JP2631911B2 - フルオロカーボン添加剤が分散された熱可塑性ポリマー - Google Patents

フルオロカーボン添加剤が分散された熱可塑性ポリマー

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は一定のフルオロカーボン添加剤で変性した熱
可塑性ポリマーに関するものである。
従来の技術 熱可塑性ポリマー中に各種のオイル、ガム等を添加す
ることによって変性させる方法が提案されている。
アメリカ合衆国特許第3,485,787号には、鉱物油を添
加することによって一定のブロックコポリマーを変性さ
せる方法が開示されている。アメリカ合衆国特許第3,83
0,767号には、石油炭化水素ワックスを添加することに
よって、ブロックコポリマーからのエキステンダーオイ
ルのブリーディングを防ぐ方法が記載されている。
アメリカ合衆国特許第4,123,409号には、熱可塑性末
端ブロックとエラストマー中間ブロックとを有するブロ
ックコポリマーが記載されている。この特許ではコポリ
マーのエラストマー中間ブロックと相溶性のある高分子
量のオイルをコポリマーに配合している。エラストマー
中間ブロックが炭化水素の場合にはオイルとして鉱物油
が使用され、エラストマー中間ブロックがポリシロキサ
ンの場合にはシリコンオイルが使用される。
アメリカ合衆国特許第3,034,179号には、手術用チュ
ーブとして使用されるポリエチレンにシリコンオイルを
添加することが記載されている。
アメリカ合衆国特許第4,386,179号には、弾性熱可塑
性炭化水素ブロックコポリマーにポリシロキサンを分散
させたものが開示されている。
日本国特許第60-104161号には、樹脂と１重量％以上
のフルオロカーボンオイルとからなる耐摩耗性組成物が
記載されている。この特許では、樹脂に対するオイルの
相溶性の悪さと樹脂とオイルの粘性相違とを利用して、
樹脂成形品の表面にオイルが滲みでるような状態でこれ
ら２つの成分を一緒に射出成形して耐摩耗性表面を形成
させている。
ポリマー中に各種の添加剤を添加することによって、
所望の特性を有する新規な熱可塑性ポリマー組成物を開
発する研究は現在でも行われていま。
本発明の目的は、広い用途に適用可能な特異的な特性
を有する新規な熱可塑性ポリマー組成物を提供すること
にある。
本発明はさらに他の目的は、従来にない特性を有する
熱可塑性ポリマー組成物を製造するための新規な製造方
法を提供することにある。
発明の要約 上記およびその他の目的は、熱可塑性ポリマーに約0.
01重量％〜１重量％のフルオロカーボン添加剤をメルト
ブレンディング（溶融混練）する得られる組成物を提供
する本発明によって達成される。上記フルオロカーボン
添加剤は、フルオロカーボンオイル、フルオロカーボン
ガム、フルオロカーボングリースおよびこれらの混合物
からなる群の中から選択され、フルオロカーボン添加剤
は熱可塑性ポリマーよりも低い表面エネルギーを有し、
メルトブレンディングによりポリマーとフルオロカーボ
ン添加剤とはほぼ均質に混和され、混和物を冷却して得
られる固体組成物では、フルオロカーボン添加剤の濃度
がバルクのポリマー内部では低く、表面部分では高くな
っている。換言すれば、固体組成物のフルオロカーボン
添加剤の濃度は断面方向において内部では薄く、表面部
分では濃くなる勾配を有している。
本発明はさらに上記組成物を製造する方法を提供す
る。この方法では、熱可塑性ポリマーにフルオロカーボ
ンオイル、フルオロカーボンガムおよびこれらの混合物
からなる群の中から選択される熱可塑性ポリマーよりも
低い表面エネルギーを有するフルオロカーボン添加剤を
0.01〜１重量％添加した組成物を混練機中、好ましくは
高性能コンパウンドブレンダー中で、熱可塑性ポリマー
のガラス転移温度または軟化温度以上で且つ熱可塑性ポ
リマーおよびフルオロカーボン添加剤に悪影響を与えな
い温度で、ほぼ均質な混和物が得られるのに十分な時間
混練し、次いで、混和物を冷却して固体組成物を製造す
る。この固体組成物では、フルオロカーボン添加剤の濃
度がバルクのポリマー内部では低く、表面部分では高く
なっている、換言すれば、固体組成物のフルオロカーボ
ン添加剤の濃度は断面方向において内部では薄く、表面
部分では濃くなる勾配を有している。
発明の詳細な説明 フッ素を含まない大抵のポリマーはフルオロカーボン
オイルやフルオロカーボンガムと相溶性が無く、また、
フルオロカーボンは比重が大きいため、これらをブレン
ドするのは困難である。本発明は、熱可塑性ポリマーに
１重量％以下のフルオロカーボンオイル、ガムまたはこ
れらの混合物を添加したものを強力にメルトブレンディ
ングすると、溶融物全体にフルオロカーボン添加剤が均
質に分散し、冷却後には、フルオロカーボン添加剤と熱
可塑性ポリマーとの熱力学的相溶性の差および表面エネ
ルギーの差によって、フルオロカーボン添加剤濃度が固
体組成物の内部よりも表面部分の方が高くなるという発
見に基づいている。
「固体組成物のフルオロカーボン添加剤の濃度は断面方
向において内部では薄く、表面部分では濃くなる勾配を
有している」という表現は、濃度の値が中心部から表面
へ向かって均一に増加するという意味ではなく、熱可塑
性ポリマーとフルオロカーボン添加剤との組合せによっ
ては均一な濃度勾配ができることもあるが、通常はポリ
マー内部すなわちバルク部分ではフルオロカーボン添加
