JPH0623315B2 - ポリマー相互分散組成物 - Google Patents

ポリマー相互分散組成物

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JPH0623315B2 JP58178373A JP17837383A JPH0623315B2 JP H0623315 B2 JPH0623315 B2 JP H0623315B2 JP 58178373 A JP58178373 A JP 58178373A JP 17837383 A JP17837383 A JP 17837383A JP H0623315 B2 JPH0623315 B2 JP H0623315B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリマー相互分散物および関連組成物に関す
る。
関連出願の列挙 本出願は、Edward WilkusおよびAlexanderWuの米国特許
出願第427,386号「相互分散ポリマー絶縁組成物
で形成したケーブルおよびその製造方法」、Edward Wil
kusおよびAlexander Wuの米国特許第427,213号
「ポリオレフィン含有架橋済みポリマー相互分散物およ
びその製造方法」、およびEdward WilkusおよびAlexand
er Wuの米国特許出願第426,395号「ポリエチレ
ン含有架橋済み相互分散ポリマー絶縁組成物で形成した
ケーブルおよびその製造方法」に関連し、これらの出願
はすべて本出願人に譲渡されており、本出願の優先権主
張の基礎となる米国特許出願と同日付けで出願されてい
る。
発明の背景 ホモポリマーはそれぞれ、そのポリマーのタイプに特有
の性質をもっている。
低密度ポリエチレンは一般に良好なフィルム形成性を有
し、この用途では他のポリマー材料と一般に甲乙つけ難
いが、形成用途では高い透明性または明澄性をもたな
い。これとは対照的に、ポリスチレンは良好なフィルム
形成性をもたないが、成形用途では良好な透明性および
明澄性をもっている。
ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエ
ーテル、ポリオレフィンなどを含む種々のタイプのポリ
マーが物理的、電気的、化学的および機械的特性の異な
る組合せを示し、また1つのポリマータイプの中でも異
なる種、例えばナイロン−6、ナイロン−11、ナイロ
ン−66などが上記の諸特性の異なる組合せを示すとい
った例はほかにも多数ある。
異なるタイプのポリマーまたは同一タイプ中の別種のポ
リマー成員の特性を、それらの配合物、即ちブレンドを
形成することにより組合せることが時には可能である。
ブレンドを形成できるのは、ポリマー同士が自然に混和
性であることが確認された場合、即ち1つのポリマーを
別のポリマーと混合または別のポリマーに溶解しても永
続的化学反応を伴なわないが、2つのポリマーから得ら
れる緻密で均一な相互混合が、通常の加工、例えば加熱
および慣用の成形(例えば押出、型成形などによる成
形)中にその諸成分に分離したり偏折したりせず、また
加工後に通常の使用または経年につれて偏折せず、明ら
かに均質な組成物を生じることが確認された場合であ
る。自然に生じるブレンドは組合せられた特性を呈し、
その特性はブレンド中の諸成分の割合に応じたブレンド
成分の平均より優れている。
本明細書で使用する用語「アロイブレンド」または「溶
液ブレンド」は、特異な組合せからなる見掛けの熱力学
的挙動を呈するタイプのブレンドを意味する。
対照的に、用語「ポリマーブレンド」または「ブレン
ド」は、分子レベルでまたは分子レベル付近での極めて
緻密な相互混合状態にあるときでも、General Electric
Coから市販されているノリル(NORYL−商標)ポ
リマーのようなアロイブレンドまたは真のブレンドが発
揮するようなはっきりした特異な見掛けの熱力学的挙動
を呈することが知られていない組成物を指すものであ
る。しはし、組合せまたは混合したポリマーに関して用
いるような用語「ブレンド」は、混合されたポリマーの
組合せについて分子レベルの相互混合が達成されている
かもしくは達成可能であることをその意味に含ませるも
のではない。費やされた混合エネルギーの所定レベルに
ついて達成された混合度は、混合物中の1ポリマーの他
のポリマーに対する親和性に大きく依存する。ほとんど
のポリマー組合せについて、親和性または混和性といっ
た因子が、通常の工業的ポリマー加工および混合装置に
より実現できる混合レベルで達成すべき極めて緻密な、
即ち分子レベルの混合のさまたげになる。
本明細書で用いる用語「ポリマー」または「樹脂」は、
天然産出ポリマーおよび合成ポリマー両方を包含し、従
って天然ゴムおよび合成ゴムならびに多数のポリマー、
例えばポリオレフィン、ポリアミドおよび他の合成樹脂
を包含するものである。
ポリマー親和性因子は種々の基準に従って分類できる。
例えば、ポリエチレンのような幾つかのポリマーは極め
て高度に結晶質であり、一般にはっきりした軟化点また
は融点を有する高結晶質ポリマーの1群に入る。低密度
ポリエチレンは約55〜60%の結晶質で、高密度ポリ
エチレンは90%以上の結晶質である。他のものはガラ
ス質ポリマーとして分類され、比較的広い温度範囲にわ
たって軟化する。ポリエチレンのような高結晶質ポリマ
ーとポリ塩化ビニルのようなもっとガラス質のポリマー
との自然に親和性のまたは簡単に形成される二元ブレン
ドは本質的に存在しない。
本明細書で用いる用語「自然に生じるブレンド」は、通
常の加熱と混合で容易に形成され、ブレンド成分の本来
的混和性故に存続するブレンドを意味する。このような
混和性は互に類似した分子構造および化学構造による。
例えば、塩素化ポリエチレンは、米国特許第4,26
2,098号に指摘されているように、天然ゴムまたは
スチレン−ブタジエンゴムとある程度までブレンドす
る。
一般にポリマー材料は、それが加工および成形段階で経
験してきた熱および他のエネルギー履歴に関係する有効
寿命期待値を有する。従って、一般に、エネルギー入力
の低い設定条件で、特により低い温度でまたその温度で
より短い時間、ポリマーを加工しポリマーから物品に成
形することにより、ポリマーの固有有効寿命期待値をで
きるだけ維持するのが望ましい。
一般に異質のモノマーを組合せて共重合することにより
形成されるコポリマーには、個別のモノマーを別々に重
合してそれぞれのホモポリマーとした場合とは異なる組
合せのポリマー特性が得られる。例えば、ポリエチレン
も高分子量ポリプロピレンも明瞭なゴム特性をもたない
が、ある種のエチレン−プロピレンコポリマーは明瞭な
ゴム特性をもつ。
発明の目的 従って本発明の目的は、有機および無機ポリマーを含め
て通常は非混和性およびごく僅かに混和性のポリマー材
料同士を分散させるべく、広範囲な相互分散剤を提供す
ることにある。
発明の要旨 本発明の広義の観点によれば、本発明の目的は、ポリテ
トラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレンまたは
高分子量ポリエチレンを細かいフイラメント状にて、複
数のごく僅かに混和性および/または非混和性ポリマー
の多数の組合せに分散させて、ポリマー相互分散物をこ
の相互分散させた組合せのポリマー同士の望ましい接触
緻密度まで形成することによって達成できる。
発明の詳細な記載 通常非混和性の、従って通常ブレンド不可能なポリマー
同士が、比較的低い濃度のポリテトラフルオロエチレン
を繊維形状にて、加工すべきポリマー材料中に混入すれ
ば、ポリマーに内部剪断作用を発生する通常のポリマー
加工装置および方法によって相互分散され得ることを見
出した。
通常の混合用の装置で所定の諸条件下で加熱および混合
したとき通常ブレンドされない2つのポリマーが、この
材料に少量のポリテトラフルオロエチレンを加えること
により、同じ通常の加熱および混合装置で同じ諸条件下
で所望の接触緻密度まで相互分散させ得ることを見出し
た。
本発明において用いる粉末状ポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)材料は、細かい粉末状であり、現在E.I.
Du Pont de Nemours and Company(米国デラウェア州ウ
ィルミントン所在、以下Du Pont Co.と略称)から商品
名Teflon6(T−6と略称することもある)として入手
できる。
ポリテトラフルオロエチレン相互分散剤の繊維性状が、
ポリマーが相互分散の初期段階にある相互分散ポリマー
同士を結合させる原因となることが見出された。例え
ば、2つの非混和性ポリマーがポリテトラフルオロエチ
レンの助けで相互分散させ、分散度が比較的低次のとき
材料を延伸してシートまたはフィルムとすると、材料が
繊維と準粒子とからなる網状組織を呈する傾向があるこ
とを見出した。これらの粒子ははっきりそうとは同定で
きないが、隣接粒子と緊密につながり隣接粒子に幾分か
調和して配置されているようである。しかし、相互分散
の初期段階では、相互分散されつつあるポリマーは、
「機械」方向、即ち材料を初期に、例えばプラスチック
ロール機で加工しフィルムに延伸する方向にほゞ直角な
方向において、延伸に対する抵抗が著しく低い。さら
に、機械方向に直角な延伸の結果としてシート材料にシ
ームが現われ、このようなシームを精密に観察すると、
シームが広がるにつれて延伸される細かい繊維の広汎な
配列が見出される。
この後、すぐに加工可能な、即ち塑性状態にあるときに
シートを機械方向に引張ると、見かけ上シームが閉じ、
シート材料の外観が復元される。
しかし、部分的に相互分散された非混和性ポリマーの幾
つかのサンプルのこの挙動から、繊維が、非混和性ポリ
マーの別個の材料をポリテトラフルオロエチレン繊維で
一緒に結合する際に、からみ合いもしくは結合作用をな
すことが明らかと認められる。
巨視的なスケールでは相互分散の初期段階でこのような
現象が観察されるが、これは微視的なスケールでも成り
立つと考えられ、従って非混和性ポリマー同士が繊維状
の相互分散・相互結合剤により互に分散されるだけでな
く、効果的に相互結合されもする。
そのような相互結合の証拠は、相互分散物の諸成分を溶
剤の作用により分離しようとするときに認められる。
実際、異質のポリマー同士を1つの結合された相互分散
物として一緒に結合することが、ポリテトラフルオロエ
チレンとよく似た形態を有し、かつ混練ロール装置、強
力混合装置および類似の慣用ポリマー混練および剪断装
置内にあるとき、ポリマーが加工もしくは混練されるに
つれてポリマー層の内部剪断作用によりポリマー媒体中
に細かい繊維形態で分布させ得るのであれば、他の繊維
形態の材料によっても達成できる、というのが本発明者
らの発明思想である。超高分子量ポリエチレンおよび高
分子量ポリエチレンが、このようなポリマー同士の相互
分散物を形成する相互分散剤と認められる。
従って、本発明の1つの特徴は、後述する実施例に記載
したように、繊維状PTFEの助けで通常非混和性また
はごく僅かに混和性のポリマー材料同士の緊密な一次混
和物および相互分散物を提供すること、そして次にこの
相互分散物に二次処理、例えば後述の実施例に記載した
ような共グラフト化または部分架橋二次処理を行って、
相互分散された成分や相互分散組成物の特性を変えた
り、修正することにある。
本発明の多数の一次ブレンドを形成するのに用いるPT
FE相互分散剤が、ポリマー科学上知られている化学的
にもっとも不活性な物質の1つであるという本発明の特
徴を正しく認識しないと、その一次および二次加工の汎
用性が認識できない。
ポリマー類の極めて多数の組合せに関して、一次ブレン
ドの特性および永続性を改良するために二次加工を試み
ることは、これまで単純には実行可能でなかった。その
理由は、異質なポリマー同士の極めて緊密な永続的な混
和物として適切な設定条件下で一次ブレンド(一次ブレ
