JPH03500547A - フルオロポリマーの安定化方法 - Google Patents
フルオロポリマーの安定化方法Info
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- JPH03500547A JPH03500547A JP63509499A JP50949988A JPH03500547A JP H03500547 A JPH03500547 A JP H03500547A JP 63509499 A JP63509499 A JP 63509499A JP 50949988 A JP50949988 A JP 50949988A JP H03500547 A JPH03500547 A JP H03500547A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
フルオロポリマーの安定化方法
発明の背景
本発明は、ある種のフルオロポリマー、特に多くのノ〜イテク用途、例えば電子
装置及び光ファイバーにおいて有用であるフルオロポリマーの安定化方法に関す
る。
当該技術においては多くのフルオロポリマーが知られてしXる。それらは、特に
、二またはそれより多いコモノマー、例えばテトラフルオロエチレン(TFE)
、ヘキサフルオロプロペン、クロロトリフルオロエチレン、ペルフルオロ(メチ
ルビニルエーテル)及びペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソー
ル)(PDD)の種々のコポリマーを含む。
このようなコポリマーは、しばしば、溶融加工でき、そしてかくして高温で加工
することができる。しかしながら、それらは、しばしば、高温処理の間にいくら
かの劣化を受け、そしてかくしてそれらの望ましし)性質、例えば良好な光学透
明性のいくらかを失う。この熱的劣化は、種々の反応活性末端基、例えばカルボ
キシル(−COOH)及びフルオロカルボニル(−COF)の存在に起因するこ
とを突きとめることができる。前者は高温で二酸化炭素を放出する傾向があり、
一方後者は、熱的にはもっと安定であるが、それにもかかわらず水分の存在下で
加水分解する傾向があり、これは通常は完全には避けることができず、そしてカ
ルボキシル基に転換される。このような加水分解はまた、結果として、多くの金
属、ガラス及び石英を含むほとんどの工業的に重要な材料番;対して腐食性であ
るフッ化水素酸の放出をもたらす。
不安定な末端基の除去は、長い間、TFHのペルフルオロ化された溶融加工でき
るコポリマーの技術の重要な部分であった。シュライヤー(Schreyer)
の米国特許3,085,083は、このようなポリマーを“好ましくは、少なく
とも7のp)Iを有する無機化合物、例えば安定な塩基の存在下で−−−200
〜400℃の温度で水によって処理して、そして全部の末端基の少なくとも半分
をジフルオロメチル基の形で有するフルオロカーボンポリマーを回収した。しか
しながら、ジフルオロメチル末端基、−CF3Iを有するポリマーは、ある波長
でのそれらの光の吸収のために光ファイバーにおける使用のためには劣っている
。
ブックマスター(Bucka+aster)らの米国特許4,675.380は
、鉱酸及び水と混ざらない液体の存在下で撹拌によって凝固されそして次1;単
離された溶融加工できるTFEコポリマーのフッ素化を教示している。
不安定な末端基の総数は、101の炭素原子あたり80未満に減少した。
デュポンの英国特許1,210.794は、不安定な末端基の数を減少させるた
めのフルオロカーボンコポリマーのフッ素化を開示している。
本願発明に関するコポリマーを使用する時には、この英国特許の方法は、すべて
の不安定な末端基を除去するために少なくとも225℃のフッ素化温度を用いた
。この英国特許は、フッ素化するのかもつとも困難な基であることがずっと分か
つている一〇〇F末端基については何も特別に述べてはいない。
アンダーソン(Anderson)もの米国特許4,594.399は、ペルフ
ルオロ(2−メチル−1,3−ジオキソール)及びそのコポリマーを開示してい
る。
スフワイヤ(Squire)の米国特許4,399.264は、ベルフルオロジ
オキソール及びそのコポリマーを開示している。
スフワイヤの米国特許4,530.569は、PDDの無定形コポリマー及びこ
れらのコポリマーを有する光フアイバークラッドを開示している。
米国特許4,530,569中に述べられたコア/クラツド光ファイバーは良好
な耐熱性を有する。この特許の実施例11は、113dB/kmの光学減衰を持
った、無定形PDD/TFEコポリマーを有する融解シリカ光フアイバークラ7
ドを述べている。いくつかの用途には適切であるけれども、これは、光シグナル
の長距離伝送には適切ではない。通常は、20dB/kmより多い損失はいくつ
かの用途においては望ましくない。かくして、20dB/kmの減衰を有する繊
維は約1000mまでの距離に使用することができ、113dB/kmの減衰を
有する繊維は約180mまでの距離に有用であり、そして2000 d B/k
mの減衰を有する繊維はなお約10mまでの距離に有用であろう。光学/電気ス
イッチセンサーのための多数の応用、例えば電子レンジ、コピー機械、化学反応
器及び炉における応用がIOmまたはそれ未満の距離を含むが、より低い減衰は
光ファイバーをもつと広範囲に有用にする。
多重結合、例えばカルボニル基を含む溶融加工できるコポリマーは、多重結合が
ある波長の光を吸収するので、光ファイバーには不適当であろう。ペルハロゲン
化ポリマー中の多重結合は、200℃またはそれ以上でのフッ素化によって破壊
することができる。
フルオロポリマーのフッ素化は多重結合及び不安定な末端基の濃度を減少させる
けれども、実質的にすべての−COF基を除去するための完全なフッ素化は、高
い温度、通常200℃以上を要求する。しかじなか、 ら、ポリマーがフッ素化
温度で軟化しまたは溶融し始める時には、このような方法はポリマー粒子のアグ
ロメレーシ寂ンを引き起こし、このアグロメレーションは、それらの以後の取り
扱い及び加工における困難を導く。
さらにまた、高温フッ素化は、装置の腐食を引き起こす可能性がある。
それ故、200℃を越えない温度での、そしてとにかくフルオロポリマーが溶融
しまたは顕著に軟化する温度より低い温度でのフルオロポリマーのフッ素化を可
能にすることが望ましい。
発明の要約
本発明によれば、テトラフルオロエチレン;クロロトリフルオロエチレン;RI
CF−CF2 [式中、R,は、1〜5の炭素原子を有する第一フルオロアルキ
ル基である] ;R,0CF−CFx [式中、R,は、R1または、エーテル
酸素及び4〜12の炭素原子を含む第一フルオロアルキル基である〕 ;及び以
下の式
F−C耽C−F
〔式中、R及びR′の各々の一つは、独立に77素またはトリフルオロメチル基
である〕を有するフルオロジオキソールから成る群から選ばれた少なくとも二つ
のコモノマーの、溶融加工できるコポリマーの高温安定性を改良するための方法
であって、以下の順次のステップ:a)該コポリマーを、該コポリマー中に存在
するすべての−C0OH及び−COF基の濃度を基にして少なくとも化学量論量
の、(1)高くても130℃の常圧での沸点を有する有機アミン及びアンモニア
から成る群から選ばれた塩基、及び(2)8までの炭素原子を有する第三アルコ
ールから成る群から選ばれた無水または水性安定剤と約25℃と200℃の間の
温度で少なくとも約15分の時間接触させて中間体を生成させること、
b)約70℃と150℃の間の温度で該中間体を単離しそして乾燥させること、
c)20℃と、該コポリマーが、−次であれまたは二次であれ、その温度で固相
(solid 5tate)転移を示す最低温度との間の温度で該中間体をフッ
素と接触させることによって該乾燥された中間体を改良された熱安定性を有する
コポリマーに転換させること、そしてd)反応生成物から過剰のフッ素及び揮発
性副生成物を除去しそして該コポリマーを回収すること
の少なくとも一つのサイクルを有して成る方法がここに提供される。
図面の簡単な説明
図は、X線蛍光(X−ray fluorescence)によって測定された
、TFEとのジポリマー中のPDDのモル分率とTgとの間の関係を表す。
激貝!」り町礼罠里
本発明の方法に関するフッ素化コポリマーは、主に結晶性、主に無定形、または
完全に無定形でよい。多くのこのようなコポリマーが、技術または特許文献から
知られている。*著な結晶性の性質を有するコポリマーは、しばしば“−次転移
”と呼ばれる、明確な溶融温度を示す。顕著な無定形の性質を有するコポリマー
は、通常はTgと表される、′二次転移”と呼ばれる、少なくとも一つのガラス
転移温度を示す。無定形コポリマーは、数個のガラス転移温度を示すかもしれな
いが、本明細書及び請求の範囲に関しては、最低のこのような温度が主な関心事
である。
同様に、顕著な結晶性の性質を有するコポリマーは、溶融温度に加えて、−また
