JP5275574B2 - フッ素樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、フッ素樹脂組成物に関し、特に摩擦帯電性が小さなフッ素樹脂組成物に関する。
フッ素樹脂は、表面抵抗、及び静電気の帯電性が大きな物質である。フッ素樹脂組成物のフィルムを袋状の包装用部材とした場合には、摩擦帯電によってフィルムが付着して包装用部材相互あるいは包装される部材との間での引きはがしが困難となることが起こる。
また、複写機、プリンターの熱定着部用ロールにロールカバーとしてフッ素樹脂組成物の薄肉チューブを使用すると、紙との摩擦帯電によって紙がロールから離れなくなるという問題があった。
あるいは、フッ素樹脂組成物製の部材によって半導体装置を収容した場合には、帯電した電位によって半導体装置が破壊されるという問題があった。
また、複写機、プリンターの熱定着部用ロールにロールカバーとしてフッ素樹脂組成物の薄肉チューブを使用すると、紙との摩擦帯電によって紙がロールから離れなくなるという問題があった。
あるいは、フッ素樹脂組成物製の部材によって半導体装置を収容した場合には、帯電した電位によって半導体装置が破壊されるという問題があった。
フッ素樹脂製組成物の摩擦帯電特性を改善するめに、フッ素樹脂組成物中にカーボンブラック等の導電性粒子を配合することが提案されている。
導電性粒子として、カーボンブラック等を配合した場合には、フッ素樹脂組成物が着色するために、内容物が見えなくなるという問題があった。また、使用中のフッ素樹脂組成物からの抜け落ちの問題を解決するためにカーボンナノチューブを配合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１４６０８１号公報
導電性粒子として、カーボンブラック等を配合した場合には、フッ素樹脂組成物が着色するために、内容物が見えなくなるという問題があった。また、使用中のフッ素樹脂組成物からの抜け落ちの問題を解決するためにカーボンナノチューブを配合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
本発明は、フッ素樹脂が備えた透明性、あるいは表面抵抗を保持した摩擦帯電性が小さなフッ素樹脂組成物を提供することを課題とするものである。
本発明は、テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）から選ばれる少なくとも一種のフッ素樹脂１００質量部に対して、パーフルオロメタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸カリウムからなる群から選ばれる少なくも一種のフルオロアルキルスルホン酸塩０．００１質量部以上、５質量部以下を含有し、導電性粒子を含有しない溶融成形可能なフッ素樹脂組成物である。
本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂にフルオロアルキルスルホン酸塩を配合したことによって、導電性粒子等を配合することなくフッ素樹脂組成物の表面抵抗を低下させることなく摩擦帯電特性のみを減少させることが可能であるので、摩擦帯電によって相互に密着することがなく着色のないフッ素樹脂製フイルムを提供することができる。
本発明は、フッ素樹脂組成物の摩擦帯電性をフッ素樹脂組成物の表面抵抗とは無関係に減少させることが可能であることを見いだしたものである。
すなわち、本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂組成物中にフルオロアルキルスルホン酸塩を配合することによって表面抵抗を小さくすることなく摩擦帯電性のみを減少することが可能であることを見いだしたものである。
その結果、フッ素樹脂にカーボンブラック、ナノカーボンチューブ等の導電性粒子を添加した時のようにフッ素樹脂を着色したり、あるいは光透過性を阻害することなく摩擦帯電性を減少することが可能となる。
すなわち、本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂組成物中にフルオロアルキルスルホン酸塩を配合することによって表面抵抗を小さくすることなく摩擦帯電性のみを減少することが可能であることを見いだしたものである。
その結果、フッ素樹脂にカーボンブラック、ナノカーボンチューブ等の導電性粒子を添加した時のようにフッ素樹脂を着色したり、あるいは光透過性を阻害することなく摩擦帯電性を減少することが可能となる。
フッ素樹脂は、耐薬品性等が他の合成樹脂に比べて優れた樹脂であり、耐薬品性が要求される分野、あるいはプラスチックからの溶出物による液体の汚染等がないことが要求される分野において広く利用されている。
本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂組成物中にフルオロアルキルスルホン酸塩を含有するものの導電性粒子を含まないので、表面抵抗はフルオロアルキルスルホン酸塩を含まないものと変わりはなく、電気絶縁性が良好で摩擦帯電性が小さいフッ素樹脂組成物を提供することができる。
その結果、本発明のフッ素樹脂組成物をフィルムに加工した場合には、摩擦帯電性が小さいので取扱が良好となり、フィルムを袋状に加工した袋にあっては、摩擦帯電によって袋が付着して袋を開くことが困難となるという問題は生じることがない。また、半導体装置の収納用の容器等として使用した場合にも、摩擦帯電した電気の放電による絶縁破壊等の問題も生じることがなく、フッ素樹脂としての優れた特性を充分に発揮することができる。
本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂組成物中にフルオロアルキルスルホン酸塩を含有するものの導電性粒子を含まないので、表面抵抗はフルオロアルキルスルホン酸塩を含まないものと変わりはなく、電気絶縁性が良好で摩擦帯電性が小さいフッ素樹脂組成物を提供することができる。
