JP6402095B2 - 変色を低減させるための溶融押出し成形および酸素源への曝露を利用するフッ素化ポリマー樹脂処理 - Google Patents

Description

本発明は、フッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色を低減させる方法に関する。

フッ素化ポリマーを生成するためのフッ素化モノマーの水性分散重合に係る典型的な方法は、水性媒体を含む加熱した反応器にフッ素化モノマーを供給するステップ、および、ラジカル開始剤を添加して重合を生起させるステップを含む。典型的には、フッ素系界面活性剤が、形成されるフッ素化ポリマー粒子を安定化するために利用される。数時間後、供給が停止され、反応器がベントされ、窒素でパージされ、容器中の粗分散体が冷却容器に移される。

形成されたフッ素化ポリマーは、フッ素化ポリマー樹脂を得るために分散体から単離可能である。例えば、ＰＴＦＥ微粉末と称されるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂は、ＰＴＦＥ分散体を凝析して水性媒体からＰＴＦＥ樹脂を分離させることにより分散体からＰＴＦＥを単離し、次いで、乾燥させることにより生成される。成形樹脂として有用である、テトラフルオロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＦＥＰ）、ならびに、テトラフルオロエチレンおよびパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）のコポリマー（ＰＦＡ）などの溶融加工性フッ素化ポリマーの分散体も同様に凝析させることが可能であり、凝析させたポリマーが乾燥され、次いで、溶融加工作業において直接用いられるか、または、その後の溶融加工作業における使用のためにチップもしくはペレットなどの簡便な形態に溶融加工される。

フッ素系界面活性剤に関連する環境問題のために、フッ素系界面活性剤の一部またはすべての代わりとしての水性重合媒体における炭化水素系界面活性剤の使用に関心が集まっている。しかしながら、炭化水素系界面活性剤を含有するフッ素化ポリマー分散体が形成され、その後、フッ素化ポリマー樹脂を得るために単離される際、フッ素化ポリマー樹脂に熱誘起変色が生じてしまいやすい。熱誘起変色とは、加熱に際したフッ素化ポリマー樹脂における望ましくない色の発色または強まりを意味する。通常、フッ素化ポリマー樹脂は色が透明または白色であることが望ましく、熱誘起変色が生じやすい樹脂においては、加熱に際して、時にはかなり濃い灰色または茶色が生じてしまう。例えば、炭化水素系界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）を含有する分散体から生成されたＰＴＦＥの微細なパワー（ｆｉｎｅ ｐｏｗｅｒ）がペースト−押出しによる形状またはフィルムに転換され、その後に焼結された場合、典型的には、望ましくない灰色または茶色の発色が生じてしまうこととなる。炭化水素系界面活性剤であるＳＤＳを含有する分散体から生成されたＰＴＦＥの焼結に際する発色が、Ｐｕｎｄｅｒｓｏｎに対する米国特許第３，３９１，０９９号明細書の実施例ＶＩに記載されている。同様に、ＦＥＰまたはＰＦＡなどの溶融加工性フッ素化ポリマーがＳＤＳなどの炭化水素系界面活性剤を含有する分散体から生成される場合、典型的には、例えば、チップまたはペレットなどのその後の使用に簡便な形態に溶融加工される際といったフッ素化ポリマーが最初に溶融加工される際に望ましくない発色が生じてしまう。

本発明は、水性媒体中のフルオロモノマーを重合して水性フッ素化ポリマー分散体を形成するステップ、および、前記水性媒体からフッ素化ポリマーを単離して前記フッ素化ポリマー樹脂を得るステップにより生成された溶融加工性フッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色を低減させる方法を提供する。フッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色は：
前記フッ素化ポリマー樹脂を溶融押出しして溶融フッ素化ポリマー樹脂を生成するステップ；および
前記溶融押出し中に前記溶融フッ素化ポリマー樹脂を酸素源に曝露するステップ
により低減可能であることが発見された。

この方法は、ＣＩＥＬＡＢカラースケールにおけるＬ^＊の変化％による計測で、熱誘起変色を少なくとも約１０％低減させることが好ましい。

本発明の方法は、中度から重度にわたる熱誘起変色を示すフッ素化ポリマー樹脂に有用である。本発明の方法は、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂よりも処理に先立って示す熱誘起変色がきわめて重度であるフッ素化ポリマー樹脂に対して利用され得る。本発明の方法は、フッ素化ポリマー樹脂が、ＣＩＥＬＡＢカラースケールで、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも約４Ｌユニット低い初期熱誘起変色値（Ｌ^＊ _ｉ）を有する場合に有利に利用される。

本発明は、熱誘起変色を生じさせる炭化水素系界面活性剤を含有するフルオロモノマーを重合させることにより形成される水性フッ素化ポリマー分散体であって、好ましくは、炭化水素系界面活性剤の存在下に重合される水性フッ素化ポリマー分散体から得られるフッ素化ポリマー樹脂に特に有用である。

フルオロモノマー／フッ素化ポリマー
フッ素化ポリマー樹脂は、フルオロモノマーを水性媒体中で重合して水性フッ素化ポリマー分散体を形成することにより生成される。フッ素化ポリマーは、少なくとも１種のフッ素化モノマー（フルオロモノマー）（すなわち、モノマーの少なくとも１種がフッ素を含有し、少なくとも１個のフッ素またはフルオロアルキル基が二重結合炭素に結合しているオレフィンモノマーであることが好ましい）から形成される。フッ素化モノマーおよびこれらから得られるフッ素化ポリマーは各々、少なくとも３５重量％のＦ、好ましくは少なくとも５０重量％のＦを含有していることが好ましく、フッ素化モノマーは、好ましくは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロイソブチレン、パーフルオロアルキルエチレン、フルオロビニルエーテル、フッ化ビニル（ＶＦ）、フッ化ビニリデン（ＶＦ２）、パーフルオロ−２，２−ジメチル−１，３−ジオキソール（ＰＤＤ）、パーフルオロ−２−メチレン−４−メチル−１，３−ジオキソラン（ＰＭＤ）、パーフルオロ（アリルビニルエーテル）およびパーフルオロ（ブテニルビニルエーテル）、ならびに、これらの混合物からなる群から独立して選択される。好ましいパーフルオロアルキルエチレンモノマーはパーフルオロブチルエチレン（ＰＦＢＥ）である。好ましいフルオロビニルエーテルとしては、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）（ＰＰＶＥ）、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）（ＰＥＶＥ）およびパーフルオロ（メチルビニルエーテル）（ＰＭＶＥ）などのパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）モノマー（ＰＡＶＥ）が挙げられる。エチレンおよびプロピレンなどの非フッ素化オレフィンコモノマーをフッ素化モノマーと共重合させることが可能である。

フルオロビニルエーテルはまた、フッ素化ポリマーへの官能基の導入に有用なものを含む。これらとしては、ＣＦ_２＝ＣＦ−（Ｏ−ＣＦ_２ＣＦＲ_ｆ）_ａ−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦＲ’_ｆＳＯ_２Ｆが挙げられ、式中、Ｒ_ｆおよびＲ’_ｆは、Ｆ、Ｃｌまたは１〜１０個の炭素原子を有する過フッ素化アルキル基から独立して選択され、ａ＝０、１または２である。この種のポリマーは、米国特許第３，２８２，８７５号明細書（ＣＦ_２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆ、パーフルオロ（３，６−ジオキサ−４−メチル−７−オクテンフッ化スルホニル））、および、米国特許第４，３５８，５４５号明細書および同４，９４０，５２５号明細書（ＣＦ_２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆ）に開示されている。他の例は、米国特許第４，５５２，６３１号明細書に開示されている、ＣＦ_２＝ＣＦ−Ｏ−ＣＦ_２−ＣＦ（ＣＦ_３）−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＯ_２ＣＨ_３、パーフルオロ（４，７−ジオキサ−５−メチル−８−ノネンカルボン酸）のメチルエステルである。ニトリル、シアネート、カルバメートおよびホスホン酸の官能基を有する同様のフルオロビニルエーテルが、米国特許第５，６３７，７４８号明細書；同６，３００，４４５号明細書；および、同６，１７７，１９６号明細書に開示されている。