はそれより多くのガラス転移温度も有するかもしれない。本明細書及び請求の範
囲に関しては、溶融であれまたはガラス転移であれ、最低のこのような温度が主
な関心事である。本発明の無定形コポリマーは単一のTgだけを有することが好
ましい。
本発明の方法において使用されるすべてのコポリマーは溶融加工できる。本明細
書及び請求の範囲に関しては、“溶融加工できる”という術語は、ポリマーが、
溶融加工装置例えば押出機または射出成形装置において形のある物品例えばフィ
ルムまたは繊維に加工することができることを意味する。
好ましいR,CF−CF、コモノマーにおいては、R1はペルフルオロアルキル
基、特にCF、である。好ましいR,0CF=CF、:+七ツマーにおいては、
好ましいR8基はペルフルオロアルキル基、特に−CF、または−cF、cF*
cFs、あるいは酸素含有ペルフルオロアルキル基である。PDDは好ましいコ
モノマーである。TFEとそれとの無定形コポリマーは、多数の用途において、
特に光ファイバーのためのクラッドとして有用である。1986年9月4日に出
願されたE、N、スフワイヤの共に継続中の許された出願連番8904.095
号は、高いTgを有する一群の特に好ましいPDDの無定形コポリマーを開示し
ている。これらの無定形PDDコポリマーは、3M社からFC−75葛という商
標の下で入手できるペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)中に室温で
可溶であり、そして多数のその他の素晴らしい性質、例えば高い弾性率(mod
ulus)、高い強度、溶融加工性、1.29〜1.40の範囲内の異常に低い
屈折率、優れた誘電特性、高い化学安定性及び低い水吸収を有する。必要な範囲
で、出願連番第904,095号の開示は、引用によって本明細書中に組み込ま
れる。
さらに、光ファイバーに対するこれらのPDDフポリマーの最も重要な性質は、
伝導されるべき通常の波長の光に対するそれらの透明性である。
共に継続中の出願連番第904.095号において議論したように、これらの無
定形PDDコポリマーはまた、多数のその他の用途、例えば光学レンズ、電子部
品例えば回路基板、熱積層品、パイプ、チューブ及び部品(fitLings)
などに適当である。
TFEとの無定形コポリマー中のPDDの量が増加するにつれて、必ずしも線形
の様式ではないが、Tgもまた増加することが、出願連番第904.095号中
で示された。本発明の方法において使用される無定形コポリマーは少なくとも1
25℃のTgを有することが好ましい。
無定形コポリマー、特に本発明の方法によって安定化された無定yv/PDDコ
ポリマーのための最も重要な用途の一つは、光ファイバーにおけるクラフトとし
てである。グラスチックのコアとプラスチックのクラッドを有する光ファイバー
は良好な柔軟性を有し、そしてこのタイプの光ファイバーは、光通信の分野にお
いて、例えば工場自動化及び車例えば自動車における短距離通信のために、そし
て大規模ディスプレイ装置における光学情報媒体として、今や広く使用されてい
る。
コアとしてポリメチルメタクリレートまたはポリカーボネートそしてクラッドと
してフッ化ビニリデン/テトラフルオロエチレンコポリマーまたはフルオロアル
キルメタクリレートポリマーから成る光7アイパーが、これまでのところ、この
ような目的のために使用されてきた。しかしながら、これらの光ファイバーは、
貧弱な耐熱性及び耐曲げ性を有する。一方、本発明のある種の安定化されたベル
ハロコポリマーは、高められた温度での操作性を含む優れた性質を有する光ファ
イバーを製造するために特I:適当である。本発明の方法は、200℃まl;は
それ以下で軟化スるペルハロカーボンポリマー中の一〇〇F及びその他の多重結
合を実質的に根絶させることを実際的にする。
本発明の方法によって安定化されるべき出発のコポリマーは、 −COF末端基
を有し、そしてまた−〇〇F末端基よりも除去するのが容易である一COOH末
端基を含んでもよい。特に、共重合温度より上のTgを有するTFE/PDDコ
ポリマーは、重合の間または後のどちらかに生成され得る一〇〇F末端基を有す
る傾向がある。
本発明者らは末端基の化学のいかなる解釈によっても拘束させることを欲しない
が、本発明者らは、アミンまたはアンモニアと−COFaltトの反応がアミン
塩またはアミドのどちらかに導き、これらは両方とも一〇〇F基よりももりと容
易に77素化されると信じる。アミン塩の方がより容易にフッ素化される。水の
存在及び第二または第三アミンの使用が好ましい。何故ならばこれらの条件は環
生成を促進するからである。
第三アルコールがどのようにして一〇〇F末端基と反応してこれらの末端基を除
去するのかは知られていないが、第三アルコールによるS埋の後でいくらかのカ
ルボキシル末端基が見いだされる。1−アルキルエステルが生成されそして次に
熱分解されてオレフィンとCO8を失うのであろう。
本発明の方法に従って安定化されるべき出発のコポリマーへの適当な七ツマ−の
共重合は、一般に公知の方法で実施される。開始剤はノン−テロジェニック(n
on−telogenic)でなければならない。これは、それが所望のレベル
以下のコポリマーの分子量の減少を引き起こさないことを意味する・レドックス
開始剤例えば過硫酸アンモニウム/SO,−1B r o s −/ S !
O5−1HOCI1503−などを使用することができる。
二つの成分が反応する時に7リーラジカルの発生が起きるので、これらの開始剤
は任意の好都合な温度で使用することができる。
過硫酸塩例えば過硫酸アンモニウム及び過硫酸カリウム;ペルオキシド例えばジ
スクシニルペルオキシド:そして過硫酸塩とペルオキシドの混合物もまた開始剤
として使用することができる。非水系共重合の場合においては、有機溶媒中に溶
ける開始剤を使用することができる。
各々の開始剤は、その分解が結果として好都合な速度でフリーラジカルの生成を
もたらすような温度で使用される。これらの温度は当該技術において公知である
。
反応媒体は好ましくは水である。重合の間コポリマーを分散させておくためにノ
ンテロジェニックな分散剤を使用することが望ましい。適当な分散剤は当該技術
において公知である;典型的な分散剤はベルフルオロオクタン酸及びペルフルオ
ロノナン厳のアンモニウム塩である。開始剤及び分散剤の選択は、上で述べた以
外は限定的ではない。
特にセミ−バッチのプロセスにおいて、光学的に均質なコポリマーを得るために
は、実質的に一定なフリーラジカルの濃度及び存在するモノマーの比率を持つこ
とが望ましい。これは、実質的に一定の組成を有するコポリマーを作ることを可
能にする。特にやや大きな規模で操作する時には、一定の組成を得る別の方法は
連続重合を使用することである。
実質的に一定なフリーラジカル濃度を達成する一つの方法はレドックス開始剤を
使用することであり、それらは、それらが−緒に混合される速さと同じ速さで7
リーラジカルを生成させる。充分に均一なフリーラジカル濃度を達成する別の方
法は、開始剤の半減期が短い温度で重合させながら開始剤を連続的に添加するこ
とである。
反応器に仕込まれるコモノマーの初期比率は、コポリマーに所望のガラス転移温
度そしてかくして所定のコモノマー含量を与えるように選択される。この初期比
率は、コモノマーの各々の反応性から容易に計算することができる。
セミ−バッチの重合が進むにつれて、実質的に一定な反応環境を維持するI;め
に追加の七ツマ−を添加する。これらの添加は、連続的にあるいは再々のパッチ
添加で為されてよい。
モノマー及び開始剤のこれらの添加は、重合が少なくとも60%完了するまで、
好ましくはそれが少なくとも80%完了するまで、そして理想的にはそれが完了
するまで統けるべきである。もし重合が約80%完了するまでコモノマーの添加
を続ければ、以後の重合は、存在するコモノマーの比率を顕著に変えることはな
いであろう。当業者は、一定な組成を有するコポリマーを得るように添加の条件
及び速度を調節することができるであろう。
重合圧力は限定的ではなく、そして温度、生成物中に望まれる反応性の低いコモ
ノマーの量、及びN望の重合の速度によっておおむね決定される。
共重合の間に使用されていた分散液よりも粘性な分散液を、撹拌することにより
凝固させることによって、コポリマーを水性共重合の後で単離することができる
。凝固剤は、カワチ(Rawachi)らの米国特許4,451.616及びク
ールズ(Kuhls)らの米国特許4,368,296中に一般的に述べられた
方法で用いることができる。あるいは、小さな粒子、 例えば粒(gra 1n
s)または小さなペレットの形で水に濡れないコポリマーを生成させる、ブック
マスターらの米国特許4,675.380中で使用された凝固法を使用すること
もできる。
通常は、もし水と混和しない液体がゲルに添加されるならば、水と混和しない液
体の量は、乾燥重量基準で1部のコポリマーあたり0.25〜3.0部である。