剤濃度がはるかに低く、表面部分でははるかに高濃度に
なるという意味である。
本発明ではフルオロカーボン添加剤濃度が表面部分で
より高くなるので、従来にない特性を有するポリマー組
成物を得ることができる。すなわち、非常に低濃度の１
％以下のフルオロカーボン添加剤で表面部分のフルオロ
カーボン添加剤濃度をかなり高くすることができる。
また、表面部分のフルオロカーボン添加剤濃度が高い
ので、本発明組成物はフルオロカーボンの様な表面特
性、すなわち、疎水性が高くなり、表面エネルギーが低
くなり、表面付着性がなくなり、化学的により不活性と
なり、摩擦が少なくなり、より滑らかになる等の特性を
示すという利点がある。さらに、フルオロカーボン添加
剤の存在によって組成物が金型表面へ“付着”すること
がを少なくなるので離型が促進されて、成形性が良くな
る。また、フルオロカーボン添加剤の潤滑特性によって
押出し製品の加工特性、すなわち、フィルム、繊維、そ
の他の製品を高速で成形することができ、表面も滑らか
になる。さらに、射出成形サイクルが短くなり、押出速
度が速くなる。
フルオロカーボン表面は大抵の熱可塑性ポリマーに比
べて組織表面、細胞、生理学的分泌液（体液）および血
液と接触した際に生物学的な適合性に優れているため、
本発明のポリマー組成物は生物学的用途、バイオ用途、
生物医学用途に特に有利である。
従って、本発明組成物は血液および体液の運搬処理、
医学チューブ、血管接合用チューブ、乳房挿入物、腱お
よび関節の人工装具、義眼等に特に有利に適用すること
ができる。
本発明組成物から製造される繊維は表面平滑性、均一
性、機織りの容易さといった特性の他に、フルオロカー
ボン添加剤のもつ表面特性に起因する特異な風合いおよ
び“感触”を有している。さらに、本発明組成物とその
製造方法は、繊維表面のフルオロカーボン添加剤濃度が
高くなるので、金型、シャトルおよび織機に耐えるダメ
ージを少なくして、より均一で柔軟な繊維を高速で紡糸
することができる。
大抵の場合、本発明組成物は熱可塑性ポリマーの基本
的な機械的、物理的および化学的特性はそのまま保持さ
れ、場合によっては強化され、さらに、本発明組成物は
断面方向でフルオロカーボン添加剤の濃度が内部で低く
表面で高いという濃度勾配があるので、フルオロカーボ
ンの様な表面を備えている。従って、本発明組成物は光
学部品または電気部品、例えばコンタクトレンズ等の成
形品に有利に適用でき、低い表面エネルギーと低摩擦表
面とが要求される電気／光学装置、電気／機械装置、例
えばビデオテープ、オーディオ録音やビデオ録画用のコ
ンパクトディスク、電気／機械的スイッチ等の成形品に
有利に適用できる。
熱可塑性プラスチックの内部のフルオロカーボン添加
剤濃度が低濃度であることによって、ポリマー、特に以
下に記載するような種類の熱可塑性ポリマーのバルクと
しての機械的、物理的および化学的特性を有利に変化さ
せることができる。
本発明組成物に独特な利点は、複数に切断した場合
に、内部のフルオロカーボン添加剤が切断によって生じ
た新しい表面へ移行（migrate）する点にある。
本発明は種々のポリマーを用いて実施できる。特に好
ましいポリマーとしては以下のものを挙げることができ
る： I.ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン。
ポリオレフィンは、非常に低濃度のフルオロカーボン添
加剤でもフルオロカーボンの様な表面特性が得られる。
例えば、低密度ポリエチレン中に0.5重量％の割合で粘
度450センチストロークのパーフルオロポリプロピレン
オキシドのフルオロカーボンオイルを用いた場合、表面
組成のフッ素は21原子％になることがXPS分析で示され
る。この表面の特徴は疎水性の増加（水の接触角はポリ
エチレンの61°からフルオロカーボンを添加した組成物
で94℃へ増加）と、表面エネルギーの減少（ポリエチレ
ンの40.6dynes/cmからフルオロカーボン添加を添加した
組成物で28.1dynes/cmへ減少）とにある。こうした表面
特性の大幅な改変がわずか0.5重量％のフルオロカーボ
ン添加剤で達成される。フルオロカーボン添加剤を用い
ることによって機械的性質も向上し、延性も増加する。
引張り伸びはポリエチレンの840％から0.1％フルオロカ
ーボン添加で1100％へ増加し、0.3％フルオロカーボン
添加では1500％へ増加する。押出しに必要なエネルギー
（トルク）も大幅に減少する。
II.エチレン−プロピレンのようなオレフィンのコポリ
マーおよびブロックコポリマー、スチレン−ブタジエ
ン、スチレン−ブタジエン−スチレンおよびスチレン−
エチレン／−ブチレン−スチレンのようなスチレン−オ
レフィンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエン−
アクリロニトリル（ABS）のようなスチレンのグラフト
コポリマーも本発明を実施する際の好ましいポリマー種
である。例えば、スチレン−エチレン／ブチレン−スチ
レンブロックコポリマーをフルオロカーボン添加で変性
すると機械特性が大幅に向上する。引張り強度はわずか
0.1重量％を添加しただけでS-E/B-Sの825psiから1600ps
iへ増加する。ABSグラフトポリマー（例えばサイコラッ
クCycolac登録商標）を容易に改質して表面特性を向上
させることができる。0.3重量％のフルオロカーボン添
加剤で表面のフッ素原子％は５％になって疎水性が向上
