JP2022058285A - 部分フッ素化樹脂、積層体、チューブおよびチューブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記部分フッ素化樹脂の、ASTM D-2176に準拠して測定される、MIT試験により測定する耐折回数が、10000回以上であることが好ましい。
前記部分フッ素化樹脂の、265℃におけるメルトフローレートが、0.5g/10分以上であることが好ましい。
前記部分フッ素化樹脂が、エチレン単位およびテトラフルオロエチレン単位を含有することが好ましい。
前記部分フッ素化樹脂が、ヘキサフルオロプロピレン単位をさらに含有することが好ましい。
前記部分フッ素化樹脂層と前記ポリアミド樹脂層とが接着しており、前記部分フッ素化樹脂層と前記ポリアミド樹脂層との層間接着強度が30N/cm以上であることが好ましい。
前記非フッ素樹脂層として、エチレン/ビニルアルコール共重合体(EVOH)樹脂を含有するEVOH層を備えることが好ましい。
本開示の部分フッ素化樹脂は、反応性官能基を有することが好ましい。本開示の部分フッ素化樹脂が反応性官能基を有するものであると、高いライン速度で押出成形することができると同時に、他の材料との高い接着性を示す。したがって、反応性官能基を有する部分フッ素化樹脂を用いることにより、層間接着強度に優れた積層体および多層チューブを高い生産性で製造することできる。ポリマー中の上記反応性官能基の位置は特に限定されないが、部分フッ素化樹脂のポリマーの主鎖末端および/または側鎖に、反応性官能基を有することがより好ましい。反応性官能基としては、カルボニル基、ヒドロキシル基、ヘテロ環基およびアミノ基からなる群より選択される少なくとも1種が好ましい。
l:吸光度
K:補正係数
t:フィルム厚(mm)
対象となる末端反応性官能基の補正係数を表1に示す。
CX7 2=CY1-(Rf4)n-Z2
(式中、Z2は、前記反応性官能基;X7およびY1は、同一または異なって、水素原子もしくはフッ素原子;Rf4は、炭素数1~40のアルキレン基、炭素数1~40の含フッ素オキシアルキレン基、エーテル結合を有する炭素数2~40の含フッ素アルキレン基またはエーテル結合を有する炭素数2~40の含フッ素オキシアルキレン基;nは、0または1)で表される不飽和化合物が挙げられる。
-NR1R2
(式中、R1およびR2は、同じであっても異なっていてもよく、水素原子または炭素原子数1~20の1価の有機基である。)で表される基である。アミノ基の具体例としては、-NH2、-NH(CH3)、-N(CH3)2、-NH(CH2CH3)、-N(C2H5)2、-NH(C6H5)などが挙げられる。
メルトフローレートは、たとえば、メルトインデクサーを用いて、任意の温度(たとえば、265℃または297℃)で、任意の荷重(たとえば、2.16kgまたは5kg)で、内径2mm、長さ8mmのノズルから単位時間(10分間)あたりに流出する部分フッ素化樹脂の質量(g)を測定することにより、特定するができる。
CH2=CX5Rf3、CF2=CFRf3、CF2=CFORf3、CH2=C(Rf3)2
(式中、X5はHまたはF、Rf3はエーテル結合を含んでいてもよいフルオロアルキル基を表す。)で表される単量体が挙げられ、なかでも、CF2=CFRf3、CF2=CFORf3およびCH2=CX5Rf3で表される含フッ素ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種が好ましく、HFP、CF2=CF-ORf4(式中、Rf4は炭素数1~5のパーフルオロアルキル基を表す。)で表されるパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)およびRf3が炭素数1~8のフルオロアルキル基であるCH2=CX5Rf3で表される含フッ素ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種がより好ましく、HFPが更に好ましい。TFEおよびエチレンと共重合可能な単量体は、イタコン酸、無水イタコン酸等の脂肪族不飽和カルボン酸であってもよい。ETFEは、TFEおよびエチレンと共重合可能な単量体単位が、0.1~10モル%であることが好ましく、0.1~5モル%であることがより好ましく、0.2~4モル%であることが特に好ましい。
エチレンおよびCTFEと共重合可能な単量体に基づく重合単位の含有量は、エチレン単位とCTFE単位と上記共重合可能な単量体に基づく重合単位との合計に対して、0.01~5モル%であることが好ましい。
CTFE/TFE/PAVE共重合体において、PAVE単位は、全単量体単位の0.5モル%以上であることが好ましく、5モル%以下であることが好ましい。