ンドはその一体性を保ちながら極めて広範な加工を受け
ることができる)を形成することは、本発明以外のいか
なる他の既知方法もしくは手段によっても実行可能でな
かったからである。しかし、本発明によれば、極端に異
質なポリマー同士の組合せにこのような二次処理を加え
ることが可能になった。その理由は、本発明の相互分散
剤を用いることによって、このような極めて緊密な永続
的混和物を相互分散物として形成できるからである。
相互分散剤の濃度は、0.001%(場合によってはそれ以
下)のような極めて小さなパーセントから組成物の所望
の特性を失なうことなく組成物が受入れ得るパーセント
まで、具体的には20%まで(場合によってはそれ以
上)の範囲を採用できる。
濃縮物を使用する場合、ポリマーの相互分散中に分散さ
れたPTFEのパーセンテージとして、約35%まで実
施可能な上限と考えられる。
相互分散されるポリマー比が低い、即ち20/80、1
0/90、30/70などであり、相互分散剤をポリマ
ー中に比較的低い濃度で効果的に含有させ得る場合に
は、2%のレベルよりはるかに低い相互分散剤の全濃度
を適用でき、そのような濃度でも十分な相互分散を達成
できる。例えば、最初に5%濃度のPTFEを1つのポ
リマー成分、例えばシリコーンゴムに含有させ、そのシ
リコーンゴムをPTFEがまったく分散されていないポ
リオレフィンにシリコーンゴム10部対ポリオレフィン
90部の比で相互分散させると、最終組成物中のPTF
Eの濃度は約0.5%のレベルとなる。
ポリマー類の加工においては、望ましい結果を得るため
に低い温度で加工するのが好ましい。一般的に言って、
ポリマーをより低い温度で加工することに利点があるの
は、一つには、プラスチックまたはポリマー材料を高い
温度にさらすと、ほとんどのポリマーに起り得る分解ま
たは崩壊過程が始まり、その有効寿命が短くなるからで
ある。
従って、後述の実施例に教示されている通りに本発明の
相互分散剤を用いることによって、そのようなポリマー
材料同士を低温で加工および配合させられるという利点
を利用できる。
後で実施例1で説明するように、1組の相互分散ポリマ
ーをベースとして有する組成物を、まず最初に、バッチ
形態で強力混合により製造し、次いで組成物をワイヤ絶
縁体として導線上に押出してケーブル製品を形成した。
組成物を最初架橋剤を含有しない組成物として高い温度
で製造し、次いで実施例1の通常のワイヤ絶縁体形成プ
ロセスの一部として、低い温度で架橋剤を含有するよう
に製造した。
実施例1の組成物が加工中でも相互分散状態のまま、通
常非混和性成分を共存させる傾向についての別の試験と
して、過酸化物架橋剤を含有しない相互分散・未架橋組
成物を射出成形試験に供し、寸法約3平方インチの射出
成形部品を形成した。この射出成形を、F.J.Stokes Cor
poration(米国ペンシルヴェニア州フィラデルフィア所
在)製のストークス成形機モデル702−1(Stokes M
achine Model702−1)で行った。過酸化物を含まな
い実施例1の相互分散組成物で行ったこの特別な実験に
おいて、成形機バレル温度は500゜F、金型温度は15
0゜F、金型充填時間は5秒、取出し前の部品冷却時間は
50秒であった。後述の実施例1でも指摘するように、
組成物が射出成形後もその均質組成を保ち、通常非混和
性の成分、即ち高密度ポリエチレンおよびエチレン−プ
ロピレンゴムが射出成形部品中で緊密な相互分散状態に
留まり、射出成形の結果として分離したり層形成(「層
状剥離」と称される)したりしなかった。
架橋剤を含有しない実施例1の組成物の製造は、成分同
士を十分に相互分散させるために細心の注意をもって行
った。
射出成形試験に供する前に相互分散度に関してまったく
最適化されていない、2つの相互分散組成物に別の射出
成形試験を行った。
第1組成物は、20部のポリスチレン、80部の低密度
ポリエチレンおよび1.8部の繊維状ポリテトラフルオロ
エチレンから製造した。これを大形ロール機で混練して
数個の射出成形サンプルを形成するのに十分な量を得
た。混練した組成物をロールからシート形状で取出し、
冷却した。
この組成物は冷却時にかなり滑らかな表面を有し、ロー
ルから比較的容易にかつロールに粘着する傾向を僅かに
みせながら取出された。全混練時間は約20分であっ
た。時間、温度、PTFE分散度、PTFE濃度、二次
処理、慣用の酸化防止剤以外の任意のタイプの添加剤に
より、また他の手順、方法または手段により相互分散度
を最適化しようとする試みは行わなかった。
冷却シートは手の力での破断に抵抗し、亀裂(クラッ
ク)が現われる前に表面に白色の部分が発生した。これ
は繊維組織を示唆している。シートを手の力で折った
後、シートは破断面に高度の繊維組織を呈した。破断表
面は層状構造を示した。
シート状材料を普通の造粒機で粒状化した。粒状組成物
を射出成形機に入れ、射出成形により実施例1の射出成
形部品に一致する部品を形成した。
成形製品は滑らかな輝く表面を有し、金型の形状によく
合致した。
成形製品はシート材料と大体同じ度合の手の力で折れ
た。射出成形前のシート材料の破面に見出された型式の
層状構造が、成形製品の破面にも見出された。射出成形
材料は破面に露出された材料の繊維含有および性質を明
白に示す耐破断性において極めて強靱であった。実際、
シートを破断させるには何回もシートを折り重ねる必要
があった。
繊維が存在する証拠は極めて明白であるが、これらの繊
維がPTFEのみであるかホストポリマー材料と協働し
たPTFEであるかを確認できなかった。繊維が存在す
る強力な証拠とPTFEがポリマー媒体中の剪断下でフ
ィブリル化する周知の傾向とは、少くとも幾分かのPT
FE繊維が存在することを強く示唆している。
この例証は、ポリテトラフルオロエチレン繊維および繊
維束が射出成形の高い剪断に耐え抜くことを証明してい
ると考えられる。フィブリル化が一般にホストポリマー
中での剪断により高められるので、射出成形に伴なう高
い剪断によりPTFEのフィブリル化が高められること
もあり得る。
従って、本発明は繊維状ポリテトラフルオロエチレンを
内部に分布させた射出成形物品を提供する。
低密度ポリエチレンとポリスチレンともう一つの相互分
散物は、1.8部のPTFEを用いて、かゝる相互分散物
を形成する温度範囲の下端で、20部の低密度ポリエチ
レンを80部のポリスチレンに分散させて製造したもの
である。また、5部のPTFEを用いてこの20ポリエ
チレン/80ポリスチレンの相互分散を試みた。
これらの組成物も最初は大形プラスチックロール機によ
り大量に製造し、ロール機からシート形状で取出し、シ
ートを折ったときにできた表面にラミナ形成を明白に示
した。
シートを粒状化し、各粒状組成物を射出成形機に導入し
た。得られた射出成形物品それぞれが滑らかな輝く表面
を有し、金型形状にきっちりと合致した。
射出成形部品を折ると、未成形のシート材料のラミナに
似たラミナが現われ、組成物の繊維形状が成形部品を形
成する射出成形の高い剪断後も保存されていることの強
い証拠も示された。5部のPTFEを含有する材料の方
が、未成形の混練シートおよび射出成形部品のいずれに
おいてもはるかに高い耐破断性を示した。
実施例1に従って製造した相互分散物のような、全体的
に均質化された相互分散物中に、PTFEが初期によく
分配されている場合には、本発明に従って製造したかゝ
る全体的に均質化された相互分散物に関して、寸法が数
平方インチ程度の比較的小さな部品を射出成形しても、
射出成形部品に明瞭なラミナを形成せしめ、均質な相互
分散物の分裂や相互分散物の通常非混和性成分の分離を
もたらさないことを確かめた。
これらの射出成形実験に関与したサンプルはいずれも二
次加工を受けていなかった。
射出成形用に製造する相互分散組成物は、分散繊維状P
TFEの分散度を最適分散度より僅かに低くする必要が
あり、そうすれば射出成形の極めて強力な剪断中に、繊
維状PTFEをさらに分散させることにより、繊維状P
TFEの分散度は最適レベルに到達する。
諸成分の自然な混和性およびアロイ化に基づく幾つかの
自然なブレンドが、もっと複雑な形状の大きな部品の形
成時に射出成形を受けると、層状生成物を形成すること
が知られている。しかし、少量の繊維状PTFEをこの
ような自然な混和性組成物に含有させて、かゝる材料の
射出成形を援助してより大形のより複雑な部品を形成す
るとともに、そのような複雑な形状の大きな部品の射出
成形の結果として生じるラミネーションまたは層状剥離
の度合を低くすることは、本発明の範囲内に含まれる。
従って、本発明によれば、そして本発明の相互分散剤の
助けがあれば、異質のポリマー材料同士を組合せて、こ
こでは相互分散物と称する結合形態にすることが可能で
あり、その相互分散物が呈する特性は、その組合せの個
々のポリマー成分が呈さない特性であり、また同じポリ
マー成分を実質的に同じ割合で同じ装置で同じ条件下で
加工することにより得られる混合物が呈する特性とも異
なる。
本発明の組成物を用いて、プラスチックまたはプラスチ
ックのような特性を呈する温度範囲の異なるポリマーか
らなる相互分散物を形成することができる。
本発明の1つの観点からは、ポリマー材料を高剪断装置
により変形、加工、相互分散することのできる範囲は本
質的に線状の極めて高分子量のポリマーの存在に依存
し、この極めて高分子量のポリマーはTeflon6の場合、
同時に巨視的および微視的繊維性状を示し、しかもこの
物質はプラスチックホスト材料の媒体中に特異的に分散
して擬液体または擬プラスチック特性を呈するととも
に、これらの特性をこの特異な物質自体が分解を受ける
温度までの極めて広い温度範囲にわたって発揮する。
もっとも高い温度でPTFEを用いて本発明を実施でき
るか否化を決めるキーポイントの1つは、繊維状PTF
Eのプラスチックポリマー媒体中での非融合性であり、
これがプロセスを左右することは明らかである。繊維状
PTFEは、相互分散ポリマー材料に分散されたとき、
相互分散ポリマー材料が他の手段ではプラスチック挙動
を示さない温度でもプラスチック挙動を、発揮し続ける
ようになる。
ポリマー添加剤 他のポリマーベース材料に対するポリマー添加剤として
比較的低い濃度でしか存在しないにもかかわらず、他の
ポリマーベース材料に有益な特性を付与し得るポリマー
材料である組成物は数多い。
本発明によれば、そのようなポリマー添加剤の濃縮物を
製造するには、少くとも部分的に繊維形状で比較的高い
濃度のPTFEを比較的低い濃度の添加剤にてベースポ
リマーに練込む方法がある。ここで「比較的低い濃度」
は10%以下の濃度を意味する。
添加ポリマーをベースポリマーに含有させて多数の異な
る特性を改良することができる。例えば、基本のホスト
材料が応力亀裂を受けるとすると、比較的低いレベルの
ポリマー添加剤で恐らく基本ホスト材料の応力亀裂を改
良できる。同様に、耐衝撃性のような特性の改良がポリ
マー添加剤の導入によって達成できる。
多数の組合せで互に相互分散させることができ、有用な
絶縁性組成物を形成するのに有効とみなされるポリマー
の例には次のものがある。
低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、高密度
ポリエチレン、低分子量ポリエチレン、エチレン−プロ
ピレンゴム、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニルコ
ポリマー、スチレン−ブタジエンゴム、熱可塑性エラス
トマー、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエ
ーテルイミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリフェニ
レンオキシド、エチレン−エチルアクリレートゴム、フ
ルオロカーボン、シリコーンポリマー(シリコーンガム
およびシリコーン油を含む)、ポリスチレン、シオプラ