好ましくは、この水と混和しない液体は、25℃で35ダイン/ c mより大
きくない表面張力を持つべきであり、そしてそれは、30〜150℃の範囲内の
標準滓点を持つべきである。本発明の方法において適当な混和しない液体の典整
的な例は、脂肪族炭化水素例えばヘキサン、ヘプタン、ガソリン及びケロシン、
またはそれらの混合物;芳香族炭化水素例えばベンゼン、トルエン及びキシレン
;ハロゲン化された炭化水素例えば四塩化炭素、モノクロロベンゼン、トリクロ
ロトリアルオロエタン、ジフルオロテトラクロロエタン、及びクロロトリフルオ
ロエチレンの液状オリゴマーである。上の有機液体の一つとの撹拌の結果として
コポリマー粒子が生成した後で、熱及び/または減圧の付与によってこの有機液
体を除去する。この段階では、コポリマー粒子はもはや本質的に水に濡れること
ができない。粒子サイズは、ある程度、使用された特定の有機液体及びコポリマ
ーに対するその重量の比率に依存する。
非水系重合もまた、一定の組成を有するコポリマーを生成させる一定の環境下で
実施することができる。非水媒体中で作られたコポリマーのあるものはまた一〇
〇F末端基を含み、そしてそれらもまた本発明の方法によって安定化させること
ができる。
三ヱ芝ヱニ立粟呈匙
曵基立漫択仄如葺匹と
この選択においては、例えば、アミンまたは水酸化アンモニウム、または濃硝酸
、または何らかのその他の電解質の添加によって、水性分散液を凝固させ、必要
に応じてゲル化させ、そして水と混和しない液体を、撹拌を続けながらこのゲル
に添加してよい。ゲルは、水及び、水で濡れていないコポリマー粒子の別々の相
に別れる。
後に続くフッ素化ステップを容易にさせる、コポリマーの一〇〇F基と塩基との
主な反応は、濾過されそして乾燥されたコポリマーについて、あるいは重合ステ
ップにおいて得られたコポリマー−水混合物について直接に実施することができ
る。適当な塩基は、アンモニアに加えて、例えばプロピルアミン、ブチルアミン
、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、トリエチルアミン、2−エチルブチルア
ミン、ピペリジン、モルホリン、及びピリジンを含む。すべてのこれらの有機ア
ミンは、良好な水溶解性、及び凝固の間のそれらの早すぎる損失を防止するのに
適切な高い沸点を有する。アミンの低い分子量及び高い水溶解性は、それらのコ
ポリマーとの反応の速度(あるいはそれらのコポリマー中への拡散)速度)全増
加させる。アンモニア、ジエチルアミン及びブチルアミンは、より速い反応を供
給し、一方ビリジン、トリエチルアミン及びピペリジンは、より遅く反応する。
反応の速度はまた温度と共に増加するが、この温度は、好ましくは無定形コポリ
マーのTgを越えてはならない。アミンは、−COF基とアミン塩またはアミド
を生成させることができるが、水の存在は塩の生成を促進させる。
塩基との反応が完了した後で、好ましくは75〜150℃で、コポリマー粒子は
水相から分離され、過剰の塩基を除去するために必要に応じて洗浄され、そして
約70〜150℃で、ただし無定形コポリマーの7g以下で、好ましくは減圧下
でそして不活性ガス例えば窒素でパージしながら、乾燥される。
コポリマーの分解によって毒性のへキサフルオロアセトン及びペルフルオロイソ
ブチレンが生成させるかもしれないので、オアーガスは注意して取り扱わなけれ
ばならない。
代わりの方法としては、塩基との反応を、コポリマー凝固及び乾燥の後で別のス
テップとして実施することができる。この場合には、好ましくはそれは、圧縮成
形されたコポリマーフィルムのフーリエ変換赤外分光走査において1883cm
−’での吸収がなくなるまで、約75〜150℃で実施される。塩基の量は、−
COF及び−〇〇〇H基の量を基にして少なくとも化学量論量であるべきである
が、より多い量がより好都合である。反応速度は過剰の塩基によりて増加する。
この過剰に関しては限界的な上限はない。
塩基との反応の後で、コポリマーは、任意のり宜的な手段、例えば濾過、遠心分
離、塩基の蒸発などによって塩基から分離され、そして70〜150℃で、ただ
し無定形コポリマーのTgより高くない温度で乾燥される。水酸化アンモニウム
が塩基である時には、150℃を越える乾燥温度は、酸フッ化物基の再生を引き
起こすかもしれない。
第三アルコールの選択
重合ステップにおいて作られた水性分散液を、撹拌しながら凝固させまたは電解
質との撹拌によってゲル化させ、次に単離及び乾燥させる。
アミンの選択におけるように、水と混和しない液体を、単離ステップにおいてゲ
ルに添加してもよい。
次のステップは、乾燥されたコポリマーを、好ましくは細かく分割された状態で
、第三アルコールと接触させることである。洗浄及び乾燥によるその除去を容易
にするために、水溶性の第三アルコールが好ましい。
tert、−ブチルアルコールがもつとも好ましい。
第三アルコールの量は、C0OH及び−COF基を基にして少なくとも化学量論
的でなければならず、そしてこのアルコールは典型的には過剰に存在する。この
過剰の量は限界的ではなく、そしてコポリマーをスラリ化するのに充分なアルコ
ールを使用することが好都合である。
この反応は、25〜200℃で、好ましくはコポリマーのTgより40℃下ない
しTgの50℃上の温度で、しかしアルコールの分解温度以下で実施される。T
gよりずっと下過ぎる温度の使用は、コポリマーの膨潤及び第三アルコールによ
る浸透を遅らせるであろう。この反応の目的のために、可塑剤例えばC] F、
C−CC1,Fを添加することによってTgを低下させることができる。ペルフ
ルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)または類似のペルフルオロ化溶媒は、
小量で使用される時に、同じ効果をもたらすであろう。18以上の温度の使用は
、コポリマー粒子が一緒に塊になることを引き起こしがちなので、Tgがもっと
も好ましい温度上限である。
反応時間は、選ばれた温度に依存し、そしてコポリマー中の一〇〇F基の濃度を
所望のレベルに、好ましくはゼロに減少させるのに充分に長くなければならない
。典型的には、6〜8時間が適切である。圧力は限界的ではなくそして大気圧ま
たは自家発生圧でよい。
次に、任意の好都合な方法で、例えばアルコールに対する揮発性溶媒による洗浄
、濾過、及び一定重量への乾燥によってアルコールを除去する。この溶媒は極性
有機溶媒でよい。t−ブチルアルコールの場合には、この溶媒は水でよい。乾燥
条件は限界的ではない;100℃での一晩の乾燥が典型的である。
フッ素化
温度範囲の下端での77素化には、より長い時間が必要であるが、この反応は、
官能基の所望の除去が達成されるまで選ばれた温度で続けなければならない。フ
ッ素化は色を除去するばかりでなく、また、前の段階で生成されたアミド、アミ
ン塩、及び第三アルコールのエステル並びに残留する一〇〇〇H,−H,−CO
F (比較的高い温度で)、CF−CFt及び−5O,H基をも破壊するように
見える。ジオキソールコポリヮー、特にTFE/PDDの場合においては、−C
OF末端基を5以下1好ましくは2meq/kgコポリマー以下に減少させるこ
とが望ましい。
もし本発明の方法の一サイクルの後で望ましくない末端基が残るならば、もう一
つのサイクルを実施することができる。
本発明の重要な利点は、それが、200℃以下のTgを有する無定形コポリマー
の一〇〇F基の除去及び安定化を可能にすることである。
反応器に供給される7ツ素ガスの濃度は限界的ではない。不活性ガス例えば窒素
中の】0〜25%(容量による)の濃度が適当であり、15〜25%v / v
範囲の濃度がアミン塩のフッ素化にとっては好ましい。
不活性ガスの存在は、過度の温度に導く過度に速い反応を防止する。
光ファイバー
PDDコポリマーによってクラッドされた本発明による光ファイバーのコア成分
としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ボルニルメタクリレート
ポリマー、ポリカーボネート、フルオロアルキルメタクリレートポリマー、フル
オロスチレンポリマー、σ−フルオロアクリレートポリマー、以下の式:
1式中、
によって表されるグルタルイミド単位を有するポリマー;橋かけされたシリコー
ンポリマー、橋かけされたアクリレートポリマー、ポリ−4−メチルペンテン−
1、橋かけされたフッ素ポリマー、ポリアリルジカーボネート、フッ素化シリコ
ーンポリマー、石英ガラス及びシリカガラスを使用することが可能である。グル
タルイミドポリマーの製造は、ササキ(Sasaki)らの米国特許4,693
.553中に述べられている。 本発明のコア/クラツド光ファイバーは、共押
出し法によって、あるいはコアをクラッドのコポリマーによって被覆することに
よって製造される。
共押出し法による本発明の光7アイパー、特にグラスチックのコアの光7アイパ
ーの製造においては、無定形のPDDコポリマーは、250℃で測定して100
sec−1のせん断速度で30.000より高くない、好ましくは20.000