し、0.8重量％の添加で疎水性は接触角73％から96％へ
と上昇する。
III.ポリエーテル−ポリアミドのようなポリエーテルと
ポリアミドとポリマーおよびブロックコポリマーは本発
明を実施するための好ましい第３グループのポリマーで
ある。この場合にも低濃度のフルオロカーボン添加剤に
よって機械特性、表面特性および加工特性が向上する。
例えば0.1重量％のフルオロカーボン添加剤で引張強度
と延性が向上し、引張強度は4030psiから4850psiへ増加
し、伸びは1110％から1490％へ増加する。
IV.ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリブチレン
テレフタレート（PBT）、芳香族テレフタレートおよび
イソフタレート等のポリエステル、ポリカルボネートお
よびポリエーテルまたはポリエステル軟質セグメントを
有する芳香族イソシアネートまたは脂肪族イソシアネー
トから誘導されるポリマーを有するポリウレタンも低濃
度のフルオロカーボン添加剤で大幅に改質される。例え
は、PBTはフルオロカーボン表面特性を示すと同時に押
出特性および成形特性も向上する。すなわち、0.5重量
％のフルオロカーボン添加剤で表面フッ素の原子％は5.
3％になる。ビスフェノールポリカルボネートは0.5重量
％のフルオロカーボン添加剤で引張強度が向上（7410か
ら7930psi）し、疎水性も上昇し（接触角78°から97
°）、表面のフッ素原子％は32％になる。
V.その他のビニルポリマーも本発明添加剤で特性が向上
し、フルオロカーボンの様な表面特性を示すようにな
る。この種のポリマーにはアクリルポリマーおよびメタ
クリルポリマー、例えばポリメチルメタクリレート、ポ
リメチルアクリレート、ポリブチルメタクリレート等が
ある。さらに、ポリ塩化ビニル、各種の芳香族ビニルポ
リマー、例えばポリスチレンがある。
ポリスチレンの押出性および成形性は0.3重量％のフ
ルオロカーボン添加剤で向上し、表面のフッ素原子％は
10％になる。
上記のような高い表面フッ素濃度を得るためには、配
合されるポリマーよりも表面エネルギーが大幅に低いフ
ルオロカーボン添加剤を使用するのが好ましい。
適当なフルオロカーボンオイル、ガム、グリースには
フッ素化炭化水素やフッ素化ハイドロカーボンポリエー
テルオイル、例えばアフルノックス（Aflunox登録商
標）およびクリトックス（Krytox登録商標）オイルおよ
びグリース、パーフルオロポリエチレンオキシド、パー
フルオロポリプロピレンオキシド、ポリテトラフルオロ
エチレンオリゴマー、パーフルオロポリエチレン−プロ
ピレン、パーフルオロポリブタジエンオリゴマー、ポリ
ビニリデンフルオライドオリゴマーおよびこれらのコポ
リマー等のオイル、ガムおよびグリース、さらにはパー
フルオロシクロヘキサン、パーフルオロヘキサン、パー
フルオロドセダンおよび高分子量の同族の直鎖または側
鎖を有するパーフルオロハイドロカーボン等のパーフル
オロハイドロカーボンオイルおよび環状パーフルオロ化
されたハイドロカーボン等がある。
本発明のフルオロカーボンオイル、ガムおよびグリー
スは、温度20℃での粘度が20センチストロークから50,0
00センチストローク以上という特徴を有している。本発
明で有用なフルオロカーボングリースの特徴はコンシス
テンシー（ASTM規格D-217に準じて測定）がMLGIグレー
ドで０から６の範囲にある点にある。好ましいグリース
はフルオロポリエーテルオイルとパーフルオロハイドロ
カーボンとを混合して製造されたもの、例えばクリトッ
クス（Krytox登録商標）オイルとヴィダックス（Vydax
登録商標）フルオロテロマーとを混合したものである。
オイル、ガムおよびグリースは当然、最終組成物の所
望用途によって適宜選択する。
一般に、フルオロカーボン添加剤は、それが配合され
るポリマーよりも約5dynes/cmだけ表面エネルギーが低
いものが好ましい。
本発明の特に有利な特徴は極めて少量のフルオロカー
ボン添加剤を熱可塑性ポリマーに混合するだけで極めて
特異且つ好ましい特性を組成物に付与することができる
という点にある。
上記のような少量のフルオロカーボン添加剤は本発明
方法でポリマーに配合することができる。メルトブレン
ディング（溶融混合）で各成分を均質に混合することに
よって、溶融物を冷却した時に上記のような濃度勾配を
有する固体組成物を得ることができる。各成分が均質に
メルトブレンディングされていない場合には、混合され
なかった大部分のフリーのフルオロカーボン添加剤がポ
リマー表面を覆っただけの組成物になる。この場合に
は、フルオロカーボン添加剤は非相溶性であり、ポリマ
ーとフルオロカーボン添加剤とは表面エネルギーが相違
するため、フルオロカーボン添加剤はポリマー内部には
容易に拡散せず、また、ほとんど浸透しない。調製時に
フルオロカーボン添加剤をポリマー中に均一に拡散させ
るためには、溶融状態で均質に混練する必要がある。こ
うした混練は射出成形や単軸スクリュー押出しで一般に
得られる混合では達成できない。0.5重量％または0.25
重量％程度の少量のフルオロカーボンオイル添加剤をブ
レンドした熱可塑性プラスチックは、新型のスクリュー
／ラム射出成形機や単軸スクリュー押出機で成形・押出
ししても、ほとんど不均質な溶融物にしかならず、スク
リューが溶融物中で滑って、流れが乱れる。そのため、
