと同様な特性を有する。通常の用途には、伸縮継手および管および継手のライナー、管材料、およびフィルムが含まれる。PFAから作製される装置は、半導体産業において化学的操作を要する用途に広範に使用されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0004】
簡単に言えば、本発明は、約94〜約97.5モルパーセント(モル%)のテトラフルオロエチレン(TFE)、約2〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)、および約0.5〜約3モル%のヘキサフルオロプロピレン(HFP)から誘導される共重合単位を含む、フッ素系熱可塑性組成物(fluorothermoplastic composition)を提供する。フッ素系熱可塑性組成物は、次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
(式中、MFIは、g/10分で示されるメルトフローインデックスであり、以下に記述される)を満たす、破断までの多回数の往復屈曲サイクル(屈曲寿命サイクル)を有する。
【0005】
別の態様において、本発明は、約94〜約97モル%のテトラフルオロエチレン、約0.75〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、および約1.5〜約3.5モル%のヘキサフルオロプロピレンから誘導される共重合単位を含むフッ素系熱可塑性組成物であって、上記の式による最小屈曲寿命もまた有するフッ素系熱可塑性組成物を提供する。
【0006】
本発明は、応力亀裂抵抗を向上させる方法もまた提供する。本発明はさらに、(a)(i)約94〜約97.5モル%のTFE、約2〜約3モル%のPPVE、および約0.5〜約3モル%のHFP、または(ii)約94〜約97モル%のTFE、約0.75〜約3モル%のPPVE、および約1.5〜約3.5モル%のHFPから選択される割合でコモノマーを提供する工程と、(b)フッ素系熱可塑性樹脂(fluorothermoplastic)を製造するためにコモノマーを重合する工程と、(c)次いで、そのフッ素系熱可塑性樹脂から物品を成形する工程とを含むフッ素系熱可塑性組成物を製造する方法であって、そのフルオロポリマーが、約25g/10分未満のメルトフローインデックスおよび24時間を超える応力亀裂抵抗を有し、および/またはそのフルオロポリマーが、次式、log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))を満たす、破断までの多回数の往復(double)屈曲サイクル(屈曲寿命サイクル)を有する方法を提供する。
【0007】
本発明は、管材料、管継手、フィルム、およびコーティングなどのフッ素系熱可塑性物品もまた提供する。
【0008】
高い耐薬品性および高い応力亀裂抵抗を必要とする用途において有用な、溶融加工可能なフッ素系熱可塑性組成物を提供することは、本発明の利点である。
【0009】
本発明の他の特徴および利点は、以下の本発明の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかであるだろう。その開示内容の原理の上記の概要は、それぞれ示される実施形態または本発明の開示内容のあらゆる実施を説明することを意図するものではない。以下の説明では、本明細書で開示する原理を用いて、特定の好ましい実施形態をさらに詳細に例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明者らは、その応力亀裂抵抗特性が特別な重要性を有すると認識している。テトラフルオロエチレンをベースとするプラスチックの応力亀裂抵抗を改善するための従来の方法は、この方法に関連する問題、例えば重合中の組み込みが困難であること、得られたフルオロポリマーに広範な温度範囲にわたって複数の融点があること、フルオロポリマーのコストが高くなることなどの問題を伴う、パーフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)の添加を含む。本発明では、これらの問題を解決し、かつフルオロポリマーの応力亀裂抵抗特性を改善する。
【0011】
本発明は、フッ素系熱可塑性組成物を提供する。この組成物は、一般に少量のPPVEとTFEとのコポリマーである、PFAフッ素系熱可塑性樹脂として分類されるポリマーの改良として表すことができる。本発明のフッ素系熱可塑性組成物は、TFE、PPVE、およびHFPの組み合わせから誘導される共重合単位を特定の割合で含む。
【0012】