本開示において、MITは、MIT耐折り曲げ疲労試験機を用い、ASTM D-2176に準拠した条件下で折り曲げを繰り返し、破断するまでの回数を測定することにより得られた値である。条件は実施例に記載する。
ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジsec-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシエチルパーオキシジカーボネートなどのジアルキルパーオキシカーボネート類;
t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシピバレートなどのパーオキシエステル類;
ジt-ブチルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類;
ジ[フルオロ(またはフルオロクロロ)アシル]パーオキサイド類;
などが代表的なものとしてあげられる。
Xi(%)=(Ni/N)×100
で表されるモル含有率Xiの平均値を意味する。酢酸ビニル単位Xモル%は、赤外吸収分光〔IR〕を用いて測定することにより得られる値である。
最内層/最外層として、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、
最内層/中間層/最外層として、部分フッ素化樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層を備える積層体、
最内層/内層/中間層/最外層として、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、
最内層/内層/中間層/外層/最外層として、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリオレフィン樹脂層を備える積層体、
最内層/内層1/内層2/中間層/外層/最外層として、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリアミド樹脂層/ポリオレフィン樹脂層を備える積層体、部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリオレフィン樹脂層/ポリアミド樹脂層を備える積層体、部分フッ素化樹脂層/部分フッ素化樹脂層/ポリアミド樹脂層/EVOH層/ポリアミド樹脂層/ポリオレフィン樹脂層を備える積層体
などが挙げられる。
チューブの内径としては、好ましくは1~15mmであり、より好ましくは2mm以上であり、さらに好ましくは3mm以上であり、最も好ましくは4mm以上であり、より好ましくは13mm以下であり、さらに好ましくは11mm以下であり、最も好ましくは10mm以下である。
チューブの厚み(外径と内径との差)は、好ましくは0.5~8mmであり、より好ましくは0.6~6mmであり、さらに好ましくは0.6~4mmであり、最も好ましくは0.7~2mmである。
積層体およびチューブにおける非フッ素樹脂層の厚みは、好ましくは0.05~4mmであり、より好ましくは0.1~3mmであり、さらに好ましくは0.5~2mmである。非フッ素樹脂層の厚みは、積層体およびチューブが非フッ素樹脂層を2層以上備える場合は、各層の合計の厚みである。
内層の厚みは好ましくは0.01~1.0mm、より好ましくは0.03~0.5mm、さらに好ましくは0.05~0.3mmである。
中間層の厚みは、好ましくは0.01~0.5mm、より好ましくは0.02~0.25mm、さらに好ましくは0.03~0.15mmである。
外層の厚みは、好ましくは0.01~1.0mm、より好ましくは0.03~0.5mm、さらに好ましくは0.05~0.3mmである。
最外層の厚みは、0.01~1.0mm、より好ましくは0.03~0.7mm、さらに好ましくは0.05~0.5mmである。
(1)各層を形成するポリマーを共押出成形することにより、層間を熱融着(溶融接着)させ1段で多層構造の積層体を形成する方法(共押出成形)、
(2)押出機によりそれぞれ別個に作製した各層を重ね合せ、熱融着により層間を接着させる方法、
(3)予め作製した層の表面上に、押出機により、該層に隣接することとなる層を形成するポリマーを押し出すことにより積層体を形成する方法、
(4)予め作製した層の表面上に、該層に隣接することとなる層を形成するポリマーを静電塗装したのち、得られる塗装物を全体的にまたは塗装した側から加熱することにより、塗装に供したポリマーを加熱溶融して層を成形する方法
等が挙げられる。