その結果、本発明のフッ素樹脂組成物をフィルムに加工した場合には、摩擦帯電性が小さいので取扱が良好となり、フィルムを袋状に加工した袋にあっては、摩擦帯電によって袋が付着して袋を開くことが困難となるという問題は生じることがない。また、半導体装置の収納用の容器等として使用した場合にも、摩擦帯電した電気の放電による絶縁破壊等の問題も生じることがなく、フッ素樹脂としての優れた特性を充分に発揮することができる。
本発明のフッ素樹脂組成物に添加するフルオロアルキルスルホン酸塩としては、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸カリウムのからなる群から選ばれる少なくも一種を挙げることができる。
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量は、フッ素樹脂１００質量部に対して、０．００１質量部以上であることが好ましく、より好ましくは０．００３質量部以上、５質量部以下であり、０．００５質量部以上、２質量部以下とすることがより好ましい。なお、添加量は、溶剤を含まない量である。
添加量が０．００１質量部よりも少ないと良好な導電性が得られず、また５質量部よりも多いとフッ素樹脂組成物の加工性が低下する。
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量は、フッ素樹脂１００質量部に対して、０．００１質量部以上であることが好ましく、より好ましくは０．００３質量部以上、５質量部以下であり、０．００５質量部以上、２質量部以下とすることがより好ましい。なお、添加量は、溶剤を含まない量である。
添加量が０．００１質量部よりも少ないと良好な導電性が得られず、また５質量部よりも多いとフッ素樹脂組成物の加工性が低下する。
本発明のフッ素樹脂組成物として使用可能なフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）の少なくともいずれか一種を選ぶことができる。これらのなかでもテトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）を挙げることができる。、
またフッ素樹脂としては、重合によって得られたフッ素樹脂をフッ素化剤によって末端基のフッ素化処理を行った末端基安定化処理フッ素樹脂、あるいは末端基安定化処理フッ素樹脂とともに末端基安定化処理をしていないフッ素樹脂の両者を配合することができる。
またフッ素樹脂としては、重合によって得られたフッ素樹脂をフッ素化剤によって末端基のフッ素化処理を行った末端基安定化処理フッ素樹脂、あるいは末端基安定化処理フッ素樹脂とともに末端基安定化処理をしていないフッ素樹脂の両者を配合することができる。
本発明のフッ素樹脂組成物は、フッ素樹脂とフルオロアルキルスルホン酸塩とを所定の割合で混合した後に、押出成形法、ロール成形法、射出成形法等の方法によって所望の形状に成形することができる。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
以下に実施例、比較例を示し本発明を説明する。
実施例１
テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５１ＨＰ−Ｊ）１００質量部とトリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ）０．０１質量部とを、ローラミキサ型混練装置（東洋精機製作所製 ラボプラストミルモデル３０Ｃ１５０）に投入し、ローラ回転数２０ｒｐｍ、３８０℃１０分間で溶融させ、２０ｒｐｍ、３８０℃において１５分間混合した後、混練装置から取り出し、３５０℃の熱プレスで厚さ２ｍｍのシートを作製し、縦横各４０ｍｍの試料と、縦横各１００ｍｍの試料を作製した。
各試料を以下の評価方法によって評価をし、その結果を表１に示す。
テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５１ＨＰ−Ｊ）１００質量部とトリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＣＦ3ＳＯ3Ｌｉ）０．０１質量部とを、ローラミキサ型混練装置（東洋精機製作所製 ラボプラストミルモデル３０Ｃ１５０）に投入し、ローラ回転数２０ｒｐｍ、３８０℃１０分間で溶融させ、２０ｒｐｍ、３８０℃において１５分間混合した後、混練装置から取り出し、３５０℃の熱プレスで厚さ２ｍｍのシートを作製し、縦横各４０ｍｍの試料と、縦横各１００ｍｍの試料を作製した。
各試料を以下の評価方法によって評価をし、その結果を表１に示す。
摩擦帯電電位の測定
縦横１００ｍｍ試料を水平な台に固定し、静電気除去機（アズワン製ＳＦ−１０００）を使って除電した後、鉄製の重さ２８０ｇ、底面４０ｍｍ×５０ｍｍの角型重しの底面に電子写真式複写機用上質紙を貼り付け、紙が試料に接するようにして、毎秒１メートルの速さでシートの上を滑らせた。この操作を５回繰り返した後、試料中央部の摩擦帯電電位を静電気電位測定器（シシド静電気製スタチロン ＤＺ３）を用いて測定した。
縦横１００ｍｍ試料を水平な台に固定し、静電気除去機（アズワン製ＳＦ−１０００）を使って除電した後、鉄製の重さ２８０ｇ、底面４０ｍｍ×５０ｍｍの角型重しの底面に電子写真式複写機用上質紙を貼り付け、紙が試料に接するようにして、毎秒１メートルの速さでシートの上を滑らせた。この操作を５回繰り返した後、試料中央部の摩擦帯電電位を静電気電位測定器（シシド静電気製スタチロン ＤＺ３）を用いて測定した。
表面抵抗および帯電電圧の減衰の測定
