JP2021518880A - フルオロポリマー材料及び関連する加工物を処理するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。前記方法が、（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、（ｂ）前記チャンバ内に嫌気性環境を提供するステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、を含む。前記方法により、前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類が除去される。
Description
本発明は、フルオロポリマー材料を処理するシステム及び方法に関し、より具体的には、フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去する改善されたシステム及び方法に関する。
フルオロポリマー（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、即ち、ＰＴＦＥ）は、例えば、インク、コーティング、化粧品、工業用途等の多くの用途にとりわけ広く使用されている。このようなフルオロポリマーは、その非粘着性及び／又は摩擦低減特性から、利用されることが多い。
多くのフルオロポリマー（例えば、ＰＴＦＥ）は、ペルフルオロ酸等のペルフルオロ化合物類（ＰＦＣ類）を含んでいる。ペルフルオロ化合物類としては、例えば、Ｃ４〜Ｃ８界面活性剤が挙げられる。これらの化学物質は、別の用語で、ペルフルオロアルキル物質類（ＰＦＡＳ類）とも呼ばれている。Ｃ８界面活性剤であるＰＦＣ類やＰＦＡＳ類としては、例えば、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）及びペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）が挙げられる。Ｃ６界面活性剤であるＰＦＣ類やＰＦＡＳ類としては、例えば、ペルフルオロヘキサン酸（ＰＦＨｘＡ）及びペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）が挙げられる。
ＰＦＯＡ及び他の類似のペルフルオロ化合物類は、有害物質及び／又は発がん性物質であると考えられており、長い寿命を有する傾向がある。特にＰＦＯＡに関しては、健康問題の例として、腎臓がん、精巣がん、潰瘍性大腸炎、甲状腺疾患、及び高血圧症が挙げられる。ＰＦＯＡ及び他の類似のペルフルオロ化合物類は、非常に生分解し難いことが多く、生体内に蓄積する可能性がある。
例えば、このようなペルフルオロ化合物類は、特定のフルオロポリマーの製造に使用されることがあり、特定のフルオロポリマーの製造中、及び／又は特定のフルオロポリマーの分解等に関連して発生する可能性もある。ＰＦＣ類やＰＦＡＳ類は、ＰＴＦＥのマイクロパウダーの製造処理中に発生することがある。また、ＰＦＣ類やＰＦＡＳ類は、再生樹脂材料中にも、フルオロポリマーの追加処理や分解によって発生することがある。
このため、フルオロポリマー中のペルフルオロ化合物類の問題を解決することが望ましい。
本発明の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。前記方法が、（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、（ｂ）前記チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、を含む。前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が、前記フルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量よりも少ない。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。前記方法が、（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、（ｂ）前記チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、（ｄ）前記チャンバから前記フッ素化ガスを導出するステップと、（ｅ）前記チャンバから前記処理されたフルオロポリマーを導出するステップと、を含む。前記ステップ（ｃ）中において、前記チャンバ内に前記フッ素化ガスが連続的に供給される。前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が、１０ｐｐｂ未満である。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去するシステムが提供される。前記システムが、フルオロポリマー材料を収容するためのチャンバであって、処理サイクルの少なくとも一部において嫌気性環境とされるチャンバを備える。前記システムが、前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバをフッ素化するためのフッ素化ガス源を備える。前記システムが、前記チャンバに流入し、且つ／又は前記チャンバから流出する前記フッ素化ガスの流れを制御するための制御システムを更に備える。前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類の少なくとも一部が除去される。
本発明の更に他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去するシステムが提供される。前記システムが、フルオロポリマー材料を収容するためのチャンバであって、処理サイクルの少なくとも一部において嫌気性環境とされるチャンバを備える。前記システムが、前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバをフッ素化するためのフッ素化ガス源を備える。前記システムが、前記チャンバに流入し、且つ／又は前記チャンバから流出する前記フッ素化ガスの流れを制御するための制御システムと、を更に備える。前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類が、１０ｐｐｂ未満の濃度まで除去される。
本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面と関連付けながら読むことによって最もよく理解される。一般的な慣習に従い、図面の様々な特徴が原寸に比例していないことを強調する。逆に、様々な特徴の寸法は、明確さを考慮して、任意に拡大又は縮小されている。図面には、以下の図が含まれる。
本発明は、例示的な実施形態において、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法を提供する。前記方法が、（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、（ｂ）前記チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、を含む。前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が、前記フルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量よりも少ない。
１つ以上の方法ステップが言及される場合、挙げられたステップの組み合わせの前後に追加の方法ステップが存在すること、又は明示的に特定されたそれらのステップの間に介在する方法ステップが存在することを排除するものではない。また、方法のステップまたは要素を列挙することは、離散的な行動又は要素を特定するための従来からの手段であり、列挙されたものは、特に指示がない限り、任意の順序で配置することができる。
本明細書において用いられている、２つ以上のものが列挙された際に用いられる「及び（且つ）／又は」という文言は、列挙されたもののうちの何れか１つを単独で採用可能であること、又は、列挙されたもののうちの２つ以上の任意の組み合わせを採用可能であることを意味する。例えば、ある組成物が化合物Ａ、Ｂ「及び／又は」Ｃを含むと記載されている場合、この組成物は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ及びＢの組み合わせ、Ａ及びＣの組み合わせ、Ｂ及びＣの組み合わせ、又はＡ、Ｂ及びＣの組み合わせを含んでよい。
本明細書において用いられている「嫌気性環境」という用語は、遊離酸素が実質的に存在しない環境を指している。本発明の目的のために、遊離酸素が所望の反応と競合する場合、「嫌気性環境」は、１００ｐｐｍより少ない量の遊離酸素が指定されていない限り、１００ｐｐｍ未満の遊離酸素を含む。