本発明の高効率高剪断力のブレンドを先ず行わない限
り、単なる成形や押出しで上記のようなポリマーを得る
ことは不可能である。
材料を均質に混合することが可能なメルトブレンディ
ング装置が必要である。２軸スクリューのコンパウンデ
ィング用ブレンダ／押出機が特に有利で、本発明方法を
実施する上で好ましいことが分かっている。
操作はポリマーおよびフルオロカーボンオイル添加剤
の分解温度以下且つポリマーの軟化温度以上で、各成分
を均質に混合できるような任意の温度で行うことができ
る。
ポリマーとフルオロカーボン添加剤の混合を容易にす
るためには粒径の小さい（例えばペレットまたは粉末）
ポリマーを使用するが好ましい。それによってメルトブ
レンディングの前に粒子表面を効率的に湿らせて、添加
剤をポリマー内に効率良く分散させることができる。
最も好ましい具体例では、フルオロカーボン添加剤を
ペレットハ状のポリマーの一部と予め混合し、この湿ら
せたポリマーの一部すなわちプレミックスを残りのポリ
マー中に混合し、２軸スクリュー式のコンパウンディン
グ用ブレンダー／押出機等の高高率な高剪断力コンパウ
ンディング押出機でメルトブレンディングする。
本発明の均質にブレンドされた組成物の加工法の最も
優れた効果はフルオロカーボン添加剤を１重量％以下の
比率で混合した場合である。精密部品、繊維およびフィ
ルムの成形で特に重要な平滑な表面仕上がりと、溶融物
の均一な流れとに加えて、本発明の多くの組成物は、一
般の熱可塑性ポリマーに比べて、より低いトルクと圧力
で成形できる。例えば、わずか0.5重量％のフルオロカ
ーボンオイルを含む低密度ポリエチレンの場合、押出し
トルクは3700m-gから1950m-gへ低下する。
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明が以下の
実施例に限定されるものではない。特に記載がない限
り、パーセンテージは全て重量パーセントで示す。
実施例１ 本実施例は、本発明組成物の製造には高効率のコンパ
ウンディング／ブレンディングで均質に配合を行うこと
の必要性と、高剪断力コンパウンディング用に設計され
ていない従来のスクリュー／ラム射出成形機または通常
のスクリュー押出機では本発明添加剤を良好に混合する
ことはできないということが示される。
S-E/B-S熱可塑性ポリマー（スチレン−オレフィンブ
ロックコポリマー、Shell Kraton G）のペレットを最新
型のスクリュー射出成形機のホッパに添加した。この射
出成形機は射出速度、圧力、速度切替え位置、スクリュ
ー回転速度、計量、減圧等を制御するオープンループの
電子制御装置を備えている。4.00×4.00×0.25インチの
部品用の金型を使用し、ベースポリマーにおいて良好な
成形が行えるような条件に設定した。次に、ホッパとホ
ッパスクリューとからベースポリマーを供給した。ベー
スポリマーに0.5重量％のフルオロカーボンオイル（パ
ーフルオロポリプロピレンオキシド、温度20℃での粘度
は450センチストローク）をタンプラー混合して、ペレ
ットにオイルを均一に塗布した。これを射出成形機に注
意深く導入し、ベースポリマーの成形条件で成形を行っ
た。
しかし、0.5重量％の添加剤を添加したポリマーは十
分には成形されないということが分かった。スクリュー
速度およびその他の成形条件を種々変えて実験を行った
が、満足な成形はできなかった。同様に、ベースポリマ
ーにわずか0.25重量％の添加剤を加えた場合も正しい供
給と成形を行うことはできなかった。主たる問題点は材
料がスクリュー羽根のまわりで滑り、その結果、スクリ
ューが空回りして、溶融物をノズルを介して移動させて
満足な射出成形することが不可能となるためである。こ
の実験から、射出成形や押出し成形で均一な成形品が得
られるような成形材料を調製するには、均質な配合が必
須であるということは明らかである。
本発明組成物の調製に必要な良好なブレンディングは
高効率且つ高剪断力の溶融混合用に設計されたスクリュ
ー羽根を有する２軸スクリュー式コンパウンディング用
押出機で高剪断力のコンパウンディング−ブレンディン
グで行うことができる。
実施例２ 本発明の組成物を調製するために以下の方法を採用し
た。
パーフルオロカーボンオイル（パーフルオロポリプロ
ピレンオキシド、20℃での粘度450センチストローク、
デュポン社製「クリトックス（Krytox）AX」登録商標）
を以下の方法で分散させて各種の組成物を調製した： 上記オイルの適量を100gのポリマーペレットに添加し
てプミックス（予備混合物）を調整した。このプミック
スを１〜２パウンドのポリマーに加え、タンブラー（混
転）混合して、フルオロカーボンオイルで湿らせておい
たプミックスペレットを均一に分散させた。最初の実験
ではオイルを0.1〜0.6％の濃度で使用した。ポリマー／
プミックスペレットは均質な外観を示した。こうして得
られたパーフルオロカーボンオイルを混合したペレット
を、マイクロプロセッサ制御式のトルク流動計を備えた
２軸スクリュー押出機であるHBIシステム90（円錐型２
軸スクリューの3/4インチのコンパウンディング用ブレ
ンダー／押出機、２インチの加熱されたストリップダイ
ヘッドを有する）へ供給して、幅約２インチ、厚さ約0.
06インチの押出フィルムを製造した。押出機の後には３
本の冷却ロールよりなる巻取機が設けられている。コン
パウンディング中および押出し中のトルク、温度、ヘッ
