JP3006049B2 - 溶融加工可能なテトラフルオロエチレン共重合体の低分子量体除去方法 - Google Patents

溶融加工可能なテトラフルオロエチレン共重合体の低分子量体除去方法

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種
のエチレン性不飽和コモノマーからなる溶融加工可能な
共重合体中の低分子量体を除去する方法に関する。
[従来の技術] テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレン
との共重合体(以下、FEPという)やテトラフルオロエ
チレンとパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)との
共重合体(以下、PFAという)は、溶融成形可能なフッ
素樹脂であり、その優れた耐熱性、耐薬品性、電気特性
などをいかして、電線、パイプ、チューブ、フィルム、
耐触ライニング、ウェハーキャリアなどとして、電気、
薬品、半導体分野などで広く用いられている。
これらのテトラフルオロエチレン共重合体は、例え
ば、特公昭48−20788号公報に開示されているような乳
化重合や、特公昭62−36045号公報に開示されているよ
うな水性懸濁重合によって製造されるが、いずれの場合
にも、通常、オリゴマーと呼ばれる低分子量体(数平均
分子量が、通常約1000以下)がある程度副生する。
[発明が解決しようとする課題] この低分子量体は本来望ましからざるものであり、例
えば高温にさらされる溶融成形時に揮発して、成形ダイ
ヤやフィルム成形ロールに凝固付着したり、成形品の発
泡の原因となることがある。また高度なクリーン度が要
求される半導体関連分野においてパーティクル(ダス
ト)の原因ともなりうる。更に、低分子量体が多いと耐
ストレスクラック性のような機械的強度を低下せしめる
といった問題が派生してくる。従来、テトラフルオロエ
チレン共重合体からの低分子量体除去は試されていなか
った。
FEPやPFAといった大部分がパーフルオロ化されたテト
ラフルオロエチレン共重合体は極めて優れた耐薬品性と
耐溶媒性を有している。これはC−F結合力が大きいこ
とと、F原子がC−C結合の周囲を隙間なく埋めていて
C−C結合に対する他物質の攻撃を防いでいるためであ
る。従って、これらのポリマーは200℃以上の高温でパ
ーフルオロアミンやパーフルオロカーボンに一部溶解す
る以外は、通常の条件下ではほとんど溶解しない。重合
度の充分に高いポリマーと同様にこれらのオリゴマーも
また一般溶媒に対し溶解度が極めて低い。したがって、
この不溶性の故に通常用いられるポリマーからのオリゴ
マー除去方法が適用できない、即ち、洗浄法、抽出法、
再沈澱法、イオン交換樹脂による分離といった、何らか
の溶媒に溶解させる必要のある手段は使えないと考えら
れていた。
本発明は、既に重合の終了したテトラフルオロエチレ
ン共重合体から低分子量体を効率よく除去する方法を提
供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、FEP、PFAなどのテトラフルオロエチレ
ン共重合体と親和性の高いフッ素系溶媒が、適当な加熱
により共重合体の低分子量体を溶解し得ることを見い出
し本発明を完成するに至った。
本発明は、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種
のエチレン性不飽和コモノマーからなる溶融加工可能な
テトラフルオロエチレン共重合体をフッ素系溶媒で抽出
することから成るテトラフルオロエチレン共重合体から
低分子量体を除去する方法であって、 エチレン性不飽和コモノマーが、ヘキサフルオロプロ
ピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パー
フルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プ
ロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニル
エーテル)、および式: で示されるパーフルオロビニルエーテルからなる群より
選ばれたモノマーである除去方法に関する。
エチレン性不飽和コモノマーとして、パーフルオロ
(C1〜C10アルキルエチレン)、式: で示されるフルオロ(アルキルビニルエーテル)、およ
びこれらの組み合わせが挙げられる。ヘキサフルオロプ
ロピレン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パ
ーフルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ
(プロピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビ
ニルエーテル)、 が特に好ましい。
フッ素系溶媒は、1〜5個の炭素原子と少なくとも1
個のフッ素原子を有し、さらに塩素原子、水素原子、酸
素原子、臭素原子およびチッ素原子から成る群からから
選択された少なくとも1個の原子を場合により有する化
合物、またはこれら化合物の組み合わせである。フッ素
系溶媒の具体例としては、 CCl3F(R−11)、CCl2F2(R−12)、CHClF2(R−2
2)、CCl2FCCl2F(R−112)、CCl2FCClF2(R−11
3)、CClF2CClF2(R−114)、CHCl2CF3(R−123)、C
H3CCl2F(R−141b)、CH3CClF2(R−142b)、CH2FCF3
(R−134a)、CH3CHF2(R−152a)、CF3CF2CH2OH、 CCl3F(R−3)、CBrClF2、CBrF3、CF4(R−14)、CH
F3(R−23)、CBrF2CBrF2、CClF2CF3(R−115)、CF3
CF3(R−116)、CF3CF2CHCl2(R−225ca)、CClF2CF2
CHClF(R−225cb)、パーフルオロ(トリブチル)アミ
ンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。R−113お
よびR−114が特に好ましい。
抽出に供する共重合体の形態は、粉末、フレーク、立
方体、ペレットまたは成形品であることができる。後の
抽出液との濾別の利便さからペレットが好ましい。
抽出には、通常、底部に抽出液抜き出し口の付いた温
調ジャケット付き耐圧容器(オートクレーブ)が用いら
れるが、これに相当する容器(例えば滅菌器)であれば
限定はされない。抽出温度と抽出時間は抽出溶媒および
抽出に供する共重合体の形態により選ばれ、特に限定さ
れない。抽出温度は抽出溶媒の沸点以上であることが好
ましい。抽出時間は10時間以上であることが好ましい。
抽出に供される共重合体と抽出溶媒の仕込量も特に限定
されない。抽出効率の点から抽出溶媒は共重合体の同質
量以上が好ましい。
抽出終了後の抽出液と被抽出共重合体の分離は通常の
濾別によって行われる。即ち、濾紙やガラスフィルタ
ー、メッシュ金網等を用いて行われる。濾別は抽出終了
後冷却することなく、抽出温度のままで迅速に行わなけ
ればならない。抽出液を冷却してしまうと、せっかく溶
けていた低分子量体が、再び固体として析出することが
あるからである。
抽出によって除去された低分子量体の割合(重量%)
は、抽出液を蒸発して残る固形物(低分子量体)の質量
を測定することによって算出される。
本発明によれば、通常、共重合体に対して0.001重量
%以上の低分子量体が除去できる。除去される低分子量
体が多いほど被抽出共重合体の物性が良好になるので好
ましくは0.01重量%以上の低分子量体を除去するのがよ
い。抽出によって除去される低分子量体の数平均分子量
は、通常、1000以下である。
[発明の好ましい態様] 次に、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
実施例1 テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(プロピルビ
ニルエーテル)共重合体(PFA)(380℃における溶融粘
度3.0×104ポイズ、パーフルオロ(プロピルビニルエー
テル)含有量約3.5重量%)の押出しペレット(直径2
〜3mm、高さ3〜4mmの円柱状)30.6kgとフッ素系溶媒CC
l2FCClF2(R−113、沸点47.6℃)50.0kgを内容積約160
の撹拌機つきオートクレーブに仕込み密閉した。100r
pmで撹拌しながら、80℃で15時間加熱した。このときオ
ートクレーブ内の圧力は2.5kg/cm2Gまで上昇した。内温
80℃のままメッシュ金網をはさんだオートクレーブ底部
抜き出しバルブをゆっくり開け、R−113抽出液全量を
ポリエチ容器に移した。R−113抽出液をエバポレイタ
ーが蒸発したところ18.3gの白色粉末が得られた。この
白色粉末は赤外分光分析した結果、テロラフルオロエチ
レン/パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)共重合