本明細書において用いられている「フッ素化ガス」は、フッ素、三フッ化塩素、及び／又は三フッ化窒素を含有する気体を指す。「フッ素化ガス」は、不活性元素及び／又は化合物を更に含有していてもよい。
本明細書において用いられている「フルオロポリマー材料」及び「フルオロポリマー」という用語は、複数の炭素−フッ素結合を有するフルオロカーボン系分子を指す。これは、高い耐化学性を特徴とする。「フルオロポリマー材料」及び「フルオロポリマー」という用語は、フルオロポリマー、フルオロエラストマー、及びフッ素ゴムを含む。最もよく知られたフルオロポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。
本明細書において用いられている「ペルフルオロ化合物類」及び「ペルフルオロアルキル物質類」という用語は、Ｃ４〜Ｃ２０ペルフルオロカーボン、及び／又は官能性末端基を有するペルフルオロエーテルを指している。官能性末端基の非限定的な例としては、カルボン酸、スルホン酸、及びアンモニウム塩が挙げられる。
本明細書において、ペルフルオロ化合物類（例えば、ＰＦＯＡ、ＰＦＯＳ等）に対して用いられている「除去する（ｒｅｍｏｖｅ）」、「除去される（ｒｅｍｏｖｅｄ）」、及び「除去する（ｒｅｍｏｖｉｎｇ）」という文言及び類似の文言は、ペルフルオロ化合物類の物理的な脱離と、その下にあるフルオロポリマー材料の化学的な変質との両方により、該下にある材料中のペルフルオロ化合物類の量が低下したことを検出システムが示すようにすることを意味する意図がある。即ち、下にあるフルオロポリマー材料中におけるペルフルオロ化合物類の濃度が減少するように、下にあるフルオロポリマー材料の化学組成を変化させてよい。
本実施形態は、フルオロポリマー材料をチャンバに提供することを含む。フルオロポリマー材料は、様々な形態のうちの何れの形態で提供されてもよい。例えば、フルオロポリマー材料は、バルク材料（例えば、ペレット、粉体、粉砕材料、シート状材料、フィルム状材料、糸状材料、再生（ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｏｒ ｒｅｃｌａｉｍｅｄ）フルオロポリマーポリマー等）として提供されてもよい。他の例として、フルオロポリマー材料は、加工物の一部（例えば、調理器具などの加工物に塗布されたフルオロポリマーコーティング）として含まれていてもよい。加工物の非限定的な例としては、インク、コーティング、潤滑剤、グリース、化粧品、工業部品、摩耗性向上又は摩擦低減のためのポリマー用のフィラー、医療部品、（例えば、航空宇宙用途やコンピュータ用途の）配線又はケーブル部品、軸受け、歯車、滑り板、複合材料部材、ホースアセンブリ、（例えば、工業配管やシール等における）エキスパンションジョイント、電子部品等の部品又は構成成分としてのフルオロポリマー材料等が挙げられる。一態様において、フルオロポリマー材料は、フルオロポリマーである。一態様において、フルオロポリマー材料は、フルオロエラストマーである。一態様において、フルオロポリマー材料は、フッ素ゴムである。一態様において、フルオロポリマー材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含有する。本明細書で説明する例示的なフルオロポリマー材料を処理する方法及びシステムを、未使用のフルオロポリマー材料（例えば、使用されていない新品のＰＴＦＥ）又は再生フルオロポリマー材料（例えば、粉砕再生された再生ＰＴＦＥ等）に適用してもよい。
本発明に従って既存のフルオロポリマー材料（バルク材料や加工物上のコーティング等の加工物の一部等であるか否かに関係なく）中のペルフルオロ化合物類を除去することは、フルオロポリマー材料の元の製造処理に変更を加えてペルフルオロ化合物類の濃度に大きな影響を与えることとは異なる。
チャンバは、フルオロポリマー材料及びフッ素化ガスを収容でき、且つ処理条件において大気ガスを取り除くことができる、少なくとも１つの処理装置を指している。
本実施形態は、チャンバ内を嫌気性環境とすることを含む。一態様において、チャンバ内の嫌気性環境は、１００ｐｐｍ未満の遊離酸素を含む。遊離酸素量の他の例としては、５０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満、及び１ｐｐｍ未満の遊離酸素が含まれる。嫌気性環境を提供するための処理は、特に限定されず、多くが当業者に既知である。例えば、チャンバに真空をかけてチャンバ内から遊離酸素を引き出すことで、チャンバから遊離酸素を除去できる。他の例として、チャンバ内に不活性ガスを供給しつつ、同時にチャンバ内からガスをチャンバ外に逃がすことで、遊離酸素をチャンバ内から移動させることができる。
本実施形態は、チャンバ内にフッ素化ガスを提供することを含む。一態様において、フッ素化ガスは、フッ素を１〜１００容量％の範囲で含有する（例えば、フッ素化ガスは、純フッ素であるか、窒素、二酸化炭素、及び／又はアルゴン等の追加のガスを少なくとも１つ混合したフッ素を含む混合ガスである）。一態様において、フッ素化ガスは、５ｖｏｌ％〜９５ｖｏｌ％のフッ素、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％のフッ素、又は２０ｖｏｌ％〜７５ｖｏｌ％のフッ素を含有する。一態様において、フッ素化ガスは、９９ｖｏｌ％〜０ｖｏｌ％の不活性ガスを含有する。他の非限定的な例として、９５ｖｏｌ％〜５ｖｏｌ％、９０ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％、及び８０ｖｏｌ％〜２５ｖｏｌ％の不活性ガスが挙げられる。一態様において、フッ素化ガスは、フッ素、三フッ化塩素、及び／又は三フッ化窒素を含有し、フッ素化ガスは、５ｖｏｌ％〜９５ｖｏｌ％のフッ素均等物、１０ｖｏｌ％〜９０ｖｏｌ％のフッ素均等物、又は２０ｖｏｌ％〜７５ｖｏｌ％のフッ素均等物を含有する。一態様において、フッ素化ガスは、９９ｖｏｌ％〜０ｖｏｌ％の不活性ガスを含有し、不活性ガスは、窒素を含有する。一態様において、フッ素化ガスは、１００ｐｐｍ未満の遊離酸素を含有する。フッ素化ガス中の遊離酸素量の他の非限定的な例として、５０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ未満、及び１ｐｐｍ未満の遊離酸素が挙げられる。
本実施形態は、チャンバ内にフッ素化ガスを提供することを含むため、フルオロポリマー材料がフッ素化ガスに曝されて、処理されたフルオロポリマー材料が生成される。フルオロポリマーをフッ素化ガスに曝すことによって、ペルフルオロ化合物類が除去される。フルオロポリマー材料の具体的な例としては、ＰＴＦＥ材料が挙げられ、ＰＴＦＥ材料から除去されるペルフルオロ化合物の一例としては、ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）が挙げられる。フルオロポリマー材料から除去されるペルフルオロ化合物類の他の例としては、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）、ペルフルオロヘキサン酸（ＰＦＨｘＡ）、及びペルフルオロヘキサンスルホン酸（ＰＦＨｘＳ）が挙げられる。一態様において、フルオロポリマー材料から除去されるペルフルオロ化合物類は、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
一態様において、前記方法が、（ｄ）前記チャンバから前記フッ素化ガスを導出するステップと、（ｅ）前記チャンバから前記処理されたフルオロポリマー材料を導出するステップと、を更に含む。チャンバからフッ素化ガスを導出する方法は、特に限定されていない。一態様において、チャンバに真空をかけてチャンバ内からフッ素化ガスを引き出すことで、チャンバからフッ素化ガスを除去する。一態様において、チャンバ内に別のガスを供給しつつ、同時にチャンバ内からガスをチャンバ外に逃がすことで、フッ素化ガスをチャンバ内から移動させることができる。