ス(Sioplas)ポリマー、天然ゴム、クロロプレン、ポ
リカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアセ
タール。
本明細書で用いる用語「非混和性ポリマー」は、通常の
ポリマー加工で達成されるような所定の条件下では均質
ブレンドにならないポリマー類を意味する。但し通常も
っと高いエネルギー入力を必要とするが、ポリマーが外
見上ブレンドされる他の条件が存在し、そのような条件
は幾つかのポリマー系については同じ通常のポリマー加
工装置である程度まで得られる。
本発明を主として、混和性の乏しい材料同士を所望の接
触緊密度まで相互分散させる改良、ならびに非混和性材
料同士またはブレンド操作を試みようとする設定条件下
で非混和性である材料同士を所望の接触緊密度まで相互
分散させる改良に関連して説明したが、本発明の教示内
容は、ブレンド可能な材料または自然に混和性の材料同
士の複合特性の改良にまで拡張することができる。例え
ば、スチレンとポリエチレンは、十分高い温度に加熱さ
れて一緒に混合されると、肉眼には2つの材料の明らか
なブレンドを形成する。例えば、50部のポリスチレン
を310゜Fで50部の低密度ポリエチレンとロール混練
すると、ブレンドの外観を有する組成物が形成される。
しかし、これらの同じ2つの成分が、同じ割合で約24
0゜Fのロール温度で混練されたときには見掛け上でさえ
もまったくブレンドせず、ポリエチレンのフレークを形
成する。しかし、本発明によれば、同じ成分の同じ割合
の相互分散物の形成をはるかに低い240〜250゜Fの
温度で行うことができ、相互分散過程の一部として相互
分散剤として繊維状ポリテトラフルオロエチレンを添加
することにより相互分散物の形成をさらに改良すること
ができる。
ここで「PTFEが相互分散可能」ということは、1組
のポリマー材料中に繊維状PTFEを分布させることに
より、他の手段ではブレンドまたは見掛けのブレンドが
形成されない条件下で、ポリマー同士が結びついて緻密
な相互結合した相互分散物をつくるのを可能にし、およ
び/または他の手段では相互分散物が存続しない条件下
で、相互分散物を保存するのを可能にすることを意味す
る。
本発明の相互分散組成物を製造する際に、場合によって
は、PTFEを第1ポリマーによく分散させ、しかる後
第2ポリマーを加えるのが有利である。PTFEが第1
ポリマーの特性に影響を与え、第2異質ポリマーの相互
分散を可能にする濃度のレベルは極めて低い。
分子量 本発明は、繊維状PTFEの助けによる異質ポリマー同
士の多元的な相互分散に適している。ポリマーは有機で
も無機でもよく、形成された相互分散物は、有機ポリマ
ーと他の有機ポリマー、無機ポリマーと他の無機ポリマ
ー、または有機ポリマーと無機ポリマーの組合わせから
なるもののいずれでもよい。
本発明の繊維状相互分散剤の助けで有効に相互分散でき
て、しかも加工できるポリマー類の分子量の下限は、6
00〜1000程度であると考えられる。
本明細書で使用する用語「コポリマー」は3種以上のモ
ノマーでつくったターポリマー、その他のポリマーも包
含する。
濃縮物 濃縮物は、ポリマー媒体中に分散された繊維状ポリテト
ラフルオロエチレンの割合(パーセンテージ)が比較的
高い組成物である。
濃縮物は、それ自体最終用途に必ず用いることを意図し
た材料ではなく、比較的高いレベルの割合で繊維状PT
FEを含有し、かつ繊維形状のPTFEのポリマー媒体
への分散を比較的容易な処理で可能にする組成物であ
る。
熱履歴 プラスチック工業においてよく認識されている通り、都
合から「低プロフィール」を有する熱履歴と称される熱
履歴を通してポリマー材料を加工することには利点があ
る。その意味するところは、もしもポリマーがそのポリ
マー状態の始まりの時から、(温度を縦軸に時間を横軸
にとって)高プロフィール型ではなく低プロフィール型
の熱履歴にさらされそれを受けると、ポリマーがその特
性を維持する見込みが高く、またほとんどすべてのポリ
マー材料が受け得る分解または崩壊過程の開始を避ける
見込みが高い、ということである。一般的に言って、ポ
リマー製品の性能は、その材料が経験した過度な熱履歴
の累積に反比例の関係にあると推定できる。
実施例1 以下の実施例においては、新規なケーブル絶縁組成物を
調製し、ケーブルおよび射出成形部品を製造した。
以下のすべての実施例において、用語「部」は組成物の
ポリマーベース成分の重量を100としたときのある成
分の重量を表示するためにつかう。例えば、組成物が5
00gのベースポリマーおよび50gの添加剤を含有す
るとすると、この組成物の内容を100部のポリマーお
よび10部の添加剤と表現する。
ポリマーベース自身が2種以上のポリマーを含有する場
合には、ベースの各ポリマー成分の部数を、それら成分
が組成物中に存在する割合で部数を表示する。例えば、
本例では、高密度ポリエチレンが20%の割合で存在
し、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(EPD
M)が80%の割合で存在する。これを20部の高密度
ポリエチレンおよび80部のEPDMと表現する。従っ
て上記具体例では、もしも500gのポリマーが100
gの高密度ポリエチレンおよび400gのEPDMから
成るとすると、その組成物は20部のHDPEおよび8
0部のEPDMよりなるポリマーベースを有することに
なる。もしも添加剤が25gのクレー(clay)粒子であ
るとすると、添加剤は下記実施例では5部のクレー粒子
として表示されることになる。
また、もしも組成物が100ポンドのHDPE、400
ポンドのEPDMおよび50ポンドのクレー粒子で構成
されているとすると、この組成物は20部のHDPE、
80部のEPDMおよび10部のクレー粒子として表示
されることになる。
従って下記実施例で部で表記された成分の量はすべて簡
単にグラム(g)または他の重量単位に転換することが
できる。実際、ほとんどの実施例は小さな実験用プラス
チックロール機で行われたので、部は実際に秤量された
グラム数から直接それに等しい数値として導びかれてい
る。
組成物を構成する諸成分をある割合でもって強力混合
機、例えばバンバリーミキサで十分に混合する。
諸成分を、初期温度約150゜Fに設定された回転中の強
力混合機に導入する。強力混合機の混合作用により組成
物中に熱が発生するので、強力混合機に取付けられた熱
電対センサにより混合中に組成物の温度を測定したり、
チャート紙上に記録することができる。
組成物の温度がチャート紙上で320゜Fに達したところ
で、組成物を強力混合機から、混合機に組込まれた機構
を通して取り出す。この温度上昇中に組成物が吸収した
熱は混合熱であり、この温度上昇を達成するために外部
から高熱を加える必要はない。
取り出したバッチの材料は強力混合機から取出した後、
プローブ温度(熱電対を差込んで測定)約340〜36
0゜Fで、プラスチックロール機で混練する。プラスチッ
クロール機上の材料をロールに帯状に巻付け、次いでシ
ートとして取出す。シート状生成物を放冷してその全体
の温度を下げ、また強力混合機を放冷する。混合機の温
度が約150゜Fに達したところで、再びシート状生成物
をこの強力混合機に導入する。こうするのは、強力混合
機から取出す際の予め相互分散された材料の温度より低
い温度で、シート状生成物の組成物中に過酸化物架橋剤
を分散させ得るようにするためである。架橋剤、特に過
酸化物の分散を比較的低い温度、即ち過酸化物架橋剤の
分解温度より低い温度で行って、諸成分から成る相互分
散物の早期架橋を予防する。すべての成分を含んだ組成
物を強力混合機で最高約250〜270゜Fの温度で、見
掛け上均質な組成物が生成されるまで混合する。
強力混合機から取出される際の相互分散組成物の1つの
特異な性質は、その極めて均質な滑らかな表面である。
この組成物には不均質組織の混在物が見掛け上まったく
見られず、この意味で、特に普通は高密度で結晶性の高
いポリエチレンと半結晶質エチレン−プロピレンゴムに
は混和性がないという点で、この組成物は極めて新規か
つ特異である。まったく予期せざることに、2種の非混
和性ベースポリマー、即ち高密度ポリエチレンおよび半
結晶質エチレン−プロピレンコポリマーを均質な相互分
散物にすることができ、そしてその際には偏折、層状剥
離および不十分な混合、あるいはベースポリマー材料、
即ち高密度ポリエチレンおよび半結晶質エチレン−プロ
ピレンゴムが基本的には混和不能であるといった事実は
見られなかった。これらの材料がその性質上、非混和性
であり、混合して均質ブレンドとするのが可能であるこ
とは、従来知られていなかった。組成物の繊維状フルオ
ロカーボン成分が、これなしではブレンド不能な高密度
ポリエチレンおよびエチレン−プロピレンゴムを相互分
散するのを可能にする要因となっていることを見出し
た。
予め相互分散した配合物に過酸化物架橋剤を導入した
後、配合物を再びプラスチックロール機で混練してか
ら、後で押出機に供するためにペレット化に適当な細条
(ストリップ)に切断できるようなシート形状にする。
このようにシート化した組成物を細条とし、これらの細
条を普通のペレット化装置でペレットに細断した。
ペレット状材料をその後、長さ対直径比15:1の3.5
インチスクリュを有する押出機に導入した。押出機のス
クリュ設計に基づく圧縮比は3:1であった。
本例のペレット状材料を押出機に導入し、この組成物を
19ストランドを撚り合わせた♯12AWG導線上に押
出して約0.030インチの厚さを有する絶縁層を形成し
た。試験試料の標識番号はID−92−99−3であっ
た。
多数の試験を行ってこの試料の試験データを得た。試験
はこの工業技術分野において採用されている標準試験で
あった。工業的標準実施法に従って20インチ/分で絶
縁体に行った引張試験の結果は、初期引張値2488ps
i(ポンド/平方インチ)であった。同じ試料に20イ
ンチ/分の試験速度で行った伸び試験の結果は、伸び値
414%であった。
材料の高温モジュラスを工業的標準実施法に従って測定
した。即ち、試験サンプルを150℃の高温環境に5分
間さらす。次に、試験サンプルを100%伸びまで延伸
するのに必要な力を測定し、その力を引張強さの尺度と
同様にpsi単位で表示する。実施例1のこの生成物につ
いて測定された高温モジュラスの値は250psiであっ
た。
この高温モジュラスの値は特異な予期し得ない値であ
る。この結果の新規性を具体的に示すために、PTFE
を除外し、ベースポリマーはすべてエチレン−プロピレ
ンゴムとした以外は実施例1の成分と同じ成分を含有す
る組成物の高温モジュラスを測定すると、得られる高温
モジュラスが約100psiであると推定される。この値
を推定したのは、これまでPTFEの助けなしで化学的
架橋済み高密度ポリエチレンで絶縁されたワイヤを製造
することが不可能であったからである。従って、2種の
材料を少量のポリテトラフルオロエチレンと組合せて使
用すると、250psiの高温モジュラスが測定されるこ
とは非常に特異なことである。この高温モジュラス値が
特異である原因として一部には、高密度ポリエチレンと
エチレン−プロピレンゴムの特異な相互分散が本発明の
新規な組成物として達成できることが挙げられ、しかし
そのほかに、新規な特異な相互分散剤として具体的には
ポリテトラフルオロエチレンを使用した結果として、高
温モジュラスに影響を及ぼしたことが考えられる。
また、本例のワイヤ上に形成された絶縁層について、1
50℃での加熱歪みを測定した。加熱歪みは、500g
の錘りをワイヤにのせ、既定の工業規格に従う錘りの所
定面積が絶縁層に支えられるようにしたときの、ワイヤ
上の絶縁層の歪みの測定値である。この加熱歪み試験
は、500gの錘りがワイヤにかゝっているときのワイ
ヤ直径の変化の割合(パーセント)として測定される。
実施例1で製造した絶縁ワイヤについて、加熱歪みが1.