熱誘起変色の低減に有用な好ましいクラスのフッ素化ポリマーは、コモノマー、末端基または側基構造が可能性のある例外であるが、ポリマーの鎖または主鎖を形成する炭素原子上の一価置換基のすべてがフッ素原子である過フッ素化ポリマーである。好ましくは、コモノマー、末端基または側基構造は、過フッ素化ポリマーの総重量と比して、最大で２重量％Ｃ−Ｈ部分、より好ましくは最大で１重量％Ｃ−Ｈ部分を構成することとなる。好ましくは、存在する場合、過フッ素化ポリマーの水素含有量は、過フッ素化ポリマーの総重量に基づいて０．２重量％以下である。

本発明の方法はまた、通例ＰＴＦＥミクロ粉末として公知であり、高分子量ポリテトラフルオロエチレンホモポリマーであるＰＴＦＥと、得られるポリマーの融点がＰＴＦＥの融点よりも実質的に低くなることがないほどに低濃度でコモノマーを含むＴＦＥのコポリマーを含む変性ＰＴＦＥとは区別される低分子量ＰＴＦＥの熱誘起変色の低減に有用である。ＰＴＦＥ（および変性ＰＴＦＥ）は、典型的には、少なくとも約１×１０^６Ｐａ・ｓ、好ましくは少なくとも１×１０^８Ｐａ・ｓの溶融クリープ粘度を有し、このような高い溶融粘度では、ポリマーは溶融状態でも流動性を有さず、従って、溶融加工性ポリマーではない。ＰＴＦＥミクロ粉末の分子量はＰＴＦＥと比較して低く、すなわち、分子量（Ｍｎ）は一般に１０^４〜１０^５の範囲内である。ＰＴＦＥミクロ粉末は分子量が低いことにより、結果として、非溶融流動性ではないＰＴＦＥとは対照的に、溶融状態において流動度を有する。ＰＴＦＥミクロ粉末は溶融流動性を有し、これは、溶融ポリマーに対する、３７２℃で５ｋｇの重りを用いるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従う計測による、少なくとも０．０１ｇ／１０分、好ましくは少なくとも０．１ｇ／１０分、より好ましくは少なくとも５ｇ／１０分、および、さらにより好ましくは少なくとも１０ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）によって特徴付けられることが可能である。

本発明は、溶融二次加工可能でもある溶融加工性フッ素化ポリマーの熱誘起変色の低減に特に有用である。溶融加工性とは、フッ素化ポリマーが、溶融状態で加工可能であること、すなわち、押出し機および射出成形機などの従来の加工器具を用いて、溶融物からフィルム、繊維およびチューブなどの付形物品に二次加工されることが可能であることを意味する。溶融二次加工可能とは、得られる二次加工物品が、その意図される用途について有用である十分な強度および靭性を示すことを意味する。この十分な強度は、米国特許第５，７０３，１８５号明細書に開示されている計測で少なくとも１０００サイクル、好ましくは少なくとも２０００サイクルのＭＩＴ Ｆｌｅｘ Ｌｉｆｅを単独で示すフッ素化ポリマーによって特徴付けられ得る。これにより、フッ素化ポリマーの強度は脆性ではないことが示されている。

このような溶融加工性フッ素化ポリマーの例としては、ポリクロロトリフルオロエチレンおよびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのホモポリマー、または、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と、通常は、コポリマーの融点を実質的にＰＴＦＥよりも下げる（例えば、３１５℃以下の溶融温度）のに十分な量でポリマー中に存在する少なくとも１種のフッ素化共重合性モノマー（コモノマー）とのコポリマーが挙げられる。

溶融加工性ＴＦＥコポリマーにおいては、典型的には、溶融ポリマーに対するＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従う５ｋｇの重りを用いる計測で０．１〜２００ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）、および、特定のコポリマーについて標準的である溶融温度を有するコポリマーがもたらされるよう、一定量のコモノマーがコポリマーに組み込まれている。ＭＦＲは、好ましくは１〜１００ｇ／１０分、最も好ましくは約１〜約５０ｇ／１０分の範囲であろう。追加の溶融加工性フッ素化ポリマーは、エチレン（Ｅ）またはプロピレン（Ｐ）と、ＴＦＥまたはＣＴＦＥとのコポリマー、特にＥＴＦＥおよびＥＣＴＦＥである。

本発明の実施における使用に好ましい溶融加工性コポリマーは、少なくとも４０〜９９ｍｏｌ％のテトラフルオロエチレンユニットおよび１〜６０ｍｏｌ％の少なくとも１種の他のモノマーを含む。追加の溶融加工性コポリマーは、６０〜９９ｍｏｌ％のＰＴＦＥユニットおよび１〜４０ｍｏｌ％の少なくとも１種の他のモノマーを含むものである。過フッ素化ポリマーを形成するためにＴＦＥを伴う好ましいコモノマーは、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）などの好ましくは３〜８個の炭素原子を有するパーフルオロオレフィン、および／または、直鎖または分岐鎖アルキル基が１〜５個の炭素原子を含有するパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）といった過フッ素化モノマーである。好ましいＰＡＶＥモノマーはアルキル基が１、２、３または４個の炭素原子を含有するものであり、コポリマーは、数種のＰＡＶＥモノマーを用いて形成可能である。好ましいＴＦＥコポリマーとしては、ＦＥＰ（ＴＦＥ／ＨＦＰコポリマー）、ＰＦＡ（ＴＦＥ／ＰＡＶＥコポリマー）、ＴＦＥ／ＨＦＰ／ＰＡＶＥが挙げられ、ここで、ＰＡＶＥは、ＰＥＶＥおよび／またはＰＰＶＥ、ＭＦＡ（ＰＡＶＥのアルキル基が少なくとも２個の炭素原子を有するＴＦＥ／ＰＭＶＥ／ＰＡＶＥ）およびＴＨＶ（ＴＦＥ／ＨＦＰ／ＶＦ_２）である。

これらの溶融加工性フッ素化ポリマーはすべて、溶融加工性ＴＦＥコポリマーについて上記に言及されているＭＦＲによって特徴付けられることが可能であり、すなわち、ＰＦＡおよびＦＥＰのＭＦＲ測定用の可塑度計中の溶融ポリマーに対する５ｋｇの重しを含む特定のポリマーに係る標準状態を用いるＡＳＴＭ１２３８法によって特徴付けられることが可能である。

さらに有用なポリマーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のフィルム形成性ポリマー、および、フッ化ビニリデンのコポリマー、ならびに、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）およびフッ化ビニルのコポリマーである。

本発明はまた、フルオロカーボンエラストマー（フルオロエラストマー）の熱誘起変色を低減する場合に有用である。これらのエラストマーは、典型的には、２５℃未満のガラス転移温度を有し、室温で結晶性をほとんどまたはまったく示さず、また、溶融温度をほとんどまたはまったく示さない。本発明の方法により形成されるフルオロエラストマーは、典型的には、フルオロエラストマーの総重量に基づいて、フッ化ビニリデン（ＶＦ_２）またはテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）であり得る第１のフッ素化モノマーの共重合された単位を２５〜７５重量％含有するコポリマーである。フルオロエラストマー中の残りのユニットは、フッ素化モノマー、炭化水素系オレフィンおよびこれらの混合物からなる群から選択される、第１のモノマーとは異なる１種以上の追加の共重合されたモノマーを含む。フルオロエラストマーはまた、任意選択により、１種以上の硬化部位モノマーのユニットを含み得る。存在する場合、共重合された硬化部位モノマーは、典型的には、フルオロカーボンエラストマーの総重量に基づいて、０．０５〜７重量％のレベルで存在する。好適な硬化部位モノマーの例としては：ｉ）臭素−、ヨウ素−または塩素−含有フッ素化オレフィンまたはフッ素化ビニルエーテル；ｉｉ）ニトリル基−含有フッ素化オレフィンまたはフッ素化ビニルエーテル；ｉｉｉ）パーフルオロ（２−フェノキシプロピルビニルエーテル）；および、ｉｖ）非共役ジエンが挙げられる。

好ましいＴＦＥ系フルオロエラストマーコポリマーとしては、ＴＦＥ／ＰＭＶＥ、ＴＦＥ／ＰＭＶＥ／Ｅ、ＴＦＥ／ＰおよびＴＦＥ／Ｐ／ＶＦ_２が挙げられる。好ましいＶＦ_２系フルオロカーボンエラストマーコポリマーとしては、ＶＦ_２／ＨＦＰ、ＶＦ_２／ＨＦＰ／ＴＦＥおよびＶＦ_２／ＰＭＶＥ／ＴＦＥが挙げられる。これらのエラストマーコポリマーはいずれも、硬化部位モノマーのユニットをさらに含んでいてもよい。