本実施形態によると、前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が、前記フルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量よりも少ない。処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の範囲は、例えば、５，０００ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ（ｐｐｂ）未満のペルフルオロ化合物類、３００ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類、１００ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類、５０ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類、１０ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類、１，０００ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｔｒｉｌｌｉｏｎ（ｐｐｔ）未満のペルフルオロ化合物類、１００ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類、５０ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類、１０ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類、１ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類、及び０．５ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類である。一態様において、ペルフルオロ化合物類は、処理されたフルオロポリマー材料中において検出不能である。
一態様において、ペルフルオロ化合物類を除去する方法が、前記チャンバを、２５℃〜３２５℃の範囲の温度まで加熱するステップを更に含む。即ち、チャンバ内の測定温度が２５℃〜３２５℃になるように、チャンバの一部、及び／又はフッ素化ガスに熱を加える。チャンバの温度範囲の非限定的な例としては、２５℃〜３００℃、２５℃〜２７５℃、２５℃〜２５０℃、５０℃〜３００℃、５０℃〜２７５℃、５０℃〜２５０℃、５０℃〜２００℃、７５℃〜３００℃、７５℃〜２７５℃、１００℃〜２７５℃、及び１５０℃〜２５０℃が挙げられる。
フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間が、処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の濃度に影響し得ることは、当業者に認識されていることである。一態様において、前記フルオロポリマー材料が、１時間〜１０００時間の範囲の時間にわたり前記フッ素化ガスに曝される。他の非限定的な例としては、１時間〜５００時間、１時間〜２００時間、１時間〜７２時間、１時間〜４８時間、１時間〜２４時間、１時間〜８時間、１時間〜６時間、１時間〜４時間、１時間〜２時間、２時間〜２００時間、２時間〜１００時間、２時間〜７２時間、２時間〜２４時間、２時間〜８時間、２時間〜６時間、２時間〜４時間、及び３時間〜５０時間の範囲の時間にわたりフルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝すことが挙げられる。
一態様において、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法では、フルオロポリマー材料を、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲のチャンバ圧力下でフッ素化ガスに曝す。チャンバ圧力の範囲の他の非限定的な例としては、１ＰＳＩＡ（約６．９キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜４５ＰＳＩＡ（約３１０キロパスカル）、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜２５ＰＳＩＡ（約１７２キロパスカル）、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜１５ＰＳＩＡ（約１０３キロパスカル）、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜１０ＰＳＩＡ（約６９キロパスカル）、１０ＰＳＩＡ（約６９キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）、１０ＰＳＩＡ（約６９キロパスカル）〜２５ＰＳＩＡ（約１７２キロパスカル）、１０ＰＳＩＡ（約６９キロパスカル）〜３５ＰＳＩＡ（約２４１キロパスカル）、１５ＰＳＩＡ（約１０３キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）、１５ＰＳＩＡ（約１０３キロパスカル）〜４０ＰＳＩＡ（約２７５キロパスカル）、及び１５ＰＳＩＡ（約１０３キロパスカル）〜２５ＰＳＩＡ（約１７２キロパスカル）が挙げられる。一態様において、前記方法が、前記チャンバを、２５℃〜３２５℃の範囲の温度まで加熱するステップを更に含み、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲のチャンバ圧力下で、前記フルオロポリマー材料が前記フッ素化ガスに曝される。
フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量が、反応速度を高めるためにフッ素を適切な量だけ余分に増した状態におけるフッ素のペルフルオロ化合物類との反応の化学量論要件を満たすべきであることは、当業者に認識されていることである。一態様において、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量は、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき２０．０ポンド（約９．１キログラム）のフッ素の範囲内である。フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量の範囲の他の非限定的な例としては、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき１０．０ポンド（約４．５キログラム）のフッ素、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）につき５．０ポンド（約２．３キログラム）のフッ素、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）につき２．５ポンド（約１．１キログラム）のフッ素、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）につき１．０ポンド（約０．４５キログラム）のフッ素、及び１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．５ポンド（約０．２３キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）につき５．０ポンド（約２．３キログラム）のフッ素が挙げられる。上述の範囲は、フッ素の他に、フルオロポリマー材料に曝すフッ素均等物の量にも適用される。
一態様において、本方法は、連続的、半連続的、又は一括的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、半連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、一括的な形態の動作で実行される。本明細書で用いられる「連続的」という文言は、各反応物を導入し、各生成物を同時に中断せずに導出する方法を意味する。「連続的」と言う場合、本方法が、略連続的又は完全に連続的な動作であり、「一括的」な形態の動作と対照的なものであることを意味する。「連続的」とは、例えば、起動、メンテナンス、又は予定されたシャットダウン時における、連続する処理の通常の中断を禁止することを何ら意味するものではない。本明細書で用いられる「一括的」な形態の動作という文言は、全ての反応物をチャンバに入れた後に、所定の反応過程に従って反応物を処理し、その間はチャンバへの材料の供給やチャンバからの材料の取り出しを行わない方法を意味する。「半連続的」な形態の動作という文言は、いくつかの反応物を処理の始めに投入し、反応が進行するに従って、残りの反応物を連続的に供給する方法を意味する。別の方法として、半連続的な方法は、該方法の始めに全ての反応物を入れるが、反応の進行と共に、１つ以上の生成物を連続的に取り出す、一括的な方法と類似した方法でもよい。非限定的な例として、本方法は、フルオロポリマー材料及びフッ素化ガスをチャンバに連続的に供給し、処理されたフルオロポリマー材料及びフッ素化ガス（フッ素のペルフルオロ化合物類との反応により、フッ素は若干少なくなる）をチャンバから連続的に導出する場合に、連続的な形態の動作で実行される。半連続的な形態の動作の非限定的な例としては、チャンバにフルオロポリマーを供給した後、フッ素化ガスを連続的に供給し且つチャンバから導出し、十分な量のペルフルオロ化合物類が除去されたら、チャンバから処理されたフルオロポリマー材料を導出する動作が挙げられる。