縦横４０ｍｍの試料を抵抗率計（ダイアインスツルメント製ハイレスタＩＰ）によって、ＨＲＳプローブを使って表面抵抗を測定した後、静電気減衰測定器（シシド静電気製 スタチック・オネストメータ）を使い、印加電圧−１０ｋＶでコロナ放電させて発生した空気イオンを照射して帯電させた後に、３０分後に減衰した帯電電圧を測定した。これらの結果を表１に示す。
縦横４０ｍｍの試料を抵抗率計（ダイアインスツルメント製ハイレスタＩＰ）によって、ＨＲＳプローブを使って表面抵抗を測定した後、静電気減衰測定器（シシド静電気製 スタチック・オネストメータ）を使い、印加電圧−１０ｋＶでコロナ放電させて発生した空気イオンを照射して帯電させた後に、３０分後に減衰した帯電電圧を測定した。これらの結果を表１に示す。
実施例２−１１
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量、および種類を変化させて実施例１と同様にして試料を調製し、実施例１と同様に、摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧を測定し、その結果を表１に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量、および種類を変化させて実施例１と同様にして試料を調製し、実施例１と同様に、摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧を測定し、その結果を表１に示す。
比較例１
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧を測定し、その結果を表１に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧を測定し、その結果を表１に示す。
実施例１２および１３
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（三井フロロデュポン製ＦＥＰ５１００Ｊ）に変えて、溶融、混合温度を３５０℃に変え、フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量を表１の添加率に変えた以外の点は実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（三井フロロデュポン製ＦＥＰ５１００Ｊ）に変えて、溶融、混合温度を３５０℃に変え、フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量を表１の添加率に変えた以外の点は実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
比較例２
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１２と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１２と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
実施例１４
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ：旭硝子製Ｃ−８８ＡＸ）７５ｇに変えて、溶融、混合温度を３００℃に変え、フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量を表１の添加率に変えた以外の点は実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ：旭硝子製Ｃ−８８ＡＸ）７５ｇに変えて、溶融、混合温度を３００℃に変え、フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量を表１の添加率に変えた以外の点は実施例１と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
比較例３
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１４と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しなかった点を除き実施例１４と同様の操作で摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表１に示す。
実施例１５
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５０ＨＰ−Ｊ）１００質量部とトリフルオロメタンスルホン酸リチウム０．２質量部とを、２軸押出機（池貝製ＰＣＭ４５）を使って、ニーディングディスクによる混練部温度３８０℃、スクリュー回転数７０ｐｒｍで混練した。
次いで、８５０ｍｍ幅のＴダイを先端に取り付けた直径４０ｍｍ押出機で、ダイの温度３９０℃で、厚さ５０μｍ、幅６００ｍｍのフィルムを成形した。
フッ素樹脂をテトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５０ＨＰ−Ｊ）１００質量部とトリフルオロメタンスルホン酸リチウム０．２質量部とを、２軸押出機（池貝製ＰＣＭ４５）を使って、ニーディングディスクによる混練部温度３８０℃、スクリュー回転数７０ｐｒｍで混練した。
次いで、８５０ｍｍ幅のＴダイを先端に取り付けた直径４０ｍｍ押出機で、ダイの温度３９０℃で、厚さ５０μｍ、幅６００ｍｍのフィルムを成形した。
評価方法
得られたフィルムを縦横４０ｍｍの試料と、縦横１１０ｍｍの試料に切断し、縦横１１０ｍｍの試料を、実施例１に記載の測定方法とは、鉄製の錘を１ｋｇの質量のものに変えた点を除いて同様にして摩擦帯電電位を測定し、その結果を表２に示す。
また、縦横４０ｍｍの試料は、実施例１に記載の測定方法と同様にして、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表２に示す。