炭化水素系界面活性剤
本発明の一実施形態において、フッ素化ポリマー樹脂の形成に用いられる水性フッ素化ポリマー分散媒体は、フッ素化ポリマー樹脂が単離および加熱される際に樹脂において熱誘起変色を引き起こす炭化水素系界面活性剤を含有する。炭化水素系界面活性剤は、疎水性フッ素化ポリマー粒子を水性媒体中に分散および安定化させる疎水性部分および親水性部分を有する化合物である。炭化水素系界面活性剤は、アニオン性界面活性剤であることが好ましい。アニオン性界面活性剤は、カルボキシレート、スルホネートまたは硫酸塩などの負荷電親水性部分と、疎水性部分としてアルキルなどの長鎖炭化水素部分とを有する。炭化水素系界面活性剤は、度々、界面活性剤の疎水性部分が粒子に向かい、界面活性剤の親水性部分が水相中にあるよう配向されるよう粒子をコーティングすることにより、ポリマー粒子を安定化させる役割を果たす。アニオン性界面活性剤によれば、荷電されており、ポリマー粒子間に電荷の反発力がもたらすことによって、この安定化が増強される。界面活性剤は、典型的には、界面活性剤を含有する水性媒体の表面張力を顕著に低減させる。

アニオン性炭化水素系界面活性剤の一例は、Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＰｒｏｄｕｃｔｓによってＶｅｒｓａｔｉｃ（登録商標）１０として提供されている高分岐Ｃ１０第３級カルボン酸である。

他の有用なアニオン性炭化水素系界面活性剤は、Ａｖａｎｅｌ（登録商標）ＳシリーズとしてＢＡＳＦにより提供されている直鎖アルキルポリエーテルスルホン酸ナトリウムである。エチレンオキシド鎖が界面活性剤にノニオン性特徴をもたらし、スルホネート基が一定のアニオン性特徴をもたらす。

炭化水素系界面活性剤の他の群は、式Ｒ−Ｌ−Ｍ（式中、Ｒは６〜１７個の炭素原子を含有する直鎖アルキル基であることが好ましく、Ｌは、−ＡｒＳＯ_３ ⁻、−ＳＯ_３ ⁻、−ＳＯ_４ ⁻、−ＰＯ_３ ⁻、−ＰＯ_４ ⁻および−ＣＯＯ⁻からなる群から選択され、ならびに、Ｍは、Ｈ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋およびＮＨ_４ ^＋であることが好ましい一価カチオンである）により表されるアニオン性界面活性剤である。−ＡｒＳＯ_３ ⁻は、アリールスルホネートである。これらの界面活性剤のうち、式ＣＨ_３−（ＣＨ_２）_ｎ−Ｌ−Ｍ（式中、ｎは６〜１７の整数であり、および、Ｌは、−ＳＯ_４Ｍ、−ＰＯ_３Ｍ、−ＰＯ_４Ｍまたは−ＣＯＯＭから選択され、ＬおよびＭは上記のとおり同一の意味を有する）により表されるものが好ましい。Ｒ−Ｌ−Ｍ界面活性剤（式中、Ｒ基は１２〜１６個の炭素原子を有するアルキル基であり、および、式中、Ｌは硫酸塩である）およびこれらの混合物が特に好ましい。特に好ましいＲ−Ｌ−Ｍ界面活性剤はドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）である。商業用途のためには、ＳＤＳ（時にラウリル硫酸ナトリウムまたはＳＬＳとも称される）は、典型的には、ココナッツ油またはパーム核油供給材料から得られ、主にドデシル硫酸ナトリウムを含有するが、Ｒ基が異なる他のＲ−Ｌ−Ｍ界面活性剤を微量で含有していてもよい。本明細書において用いられるところ、「ＳＤＳ」とは、主にドセシル硫酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｃｅｃｙｌ ｓｕｌｐｈａｔｅ）であって、Ｒ基が異なる他のＲ−Ｌ−Ｍ界面活性剤を微量で含有するドデシル硫酸ナトリウムまたは界面活性剤混合物を意味する。

本発明において有用なアニオン性炭化水素系界面活性剤の他の例は、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ＬＬＣから入手可能であるスルホコハク酸塩界面活性剤Ｌａｎｋｒｏｐｏｌ（登録商標）Ｋ８３００である。この界面活性剤は以下であると報告されている：
ブタンニ酸、スルホ−、４−（１−メチル−２−（（１−オキソ−９−オクタデセニル）アミノ）エチル）エステル、ジナトリウム塩；ＣＡＳ Ｎｏ．：６７８１５−８８−７。

本発明において有用である追加のスルホコハク酸塩炭化水素系界面活性剤は、ＣｌａｒｉａｎｔからＥｍｕｌｓｏｇｅｎ（登録商標）ＳＢ１０として入手可能であるジイソデシルスルホコハク酸塩、Ｎａ塩、および、Ｃｅｓａｐｉｎｉａ ＣｈｅｍｉｃａｌｓからＰｏｌｉｒｏｌ（登録商標）ＴＲ／ＬＮＡとして入手可能であるジイソトリデシルスルホコハク酸塩、Ｎａ塩である。

他の好ましいクラスの炭化水素系界面活性剤はノニオン性界面活性剤である。ノニオン性界面活性剤は荷電基を含有しないが、典型的には長鎖炭化水素である疎水性部分を有する。ノニオン性界面活性剤の親水性部分は、典型的には、エチレンオキシドとの重合により誘導されるエチレンエーテル鎖などの水溶性官能基を含有する。安定化という文脈において、界面活性剤は、界面活性剤の疎水性部分が粒子に向かい、界面活性剤の親水性部分が水相中にあるよう配向されるよう粒子をコーティングすることにより、ポリマー粒子を安定化させる。

ノニオン性炭化水素系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル、グリセロールエステル、これらの誘導体等が挙げられる。より具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの例は、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等であり；ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの例は、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等であり；ポリオキシエチレンアルキルエステルの例は、ポリエチレングリコールモノラウリレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリエチレングリコールモノステアレート等であり；ソルビタンアルキルエステルの例は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等であり；ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルの例は、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等であり；および、グリセロールエステルの例は、グリセロールモノミリステート、モノステアリン酸グリセロール、グリセロールモノオレエート等である。また、これらの誘導体の例は、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルフェニル−ホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸等である。ポリオキシエチレンアルキルエーテルおよびポリオキシエチレンアルキルエステルが特に好ましい。このようなエーテルおよびエステルの例は、１０〜１８のＨＬＢ値を有するものである。より具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（ＥＯ：５〜２０。ＥＯはエチレンオキシドユニットを指す。）、ポリエチレングリコールモノステアレート（ＥＯ：１０〜５５）およびポリエチレングリコールモノオレエート（ＥＯ：６〜１０）が好ましい。

好適なノニオン性炭化水素系界面活性剤としては、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより供給されるＴｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘシリーズなどのオクチルフェノールエトキシレートが挙げられる。

好ましいノニオン性炭化水素系界面活性剤は、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより供給されるＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）１５−Ｓシリーズなどの分岐アルコールエトキシレート、および、同じくＤｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより供給されるＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）ＴＭＮシリーズなどの分岐第２級アルコールエトキシレートである。

Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙにより供給されるＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）Ｌシリーズ界面活性剤などのエチレンオキシド／プロピレンオキシドコポリマーもまた本発明におけるノニオン性界面活性剤として有用である。

好適なノニオン性炭化水素系界面活性剤のさらに他の有用な群は、

などのＢＡＳＦからＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｒシリーズとして供給される二官能性ブロックコポリマーである。

好適なノニオン性炭化水素系界面活性剤の他の群は、ＢＡＳＦ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＩｃｏｎｏｌ（登録商標）ＴＤＡシリーズとして供給されるトリデシルアルコールアルコキシレートである。

好ましい実施形態において、炭化水素系界面活性剤の炭素原子上のすべての一価置換基は水素である。炭化水素系界面活性剤は、フッ素または塩素などのハロゲン置換基を基本的に含んでいないことが好ましい。従って、周期律表からの元素として、界面活性剤の炭素原子上の一価置換基は、少なくとも７５％、好ましくは少なくとも８５％、および、より好ましくは少なくとも９５％が水素である。最も好ましくは、周期律表の元素として、炭素原子上の一価置換基の１００％が水素である。しかしながら、一実施形態においては、多数の炭素原子がハロゲン原子を微量で含有していることが可能である。