より高くない、もつとも好ましくは10.000ポアズより高くない溶融粘度を
持つべきである。コア成分及びクラッド成分は、コア成分のメルト70−速度が
、4kg/cm”の荷重の下で測定して、クラッド成分のメルトフロー速度より
小さいように選ばれねばならない。これらの条件下では、本当に円形の断面及び
優れた光伝送性質を有するコア/クラツド光ファイバーを得ることができる。ク
ラッドのコポリマーは、好ましくは、少なくとも125℃、殊に少なくとも13
5℃、そしてもつとも好ましくは少なくとも150℃のTgを持つべきである。
このような高いTgのクラッドコポリマーが耐熱性コアと共に光7アイパーに使
用される時には、生成するクラツド光7アイパーは、高温の用途に、例えば、自
動車エンジン部分中の監視装置からダツシュボードへの情報の伝達に適している
。
試験方法
それらのコポリマー中のTFE及びPDDの繰り返し単位の重量パーセントは、
X線蛍光(XRF)によって測定することができる。これは、PDD/TFEコ
ポリマーに関する図のPDDのモル%対Tgのプロットを描くために使用された
技術であって、そしてこのプロットは、後に、TgかもPDD含量を推定するた
めに使用された。測定は、フイリップスエレクトロニックインスツルメント 1
404xRF分光計で実3mされた。サンプルは、約1mmの厚さの50mmの
径の円盤の形であった。酸素及びフッ素の重量パーセントの関数としてのX線蛍
光強度の目盛り較正は、未知のPDD−TFEコポリマーの予想されたフッ素及
び酸素含量を内包する既知の組成の三つのコポリマーサンプルを用いて実施され
た。これらの標準品は、PDDホモポリマー、40重量%のペルフルオロ(メチ
ルビニルエーテル)と60重量%のテトラフルオロエチレンとのコポリマー、及
び96.1重量%のテトラフルオロエチレンと3.9重量%のペルフルオロ(プ
ロピルビニルエーテル)とのコポリマーであった。後の二つのポリマーの組成は
、重合の間のオフガスの正確な測定によって目盛り較正された赤外分光法によっ
て決定された。
使用された分析の結晶は、約5.Onmの有効d間隔を持っていた。
7ツ素の蛍光強度極大は、43.5’−20であり、そして酸素強度極大は、5
7.1’−2θであった。約20〜90モル%のPDDの組成範囲に及ぶ未知の
組成の五つのTFE/PDDコポリマーをXRFによって分析した。63.7重
量%のフッ素及び11.2重量%の酸素(71,9モル%のPDD、28.1モ
ル%のTFHに対応する)を含むサンプルの10回繰り返しの測定は、フッ素に
関して0.34%のそして酸素に関して1.9%の二乗平均平方根分散(roo
t mean 5quare variance)を与えた。
PDD/TFEコポリマー以外のコポリマーは、赤外分光法によって検査され、
そして赤外分光法は、それらの予期されたコポリマー構造を確認する。
一次転移(結晶性融点)及び二次転移(ガラス転移温度)は、ASTM D 3
418−82に従って示差走査熱量測定法(DSC)によって測定した。Tg値
のいくつかは、デュポン熱分析計モデル1090とモデル910または912D
SCモジユールのどちらかとを用いて測定した。その他のTg値は、デュポンの
モデル9900熱分析計とモデル910または912DSCモジユールとを用い
て測定した。温度は、標準として鉛及びインジウムを用いる二点法を用いて目盛
り較正した。サンプルは、10〜20mgのサンプルサイズを用いて20℃/分
で操作した。Tgは、勾配変化の始点(onset)として捕えた(ASTM
D341g−82のtlc2図中のTf)、溶融温度、Tm、は、ASTMD3
418−82の第1因におけるように、ピーク温度として捕えた。
TFE/PDDコポリマー中の酸フッ化物基濃度は、7−リエ変換赤外分光流(
FTIR)によって測定しI;。コポリマーサンプルは、コポリマーのTgより
約100℃上の温度で51と255マイクロメータの間の厚さのフィルムに圧縮
成形することによって測定のために11!1Lだ6成形されたフィルムを、パー
キンエルマーモデル1750または二コレットモデル5DXのFTIR分光計分
光袋中及び配置し、そして2c m−’の分屏能で4000と450cm−”の
間を多重走査で走査した。
次に、生成するスペクトルを、吸光度モードで拡大された横軸でプロットした。
1929crn−’のバンドを内部厚さバンドとして使用した。
このバンドに関する吸光度を約1980 cm””とl 890 c ra−’
(7)間i::引いたベースラインを用いて測定した。酸フッ化物は、1883
±2cm−’での吸光度から測定し、このバンドのためのベースラインは約18
90cm”と1858 c m−”との間で引いた。1883cm−’での吸光
度と1929cm”での吸光度との比を″酸フッ化物指数”(API)と定義し
た:
AFI−A+a。/AH2B、
ここでA+5ss−1883cm−’での吸光度、そしてA+m**−1929
cm−’での吸光度。
1883cm”での酸フッ化物バンドは、モデル化合物としてペルフルオロ(2
,2−ジメチル−4−フルオロホルミル−1,3−ジオキソラン)を用いて目盛
り較正した。1キログラムあたりlO〜250ミリ当量の酸フッ化物の範囲内の
既知の濃度を宥する、ペルフルオロ(l−ブチルテトラヒドロ7ラン)中の五つ
の溶液を作り、そして1887cm”での酸フッ化物バンドを用いてパーキンエ
ルマー1750FTIR分光計によって吸光度を測定した。1929cm−”で
の厚さバンドは、51と510マイクロメータの間の厚さを有するコポリマーサ
ンプルに関してフィルム厚さの関数として吸光度を測定することによって目盛り
較正した。これらの目盛り較正から、
C”12.3XAFI
1式中、
Cは、コポリマー1キログラムあたりの酸フッ化物(−COF)基のミリ当量で
の濃度であり、そして
APIは上の酸フッ化物指数である]
が見い出された。
TFE/FINDコポリマー中のカルボン酸基濃度の相対尺度は(FTIR)に
よって得られた。コポリマーサンプルを前のように製造し、そして同じ装置でか
つ同じ方法で走査した。次に、生成するスペクトルを、吸光度モードでプロット
した。1929cm−’でのバンドを内部厚さバンドとして使用し、そしてこの
バンドに関する吸光度を前のように測定した。カルボン酸は、18]0±2cm
−’での吸光度から測定し、このバンドのためのベースラインは約1830cm
”と1800−との間で引いた。1810 cm−’での吸光度と1929cm
−’での吸光度との比を“カルボン酸指数“(CAI)と定義した:CA I
=Ara、。/A+*x*、ここでA+a+o−1810c m−’での吸光度
、そしてA+5zs= 1929 c m−’での吸光度。
ジオキソラン環を含まないフルオロポリマーに関する末端基分析は、ブックマス
ターらの米国特許4,675,380中に開示されているように行われた。
溶融粘度は、ディーリイ(Dealy) 、“溶融プラスチックのだめのレオメ
ータ”、パンツストランドラインホールド(Van No5Lrand Re1
nhold) 、N、Y、 (1982)中に概略説明された厚理に従ってイン
ストロンコンスタント レイトキアビラリーレオメータ(Instron Co
n5tantRate Capillary Rbeometer)によって測
定した。この装置は、インストロン1123テスト 7レーム、ロードセル及び
レオメータバレルから成っていた。ロードセルは、コポリマー溶融物をシリンダ
ー状オリフィスを通過せしめるピストンによって発生される荷重を読んだ。それ
は、4.45〜890ONで正確な測定をすることができた;しかしながら、実
際には、45N未満の読みは、変則的な要因例えば測定の正確さを減じるバレル
の壁土のピストンの引きずり(drag)のために、計算には全く使用しなかっ
た。テスト フレームは、0.0025〜50cm/分のピストン速度を発生さ
せることができた。荷重とピストン速度の両方をIBMのPCXTパーソナルコ
ンピュータによって自動的に記録した。レオメータバレルはステライト(Ste
l l tte)合金から鋳造されたが、それ以外は標準デザインであった。そ
れは、径が0.953cm、長さが40.6cmで、モして250±0.5℃に
電気的に加熱されl;。ピストンの先端を正確に機械加工してバレルから13マ
イクロメータのクリアランスを得た。0.079cmの径と1.27 cmの長
さを有するキャピラリーオリフィスをレオメータバレルに密にくっつけてそれと
の熱平衡を確保した。キャピラリーはアームコ(Armco) l 7−4ステ
ンレススチールから38〜40のロックウェル硬さに加工しI;。径はテスト
ビンによって大きさを加減しく5ized) 13マイクロメ一タ以内のそれの
測定を確保した。もし完全なフロー曲線を望むならば(約1〜lo、000se
c”のせん断速度範囲にわたって測定された粘度)、約10グラムのサンプルを
バレルに仕込みそして手によって圧縮した。ピストンをテスト フレームに取り