64%であること、即ち絶縁層が絶縁ワイヤの元の寸法の
1.64%の範囲まで変形したことが観察された。すなわち
500gの錘りをのせたワイヤはその元の直径の98.36
%を維持したと言える。実施例1のケーブルについて見
られるような高い値の引張強さおよび伸びをもつこと、
そして同時に、(加熱歪み測定を行う)150℃の高温
でそのような低い値の加熱歪みを有することは、単一ケ
ーブル絶縁層に見出される特性の極めて特異な新規な組
合せの反映である。150℃で1.64%の歪みという比較
的小さな値の重要性を具体的に示すデータとして、実施
例1で製造した通りの構造物の絶縁ワイヤについての工
業規格は20%であるという事実があり、従ってこの発
明で得られた僅か1.64%という値はワイヤ構造として非
常に優秀である。
工業的標準試験に基づいて、本発明に従って形成したワ
イヤ絶縁層の適性に関する追加の試験を行った。本発明
の組成物がワイヤ絶縁物として満足すべき機能を有する
ことを確かめた。
NordelはDupont Chemical Companyの商標名で、エチレ
ン−プロピレン−ヘキサジエンタポリマーに基づくエラ
ストマーに適用される。
過酸化物成分を除外した以外は第I表に記載したのと同
じ成分を含む組成物を、上述した通りに強力混合機を用
いる混練により射出成形用に調製した。組成物をまず最
初強力混合機で混合し、次いで混練ロールで帯状にし
た。材料を混練ロールからストリップとして取出し、普
通のダイサーで切断した。ダイシングした材料を射出成
形機に供給し、前述した通りに射出成形して、約3平方
インチの面積と1/8インチの厚みを有する射出成形部
品を形成した。
形成された生成物は高度の可撓性と実質的な一体性を有
した。
実施例2 PTFEを除外した以外は実施例1に記載した通りの成
分をブレンドして組成物を製造した。なお、この組成物
は強力混合機、すなわちバンバリーミキサに入れて配合
した。
実施例1に記載したのとほゞ同じ温度および時間条件で
長期間の混合を行った後、材料を塊りのまゝバンバリー
ミキサから取り出した。この材料は塊りではよく混合さ
れているように見えた。最初のバンバリー混合後、シー
ト状生成物を形成するために組成物を混練ロール機にの
せたが、そこでは材料のきめの粗さ、材料表面の乾燥度
そしてまた材料に視認される凹凸から明らかな通り、材
料が均質に混合されていないことが認められた。材料を
シートに成形したものの、ロール機から取外したシート
は粗いきめ(テクスチャー)をもち実施例1の同一段階
で観察されたシートとは非常に異なるものであった。こ
のシート状材料を次にもっと低い温度のバンバリーミキ
サに戻し、過酸化物添加剤およびシリコーン油添加剤を
強力混合機に装入し、組成物に練込んだ。低い温度でさ
らに強力混合後、組成物をバンバリーミキサから取り出
したところ、再び塊りでは全成分が十分に混合されてい
るように見えた。
取り出した組成物をロール機にのせシート状に加工し
た。ロール機上のシート状材料はやはり極めて粗いきめ
と乾燥表面を有するように見え、その外観において実施
例1に記載した同じ段階の組成物よりはるかに劣った。
組成物を細条(ストリップ)としてロール機から取外
し、この細条を普通のダイサで切断した。ダイシングし
た組成物を押出機に導入し、ワイヤ上に押出して絶縁層
を形成した。
押出機で形成した絶縁層はざらざらした凹凸のある表面
を有し、これがためケーブル絶縁層として用いるには不
向きであることが観察された。この材料から成る層の引
張強さを、サンプルをワイヤ表面から取外した後で試験
した。引張強さの測定で、引張強さが1200psiより
低く、従ってこのケーブルを所望の用途に使用するのに
必要な引張強さの約半分でしかないことが示された。
引張試験で得られた極めて貧弱な結果ならびにケーブル
絶縁層の極めて貧弱な外観、ざらざらした表面の粗さお
よびむらから、別の多数のケーブルの絶縁層を扱った過
去の経験に基づいて、このケーブル絶縁層にこれ以上試
験を続ける価値がないと判断した。
実施例3A 1組の成分(重量部の割合で表示)を第II表に示す。
過酸化物以外の成分をあらかじめ温度150゜Fに加熱し
た強力混合機に導入し、良好な配合を達成するとともに
強力混合機の運転につれて混合熱が組成物に付与される
ことにより混合物の温度を上昇させるのに十分な時間、
混合機内で混合する。組成物の温度がチャート紙上で約
320゜Fを示したら、組成物を強力混合機から、混合機
に取付けられた通常用いられる機構を介して取り出す。
この温度上昇中に組成物が吸収した熱は実施例1の場合
と同様に混合熱であり、この温度上昇を達成するために
外部から高熱を加える必要はない。
取り出したバッチの材料は熱電対を差込んで測定したプ
ローブ温度約340〜360゜Fを有し、これを強力混合
機から取出した後、プラスチックロール機で混練する。
プラスチックロール機上の材料を帯状に巻付け、次いで
シートとして取出す。シート状材料を放冷し、また強力
混合機も放冷する。混合機の温度が約150゜Fに達した
ところで、再びシート状材料をこの強力混合機に導入す
る。100重量部当り3重量部のジクミルペルオキシド
を含有する組成物を混合機内の組成物に加える。強力混
合機の内容物を混合すると、組成物の温度は組成物に付
与される混合熱により上昇する。過酸化物含有組成物の
全成分が組成物中に混入される。温度は約240゜Fに上
昇してもよいが、ジクミルペルオキシドの早期分解を避
けるためにそれより高い温度に上昇してはならない。組
成物を強力混合機で混合して、低密度ポリエチレンとエ
チレン−プロピレン−ジエンモノマー(EPDM)との
相互分散物を形成する。
従って、本例は、他の方法ではまた通常は非混和性のポ
リマー材料同士を他の方法では混和不能な割合で一緒に
して、相互分散を達成し、しかも高度の均質性を有する
新規な材料を生成することのできる、本発明の相互分散
方法の特異な能力を実証するもう一つの例である。
過酸化物含有材料の導入および強力混合機からの配合物
の取出しに続いて、配合物を再びプラスチックロール機
でシート状に混練加工し、後で押出機に用いるためにペ
レット化に適当な細条(ストリップ)に切断する。本例
の組成物から製造したペレット状材料をこの後、実施例
1で用いた押出機に導入した。ペレット状材料を押出機
に通し、19ストランド撚り合わせた♯12AWG導線
上に押出した。この導線に被覆した絶縁層は厚さ約0.03
0インチであった。試験規格の標識番号はID−92−
89−6であった。
このように製造したワイヤに試験を行い、その試験結果
を第II表に示す。
実施例3B 実施例3Aに記載した通りに製造した組成物を用いて、
19本の単一ストランドを撚り合わせた♯12AWG撚
線上に絶縁層を押出した。絶縁層の厚さは45ミル、即
ち0.045インチであった。こうして形成した絶縁層を試
験したところ、引張強さが187psi、伸びが294%
であった。サンプルを圧潰および摩耗について試験した
ところ、圧潰強さが3460b、耐摩耗性が1171
サイクルであった。
実施例3C 実施例3Aに記載した通りに製造した組成物を用いて、
MCM313導線と呼称される導線上に厚さ0.075イン
チの絶縁被覆を押出した。0.075インチの絶縁層を導線
上に形成した。この層は導線を十分よく絶縁した。
実施例3D 実施例3Aに記載した通りに製造した組成物を646M
CM導線上に押出した。形成した絶縁層は厚さ0.090イ
ンチであった。太い導線の良好な絶縁が達成された。
ここで用いられている円形ミル(circular mil=CM)
は、ワイヤの厚さの測定単位である。これは直径1ミル
の円の面積に等しい。ワイヤまたは導線をそれに含まれ
る円形ミルの数によって表示することができる。ここで
用いる呼称「MCM」は1000円形ミルを意味する。
言い換えると、MCMは1000円形ミルの断面積を有
する導線の尺度である。
導線が313MCMであるとすると、それは導線が31
3,000円形ミルの断面積を有することを意味する。
これは実際の導線の断面積であって、導線の全体として
の外部寸法や導線の個々のストランド間の空間を包含せ
ず、それよりはむしろケーブルの撚りまたはストランド
寸法または導線寸法とは無関係に、ケーブルの導線の全
断面積の尺度である。
実施例4 PTFE成分を除外した以外は実施例3Aに列挙した通
りの成分を強力混合機、すなわちバンバリーミキサに入
れ、ブレンドして組成物を製造した。
実施例3Aに記載したのとほゞ同じ温度および時間条件
で長期間の混合を行った後、材料をバンバリーミキサか
ら取り出した。この材料は塊りでは十分に混合されてい
るように見えた。最初のバンバリー混合後、シート状生
成物を形成するために組成物を混練ロール機にのせた
が、そこでは材料のきめの粗さおよび材料に視認される
凹凸から、材料が均質に混合されていないことが認めら
れた。
しかしながら、材料をシートに成形し、シートをロール
機から取出したところ、このシートは粗いきめ(テクス
チャー)をもち実施例3Aの同一段階で観察されたシー
トとは非常に異なるものであった。シート状材料を次に
もっと低い温度のバンバリーミキサに戻し、過酸化物添
加剤を強力混合機に装入し、組成物に練込んだ。低い温
度でさらに強力混合後、組成物をバンバリーミキサから
取り出したところ、再び塊りでは全成分が十分に混合さ
れているように見えた。
取り出した組成物をロール機にのせ細条に加工した。ロ
ール機上の材料はやはり極めて粗いきめと乾燥表面を有
するように見え、その外観において実施例3Aに記載し
た同じ段階の組成物よりはるかに劣っていた。
組成物を細条(ストリップ)としてロール機から取出
し、この細条を普通のダイサで切断した。ダイシングし
た組成物を押出機に導入し、ワイヤ上に押出して絶縁層
を形成した。
押出機で形成した絶縁層はむらでざらざらした凹凸のあ
る表面を有し、これがためケーブル絶縁層として用いる
には極めて不満足であることが観察された。この材料か
らなる層の引張強さを、サンプルをワイヤ表面から取外
した後で試験した。引張強さの測定で、引張強さが80
0psiより低く、従ってこのケーブルを所望の用途に使
用するのに必要な引張力強さの約3分の1でしかないこ
とが示された。
引張試験で得られた極めて貧弱な結果ならびにケーブル
絶縁層の極めて貧弱な外観、ざらざらした表面の粗さお
よびむらから、別の多数のケーブルの絶縁層を扱った過
去の経験に基づいて、このケーブル絶縁層にこれ以上試
験を続ける価値がないと判断した。
実施例5A EPR/LDPE;EPR/HDPE;90/10 過酸化物含有材料を除外した以外は実施例3に記載した
のとほゞ同様に各成分を温度150゜Fに加熱されている
強力混合機に導入した。本例の特定組成物にはPTFE
を含めなかった。十分な混合後、組成物を約290゜Fの
温度で混合機から取出した。この組成物はその表面の性
状が比較的ざらざらとして粗く見え、実施例3ではっき
りと起った全成分の完全で緊密な相互混合がこの実施例
5Aの材料では起らなかったことを示していた。しか
し、低密度ポリエチレンの占める割合(パーセンテー
ジ)が本組成物では比較的小さく、またEPDM、即ち
Nordel2722成分が何ら助剤を必要とせずに比較的少
量の低密度ポリエチレンを受容しそれと混ざり合う能力
をもつという事実により、見掛け上低いブレンドの度合
が認められた。組成物中の充填剤や添加剤の存在が見掛
け上のブレンドを達成するのを助けている。これらの充
填剤や添加剤がないときには、ブレンドの度合は上記程
高くなく、無充填剤組成物にはある程度のポリマー成分
の層状剥離や分離が予想される。
取り出した配合物を混練ロール機にのせ、後で再び強力
混合機に導入するためにシート形状で取出した。強力混
合機を約150゜Fまで放冷し、シート状配合物を第III
表に示すような過酸化物と共に混合機に導入した。
この強力混合から得られた組成物は、過酸化物の早期分
解を避けるために約240゜F以下の最終温度とした。組
成物をロール機にのせ、シート形状で取出し、これらの
シートを普通のダイサで処理して、過酸化物含有配合物
のペレットを形成した。
この配合物のペレットを押出機に導入し、19ストラン
ドを撚り合わせた♯12AWG導線上に押出し、導線上
に約0.030インチの寸法を有する絶縁壁を形成した。こ
のワイヤを絶縁層とともに普通の高温高圧硬化室に直ち
に通し、室内の飽和スチームに、過酸化物の分解と組成
物のポリマー成分の架橋とを起すのに十分な時間さらし
た。架橋したワイヤ製品を室から水シールを介して通常
の方法で取出した。