驚くべきことに、本発明のフッ素系熱可塑性組成物は、公知の材料と比較して、低レベルのPPVEで高い性能を有する。応力亀裂抵抗および屈曲寿命などのこのような高い性能は試験結果に示されている。
【0013】
本発明において、少なくとも3種類のフッ素化モノマーが共重合される。主成分はテトラフルオロエチレン(TFE)であり、本発明のフッ素系熱可塑性組成物中で共重合単位を少なくとも約90モルパーセント(モル%)、さらに好ましくは少なくとも94モル%を含む。
【0014】
少なくとも2種類の他のフッ素化モノマーがTFEと共重合される。これらには、パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)(PPVE)、およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)が含まれる。PPVEのレベルは、約0.5〜約5モル%、さらに好ましくは約0.75〜約3モル%である。HFPのレベルは、約0.25〜約5モル%、さらに好ましくは約0.5〜約3.5モル%である。
【0015】
本明細書で使用されるように、記載される最初の3つの成分それぞれのモル%の合計は100となる。他の材料をこれらの3つの成分と共重合させる場合には、それは、最初の3つの成分およびその他のいずれかの材料を含む組成物全体に対して、少なくとも約10モル%未満、さらに好ましくは約5モル%未満、またさらに好ましくは約2モル%未満のレベルで存在することが好ましい。かかる実施形態において、本明細書に記載のTFE、PPVE、およびHFPのモル%レベルは互いに相関しており、第4の成分または他の材料を含まない。
【0016】
特定の実施形態では、共重合単位は、約94〜約97.5モル%のTFE、約2〜約3モル%のPPVE、および約0.5〜約3モル%のHFPからなる。他の特定の実施形態において、共重合単位は、約94〜約97モル%のTFE、約0.75〜約3モル%のPPVE、および約1.5〜約3.5モル%のHFPを含む。
【0017】
他の特定の実施形態では、共重合単位は、約94〜約97.5モル%のTFE、約2モル%を超えるレベル(さらに好ましくは約2.1を超え、場合によっては2.5を超える)〜約3モル%のPPVE、約0.5〜約3モル%のHFPからなる。他の特定の実施形態では、共重合単位は、約94〜約97モル%のTFE、約0.75〜約3モル%のPPVE、約1.5(さらに好ましくは約1.9、またさらに好ましくは約2.2)〜約3.5モル%のHFPを含む。
【0018】
その他のフッ素化モノマーおよび/または非フッ素化モノマーの少ないほうの量を、本発明の範囲から逸脱することなく、上述の組成物と共重合させることができる。他のモノマーには、例えば、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、CF2=CFOCF2CF2CF2OCF3、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、およびCF2=CFOCF2CF2OCF3などのパーフルオロビニルエーテルが含まれる。
【0019】
一部のフルオロポリマー用途に関しては、他のモノマー、特に完全にフッ素化されていないモノマーが、高い純度および/または熱安定性が必要とされる半導体用途などで避けられる。したがって、本発明のフッ素系熱可塑性組成物は、上記の割合で特定のコモノマーから本質的になることが可能である。
【0020】
TFEベースのフッ素系熱可塑性樹脂の融点は、共重合したモノマーのレベルが増大するに従って下がる。共重合したモノマーのレベルがさらに増大すると、複数の融解ピークが示差走査熱量測定によって明らかになる。その他の融解ピークが、所望の融解ピーク温度を超える温度で生じる場合が多い。本発明の1つの特徴は、ASTM D 4591に従って示差走査熱量測定(DSC)によって測定される、300℃を超える有意な融解ピークが存在しないことである。これは、300℃を超えるピークのDSC(走査速度10℃/分)曲線下の面積の合計が、組成物の約10%未満、さらに好ましくは約5%未満、またさらに好ましくは約0%になることを意味する。本発明によって、300℃未満の融解ピークを有する組成物が得られ、その組成物は300℃を超える融点終了を有し得る。
【0021】
本発明の大部分の組成物では、300℃を超える融解ピークは存在しない。したがって、本発明のフッ素系熱可塑性樹脂は、約300℃未満、または約290℃未満の温度で、約250℃を超える温度で、さらに好ましくは約270℃を超える温度で、主要な融解ピークを有する。
【0022】