チューブ、ホース類;薬液用チューブまたは薬液用ホース、塗料用チューブまたは塗料用ホース(プリンタ用途含む)、自動車燃料用チューブ若しくは自動車燃料用ホース等の燃料用チューブまたは燃料用ホース、溶剤用チューブまたは溶剤用ホース、自動車のラジエーターホース、エアコンホース、ブレーキホース、電線被覆材、飲食物用チューブまたは飲食物用ホース、ガソリンスタンド用地下埋設チューブ若しくはホース、海底油田用チューブ若しくはホース(インジェクションチューブ、原油移送チューブ含む)等
ボトル、容器、タンク類;自動車のラジエータータンク、ガソリンタンク等の燃料用タンク、溶剤用タンク、塗料用タンク、半導体用薬液容器等の薬液容器、飲食物用タンク等
その他;キャブレターのフランジガスケット、燃料ポンプのOリング等の各種自動車用シール、油圧機器のシール等の各種機械関係シール、ギア、医療用チューブ(カテーテル含む)、索道管等
実施例で得られた部分フッ素化樹脂のペレットおよび核磁気共鳴装置AC300(Bruker-Biospin社製)を用い、19F-NMR測定を行い、各ピークの積分値からポリマー組成を求めた。単量体の種類によっては元素分析の結果を適宜組み合わせて、ポリマー組成を求めた。
実施例で得られたペレットおよび示差走査熱量計RDC220(Seiko Instruments社製)を用いて、ASTM D 4591に従い、昇温速度10℃/分で熱測定を行い、得られた吸熱曲線のピークから、部分フッ素化樹脂の融点を求めた。
実施例で得られたペレットおよびメルトインデクサー(安田精機製作所社製)を用いて、ASTM D 1238に従い、265℃または297℃、5kg荷重下で、内径2mm、長さ8mmのノズルから10分間あたりに流出する共重合体の質量(g/10分)をMFRとして求めた。
実施例で得られたペレットを、室温にて圧縮成形し、厚さ50~200μmのフィルムを作製した。このフィルムの赤外吸収スペクトル分析によってカーボネート基〔-OC(=O)O-〕のカルボニル基由来のピークが1817cm-1〔ν(C=O)〕の吸収波長に現れ、カルボン酸フルオライド基〔-COF〕のカルボニル基由来のピークが1884cm-1〔ν(C=O)〕の吸収波長に現れるので、そのν(C=O)ピークの吸光度を測定し、下記式により部分フッ素化樹脂の主鎖炭素数106個あたりの個数を算出した。
カーボネート基またはカルボン酸フルオライド基個数(主鎖炭素数106個あたり)=(l×K)/t
l:吸光度
K:補正係数(-OC(=O)O-R:1426,-COF:405)
t:フィルム厚(mm)
実施例で得られた部分フッ素化樹脂のペレットを用いて、加熱温度230℃で圧縮成形により厚み2mmのシートを作成した。このシートを用いて、溶融粘弾性測定装置MCR-302により、貯蔵弾性率の100rad/秒から0.001rad/秒まで角周波数依存性を測定した。測定頻度は対数等間隔で5点/桁、測定治具は直径25mmのパラレルプレート、サンプル厚みは0.8mm(測定時)、測定温度は230℃、歪量は3%であった。
キャピログラフ(BOHLIN INSTRUMENTS社製)を用い、260℃において、剪断応力下で直径1mm、長さ16mmのオリフィスから流出する部分フッ素化樹脂にメルトフラクチャーが発生し始める状態になった際の剪断速度(sec-1)を測定した。メルトフラクチャーは、部分フッ素化樹脂の表面を顕微鏡にて16倍に拡大して観察することにより確認した。
ASTM D2176に準じて行った。具体的には、15mm、長さ130mmの試験片を、MIT測定器(型番12176、安田精機製作所社製)に装着し、荷重1.25kg、左右の折り曲げ角度各135度、折り曲げ回数175回/分の条件下で試験片を屈曲させ、試験片が切断するまでの回数(耐折回数(MIT繰り返し回数))を測定した。
オートクレーブに蒸留水380Lを投入し、充分に窒素置換を行った後、オクタフルオロシクロブタン166kg、HFP83kgおよびパーフルオロ(1,1,5-トリハイドロ-1-ペンテン)(CH2=CF(CF2)3H)0.3kgを仕込み、系内を35℃、攪拌速度200rpmに保った。その後、TFEを0.87MPaまで圧入し、更に引き続いてEtを0.95MPaまで圧入した後、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート6.3kgを投入して重合を開始した。重合の進行と共に系内圧力が低下するので、TFE/Et/HFP=46/44/10モル%の混合ガスを連続して供給し、系内圧力を0.95MPaに保った。そして、パーフルオロ(1,1,5-トリハイドロ-1-ペンテン)を合計量3.2kgとなるように連続して仕込み、23時間、攪拌を継続した。放圧して大気圧に戻した後、反応生成物を回収した。