一態様において、ステップ（ｃ）におけるフッ素化ガスを提供することは、フッ素化ガスをチャンバ内に連続的に流入させることを含む。一態様において、前記ステップ（ｃ）における前記フッ素化ガスを提供することが、前記フッ素化ガスを、前記チャンバ内に連続的に流入させる、及び／又は前記チャンバから連続的に流出させることを含む。チャンバから流出するフッ素化ガスをチャンバに戻すフッ素化ガスの循環ループを使用することが有利であることは、当業者に認識されている。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。本方法は、（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、（ｂ）チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、（ｃ）ステップ（ｂ）の後に、チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、（ｄ）チャンバからフッ素化ガスを導出するステップと、（ｅ）チャンバから処理されたフルオロポリマーを導出するステップと、を含む。ステップ（ｃ）中は、フッ素化ガスは、チャンバに連続的に供給される。処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の量は、１０ｐｐｂ未満である。
フルオロポリマー材料、チャンバ、チャンバ内の嫌気性環境、フッ素化ガス、フッ素化ガスの提供及び導出、フルオロポリマー材料の提供及び導出、チャンバの加熱ステップ及びチャンバ温度、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間、チャンバ圧力、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量、及び本明細書で上述した動作形態といった様々な特徴は、本実施形態にも適用されることを理解されたい。
一態様において、処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の量は、１００ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類である。
一態様において、本実施形態の方法は、５０℃〜２５０℃の範囲の温度までチャンバを加熱し、１時間〜４８時間の範囲の時間にわたりフルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝すステップを更に含む。一態様において、フルオロポリマー材料は、再生フルオロポリマー材料であり、フルオロポリマー材料から除去されたペルフルオロ化合物類は、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。本方法は、（ａ）チャンバにフルオロポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）フッ素化ガスをチャンバ内に提供することで、フルオロポリマー材料を該ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、（ｃ）チャンバから処理されたフルオロポリマー材料の少なくとも一部を導出するステップと、を含む。フッ素化ガスは、１００ｐｐｍ未満の遊離酸素を含有し、処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の量は、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の量よりも少ない。
フルオロポリマー材料、チャンバ、チャンバ内の嫌気性環境、フッ素化ガス、フッ素化ガスの提供及び導出、フルオロポリマー材料の提供及び導出、チャンバの加熱ステップ及びチャンバ温度、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間、チャンバ圧力、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量、及び本明細書で上述した動作形態といった様々な特徴は、本実施形態にも適用されることを理解されたい。
一態様において、本実施形態のステップ（ｃ）は、（１）チャンバから処理されたフルオロポリマー材料の一部及びフッ素化ガスを同時に導出することと、（２）処理されたフルオロポリマー材料をフッ素化ガスから分離して、排フッ素化ガスを生成することと、（３）任意で、排フッ素化ガスの少なくとも一部をチャンバに再循環させることと、を含む。他の態様において、チャンバから導出した処理されたフルオロポリマー材料の少なくとも一部は、基本的にフッ素化ガス中のフッ素を含有しない。非限定的な例では、窒素パージを用いて、チャンバから処理されたフルオロポリマー材料と共にフッ素ガスが流出しないようにする。
一態様において、本方法は、連続的、半連続的、又は一括的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、半連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、一括的な形態の動作で実行される。一態様において、連続的にフッ素化ガスをチャンバの下端部に供給し、フッ素化ガスをチャンバの上端部から導出し、フッ素化ガスをチャンバの下端部に再循環することによって、フッ素化ガスをチャンバに提供する。一態様において、フルオロポリマー材料は、ペレット及び／又粉体を含み、チャンバは、流動層反応器として動作する。
一態様において、本実施形態における前記方法が、前記チャンバを、２５℃〜３２５℃の範囲の温度まで加熱するステップを更に含み、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲のチャンバ圧力下で、前記フルオロポリマー材料が前記フッ素化ガスに曝される。
一態様において、フルオロポリマーのチャンバ内における平均滞留時間は、１時間〜１０００時間の範囲内である。一態様において、フルオロポリマーのチャンバ内における平均滞留時間は、１時間〜４８時間の範囲内である。
一態様において、前記フッ素化ガスが、１ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％のフッ素を含有する。一態様において、前記フッ素化ガスが、９９ｖｏｌ％〜０ｖｏｌ％の不活性ガスを含有し、前記不活性ガスが、窒素を含有する。一態様において、前記フルオロポリマー材料に曝す前記フッ素の量が、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）の前記フルオロポリマー材料につき２０．０ポンド（約９．１キログラム）のフッ素の範囲内である。
一態様において、前記フルオロポリマー材料が、未使用のフルオロポリマー材料である。一態様において、前記フルオロポリマー材料が、再生フルオロポリマー材料である。
一態様において、前記処理されたフルオロポリマー材料が、１００ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類を含有する。一態様において、前記処理されたフルオロポリマー材料が、１００ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類を含有する。一態様において、前記フルオロポリマー材料から除去された前記ペルフルオロ化合物類が、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去する方法が提供される。本方法は、（ａ）チャンバにフルオロポリマー材料を供給するステップと、（ｂ）フッ素化ガスをチャンバ内に提供することで、フルオロポリマー材料を該ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、（ｃ）チャンバから処理されたフルオロポリマー材料の少なくとも一部を導出するステップと、を含む。連続的にフッ素化ガスをチャンバの下端部に供給し、フッ素化ガスをチャンバの上端部から導出し、フッ素化ガスをチャンバの下端部に再循環することによって、フッ素化ガスをチャンバに提供する。フッ素化ガスは、１００ｐｐｍ未満の遊離酸素を含有し、処理されたフルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類の量は、１０ｐｐｂ未満である。