本発明のフルオロポリマー組成物のある重要な特性は、滑らかな表面である。表面が比較的粗いと、不純物を捕らえたり、またはフッ素系熱可塑性組成物を含有するフッ素系熱可塑性物品の耐用寿命中に望ましくない生物増殖のための部位を提供してしまう可能性がある。表面粗さは、市販の装置を使用して光干渉法によって測定することができる。かかる装置は、アリゾナ州トゥーソンのビーコ社(Veeco,Inc.,Tucson,AZ)から市販のWyko光学プロファイラーモデル(Optical Profiler Model)NT330として入手可能である。平均レベルは、試料表面に関して計算し、サンプリングした表面積についての平均値からの偏差を決定する。その平均値からの絶対偏差の平均を、絶対粗さRa(ナノメートル)として報告する。本発明のフッ素系熱可塑性組成物は通常、約150nm未満、より好ましくは約125nm未満、またさらに好ましくは約100nm未満のRaレベルを有する。組成物の分子量および溶融加工後の冷却速度によって、表面粗さに影響が及ぶことがある。したがって、分子量を増大するか、または所定の組成物を高い速度で冷却すると、球晶サイズを最小限にし、表面粗さを低減することができる。
【0023】
本発明のフルオロポリマー組成物の他の重要な特性は、応力亀裂抵抗である。およそ小さな半径にフルオロポリマー試料を曲げ、次いで応力割れを生じるように公知の環境においてそれらを応力亀裂剤に暴露することによって、この特性を評価することができる。
【0024】
応力亀裂剤は、応力亀裂をもたらすことが知られている物質である。かかる応力亀裂剤には、例えば、イソオクタンなどのアルカン、メタノールなどの低級アルコール、およびフッ素化界面活性剤などの界面活性剤、および界面活性剤を含有する液体が含まれる。これらの試剤の活性は、温度が上がり、濃度が上がると促進される。
【0025】
応力亀裂を生じさせることが知られている環境は、最終物品が暴露される実際の条件である。温度を上げること、より濃度の高い、またはより攻撃的な試剤を使用すること、および/または物品にかける応力を増大することなどによって、促進試験の目的のためにさらにその環境を苛酷にする。本発明の材料は、およそ小さな半径、例えば半径5mmに試料を曲げ、イソオクタンなどの溶媒を使用し、高温、例えば約70℃を超える温度を用いることによって、促進方法において公知の材料と比較することができる。亀裂が生じるまでの暴露時間(時)は、時間で報告する。
【0026】
分子量もまた、応力亀裂抵抗の指標として使用されており、通常、分子量が増大すると、応力亀裂抵抗が増大する。メルトフローインデックス(MFI)は、分子量と相関し、容易に決定される。このように、同様のMFIを有する2種類の材料は、同様の分子量を有するとして比較することができる。本発明において、異なる組成を有する材料は、1つまたは複数の他の促進因子と組み合わせて用いることができる促進試験の他の形として、高いMFI(低分子量)にて評価することができる。メルトフロー試験の通常の条件には、温度372℃および重量5kgが含まれ、更なる詳細はASTM D−1238に記載されている。10分後に押出し成形された材料の重量(グラム)を報告する。
【0027】
本発明のフッ素系熱可塑性組成物の特定の実施形態は、約10g/10分未満、さらに好ましくは約8g/10分未満、またさらに好ましくは5g/10分未満のMFIを有する。
【0028】
本発明は、フッ素系熱可塑性組成物のメルトフローインデックスが約25g/10分未満である場合には、24時間を超える応力亀裂抵抗(試料厚さ3mm、曲げ半径5mm、80℃のイソオクタンの条件が本明細書において「SCR」として用いられる)を有するフッ素系熱可塑性ポリマーを提供する。約15g/10分未満のメルトフローインデックスを有するフッ素系熱可塑性組成物は、7日を超えるSCRを有することもさらに好ましい。約5g/10分未満のメルトフローインデックスを有するフッ素系熱可塑性組成物は、30日を超えるSCRを有することもまたさらに好ましい。
【0029】
曲げ疲労強度(「屈曲寿命」)の増大もまた、応力亀裂抵抗の増大と相関する。この試験では、フィルムストリップの重さを計り、次いでストリップが破断するまで、往復屈曲(前後)約250回/分の回数で、角度90度で屈曲する。破断するまでのサイクル回数を屈曲寿命として記録する。さらに詳細な情報は、ASTM D−2176に記載されている。
【0030】
本発明の発明者らは、特定の組成での本発明の材料が、次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
に従って、MFIの減少に伴って屈曲寿命の増大を示すことを発見した。
【0031】
一部の実施形態では、屈曲寿命はより高く、このため、この式のy−切片も0.71ではなく、1.0またはさらに1.5などと高くなる。