炭素原子上の一価置換基のうちごく少数のみが水素ではなくフッ素である、本発明において有用な炭化水素含有界面活性剤の例は、以下に記載の、Ｏｍｎｏｖａ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，Ｉｎｃ．から入手可能であるＰｏｌｙＦｏｘ（登録商標）界面活性剤である。

重合方法
本発明の実施に関して、フッ素化ポリマー樹脂は、フルオロモノマーを重合することにより生成される。重合は、水性フッ素化ポリマー分散体を生成する加圧重合反応器中において好適に実施され得る。バッチまたは連続の方法が用いられ得るが、商業的生産にはバッチ方法がより一般的である。反応器は、水性媒体用撹拌機と、制御された温度熱交換媒体が循環されることにより反応温度が簡便に制御され得るよう、反応器を囲うジャケットとを備えていることが好ましい。水性媒体は脱イオンおよび脱気水であることが好ましい。反応器の温度、それ故水性媒体の温度は約２５〜約１２０℃であることが好ましいであろう。

重合を実施するために、反応器は、典型的には、フルオロモノマーで加圧されて、反応器の内部圧力が、一般に、約３０〜約１０００ｐｓｉｇ（０．３〜７．０ＭＰａ）の範囲内である操作圧力に高められる。次いで、ラジカル重合開始剤の水溶液が、重合反応のキックオフをもたらす、すなわち重合反応を生起させるのに十分な量で反応器中に圧送されることが可能である。利用される重合開始剤は、水溶性ラジカル重合開始剤であることが好ましい。ＴＦＥのＰＴＦＥへの重合に関しては、好ましい開始剤は、微量の過硫酸アンモニウムなどの無機過硫酸塩などの高度に活性な開始剤を伴って、例えば少なくとも約２００ｐｐｍとキックオフをもたらすために多くの量が必要とされるジコハク酸パーオキシド（ＤＳＰ）などの有機過酸である。ＦＥＰおよびＰＦＡなどのＴＦＥコポリマーについては、過硫酸アンモニウムなどの無機過硫酸塩が一般に用いられる。キックオフを生じさせるために添加される開始剤は、重合反応の進行に伴って反応器に追加の開始剤溶液を圧送することによって補助されることが可能である。

変性ＰＴＦＥおよびＴＦＥコポリマーの生成に関して、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）などの比較的不活性のフルオロモノマーは、より活性なＴＦＥフルオロモノマーによって加圧される前に、反応器中に既に存在していることが可能である。キックオフの後、典型的には、ＴＦＥは、反応器の内部圧力を操作圧力で維持するために反応器に供給される。所望の場合には、ＨＦＰまたはパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）などの追加のコモノマーが、反応器に圧送されることが可能である。水性媒体は、典型的には、所望の重合反応速度が達成され、また、存在する場合には、コモノマーの均一な組込みが達成されるよう撹拌される。分子量の制御が所望される場合には、連鎖移動剤が反応器に導入可能である。

本発明の一実施形態において、水性フッ素化ポリマー分散体は、炭化水素系界面活性剤の存在下に重合される。炭化水素系界面活性剤は、水性フッ素化ポリマー分散体は炭化水素系界面活性剤の存在下で重合されるため、すなわち、炭化水素系界面活性剤は重合中に安定化界面活性剤として用いられるため、フッ素化ポリマー分散体中に存在していることが好ましい。所望の場合には、フルオロアルカンカルボン酸もしくは塩、または、フルオロエーテルカルボン酸もしくは塩などのフッ素系界面活性剤が、安定化界面活性剤として炭化水素系界面活性剤と一緒に利用され得、従って、生成される水性フッ素化ポリマー分散体中に存在していてもよい。本発明の実施に関して好ましくは、フッ素化ポリマー分散体は、フッ素系界面活性剤などのハロゲン含有界面活性剤を含有していないことが好ましく、すなわち、約３００ｐｐｍ未満、より好ましくは約１００ｐｐｍ未満、および、最も好ましくは５０ｐｐｍ未満のハロゲン含有界面活性剤を含有していることが好ましい。

炭化水素系界面活性剤を安定化界面活性剤として利用する重合方法において、安定化界面活性剤の添加は、キックオフが生じた後まで遅らされることが好ましい。遅らされる程度は、用いられる界面活性剤および重合されるフルオロモノマーに応じることとなる。加えて、炭化水素系界面活性剤は、重合が進行するに伴って反応器に供給、すなわち、計量されることが好ましい。生成される水性フッ素化ポリマー分散体中に存在する炭化水素系界面活性剤の量は、フッ素化ポリマー固形分に基づいて、好ましくは１０ｐｐｍ〜約５０，０００ｐｐｍ、より好ましくは約５０ｐｐｍ〜約１０，０００ｐｐｍ、最も好ましくは約１００ｐｐｍ〜約５０００ｐｐｍである。

所望の場合には、炭化水素系界面活性剤は、重合反応器への添加の前後もしくはその最中に不活化されることが可能である。不活化とは、炭化水素含有界面活性剤のテロゲン性挙動を低減させることを意味する。不活化は、前記炭化水素含有界面活性剤と過酸化水素または重合開始剤といった酸化剤とを反応させることによって実施され得る。好ましくは、炭化水素含有界面活性剤の不活化は、不活化補助剤、好ましくは金属イオンの形態の金属、最も好ましくは、第一鉄イオンまたは第一銅イオンの存在下で実施される。

所望の量の分散フッ素化ポリマーまたは固形分含有量が達成された重合の完了後（典型的には、バッチ方法で数時間）、供給が停止され、反応器がベントされ、反応器中のフッ素化ポリマー粒子の粗分散体が冷却または保持容器に移される。

重合生成された水性フッ素化ポリマー分散体の固形分含有量は、約１０重量％〜約６５重量％以下であるが、典型的には、約２０重量％〜４５重量％の範囲であることが可能である。水性フッ素化ポリマー分散体中のフッ素化ポリマー粒子の粒径（Ｄｖ（５０））は、１０ｎｍ〜４００ｎｍ範囲であることが可能であり、好ましくはＤｖ（５０）は約１００〜約４００ｎｍである。

フッ素化ポリマーの単離は、水性フッ素化ポリマー分散体からの湿潤フッ素化ポリマー樹脂の分離を含む。水性フッ素化ポリマー分散体からの湿潤フッ素化ポリマー樹脂の分離は、特にこれらに限定されないがゲル化、凝析、凍結および解凍、ならびに、溶剤補助ペレット化（ＳＡＰ）を含む多様な技術によって達成可能である。湿潤フッ素化ポリマー樹脂の分離が凝析によって実施される場合、重合されたままの分散体が、先ず、重合された濃度から希釈され得る。次いで、撹拌を利用することにより十分なせん断ひずみが好適に分散体に与えられて凝析が引き起こされ、これにより、不分散フッ素化ポリマーが生成される。所望の場合には、炭酸アンモニウムなどの塩が、凝析を補助するために分散体に添加されることが可能である。ろ過を用いて水性媒体の少なくとも一部を湿潤フッ素化ポリマー樹脂から除去することが可能である。分離は、フッ素化ポリマーの顆粒化粒子をもたらす米国特許第４，６７５，３８０号明細書に記載の溶剤補助ペレット化によって行われることが可能である。

フッ素化ポリマーの単離ステップは、典型的には、フッ素化ポリマー樹脂中に保持されている水性媒体を除去するための乾燥ステップを含む。湿潤フッ素化ポリマー樹脂が分散体から分離された後、湿潤形態のフッ素化ポリマー樹脂は、水性媒体を、例えば６０重量％以下といった顕著な量で含んでいることが可能である。乾燥ステップにより、基本的にすべての水性媒体が除去されて乾燥形態のフッ素化ポリマー樹脂がもたらされる。所望の場合には、湿潤フッ素化ポリマー樹脂はすすがれ、また、プレスにかけられて、水性媒体含有量を低減させ、乾燥ステップにおいて必要とされるエネルギーおよび時間が削減されてもよい。