縦１０ｍｍ、横４０ｍｍに切断したフィルムを、分光光度計（島津製作所製 ＵＶ−１２００）を使って５００ｎｍの光の透過率を測定し、その結果を表２に示す。
得られたフィルムを縦横４０ｍｍの試料と、縦横１１０ｍｍの試料に切断し、縦横１１０ｍｍの試料を、実施例１に記載の測定方法とは、鉄製の錘を１ｋｇの質量のものに変えた点を除いて同様にして摩擦帯電電位を測定し、その結果を表２に示す。
また、縦横４０ｍｍの試料は、実施例１に記載の測定方法と同様にして、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表２に示す。
縦１０ｍｍ、横４０ｍｍに切断したフィルムを、分光光度計（島津製作所製 ＵＶ−１２００）を使って５００ｎｍの光の透過率を測定し、その結果を表２に示す。
実施例１６および１７
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量、および種類を変化させて実施例１５と同様にして試料を調製し、実施例１５と同様に、摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧、および光の透過率を測定し、その結果を表２に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩の添加量、および種類を変化させて実施例１５と同様にして試料を調製し、実施例１５と同様に、摩擦帯電電位、表面抵抗、減衰した帯電電圧、および光の透過率を測定し、その結果を表２に示す。
比較例４
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しない点を除き実施例１５と同様にフィルムを成形し、実施例１５と同様にして、摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧減衰、光の透過率を測定した。
実施例１５〜１７、比較例４の結果を表２に記す。
フルオロアルキルスルホン酸塩を添加しない点を除き実施例１５と同様にフィルムを成形し、実施例１５と同様にして、摩擦帯電電位、表面抵抗、帯電電圧減衰、光の透過率を測定した。
実施例１５〜１７、比較例４の結果を表２に記す。
実施例１８−２１
テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５１ＨＰ−Ｊ）１００質量部に表３に記載のフルオロアルキルスルホン酸塩を混合して、２軸押出機（池貝製ＰＣＭ４５）によってニーディングディスクによる混練部温度３８０℃、スクリュー回転数７０ｐｒｍで混練し、このフッ素樹脂組成物を外層とし、熱可塑性フッ素樹脂（ダイキン工業製ネオフロンＲＡＰ）を内層に、外層の厚さが２０μｍ、内層の厚さが１０μｍからなる２層で、外径が４０ｍｍのチューブを作製した。
テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ４５１ＨＰ−Ｊ）１００質量部に表３に記載のフルオロアルキルスルホン酸塩を混合して、２軸押出機（池貝製ＰＣＭ４５）によってニーディングディスクによる混練部温度３８０℃、スクリュー回転数７０ｐｒｍで混練し、このフッ素樹脂組成物を外層とし、熱可塑性フッ素樹脂（ダイキン工業製ネオフロンＲＡＰ）を内層に、外層の厚さが２０μｍ、内層の厚さが１０μｍからなる２層で、外径が４０ｍｍのチューブを作製した。
評価方法
得られたチューブを引き裂いてフィルム状にして、縦横４０ｍｍの試料と、縦横１１０ｍｍの試料に切断した。縦横１１０ｍｍの試料は、鉄製の錘を１ｋｇの質量のものに変えた点以外は実施例１に記載の測定方法と同様にして摩擦帯電電位を測定し、その結果を表３に示す。
また、縦横４０ｍｍの試料は、実施例１に記載の測定方法と同様にして、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表３に示す。
得られたチューブを引き裂いてフィルム状にして、縦横４０ｍｍの試料と、縦横１１０ｍｍの試料に切断した。縦横１１０ｍｍの試料は、鉄製の錘を１ｋｇの質量のものに変えた点以外は実施例１に記載の測定方法と同様にして摩擦帯電電位を測定し、その結果を表３に示す。
また、縦横４０ｍｍの試料は、実施例１に記載の測定方法と同様にして、帯電電圧の減衰を測定し、その結果を表３に示す。
比較例５
フルオロアルキルスルホン酸塩を配合しなかった点を除いて実施例１８と同様に試料を作製して実施例１８に記載の評価方法と同様に評価をしその結果を表３に示す。
フルオロアルキルスルホン酸塩を配合しなかった点を除いて実施例１８と同様に試料を作製して実施例１８に記載の評価方法と同様に評価をしその結果を表３に示す。
本発明のフッ素樹脂組成物は、表面抵抗、あるいは光の透過率を維持しつつ、摩擦帯電列を変化させ、摩擦帯電電位を減少させることができるので、摩擦帯電電位を低下した製品が求められる様々な分野においての使用が期待できる。
Claims (3)
- テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）から選ばれる少なくとも一種のフッ素樹脂１００質量部に対して、パーフルオロメタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸カリウムからなる群から選ばれる少なくも一種のフルオロアルキルスルホン酸塩０．００１質量部以上、５質量部以下を含有し、導電性粒子を含有しないことを特徴とする溶融成形可能なフッ素樹脂組成物。
- 請求項１記載のフッ素樹脂組成物のフイルムを加工したことを特徴とする袋。
- 請求項１記載のフッ素樹脂組成物を使用したことを特徴とする半導体装置の収納用の容器。
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