フルオロポリマー材料、チャンバ、チャンバ内の嫌気性環境、フッ素化ガス、フッ素化ガスの提供及び導出、フルオロポリマー材料の提供及び導出、チャンバの加熱ステップ及びチャンバ温度、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間、チャンバ圧力、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量、及び本明細書で上述した動作形態といった様々な特徴は、本実施形態にも適用されることを理解されたい。
一態様において、本実施形態の方法は、５０℃〜２００℃の範囲の温度までチャンバを加熱するステップを更に含み、フルオロポリマー材料のチャンバ内における平均滞留時間は、１時間〜４８時間の範囲内である。
一態様において、前記フルオロポリマー材料は、再生フルオロポリマー材料であり、前記フルオロポリマー材料から除去された前記ペルフルオロ化合物類は、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
一態様において、前記フッ素化ガスが、１ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％のフッ素を含有し、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量は、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき５．０ポンド（約２．３キログラム）のフッ素の範囲内である。
一態様において、フルオロポリマー材料は、再生フルオロポリマー材料であり、処理されたフルオロポリマー材料は、１００ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類を含有する。
一態様において、本方法は、連続的、半連続的、又は一括的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、半連続的な形態の動作で実行される。一態様において、本方法は、一括的な形態の動作で実行される。
本発明の他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去するシステムが提供される。前記システムが、フルオロポリマー材料を収容するためのチャンバであって、処理サイクルの少なくとも一部において嫌気性環境とされるチャンバを備える。前記システムが、前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバをフッ素化するためのフッ素化ガス源を備える。前記システムが、前記チャンバに流入し、且つ／又は前記チャンバから流出する前記フッ素化ガスの流れを制御するための制御システムを更に備える。前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類の少なくとも一部が除去される。
フルオロポリマー材料、チャンバ、チャンバ内の嫌気性環境、フッ素化ガス、フッ素化ガスの提供及び導出、フルオロポリマー材料の提供及び導出、チャンバの加熱ステップ及びチャンバ温度、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間、チャンバ圧力、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量、及び本明細書で上述した動作形態といった様々な特徴は、本実施形態にも適用されることを理解されたい。
例えば、一態様において、ペルフルオロ化合物類を除去する本システムは、ヒータを更に備え、制御システムが、更に、処理サイクルの少なくとも一部において、チャンバの温度を制御する。一態様において、制御システムは、チャンバの温度を２５℃〜３００℃の範囲内に制御する。一態様において、制御システムは、更に、処理サイクルの少なくとも一部において、チャンバの圧力を制御する。一態様において、制御システムは、チャンバの圧力を５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲内に制御する。
一態様において、フッ素化ガスは、１ｖｏｌ％〜９９ｖｏｌ％のフッ素、及び９９ｖｏｌ％〜１ｖｏｌ％の窒素を含有する。一態様において、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量は、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき２０．０ポンド（約９．１キログラム）のフッ素の範囲内である。一態様において、制御システムは、フッ素化ガスの流量を操作することで、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量を制御する。
一態様において、フルオロポリマー材料は、バルク材料の形態である。一態様において、チャンバは、流動層を備え、バルク材料の形態は、ペレット及び／又は粉体を含む。一態様において、フルオロポリマー材料は、加工物の一部である。一態様において、フルオロポリマー材料は、未使用のフルオロポリマー材料である。一態様において、フルオロポリマー材料は、再生フルオロポリマー材料である。
一態様において、ペルフルオロ化合物類は、フルオロポリマー材料から１００ｐｐｂ未満の濃度まで除去される。一態様において、ペルフルオロ化合物類は、フルオロポリマー材料から１００ｐｐｔ未満の濃度まで除去される。一態様において、フルオロポリマー材料から除去されたペルフルオロ化合物類は、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
一態様において、前記システムが、ヒータを更に備え、前記制御システムが、更に、前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバの温度を２５℃〜３００℃の範囲内に制御し、前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類が、１００ｐｐｂ未満の濃度まで除去される。
本発明の更に他の例示的な実施形態によれば、フルオロポリマー材料中のペルフルオロ化合物類を除去するシステムが提供される。本システムは、フルオロポリマー材料を収容するチャンバを有する。チャンバには、処理サイクルの少なくとも一部において嫌気性環境が設けられる。本システムは、処理サイクルの少なくとも一部において、チャンバをフッ素化するためのフッ素化ガス源を有する。本システムは、更に、チャンバに対して流入及び／又は流出するフッ素化ガスの流れを制御するための制御システムを有する。ペルフルオロ化合物類の少なくとも一部は、フルオロポリマー材料から１０ｐｐｂ未満の濃度まで除去される。
フルオロポリマー材料、チャンバ、チャンバ内の嫌気性環境、フッ素化ガス、フッ素化ガスの提供及び導出、フルオロポリマー材料の提供及び導出、チャンバの加熱ステップ及びチャンバ温度、フルオロポリマー材料をフッ素化ガスに曝す時間、チャンバ圧力、フルオロポリマー材料に曝すフッ素の量、及び本明細書で上述した動作形態といった様々な特徴は、本実施形態にも適用されることを理解されたい。
一態様において、本システムは、ヒータを更に備え、制御システムは、更に、処理サイクルの少なくとも一部において、チャンバの温度を２５℃〜３２５℃の範囲内に制御し、制御システムは、更に、処理サイクルの少なくとも一部において、チャンバの圧力を５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲内に制御する。
一態様において、フルオロポリマー材料は、バルク材料の形態でチャンバに提供される。一態様において、フルオロポリマー材料は、加工物の一部としてチャンバに提供される。一態様において、フルオロポリマー材料から除去されたペルフルオロ化合物類は、ペルフルオロオクタン酸を含有する。