溶融加工性フッ素化ポリマーに関し、湿潤フッ素化ポリマー樹脂は乾燥され、溶融加工作業において直接用いられるか、または、その後の溶融加工作業における使用のためにチップもしくはペレットなどの簡便な形態に加工される。一定のグレードのＰＴＦＥ分散体が微粉末の生成のために形成される。この用途のために、分散体が凝析され、水性媒体が除去され、ＰＴＦＥが乾燥されて微粉末が生成される。微粉末に関しては、最終的な使用における加工のためのＰＴＦＥの特性に悪影響を及ぼさない条件が、単離中において好適に利用される。撹拌中の分散体におけるせん断ひずみは適切に制御され、ＰＴＦＥの焼結温度よりもかなり低い２００℃未満の温度が、乾燥ステップに利用される。

熱誘起変色の低減
本発明に従って熱誘起変色を低減させるために、フッ素化ポリマー樹脂は、すなわち、フッ素化ポリマーの単離後に、溶融押出しされて溶融フッ素化ポリマー樹脂が得られ、溶融押出しステップの最中に溶融フッ素化ポリマー樹脂が酸素源に曝露される。溶融押出し成形ステップの最中、フッ素化ポリマー樹脂は、その融点を超える温度〜約４００℃の温度に加熱されることが好ましい。好ましくは、本発明の方法は、ＣＩＥＬＡＢカラースケールにおけるＬ^＊の変化％による計測で、熱誘起変色を少なくとも約１０％低減させる。以下の試験法において詳述されているとおり、フッ素化ポリマー樹脂サンプルのＬ^＊の変化％は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（ＣＩＥ）によって規定されているＣＩＥＬＡＢカラースケールを用いて判定される。より好ましくは、本方法は、Ｌ^＊の変化％による計測で、少なくとも約２０％、さらにより好ましくは少なくとも約３０％、および、最も好ましくは少なくとも約５０％熱誘起変色を低減させる。

本明細書において用いられるところ、「溶融押出しステップ」とは、フッ素化ポリマー樹脂を溶融し、溶融フッ素化ポリマー樹脂をフッ素化ポリマー樹脂の混合に供することを意味する。好ましくは、溶融押出しステップは、溶融フッ素化ポリマー樹脂に対する効果的な酸素源の曝露をもたらすのに十分なせん断ひずみをもたらす。本発明の実施に係る溶融押出し成形を実施するために、種々の器具を用いることが可能である。好ましくは、溶融フッ素化ポリマー樹脂は溶融押出し機で加工される。度々、単離後のフッ素化ポリマーフレークが溶融押出し成形によってチップまたはペレットに加工され、これが、本発明の方法を実施する製造方法における簡便な時点である。単軸スクリューまたは多軸スクリュー押出し機のような種々のタイプの押出し機が使用可能である。押出し機の組み合わせもまた好適に用いられる。好ましくは、溶融押出し機には、溶融フッ素化ポリマー樹脂に高せん断を付与する混練ブロックセクションまたは混合部材を含むことなどによる高せん断セクションが設けられている。１つの押出し機で得ることが可能であるものよりも長い滞留時間が所望される場合には、Ｈｉｒａｇａら、米国特許第６，６６４，３３７号明細書に開示されている表面更新型混練機などの混練機を用いて、本発明の方法を実施することが可能である。

本発明の方法の実施に関して、押出し機または混練機には、フッ素化ポリマーとの曝露のために酸素源を射出するポートが好適に設けられている。揮発物を除去するための吸引ポートも設けられていることが好ましい。例えば、Ｃｈａｐｍａｎら、米国特許第６，８３８，５４５号明細書に開示されているものといった、溶融加工性フッ素化ポリマーの安定化に有用な器具および方法を、本発明の方法を実施するために用いることが可能である。

本明細書において用いられるところ、「酸素源」とは、利用可能な酸素の化学的供給源のいずれかを意味する。「利用可能な酸素」とは、酸化剤として反応可能な酸素を意味する。好ましくは、酸素源は、空気、酸素リッチガスまたはオゾン含有ガスである。「酸素リッチガス」とは、酸素富化空気であることが好ましい、体積基準で約２１％超の酸素を含有するガス混合物および純粋な酸素を意味する。好ましくは、酸素リッチガスは体積基準で少なくとも約２２％の酸素を含有する。「オゾン含有ガス」とは、オゾン富化空気であることが好ましい、オゾンを含有するガス混合物および純粋なオゾンを意味する。好ましくは、ガス混合物中のオゾンの含有量は、体積基準で少なくとも約１０ｐｐｍのオゾンである。

本発明の実施において、酸素源は、溶融押出し器具における適切なポートに射出可能であり、これにより、溶融フッ素化ポリマー樹脂が酸素源に曝露される。溶融ポリマーが酸素源に曝露される箇所は、反応ゾーンと称され得る。本発明の実施のための、混練ブロックまたは混合部材が設けられた少なくとも１つの高せん断セクションを有する好ましい溶融押出し機においては、溶融フッ素化ポリマー樹脂が高せん断セクションにおいて酸素源に曝露され、すなわち、反応ゾーンは高せん断セクションにある。好ましくは、本発明の方法は複数のステージで実施され、すなわち、押出し機は、溶融フッ素化ポリマーを酸素源に曝露させるための２つ以上の反応ゾーンを有する。必要とされる酸素源の量は、フッ素化ポリマー樹脂によって示される熱誘起変色の程度により様々であろう。通常は、化学量論的過剰量の酸素源を利用することが望ましい。

本発明の方法は、中度〜重度の範囲であり得る熱誘起変色を示すフッ素化ポリマー樹脂に有用である。この方法は、熱誘起変色を引き起こす炭化水素系界面活性剤を含有する水性フッ素化ポリマー分散体に特に有用であり、好ましくは、炭化水素系界面活性剤の存在下で重合される水性フッ素化ポリマー分散体に特に有用である。

本発明の方法は、処理前のフッ素化ポリマー樹脂が同等の市販されているフッ素化ポリマーと比して顕著な熱誘起変色を示す場合において特に有用である。本発明は、フッ素化ポリマー樹脂が、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも約４Ｌユニット低い初期熱誘起変色値（Ｌ^＊ _ｉ）を有する場合に有利に利用される。本発明は、Ｌ^＊ _ｉ値がこのような同等のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも約５ユニット低い場合により有利に利用され、Ｌ^＊ _ｉ値がこのような同等のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも８ユニット低い場合にさらにより有利に利用され、Ｌ^＊ _ｉ値がこのような同等のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも１２ユニット低い場合にさらにより有利に利用され、および、Ｌ^＊ _ｉ値がこのような同等のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも少なくとも２０ユニット低い場合に最も有利に利用される。

本発明の方法に従ってフッ素化ポリマー樹脂を処理した後、得られるフッ素化ポリマー樹脂は、特定のタイプのフッ素化ポリマー樹脂に適切な最終使用用途に好適である。本発明の利用により生成されるフッ素化ポリマー樹脂では、最終的な使用特性に対する悪影響を伴うことなく熱誘起変色の低減が示される。

試験法
ポリマー粒子の粗分散体粒径（ＲＤＰＳ）は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｍａｌｖｅｒｎ，Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒｓｈｉｒｅ，Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍにより製造されたＺｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ−Ｓシリーズ動的光散乱システムを用いて計測される。分析用サンプルは、サブミクロンフィルタに通すことにより粒子が実質的に除去された脱イオン水を用いて、１０×１０×４５ｍｍのポリスチレン製の使い捨てキュベット中において、製造業者により推奨されるレベルに希釈される。サンプルをＺｅｔａｓｉｚｅｒに置いて、Ｄｖ（５０）が測定される。Ｄｖ（５０）は、粒径体積分布に基づく中央粒径であり、すなわち、その値以下に集団の体積の５０％が存在する粒径である。

溶融加工性フッ素化ポリマーの融点（Ｔ_ｍ）は、ＡＳＴＭ Ｄ４５９１−０７の手法に従って示差走査熱量計（ＤＳＣ）により計測され、溶融温度は、２回目の溶融に係る吸熱のピーク温度として報告される。ＰＴＦＥホモポリマーについて、融点は同様にＤＳＣによって測定される。未溶融のＰＴＦＥホモポリマーが先ず１０℃の加熱速度で室温から３８０℃に加熱され、報告される溶融温度は１回目の溶融に係る吸熱のピーク温度である。

