JP2019506315A - 組成物及び作製方法 - Google Patents

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Abstract

複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、欠陥の無い外面を有し、該複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する。かかる複合材の実施形態は、例えば、電子デバイス、食品、ポリマー、電気デバイスを絶縁すること、またはポリマーをヒートシールすること、のための加工補助としての用途を見出すことができる。【選択図】図１

Description

本開示は、補強織物と、フルオロポリマーフィルム、コーティング、またはそれらの組み合わせとを含む複合材に関する。
複合構造は、特に、様々な用途用の加工補助のための、またはレドームもしくは伸縮継手のような最終製品として、多数の用途を有する。複合構造は、長期間にわたって外力に耐えなければならない。例えば、多くの複合構造は、過酷な化学物質及び／または加工環境と接触する。このように、抵抗層、例えばフルオロポリマーで作製された抵抗層は、産業界で広く使用されている。フルオロポリマーは、過酷な環境から複合補強材を保護するために、耐薬品性、耐熱性、耐久性離型（ｄｕｒａｂｌｅ ｒｅｌｅａｓｅ）、電気絶縁性、耐久疎水性、及び低摩擦係数等の多くの望ましい特性を有する。例えば、複合補強構造において使用される場合、フルオロポリマー層は、過酷な環境において加工補助または最終製品として使用すると、複合材の完全性及び性能を維持することに役立つことができる。所望の特性に従って複合構造を調整することは課題となり得る。
したがって、加工補助または最終製品としての物理的要求を、露出した層にとって望ましい特性と組み合わせることができる改善された複合構造を提供することが望ましいであろう。
第１の態様では、複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂を有する外面を有し、該複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する。
第２の態様では、複合材を製造する方法は、第１のフルオロポリマーの第１の層を準備することと、補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層を第１の層の上に重ねることと、第２のフルオロポリマーの第３の層を、第１の層とは反対の第２の層の上に重ねてスタックを形成することと、該スタックを２つの実質的に平行な表面を介して連続的に圧縮かつ加熱して少なくとも３メートルの連続長の複合材を形成することと、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、０．５平方インチ当たり５０個未満の表面亀裂を有する外面を有する。
第３の態様では、電子デバイスを製造するための装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、１００平方メートル当たり高さ寸法における０．１ｍｍの３つ未満の表面突起と、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、を有する外面を有し、該複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する。
第４の態様では、食品を加工するための装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、総厚１０ミルを有する複合材の場合、約０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性と、を有する外面を有する。
第５の態様では、ポリマーを加工するための装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、総厚１０ミルを有する複合材の場合、約０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性と、を有する外面を有する。
第６の態様では、電子デバイスを絶縁するための装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、該複合材は、総厚１０ミルを有する複合材の場合、少なくとも１０００ボルト／ミルの絶縁耐力を有する。
第７の態様では、ヒートシール可能なポリマーを加工するための装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂を有する外面を有し、該複合材は、２０マイクロインチ未満の表面平滑性Ｒａ値を有する。
本開示は、添付の図面を参照することによって、より十分に理解され得、その多くの特徴及び利点が当業者に明らかにされよう。
複合材の例示的な実施形態の概略断面図である。 複合材の例示的な実施形態の概略断面図である。 複合材の例示的な実施形態の概略断面図である。 未加工の対照材料と比較した例示的な加工した複合材のピンオンディスク摩耗試験によって測定された摩擦係数のグラフ図である。 未加工の対照材料と例示的な加工した複合材とを比較している光学顕微鏡像である。 未加工の対照材料と例示的な加工した複合材とを比較している光学顕微鏡像である。
異なる図面における同じ参照番号の使用は、類似または同一のアイテムを示している。
図と組み合わせた以下の説明を、本明細書で開示される教示の理解を助けるために提供する。以下の考察では、教示の特定の実装及び実施形態に焦点をあてる。この焦点は、教示を説明するのを助けるために提供され、教示の範囲または適用可能性に関する限定として解釈されるべきではない。
本明細書で使用される場合、「含む、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる、備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む、挙げられる（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる、挙げられている（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはその任意の他の変形は、オープンエンドの用語であり、「・・・・が挙げられるが、これらに限定されない」という意味と解釈すべきである。これらの用語は、「から本質的になる」及び「からなる」というより限定的な用語を包含する。一実施形態では、一覧の特徴を含む方法、物品、もしくは装置は、必ずしもそれらの特徴に限定されるものではなく、明示的に列挙されていない他の特徴または方法、物品、もしくは装置に固有な他の特徴を含むことができる。さらに、相反することが明示的に述べられていない限り、「または」は、排他的なまたはではなく、包括的なまたはを意味する。例えば、条件Ａまたは条件Ｂは、以下のうちのいずれか１つによって満たされる：Ａは真であり（または存在する）かつＢは偽である（または存在しない）、Ａは偽であり（または存在しない）かつＢは真である（または存在する）、及びＡとＢの両方とも真である（または存在する）。
また、「ａ」または「ａｎ」という不定冠詞の使用は、本明細書に記載される要素及び成分を記載するために用いられる。これは、単に、便宜上及び本発明の範囲の一般的な意味を付与するために行われる。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形はまた、それが他の意味であることが明らかでない限り、複数形も含み、またはその逆も含む。例えば、本明細書で単一のアイテムが記載されているとき、単一のアイテムの代わりに２つ以上のアイテムを使用してもよい。同様に、本明細書で２つ以上のアイテムが記載される場合、２つ以上のアイテムを単一のアイテムで置換してもよい。