付けそして5分間コポリマー表面上に静止せしめた。この間にサンプルは熱平衡
に達した。この時点で、着実にピストン速度を増すことによってコポリマーをバ
レルから追い出すのではなくて、むしろ速度のランダムなシーフェンスを選択し
た。これは、測定に対する時間及びテスト速度のあり得る効果を分離した。キャ
ピラリーの壁での見かけの速度、見かけのせん断速度及びせん断応力を、ピスト
ン上の荷重、ピストン速度、キャピラリーの長さと径、及びバレルの径からコン
ピュータで算出した。これらの計算をするだめの式は、標準のテキスト例えばJ
、M、ディーリイ、溶融プラスチックのだめのレオメータ、パンツストランドラ
インホールド、ニューヨーク(1982)中に見いだすことができる。はとんど
の場合においては、100sec”での速度だけが必要であった。この場合には
、5グラムだけのコポリマーをバレル中に仕込み、そして0.0401,0−4
01.4.01及び0.0401 cm/分のピストン速度をこの順番で選択し
て、ツレツレ】0.100.1000及び1Osec−’での測定値を得た。
このようにして必要とされるせん断速度を内包することは、測定の有効性を評価
するのを助けた。この手順のその他のすべての部分は、上で概略示したようであ
った。
メルトインデックスは、ASTM D 1238に従って測定した。
屈折率は、ASTM D−542−50、屈折計方法に従って測定した。
送られた光の量の保持比は、曲げられた時の光ファイバーの性能の尺度である。
光をファイバーの一端から他端に通し、そして送られた光の量AOを測定する。
次にファイバーを10rnmの棒の廻りに100回巻き付け、そして送られた光
の量Aを測定する。比A/AOが、送られた光の量の保持比である。
さて本発明を、そのある好ましい実施態様の以下の代表的な実施例を参照して詳
細に説明するが、すべての部、割合及びパーセントは、特記しない限り、重量に
よる。略号“meq“は“ミリ当量”を表す。
実施例1
パドルタイプの撹拌機を備えた36リツトルの水平重合釜に21.8kgの脱鉱
物水を仕込みそして60℃に加熱した。重合釜を排気しそしてTFHによって少
し正圧に加圧した。二回目の排気とそれに統<TFE添加を繰り返し、そして次
に重合釜を三回目に排気した。排気された重合釜に、1000−の脱鉱物水中に
溶解された35gの亜硫酸アンモニウム及び80gの塩ガラス“サーフロン(S
urflon) ” S 111 s フルオロ界面活性剤(これは実質的にペ
ルフルオロノナン酸アンモニウムである)を添加した。
撹拌機を60rpmにして、757gの液体PDDを重合釜中に圧入すると55
kPaの圧力となった。次に、131kPaの圧力までTFEをg加した。両方
の七ツマ−を添加した後で、100−の過硫酸アンモニウム(APS)溶液(7
0g/Q)を急速に添加し、そして次にその添加を重合の間中、2 m127分
の速度で続けた。41分後に、重合カ始まったことを示す34kPaの圧力降下
が起きた。この時点から、PDDモノマーを1665g/時間の均一な連続的な
速度でそしてTFEを353 g/待時間速度で、最初の圧力降下の後で全部で
4080gのPDDが添加されるまで、添加した;次に、両方の七ツマ−の添加
を中止した。20kPaの別の圧力降下が起きた後で、過硫酸アンモニウムの添
加を中止した:重合釜をベントし、そして内容物を回収した。
15.3%のコポリマー固体を含む冷却された生成物分散液の26.1kgの部
分を、4.5kgの脱鉱物水と一緒に、23cm(先端から先端まで)の45°
角度の四枚ブレードのタービン撹拌機を備えた106リツトルのスチームジャケ
ットの付いたステンレススチール凝固機中に移動した。撹拌機を35Orpmで
回転させ、そして57gのジエチルアミンを添加した。分散液は次第に増粘して
ゲルになった。30分後に、2200−のCFCl!−CF、CI (デュポン
の7レオン■113フルオロカーボン)をゆっくりと凝固機中に注いだ。ゲルは
直ちにコポリマーと水相に分かれた。撹拌機を停止しそして沈降が起きた後で、
水を引き去りそしてコポリマーを250rpmで撹拌しながら10分間毎回22
.7kgの新鮮な水で二回洗浄した。二回目の洗浄水の除去の後で、34kgの
新鮮な脱鉱物水を添加し、そして反応器の内容物をゆっくりと55℃に加熱して
7レオン葛113を沸騰させて除いた。7レオン葛113の放出が止んだ時に、
コポリマーと水を凝固機の庇から取り出しそして濾過した。回収されたコポリマ
ーを120℃の真空オーブン中で乾燥させた。コポリマーAと名付けたこのコポ
リマーは166℃のTgを持っていた。
コポリマーへの一部を容器(chambe r )中に置き、この容器を排気し
、窒素でパージし、そして次に160℃に加熱した。次に、25/75v/ v
7ツ素/窒素ガス混合物を、160℃の温度を維持しながら6.5時間の間コ
ポリマーの上に通した。ガスの流れはコポリマー1部あたり0.027部のフッ
素に達した。次に容器を窒素でパージしそして冷却し、そしてコポリマーの顆粒
を容器から取り出した。分析によってこのコポリマーは12.9meq/kgコ
ポリマーの酸フッ化物含量を有することが示された。
約1100部の上のフッ素処理されたコポリマーを、2500部の脱鉱物水及び
30部のジエチルアミンと20℃で約16時間そして次に約80℃で4時間接触
させた。コポリマーを集めそして120℃の真空オーブン中で3日間乾燥させた
。分析は検知できる酸フッ化物がないことを示した。次にこのコポリマーを上で
述べた手順におけるように再び7ツ素にさらした。7ツ素化容器から取り出した
後ですべての残留フッ素の完全な排除を保証するために、コポリマーを真空下で
4時間130℃で加熱した。単離されたコポリマーの分析は、3.9meq/k
gコポリマーの酸フッ化物含量及び0.65dLg、の固有粘度を示しt;。こ
のコポリマーをコポリマーBと名付けた。
実施例2
第一のフッ素化の後でコポリマーAの別の一部を湿った空気中で325℃で66
時間加熱処理し、そして融解された樹脂を潤滑剤として小量の水を用いてブレン
グー中で破砕した。コポリマーを窒素パージ下で50℃で一定の重量まで乾燥さ
せた。この樹脂を上で述べた方法を用いて160℃で6.5時間ガス状フッ素に
さらした。反応器を通過したフッ素の量は樹脂1部あたり0.053部であった
。単離されたコポリマーは1kgのコポリマーあたり5.Omeqの酸フッ化物
を含むことが示された。
サンプルを、蒸留したペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロ7ラン)(2,5
〜3.5%固体)中に約50℃で溶解させそして粗い7リツトガラス漏斗を用い
て室温で濾過させることによってさらに精製した。次に、ロータリーエバポレー
タを用いてこの溶液を粘性の溶液(20%〜50%)に濃縮した。ロータリーエ
バポレータから回収された溶媒は、追加の量のコポリマーを溶解させるために再
使用した。粘性の溶液を数個のアルミニウムトレイ中に注ぎ、そして残りの溶媒
を濾過された空気が供給された“クリーンルーム”中で正圧下で2〜3日にわた
って蒸発させた。コポリマーをトレイから取り出し、窒素パージしながら約10
0℃で真空乾燥させ、そして粒の形に粉砕した。このコポリマーをCと名付けl
二。
!藁!且
実施例1におけるのと同じ重合釜、水仕込み、温度、撹拌機rpm。
及び排気及びTFEバージ手順を使用した。排気及びパージの後で、1000+
iQの脱鉱物水中の、連鎖移動剤としての5+dのシクロヘキサン及び80gの
旭ガラス“サーフロン″5IIIS界面活性剤及び35gの亜硫酸アンモニウム
を添加した。PDDモノマー(660g)及(150a+ffのAPS (70
g/のを添加し、モしてAPSの添加を34kPaの圧力降下によって重合の開
始が示されるまで6.5+nL’分で統けた0重合が開始した後で、APSの添
加速度を2顧/分に減らし、そして1815g/時間の速度でのPDDモノマー
のそして405 g/待時間速度でのTFHの添加を始めた。重合の開始の後で
全部で3795gのPDDが添加された時に、両方のモノマーの添加を中止した
。20kpaの別の圧力降下が起きた後で、重合釜をベントし、そして生成物を
取り出した。
このコポリマー分散液を凝固させ、そしてジエチルアミンゲル化剤を濃硝酸(0
,022fi/部コポリマー)によって置き換えた以外は実施例1において述べ
たようにしてコポリマーを単離した。乾燥されたコポリマーは162℃のTgを
有していた。次にこのコポリマーの−iを、上で述べたようにフッ素と窒素の2
5/75v/v混合物と160℃で6時間接触させた。このフッ素化からの生成
物は2Q m e Q / k gコポリマーの酸フッ化物含量を有していた。
次にこの樹脂を水及びジエチルアミンと、l/4.510.06のポリマー/水
/ジエチルアミン比で約80°で241+?間そして次に20℃で24時間接触
させた。コポリマーをフィルター上で集め・脱鉱物水で洗浄し、そして120℃