図１Ａは、フルオロポリマー材料を処理して、該フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去するシステム１００ａを示すブロック図である。図１Ａにおいて、フルオロポリマー材料は、バルクフルオロポリマー材料１０４ａ（例えば、ペレット、粉体、粉砕材料、シート状材料、フィルム状材料、糸状材料等）として図示されている。システム１００ａは、バルクフルオロポリマー材料１０４ａを受け取るように構成されたチャンバ１０２ａを有する。システム１００ａは、更に、チャンバ１０２ａ内の環境を制御して、チャンバ１０２ａ内のバルクフルオロポリマー材料１０４ａをフッ素化するように構成された制御システム１０６ａ（例えば、制御システム１０６ａのコンピュータ要素にインストールされ、且つ／又は該コンピュータ要素からアクセス可能なソフトウェアを用いる）を有する。制御システム１０６ａは、ガス導出システム１０８ａ及びフッ素化ガス供給システム１１０ａと協働する。具体的には、（制御システム１０６ａの制御下で配管１０８ａ１を利用して）ガス導出システム１０８ａを用いることで、（例えば、チャンバ１０２ａから空気を導出する、又はチャンバ１０２ａ内において全／部分真空環境を作り出す等して）チャンバ１０２ａに嫌気性環境を用意してよい。同様に、（制御システム１０６ａの制御下で配管１１０ａ１を利用して）フッ素化ガス供給システム１１０ａを用いることで、チャンバ１０２ａをパージし（例えば、窒素を使用）、且つ／又は、フッ素化ガス（例えば、純フッ素ガス、フッ素と窒素等の他のガスとの混合物等）を用いた制御環境を作り出して、バルクフルオロポリマー材料１０４ａをフッ素化してよい。システム１００ａは、更に、バルクフルオロポリマー材料１０４ａのフッ素化中にチャンバ１０２ａを所望の温度（例えば、２５℃〜３２５℃の範囲の温度）まで加熱するためのヒータ１１２ａ（例えば、制御システム１０６ａに制御される）を有する。
図１Ｂは、フルオロポリマー材料を処理して、該フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去するシステム１００ｂを示すブロック図である。図１Ｂにおいて、フルオロポリマー材料は、フルオロポリマー材料を含んだ加工物１０４ｂ（例えば、フルオロポリマーコーティングを含んだ加工物等）として図示されている。システム１００ｂは、加工物１０４ｂを受け取るように構成されたチャンバ１０２ｂを有する。システム１００ｂは、更に、チャンバ１０２ｂ内の環境を制御して、チャンバ１０２ｂ内の加工物１０４ｂに含まれるフルオロポリマー材料をフッ素化するように構成された制御システム１０６ｂ（例えば、制御システム１０６ｂのコンピュータ要素にインストールされ、且つ／又は該コンピュータ要素からアクセス可能なソフトウェアを用いる）を有する。制御システム１０６ｂは、ガス導出システム１０８ｂ及びフッ素化ガス供給システム１１０ｂと協働する。具体的には、（制御システム１０６ｂの制御下で配管１０８ｂ１を利用して）ガス導出システム１０８ｂを用いることで、（例えば、チャンバ１０２ｂから空気を導出する、又はチャンバ１０２ｂ内において完全／部分真空環境を作り出す等して）チャンバ１０２ｂに嫌気性環境を用意してよい。同様に、（制御システム１０６ｂの制御下で配管１１０ｂ１を利用して）フッ素化ガス供給システム１１０ｂを用いることで、チャンバ１０２ｂをパージし（例えば、窒素を使用）、且つ／又は、フッ素化ガス（例えば、純フッ素ガス、フッ素と窒素等の他のガスとの混合物等）を用いた制御環境を作り出して、加工物１０４ｂをフッ素化してよい。システム１００ｂは、更に、加工物１０４ｂのフッ素化中にチャンバ１０２ｂを所望の温度（例えば、２５℃〜３２５℃の範囲の温度）まで加熱するためのヒータ１１２ｂ（例えば、制御システム１０６ｂに制御される）を有する。図１Ｂでは、チャンバ１０２ｂ内に１つの加工物１０４ｂが図示されているが、チャンバ１０２ｂ内に複数の加工物１０４ｂを設けて、１度の動作で処理してもよいことを理解されたい。
図１Ｃは、フルオロポリマー材料を処理して、該フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去するシステム１００ｃを示すブロック図である。図１Ｃにおいて、フルオロポリマー材料は、バルクフルオロポリマー材料１０４ｃ（例えば、ペレット、粉体、粉砕材料、シート状材料、フィルム状材料、糸状材料等）として図示されている。システム１００ｃは、バルクフルオロポリマー材料１０４ｃを受け取るように構成されたチャンバ１０２ｃを有する。システム１００ｃは、更に、チャンバ１０２ｃ内の環境を制御して、チャンバ１０２ｃ内のバルクフルオロポリマー材料１０４ｃをフッ素化するように構成された制御システム１０６ｃ（例えば、制御システム１０６ｃのコンピュータ要素にインストールされ、且つ／又は該コンピュータ要素からアクセス可能なソフトウェアを用いる）を有する。制御システム１０６ｃは、ガス導出システム１０８ｃ及びフッ素化ガス供給システム１１０ｃと協働する。具体的には、（制御システム１０６ｃの制御下で配管１０８ｃ１を利用して）ガス導出システム１０８ｃを用いることで、（例えば、チャンバ１０２ｃから空気を導出する、又はチャンバ１０２ｃ内において全／部分真空環境を作り出す等して）チャンバ１０２ｃに嫌気性環境を用意してよい。同様に、（制御システム１０６ｃの制御下で配管１１０ｃ１を利用して）フッ素化ガス供給システム１１０ｃを用いることで、チャンバ１０２ｃをパージし（例えば、窒素を使用）、且つ／又は、フッ素化ガス（例えば、純フッ素ガス、フッ素と窒素等の他のガスとの混合物等）を用いた制御環境を作り出して、バルクフルオロポリマー材料１０４ｃをフッ素化してよい。システム１００ｃは、更に、バルクフルオロポリマー材料１０４ｃのフッ素化中にチャンバ１０２ｃを所望の温度（例えば、２５℃〜３２５℃の範囲の温度）まで加熱するためのヒータ１１２ｃ（例えば、制御システム１０６ｃに制御される）を有する。図１Ｃにおいて、チャンバ１０２ｃは、外壁１０２ｃ１及び内壁１０２ｃ２を有し、それらの間には空間１０２ｃ３が介在している。空間１０２ｃ３には、流体１０２ｃ４（例えば、オイル又は他の加熱可能な流体）が設けられている。バルクフルオロポリマー材料１０４ｃは、チャンバ１０２ｃ内の内壁１０２ｃ２よりも内側に設けられている。ヒータ１１２ｃは、バルクフルオロポリマー材料１０４ｃからペルフルオロ化合物類を除去するためのバルクフルオロポリマー材料１０４ｃの処理における所望の温度まで１０２ｃ４を加熱することで、チャンバ１０２ｃを加熱する。
図１Ｄは、フルオロポリマー材料を処理して、該フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去するシステム１００ｄを示すブロック図である。図１Ｄにおいて、フルオロポリマー材料は、フルオロポリマー材料を含んだ加工物１０４ｄ（例えば、フルオロポリマーコーティングを含んだ加工物等）として図示されている。システム１００ｄは、加工物１０４ｄを受け取るように構成されたチャンバ１０２ｄを有する。システム１００ｄは、更に、チャンバ１０２ｄ内の環境を制御して、チャンバ１０２ｄ内の加工物１０４ｄに含まれるフルオロポリマー材料をフッ素化するように構成された制御システム１０６ｄ（例えば、制御システム１０６ｄのコンピュータ要素にインストールされ、且つ／又は該コンピュータ要素からアクセス可能なソフトウェアを用いる）を有する。制御システム１０６ｄは、ガス導出システム１０８ｄ及びフッ素化ガス供給システム１１０ｄと協働する。具体的には、（制御システム１０６ｄの制御下で配管１０８ｄ１を利用して）ガス導出システム１０８ｄを用いることで、（例えば、チャンバ１０２ｄから空気を導出する、又はチャンバ１０２ｄ内において完全／部分真空環境を作り出す等して）チャンバ１０２ｄに嫌気性環境を用意してよい。同様に、（制御システム１０６ｄの制御下で配管１１０ｄ１を利用して）フッ素化ガス供給システム１１０ｄを用いることで、チャンバ１０２ｄをパージし（例えば、窒素を使用）、且つ／又は、フッ素化ガス（例えば、純フッ素ガス、フッ素と窒素等の他のガスとの混合物等）を用いた制御環境を作り出して、加工物１０４ｄをフッ素化してよい。システム１００ｄは、更に、加工物１０４ｄのフッ素化中にチャンバ１０２ｄを所望の温度（例えば、２５〜３２５℃の範囲の温度）まで加熱するためのヒータ１１２ｄ（例えば、制御システム１０６ｄに制御される）を有する。図１Ｄでは、チャンバ１０２ｄ内に１つの加工物１０４ｄが図示されているが、チャンバ１０２ｄ内に複数の加工物１０４ｄを設けて、１度の動作で処理してもよいことを理解されたい。図１Ｄにおいて、チャンバ１０２ｄは、外壁１０２ｄ１及び内壁１０２ｄ２を有し、それらの間には空間１０２ｄ３が介在している。空間１０２ｄ３には、流体１０２ｄ４（例えば、オイル又は他の加熱可能な流体）が設けられている。加工物１０４ｄは、チャンバ１０２ｄ内の内壁１０２ｄ２よりも内側に設けられている。ヒータ１１２ｄは、加工物１０４ｄに含まれるフルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去するための加工物１０４ｄの処理における所望の温度に応じて流体１０２ｄ４を加熱することで、チャンバ１０２ｄを加熱する。