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じである。材料、方法、及び実施例は、例示的なものに過ぎず、限定することを意図していない。本明細書に記載されていない限り、特定の材料及び加工行為に関する多くの詳細は、従来のものであり、構造技術及び対応する製造技術の範囲内にある参考図書及び他の情報源において見出すことができる。特に明記しない限り、すべての測定値は約２５℃におけるものである。
一実施形態では、複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層を含む。複合材は、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層をさらに含むことができる。複合材は、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層をさらに含むことができる。第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、実質的に欠陥の無い望ましい外面を有する。本明細書で使用される「欠陥」とは、表面亀裂、ボイド、突起、またはそれらの組み合わせを指す。一実施形態では、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり５０個未満の表面亀裂を有する第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの外面を有する。さらなる実施形態では、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの外面は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると１００平方メートル当たり高さ寸法における０．１ｍｍの最大３つの表面突起を有する。さらに、複合材は、有利な長さ、例えば少なくとも約２メートル、少なくとも約３メートル、少なくとも約４メートル、少なくとも約５メートル、またはそれを超える有利な長さを有する。
図１を参照すると、複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層１０２を含む。任意の合理的なフルオロポリマーが想定される。一実施形態では、第１のフルオロポリマーは、任意のフルオロポリマーであることができる。特定の実施形態では、第１のフルオロポリマーは、任意の非溶融加工性フルオロポリマーであることができる。本明細書で使用される「非溶融加工性」とは、フルオロポリマーを指し、それが流動するようにその融点に達したときに十分に軟化しない任意のフルオロポリマーである。一実施形態では、非溶融加工性フルオロポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）、またはそれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、第１のフルオロポリマーは、ＰＴＦＥ、ｍＰＴＦＥ、またはそれらの組み合わせから本質的になる。より特定の実施形態では、第１のフルオロポリマーは、ＰＴＦＥ、ｍＰＴＦＥ、またはそれらの組み合わせからなる。
別の実施形態では、第１のフルオロポリマーは、溶融加工性フルオロポリマーをさらに含む。任意の溶融加工性フルオロポリマーが想定され、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）、それらのブレンド、コポリマー、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。特定の実施形態では、溶融加工性フルオロポリマーは、フルオロポリマーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で存在する。
第１のフルオロポリマーを提供する任意の方法としては、例えば、キャスティング、スカイビング、または押出が挙げられる。別の実施形態では、第１のフルオロポリマーは、乾燥粉末コーティングとして提供される。一実施形態では、第１のフルオロポリマーは、乾燥粉末コーティングとして部分的に提供することができ、例えば、乾燥粉末コーティングの一部は、分散コーティングであることができ、残部は粉末コーティングである。任意の合理的な厚さが、第１の層１０２に関して想定される。１つの特定の実施形態では、層１０２の厚さは、約０．０５ｍｍ〜約２．０ｍｍ、例えば約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍ、またはさらに約０．２ｍｍ〜約２．０ｍｍの範囲である。第１の層１０２の厚さは、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
複合材は、補強織物の少なくとも１つのプライを含む第２の層１０４をさらに含む。一実施形態では、第２の層１０４は、第１の層１０２と直接接触している。補強織物は、合理的な材料を含むことができる。例えば、補強織物は、フルオロポリマー繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つの糸（ｙａｒｎ）を含む。一実施形態では、少なくとも１つの糸は、ガラス繊維である。一実施形態では、補強織物のフルオロポリマー繊維としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、テトラフルオロ−エチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＭＦＡ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、またはそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。一実施形態では、補強織物としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）、またはそれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、補強織物のプライ１０４は、任意の合理的な厚さを有することができる。特定の実施形態では、補強織物のプライ１０４は、少なくとも約０．０４ｍｍ、例えば少なくとも約０．０８ｍｍ、少なくとも約０．１２ｍｍ、少なくとも約０．１６ｍｍ、少なくとも約０．２０ｍｍ、少なくとも約０．２４ｍｍ、少なくとも約０．２８ｍｍ、少なくとも約０．３２ｍｍ、または少なくとも約０．３６ｍｍの厚さを有することができる。別の実施形態では、補強織物のプライ１０４は、約１ｍｍ以下、例えば約０．８ｍｍ以下、約０．６ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２６ｍｍ以下、または約０．２２ｍｍ以下の厚さを有することができる。１つの特定の実施形態では、その厚さは、約０．０４ｍｍ〜約１．０ｍｍ、例えば約０．０８ｍｍ〜約１．０ｍｍ、またはさらに約０．２０ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲であることができる。補強織物のプライ１０４の厚さは、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
例示的な実施形態では、補強織物の層１０４は、糸、例えば経糸１０４２及び緯糸１０４４のアセンブリを含む。経糸１０４２及び緯糸１０４４の任意の構成が想定される。一実施形態では、経糸１０４２及び緯糸１０４４は、織布または不織布であることができる。実施形態では、経糸及び緯糸は、任意の角度付き配向（ａｎｇｌｅｄ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）、例えば直交配向であることができ、すなわち、すべての経糸方向と緯糸方向との間の角度は約９０°である。別の実施形態では、経糸方向と緯糸方向との間の角度は、非直交であることができ、すなわち、その角度は０°〜９０°である。例えば、一実施形態では、経糸方向と緯糸方向との間の斜めの角度は、約４５°であることができる。また、複合材は、互いに重なり合っている補強織物の任意の数のプライを含むことも企図される。例えば、また、任意の数のプライの場合には、アセンブリは、直行経糸／緯糸織物及び非直交経糸／緯糸織物を含むことができる、ことも企図される。