ド圧等の情報は押出機−流動計で得た。押出しコンパウ
ンディングの速度は一般に20〜50RPMにした。
以下のポリマーをパーフルオロカーボンオイルと配合
した。
A.低密度ポリエチレン（PE） 0.1、0.2、0.3および0.5％のパーフルオロカーボンオ
イルを用いて配合を行った。ブレンド組成物の成形をす
る前に、コントロールとしてパーフルオロカーボンオイ
ルを添加しないバージン樹脂を成形した。ブレンドした
ポリエチレンは順調に押し出され、オイルとの相溶性も
良く、0.5％濃度でもオイルのブリーディング（滲出
し）は見られなかった。押出温度は、25RPMで440〜460゜
Fにした。パーフルオロカーボンオイルの濃度を増加さ
せるにつれて表面の平滑性が向上し、さらに、トルクは
オイルを配合しないポリエチレンの場合の3700M-g（メ
ートル・グラム）からオイルを0.5％配合した場合の195
0M-gまで段階的に減少し、ヘッド圧力も約720psiから約
525psiへと減少した。これらの値は押出成形条件として
は大幅な改善である。この２軸スクリュー押出機でのメ
ルトブレンディングを用いたパーフルオロカーボンオイ
ルの分散均一性は0.5重量％のオイル濃度でも非常に優
れたものであった。
B.ポリプロピレン（PP） 0.1、0.2および0.5％のパーフルオロカーボンオイル
を配合した。この場合でも全ての濃度において配合の均
質性は非常に優れていた。押出帯域の条件は25RPMで370
〜440゜Fとした。ポリプロピレンの場合には、驚くほど
急激にトルクが減少し、わずか0.1％のパーフルオロカ
ーボンオイルの添加でポリプロピレンの場合の4735M-g
から1395M-gまで低下した。
C.スチレン−エチレン／ブチレン−スチレンTPEブロッ
クコポリマー（SEBS） 0.1、0.3および0.6％のパーフルオロカーボンオイル
を配合した。各濃度において配合の均質性は非常に優れ
ていた。押出帯域の温度は回転数45RPMで300〜360゜Fと
した。
D.SEBSブロックコポリマーの50:50配合物（シェル社
製、クラトン（Kraton）G2705およびG2706登録商標） 0.1および0.6％のパーフルオロカーボンオイルを25RP
Mで配合した。高い添加濃度でも配合の均質性は良好
で、濃度とともに表面の平滑性も上昇した。
E.ポリアミド−ポリエチレンオキシドブロックコポリマ
ー 押出し帯域温度を35RPMで300〜380゜Fにして0.1、0.3
および0.6％のフルオロカーボンオイルを配合した。無
配合の材料のトルクは約2470M-gであるが、0.1％の添加
で3170M-gへとわずかに増加し、0.3および0.6％では220
0〜2400M-gへと低下した。押し出されたフィルム表面の
平滑性は添加剤によって明らかに向上した。
F.他の樹脂 さらに別の実験として、同じ流動計付２軸スクリュー
押出機を用いて、ポリエステル（PBT）、ポリウレタ
ン、ABS樹脂、ポリスチレンおよびポリカルボネート
に、それぞれ各種濃度のフルオロカーボンオイルを配合
した。いずれの場合も、配合の均質性は驚くほど高く、
押出成形性が促進され、得られたフィルムの表面の仕上
がりも明らかに向上した。
各サンプルは、インストロン（Instron）モデル1122
試験装置を用いてASTM規格に準じて２インチの打抜きド
ッグボーン試験片について引張強度と伸び率とを測定し
た。各試料片について毎分２インチの歪み速度で約５回
の試験を行った。幾つかの試料については水と塩化メチ
レンとを用いて接触角湿潤性を測定して添加剤による表
面疎水性と表面エネルギーの変化とを測定した。この試
験はラミ−ハルト（Rami-Harte）ゴニオメータを使用し
てオーウェン（Owen）とウェンド（Wendt）の方法に従
って行った。
表面のフッ素濃度はXPS（Ｘ線光電子分光法）を用い
てクラトス（Kratos）の分光光度計で測定した。スペク
トルは、10-8Torrの圧力下でマグネシウムのＫα線を用
いて12KV、20mAの典型的な操作条件で測定した。この方
法では最高50オングストロームまでの表面化学組成を知
ることができる。
分析結果は以下に示してある。
ポリエチレン 低濃度のフルオロカーボン添加剤でポリエチレンの延
性が大幅に増加している。
表面エネルギーは添加剤の増加とともに減少する。極
性成分（γpolar）は大幅に減り、分散成分（γdisp）
はわずかに増加して全体の表面エネルギーは大きく減少
する。これはフルオロカーボン様の表面の特性である。
このXPS試験の結果は、添加したフルオロカーボン全
体の量に比較して、表面のフルオロカーボン濃度が極端
に高くなっていることを示している。このことは少量の
フルオロカーボン濃度でフルオロカーボン様の表面が効
果良く得られることを意味している。
FTIR/ATRスペクトルでは−CF2−吸収に相当する1240c
m-1の位置に新しいピークが見られる。このピークは添
加剤濃度とともに高くなる。FTIRデータとXPSデータと
は良く相関している。
ポリプロピレン 添加剤濃度が増加しても機械特性は変化しなかった。
全試料で、極限引張強度（UST）は約4300psiで、伸び率
は約750％であった。
スチレン エチレン／ブチレン スチレン 添加剤を加えたポリマーと比較して、ベースポリマー
の特性は劣っている。極限引張強度と伸び率は添加剤を
加えた試料では非常に高くなっている。機械特性は0.1
％レベル以上では殆ど変化しない。