の真空オーブン中で48時間乾燥させた。
この樹脂のフィルムは、酸フッ化物に帰せられる1883cm”での赤外吸収を
示さなかったが、カルボン酸のアミン塩に起因すると信シられる1690cm”
での大きな吸収を示した。次にこの樹脂を25/75 v / v 7ツ素/窒
素混合物によって150℃で5時間処理した。最後の樹脂は、0.41607g
の固有粘度及び3.8meq/kgコポリマーの酸フッ化物含量を有していた。
光学的に純粋なコポリマーを製造するために、サンプルを最初は実施例2におけ
るように、そして異なる最後のステップで処理した。ペルフルオロ(2−ブチル
テトラヒドロ7ラン)中のコポリマー溶液を減圧下で約20%固体に濃縮した後
で、コポリマーを石油エーテル(b、p。
30〜60℃)を用いて沈殿させた。濃縮されたコポリマー懸濁液(約5001
1+12)を、約3リツトルの石油エーテルを含む5リツトルのステンレススチ
ールのブレングー中にゆるく撹拌しながらゆっくりと注いだ。
それ以上のコポリマーはゴム状の固体として沈殿した。溶媒をデカンテーラ3ン
で除去した。もつと溶媒を添加しそしてさらに撹拌した後で、ゴム状の固体は粒
状物質に壊れ始めた。次にこのコポリマーサンプルを50%の水性メタノールで
洗浄した。液体を真空濾過によって除去した後で、コポリマーサンプルを数個の
アルミニウムトレイ中に置きそして空気オーブン中で105℃で一晩乾燥させた
。次にサンプルを窒素パージしながら105℃で運転されているきれいな真空オ
ーブンに移しそして一定重量まで乾燥させた。このサンプルをコポリマーDと名
付けた。
実施例4
3%のペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)(ppvH) を含みモして酸
フッ化物基を含むことが知られている、TFEとPPVEの溶融加工できるコポ
リマーの粉末化されたサンプルを0.25〜0.3mmの厚さのフィルムに圧縮
成形した。これらのフィルムの一枚をジエチルアミンと20℃で25時間接触さ
せ、そしてもう一枚のフィルムを水中の7%t−ブチルアルコールの溶液と14
0−150”0で34時間接触させた。次にこれらのフィルム及び未処理のフィ
ルム対照を窒素中の25容量%のフッ素に50℃で1時間、次に100℃で2時
間、そして次に145℃で3時間さらした。これらのフィルムを酸フッ化物官能
性に関してFTIHによって分析した。ジエチルアミン処理されたフィルムは酸
フッ化物基を示さず、モしてt−ブチルアルコール処理されたフィルムはコポリ
マー1kgあたり僅かに1.75me qの一〇〇F基を示したに過ぎなかった
のに対して、対照はコポリマー1kgあたり6.25meqの−COF基の存在
を示した。この実験は、TFE/PPVEフポリマーに適用された時の本発明の
方法の利点を示す。
比較9al
PDDとTFHのコポリマーを実施例3の一般的手順に従って製造した。コポリ
マーを硝酸によるゲル化によって単離しそして引き統いて7レオン[113によ
ってペレット化した。単離された粗製コポリマーは68.8モル%のPDDを含
むことが見い出された:それはさらに1kgのコポリマーあたり11.7me
qの−COFを含んでいた。カルボン酸指数は0.12であった;Tgは175
℃であり、そして固有粘度は1.27dL/gであった。この対照実験は低い量
の一〇〇F末端基を与えなかった。
実施例5
5グラムの比較例1のコポリマーを、240mQのスチールのシェーカー (s
haker)チューブ中で150℃で6時間100mQQ) t−ブチルアルコ
ールと反応せしめた。反応の後で、コポリマーを濾過によって単離し、水で洗浄
し、そして100℃で24時間乾燥させた。単離されたコポリマーを分析して、
−COFもエステル基も含まないことを見い出した。
カルボン酸指数は0.29であった。これは−COF基の除去は完全であったが
一〇〇〇H基は残ったことを示す。
上のコポリマー4gを、320IIIgのハステロイ葛シェーカーチューブ中で
7ツ素/窒素25/75混合物と反応せしめた。−30℃でのフッ素/窒素混合
物の圧力は517kPaであった。反応容器を100℃に1時間、次に150℃
に8時間加熱した。反応の後で、コポリマーをパージしてフッ素を除去し、そし
て1kgのコポリマーあたり2.46meqの一〇〇Fを含むことを見い出した
。カルボン酸指数は0.0であった。この実施例は、比較例1のコポリマーが、
t−ブチルアルコールによる処理とそれに続くフッ素化によって−COOH及び
−COF基含量ニ関してかなり改良されたことを示す。
残りの実施例は・本発明のポリマーのいくつかから作られl;光ファイバーに関
する。
!真豊旦
実施例1において作られたコポリマーBをクラッドコポリマーとして使用しl;
。このコポリマーは、161”0の単一のTgを持ちそして結晶性の相の存在に
帰せられる一次転移点は持たなかった。クラッドコポリマーは、ペルフルオロ(
2−ブチルテトラヒドロ7ラン)中の溶液に関して25℃で測定して0.67d
l/gの固有粘度、250℃で100sec”のせん断速度で16,800ポア
ズの溶融粘度、及び1.3045の屈折率を有していた。
コポリマーBをペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)中に溶解させて
15%のコポリマー濃度を有する溶液を生成させた。
コアコポリマーとして使用されたポリメチルメタクリレートは以下のようにして
製造した。
螺旋形のリボン撹拌機を備えた反応容器を二軸スクリューのベントされた押出機
に直接接続して連続重合装置を形成した。100部のメチルメタクリレート、0
.40部のt−ブチルメルカプタン及び0.0015部のジ−t−ブチルペルオ
キシドから成るモノマー混合物を連続的に反応容器に供給しそして155℃の温
度で40時間の平均滞留時間の間反応せしめてポリメチルメタクリレートを生成
させた。
このようにして生成されたポリメチルメタクリレートを押出機中に導入した。こ
の押出機においては、ベントされたバレル温度は240℃であった;押出しゾー
ンの温度は230℃であった;そしてベントゾーン中の圧力を0.5kPa絶対
圧に維持して溶融されたコポリマーから揮発性成分をベントさせた。コポリマー
を棒として押出し、冷却し、そしてペレット化し、そして次に230℃に維持さ
れた第二のベアトされた押出機中に導入し、ギアポンプに輸送し、そして230
℃に維持されそして3mmの径のオリフィスを備えた口金を装備した紡糸ヘッド
に計量供給した。
口金を出る押出しされたポリメチルメタクリレートを冷却及び固化し、次に5m
/分の速度で取り上げ、そして135℃のオープンを通して遅いニップロールと
速いニップロールの間を系列的に通過させて、2.0の延伸比で押出物を延伸し
、980マイクロメータの径を有するコア。
アイバーを作った。
コア7アイパーの表面を、浸漬によって上で述べたコポリマーBの15%溶液で
被覆し、そして被覆されたファイバーを熱い空気によって乾燥させて1.000
マイクロメータの外径を有するクラツド光ファイバーを得た。
この光ファイバーの光伝送の減衰は、650部mの波長で313dB/kmであ
った。10mmの径を有する棒の上に100巻きの光ファイバーを巻いた時に、
送られた光の量の保持比は60%でありだ。光ファイバーをほどいた時には、送
られた光の量の保持比は91%であった。
かくして、この光7アイバーは、曲げに対する非常に高い抵抗を有することが示
された。それ故、それは、7アイパーが鋭く曲げられねばならない限られた空間
中で、例えば、コピー機械及びディスプレイ装置中で使用することができる。
実施例7
実施例6において述べられたのと同じ装置中でそして同じ条件下でポリメチルメ
タクリレートを製造しそして押出す。しかしこの場合においては、第一のベント
された押出機を出るコポリマーは冷却せしめずそしてペレット化せずに、ギアポ
ンプに直接供給して口金を装備した紡糸ヘッドに計量供給する。かくしてポリメ
チルメタクリレートを980マイクロメータの径を有するコア7アイパーに押出
す。
底に穴を有するカップ中のペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)中の
コポリマーBの15%クラッド溶液を通してこのコアファイバーを下向きに通過
させることによってこのファイバーの表面をこの溶液によって被覆する。ファイ
バーは0.1mmの隙間を有して穴を通って、次に100℃の熱い空気のオーブ
ンを通って下に進み、被覆されたファイバーが乾燥されてそして1,000マイ
クロメータの外径を有するクラツド光ファイバーが得られる。
650部mでの光ファイバーの光伝送の減衰は前の実施例のそれの約半分である
。送られた光の量の保持比は前の実施例におけるのとほぼ同じであり、これはこ
の光ファイバーが曲げに対する高い抵抗を有することを示す。
実施例8
ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)中の実施例1のコポリマーBの