一実施形態では、経糸１０４２または緯糸１０４４は、想定される任意の厚さを有する。例えば、経糸１０４２または緯糸１０４４は、同じ厚さまたは異なる厚さを有することができる。実施形態では、いずれの厚さも、少なくとも約０．０２ｍｍ、例えば少なくとも約０．０４ｍｍ、少なくとも約０．０６ｍｍ、少なくとも約０．０８ｍｍ、または少なくとも約０．１ｍｍであることができる。別の実施形態では、糸の厚さは、約０．３ｍｍ以下、例えば約０．２８ｍｍ以下、約０．２６ｍｍ以下、約０．２４ｍｍ以下、約０．２２ｍｍ以下、または約０．２ｍｍ以下であることができる。１つの特定の実施形態では、糸の厚さは、約０．１６ｍｍ〜約０．１８ｍｍの範囲であることができる。糸の厚さは、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
任意の合理的な重量が、プライに関して想定される。一実施形態による各プライは、少なくとも約１００ｇ／ｍ２、例えば少なくとも約１２０ｇ／ｍ２、少なくとも約１６０ｇ／ｍ２、少なくとも約２００ｇ／ｍ２、少なくとも約２４０ｇ／ｍ２、または少なくとも約３００ｇ／ｍ２の重量を有することができる。別の実施形態では、プライは、約５００ｇ／ｍ２以下、約４８０ｇ／ｍ２以下、約４６０ｇ／ｍ２以下、約４４０ｇ／ｍ２以下、約４２０ｇ／ｍ２以下、または約４００ｇ／ｍ２以下の重量を有することができる。１つの特定の実施形態では、その重量は、約１００ｇ／ｍ２〜約５００ｇ／ｍ２、例えば約１２０ｇ／ｍ２〜約４８０ｇ／ｍ２以下、またはさらに約２００ｇ／ｍ２以下〜約４００ｇ／ｍ２の範囲であることができる。プライの重量は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
補強織物のスレッド数（ｔｈｒｅａｄ ｃｏｕｎｔ）に関しては、プライは、経糸スレッド（ｗａｒｐ ｔｈｒｅａｄ ｃｏｕｎｔ）数及び緯糸スレッド数（ｗｅｆｔ ｔｈｒｅａｄ ｃｏｕｎｔ）を有する。任意の合理的な経糸スレッド数及び緯糸スレッド数を想定され得る。経糸スレッド数と緯糸スレッド数は、同じかまたは異なっていることができる。どちらのスレッド数も、少なくとも約１００スレッド／１０ｃｍ、少なくとも約１５０スレッド／１０ｃｍ、少なくとも約２００スレッド／１０ｃｍ、少なくとも約２５０スレッド／１０ｃｍ、少なくとも約３００スレッド／１０ｃｍ、または少なくとも約３５０スレッド／１０ｃｍであることができる。別の実施形態では、どちらのスレッド数、すなわち経糸スレッド数または緯糸スレッド数も、約６００スレッド／１０ｃｍ以下、約５５０スレッド／１０ｃｍ以下、約５００スレッド／１０ｃｍ以下、約４５０スレッド／１０ｃｍ以下、または約４００スレッド／１０ｃｍ以下である。１つの特定の実施形態では、両方の糸に関するスレッド数は、同じであり、約３２５スレッド／１０ｃｍ〜４２５スレッド／１０ｃｍの範囲である。スレッド数は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
さらに図１を参照すると、複合材は、補強織物のプライ１０４の上に重なっており、かつ第１の層１０２とは反対の第３の層１０６を含むことができる。一実施形態では、第３の層１０６は、第２の層１０４と直接接触している。一実施形態では、第３の層１０６は、第２のフルオロポリマーである。一実施形態では、第２のポリマーは、第１のフルオロポリマーについて記載した任意のフルオロポリマーであることができる。一実施形態では、第３の層１０６は、第１の層１０２と同じ材料及び厚さであることができる。別の実施形態では、第３の層１０６は、フルオロポリマーのタイプ、層を適用するモード、厚さ、またはそれらの組み合わせにおいて、第１の層１０２と異なっていることができる。
さらに図１を参照すると、一実施形態において、第１の層１０２、第３の層１０６、またはそれらの組み合わせは、少なくとも１つの充填材をさらに含むことができる。他の実施形態では、層１０２及び１０６は、同じまたは異なる充填材を含むことができる。任意の合理的な充填材が想定される。充填材は、繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、無機材料、セラミック材料、炭素、ガラス、グラファイト、酸化アルミニウム、硫化モリブデン、青銅、炭化ケイ素、織布、粉末、球、熱可塑性材料、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＯ２）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族ポリエステル（Ｅｋｏｎｏｌ）、鉱物材料、ウォラストナイト、硫酸バリウム、またはそれらの任意の組み合わせから選択することができる。一実施形態では、充填材は、任意の合理的な量で、例えば約１体積％〜約４０体積％、例えば約２体積％〜約３５体積％、例えば約３体積％〜約３０体積％の量で存在することができる。充填材の量は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。別の実施形態では、第１の層１０２、第３の層１０６、またはそれらの組み合わせは、実質的に充填材を含まず、１体積％未満である。
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、別の実施形態では、少なくとも１つの中間層が存在することができる。一実施形態では、層１０２と、糸１０４２及び１０４４から作製された補強層のプライ１０４との間に、中間層３０８が存在することができる。図示されるように、中間層３０８は、層１０２と、補強層のプライ１０４と直接接触していてもよい。図２Ｂに示した別の実施形態では、層１０２と、糸１０４２及び１０４４から作製された補強層のプライ１０４との間に１つの中間層３１０が存在することができ、また、補強層のプライ１０４と層１０６との間に中間層３１２も存在することができる。図示されるように、中間層３１０は、層１０２と、補強層のプライ１０４と直接接触していてもよい。さらに、中間層３１２は、層１０６と、補強層のプライ１０４と直接接触していてもよい。
中間層３０８、３１０、及び３１２は、任意の合理的な材料を含むことができる。特定の実施形態では、中間層３０８、３１０、及び３１２は、任意の合理的なフルオロポリマー、例えばテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、変性テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ｍＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、変性ペルフルオロアルコキシエチレン（ｍＰＦＡ）、それらのコポリマー、ブレンド、またはそれらの組み合わせである。一実施形態では、中間層は、非溶融加工性フルオロポリマーを含むことができる。中間層は、フルオロポリマーとシリコーンエラストマーとのブレンドを含むことができる。より特定の実施形態では、中間層は、フルオロポリマー−シリコーンエラストマーブレンドを含む。ある特定の実施形態では、フルオロポリマー−シリコーンエラストマーブレンドは、コーティングされた織物に改善された柔軟性を提供することができる。さらに、コーティングされた織物は、シリコーン油でコーティングすることができる。特定の実施形態では、シリコーン油は、単独で、またはフルオロポリマーとブレンドして適用することができる。ある特定の実施形態では、シリコーン油は、単独で、またはフルオロポリマーブレンドによって、コーティングされた織物の柔軟性、耐候性、またはその両方を改善することができる。実施形態では、層３１０及び３１２は、同じ材料または異なる材料であることができる。任意の厚さの中間層を想定され得る。
一実施形態では、補強織物の少なくとも一部は、中間層の表面または縁から任意の適切な深さに少なくとも部分的に埋め込むことができる。例えば、補強織物の少なくとも一部分を、中間層の表面または縁から約０．３ミル〜約１０．０ミルまで埋め込むことができる。例えば、補強織物を中間層に部分的または実質的に埋め込んで、中間層の表面または縁から適切な深さに部分的または実質的に埋め込まれた補強織物を有する複合材を提供することができる。一実施形態では、中間層は、補強織物の糸のアセンブリ間に複数の隙間を実質的に含ませる。