組成物に1.5部のTeflon−6を加えた以外は他の成分お
よび成分濃度はすべて実施例5Aで用いたのとほゞ同じ
であって、実施例5Aの手順をサンプル5Bについて繰
返して組成物5Bを形成した。混合工程を実施例5Aに
記載した通りに行った。諸成分の極めて滑らかな、クリ
ーム状の、見掛け上均質な相互分散物が初期混合から形
成され、そしてさらに過酸化物含有成分との追加混合か
ら形成されたことが認められた。
実施例5Aの組成物と比較して、この実施例5Bで製造
した組成物は、その外観、特に配合物の表面外観におい
て顕著な相違を呈し−この配合物はその表面外観がはる
かに均一で滑らかであるので−、また切断した場合に内
面外観において顕著な相違を呈した。この配合物をダイ
シングに備えてシート化しているとき、ロール機上でも
配合物が一層滑らかな外観を呈し、滑らかに加工でき
た。
組成物の製造に続いて、これを実施例5Aに記載した通
りにワイヤ上に押出し、ワイヤ絶縁層に試験を行った。
摩耗試験では、耐摩耗性値として実施例5Aの235サ
イクルに対して399サイクルの値が得られた。この結
果はワイヤの耐摩耗性が約70%増加したことを意味す
る。この耐摩耗性の増加の原因は、1.5部のTeflon6の
添加およびそれに基づく組成物の均質性の増加にある。
実施例5C 実施例5Aおよび5Bに関して記載した手順を繰返し
た。但し、本例では実施例5Bの1.5部および実施例5
Aの0部に対して、3部のTeflon6を組成物に添加し
た。この実施例5Cでも、実施例5Aで得られた組成物
と較べてはるかに均質で滑らかな表面の組成物が見出さ
れた。組成物をワイヤ上に押出して厚さ0.030インチの
壁を形成した。
耐摩耗性試験で577サイクルの値が測定され、この耐
摩耗性値はサンプル5Bについて測定された値より約4
5%の増加、そしてサンプル5Aについて測定された値
より約145%の増加を意味する。従って、本例は、特
定の目的用途、具体的に本例ではワイヤ絶縁に用いられ
る組成物に極めて少量のTeflon6を添加することが、並
はずれた顕著な効果をあげることを非常にはっきりと実
証している。本発明者らは、これらの効果が、例えば、
タイヤのような他の目的用途に用いる他の製品および他
のポリマー系にも付与できると信じる。この結論は、上
記実施例に基づいて、耐摩耗性が摩滅抵抗と関連してい
ることおよび比較的小さな割合のポリエチレン(例えば
実施例5A,5B,5Cの低密度ポリエチレンまたは実
施例5D(後述)の高密度ポリエチレン)とともに本発
明に従う極めて少量の特異な繊維状フルオロカーボンブ
レンディング剤が添加されている場合には、タイヤなど
のゴム物品の摩滅抵抗の驚異的増加が達成できるという
本発明者らの知見から導びき出される。
耐摩耗性の向上が見出されることに加えて、少量の特異
な繊維状フルオロカーボンブレンディング剤を添加し
て、小さな割合のポリエチレンと大きな割合のエチレン
−プロピレンゴムベースポリマーとの相互分散物を形成
することによって、材料の引張強さの増加と伸び特性の
増加も見出される。
実施例5D 本例ではポリマー成分を変更した以外は実施例5A、5
Bおよび5Cに記載した通りの組成物を製造した。すな
わち実施例5Bの10部の低密度ポリエチレンを10部
の高密度ポリエチレン(具体的にはPhillips Companyか
ら商品名TR−955として市販されている)に代えた
点以外は、実施例5Bの組成物と同一である。この高密
度ポリエチレンは密度0.955およびメルトインデックス
8を有した。実施例5Dの組成物も1.5部のフルオロカ
ーボンを含有した。
実施例5Dに記載した通りにワイヤを組成物で被覆した
後、ワイヤ絶縁層を耐摩耗性について試験した。得られ
た耐摩耗性の値を第III表に示す。同一パーセントのポ
リエチレンがEPRに相互混合されている場合や、同一
量のPTFE相互分散剤が使用されている場合、高密度
ポリエチレンに関する耐摩耗性が低密度ポリエチレンに
比べて著しく高いことが明らかである。具体的には、1
0%のHDPEを含有する実施例5Dの組成物について
の値928サイクルは、10%のLDPEを含有する実
施例5Bの組成物についての耐摩耗性より約132%大
きい。さらにこの値は実施例5Aの組成物について測定
された値より約300%(正確には295%)大きい。
従って実施例5Dの組成物について同じ試験で測定した
耐摩耗性値は、比較的小さな割合、即ち約10部の高密
度ポリエチレンおよび比較的少量、即ち約1.5部のTeflo
n6をゴムベースポリマー、即ちPEDMに加えること
によって、耐摩耗性が著しく増加することを示してい
る。
なお、ゴムには低密度ポリエチレンに対するある程度の
許容性があり、低いパーセントの低密度ポリエチレンを
ゴムに練込むことが、全体的均質性を達成できないもの
の、可能であるが、それにもかゝわらずゴム、特にEP
DMはもっと高い比では、実施例5Bおよび5Cの低密
度ポリエチレンとも、実施例5Dに用いた性質の高密度
ポリエチレンとも本質的に非混和性である。従来の加工
装置および手順を用いて10部の高密度ポリエチレンを
90部のEPDMと組合せることは、実施例5A〜5D
の成分および他の添加剤すべてを用いても不可能であ
る。それはこれら材料がこの高い比では基本的に非混和
性であるからである。
従って、この組合せの材料の均質な相互分散をPTFE
相互分散剤の助けで達成できることは非常に重要なかつ
特異なことである。
実施例6 実施例5に記載したのと同様の手順で数種の組成物を製
造した。成分はある組成物には20部の高密度ポリエチ
レン、それら以外の組成物には30部の高密度ポリエチ
レンで、残りの成分はEPDMコポリマー、即ちエチレ
ン−プロピレン−ジエンモノマーからつくったターポリ
マーエラストマーであり、それぞれの組成物には1.5部
のTeflon6を含有させた。
これらの組成物は、実際、実施例5Dでも本例でも高密
度ポリエチレンとEPDMコポリマーとの組合せを相互
分散させた点で、実施例5Dの組成物に極めて似てい
た。実施例5Dでは10部の高密度ポリエチレンを用い
たが、本例では20および30部の高密度ポリエチレン
を使用した。過酸化物架橋した組成物を実施例5Dに記
載した通りにワイヤ上に押出して得られたサンプルの耐
摩耗性試験値は1.5部のPTFEおよび20部の高密度
ポリエチレンを含有する相互分散組成物については11
35ストローク、1.5部のPTFEおよび30部の高密
度ポリエチレンを含有する相互分散組成物については1
471ストロークであった。従って、高密度ポリエチレ
ンの相互分散の結果として得られる相互分散組成物の耐
摩耗性の増加が、1.5部のPTFE相互分散剤に助けら
れた相互分散組成物に最初の10%の高密度ポリエチレ
ンを添加したときもっとも急激であることがわかる。
絶縁物は導電部材の任意の部分の被覆とすることがで
き、所望の絶縁効果達成のために、絶縁物が導電部材を
完全に包囲する必要がないことも上記説明から理解でき
るはずである。
実施例7A LDPE/HDPE 50部の低密度ポリエチレンを、ロールが予熱された通
常の実験室用小形プラスチックロール機に入れた。この
小形実験室用ロール機は2つのロールを備え、これらの
ロールは、直径が各々約3インチで、暴露ロール面が約
6インチであった。その2つのロールの一方は他方のロ
ールより約50%速く回転するのでロール練りされる材
料が両ロールのニップを通過するときに充分な剪断力が
生じる。加熱は、通常の加熱手段から出て該ロールの内
部を通過する加熱されたオイルによって行った。
約1部より少ない少量の酸化防止剤、特にFlecto
l Hを、前記ロール機でロール練りされてロールに巻
付いた低密度ポリエチレンに、その酸化的劣化を阻害す
るために添加した。
酸化防止剤を含有する上記ポリエチレンをロール練りし
てロールに巻付けた後、50部の高密度ポリエチレンを
ロールのニップに添加した。
上記の低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンの2つ
のポリマー成分の変化を目視観察したところ、いくらか
の見掛けのブレンディングが起こっていたが、この見掛
けのブレンディングは決して完全なものではなかった。
実施例7B 実施例7Aで得た組成物に1.8部のテフロン6を添加し
たところ、実施例7Aで得た組成物より外観および見掛
けの凝集状態が優れた組成物が観察された。本願の発明
者らは、組成物の外観のこれらの改善は、上記の2ポリ
マーが少なくとも部分的に相互分散物を形成しているこ
とを証明していると理解している。
実施例8A LDPE/LLDPE 50部の低密度ポリエチレンを前記実施例に記載した通
常の実験室用小形プラスチックロール機に入れた。
約1部より少ない少量の酸化防止、特にFlectol
Hを、前記ロール機でロール練りされてローフに巻付
いた低密度ポリエチレンに、その酸化的劣化を阻害する
ために添加した。
酸化防止剤を含有する上記ポリエチレンをロール練りし
てロールに巻付けた後、50部の線状低密度ポリエチレ
ンをロールのニップに添加した。
上記の低密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンの
2つのポリマー成分の変化を目視観察したところ、いく
らかの見掛けのブレンディングが起っていたが、この見
掛けのブレンディングでは全く不充分なものであった。
実施例8B 実施例8Aで得た組成物に1.8部のテフロン6を添加し
たところ、実施例8Aで得た組成物より外観および見掛
けの凝集状態が優れた組成物を生成したことが観察され
た。本願発明者らは、組成物の外観のこれらの改善は、
上記2ポリマーが少なくとも部分的に相互分散物を形成
していることを証明していると理解している。
実施例9 HDPE/PVC 以下に述べるように、加熱プラスチックロール機で1対
の成分を混合してロール練りした場合に、ブレンド物お
よび相互分散物が形成したか否かを目視観察して決定す
るために、前の実施例の手順と装置を使用した。
実施例9A 高密度ポリエチレンとポリ塩化ビニルとを、50/50
の比率でテフロン6を用いずにブレンドする試みを行っ
た。非常に劣った見掛けのブレンディングしか起こらな
かった。
実施例9B 実施例9Aで得た組成物に1.8部のテフロン6を添加
し、実施例9Aで利用したのと同じ条件下でさらにロー
ル練りを行った。組成物の均質性が著しく改善され、外
観と凝集状態も改善されたことが観察されたので相互分
散物が生成したことを示している。
実施例10 LDPE/EPR 低密度ポリエチレンとエチレンプロピレンゴムの組合せ
を、相互分散剤を添加もしくは添加せずに、上記実施例
に記載したようにプラスチックロール機で混合した場合
の効果の目視観察で決定するために、前の実施例の手順
と装置を使用した。
実施例10A 低密度ポリエチレンとエチレンプロピレンゴム(EPD
M 1145)の50/50比率のブレンドを、ロール
を220゜Fに加熱したプラスチックロール機を用いて試
みた。いくらかの見掛けのブレンディングが起こった。
実施例10B 超高分子量ポリエチレン(Hercules UHMW
PE 1900、固有粘度22、推定分子量300万以
上)の粉末を組成物に相互分散助剤として添加すること
以外は、同じ条件で実施例10Aを繰返した。外観、見
掛けの均質性および見掛けの加工性にいくらかの改善が
みとめられた。この改善は観察者に対して、ポリマー成
分のこの組合わせが少なくともいくらかの相互分散物を
生成していることを示している。
またかなりな量のUHMWPE 1900の粉末粒子が
ロール練りされた材料中に分散されていないのがみとめ
られた。
実施例10C ロール機のロールの表面温度をより高くして(300゜
F)、実施例10Bを繰返した。この温度は、すでに報
告されている焼結温度(約265゜F)を充分越えること
を意図したものである。組成物の特性は、実施例10B
の組成物よりも、目視上一層改善されていることが観察
された。
実施例10D 1.8部のUHMWPE 1900の代わりに1.8部の高分
子量ポリエチレン(Hercules HMWPE H
B301、固有粘度10、推定分子量約100万)を用
いること以外、同じ条件で実施例10Cを繰返した。実
施例10Cで観察されたような組成物の目視上の改善
が、この実施例にもみとめられた。
実施例10E ロール機の温度を220゜Fに下げて、上記各実施例の各
組成物に2.5部のDicip過酸化物を添加し、次いで
30分間350゜Fで圧縮成形を行って硬化スラブを作製
した。
実施例11 LDPE/PVC 下記のように、加熱プラスチックロール機を用いて2種