15%溶液を200マイクロメータの径を有する石英ファイバーの表面を被覆す
るt:めに使用し、そして被覆されたファイバーを熱い空気によって乾燥させて
、石英コア、コポリマーBクラッドの220マイクロメータの外径を有する光フ
ァイバーを得た。この光ファイバーの光伝送の減衰は660部mで13dB/k
mであった。この光7アイバーを熱い空気のオーブン中で150℃で200時間
加熱すると光伝送の減衰は16dB/kmに増加した。これは、この光ファイバ
ーが良好な耐熱性を有していたことを示す。
この減衰は米国特許4,530.569の実施例11中に示された113dB/
kmの値よりかなり低かったが、これは、この実施例の光ファイバーが先行技術
のファイバーより大幅に優れていたことを示す。
実施例9
実施例3の生成物りをクラッドコポリマーとして使用した。このコポリマーは、
159℃の単一のTgだけを持ちそして一次転移点は持たなかつたが、これは結
晶性の相が存在しないことを示す。
クラッドコポリマーは、ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロ7ラン)中の0
.1g/dQ溶液中で25℃で測定して0.485dΩ/gの固有粘度、250
℃で100sec−1のせん断速度で9.500ポアズの溶融粘度、及び1.3
045の屈折率を有していた。
光ファイバーを実施例6において述べられたようにして作った。この光ファイバ
ーの光伝送の減衰は、650部mの波長で302dB/krnでありた一10m
mの径を有する棒の上に100巻きの光7アイ/(−ヲ巻いた時に、送られた光
の量の保持比は26%であった。そして巻いたファイバーをほどいた時には、送
られた光の量の保持比は77%であった。
実施例10
実施例3のコポリマーDをクラッドコポリマーとして使用する以外は実施例6に
おいて述べられたようにして光7アイパーを作った。生成する光7フイパーの光
伝送の減衰は、650部mの波長において前の実施例のそれの約半分である。送
られた光の量の保持比は前の実施例におけるのとほぼ同じであり、これはこの光
ファイバーが曲げに対する高い抵抗を有することを示す。
実施例11
ビスフェノール八から作られそして25.000の粘度平均分子量を有するポリ
カーボネート(奇人化成によって供給されたパンライト(Panlite) L
−1250W)を270℃に維持されたベントされたバレル押出機に供給した
。この押出機はその下流端で230℃に維持されたギアポンプに接続され、そし
てこのギアポンプは今度は240℃に維持された押出しゾーンに接続されていた
。かくしてコポリマーは、溶融されそしてギアポンプを通って押出しゾーンに運
搬され、そして二つの同心押出しチャンネルを備えかつ250℃に維持された共
押出しヘッドの内側のチャンネルに供給された。
同時に、実施例3の溶融されたコポリマーDが、第二の押出機カラ共押出しヘッ
ドの外側のチャンネルに供給された。
両方のポリマーは、各々4.5mmの径のオリフィスを備えた口金を通して共押
出しされた。このようにして押出しされた二層の押出物を冷却し、固化し、そし
て5m/分の速度で取り上げて、980マイクロメータの径を有するポリカーボ
ネートコア及び10マイクロメータの厚さを有するコポリマー〇クラッドを持つ
光ファイバーを作った。
この光7アイバーの光伝送の減衰は680nnoの波長で1.5006B/km
であった。この光ファイバーを空気オーブン中で125℃で100時間加熱する
と光伝送の減衰は1.700 d B/kmに増加し、一方この光7アイパーを
85℃及び95%の相対湿度で100時間加熱すると光伝送の減衰は1.610
d B/kmに増加した。これは、この光ファイバーが良好な耐熱性及び良好
な耐湿熱性を有していたことを示す。その減衰は、非常に短い長さの応用、例え
ば時計のダイアルの照明に適している。
実施例】2
実施例11において述べられたのと同じやり方で、クラッド成分としてコポリマ
ーDをそしてコア成分として米国特許4,693.553中に述べられた方法に
よってポリメチルメタクリレートから製造されたポリグルタルイミドを使用する
ことによって10m/分の取り上げ速度で共押出しを実施した。このポリグルタ
ルイミドは、40%のグルタルイミド化度、5.7のメルトインデックス、1.
530の屈折率、1.20g/cm”の比重、及び147℃の熱変形温度を有し
ていた。生成する光ファイバーを165℃の温度でそして1.5の延伸比で延伸
して、980マイクロメータのコア径及びlOマイクロメータのクラッド厚さを
有するクラツド光ファイバーを得た。
この光7アイパーの光伝送の減衰は660部mの波長で1,9206B / k
mであった。この光ファイバーを135℃に維持された熱い空気の一定温度の
浴中に250時間保持した後で、光ファイバーの光伝送の減衰は1,980dB
/kmであった。かくして、この光7アイパーは良好な熱安定性を有することが
示された。
衷鳳!±1
200マイクロメータの径を有する石英ファイバーの表面を、ペルフルオロ(2
−ブチルテトラヒドロフラン)中の!l!施例3のコポリマーDの20%溶液に
よって被覆し、そして被覆されたファイバーを乾燥させて、コポリマーDクラッ
ド、石英コアの215マイクロメータの外径を有する光ファイバーを得た。
この光ファイバーの光伝送の減衰は850部mで7dB/kmであった。この光
7アイバーを150℃に維持されI;空気オーブン中で200時間保持した後で
、外観の変化は観察されず、そして光伝送の減衰は86B/kmであった。
比較例2
100部の2.2.2−トリフルオロエチルメタクリレート及び1部のメタクリ
ル酸から成る七ツマー混合物に、0.01部のn−オクチルメルカプタン及び0
.5部のアゾビスイソブチロニトリルを添加し、モしてバルク重合を70℃で8
時間実施して、1.419の屈折率を有するコポリマーを得た。
このようにして得られたコポリマーの酢酸エチル中の溶液を被覆溶液として使用
した以外は、実施例9において述べられたのと同じやり方でクラツド光7フイパ
ーを製造した。
この光ファイバーの100巻きを10部mの径を有する棒の上に巻いた時に、送
られた光の量の保持比は0%であった。光ファイバーをほどいた時でさえ、回収
された光の量は僅かに10%であった。
比較例3
80モル%の7フ化ビニリデン及び20モル%のテトラフルオロエチレンから成
り、128℃の一次転移(融点)、46%の結晶性(X線回折によって測定され
た)及び1.405の屈折率を有するコポリマーの40%溶液をタラッドフポリ
マー溶液として使用して、200マイクロメータ径の石英7アイパー上に被覆し
た。230マイクロメータの外径を有するクラツド光ファイバーを実施例13に
おいて述べたようにして作った。
この光ファイバーの光伝送の減衰は850部mで120dB/kmであり、そし
て光ファイバーの外周からの光の漏れが大きかった。光ファイバーを実施例12
において述べられたように150℃に加熱した時に、クラッドコポリマーの溶融
のためにファイバーはお互いにくっつき、そして光伝送能力は完全に失われた。
19°C
補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成2年4月6日
特許庁長官 吉 1)文 毅 殿
1、特許出願の表示
PCT/US 88101701
、発明の名称
フルオロポリマーの安定化方法
3、特許出願人
住 所 アメリカ合衆国プラウエア用19898ウイルミントン・マーケットス
トリート1007
名 称 イー・アイ・デュポン・デ・ニモアス・アンド・カンパニー
4、代理人 〒107
住 所 東京都港区赤坂1丁目9番15号5、補正書の提出年月日
1989年12月5日
6、添付書類の目録
(1) 補正書の写しく翻訳文) 1通7、補正の説明
添付された補正書の写しく翻訳文)は請求の範囲第1項の補正であります。
請求の範囲第2項〜第27項は補正はありません。
請求の範囲
1)テトラフルオロエチレン:クロロトリフルオロエチレン;RlCF−CF、
E式中、R1は、1〜5の炭素原子を有する第一フルオロアルキル基、好ましく
はペルフルオロアルキル基である] 、R,0CF−CF、[式中、R,は、R
1または、エーテル酸素及び4〜12の炭素原子を含む第一フルオロアルキル基
、好ましくはペルフルオロアルキル基である] ;及び以下の式
[式中、R及びR′の各々の一つは、独立にフッ素またはトリフルオロメチル基
である]を有するフルオロポリマ−ルから成る群から選ばれた少なくとも二つの
コモノマーの、溶融加工できるコポリマーの高温安定性を改良するための方法で
あって、以下の順次のステップ:a)Mコポリマーを、−COOH及び−COF
基の濃度を基にして少なくとも化学量論量の、
(1)常圧で高くても約130℃の沸点を有する有機アミンから選ばれた塩基、
及び
(2)8までの炭素原子を有する第三アルコールから成る群から選ばれた無水ま