図１、２Ａ、及び２Ｂを参照すると、複合材は、少なくとも約０．３ｍｍ、例えば少なくとも約０．４ｍｍ、少なくとも約０．５ｍｍ、少なくとも約０．６ｍｍ、少なくとも約０．７ｍｍ、少なくとも約０．８ｍｍ、少なくとも約０．８５ｍｍ、少なくとも約０．９ｍｍ、または少なくとも約０．９５ｍｍの総厚を有することができる。別の実施形態では、総厚は、約２．０ｍｍ以下、例えば約１．８ｍｍ以下、約１．６ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１．４ｍｍ以下、約１．３ｍｍ以下、約１．２ｍｍ以下、約１．１５ｍｍ以下、または約１．１ｍｍ以下である。１つの特定の実施形態では、総厚は、約０．８５ｍｍ〜約１．１５ｍｍの範囲であることができる。複合材の総厚は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
図１には３つの層として示されているが、任意の数の層が想定される。例えば、複合材は、少なくとも３つの層、少なくとも４つの層、またはさらにより多くの数の層を含む。層の数は、複合材に関して所望される最終特性に依存する。一実施形態では、第１の層、第２の層、第３の層、及び中間層として記載される任意の数の層が想定される。複合材は、他の層をさらに含むことができる。他の層としては、例えば、ポリマー層、補強織物、接着層、バリア層、耐薬品層、金属層、それらの任意の組み合わせ等が挙げられる。任意の追加層を提供する任意の合理的な方法が、想定され、選択した材料によって決まる。例えば、追加の層は、溶融加工性フルオロポリマー、非溶融加工性フルオロポリマー、またはそれらの組み合わせ等のフルオロポリマー材料の追加のポリマー層であってもよい。任意の厚さの他の層を想定され得る。
図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すると、複合材は、任意の合理的な方法によって調製することができる。例えば、複合材は、任意の合理的な時間、温度、及び圧力を制御したラミネーションプロセスを用いて調製することができ、そこでは層１０２、補強織物のプライ１０４、及び層１０６がアセンブルされ、任意選択的に、中間層３０８、３１０、及び３１２を形成するための材料を含む。層１０２及び１０６を提供する任意の方法は、選択される材料に応じて、キャスティング、スカイビング、または押出等が想定される。一実施形態では、層１０２及び１０６は、乾燥粉末コーティングされる。一実施例では、層１０２及び１０６は、焼結されるかまたは焼結されない。一実施例では、任意選択的な中間層３０８、３１０、及び３１２は、想定される任意の方法によって形成される。例えば、中間層３０８、３１０、及び３１２は、前駆体によって形成されてもよく、かかる前駆体は、中間層材料の乾燥粉末形態であることができる。中間層３０８、３１０、及び３１２は、キャスト、スカイビング、または押出することもできる。一実施例では、中間層３０８、３１０、及び３１２は、焼結されるかまたは焼結されない。一実施形態では、中間層３０８、３１０、及び３１２は、層１０２及び／または１０６は、置き換えられてもよく、但し、複合材は、非溶融加工性フルオロポリマーを含む少なくとも１つの外面層を含む。
一実施形態によれば、複合材を製造するためのプロセスは、第１のフルオロポリマーの第１の層を提供することを含み、層１０２をもたらす。次いで、糸１０４２及び１０４４を含む補強織物１０４の少なくとも１つのプライが、第１の層１０２上に適用される。その後、プロセスの完了時に、層１０６になる第２のフルオロポリマーの層が適用される。したがって、第１のフルオロポリマー１０２、プライ１０４、及び第２のフルオロポリマー１０６のアセンブリは、プレラミネーションスタックを形成する。プレラミネーションスタックは、中間層３０８、３１０、及び３１２を含んでも、または含まなくてもよい。層のうちのいずれかをアセンブルする前に、表面処理を適用して層間の接着強度を高めてもよい。例えば、補強織物のプライ１０４は、第３の層１０６の上に重ねる前に、任意の合理的な方法によって表面処理してもよい。
時間−圧力−温度を制御したラミネーションプロセスでは、任意の合理的な条件が想定される。例示的な実施形態では、プレラミネーションスタックは、２つの実質的に平行な表面の間で連続的に圧縮される。任意の合理的な圧力が想定される。一実施形態では、圧縮の圧力は、少なくとも約０．５ＭＰａ、例えば少なくとも約１ＭＰａ、例えば少なくとも約２ＭＰａ、例えば少なくとも約３ＭＰａ、または少なくとも約４ＭＰａである。別のプロセス例では、圧力は、約８ＭＰａ以下、例えば約６ＭＰａ以下、または約４ＭＰａ以下である。一実施形態では、圧縮の圧力は、約０．５ＭＰａ〜約８．０ＭＰａである。圧力は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
同時に、圧縮されたプレラミネーションスタックは、連続的に加熱される。例えば、圧縮されたプレラミネーションスタックは、少なくとも約２００℃、例えば少なくとも約２５０℃、例えば少なくとも約３００℃、例えば少なくとも約３４０℃、少なくとも約３６０℃、少なくとも約３８０℃、または少なくとも約４００℃まで加熱することができる。一実施形態では、温度は、約２００℃〜約４００℃の範囲である。別のプロセスの例では、圧縮されたプレラミネーションスタックは、約３４０℃以下、例えば約３２０℃以下、または約３００℃以下に加熱することができる。その温度は、上記したいずれかの最小値と最大値との間の範囲内にあり得ることが理解されよう。
ラミネーションプロセスをさらに参照すると、プレラミネーションスタックは、少なくとも１０秒間、例えば少なくとも約２０秒間、例えば少なくとも約３０秒間、例えば少なくとも約４５秒間、または少なくとも６０秒間、上記のように連続的に圧縮かつ加熱することができる。
別のプロセス例では、加熱後、該スタックを第２の温度まで冷却することができる。例えば、スタックは、約３００℃以下、例えば約２００℃以下、約１５０℃以下、または約５０℃以下まで冷却することができる。冷却は、少なくとも５℃／秒及び２０℃／秒以下の冷却速度で行うことができる。一実施形態では、スタックは、圧力下で、例えば上記した圧縮の連続圧力下で、冷却することができる。別の実施形態では、スタックは、加圧せずに冷却することができる。
特定の実施形態では、複合材を製造するためのプロセスは、延在長さ（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｌｅｎｇｔｈ）での連続プロセスを可能にする。複合材の延在長さは、少なくとも約２メートル、少なくとも約３メートル、少なくとも約４メートル、少なくとも約５メートルであり、またはさらにそれらを超える。連続長に加えて、複合材は、いくつかの望ましい特性を有する。複合材は、最終用途に応じて任意の望ましい特性を提供するように調整することができる。例えば、複合材は、欠陥の無い表面、層間の接着強さ、層間の凝集強さ、蒸気透過性、屈曲寿命、耐磨耗性、及び表面平滑性等の望ましい特性の任意の組み合わせを有することができる。
一実施形態では、複合材は、層間で接着強さを有することができる。例えば、複合材は、増加した層間接着を有することができる。「層間」は、補強織物と中間層との間の接合面と定義される。別の実施形態では、複合材は、層間に凝集強さを有することができる。本明細書で使用される「凝集強さ」とは、第１の層と、第２の層と、第３の層との間の結合が消失する前に、各それぞれの層の材料が断裂することを示している。特定の実施形態において、層間の接着強さ及び凝集強さは、複合材におけるブリスタリング及び層間剥離を低減し、さらに望ましいベルト継ぎ目強さ（ｂｅｌｔ ｓｅａｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を提供する。「ベルト継ぎ目」は、複合材の２つの端部が互いに固定されている、すなわち継ぎ合わされている界面である。
一実施形態では、複合材は、望ましい水蒸気透過性を有する。特定の実施形態では、複合材は、０．０５ｏｚ／ｍ２・日以下の水蒸気透過性を有する。