【0032】
このように、特定の組成がSCRおよび/または屈曲寿命の促進試験で有望な結果を示す場合、その材料のMFIを低減して、フルオロポリマー材料の意図される最終用途における応力亀裂抵抗をさらに改善することができる。比較される各材料のMFIは、MFIが低いために可能性のある性能プレミアム(performance premium)が除去されるように一致するはずである。
【0033】
上記のパラメーターに加えて、反応性末端基のレベルを低減して、処理を改善し、および/または他の利益を得ることが可能である。一般に、フルオロポリマー中で炭素原子100万個当たり約150個未満の反応性末端基のレベルが好ましい(150ppmとも示される)。所望の場合には、反応性末端基のレベルを当技術分野で公知の方法によって、10ppm以下のレベルにまで下げることができる。高い熱安定性および/または高い純度が好ましい場合など、用途によっては、低いレベルが望ましい。
【0034】
本発明は、上述のフッ素系熱可塑性組成物を提供する工程と、その組成物から物品を成形する工程と、その物品を応力亀裂剤に暴露する工程とを含む、応力亀裂抵抗を改善する方法もまた提供する。
【0035】
本発明は、(a)TFE、HFPおよびPPVEのコモノマーを提供する工程と、次いで(b)(i)約94〜約97.5モル%のTFE、約2〜約3モル%のPPVE、および約0.5〜約3モル%のHFP、または(ii)約94〜約97モル%のTFE、約0.75〜約3モル%のPPVE、および約1.5〜約3.5モル%のHFP、から選択される割合で、フッ素系熱可塑性樹脂を製造するためにコモノマーを重合する工程とを含む、フッ素系熱可塑性組成物を製造する方法もまた提供する。ダイを通して押出して、表面またはワイヤーを被覆すること、フィルムまたは管材料を形成すること、または金型に押出して、所望の形を作製することなどによって、フッ素系熱可塑性樹脂から物品を成形する工程がこれに続く。このように製造されたフルオロポリマーは、約25g/10分未満のメルトフローインデックス、24時間を超える応力亀裂抵抗および/または次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
を満たす、破断までの多回数の往復屈曲サイクルを有する。
【0036】
このように製造されたフルオロポリマーは、同様なメルトフローインデックスを有する比較のフッ素系熱可塑性組成物よりも高い応力亀裂抵抗(試料厚さ3mm、曲げ半径5mm、イソオクタン、80℃)も有する。このフッ素系熱可塑性組成物はまた、同様なメルトフローインデックスおよび高いレベルのPPVEを有する比較のフッ素系熱可塑性組成物よりも高い応力亀裂抵抗を有する。
【0037】
フルオロポリマーの配合に通常使用される、カーボンブラック、安定剤、可塑剤、顔料、潤滑剤、充填剤、および加工助剤などの添加剤を組成物中に組み込むことができる。
【0038】
本発明は、滑らかな表面、高い純度、環境応力亀裂に対する耐性が望ましい特性である半導体用途において有用である。本発明は、管材料、管継手、フィルム、およびコーティングなどの成形物品において有用である。
【0039】
本発明の目的および利点は、以下の実施例によってさらに説明するが、これらの実施例に示す特定の材料およびその量、ならびに他の条件および詳細は、本発明を過度に制限するものではない。
【実施例】
【0040】
試験法
応力亀裂抵抗(SCR)
参照により本明細書に組み込まれる、ISO 4599に記載の手順に一般に従う。厚さ3mmを有する板を360℃および49バールで圧縮成形し、次いで40℃/分で室温まで冷却した。幅6mm、長さ36mmを有する試料を板から切断し、試料の一方の面に幅方向の端から端まで深さ0.1mmに刻み目をつけた。各材料の3つの試料を半径約5mmの形に曲げ、次いで80℃のイソオクタンに浸漬した。一定間隔をあけて試料をチェックし、応力亀裂が視覚によって明らかになるまでの時間(時)を3つの試料それぞれについて記録した。別段の指定がない限り、3つの試料の亀裂までの平均時間(時)を報告した。
【0041】
メルトフローインデックス(MFI)
温度372℃、質量5kgでティニウス・オルセン(Tinius Olsen)押出しプラストメーターを使用して、ASTM D−1238に記載の方法論に従った。その結果をg/10分で示す。
【0042】
屈曲寿命