図１Ａ〜図１Ｄは、チャンバ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄをそれぞれのヒータ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄを用いて加熱する動作を示している。ヒータ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの動作は、特定のフルオロポリマー（例えば、バルクフルオロポリマー材料１０４ａ又は加工物１０４ｂ）からペルフルオロ化合物類を除去する該フルオロポリマー材料の処理における所定の温度が得られるように制御されてよい。ヒータは、フッ素化処理中において、それぞれのチャンバ１０２ａ，１０２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄにおいて一定の温度が得られるように制御されてもよいが、温度プロファイルを利用してもよい（フッ素化処理における異なる部分において、チャンバ内の温度が、このプロファイルに従って制御される）。
図１Ａ〜図１Ｄには、それぞれのガス導出システム、フッ素化ガス供給システム、及びヒータを操作するように構成された単一の制御システム１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄが図示されているが、制御システム（例えば、プログラマブルロジックコントローラや計算機制御システム等のプログラム可能な制御システム）を複数利用して、ガス導出システム、フッ素化ガス供給システム、及びヒータをそれぞれ制御してもよいことを理解されたい。
図１Ａ〜図１Ｄには、独立したガス導出システム（システム１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ及び１０８ｄ）及び独立したフッ素化ガス供給システム（システム１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ及び１１０ｄ）が図示されているが、特定の用途においては、費用効率を高めるために、このような各システム（例えば、図１Ａのシステム１０８ａ及び１１０ａ）を組み合わせてもよいことは、当業者には理解されるであろう。
図２Ａ〜図２Ｄは、バルクフルオロポリマー材料１０４ａを処理して、バルクフルオロポリマー材料１０４ａからペルフルオロ化合物類を除去するシステム１００ａの一連のブロック図である。図２Ａは、チャンバ１０２ａ内にバルクフルオロポリマー材料１０４ａが提供された状態の図１Ａのシステム１００ａを示している。図２Ｂでは、例えば、（制御システム１０６ａの制御下において）ガス導出システム１０８ａを用いてチャンバ１０２ａから酸素１１４を導出することで、チャンバ１０２ａに嫌気性環境が用意されている。具体的には、ガス導出システム１０８ａは、配管１０８ａ１と共に用いて、チャンバ１０２ａから酸素１１４を導出するポンプ、モータ、又は他の装置を有してよい。他の例では、ガス導出システム１０８ａを用いて、真空（例えば、完全真空又は部分真空等）を引くことで、チャンバ１０２ａに嫌気性環境を用意してもよい。図２Ｃでは、チャンバ１０２ａ内で、バルクフルオロポリマー材料１０４ａがフッ素化ガス１１６でフッ素化されている。具体的には、（制御システム１０６ａの制御下で）フッ素化ガス供給システム１１０ａを用いて、フッ素化ガス１１６をチャンバ１０２ａ内へ圧送する、又はその他の方法で導く。フッ素化ガス１１６は、例えば、純フッ素ガスや不活性ガス（例えば、窒素、二酸化炭素、アルゴン等）を混合したフッ素ガス等でよい。フッ素化ガス１１６をチャンバ１０２ａ内に提供することで、バルクフルオロポリマー材料１０４ａが十分にフッ素化されて、バルクフルオロポリマー材料１０４ａから所望の量のペルフルオロ化合物類が除去される。図２Ｄでは、（制御システム１０６ａの制御下で）ガス導出システム１０８ａを用いて、チャンバ１０２ａから変性したフッ素化ガス１１６ａを導出している。即ち、当業者であれば分かるように、フッ素化ガス（これまでフッ素化ガス１１６と称されていたもの）は、フッ素化処理中にチャンバ１０２ａ内でバルクフルオロポリマー材料１０４ａと反応した結果、変性している。このため、図１Ｄでは、変性したフッ素化ガス１１６ａをチャンバ１０２ａから取り出している。図１Ｄに示すように、バルクフルオロポリマー材料は、ペルフルオロ化合物類が除去されたため、参照符号１０４ａ１（参照符号１０４ａではなく）で示される。
図２Ａ〜図２Ｄに関連して上述した処理を、図１Ａのシステム１００ａについて示したが、同じ処理をシステム１００ｂ（図１Ｂ）、１００ｃ（図１Ｃ）、及び１００ｄ（図１Ｄ）や、本発明の範囲内の他の任意のシステムに適用してもよい。
図３は、フルオロポリマー材料を処理する方法を示すフロー図である。当業者であれば理解されるように、フロー図に含まれる特定のステップを省略してもよく、特定の追加のステップを追加してもよく、また、ステップの順序を図示された順序から変更してもよい。
ステップ３００において、フルオロポリマー材料（例えば、バルクフルオロポリマー材料、フルオロポリマーコーティングを含んだ加工物等）からペルフルオロ化合物類を除去するための主要処理パラメータを、制御システムに入力する。主要処理パラメータは、（ｉ）フッ素化処理中に用いる加熱プロファイルと、（ｉｉ）フッ素化ガスの組成と、（ｉｉｉ）フッ素処理中に用いる圧力プロファイルと、（ｉｖ）フッ素化処理の様々な動作のタイミングと、を含んでよい。例えば、上述したように、制御システムは、フッ素化処理中のチャンバ内の温度として一定の温度を要求してもよいし、温度プロファイルの使用（フッ素化処理における異なる部分において、チャンバ内の温度を、このプロファイルに従って制御すること）を要求してもよい（例えば、フッ素化処理中にチャンバ内で一定温度制御を行うか、又はフッ素化処理中に温度ランピング又は可変温度制御を行う）。
ステップ３０２において、チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供する（例えば、図１Ａでは、チャンバ１０２ａ内にバルクフルオロポリマー材料１０４ａを提供し、図１Ｂでは、フルオロポリマー材料のコーティングを含む加工物１０４ｂを提供する、等）。ステップ３０４において、チャンバ内を嫌気性環境とする（例えば、図２Ｂでは、例えば、チャンバ１０２ａから酸素１１４を導出し、且つ／又は窒素でチャンバ１０２ａをパージして、チャンバ１０２ａに嫌気性環境を用意する）。ステップ３０６（任意のステップとしてもよい）において、チャンバをステップ３００の温度プロファイル（例えば、固定温度、可変温度プロファイル等）まで加熱する。ステップ３０４の後、ステップ３０８において、フルオロポリマー材料をフッ素化して、フルオロポリマー材料からペルフルオロ化合物類を除去する。例えば、チャンバ内において、フッ素化ガスを用いてフルオロポリマー材料をフッ素化する（例えば、図２Ｃに示したように、制御システム１０６ａの制御下でフッ素化ガス供給システム１１０ａを用いる）（フッ素化ステップは、例えば、負圧下、正圧下、真空圧下、組み合わせの条件下等で実施してよい）。ステップ３０８の後、チャンバからフッ素化ガスを取り出す（例えば、図２Ｄに示したように、制御システム１０６ａの制御下のガス導出システム１０８ａを用いる）（フッ素化ガスの除去に関しては、例えば、チャンバを窒素でパージする）。
（実施例）
フルオロポリマーは、市販品であり、更なる処理を施さずに使用した。
フルオロポリマーは、市販品であり、更なる処理を施さずに使用した。
（実施例１）
ＣＳＩ Ｐｌａｓｔｉｃ社（ミルベリー、マサチューセッツ（Ｍｉｌｌｂｕｒｙ， ＭＡ））から入手した１ポンド（約０．４５キログラム）の粉砕再生ＰＴＦＥを、チャンバに装填した。２００℃の高温オイルの環状流を用いてチャンバを、公称チャンバ温度である１７０℃まで加熱した。窒素圧力スイング不活性化（ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ｉｎｅｒｔｉｎｇ）法を用いて、チャンバから酸素を取り出した。２０ｖｏｌ％のフッ素及び８０％の窒素を含有するガスを０．４ｓｃｆｍで流し始めた。試験の間、チャンバ圧力は、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜１２ＰＳＩＡ（約８３キロパスカル）の間で変化した。チャンバ内を通るようにフッ素ガスを４時間供給し、１時間毎に、ガス流の方向を上から下、下から上に切り替えた。使用したフッ素の量は、１０００ポンド（約４５４キログラム）の粉砕再生ＰＴＦＥにつき４．９９ポンド（約２．２６キログラム）のフッ素とした。４時間後、オイルによる加熱を停止し、再度、窒素圧力スイング法を用いてチャンバを不活性化した。チャンバ温度が５５℃を下回るまで、チャンバ内を通るように大気を供給した。ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）及びペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）について、ＥＰＡ法 ３４５２Ａ及びＥＰＡ法 ８３２１Ｂを用いて、サンプルを試験した。サンプルは、フッ素ガスを用いた処理の前と後との両方で試験された。ＰＦＯＡ及びＰＦＯＳの検出限界は、１００ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｔｒｉｌｌｉｏｎである。サンプルの処理前及び処理後の何れにおいても、ＰＦＯＳは検出されなかった。結果を表に示している。