いくつかの加工補助、例えばリリースベルト及びシート、及び最終製品は、高い摩耗及び引裂きに曝される複合材の少なくとも１つの面を有する。したがって、長寿命の複合材が所望される。高周波屈曲寿命試験によって、研究室の設定において、複合材の寿命及び複合材の摩耗または疲労の開始の判定が可能になる。一実施形態では、複合材の屈曲寿命は、ＭＩＴ屈曲試験によって測定すると、少なくとも１００サイクル、例えば少なくとも１０００サイクル、例えば少なくとも５０００サイクルであり得る。一実施例では、複合材は、例えばピンオンディスク装置を用いる摩耗試験のためのＡＳＴＭ Ｇ９９−１７「標準試験法によって測定されるピンオンディスク摩耗試験で２００回転させた後に摩擦係数の１０％未満の変化として定量化された初期耐摩耗性を有する。
さらなる実施例では、複合材は、例えば、コーティングされた織物耐摩耗性に関するＴａｂｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ ＡＳＴＭ Ｄ３３８９標準試験法（回転プラットフォーム摩耗試験機）によって測定すると、織物ナックルの１００サイクルまたは１％未満の曝露後に１％未満の質量損失の耐摩耗性を有する。
複合材は、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの増加した団結性を有することができ、その増加した団結性により、フルオロポリマーのボイド及び亀裂が減少し、さらにオイルの浸透、すなわちオイルの吸上が減少し、ならびにより硬く、より耐摩耗性の表面が得られる。さらなる実施形態では、増加した団結性により、所定の複合材の厚さに関して望ましい絶縁耐力が得られる。一実施形態では、複合材の絶縁耐力の改善は、従来の入手可能な製品と比較して、少なくとも約１０％超、例えば少なくとも約２０％、またはさらには３０％超である。例えば、１０ミルの厚さを有する複合材は、１０００ボルト／ミルを超える、例えば１２００ボルト／ミルを超える絶縁耐力を有する。
さらに、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの外面は、清浄が容易で、かつ延長された剥離寿命を提供する平滑面、例えば亀裂の無い表面及びしみ汚れの無い表面を有することができる。一実施形態では、Ｒａが２０マイクロインチ以下等の表面平滑性も達成することもできる。
特定の実施形態では、複合材は特定の最終用途のために設計することができる。例えば、複合材は、電子デバイス、食品、ポリマー、工業用デバイス、または構造用物品のための加工補助等の想定される任意の合理的な装置で使用することができる。任意の加工補助が、想定され、例えば剥離シート、ベルト、テープ、またはシートであり得る。
一実施形態では、複合材は、プリント回路基板等の電子デバイスの製造のための加工補助として使用することができる。例示的な加工補助は、剥離シートまたはベルトを含む。電子デバイスの製造のための加工補助として使用される複合材のために達成される特性としては、滑らかで突起の無い表面を有する連続的な長さを含み、清浄がより容易であって、延長された剥離寿命を有する、しみ汚れの無い表面ならびに亀裂の無い表面を提供する平滑で突起の無い表面を有する連続長が挙げられる。特定の実施形態では、電子デバイスのための例示的な加工補助として使用される複合材は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると１００平方メートル当たり高さ寸法における０．１ｍｍの最大３つの表面突起を有する。さらに、電子デバイスのための例示的な加工補助として使用される複合材は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり最大５０の表面亀裂を有する。
別の実施形態では、複合材は、食品加工のための加工補助として使用してもよい。例示的な加工補助は、剥離シートまたはベルトを含む。食品のための加工補助として使用される複合材で達成される特性としては、第１の層と、第２の層と、第３の層との間の層間接着強さ及び凝集強さの増加が挙げられ、それにより望ましいベルト継ぎ目強さを有する複合材ではブリスタリング及び層間剥離が低減される。複合材は、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの増加した団結性をさらに有することができ、その増加した団結性により、ポリマーのボイド及び亀裂が減少し、さらにオイルの浸透、すなわちオイルの吸上が減少し、ならびにより硬く、より耐摩耗性の表面が得られる。さらに、複合材の第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、清浄が容易であり、かつ延長された剥離寿命を有する平滑面、例えば亀裂の無い表面を有する平滑面を有する。一実施形態では、食品のための例示的な加工補助として使用される複合材は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり最大５０の表面亀裂を有する。さらなる実施形態では、食品のための例示的な加工補助として使用される複合材は、０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性を有した。さらに別の実施形態では、食品加工補助として使用される複合材は、少なくとも１００サイクル、例えば少なくとも１０００サイクル、例えば少なくとも５０００サイクルの屈曲寿命［ＭＩＴ屈曲試験］、織物ナックルの１００サイクルまたは１％未満の曝露後に１％未満の質量損失の耐摩耗性［コーティングされた織物耐摩耗性に関するＴａｂｅｒ Ａｂｒａｓｉｏｎ ＡＳＴＭ Ｄ３３８９ 標準試験法（回転プラットフォーム摩耗試験機）］、及び２０マイクロインチ以下の表面平滑性（Ｒａ）を有する。一実施形態では、複合材は少なくとも約３メートルの連続長を有する。
別の実施形態では、複合材は、ポリマー加工のための加工補助として使用してもよい。例示的な加工補助は、剥離シートまたはベルトを含む。ポリマーのための加工補助として使用される複合材で達成される特性としては、ポリマーにおけるボイド及び亀裂の減少をもたらす増加した団結性が挙げられ、それはオイルの浸透、すなわちオイルの吸上を減少させ、ならびにより硬く、より耐摩耗性の表面をもたらす。さらに、複合材は、清浄が容易であり、かつ延長された剥離寿命を有する平滑面、例えば亀裂の無い表面を有する平滑面を有する。一実施形態では、食品のための例示的な加工補助として使用される複合材は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり最大５０の表面亀裂を有する。さらなる実施形態では、食品のための例示的な加工補助として使用される複合材は、０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性を有した。さらに別の実施形態では、例示的な食品加工補助として使用される複合材は、少なくとも５０００の屈曲寿命［ＭＩＴ屈曲試験］及び２０マイクロインチ以下の表面平滑性（Ｒａ）を有する。一実施形態では、複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する。
さらに別の実施形態では、複合材は、電子デバイスのための絶縁材として使用してもよい。その絶縁材の例示的な形態としては、テープまたはシートが挙げられる。絶縁材として使用される複合材で達成される特性としては、ポリマーにおけるボイド及び亀裂の減少をもたらす増加した団結性が挙げられ、それは所定の複合材の厚さに関して望ましい絶縁耐力をもたらす。例えば、該複合材は、厚さ１０ミルを有する複合材に関して少なくとも約１０００ボルト／ミルの絶縁耐力を有する。
さらに別の実施形態では、複合材は、ポリマーをヒートシールするための加工補助として使用することができる。溶融加工性ポリマーをシールするための例示的な加工補助としては、テープ、シート、またはベルトが挙げられる。さらに、複合材は、増加した団結性を有し、ポリマーにおけるボイド及び亀裂を減少させ、より硬くより耐摩耗性の表面をもたらす。さらに、複合材は、清浄がより容易であってかつ延長された剥離寿命を有する平滑面を有する。さらに、少なくとも第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせの表面は、亀裂が無く、延長された剥離寿命を提供する。一実施形態では、ポリマーをヒートシールするための例示的な加工補助として使用される複合材は、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり最大５０の表面亀裂を有する。さらなる実施形態では、ヒートシールのための例示的な加工補助として使用される複合材は、２０マイクロインチ以下の表面平滑性（Ｒａ）を有する。一実施形態では、複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する。