曲げ疲労強度(「屈曲寿命」)試験を、1967年設立のフランク(Frank)社製の956モデル、No.102装置を使用して行った。幅15mm、厚さ1.0mm、最小長さ100mmを有するフィルムのストリップを試験した。接着ストリップを使用して、フィルムカッターのドラムにおよそDIN A5サイズのフィルム試料を保持し、引削り刀システムを所定の位置に設置し、切断ドラムを回転させて、予めセットされたナイフ分離にてストリップを作製した。フィルムのストリップを曲げ疲労(フランク(Frank)社)装置のねじクランプに留め、約1530gのばね上重量で負荷をかけた。計量したフィルムのストリップを、破断が生じるまで、折り曲げ回数250回/分の往復屈曲にて両方向に角度90度で、クランプ装置において屈曲した。装置のカウンターによって、破断までの往復屈曲回数を記録した。材料の曲げ疲労強度または屈曲寿命は、3つの試料についての破断までの往復屈曲の平均回数(屈曲寿命サイクル)である。
【0043】
表面粗さ
押出し成形した管材料の内壁を表面粗さについて評価した。試料をかみそりの刃で切断し、Au−Pdで2回、それぞれ30秒間コーティングした。光干渉法、VSIモード(Wyko NT330光学プロファイラー(Optical Profiler)を用いて、試料を撮像した。平均レベルからの表面の絶対偏差の平均として定義される絶対粗さRaを各試料について計算した。
【0044】
[実施例1]
フルオロポリマーの製造
インペラー式攪拌機を備えた総容積40Lを有する重合反応器に、脱イオン水30Lおよびパーフルオロクタン酸アンモニウムの30重量%溶液122gを装入した。その反応器を密閉し、排気し、窒素でパージし、次いで70℃に加熱した。
【0045】
液体CF2=CFOCF2CF2CF3(PPVE−1)240gおよび0.02バールのエタンを反応器にポンプ注入し、続いて全圧12.0バールに達するまでTFEを導入しながら攪拌した。次いで、全圧17.0バールに達するまでHFPを導入した。脱イオン水100mLに溶解した過流酸アンモニウム(APS)2gをポンプ注入することによって重合を開始した。圧力が下がり始めた場合には、TEF/PPVE/HFPの目標比に従って、追加のTFEを添加して、全圧17.0バールに維持した。容器の壁を冷却することによって、発生した熱を放散して、温度を70℃に維持した。合計12kgのTFEを反応器に供給した後、モノマー供給を止め、反応器の圧力を解放し、反応器を窒素で数回フラッシュする。得られた量が42kgの、固体含有率31%を有するポリマー分散液を反応器の底から排出した。その分散液を180L攪拌容器に移した後、脱イオン水および濃塩酸200mLを添加することによって、容積を100Lに増やした。固体が水相から分離するまで、分散液を攪拌した。
【0046】
攪拌後に沈殿した凝集剤粉末を石油留分6.9Lで粒状にし、蒸気を用いて、その石油留分を除去し、次いで脱イオン水100Lで激しくかつ完全に攪拌することによって、その顆粒をそれぞれ6回洗浄した。その湿った粉末を窒素下で250℃にて12時間乾燥させた。これによって、FTIRによって決定されるように、PPVE含有率2.9重量パーセント(重量%)(1.1モル%)、HFP含有率4.3重量%(3.0モル%)を有し、残りはTFEである、本発明によるターポリマー12.1kgが得られた。
【0047】
コポリマーのメルトフローインデックス(MFI)を決定した結果、25g/10分であり、応力亀裂抵抗は3日を超えた(81時間)。DSCによるコポリマーの融点は、284℃であり、300℃を超える融解ピークは現れなかった。
【0048】
[実施例2]
実施例1と同様にこれを製造し、PPVE4.7重量%(1.8モル%)、HFP2.7重量%(1.9モル%)を有し、残りはTFEであるフルオロポリマーを得た。コポリマーのメルトフローインデックス(MFI)を決定した結果、22g/10分であった。この材料は、5ヶ月を超える期間、応力亀裂抵抗試験にかけられた後でさえ、破断の徴候を示さなかった。
【0049】
実施例2では、PPVEおよびHFPの量を変更することによって、より長い応力寿命を有する材料が得られることが示された。コポリマーの融点は、DSCによれば290℃であり、300℃を超える融解ピークは現れなかった。
【0050】
[比較例1〜2]
比較例1(CE1)はダイネオン(Dyneon)(商標)PFA X 6525Nであり、比較例2(CE2)はダイネオン(Dyneon)(商標)PFA 6515Nであって、どちらもミネソタ州オークデールのダイネオンLLC(Dyneon LLC,Oakdale,MN)から市販されているが、HFPが添加されないであろうことを除いては、実施例1と同様にこれらを調製しておくことができる。各材料はPPVE3.6重量%であり、それぞれで残りはTFEであった。CE1は24g/10分のMFIを有し、CE2は15g/10分のMFIを有した。CE1の材料は、イソオクタンへの最初の暴露でひび割れし、CE2の材料は24時間の応力亀裂抵抗を示した。