ＣＳＩ Ｐｌａｓｔｉｃ社（ミルベリー、マサチューセッツ（Ｍｉｌｌｂｕｒｙ， ＭＡ））から入手した１ポンド（約０．４５キログラム）の粉砕再生ＰＴＦＥを、チャンバに装填した。２００℃の高温オイルの環状流を用いてチャンバを、公称チャンバ温度である１７０℃まで加熱した。窒素圧力スイング不活性化（ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ｉｎｅｒｔｉｎｇ）法を用いて、チャンバから酸素を取り出した。２０ｖｏｌ％のフッ素及び８０％の窒素を含有するガスを０．４ｓｃｆｍで流し始めた。試験の間、チャンバ圧力は、５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜１２ＰＳＩＡ（約８３キロパスカル）の間で変化した。チャンバ内を通るようにフッ素ガスを４時間供給し、１時間毎に、ガス流の方向を上から下、下から上に切り替えた。使用したフッ素の量は、１０００ポンド（約４５４キログラム）の粉砕再生ＰＴＦＥにつき４．９９ポンド（約２．２６キログラム）のフッ素とした。４時間後、オイルによる加熱を停止し、再度、窒素圧力スイング法を用いてチャンバを不活性化した。チャンバ温度が５５℃を下回るまで、チャンバ内を通るように大気を供給した。ペルフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）及びペルフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）について、ＥＰＡ法 ３４５２Ａ及びＥＰＡ法 ８３２１Ｂを用いて、サンプルを試験した。サンプルは、フッ素ガスを用いた処理の前と後との両方で試験された。ＰＦＯＡ及びＰＦＯＳの検出限界は、１００ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｔｒｉｌｌｉｏｎである。サンプルの処理前及び処理後の何れにおいても、ＰＦＯＳは検出されなかった。結果を表に示している。
（実施例２〜３）
Ｒｅｐｒｏｌｏｎ Ｔｅｘａｓ社（バーネット、テキサス（Ｂｕｒｎｅｔ， ＴＸ））から入手した表１に記載の材料を用いて、実施例１を繰り返した。結果を表１に示している。
Ｒｅｐｒｏｌｏｎ Ｔｅｘａｓ社（バーネット、テキサス（Ｂｕｒｎｅｔ， ＴＸ））から入手した表１に記載の材料を用いて、実施例１を繰り返した。結果を表１に示している。
本明細書において具体的な実施形態を参照して本発明を図示及び説明したが、本発明は、示された詳細に限定されることを意図するものではない。むしろ、特許請求の範囲の均等物の範囲および範疇内で、本発明から逸脱することなく、上記詳細に様々な変更を加えることが可能である。
Claims (20)
- ペルフルオロ化合物類を除去する方法であって、前記方法が、
（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、
（ｂ）前記チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、を含み、
前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が、前記フルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量よりも少ない、
方法。 - （ｄ）前記チャンバから前記フッ素化ガスを導出するステップと、
（ｅ）前記チャンバから前記処理されたフルオロポリマーを導出するステップと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。 - 前記チャンバを、２５℃〜３２５℃の範囲の温度まで加熱するステップを更に含み、
５ＰＳＩＡ（約３４キロパスカル）〜５５ＰＳＩＡ（約３７９キロパスカル）の範囲のチャンバ圧力下で、前記フルオロポリマー材料が前記フッ素化ガスに曝される、請求項１に記載の方法。 - 前記フルオロポリマー材料が、１時間〜１０００時間の範囲の時間にわたり前記フッ素化ガスに曝される、請求項１に記載の方法。
- 前記フッ素化ガスが、１ｖｏｌ％〜１００ｖｏｌ％のフッ素を含有する、請求項１に記載の方法。
- 前記フッ素化ガスが、９９ｖｏｌ％〜０ｖｏｌ％の不活性ガスを含有し、
前記不活性ガスが窒素を含有する、請求項１に記載の方法。 - 前記フルオロポリマー材料に曝す前記フッ素の量が、１０００ポンド（約４５４キログラム）のフルオロポリマー材料につき０．１ポンド（約０．０４５キログラム）のフッ素〜１０００ポンド（約４５４キログラム）の前記フルオロポリマー材料につき２０．０ポンド（約９．１キログラム）のフッ素の範囲内である、請求項５に記載の方法。
- 前記ステップ（ｃ）における前記フッ素化ガスを提供することが、前記フッ素化ガスを、前記チャンバ内に連続的に流入させる、及び／又は前記チャンバから連続的に流出させることを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記フルオロポリマー材料がバルク材料の形態で提供される、請求項１に記載の方法。
- 前記フルオロポリマー材料が加工物の一部として提供される、請求項１に記載の方法。
- 前記フルオロポリマー材料が未使用のフルオロポリマー材料である、請求項１に記載の方法。
- 前記フルオロポリマー材料が再生フルオロポリマー材料である、請求項１に記載の方法。
- 前記処理されたフルオロポリマー材料が１００ｐｐｂ未満のペルフルオロ化合物類を含有する、請求項１に記載の方法。
- 前記処理されたフルオロポリマー材料が１００ｐｐｔ未満のペルフルオロ化合物類を含有する、請求項１に記載の方法。
- 前記フルオロポリマー材料から除去された前記ペルフルオロ化合物類がペルフルオロオクタン酸を含有する、請求項１に記載の方法。
- ペルフルオロ化合物類を除去する方法であって、前記方法が、
（ａ）チャンバ内にフルオロポリマー材料を提供するステップと、
（ｂ）前記チャンバ内を嫌気性環境とするステップと、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）の後に、前記チャンバ内にフッ素化ガスを提供することで、前記フルオロポリマー材料を前記フッ素化ガスに曝して、処理されたフルオロポリマー材料を生成するステップと、
（ｄ）前記チャンバから前記フッ素化ガスを導出するステップと、
（ｅ）前記チャンバから前記処理されたフルオロポリマーを導出するステップと、を含み、
前記ステップ（ｃ）中において、前記チャンバ内に前記フッ素化ガスが連続的に供給され、
前記処理されたフルオロポリマー材料中の前記ペルフルオロ化合物類の量が１０ｐｐｂ未満である
方法。 - 前記チャンバを５０℃〜２００℃の範囲の温度まで加熱するステップを更に含み、
前記フルオロポリマー材料が、１時間〜４８時間の範囲の時間にわたり前記フッ素化ガスに曝される、請求項１６に記載の方法。 - 前記フルオロポリマー材料は再生フルオロポリマー材料であり、
前記フルオロポリマー材料から除去された前記ペルフルオロ化合物類はペルフルオロオクタン酸を含有する、請求項１６に記載の方法。 - ペルフルオロ化合物類を除去するシステムであって、前記システムが、
フルオロポリマー材料を収容するためのチャンバであって、処理サイクルの少なくとも一部において嫌気性環境が提供されるチャンバと、
前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバをフッ素化するためのフッ素化ガス源と、
前記チャンバに流入し、且つ／又は前記チャンバから流出する前記フッ素化ガスの流れを制御するための制御システムと、を備え、
前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類の少なくとも一部が除去される
システム。 - ヒータを更に備え、
前記制御システムが、更に、前記処理サイクルの少なくとも一部において、前記チャンバの温度を２５℃〜３００℃の範囲内に制御し、
前記フルオロポリマー材料から前記ペルフルオロ化合物類が、１００ｐｐｂ未満の濃度まで除去される、
請求項１９に記載のシステム。
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