体の低分子量体であることがわかった。PFAペレットか
らは抽出で0.06重量%の低分子量体が除去できたことに
なる。このR−113抽出ペレットと未処理ペレットを用
いてフッ酸浸漬によるパーティクル溶出試験を行った。
パーティクル溶出試験は以下のようにして行った。
よく洗浄したポリエチ瓶に50%フッ酸500gを入れる。
PFAペレット125gを浸漬し、直ちにフッ酸中のパーティ
クル(直径0.3μm以上のパーティクル)の個数をパー
ティクルカウンター(リオン社製KL−21)によって測定
する。浸漬4日後および16日後のパーティクル個数を測
定し、浸漬直後を1とした場合の増加立を算出する。
パーティクル溶出試験の結果を下表に記す。
R−113抽出ペレットは未処理ペレットに比べパーテ
ィクル増加率が小さく、定分子量体を除去した効果が表
われている。
また、R−113抽出ペレットと未処理ペレットを用い
て加熱減量テストも行った。加熱減量テストは以下のよ
うにして行った。
アルミカップにPFAペレット10gを秤量し、電気炉中38
0℃で3時間および5時間加熱する。加熱後、室温まで
冷却して後、これを秤量し、PFAペレットに対する重量
減少率を算出する。加熱減量テストの結果を下表に記
す。
R−113抽出ペレットは、未処理ペレットに比べ重量
減少率が小さく、低分子量体を除去した効果が表れてい
る。
[発明の効果] 本発明によれば、難溶性テトラフルオロエチレン共重
合体から簡易に低分子量体を除去することができる。低
分子量体を除去したテトラフルオロエチレン共重合体は
成形性、クリーン度、機械物性などの点で優れている。
溶融成形時において、重量減少が小さく、さらに発泡お
よび金型付着が生じない。共重合体からのパーティクル
(ダスト)放出量が少ない。また、共重合体の機械的強
度が高い。
低分子量体を除去したテトラフルオロエチレン共重合
体は、半導体分野におけるウエハーキャリアとして特に
有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青海 秀樹 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキ ン工業株式会社淀川製作所内 (72)発明者 高倉 正樹 大阪府摂津市西一津屋1番1号 ダイキ ン工業株式会社淀川製作所内 (56)参考文献 特開 昭57−121005(JP,A) 特開 昭60−171110(JP,A) 特開 昭62−104822(JP,A) 特開 昭48−51084(JP,A) 特開 昭56−59810(JP,A) 特開 昭50−115293(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 6/00 - 6/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テトラフルオロエチレンと少なくとも1種
    のエチレン性不飽和コモノマーからなる溶融加工可能な
    テトラフルオロエチレン共重合体をフッ素系溶媒で抽出
    することから成るテトラフルオロエチレン共重合体から
    低分子量体を除去する方法であって、 エチレン性不飽和コモノマーが、ヘキサフルオロプロピ
    レン、パーフルオロ(メチルビニルエーテル)、パーフ
    ルオロ(エチルビニルエーテル)、パーフルオロ(プロ
    ピルビニルエーテル)、パーフルオロ(ブチルビニルエ
    ーテル)、および 式: で示されるパーフルオロビニルエーテルからなる群より
    選ばれたモノマーである除去方法。
  2. 【請求項2】フッ素系溶媒が、1〜5個の炭素原子と少
    なくとも1個のフッ素原子を有し、さらに塩素原子、水
    素原子、酸素原子、臭素原子およびチッ素原子から成る
    群からから選択された少なくとも1個の原子を場合によ
    り有する化合物、またはこれら化合物の組み合わせであ
    る請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】エチレン性不飽和コモノマーが、ヘキサフ
    ルオロプロピレンまたはパーフルオロ(プロピルビニル
    エーテル)である請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】フッ素系溶媒がCCl2FCClF2またはCClF2CCl
    F2である請求項1記載の方法。
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