の成分をブレンドする試みおよび相互分散させる試みに
よって、特性の改善が起こるか否かを目視観察によって
決定するために、前の実施例の手順と装置を使用した。
実施例11A 300゜Fのロール機で、低密度ポリエチレンとポリ塩化
ビニルを80/20の比率でブレンドする試みを行っ
た。1.5部のFlectol Hと10部の二塩基性フ
タル酸鉛を添加した。ブレンディングが起こっているこ
とは観察されたが、いずれにしても非常に不良であっ
た。
実施例11B 1.8部の超高分子量ポリエチレン(Hercules
UHMWPE 1900)を相互分散助剤として組成物
に添加したことを除いて、同様にして実施例11Aを繰
返した。組成物の特性の目視上の改善が、取扱適性の改
善とともに認められた。この目視上の改善は、相互分散
物が形成したことを示すと考えられる。
実施例11C 1.8部の高分子量ポリエチレン(HMWPE Herc
ules HB301)を相互分散助剤として使用する
ことを除いて、同様にして実施例11bを繰返した。実
施例11Aの組成物に観察された以上の組成物特性の目
視上の改善が、改善された取扱適性とともに認められ
た。この視覚上の改善も相互分散物が生成したことを立
証していると考えられる。
実施例11D ロール機の温度を240゜Fに下げて、1.5部のシアヌル
酸トリアリルおよび1.7部のVulcup過酸化物が、
上記実施例の各組成に添加された。組成物をロール練り
した後にロール機から取出し、次いで350゜Fで30分
間圧縮成形を行って硬化スラブを作製した。
実施例12A HDPE/PTFE 100部の高密度ポリエチレンと1.5部のFlecto
l Hを300゜Fのロール機でロール練りしてロールに
巻付けたが、ロール機のロールに強く粘着する非常に軟
らかな材料の塊が得られた。テフロン6を少しづつ増や
して添加し分布させることにより、この加熱ロール機の
300゜Fのロール表面温度において、合理的な取扱いが
できるように上記粘着性を克服し、材料を乾燥させるか
または材料がロール機のロールに粘着しないようにする
のに、どの程度の濃度のテフロン6が必要であるかを決
定した。3.5部のテフロン6を高密度ポリエチレンに添
加したところ、容認できる低レベルの粘着性が得られる
ことが分かった。
実施例12B 超高分子量ポリエチレン(UHMWPE Hercul
es 1900)を少しづつ増やして添加し分散させる
ことにより、3.5部のテフロン6とほぼ同じ低い程度の
粘着性または乾燥度に到着するのに、どの程度の濃度の
UHMWPEが必要かを決定すること以外は、同様にし
て実施例12Aを繰返した。HDPE材料の粘着性を克
服するには、約14部のUHMWPEが必要であること
が分かった。
実施例12C 粘着性を克服するために高分子量ポリエチレン(Her
cules SB301)が用いられた以外は、同様に
して実施例12Bを繰返した。粘着性を克服する上で、
14部のUHMWPEで得られた乾燥度レベルに近づけ
るのために、約20部の高分子量ポリエチレンが必要で
あることが分かった。しあし、HMWPEは、UHMW
PEと同じ程度の“生強度”または取扱適性を与えない
ようであった。
実施例13 今までの実施例で得られた結果に基づいて、ポリエチレ
ンテトラフルオロエチレン(テフロン6)は、ポリマー
の配合物が調製される場合、および架橋される場合の両
方、並びに充填物を含有しているときと含有していない
ときの両方において、ポリマー配合物の有効かつ有益な
相互分散剤であることが明らかになった。
この実施例では、通常ブレンド性が劣る2種のポリマー
をプラスチックロール機で相互分散させるのために、同
じテフロン6を使用した。この実施例では、50部の低
密度ポリエチレンを50部のエチレン−プロピレンゴム
(EPDM Nordel 1145)と相互分散させ
る。本願の発明者らの経験によれば、通常の加工法を用
いた場合、この比率でこれらの成分のブレンド物を作る
ことはできない。
実施例13A 50部の低密度ポリエチレンを、ロール表面温度が22
0゜Fの2ロール式ロール機でロール練りしてロールに巻
付け、ポリマーの剪断分解を最少にするために1.5部の
Flectol H酸化防止剤を添加した。
50部のEPDM Nordel 1145をロール機
に添加し、充分に長時間にわたって混合したけれども、
組成物は滑らかでしっかりした巻付き物を形成せず、む
しろ凹凸と不連続部分を有し、肉眼では粗い不均質な外
観を示す巻付き物を形成した。
次に2.5部のジクミルペルオキシドを組成物に加えた
が、この混合によっては、ロール機中の材料のテクスチ
ャもしくは外観は有意には変化しなかった。従って、目
視観察では良好なブレンディングは起こらなかったが、
テクスチャが粗くて半凝集性の材料の巻付き物が得られ
たことは明らかであった。
この巻付いた材料をロール機から取出し、金属平面下で
急速冷却することによって、取扱い易いように便利な平
坦片に成形した。次ぎに、得られた試料を重量測定し、
切断し、その1/4を取出して試料として保管した。試
料は外観が粗い凝乳状であり、かなり堅かったが容易に
割れるかもしくは砕けた。試料中には明確な凝乳状のし
まがあり、また試料全体にわたって直径が1/8インチ
の開口が分布していた。
実施例13B 残りの3/4の試料を、再び加熱ロール機でロール練り
してロールに巻付け、ロール機中の材料の重量に基づい
て1.8部のポリテトラフルオロエチレンを添加した。生
成した組成物は、実施例13Aの組成物よりはるかに高
密度でしっかりしたものになったことが認められた。試
料をロール機から取出してシートにしたところ、非常に
凝集した外観を示し、試料が部分的に破壊もしくは折れ
ることなく曲げることができた。このことは、非相溶性
で良くても不完全にしかブレンドできないことが実施例
13Aで示された50/50比率の成分に対して、ポリ
テトラフルオロエチレンが、これらを相互に分散させる
相互分散助剤として明らかに作用することを示してい
る。100部当りの部の比率は、実施例13の表に列挙
してある。
材料は重量を測定し、1/3を切断して取出し、この切
取った部分を試料として保管した。
実施例13C 残った2/3を同じ加熱ロール機が再びロール練りして
ロールに巻付けた。この再ロール練りは、実施例13A
の材料よりも遥かに容易に行うことができたことは注目
すべきことであった。次に、20部の処理されたクレ
ー、即ちTranslink 37を、ロール機のロー
ルに巻付けた材料全体に容易に混合させて均一に分散さ
せることができた。次に試料をロール機から取出し、便
利な平坦片に成形し重量を測定して、1/2を試料とし
て保管した。
実施例13D 残った1/2を加熱ロール機で再度ロール練りを行い、
追加の25部の前記クレーをロール機中の材料に添加
し、組成物にクレー充填剤の分布の見掛けの均一性が得
られるまで、ロール練りを行った。得られた組成物は、
表に示す他の成分と共に合計45部のクレーを含有され
た。次いでこの材料をロール機から取出し、平坦に成形
して保管した。
実施例13から得られた一般的な観察結果は、低密度ポ
リエチレンとエチレンプロピレンゴムとのブレンド又は
混合を試みた、ロール練り又は再ロール練りは困難な方
法であるということである。この方法と、試料中に予め
ポリテトラフルオロエチレンを分布させた試料をロール
機に入れ、同じ再ロール練りを行う努力とを比較する
と、ポリテトラフルオロエチレンを含有する材料の方が
良好に加工され且つ取扱えることは明らかである。換言
すれば、組成物中にポリテトラフルオロエチレンが存在
すると、ロール機による材料の加工(この場合再ロール
練り)がはるかに簡単かつ迅速になる。本願の発明者ら
は、かような改善された再ロール練り性は、相互分散物
を形成する異種類ポリマーの改善された混合を示す分子
ドメインによって持続すると考えられる、グロスピース
の非常に大きな凝集を示すものであると見ている。
実施例13E PTFEを含有している試料と含有していない試料との
他の明らかな差異は、PTFEを含有していない冷たい
材料は、これを再ロール練のために加熱ロール機に入れ
ると、その材料は迅速に細分化してロールから落下する
ので、細分片は軟化してロールに巻付くまで手動で面倒
な循環を行う必要があることである。しかし、同じ材料
に1.8部のテフロン6を含有させた場合は、これをロー
ルのニップに入れることによって、細分化がほとんど起
こらないか全く起こらずに遥かに容易に再ロール練りさ
れ、徐々にロール上で完全に溶融するに至る。これは、
元の材料の遥かに優れた“再ロール練り性”、すなわち
優れた供給性、再溶融性および再溶解性の特性を示すも
のである。
このことは、テフロン6を含有していない場合よりも遥
かに優れた溶融および押出しの挙動を該材料が有するこ
と、並びに、加工するために相互分散させたポリマーに
極く少量のPTFEを添加すると、以下の実施例に見ら
れるのと同等の有意な加工性の改善が得られることを示
している。
充分に相互分散されたポリマー材料は、著しく延伸され
る。また、このような材料が過酸化物架橋剤を分散して
含有している場合、延伸して薄いフィルムもしくは繊維
とし延伸した組成物を該過酸化物の分解温度を越える温
度に加熱することによって、フィルムもしくは繊維に架
橋を導入することができる。
実施例14 LDPE/EPR/NR 1組の成分を、前記実施例に記載したようにしてロール
機で加工するために用意した。
実施例14A 33部の低密度ポリエチレンを、ロール機のロールの表
面温度が220゜Fの2ロール式ロール機で溶融させ、F
lectol H酸化防止剤を添加した。次に33部の
エチレン−プロピレンゴムを、ロール機上で溶融中の低
密度ポリエチレンに添加して、ロール機上に実施例7A
の組成物に似た組成物を得た。
次に2.5部のジクミルペルオキシドを、ロール機上で溶
融している低密度ポリエチレンとエチレン−プロピレン
ゴムに添加し、ブレンドして組成物とした。その組成物
は実施例7Aの組成物の粗い、凝乳状の、しっかりして
いない外観を依然としてもっていた。
33部の天然ゴムを、ロール機でロール練りしてロール
に巻付けた前記組成物に添加した。ロール機のロールに
巻付いた組成物の特性は、粗い、しっかりしていない凝
乳状の材料から、滑らかで均質な高密度高凝集性のよく
ロール練りされた組成物に変化し、この変化は、実施例
13Aの試料の粗い凝乳状の組成物を、実施例13Bの
試料の滑らかな凝集性で高密度の組成物にしたPTFE
による方法と幾分似た仕方で、比較的短時間で起こった
ことが認められた。
また、上記のロール機でロール練りしてロールに巻付け
た材料の特性の粒子効果(grain effect)、即ち、ロー
ル機のロールの横方向のすなわちロール軸の方向に比べ
てロールの円周方向への延伸に対してより大きな抵抗を
示す傾向が実施例7Aの試料の材料の粒子効果と類似し
ていることが認められた。特に、組成物の外縁部を中心
部にもってくるなどの通常の方法で、バッチの組成物を
加工するためにロール機用ナイフのような道具を用いて
加工する場合の、材料の伸長性が類似していることが認
められた。
本願で用いられる“粒子効果”という用語は、ロール機
の方向に優先的生じる、ロール機上の材料の明確に目視
できる配向を意味する。この粒子効果は、例えば材料の
一つの端縁の下に道具を入れ、その道具をロール機の表
面から離して組成物をロール機から道具の上に乗せか
え、また元に戻したときに、材料のロール練りされる方
向に強い凝集性を示すことによって例証することができ
る。
他の例証は、先に行った実施例のPTFE含有材料とこ
の実施例14Aの天然ゴム含有材料の両方において、ロ
ール機を停止させてロール機のロールの軸方向に横方向
の切断を行なうと、材料が切断面から引張られて分離
し、切断が行われたときに切断部の開口が生じる傾向が
起こったことである。2つの異なる材料に見られるこの
類似の挙動によって、組成物材料の粒子効果もしくは配
向に関連する物質の間には相関関係があると結論するこ
とができる。
上記の実施例14AのPTFEを含有していない試料
と、後述の実施例14BのようなPTFEを含有してい
る試料とについての、ロール機における挙動の観察結果
から、約1.8部という非常に少ない百分率のPTFEお
よび33部という著しく高い百分率の天然ゴムの両者に
応答して、実施例14Aの非凝集性で凝乳状の粗い組成
物に起った予想外のブレンディングは、類似のメカニズ
ムによって起こったものと結論され得る。この類似のメ
カニズムは、天然ゴムと2つの成分、並びにPTFEと