いくつかの用途が上記されているが、複合材は、上記の利益が望まれる任意の用途で使用することができる。一実施例では、複合材料は、最終製品であってもよい。特定の実施例では、複合材は、レドームまたは伸縮継手である。
多くの異なる態様及び実施形態が可能である。それらの態様及び実施形態のいくつかを以下で説明する。本明細書の読了後、当業者は、それらの態様及び実施形態が単なる例示であり、本発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。実施形態は、以下に列挙される項目のうちの任意の１つ以上に従うことができる。
実施形態１．複合材であって、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層と、を含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、実質的に欠陥の無い外面を有する、複合材。
実施形態２．複合材を製造する方法であって、第１のフルオロポリマーの第１の層を準備することと、補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層を第１の層の上に重ねることと、第２のフルオロポリマーの第３の層を第１の層とは反対の第２の層の上に重ねてスタックを形成することと、該スタックを、２つの実質的に平行な面によって、約０．５ＭＰａ〜約８ＭＰａの圧力で連続的に圧縮し、約２００℃〜約４００℃の温度で加熱して、少なくとも３メートルの連続長の複合材を形成することと、を含む、方法。
実施形態３．複合材が、第１の層と、第２の層と、第３の層との間に凝集強さを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態４．複合材が、第１の層と、第２の層と、第３の層と、またはそれらの組み合わせとの間に接着強さを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態５．複合材が、ピンオンディスク摩耗試験において２００回転を受けた後に摩擦係数の１０％未満の変化として定量化された初期摩耗抵抗性を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態６．複合材が、織物ナックルの１００サイクル後または１％未満の曝露後に１％未満の質量損失の耐摩耗性を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態７．複合材が、１０ミルの総厚を有する複合材に関して約０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態８．第１の層及び第３の層が、第１の層と第３の層との厚さにわたって亀裂及びボイドが実質的に無い、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態９．第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせが、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、１００平方当たり高さ寸法における０．１ｍｍの最大３つの表面突起とを有する外面を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１０．複合材が、１０ミルの総厚を有する複合材に関して少なくとも１２００ボルト／ミルの絶縁耐力を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１１．第１の層の外面及び第３の層の外面が、２０マイクロインチ以下の表面粗さＲａを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１２．複合材が、ＭＩＴ屈曲試験によって測定すると、少なくとも５０００サイクルの屈曲寿命サイクルを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１３．第１のフルオロポリマー及び第２のフルオロポリマーが、非溶融加工性である、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１４．非溶融加工性フルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１３に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１５．第１のフルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）を含む、実施形態１４に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１６．第２のフルオロポリマーが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）を含む、実施形態１４に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１７．第１のフルオロポリマー、第２のフルオロポリマー、またはそれらの組み合わせが、第１のフルオロポリマー及び第２のフルオロポリマーの総重量に基づいて約１０重量％以下の量で溶融加工性フルオロポリマーをさらに含む、実施形態１３に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１８．第１のフルオロポリマー、第２のフルオロポリマー、またはそれらの組み合わせが、充填材をさらに含む、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態１９．充填材が、繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、無機材料、セラミック材料、炭素、ガラス、黒鉛、酸化アルミニウム、硫化モリブデン、青銅、炭化ケイ素、織物、粉末、球、熱可塑性材料、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＯ２）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族ポリエステル（エコノール）、無機材料、ウォラストナイト、硫酸バリウム、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１８に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２０．充填材が、約１体積％〜約４０体積％、例えば約２体積％〜約３５体積％、例えば約３体積％〜約３０体積％の量で存在する、実施形態１８に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２１．第２の層の補強織物が、経糸方向、緯糸方向、またはそれらの組み合わせで少なくとも１つの糸を含み、その少なくとも１つの糸が、フルオロポリマー繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２２．少なくとも１つの糸が、ガラス繊維を含む、実施形態２１に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２３．経糸方向及び緯糸方向における少なくとも１つの糸が、ガラス繊維を含む、実施形態２２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２４．