【0051】
[比較例3]
これは、PPVE3.1重量%、HFP0.4重量%を有し、残りがTFEであるフルオロポリマーであって、ヘキスト(Hoechst)社からPFA6515として既に販売されているが、実施例1に記載のようにそれを調製しておくことができる。比較例3(CE3)は15g/10分のMFIを有し、かつSCR試験への最初の暴露で破断を示した。
【0052】
実施例1のターポリマーは比較例1〜3よりも高いMFI(したがって、低い分子量)を有し、著しくかつ予想外に、応力亀裂抵抗試験においてそれらを凌いだ。それらの分子量が高いことに加えて、比較材料のすべてが、実施例1よりも高いレベルのPPVEを含有した。
【0053】
これらの実施例から、少量のHFPを添加することによって、PFAの応力亀裂抵抗が著しく向上することが示されている。
【0054】
【表1】
【0055】
[実施例3]
実施例1と同様にこれを調製し、PPVE5.5重量%(2.2モル%)、HFP2.1重量%(1.5モル%)を有し、残りがTFEであるフルオロポリマーを得た。そのコポリマーのメルトフローインデックス(MFI)を決定した結果、3.4g/10分であった。コポリマーの融点は、DSCによれば280℃であり、300℃を超える融解ピークは現れなかった。
【0056】
[比較例4]
実施例1と同様にこれを調製し、PPVE6.7重量%を有し、残りがTFEであるフルオロポリマーを得た。そのコポリマーのメルトフローインデックス(MFI)を決定した結果、実施例3と同じ3.4g/10分であった。
【0057】
【表2】
【0058】
実施例3〜比較例4(CE−4)のターポリマーを比較することによって、添加されたHFPを有し、かつ低いレベルのPPVEを有する同じMFIでの材料は向上した屈曲寿命を有することが実証されており、測定値は応力亀裂抵抗に関連することが知られている。
【0059】
さらに、CE−4は、どちらも300℃を超える2つの融解ピークを有し、そのために実施例3の材料よりも加工が難しくなる。このように、PPVEレベルが増大すると、300℃を超える複数の融解ピークが生じ、加工が難しくなる。
【0060】
[実施例4]
大きなスケールで製造したことを除いては、これを実施例1と同様に調製し、PPVE5.6重量%(2.2モル%)、HFP1.3重量%(0.9モル%)を有し、その残りがTFEであるフルオロポリマーを得た。そのコポリマーのメルトフローインデックス(MFI)を決定した結果、2.5g/10分であった。コポリマーをフッ素で処理して、反応性末端基のレベルを低減した。
【0061】
デービススタンダード押出し機(Davis Standard extruder)を用いて、その材料のペレットを、外径0.5インチ(12.7mm)、壁厚さ0.06インチ(1.5mm)の管材料に押出し成形した。その押出し機は、直径1.5インチ(38.1mm)の従来の混合スクリュー、長さ/直径比26、および圧縮比2.6:1を有した。ダイの外径および内径はそれぞれ、1.580インチ(40mm)および1.185インチ(30mm)であった。押出しスクリュー速度は20.5rpmであった。温度プロフィールおよび他の押出し条件を表3に示す。管材料を周囲温度の再循環水の冷却タンク内で急冷した。管の内壁の表面粗さを光干渉法によって評価し、表3にまとめる。
【0062】
コポリマーの融点は、DSCによれば289℃であり、300℃を超える融解ピークは現れなかった。反応性末端基の濃度を測定した結果、10ppmであった。
【0063】
[比較例5]
これは、ミネソタ州オークデールのダイネオンLLC(Dyneon LLC,Oakdale,MN)からダイネオン(Dyneon)(商標)PFA X6502 UHPとして市販されている(少量(4.2重量%)のPPVEを有するTFE)PFAコポリマーである。このコポリマーは、310℃の融点を有し、このコポリマーのMFIは2.2g/10分であった。管材料を実施例4と同様に押し出し、内壁の表面粗さを光干渉法によって評価し、表3にまとめた。
【0064】
【表3】
【0065】
絶対粗さRaを比較すると、同様な条件下で押出しした場合に比較例5と比較して、実施例4の組成物によって、その材料を管材料に押出し成形すると滑らかな表面が得られることが実証されている。
【0066】
本発明の種々の修正形態および変更を、本発明の範囲および原理から逸脱することなく加えることができることは当業者には明らかであるだろう。本発明は、上述の例示的な実施形態に過度に制限されるものではないことを理解されたい。すべての出版物および特許が、あたかも個々の出版物および特許が具体的かつ個々に参照により組み込まれるように指示されるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (10)