2つの異種の成分(即ち、実施例13Aの試料の低密度
ポリエチレンとエチレン−プロピレンゴム)との分子ス
ケールでの相互作用に関係するものである。
この実施例において、低密度ポリエチレンとエチレンプ
ロピレンゴムの相互分散物は、これら相互分散されるポ
リマー成分に対して50%のレベルで天然ゴムを添加す
ることによって誘発されたものと本願の発明者らは考え
ている。
実施例14B 実施例14Aの組成物をロール機から取出し、便利な平
坦ピースに成形し、重量を測定し、材料の1/4を取出
して試料として保管した。
実施例14Aの組成物の残りの3/4をロール機に入
れ、ロール練りしてロールに巻付け、滑らかに溶融させ
た。ロール機上の組成物に1.8量部のポリテトラフルオ
ロエチレンを添加したところ、このPTFEが組成物中
に急速に吸収されて組成物がロール機に巻き付くことが
観察された。上記組成物のPTFEの吸収とPTFEの
分散は、PTFEを同量添加した他の試料と比べて極め
て速かった。
実施例14Bの組成物をロール機から取出した。材料を
取出す際に、材料を粒子に逆らってロールの軸に平行な
方向に切断すると、実施例14Aの試料について起こっ
たのと類似の分離が生じた。この実施例で起こった分離
と実施例14Aで起こった分離との差は、PTFEを実
施例13Aの試料に加えて実施例13Bの試料を作った
ときに生じたときの差のように大きくはないことが観察
された。
材料がロール機で溶融したとき、ロールの軸に平行なノ
ードが全く生成せず、またノードが生成しない限りはノ
ード間に延びる糸状構造もないことが観察された。この
ことは、ロールのニップに平行に走行するノードと、該
ノードに直角方向の糸方構造との両方を示した実施例1
3Bの組成物との明らかな差である。
実施例14Bの試料をロール機から取出して、便利な平
坦なピースに素早く成形した。
実施例14Bで作製したピースの重量を測定し、その1
/3を取出し、試験および観察用の試料として保管し
た。
実施例14C 実施例14Bの材料の残りの2/3を加熱ロール機で再
びロール練りし、20量部のTranslink 37
(シリコン樹脂で処理した焼成クレーの充填剤を添加し
て分布させた後、得られた材料を取出して便利な平坦な
ピースに成形した。
添加物が完全に相互分散されて、材料を所定の時間ロー
ル機で加工した後、試料を取出して平坦にピースにすば
やく成形して重量を測定した。
実施例14D 実施例14Cの試料として作った材料の1/2を除去
し、残りを加熱ロール機で再びロール練りを行った。上
記の処理されたクレーの追加の25部を添加し、合計4
5部の処理されたクレーを含有する実施例14Dの試料
を作った。均質になるまで加工した後、得られた材料を
取出し、迅速に平坦なピースに成形して試料として保管
した。
実施例15A LDPE/ネオプレン 実施例13の手順を行い、ロール機を使って、50部の
低密度ポリエチレン、50部のクロロプレン(即ちネオ
プレンタイプW)、1.5部のFlectol H、2.5部
のジクミルペルオキシド、3.0部の二塩基性フタル酸鉛
を含有する組成物を製造した。不完全に混合もしくはブ
レンドした成分を示す粗い表面がみとめられた。組成物
をロール機から取出し、その1/4を取出した。
実施例15B 残りの3/4を加熱ロール機に戻して再びロール練りを
行い、1.8部のテフロン6を添加して分散させた。ロー
ル機中における材料のテクスチャに注目すべき改善が認
められた。即ち、テフロン6を添加することによって、
組成物の一層優れた均質性が得られたことを示した。
粗いテクスチャの減少と、組成物の外観の改善が、ホス
トポリマーの相互分散物が生成していることを証明して
いると考えられる。
実施例15C 材料をロール機から取出して、1/3をとって試料とし
て保管し、残りの2/3をロール機に戻した。先の実施
例に記載したのと同様に、20部のTranslink
クレーを添加したところ、組成物中に充分ブレンドする
ことが見出された。
実施例15D 組成物を再びロール機から取出し、その1/2を試料と
して保管し、残りの1/2を加熱ロール機で再びロール
練りを行った。25部の追加のTranslink27
クレーを加えたところ、このクレーは組成物によく混合
されたことが観察され、次いで材料を取出し試料として
保管した。
実施例16A 実施例15の手順を繰返したが、この場合は、二塩基性
フタル酸鉛の成分は省略した。その外の点はすべて、実
施例15の手順を繰返した。テフロン6の成分なしで製
造した材料の試料には、粗くて幾分かの塊があることが
観察された。
実施例16B テフロン6を用いて製造した試料は、優れた均質性と、
相互分散物生成の証拠を示した。
実施例17A LDPE/SBR 前の実施例に記載した手順を再び繰返したが、この場
合、試験されるポリマー成分は、50:50比率の低密
度ポリエチレンとスチレン−ブタジエンゴムであった。
テフロン6なしで製造した試料は、粗くて不均質な特性
を有しており、目視観察によればその成分の分散が均質
性に劣っていることがみとめられた。
実施例17B 比較すると、テフロン6を含有させて製造した試料は、
より滑らかで、明らかにより均質な組成物であることを
明示した。粗い外観から均質な外観への組成物のこの変
化は、PTFEによって相互分散物の生成が誘発された
ためであると考えられる。
実施例18 LDPE/シリコンゴム 前の実施例の手順を、50/50の比率でロール機に入
れた成分が低密度ポリエチレンとシリコーンゴム、特に
General Electric Campany社
が市販しているSE−33シリコーンゴムであること以
外は、全ての点で同じにして繰返した。
実施例18A 前の単一もしくは複数の実施例に記載した手順を繰返し
たが、テフロン成分なしで製造した試料は、部分的な表
面の凹凸および成分の明らかな塊に起因して、一層凹凸
があって非均質な外観を示した。
実施例18B 比較すると、1.8部のテフロン6を含有させて製造した
試料は、表面がはるかに滑らかで、これらの組成物は明
らかにはるかに均質であることが観察された。
実施例19 LDPE/ブロックコポリマー 前の単一および複数の実施例について記載した手順を、
ポリマー成分が低密度ポリエチレンおよびスチレンとブ
タジエンのブロックコポリマー、具体的にいえばKra
ton G−1652(Shell Oil Comp
anyが市販している)であることを除き、他の点は全
て同様にして繰返した。テフロン6を省略した第1部分
の組成物(19A)は、その外観は、1.8部の程度まで
はテフロン6を含有していない材料(19B)より幾分
外観が粗く乾燥性であった。
さらに、ロール機では、テフロン6を含有している部分
(19B)は、テフロンを含有していない試料19Bと
比較して非常に強いことがみとめられた。試料19B、
CおよびDは、試料19Aより一層容易にドローアウト
し延伸することができる。一方、試料19Aを、例えば
試料19Bが延伸され引張られるのと同じ程度までフィ
ルム形に広げて引張ってみると、試料19Aは実際には
分離し破壊する。
注目すべき観察結果は、スチレンとブタジエンのブロッ
クコポリマーが存在すると、テフロン6が吸収されて分
散する速度を増大させることである。
実施例20A LDPE/PVC 50部の低密度ポリエチレンをロールの表面温度が約2
70゜Fのロール機に入れて、剪断分解に対してポリマー
を安定化させるために1.5部のFlectol H酸化
防止剤を添加しながら、連続的にロール練りしてロール
に巻付けて溶融させた。
次に、50部のポリ塩化ビニルの粉末(Goodric
h Geon 30PVC)を、PVCの安定剤として
機能する二塩基性フタル酸鉛の10部とともに添加し
た。得られた組成物は、溶融したポリエチレンマトリッ
クス全体に分布した元の白色の微細なPVC粒子で構成
された混合物であった。この混合物はロール機用ナイフ
で非常に容易に切れるが、ロールに対して軸方向に作っ
た切れ目はさらに開く傾向はなかった。これは強度と伸
長性が低いことを示す。この混合物は、ロール機から取
出して冷却したとき、粒子が多く、触感が粗くかつ割れ
易い。拡大しなくても、PVCの分離した元の粒子を容
易に見ることができる。得られた試料の重量を測定し、
1/2を取出して保管した。
上記の50/50 LDPE/PVC組成物の試料を圧
縮成形してスラブにし、幅と厚みがほぼ等しい帯状体に
切断したものは、その一方の末端に点火することがで
き、このように点火して上端に炎をつけて垂直に保持す
ると燃え続けて自己消化しない。
実施例20B 試料の残りの1/2を同じ270゜Fのロール機で再びロ
ール練りし、そのロール機上の材料に、テフロン6とし
て市販されている粉末のポリテトラフルオロエチレン1.
8部を添加した。その組成物は、外観が、粒子の多い状
態から滑らかな状態に変化した。PTFEの完全な分布
とフィブリル化が起こった後、試料をロール機から取出
した。10倍に拡大して見たところ、組成物の表面は非
常に滑らかであり、実施例20Aの試料に存在していた
元のPVC粒子の非常に目立った出現はなくなり、明か
らにポリエチレンとよく相互分散していた。
ロール機のロールのニップにダイナミックノードが発生
するのが実施例20Bで認められたが、実施例20Aで
は観察されなかった。ニップの間隙を調節することによ
ってノードを形成させることができ、かようなノード間
の動的な橋掛けは、非常に細い糸曳き状フィラメントと
して見ることができる。ロール機を停止させ、ニップ領
域を注意深く冷却し、ゆるやかに切取ることによって、
試験と特性決定に用いるための、これらの超微細橋掛け
要素を示す永久的な“停止作動(stop-action)”の試
料を得ることができた。
本願発明者らの経験によれば、この実施例で用いたよう
なポリ塩化ビニル(PVC)の通常の加熱温度は、実施
される加工法に応じて350゜Fと400゜Fの間にある。
また、PVCと他の材料とのブレンド品を作るための加
工法、すなわちPVCと塩素化ポリエチレンとをブレン
ドする場合には、通常370゜F以上である。
しかしこの実施例で明らかなように、本発明によるPV
Cとポリエチレンの相互分散は、PVCが本来相溶性で
ブレンド可能なある種の他の成分とブレンドされる際の
通常の期待温度よりも約100°低い温度で行われる。
PVCが自然ブレンド品を形成する材料は非常に少な
く、塩素化ポリエチレンがその非常に少ない例の1つで
ある。
PVCは、比較的高度なガラス状態のポリマーであると
考えられており、物質が急に高度に流動性になる古典的
な融点よりも幅の広い範囲の軟化温度をもっている。P
VCポリマー自体は、温度が上昇すると、溶融して低粘
度の流動状態になるよりもむしろ分解する傾向がある。
本発明によれば、よりガラス状態のポリマーであるPV
Cは、少量のPTFEをこのガラス状態のポリマーに添
加して他のポリマー(この実施例では低密度ポリエチレ
ン)と相互分散させることにより、かかるポリマーの通
常の加工温度より低い温度で相互分散される。
従って、この実施例は、よりガラス状態のポリマーが、
PTFEによって他のポリマーと相互分散させることが
できることを示している。またこの実施例は、よりガラ
ス状態のポリマーの有効加工温度を低下させ得ることを
教示している。即ち、この実施例では、PVCと低密度
ポリエチレン(LDPE)との相互分散物が、通常のブ
レンディング温度より約100°低い温度で生成するこ
とを示している。
上記のようなLDPE中のPVC粉末の別の相互分散法
では、有効な相互分散物を、255゜Fのロール表面温度
で生成させることができることが分かった。ロール機内
にあるとき、組成物のフィルムに延伸される傾向が増大
することが示された。また、PTFEを繊維形態で分散
して含有し、ロール練りしてロールに巻付けた組成物
を、ロール機ナイフでロール機ロールの軸方向に切断す
ると、その切断端縁は自然に分離してわずかに引戻され
た。これは、ロール機のロール円周方向に伸びる、相互
分散された組成物の伸長性と張力を示している。
PTFEで相互分散され、且つ実施例20Aに記載した
のと同じ方法で略同じ寸法の長い帯状体に成形された上
記の50/50 LDPE/PVC組成物の試料に点火
して、上端に炎をつけて垂直状態に保持した。実施例2
0Aで見られた結果と異なりこの実施例20Bの組成物
は自己消化した。
実施例20C 実施例20Aで製造した試料の略1/2を試料から切取
り、ロール温度が約200゜Fのロール機中に入れた。材
料が温度平衡に到達し、ロール機中で溶融した後に、1.