フルオロポリマー繊維が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）を含む、実施形態２１に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２５．補強織物が、織布または不織布である、実施形態２１に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２６．第１の層及び第２の層が、直接接触し、第２の層及び第３の層が、直接接触し、またはそれらの組み合わせである、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２７．第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせが、約０．０５ｍｍ〜約２．０ｍｍ、例えば約０．１ｍｍ〜約２．０ｍｍ、またはさらに約０．２ｍｍ〜約２．０ｍｍの厚さを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２８．補強織物が、約０．０４ｍｍ〜約１．０ｍｍ、例えば約０．０８ｍｍ〜約１．０ｍｍ、またはさらに約０．２０ｍｍ〜約０．８ｍｍの厚さを有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態２９．補強織物が、約１００ｇ／ｍ２〜約５００ｇ／ｍ２、例えば約１２０ｇ／ｍ２〜約４８０ｇ／ｍ２、またはさらに約２００ｇ／ｍ２〜約４００ｇ／ｍ２の重量を有する、実施形態１または２に従う、複合材またはその複合材を製造する方法。
実施形態３０．スタックを連続的に圧縮及び加熱することが、少なくとも２ＭＰａの圧力及びび約２５０℃〜約３８０℃の温度で、少なくとも２０秒間の第１の持続時間行われる、実施形態２の方法。
実施形態３１．第１の持続時間が、少なくとも約３０秒である、実施形態３０に従う方法。
実施形態３２．加熱後に、スタックを、約５℃／秒〜約２０℃／秒の冷却速度で第２の温度まで冷却することをさらに含む、実施形態３０〜３１に従う方法。
実施形態３３．圧力が、約２ＭＰａ〜約８ＭＰａである、実施形態３０〜３２に従う方法。
実施形態３４．第１の層及び第３の層が、キャスト、スカイビング、または押出される、実施形態２に従う方法。
実施形態３５．第１の層及び第３の層が、乾燥粉末コーティングされる、実施形態２に従う方法。
実施形態３６．第２の層が、乾燥粉末コーティングを含む、実施形態２に従う方法。
実施形態３７．乾燥粉末コーティングが、非溶融加工性フルオロポリマーを含む、実施形態３６に従う方法。
実施形態３８．第３層の上に重ねる前に、補強織物を表面処理することをさらに含む、実施形態２に従う方法。
実施形態３９．補強織物の主表面と直接接触する少なくとも１つの中間層をさらに含む、実施形態１に従う複合材。
実施形態４０．中間層が、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、変性テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン（ｍＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）、変性パーフルオロアルコキシエチレン（ｍＰＦＡ）、それらのコポリマー、ブレンド、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態３９に従う複合材。
実施形態４１．少なくとも１つの中間層が、中間層と補強織物との間の界面において接着強さを有する、実施形態３９に従う複合材。
実施形態４２．実施形態１に従う複合材を含む装置であって、電子デバイス、食品、ポリマー、工業用デバイス、または構造用物品のための加工補助である、装置。
実施形態４３．加工補助が、剥離シート、ベルト、テープ、またはシートである、実施形態４２に従う装置。
実施形態４４．電子デバイスを製造するための装置であって、該装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層とを含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、１００平方当たり高さ寸法における０．１ｍｍの最大３つの表面突起と、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり最大５０の表面亀裂とを有する外面を有し、該複合材は、少なくとも約３メートルの連続長を有する、装置。
実施形態４５．食品を加工するための装置であって、該装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層とを含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、総厚１０ミルを有する複合材の場合、約０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性とを有する外面を有する、装置。
実施形態４６．複合材が、ＭＩＴ屈曲試験によって測定すると、少なくとも５０００サイクルの屈曲寿命サイクルを有する、実施形態４５の装置。
実施形態４７．複合材が、２０マイクロインチ以下の表面平滑性Ｒａを有する、実施形態４５の装置。
実施形態４８．ポリマーを加工するための装置であって、該装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層とは反対の第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層とを含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、総厚１０ミルを有する複合材の場合、約０．０５ｏｚ／ｍ２・日未満の水蒸気透過性とを有する外面を有する、装置。
実施形態４９．複合材が、ＭＩＴ屈曲試験によって測定すると、少なくとも５０００サイクルの屈曲寿命サイクルを有する、実施形態４８の装置。
実施形態５０．複合材が、２０マイクロインチ以下の表面平滑性Ｒａを有する、実施形態４５の装置。
実施形態５１．電子デバイスを絶縁するための装置であって、該装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層に対向して第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層とを含み、該複合材は、総厚１０ミルを有する複合材の場合、少なくとも１０００ボルト／ミルの絶縁耐力を有する、装置。
実施形態５２．ヒートシール可能なポリマーを加工するための装置であって、該装置は、複合材を含み、該複合材は、第１のフルオロポリマーの第１の層と、第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、第１の層に対向して第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層とを含み、第１の層、第３の層、またはそれらの組み合わせは、Ｃｏｇｎｅｘ ５６０５ビジョンシステムによって測定すると０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂を有する外面を有し、該複合材は、２０マイクロインチ未満の表面平滑性Ｒａ値を有する、装置。
本明細書に記載される概念を以下の実施例においてさらに説明するが、以下の実施例は特許請求の範囲に記載される開示の範囲を限定するものではない。以下の実施例は、本発明のプロセス及び組成物をより十分に開示かつ教示するために提供する。それらは説明のみのためであり、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨及び範囲に具体的に影響を及ぼすことなく、わずかな改変及び変更をなし得ることが認められなければならない。
実施例１
ガラス繊維織布とＰＴＦＥフルオロポリマーコーティングとの複合材料を、浸漬コーティングプロセスによって製造する。ガラス繊維織布基材は、スタイル１２８である。最終複合材の重量は１６．５ｏｚ／平方ヤード（５６０グラム／平方メートル）であり、最終厚さは０．０１０インチである。長さ１１０ヤードのこの材料の一部を、連続ロールツーロールプロセスで４ＭＰａ（４０バール）の圧力及び５３６°Ｆ（２８０℃）の温度に曝露する実施形態２に記載した方法で加工した。元の複合材（すなわち、「対照」、実施形態２によって加工されていない）と、加工された材料の両方を、表面突起の数、表面粗さ、及び摩耗特性について評価する。