コモノマー含有量は、以下の変更を伴う米国特許第４，７４３，６５８号明細書、第５欄、第９〜２３行に開示されている方法に従って、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光計を用いて計測される。フィルムは周囲条件に維持された油圧プレス中で急冷される。コモノマー含有量は、実際のコモノマー含有量を確立するためにフッ素１９ＮＭＲにより分析された樹脂製の他のフィルムを最低で３種類用いて較正した２４２８ｃｍ^−１での適切なピーク対フッ素化ポリマーの厚さバンドの比から算出される。例えば、％ＨＦＰ含有量は、９８２ｃｍ^−１でのＨＦＰバンドの吸光度から測定され、および、ＰＥＶＥ含有量は、１０９０ｃｍ^−１でのＰＥＶＥピークの吸光度により測定される。

溶融加工性フッ素化ポリマーのメルトフローレート（ＭＦＲ）は、以下のとおり改変したＡＳＴＭ Ｄ１２３８−１０に従って計測される。シリンダ、オリフィスおよびピストンの先端は、耐食性合金であるＨａｙｎｅｓ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏ．製のＨａｙｎｅｓ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ １９製である。５．０ｇのサンプルが、ＦＥＰに関してＡＳＴＭ Ｄ２１１６−０７に、また、ＰＦＡに関してＡＳＴＭ Ｄ３３０７−１０に開示されているものなど、３７２℃±１℃に維持される内径９．５３ｍｍ（０．３７５インチ）のシリンダに仕込まれる。サンプルがシリンダに仕込まれた５分間の後に、直径２．１０ｍｍ（０．０８２５インチ）、長さ８．００ｍｍ（０．３１５インチ）の角エッジ型オリフィスから５０００グラムの荷重（ピストン＋重り）下でサンプルが押出される。他のフッ素化ポリマーは、特定のポリマーについて標準とされる条件下でＡＳＴＭ Ｄ１２３８−１０に従って計測される。

熱誘起変色の計測
１）色の測定
フッ素化ポリマー樹脂サンプルのＬ^＊値はＣＩＥＬＡＢカラースケールを用いて測定され、その詳細は、ＣＩＥ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １５．２（１９８６）において発行されている。ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊（ＣＩＥＬＡＢ）は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（Ｆｒｅｎｃｈ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’ｅｃｌａｉｒａｇｅ）によって規定される色空間である。ヒトの眼によって視認可能であるすべての色が記載されている。ＣＩＥＬＡＢの３つの座標は、色の明度（Ｌ^＊）、赤／マゼンタと緑との間の位置（ａ^＊）、および、黄色と青との間の位置（ｂ^＊）を表す。

２）ＰＴＦＥサンプル調製および計測
以下の手法を用いて、変性ＰＴＦＥポリマーを含むＰＴＦＥポリマーの熱誘起変色が特徴付けされる。ＰＴＦＥ圧縮粉末の４．０グラムのチップが、共にＷａｂａｓｈ，ＩｎｄｉａｎａのＣａｒｖｅｒ，Ｉｎｃ．により製造されたＣａｒｖｅｒステンレス鋼ペレットモールド（部品番号２０９０−０）およびＣａｒｖｅｒ手動油圧プレス（モデル４３５０）を用いて形成される。モールドアセンブリの底に、０．１ｍｍ厚のＭｙｌａｒフィルムの直径２９ｍｍのディスクが置かれる。４グラムの乾燥されたＰＴＦＥ粉末がモールド開口に均一に広げられてモールド中に注入され、均一に広げられる。第２の２９ｍｍのディスクがＰＴＦＥの上に置かれ、トッププランジャーがアセンブリ中に配置される。モールドアセンブリはプレス中に置かれ、８．２７ＭＰａ（１２００ｐｓｉ）に達するまで徐々に圧力が加えられる。圧力は３０秒間保持され、次いで、解除される。チップモールドがプレスから取り出され、チップがモールドから外される。その後の焼結の前に、Ｍｙｌａｒフィルムはチップから剥がされる。典型的には、各ポリマーサンプルについて、２つのチップが成形される。

電気炉が３８５℃に加熱される。焼結されるチップは、深さが２インチ（５．１ｃｍ）である４インチ×５インチ（１０．２ｃｍ×１２．７ｃｍ）の矩形アルミニウムトレイに置かれる。トレイは炉に１０分間置かれ、その後、周囲温度への冷却のために取り出される。

上記のとおり加工された４ｇｍのチップの色が、Ｈｕｎｔｅｒ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．，Ｒｅｓｔｏｎ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ製のＨｕｎｔｅｒＬａｂ ＣｏｌｏｒＱｕｅｓｔ ＸＥを用いて評価される。ＣｏｌｏｒＱｕｅｓｔ ＸＥセンサは、以下の設定で標準化される、Ｍｏｄｅ：ＲＳＩＮ、Ａｒｅａ Ｖｉｅｗ：Ｌａｒｇｅ、および、Ｐｏｒｔ Ｓｉｚｅ：２．５４ｃｍ。この機器を用いて、ＣＩＥＬＡＢカラースケールを用いるフッ素化ポリマー樹脂サンプルのＬ^＊値が測定される。

テストのために、機器は、Ｄ６５光源および１０°観測者を伴うＣＩＥＬＡＢスケールを用いて構成される。この色彩計によって報告されるＬ^＊値が発現された色を表すのに用いられ、１００のＬ^＊が完全拡散反射面（白色）を示し、０のＬ^＊が黒色を表す。

パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂が、色計測に係る標準として用いられる。ＰＴＦＥフッ素化ポリマーに係る本発明を例示するこの用途における実施例に関して、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を分散重合界面活性剤として用いて形成される同等の商業品質のＰＴＦＥ生成物はＴＥＦＬＯＮ（登録商標）６０１Ａである。上記の計測方法を用いると、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）６０１Ａに係る得られる色計測値は、Ｌ^＊ _{Ｓｔｄ−ＰＴＦＥ}＝８７．３
である。

３）溶融加工性フッ素化ポリマーサンプル調製および計測
以下の手法が用いられて、加熱によるＦＥＰおよびＰＦＡなどの溶融加工性フッ素化ポリマーの変色が特徴付けられる。１０．１６ｃｍ（４．００インチ）×１０．１６ｃｍ（４．００インチ）の開口が２０．３２ｃｍ（８．００インチ）×２０．３２ｃｍ（８．００インチ）×０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）厚の金属シートの中央に開けられてチェースが形成される。このチェースが２０．３２ｃｍ（８．００インチ）×２０．３２ｃｍ（８．００インチ）×１．５９ｍｍ（１／１６インチ）厚の成形プレート上に置かれ、チェースよりもわずかに大きいＫａｐｔｏｎ（登録商標）フィルムで覆われる。厚さが１ｍｍ未満となるよう必要に応じて小さくされ、乾燥させることによりポリマーサンプルが調製される。６．００グラムのポリマーサンプルがモールド開口中に均一に広げられる。チェースよりもわずかに大きい２枚目のＫａｐｔｏｎ（登録商標）フィルムがサンプルの上に置かれ、最初のものと同一の寸法を有する第２の成形プレートがＫａｐｔｏｎ（登録商標）フィルムの上に置かれてモールドアセンブリが形成される。モールドアセンブリが、３５０℃に設定されたＰａｓａｄｅｎａ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，Ｅｌ Ｍｏｎｔｅ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａにより製造されたＰ−Ｈ−Ｉ２０トンホットプレスモデル番号ＳＰ−２１０Ｃ−Ｘ４Ａ−２１に置かれる。ホットプレスが閉じられてプレートが丁度モールドアセンブリと接触させられ、５分間保持される。次いで、ホットプレスの圧力が３４．５ＭＰａ（５，０００ｐｓｉ）に高められ、さらに１分間保持される。次いで、ホットプレスの圧力が１０秒間の間に３４．５ＭＰａ（５，０００ｐｓｉ）から１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）に高められ、１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）に達した後にさらに５０秒間保持される。モールドアセンブリはホットプレスから取り出され、周囲温度に維持されたＰａｓａｄｅｎａ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄにより製造されたＰ−Ｈ−Ｉ２０トンホットプレスモデル番号Ｐ−２１０Ｈのブロックの間に置かれ、圧力が１３７．９ＭＰａ（２０，０００ｐｓｉ）に高められ、モールドアセンブリはそのままで５分間放置されて冷却される。次いで、モールドアセンブリは周囲温度プレスから取り出され、サンプルフィルムがモールドアセンブリから除去される。サンプルフィルムの気泡を含まない領域を選択し、Ｎｅｗ ＪｅｒｓｅｙのＣ．Ｓ．Ｏｓｂｏｒｎｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙにより製造された１−１／８インチアーチパンチを用いて２．８６ｃｍ（１−１／８インチ）の円が抜き出される。各々が０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）の公称厚および０．３７グラムの公称重量を有する６つのフィルムの円を相互に上下に組み合わせて、２．２＋／−０．１グラムの総重量を有するスタックが形成される。