ポリエーテル−ポリアミドブロックコポリマー 添加剤濃度0.1および0.3％でより高い極限引張強度
（UTS）と伸び率を示した。
混合SEBSブロックコポリマー 実施例３ 実施例１の操作を繰り返して0.1〜0.8％のフルオロカ
ーボン添加剤を含む以下の組成物を調製し、試験した。
A.ポリブチレンテレフタレート（PBT）熱可塑性ポリエ
ステル。0.1％および0.5％の添加剤をブレンド。
B.熱可塑性アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
（ABS）0.3％および0.8％の添加剤をブレンド。
C.透明ポリスチレン。0.3％の添加剤をブレンド。
D.0.5％の添加剤を含むポリウレタンエラストマー。
E.0.5％の添加剤を含むポリカーボネート。
結果を以下の表に示す。
ポリブチレンテレフタレート 添加剤量と共に水の接触角が増加（疎水性が増加）す
る。
ABS ポリスチレン ポリカーボネート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 67/02 ＬＰＦ Ｃ０８Ｌ 67/02 ＬＰＦ 75/04 ＮＦＺ 75/04 ＮＦＺ 77/00 ＬＱＶ 77/00 ＬＱＶ (72)発明者 ゴールドバーグ，ユージン ピー. アメリカ合衆国 32611 フロリダ ゲ インズヴィル ユニヴァーシティ オブ フロリダ ディパートメント マテリ アルズ サイエンス エムエーイー 317 (56)参考文献 特開 平２−250208（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−128828（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140261（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−17967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−104161（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−19781（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (44)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性ポリマーとパーフルオロカーボン
    添加剤とを溶融混合して得られる組成物であって、パー
    フルオロカーボン添加剤は組成物重量の0.01〜１重量％
    含まれ、パーフルオロカーボン添加剤はパーフルオロカ
    ーボンオイル、パーフルオロカーボンガム、パーフルオ
    ロカーボングリースおよびこれらの混合物よりなる群の
    中から選択され、パーフルオロカーボン添加物は熱可塑
    性ポリマーよりも低い表面エネルギーを有し、溶融混合
    によって熱可塑性ポリマとパーフルオロカーボン添加剤
    とは実質的に均質な混合物となり、この混合物を冷却し
    て得られる固体組成物ではパーフルオロカーボン添加剤
    の濃度が断面方向で内部では低く表面では高くなってい
    ることを特徴とする組成物。
  2. 【請求項２】パーフルオロカーボン添加剤がパーフルオ
    ロカーボンオイルである請求項１に記載の組成物。
  3. 【請求項３】パーフルオロカーボンオイルがパーフルオ
    ロカーボンハイドロカーボンポリエーテルまたはパーフ
    ルオロカーボンハイドロカーボンである請求項２に記載
    の組成物。
  4. 【請求項４】パーフルオロカーボン添加剤がパーフルオ
    ロ化ポリエーテルである請求項３に記載の組成物。
  5. 【請求項５】パーフルオロカーボン添加剤がパーフルオ
    ロ化ポリプロピレンオキシドである請求項３に記載の組
    成物。
  6. 【請求項６】フルオロカーボン添加剤がフルオロカーボ
    ンガムである請求項１に記載の組成物。
  7. 【請求項７】フルオロカーボン添加剤がフルオロカーボ
    ングリースである請求項１に記載の組成物。
  8. 【請求項８】ポリオレフィンまたはポリオレフィンコポ
    リマーを主とする熱可塑性ポリマーとパーフルオロカー
    ボン添加剤とを溶融混合して得られる組成物であって、
    パーフルオロカーボン添加剤は組成物重量の0.01％〜１
    重量％含まれ、パーフルオロカーボン添加剤はパーフル
    オロカーボンオイル、パーフルオロカーボンガム、パー
    フルオロカーボングリースおよびこれらの混合物よりな
    る群の中から選択され、パーフルオロカーボン添加物は
    熱可塑性ポリマーよりも低い表面エネルギーを有し、溶
    融混合によって熱可塑性ポリマーとパーフルオロカーボ
    ン添加剤とは実質的に均質な混合物となり、この混合物
    を冷却して得られる固体組成物ではパーフルオロカーボ
    ン添加剤の濃度が断面方向で内部では低く表面では高く
    なっている請求項１に記載の組成物。
  9. 【請求項９】パーフルオロカーボン添加剤がパーフルオ
    ロカーボンオイルである請求項８に記載の組成物。
  10. 【請求項１０】パーフルオロカーボンオイルがパーフル
    オロカーボンハイドロカーボンポリエーテルまたはパー