たは水性安定剤と約25℃と200℃の間の温度で少なくとも15分の時間接触
させて中間体を生成させること、b)約70°Cと150°Cの間の温度で該中
間体を単離しそして乾燥させること、
c)20℃と、該コポリマーが、−次であれまたは二次であれ、その温度で同相
転移を示す最低温度との間の温度で該中間体をフッ素と接触させることによって
該乾燥された中間体を改良された熱安定性を有するコポリマーに転換させること
、そしてd)反応生成物から過剰のフッ素及び揮発性副生成物を除去しそして該
コポリマーを回収すること
の少なくとも一つのサイクルを有して成る方法。
国際調査報告
−lIlawMl^−el−wuee N・ PCT/l+58B101tnt
+111@″′+4〜IA”””−’ ”pCT/llsB8101701
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)テトラフルオロエチレン;クロロトリフルオロエチレン;R1CF=CF2 [式中、R1は、1〜5の炭素原子を有する第一フルオロアルキル基、好ましく はベルフルオロアルキル基である];R1OCF=CF2[式中、R1は、R1 または、エーテル酸素及び4〜12の炭素原子を含む第一フルオロアルキル基、 好ましくはペルフルオロアルキル基である];及び以下の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R及びR′の各々の一つは、独立にフッ素またはトリフルオロメチル基 である]を有するフルオロジオキソ−ルから成る群から選ばれた少なくとも二つ のコモノマーの、溶融加工できるコポリマーの高温安定性を改良するための方法 であって、以下の順次のステップ:a)該コポリマーを、−COOH及び−CO F基の濃度を基にして少なくとも化学量論量の、 (1)常圧で高くても約130℃の沸点を有する有機アミン及びアンモニアから 選ばれた塩基、及び (2)8までの炭素原子を有する第三アルコールから成る群から選ばれた無水ま たは水性安定剤と約25℃と200℃の間の温度で少なくとも15分の時間接触 させて中間体を生成させること、b)約70℃と150℃の間の温度で該中間体 を単離しそして乾燥させること、 c)20℃と、該コポリマーが、一次であれまたは二次であれ、その温度で固相 転移を示す最低温度との間の温度で該中間体をフッ素と接触させることによって 該乾燥された中間体を改良された熱安定性を有するコポリマーに転換させること 、そしてd)反応生成物から過剰のフッ素及び揮発性副生成物を除去しそして該 コポリマーを回収すること の少なくとも一つのサイクルを有して成る方法。 2)ステップ(c)におけるフッ素との反応が200℃より高くない温度で実施 される、請求項1記載の方法。 3)該コポリマーが一次転移を示さない、請求項2記載の方法。 4)該コポリマーの最低ガラス転移温度が125℃、好ましくは135℃、もっ とも好ましくは150℃である、請求項3記載の方法。 5)該コポリマーが以下の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R及びR′の各々の一つは、独立にフッ素またはトリフルオロメチル基 、好ましくはトリフルオロメチル基である]のフルオロジオキソールのコポリマ ーである、請求項4記載の方法。 6)該コポリマーがベルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソ−ルと テトラフルオロエチレンのコポリマーである、請求項5記載の方法。 7)該安定化されたコポリマーが、フーリエ変換赤外分光法によって測定して、 1キログラムのコポリマーあたり5未満、好ましくは2ミリ当量未満の−COF を有する、請求項6記載の方法。 8)該安定剤がアンモニアまたはアミンである、請求項1記載の方法。 9)該アミンが、プロピルアミン、ブチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピル アミン、トリエチルアミン、2−エチルブチルアミン、ピペリジン、モルホリン 及びビリジンから成る群から選ばれる、請求項8記載の方法。 10)該安定剤が第三アルコール、好ましくはtert−ブチルアルコ−ルであ る、請求項1記載の方法。 11)該安定剤が塩基であり、そしてそれが少なくとも70℃の温度で該コポリ マーと接触させられる、請求項6記載の方法。 12)該安定剤が第三アルコール、好ましくはtert−ブチルアルコールであ り、そしてそれが、該コポリマーの最低ガラス転移温度より約40℃下と最低ガ ラス転移温度より50℃上との間の温度で該コポリマーと接触させられる、請求 項6記載の方法。 13)該コポリマーがまず水性エマルション中での共重合によって製造される、 請求項11または12記載の方法。 14)テトラフルオロエチレン;クロロトリフルオロエチレン;R1CF=CF 2[式中、R1は、1〜5の炭素原子を有する第一フルオロアルキル基である] ;R1OCF=CF2[式中、R1は、R1または、エーテル酸素及び4〜12 の炭素原子を含む第一フルオロアルキル基である];及び以下の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R及びR′の各々の一つは、独立にフッ素またはトリフルオロメチル基 である]を有するフルオロジオキソ−ルから成る群から選ばれた少なくとも二つ のコモノマーの、溶融加工できるコポリマーであって、請求項1記載の方法を施 された結果として改良された高温安定性を有するコポリマー。 15)フーリエ変換赤外分光法によって測定して、1キログラムあたり20未満 、好ましくは5未満、もっとも好ましくは2ミリ当量未満の−COF基濃度を有 する、請求項14記載のコポリマー。 16)以下の式 ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、R及びR′の各々の一つは、独立にフッ素またはトリフルオロメチル基 、好ましくはトリフルオロメチル基である]を有するフルオロジオキソ−ルと、 テトラフルオロエチレン;クロロトリフルオロエチレン;R1CF=CF2[式 中、R1は、1〜5の炭素原子を有する第一ペルフルオロアルキル基である]; R1OCF=CF2[式中、R1は、R1または、エーテル酸素及び4〜12の 炭素原子を含む第一ペルフルオロアルキル基である]から成る群から選ばれた少 なくとも一つのコモノマーとの、無定形の溶融加工できるコポリマーであって、 少なくとも125℃、好ましくは少なくとも135℃、もっとも好ましくは少な くとも150℃のガラス転移温度、及びフーリエ変換赤外分光法によって測定し て、1キログラムのコポリマーあたり5未満、好ましくは2ミリ当量未満の−C OF基含量を有するコポリマー。 17)ベルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソ−ルとテトラフルオ ロエチレンとのコポリマーである、請求項16記載のコポリマー。 18)コア及びクラッドから成る光ファイバーであって、該クラッドが、一次転 移を示さずそして請求項1記載の方法に従って安定化された、テトラフルオロエ チレンとベルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとのコポリマ ーでちる光ファイバー。 19)コア及びクラッドから成る光ファイバーであって、該クラッドが、一次転 移を示さずそして請求項8記載の方法に従って安定化された、テトラフルオロエ チレンとペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとのコポリマ ーである光ファイバー。 20)コア及びクラッドから成る光ファイバーであって、該クラッドが、一次転 移を示さずそして請求項13記載の方法に従って安定化された、テトラフルオロ エチレンとペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソ−ルとのコポリ マーである光ファイバー。 21)コア及びクラッドから成る光ファイバーであって、該クラッドが請求項1 6記載のコポリマーである光ファイバー。 22)コア及びクラッドから成る光ファイバーであって、該クラッドが請求項1 7記載のコポリマーである光ファイバー。 23)該コアがガラスまたは石英である、請求項18記載の光ファイバー。 24)該コアが合成有機材料、好ましくはポリカーボネートまたはポリ(メチル メタクリレート)である、請求項18記載の光ファイバー。 25)該コアがガラスまたは石英である、請求項22記載の光ファイー。 26)該コアが合成有機材料、好ましくはポリカーボネートまたはポリ(メチル メタクリレート)である、請求項22記載の光ファイバー。 27)該コアがポリ(メチルメタクリレート)から誘導されたポリグルタルイミ ドである、請求項22記載の光ファイバー。
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