フィルムスタックがＨｕｎｔｅｒ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｉｎｃ．，Ｒｅｓｔｏｎ，Ｖｉｒｇｉｎｉａ製のＨｕｎｔｅｒＬａｂ ＣｏｌｏｒＦｌｅｘ分光測光計に置かれ、Ｌ^＊が、２．５４ｃｍ（１．００インチ）アパーチャ、および、Ｄ６５光源および１０°観測者を伴うＣＩＥＬＡＢスケールを用いて計測される。

パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂が、色計測に係る標準として用いられる。ＦＥＰフッ素化ポリマー樹脂に係る本発明を例示するこの用途における実施例に関して、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を分散重合界面活性剤として用いて形成される同等の商業的品質のＦＥＰ樹脂は、ＤｕＰｏｎｔ ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）６１００ＦＥＰである。上記の計測方法を用いると、ＤｕＰｏｎｔ ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）６１００ＦＥＰに係る得られる色計測値は、Ｌ^＊ _{Ｓｔｄ−ＦＥＰ}＝７９．７
である。

４）以下の式により定義されているとおり、標準に対するＬ^*の変化％を用いて、処理後のフッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色の変化が特徴付けられる。
Ｌ^*の変化％＝（Ｌ^* _t−Ｌ^* _i）／（Ｌ^* _Std−Ｌ^* _i）×１００
Ｌ^* _i＝初期熱誘起変色値であって、このタイプのフッ素化ポリマーのための開示の試験法を用いて計測される熱誘起変色を低減する処理前のフッ素化ポリマー樹脂に係るＣＩＥＬＡＢスケールにおけるＬの計測値。
Ｌ^* _t＝処理済熱誘起変色値であって、このタイプのフッ素化ポリマーのための開示の試験法を用いて計測される熱誘起変色を低減する処理後のフッ素化ポリマー樹脂に係るＣＩＥＬＡＢスケールにおけるＬの計測値。
ＰＴＦＥに対する標準：計測したＬ^* _Std-PTFE＝８７．３
ＦＥＰに対する標準：計測したＬ^* _Std-FEP＝７９．７
なお、本発明は、特許請求の範囲を含め、以下の発明を包含する。
１．溶融加工性フッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色を低減させる方法であって、前記フッ素化ポリマー樹脂は、水性分散媒体中のフルオロモノマーを重合して水性フッ素化ポリマー分散体を形成するステップ、および、前記水性媒体から前記フッ素化ポリマーを単離して前記フッ素化ポリマー樹脂を得るステップにより生成され、前記方法は、
前記フッ素化ポリマー樹脂を溶融押出しして溶融フッ素化ポリマー樹脂を生成するステップ、および
前記溶融押出しステップ中、前記溶融フッ素化ポリマー樹脂を酸素源に曝露するステップ
を含む方法。
２．前記方法が、ＣＩＥＬＡＢカラースケールにおけるＬ^*の変化％による計測で、熱誘起変色を少なくとも約１０％低減させる、１に記載の方法。
３．前記水性フッ素化ポリマー分散体が、前記熱誘起変色を引き起こす炭化水素系界面活性剤を含有する、１または２に記載の方法。
４．前記フッ素化ポリマー分散体が炭化水素系界面活性剤の存在下で重合される、３に記載の方法。
５．前記酸素源が、空気、酸素リッチガスまたはオゾン含有ガスである、１〜４のいずれか一項に記載の方法。
６．前記フッ素化ポリマー樹脂が、その融点を超える温度〜約４００℃までの温度に加熱される、１〜５のいずれか一項に記載の方法。
７．前記溶融押出しステップが少なくとも１つの高せん断セクションを有する溶融押出し機において実施され、溶融フッ素化ポリマー樹脂が前記高せん断セクションにおいて前記酸素源に曝露される、１〜６のいずれか一項に記載の方法。
８．前記溶融押出しステップ中における前記フッ素化ポリマー樹脂を酸素源に曝露させる前記ステップが複数のステージで実施される、１〜７のいずれか一項に記載の方法。
９．前記フッ素化ポリマー樹脂が、前記ＣＩＥＬＡＢカラースケールで、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^*値よりも少なくとも約４Ｌユニット低い初期熱誘起変色値（Ｌ^* _i）を有する、１〜８のいずれか一項に記載の方法。

［実施例］
フッ素化ポリマーの調製
ＦＥＰ−１：炭化水素安定化ＴＦＥ／ＨＦＰ／ＰＥＶＥ分散体の調製
約１．５の全長対直径比および１０ガロン（３７．９Ｌ）の水容量を有する、円筒形で、水平型の水ジャケットを備える、パドル撹拌式ステンレス鋼反応器に、６０ポンド（２７．２ｋｇ）の脱イオン水を仕込む。次いで、４６ｒｐｍで撹拌しながら反応器の温度を１０３℃に高める。撹拌機の速度を２０ｒｐｍに落とし、反応器を６０秒間ベントする。反応器の圧力を窒素で１５ｐｓｉｇ（２０５ｋＰａ）に高める。８０℃に冷却しながら、撹拌機の速度を４６ｒｐｍに上げる。撹拌機の速度を２０ｒｐｍに落とし、１２．７ｐｓｉａ（８８ｋＰａ）に減圧する。５００ｍｌの脱気脱イオン水、０．５グラムのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）３１Ｒ１溶液および０．３ｇの亜硫酸ナトリウムを含有する溶液を反応器に引き入れる。２０ｒｐｍでパドル撹拌される反応器において、反応器を８０℃に加熱し、３回排気およびＴＦＥでパージする。撹拌機の速度を４６ｒｐｍに上げ、次いで、反応器の温度を１０３℃に高める。温度が１０３℃で安定したら、圧力が４７０ｐｓｉｇ（３．３４ＭＰａ）になるまでＨＦＰを反応器にゆっくりと添加する。１１２ｍｌの液体ＰＥＶＥを反応器に射出する。次いで、ＴＦＥを反応器に添加して６３０ｐｓｉｇ（４．４５ＭＰａ）の最終圧力を達成する。次いで、２．２０重量％の過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ）を含有する８０ｍｌの新たに調製した水性開始剤溶液を反応器に仕込む。次いで、反応器圧力における１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）の低下によって示される重合の開始後、すなわちキックオフ後の残りの重合のために、２３：１のＴＦＥ対開始剤溶液質量比でこの同一の開始剤溶液を反応器に圧送する。また、追加のＴＦＥを、キックオフ時に開始して、０．０６ｌｂ／分（０．０３ｋｇ／分）の目標流量で、反応器における６５０ｐｓｉｇ（４．５８ＭＰａ）の所望される上限の超過を防止する制限を条件として、合計で１２．０ｌｂ（５．４４ｋｇ）のＴＦＥがキックオフ後に反応器に添加されるまで反応器に添加する。さらに、液体ＰＥＶＥを、キックオフ時に開始し、反応の最中にかけて０．２ｍｌ／分の流量で反応器に添加する。

キックオフから４．０ｌｂ（１．８ｋｇ）のＴＦＥを供給した後、４５，１８２ｐｐｍのＳＤＳ炭化水素安定化界面活性剤および６０，７５５ｐｐｍの３０％水酸化アンモニウム溶液を含有する水性界面活性剤溶液をオートクレーブに０．２ｍｌ／分の流量で圧送する。水性界面活性剤溶液の圧送流量をキックオフから８．０ｌｂ（３．６ｋｇ）のＴＦＥを供給した後に０．３ｍｌ／分に増加し、最終的に、キックオフから１１．０ｌｂ（５．０ｋｇ）のＴＦＥを供給し、結果として、反応の最中に合計で２８ｍｌの界面活性剤溶液を添加した後に０．４ｍｌ／分に増加する。反応の最中、反応器中の圧力は６５０ｐｓｉｇ（４．５８ＭＰａ）の所望される上限に達し、圧力を制御するためにＴＦＥ供給流量を目標流量から低減する。重合開始後の合計反応時間は２６６分間であり、その間に、１２．０ｌｂ（５．４４ｋｇ）のＴＦＥおよび５２ｍｌのＰＥＶＥを添加する。反応時間の終了時に、ＴＦＥの供給、ＰＥＶＥの供給、開始剤の供給、および、界面活性剤溶液の供給を停止し；追加で１００ｍｌの界面活性剤溶液を反応器に添加し、撹拌を維持しながら反応器を冷却する。反応器内容物の温度が９０℃に達したら、反応器をゆっくりとベントする。大気圧近くまでベントし後、反応器を窒素でパージして残存するモノマーを除去する。さらに冷却してから、分散体を７０℃未満で反応器から排出する。分散体の固形分含有量は２０．３０重量％であり、Ｄｖ（５０）粗分散体粒径（ＲＤＰＳ）は１４６．８ｎｍである。オートクレーブの清掃で５４２グラムの湿潤凝析物が回収される。ＴＦＥ／ＨＦＰ／ＰＥＶＥターポリマー（ＦＥＰ）は、１６．４ｇｍ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）、１１．１１重量％のＨＦＰ含有量、１．２７重量％のＰＥＶＥ含有量、および、２４７．５℃の融点を有する。