    フルオロカーボンハイドロカーボンである請求項９に記
    載の組成物。
  11. 【請求項１１】パーフルオロカーボン添加剤がパーフル
    オロ化ポリエーテルである請求項９に記載の組成物。
  12. 【請求項１２】パーフルオロカーボン添加剤がパーフル
    オロ化ポリプロピレンオキシドである請求項９に記載の
    組成物。
  13. 【請求項１３】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンガムである請求項８に記載の組成物。
  14. 【請求項１４】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボングリースである請求項８に記載の組成物。
  15. 【請求項１５】スチレン−オレフィンブロックコポリマ
    ーからなる熱可塑性ポリマーとフルオロカーボン添加剤
    とを溶融混合して得られる組成物であって、フルオロカ
    ーボン添加剤は組成物重量の0.01〜１重量％含まれ、パ
    ーフルオロカーボン添加剤はパーフルオロカーボンオイ
    ル、パーフルオロカーボンガム、パーフルオロカーボン
    グリースおよびこれらの混合物よりなる群の中から選択
    され、パーフルオロカーボン添加物は熱可塑性ポリマー
    よりも低い表面エネルギーを有し、溶融混合によって熱
    可塑性ポリマーとパーフルオロカーボン添加剤とは実質
    的に均質な混合物となり、この混合物を冷却して得られ
    る固体組成物ではパーフルオロカーボン添加剤の濃度が
    断面方向で内部では低く表面では高くなっていることを
    特徴とする組成物。
  16. 【請求項１６】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンオイルである請求項15に記載の組成物。
  17. 【請求項１７】フルオロカーボンオイルがフルオロ化ハ
    イドロカーボンポリエーテルまたはフルオロ化ハイドロ
    カーボンである請求項16に記載の組成物。
  18. 【請求項１８】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリエーテルである請求項17に記載の組成物。
  19. 【請求項１９】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリプロピレンオキシドである請求項17に記載の組成
    物。
  20. 【請求項２０】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンガムである請求項15に記載の組成物。
  21. 【請求項２１】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボングリースである請求項15に記載の組成物。
  22. 【請求項２２】ポリアミドまたはポリアミドコポリマー
    で構成される熱可塑性ポリマーとフルオロカーボン添加
    剤とを溶融混合して得られる組成物であって、フルオロ
    カーボン添加剤は組成物重量の0.01〜１重量％含まれ、
    パーフルオロカーボン添加剤はフルオロカーボンオイ
    ル、フルオロカーボンガム、フルオロカーボングリース
    およびこれらの混合物よりなる群の中から選択され、パ
    ーフルオロカーボン添加物は熱可塑性ポリマーよりも低
    い表面エネルギーを有し、溶融混合によって熱可塑性ポ
    リマーとパーフルオロカーボン添加剤とは実質的に均質
    な混合物となり、この混合物を冷却して得られる固体組
    成物ではパーフルオロカーボン添加剤の濃度が断面方向
    で内部では低く表面では高くなっていることを特徴とす
    る組成物。
  23. 【請求項２３】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンオイルである請求項22に記載の組成物。
  24. 【請求項２４】フルオロカーボンオイルがフルオロ化ハ
    イドロカーボンポリエーテルまたはフルオロ化ハイドロ
    カーボンである請求項23に記載の組成物。
  25. 【請求項２５】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリエーテルである請求項24に記載の組成物。
  26. 【請求項２６】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリプロピレンオキシドである請求項24に記載の組成
    物。
  27. 【請求項２７】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンガムである請求項22に記載の組成物。
  28. 【請求項２８】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボングリースである請求項22に記載の組成物。
  29. 【請求項２９】ポリエステル、ポリカーボネートまたは
    ポリウレタンで構成される熱可塑性ポリマーとフルオロ
    カーボン添加剤とを溶融混合して得られる組成物であっ
    て、フルオロカーボン添加剤は組成物重量の0.01〜１重
    量％含まれ、パーフルオロカーボン添加剤はフルオロカ