TFE/エチレン/HFP/パーフルオロ(1,1,5-トリハイドロ-1-ペンテン)共重合体
TFE/エチレン/HFP/パーフルオロ(1,1,5-トリハイドロ-1-ペンテン)=45.5/44.4/9.5/0.6(モル%)
融点:197℃
メルトフローレート(265℃):28.9g/10分
カーボネート基およびカルボン酸フルオライド基の個数:314個/106C
230℃、角周波数0.0025rad/秒における貯蔵弾性率G’:0.29Pa
260℃における臨界剪断速度:160sec-1
MIT試験により測定する耐折回数:108,000回
実施例で得られたチューブから1cm幅のテストピースを切り取り、テンシロン万能試験機を用いて、25mm/分の速度で180°剥離試験を行い、伸び量-引張強度グラフにおける極大5点平均を接着強度(N/cm)として求めた。
実施例で得られたチューブを切断して試験片を作製し、チューブの内面に相当する試験片の箇所について、表面粗度Raを測定した。表面粗度測定機(Mitutoyo製SURFTESTSV-600)を用いて、JIS B0601-1994に準拠して、測定点数5点の測定を3回繰り返し、得られた測定値の平均値を表面粗度Raとした。
ポリアミド12
ダイセル・エボニック社製、Vestamid X7297
ポリアミド612
ダイセル・エボニック社製、Vestamid SX8002
エチレン/ビニルアルコール共重合体樹脂
クラレ社製、F101B
マルチマニホールドを装着した2種2層のチューブ押出し装置(プラスチック工学研究所社製)を用いて、層(B)をポリアミド12、層(A)を部分フッ素化樹脂Aとして、2台の押出し機にそれぞれ供給して、表2に示す押出条件により、外径8mm、内径6mmの2種2層の多層チューブを成形した。多層チューブは、層(A)/層(B)の層構成を有しており、層(A)が最内層である。評価結果を表2に示す。
マルチマニホールドを装着した5種5層のチューブ押出し装置(プラスチック工学研究所社製)を用いて、層(E)をポリアミド12、層(B、D)をポリアミド612、層(C)をエチレン/ビニルアルコール共重合体樹脂、層(A)を部分フッ素化樹脂Aとして、5台の押出し機にそれぞれ供給して、表2に示す押出条件により、外径8mm、内径6mmの5種5層の多層チューブを成形した。多層チューブは、層(A)/層(B)/層(C)/層(D)/層(E)の層構成を有しており、層(A)が最内層である。評価結果を表2に示す。
Claims (15)
- 溶融粘弾性測定において、測定温度230℃、角周波数0.0025rad/秒における貯蔵弾性率G’が、0.1Pa以上である部分フッ素化樹脂。
- 260℃における臨界剪断速度が50~500sec-1の範囲にある部分フッ素化樹脂。
- 反応性官能基を有する請求項1または2に記載の部分フッ素化樹脂。
- ASTM D-2176に準拠して測定される、MIT試験により測定する耐折回数が、10000回以上である請求項1~3のいずれかに記載の部分フッ素化樹脂。
- 265℃におけるメルトフローレートが、0.5g/10分以上である請求項1~4のいずれかに記載の部分フッ素化樹脂。
- 前記部分フッ素化樹脂が、エチレン単位およびテトラフルオロエチレン単位を含有する請求項1~5のいずれかに記載の部分フッ素化樹脂。
- 前記部分フッ素化樹脂が、ヘキサフルオロプロピレン単位をさらに含有する請求項6に記載の部分フッ素化樹脂。
- 請求項1~7のいずれかに記載の部分フッ素化樹脂を含有する部分フッ素化樹脂層と、非フッ素樹脂を含有する非フッ素樹脂層とを備える積層体。
- 前記非フッ素樹脂層として、ポリアミド樹脂を含有するポリアミド樹脂層を含有する請求項8に記載の積層体。
- 前記部分フッ素化樹脂層と前記ポリアミド樹脂層とが接着しており、前記部分フッ素化樹脂層と前記ポリアミド樹脂層との層間接着強度が30N/cm以上である請求項9に記載の積層体。
- 前記非フッ素樹脂層として、エチレン/ビニルアルコール共重合体(EVOH)樹脂を含有するEVOH層を備える請求項8~10のいずれかに記載の積層体。
- 請求項8~11のいずれかに記載の積層体により形成される多層のチューブ。
- 請求項1~7のいずれかに記載の部分フッ素化樹脂を含有する単層のチューブ。
- 前記チューブの内面が前記部分フッ素化樹脂により形成されており、前記内面の表面粗度Raが、1.0μm以下である請求項12または13に記載のチューブ。
- 請求項12~14のいずれかに記載のチューブの製造方法であって、前記部分フッ素化樹脂を15m/分以上のライン速度で成形することによって、前記チューブを得るチューブの製造方法。
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