表面突起の数を材料の視覚的及び物理的検査によって評価する。作製したままの未加工の対照複合材は、１０平方メートル毎に高さ少なくとも０．１ｍｍの１．５の表面突起を有することが分かる。加工された材料は、１０平方メートル毎に高さ少なくとも０．１ｍｍの０．４表面突起を有することが分かる。これは、加工材料と未加工材料との間の表面突起の約７０％の減少である。
対照物質の平均表面粗さは１５Ｒａと測定される。加工材料は、１６Ｒａの平均粗さと同程度のレベルの表面粗さを維持した。
材料の磨耗特性を、ＡＳＴＭ Ｇ９９−１７「ピンオンディスク装置を用いた摩耗試験のための標準試験法によって試験した。性能の差は、図３に示すような２つの材料に関する摩擦係数のプロットを比較することによって最も良く示される。対照材料の平均摩擦係数は約０．１で始まり、試験を開始すると急速に約０．１６に増加するが、加工されたサンプルは最初の２００回転の試験の間、約０．０６の摩擦係数を維持する。したがって、加工されたサンプルに関する摩擦係数は実質的に変化しない。
１０ミルのコーティングされた織物の別の一部を、連続ロールツーロールプロセスで４ＭＰａ（４０バール）の圧力及び６４４°Ｆ（３４０℃）の温度に曝露する以外は実施形態２に従って加工した。この材料を、光学顕微鏡法を用いることによってボイド率について評価し、その結果を図４に示す。画像の暗い部分は織物の経糸及び緯糸であり、明るい領域はＰＴＦＥのみからなっている。対照材料のより明るい領域内では、ボイドはＰＴＦＥ内で泡立ったように認められる。しかしながら、加工された材料は、複合材内の光学的に視認可能なボイドに関してほぼ完全な排除を示している。
この材料はまた絶縁耐力についても評価する。対照サンプルは、平均絶縁耐力８５０．３ボルト／ミルと測定され、一方、処理された材料は平均絶縁耐力１２６８ボルト／ミルを有していた。これは絶縁耐力の４９％増加に等しい。
実施例２
ガラス繊維織布とＰＴＦＥフルオロポリマーコーティングとの別の例もまた、浸漬コーティングプロセスによって製造する。このプロセスは、第１の実施例とわずかに異なり、高度に亀裂が入った表面を有する複合材をもたらす。ガラス繊維織布基材は、スタイル１２８である。最終複合材の重量は１６．５ｏｚ／平方ヤード（５６０グラム／平方メートル）であり、最終厚さは０．０１０インチである。この材料は、２．３ＭＰａ（２３バール）の圧力及び６８９°Ｆ（３６５℃）の温度を使用して、実施形態２に記載のように加工される。表面亀裂の程度を、光学顕微鏡法によって評価し、対照サンプルと加工サンプルとの比較を図５に示す。加工サンプルは、表面亀裂の９０％以上の減少を示す。
一般的な説明または実施例において上で説明したすべての作業が必要というわけではなく、特定の作業の一部は必要とされなくてもよく、説明した作業に加えて１つ以上のさらなる作業を実施してもよい、ことに留意すべきである。なおさらに、作業が列挙される順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。
上記明細書では、特定の実施形態を参照して概念を説明してきた。しかしながら、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更をなし得ることを理解する。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味と考えるべきであり、すべてのかかる修正は、本発明の範囲内に含まれることが意図される。
利益、他の利点、及び問題に対する解決策を、特定の実施形態に関して上で説明した。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、及びなんらかの利益、利点、または解決策を生み出すかまたは顕在化させる可能性がある任意の特徴（複数可）を、任意のまたはすべてのクレームの重要な、必要な、もしくは不可欠な特徴と解釈するべきではない。
本明細書を読了後、当業者は、ある特定の特徴は、別個の実施形態の文脈において本明細書に明確に記載され、単一の実施形態において組み合わせて提供され得ることも理解するであろう。逆に、単一の実施形態の文脈において簡潔に説明される様々な特徴を、別々にまたは任意のサブコンビネーションで提供することもできる。さらに、範囲として記載された値の参照は、その範囲内のすべての値を含む。

Claims (15)

  1. 複合材であって、
    第１のフルオロポリマーの第１の層と、
    前記第１の層の上に重なっている補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層と、
    前記第１の層とは反対の前記第２の層の上に重なっている第２のフルオロポリマーの第３の層であって、前記第１の層、前記第３の層、またはそれらの組み合わせが、実質的に欠陥の無い外面を有する、第３の層と、を含み、
    前記複合材が、少なくとも約３メートルの連続長を有する、複合材。
  2. 前記複合材が、ピンオンディスク摩耗試験において２００回転を受けた後に、摩擦係数の１０％未満の変化として定量化された初期摩耗抵抗性を有する、請求項１に記載の複合材。
  3. 前記複合材が、織物ナックルの１００サイクル後または１％未満の曝露後に、１％未満の質量損失の耐摩耗性を有する、請求項１に記載の複合材。
  4. 前記第１の層及び前記第３の層が、前記第１の層及び前記第３の層の厚さにわたって亀裂及びボイドが実質的に無い、請求項１に記載の複合材。
  5. 前記第１の層、前記第３の層、またはそれらの組み合わせが、０．５平方インチ当たり５０未満の表面亀裂と、１００平方メートル当たり高さ寸法における０．１ｍｍの最大３つの表面突起と、を有する外面を有する、請求項１に記載の複合材。
  6. 前記複合材が、１０ミルの総厚を有する前記複合材に関して、少なくとも１２００ボルト／ミルの絶縁耐力を有する、請求項１に記載の複合材。
  7. 前記第１の層の外面及び前記第３の層の外面が、２０マイクロインチ以下の表面粗さＲａを有する、請求項１に記載の複合材。
  8. 前記第１のフルオロポリマー及び前記第２のフルオロポリマーが、非溶融加工性である、請求項１に記載の複合材。
  9. 前記非溶融加工性フルオロポリマーが、ポリテラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ポリテトラフルオロエチレン（ｍＰＴＦＥ）、またはそれらの組み合わせを含む、請求項８に記載の複合材。
  10. 前記第１のフルオロポリマー、前記第２のフルオロポリマー、またはそれらの組み合わせが、充填材をさらに含む、請求項１に記載の複合材。
  11. 前記補強織物の主表面と直接接触する少なくとも１つの中間層をさらに含む、請求項１に記載の複合材。
  12. 複合材を製造する方法であって、
    第１のフルオロポリマーの第１の層を提供することと、
    前記第１の層の上に補強織物の少なくとも１つのプライの第２の層を重ねることと、
    第２のフルオロポリマーの第３の層を、前記第１の層とは反対の前記第２の層の上に重ねてスタックを形成することと、
    前記スタックを、２つの実質的に平行な面によって、約０．５ＭＰａ〜約８ＭＰａの圧力で連続的に圧縮し、約２００℃〜約４００℃の温度で加熱して、少なくとも３メートルの連続長の前記複合材を形成することと、を含む、方法。
  13. 前記第１の層及び前記第３の層が、キャスト、スカイビング、または押出される、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記第１の層及び前記第３の層が、乾燥粉末コーティングされる、請求項１２に記載の方法。
  15. 前記第２の層上に乾燥粉末コーティングをさらに含み、前記乾燥粉末コーティングが、非溶融加工性フルオロポリマーを含む、請求項１２に記載の方法。
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