- 約94〜約97.5モルパーセント(モル%)のテトラフルオロエチレン、
約2〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、および
約0.5〜約3モル%のヘキサフルオロプロピレン
から誘導される共重合単位を含むフッ素系熱可塑性組成物であって、次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
を満たす、破断までの多回数の往復屈曲サイクルを有する、フッ素系熱可塑性組成物。 - 約94〜約97モルパーセント(モル%)のテトラフルオロエチレン、
約0.75〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、および
約1.5〜約3.5モル%のヘキサフルオロプロピレン
から誘導される共重合単位を含むフッ素系熱可塑性組成物であって、次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
を満たす、破断までの多回数の往復屈曲サイクルを有する、フッ素系熱可塑性組成物。 - (i)約94〜約97.5モル%のテトラフルオロエチレン、約2〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、約0.5〜約3モル%のヘキサフルオロプロピレン、または
(ii)約94〜約97モル%のテトラフルオロエチレン、約0.75〜約3モル%のパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)、および約1.5〜約3.5モル%のヘキサフルオロプロピレン
から誘導される共重合単位から本質的になるフッ素系熱可塑性組成物であって、次式、
log(屈曲寿命サイクル)≧0.71+4.0*(MFI(-0.294))
を満たす、破断までの多回数の往復屈曲サイクルを有する、フッ素系熱可塑性組成物。 - 前記フッ素系熱可塑性組成物が、DSCにより測定された約300℃を超える有意な融解ピークを欠くこと、少なくとも270℃の融点、光干渉により測定された約150nm未満の表面粗さ、同様なメルトフローインデックスを有する比較のフッ素系熱可塑性組成物よりも高い応力亀裂抵抗、同様なメルトフローインデックスおよびより高いレベルのPPVEを有する比較のフッ素系熱可塑性組成物よりも高い応力亀裂抵抗、および5g/10分未満のメルトフローインデックスと合わせて30日を超える応力亀裂抵抗から選択される少なくとも1つの特性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物。
- CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF3、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3、CF2=CFOCF2CF2OCF3、およびCF2=CFOCF2CF2CF2OCF3からなる群から選択される1種または複数種のコモノマーをさらに含む、請求項4に記載の組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物を含む物品。
- a)請求項1〜5のいずれか一項に記載の組成物を提供する工程と、
b)前記組成物から物品を成形する工程と、
を含む応力亀裂抵抗を向上させる方法であって、前記物品が任意に、管材料、管継手、フィルム、およびコーティングから選択される形状を有する方法。 - 前記物品を応力亀裂剤に暴露する工程をさらに含む請求項7に記載の方法であって、任意に、前記応力亀裂剤が、アルカン、低級アルコール、およびフッ素化界面活性剤から選択される方法。
- 物品を暴露する前記工程が、応力亀裂を生じることなく、少なくとも30日間持続する、請求項7または8に記載の方法。
- 前記フッ素系熱可塑性物品が、DSCにより測定された300℃を超える有意な融解ピークを欠くこと、少なくとも270℃の融点;光干渉により測定された約150nm未満の表面粗さ、同様なメルトフローインデックスを有する比較のフッ素系熱可塑性物品よりも高い応力亀裂抵抗、同様なメルトフローインデックスおよびより高いレベルのPPVEを有する比較のフッ素系熱可塑性物品よりも高い応力亀裂抵抗、および5g/10分未満のメルトフローインデックスと合わせて30日を超える応力亀裂抵抗から選択される少なくとも1つの特性を有する、請求項7または8に記載の方法。
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