実施例１：ＦＥＰの酸化反応性押出し成形
上記のとおり重合される水性ＦＥＰ分散体を加熱したガラス反応器中で凝析する。１２５０ｍｌの分散体を水浴中で８５℃に加熱し、次いで、ジャケット中に８５℃の水を循環させることにより温度が維持されるＬａｂ Ｇｌａｓｓ，Ｖｉｎｅｌａｎｄ，ＮＪ製の４枚の内部阻流板を有する２，０００ｍｌのジャケット付ガラス反応器に移す。２つの高せん断ひずみインペラを２，４７０ｒｐｍで３６００秒間回転させて、分散体をポリマー相と水相とに分離させる。１５０ミクロンメッシュフィルタバッグであるＴｈｅ Ｓｔｒａｉｎｒｉｔｅ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ，Ａｕｂｕｒｎ，Ｍａｉｎｅにより製造されたモデルＮＭＯ１５０Ｐ１ＳＨＳを通してろ過することにより、固形分から水を分離する。ポリマー相を、１５０℃に設定した循環空気炉中で４０時間乾燥させて乾燥粉末を得る。

溶融加工性フッ素化ポリマーに係る熱誘起変色の計測として上記の試験法セクションにおいて記載されているとおり乾燥粉末のサンプルを成形してカラーフィルム得て、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された商業的品質のＦＥＰフッ素化ポリマー樹脂のＬ^＊値よりも４９Ｌユニットを超えて低い値である未処理の色に対するＬ^＊（Ｌ^＊ _ｉ＝３０．５）の基本値を確立し、ここで、この実施例について用いられる標準は７９．７である。

すべての実験は、反応ゾーンにおいて押出し機バレルの表面と同一面に縦孔開口を有するロッドである注入プローブと、フッ素／フッ化水素酸スクラビングシステムに接続された吸引ポートとを備える２５ｍｍ二軸押出し機で実施する。二軸押出し機は、ダイを備える３．８１ｃｍ（１．５インチ）一軸押出し機に供給する。二軸押出し機は、樹脂溶融装置、ならびに、所望される末端基の安定化、および、主鎖の安定化が実施される末端基反応器として機能する。一軸押出し機は、樹脂を任意選択のスクリーンパックおよびダイに通過させるのに必要な圧力を生成する溶融ポンプとして機能する。

上記の押出し成形器具は、Ｃｏｐｅｒｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の「Ｋｏｍｂｉｐｌａｓｔ」押出し機である。ポリマー溶融物およびフッ素化試薬と接触される部品については耐食性材料が用いられる。二軸押出し機は、並列に配置された２本の共回転するスクリューを有する。スクリュー構成は、かみ合いプロファイルおよび緊密なクリアランスで設計され、自己清掃型とされる。スクリュー構成は、混練ブロック、混合部材および搬送スクリューブッシュを備える。押出し機の最初の１９．４長さ／直径（Ｌ／Ｄ、Ｄはブッシュの直径である）は溶融ゾーンである。これは、供給セクション、固形分搬送セクション、および、混練ブロックセクションを含む。混練ブロックセクションでは、高せん断がもたらされ、ポリマーの適切な溶融が確保される。溶融セクションは、溶融シールを形成し、および、最終混練ブロックの完全な充填を確保する左回りのブッシュ（後方への圧送）で終了する。試薬をこのセクションの直後に射出する。次の２０．７Ｌ／Ｄには、複数の混合部材を備え、押出し機の反応ゾーンを構成する注入セクション、混合セクションおよび反応セクションが含まれる。用いる混合部材およびこれらの装置は、ＴＭＥ部材を伴う４つのワークセクションと、これに続く、単一のＺＭＥ部材を伴うワークセクションから構成される。次の５．４Ｌ／Ｄは、実施される反応に応じてＦ_２、ＨＦおよび他の反応生成物を無効化するよう設計されたスクラビングシステムに接続された吸引採集セクション（揮発物除去ゾーン）を含む。吸引採集セクションは、空隙をもたらし、これにより、溶融ポリマーが亜大気圧に曝露されて、反応性で腐食性のガスの大気中への漏出を防止する溶融物先送り部材を含む従来の設計に従うものである。吸引は、５５〜９０ｋＰａ（絶対圧）（８および１３ｐｓｉａ）で操作する。アンダーカットブッシュ（ＳＫ）は、押出し機の吸引採集セクションにおいて先送り部材を提供する効果的な方法である。最後の３．３Ｌ／Ｄは、減圧シールを提供し、溶融ポリマーを一軸押出し機に圧送するために用いる。化学反応は、混合セクションを含む注入ノズルと吸引ポートとの間のセクションにおいて主に生じる。ＦＥＰの場合における主鎖安定化は、混練ブロックセクションおよび混合セクションの両方において生じる。二軸押出し機は、ろ過およびペレット形成のために低せん断速度で圧力を生成するよう設計されている単軸スクリュー溶融ポンプに向かって空になる。溶融ポリマーは、０．９５ｃｍ（３／８インチ）ダイホールを通過する。次いで、溶融ストランドを水浴中で急冷して固体ストランドを生成する。次いで、ストランドを切断してペレットを生成する。

二軸押出し機は、３５０℃のバレル温度および２００ｒｐｍのスクリュー速度で操作する。一軸押出し機は、３５０℃のバレル温度および２０ｒｐｍのスクリュー速度で操作する。ポリマーを１８ｋｇ／ｈｒで押出し機に供給する。乾燥圧縮空気を、ノズルを通して注入ゾーンに０．１０重量％の酸素対ポリマー比で射出する。

溶融加工性フッ素化ポリマーに係る試験法、熱誘起変色の計測に記載のとおり、空気で生成したペレットを成形してカラーフィルムを得る。Ｌ^＊は７１．２であって、８２．７％のＬ^＊の変化％が溶融押出しステップの最中に空気注入に曝露したフッ素化ポリマーについて見られる。計測した色を表１に示す。

Claims (1)

1. 熱誘起変色を引き起こす炭化水素系界面活性剤の存在下で重合された、溶融加工性フッ素化ポリマー樹脂の熱誘起変色を低減させる方法であって、
   前記炭化水素系界面活性剤の炭素原子上のすべての一価置換基は水素であり、
   前記フッ素化ポリマー樹脂が、ＣＩＥＬＡＢカラースケールで、パーフルオロオクタン酸アンモニウムフッ素系界面活性剤を用いて製造された同等の商業的品質のフッ素化ポリマー樹脂のＬ^*値よりも少なくとも２０ユニット低い初期熱誘起変色値（Ｌ^* _i）を有し、
   前記方法は、
   水性分散媒体中のフルオロモノマーを、前記炭化水素系界面活性剤の存在下で重合して水性フッ素化ポリマー分散体を形成するステップであって、
   周期律表の元素として、前記炭化水素系界面活性剤の炭素原子上の一価置換基の１００％が水素であり、且つ、前記水性分散媒体はハロゲン含有界面活性剤を含まない、ステップ、
   前記水性分散媒体から前記フッ素化ポリマーを単離して前記フッ素化ポリマー樹脂を得るステップ、
   前記フッ素化ポリマー樹脂を溶融押出しして溶融フッ素化ポリマー樹脂を生成するステップ、および
   前記溶融押出しステップ中、前記溶融フッ素化ポリマー樹脂を酸素源に曝露するステップを含む方法。