    ーボンオイル、フルオロカーボンガム、フルオロカーボ
    ングリースおよびこれらの混合物よりなる群の中から選
    択され、パーフルオロカーボン添加物は熱可塑性ポリマ
    ーよりも低い表面エネルギーを有し、メルトブレンディ
    ングによって熱可塑性ポリマーとパーフルオロカーボン
    添加剤とは実質的に均質な混合物となり、この混合物を
    冷却して得られる固体組成物ではパーフルオロカーボン
    添加剤の濃度が断面方向で内部では低く表面では高くな
    っていることを特徴とする組成物。
  30. 【請求項３０】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンオイルである請求項29に記載の組成物。
  31. 【請求項３１】フルオロカーボンオイルがフルオロ化ハ
    イドロカーボンポリエーテルまたはフルオロ化ハイドロ
    カーボンである請求項30に記載の組成物。
  32. 【請求項３２】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリエーテルである請求項31に記載の組成物。
  33. 【請求項３３】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリプロピレンオキサイドである請求項31に記載の組
    成物。
  34. 【請求項３４】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンガムである請求項29に記載の組成物。
  35. 【請求項３５】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボングリースである請求項29に記載の組成物。
  36. 【請求項３６】ポリメチルメタクリレート、（メタ）ア
    クリルポリマー、塩化ポリビニル、ポリスチレンおよび
    これらの混合物よりなる群の中から選択される熱可塑性
    ポリマーとフルオロカーボン添加剤とを溶融混合して得
    られる組成物であって、フルオロカーボン添加剤は組成
    物重量の0.01〜１重量％含まれ、パーフルオロカーボン
    添加剤はフルオロカーボンオイル、フルオロカーボンガ
    ム、フルオロカーボングリースおよびこれらの混合物よ
    りなる群の中から選択され、パーフルオロカーボン添加
    物は熱可塑性ポリマーよりも低い表面エネルギーを有
    し、メルトブレンディングによって熱可塑性ポリマーと
    パーフルオロカーボン添加剤とは実質的に均質な混合物
    になり、この混合物を冷却して得られる固体組成物では
    パーフルオロカーボン添加剤の濃度が断面方向で内部で
    は低く表面では高くなっていることを特徴とする組成
    物。
  37. 【請求項３７】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンオイルである請求項36に記載の組成物。
  38. 【請求項３８】フルオロカーボンオイルがフルオロ化ハ
    イドロカーボンポリエーテルまたはフルオロ化ハイドロ
    カーボンである請求項37に記載の組成物。
  39. 【請求項３９】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリエーテルである請求項38に記載の組成物。
  40. 【請求項４０】フルオロカーボン添加剤がパーフルオロ
    化ポリエーテルである請求項38に記載の組成物。
  41. 【請求項４１】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボンガムである請求項36に記載の組成物。
  42. 【請求項４２】フルオロカーボン添加剤がフルオロカー
    ボングリースである請求項36に記載の組成物。
  43. 【請求項４３】熱可塑性ポリマーとフルオロカーボン添
    加剤とを溶融混合して得られる組成物であって、フルオ
    ロカーボン添加剤は組成物重量の0.01〜１重量％含ま
    れ、パーフルオロカーボン添加剤はフルオロカーボンオ
    イル、フルオロカーボンガム、フルオロカーボングリー
    スおよびこれらの混合物よりなる群の中から選択され、
    パーフルオロカーボン添加物は熱可塑性ポリマーよりも
    低い表面エネルギーを有する組成物の製造方法であっ
    て、熱可塑性ポリマーとフルオロカーボン添加剤とを熱
    可塑性ポリマーのガラス転移温度または軟化点以上且つ
    熱可塑性ポリマーおよびフルオロカーボン添加剤に害を
    与えない温度で、熱可塑性ポリマーおよびフルオロカー
    ボン添加剤が実質的に均質に混合されるのに十分な時間
    溶融混合し、次いで、得られた混合物を冷却して、フル
    オロカーボン添加剤濃度が断面方向で内部で低く表面で
    高い固体組成物とすることを特徴とする方法。
  44. 【請求項４４】熱可塑性ポリマーの一部がフルオロカー
    ボン添加剤で実質的に均質に湿らされた状態のプミック
    スを形成し、このプミックスを残りの熱可塑性ポリマー
    と混合する予備操作を含む請求項43に記載の方法。
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