4部の過酸化物硬化剤、具体的にはVulcup Rを
ロール機に添加し、ロール機による攪拌で組成物に均一
に導入した。
上記過酸化物を試料内に均一に分布させた後、試料をロ
ール機から取出し、硬質の加工面で平坦にして平坦な試
料を作った。次に試料を、350゜Fの温度に予熱した圧
縮成形機に導入した。試料は、圧縮成形機内でこのよう
な試料を圧縮成形する際の従来の慣行と同様に、2枚の
マイラーシートの間にはさんだ。圧縮成形は350゜Fの
温度で約30分間続けられた。次いで、圧縮成形機はそ
の冷却水によって、所定の位置にある試料とともにほぼ
室温まで冷却された。このようにして製造されたスラブ
状試料は、略4インチ×4インチの寸法であった。硬化
されたスラブを取出したが、全般的にまだらになった灰
色の外観であることが認められた。試料を綿密に調べた
結果、肉眼で見える非常に多数の黒い微小片があること
が判明した。また白い微小片と共に、一般に黒い微小片
に付随してそれを囲むいくらか青色の領域もみとめられ
たが、両者とも10倍に拡大して肉眼で見ることができ
る。試料は、全体にわたって材料が不均一に着色した外
観を示した。これは、試料表面の異なる位置の黒色微小
片と青色の領域の濃度が異なるからである。
よく似た根拠によって、黒色の微小片と幾らかの青色の
領域は、硬化工程の前における実施例20Aの試料中で
の白色微小片の発生にほぼ対応すると考えられる。実施
例20Aの試料中の白色微小片は未分散のPVC粒子で
あり、これらの粒子は、実施例20Aの試料の材料に導
入されたときの球形もしくは粒子状の形態を殆ど保持し
ている。
実施例20D 実施例20Bで作った材料の約1/2を、ロールの表面
温度が約220゜Fのロール機に入れ、熱平衡に到達する
までロール機で溶融させた。
220゜Fのロール機温度で、ロール機内の材料を溶融さ
せた。元々、この材料は成分を均一に分散させるため
に、270゜Fのロール機温度で製造されたものである。
それにもかかわらず、ロール機での溶融中に、色別れ、
表層剥脱またはその成分の分離を示すことなく、より低
い220゜Fの温度で溶融した。
材料は、特に均一な温度に到達するまで溶融させた後、
1.4部の過酸化物硬化剤、具体的にはVulcup R
をロール機中の材料に添加し、組成物に対するロール練
り作用によって組成物に分布させた。上記過酸化物を組
成物中に均一に分布させた後、組成物をロール機から取
出し、硬質加工面にプレスして平坦な試料にした。次
に、この試料を圧縮成形機に導入して350゜Fで約30
分間加熱した。この場合、試料は2枚のマイラーシート
の間には挟んだ。圧縮成形機を内部の水流でほぼ室温ま
で冷却してから、試料を成形機から取出した。実施例2
0Cによって作った試料と、実施例20Dで作った試料
とを目視観察した。その結果、実施例20Cの試料は灰
色で小さな青色の領域があり、色が不均一で黒色微小片
を有し、また肉眼観察および拡大観察の何れにおいても
明らかな白色微小片があった。これに対して、この実施
例20Dで作った試料は魅力的なアンズ色もしくは肌色
で、肉眼観察での色相は一般にうすく、色合いが澄んで
いることが分かった。この試料は非常に可撓性であり、
折畳んだり他の操作をしても割れる形跡はなく、かなり
堅いようである。このことは、折畳んだときに容易に割
れた実施例20Cの材料と対照的である。
実施例20E 実施例20Dの試料を得た全手順を、追加の成分すなわ
ち1.5部のシアヌル酸トリアリル(TAC)を添加する
ことだけを除いて、それ以外は同じにして繰返した。実
施例20Eおよび20Dの全結果は非常に似ていた。T
ACの架橋コエージェント(coatent)は、PVCとポ
リエチレンの共加硫反応(covulcanization)を促進す
ると考えられる。
実施例21 LDPE/PTC;50/50 この実施例では、UHMWPE(超高分子量ポリエチレ
ン)をPTFEの代わりに用いることを除いて、実施例
20Aと実施例20Bで用いた手順と材料を繰返した。
実施例21A 50部の低密度ポリエチレンを、ロールの面温度が約3
00゜Fのロール機に入れ、ロールに巻きつけて溶融し
た。1.5部のFlectol H酸化防止剤を上記ポリ
エチレンに添加してロール練りを行った。
50部の粉末ポリ塩化ビニル(Goodrich Ge
on 30 PVC)を、10部の二塩基性フタル酸鉛
とともに、ロール機上で溶融している上記ポリエチレン
に添加した。
実施例20Aに記載されたようにして、混合物を作りロ
ール機から取出した。その一部を、実施例21Bで使用
するために保管した。
実施例21Aの試料の一部を圧縮成形してスラブを作
り、厚みと幅がほぼ等しい細長い帯状体をスラブから切
取った。25mm離れた2つのマーキングを帯状体につけ
た。
帯状性の上部のマークの上方に点火して、帯状物の頂部
に炎をつけて保持した。炎が帯状体の2つのマークの間
を燃やしてしまうのに要する時間を測定した。
最初の試験では、39秒経過して6mmが燃焼した後に自
己消化し、燃焼すべきものが残存した。1つの液滴が生
成し、この第1回の燃焼期間中に滴下した。
帯状体に再点火したところ、追加の11mmが燃焼した後
に再び自己消化した。別の液滴が生成し、この第2回の
燃焼期間中に滴下した。燃焼時間は合計108秒間であ
った。
帯状体に再点火したところ、最初の25mmのうちの残り
8mmが燃焼した。25mm全体を燃焼させるための全経過
時間は、132秒と記録された。
2つの追加の帯状体は同様に燃焼したが、その結果は実
施例21の表に示した通りである。
実施例21B この実施例21Bで製造した組成物は、実施例21Aに
記載した成分を含有させて作ったが、更に1.8部の超高
分子量ポリエチレンを追加して添加した。
得られた組成物は、その外観が著しく滑らかで、明らか
により一層均質であった。
混合後、組成物を圧縮成形してスラブを作り、長さが2
5mmを越え、厚みと幅がほぼ等しく、実施例21Aで使
用したものと一致する寸法の試験帯状体を作った。本願
における他の実施例から、溶融している粘着性の高密度
ポリエチレンの“乾燥”レベルを、より少量のPTFE
で誘発されるのと同等にするのに、実施例20Bで用い
られるポリテトラフルオロエチレンの約3倍もしくは4
倍の量の超高分子量ポリエチレンが必要であることが分
かった。
それにもかかわらず、1.8部の超高分子量ポリエチレン
をこの実施例の組成物に含有させた。燃焼試験を実施例
21Aに記載したのと同様に行ない、得られた結果を以
下の表に記載した。
上記の表の内容から明らかなように、1.8部の超高分子
量ポリエチレンを添加した場合の結果は、3回行った試
験について一様ではない。平均燃焼時間は表21Aに報
告したのよりも短かい。しかし試料21B−3は非常に
薄い試料なのでその燃焼時間は通常のものより明らかに
短かい。
ポリテトラフルオロエチレンとは異なり、超高分子量ポ
リエチレンはそれ自体可燃性材料であるので、この材料
を、50部のPVCと50部のLDPEを含有する組成
物に添加すると、得られた相互分散物中の可燃性成分の
量を実際に増大させることになることを理解すべきであ
る。
しかし、他の実施例で報告された試験からみて、より完
全に相互分散物を形成するのに必要であった量より少な
い量のUHMWPEが、この実施例21Bでは用いられ
た。この点については下記の実施例21Cを参照のこ
と。
実施例21C 実施例21Bで実施した組成物と手順を繰返したが、こ
の実施例21Cでは、実施例21Bで用いた超高分子量
ポリエチレン組互分散剤の1.8部の代わりに、該ポリエ
チレンの3.6部すなわち2倍量を使用した。
実施例21Aに記載したのと同様にして、3つの試験帯
状体を作製し、実施例21Aに記載したのと同様に試験
燃焼を行った。試験結果を以下の表に示す。
上記試験結果は、3.6部のUHMWPEによるPVCお
よびLDPEの相互分散物が著しく高い自己消化傾向を
有し、かつ対照の実施例21Aの試料より長い累積燃焼
時間を有する組成物であることを例示していると解され
る。このような結果が得られているにもかかわらず、実
施例21Cの組成物は、対照の実施例21Aの試料より
多い3.6部の可燃性炭化水素を含有している。試験試料
21Cは実際に51.7%の炭化水素を含有し、しかも50
%の炭化水素しか含有しない対照の実施例21Aの試料
よりも難燃性である。換言すれば、この実施例21Cの
相互分散された組成物は、より多量のPVC難燃剤を含
有する実施例21Aの混合組成物よりも大きい自己消化
性を示すので、一層難燃性である。
対照の実施例21Aの試料については、試験試料の25
mmが燃焼する平均累積時間は108.3秒である。実施例2
1Cの試験試料については、同じ平均燃焼時間は135.7
秒であった。
加えて、実施例21Aの対照試料は、帯状体の25mm全
体が燃焼し終るまでに2回自己消化した。一方、実施例
21Cの試験試料は、帯状体の25mm全体の燃焼し終る
までに5回自己消化した。
従って、この実施例21は、可燃性の相互分散剤を用い
て、難燃性ポリマーと可燃性ポリマーの相互分散物を作
ることによって、ポリマー難燃剤を含有する組成物につ
いて難燃性を改善することができることを例示してい
る。
実施例22 HDPE/EPR 前の実施例21と類似の実施例で用いられた手順を採用
したが、この場合、組成物には50部の高密度ポリエチ
レンと50部のエチレンプロピレンゴム(Nordel
EPDM 1145)を含有させた。また、この実施
例22では全体を通じて、ポリエチレンを含有する他の
すべての実施例では必らず行ったように、1.5部のFl
ectol Hを含有させた。
この実施例は下記のことを除いて実施例1と同じであ
る。すなわち、 (1)高密度ポリエチレンのエチレン−プロピレンゴム
に対する比率が実施例1では高いが、実施例22では各
々50部である。また、 (2)実施例1で用いた充填剤は省略した。
実施例22A 実施例22Aの試料を、さきの実施例に記載したように
してロール練りして製造したが、充填剤とテフロン6は
含有していない。認識できるブレンディングは全くみと
められなかった。
実施例22B 実施例22Bではテフロン6を含有させたが、充填剤は
含有させなかった。特に均質な相互分散物の生成が観察
された。
実施例22C 実施例22Cでは、1.8部のテフロン6だけでなく20
部のTranslinkクレーも含有させた。この充填
剤は、実施例22Bの組成物に良好にかつ容易に分散し
た。
実施例22D 実施例22Dでは、1.8部のテフロン6と45部のクレ
ーを含有させた。このさらに多い量のクレー充填剤は、
実施例22Cの組成物に良好に分散した。
実施例22E 実施例22Bに記載した手順を繰返したが、加工を実施
するときの温度を下げる努力がなされた。より低い加工
温度を達成するための試みによって、加工温度を5〜1
0°程度下げることができ、この低い加工温度で加工に
成功した。得られた結果は、上記実施例22Bについて
報告したのと特に同じである。
実施例23 線状低密度ポリエチレンを、テフロン6を用いるかまた
は用いずに、プラスチックロール機で加工した。使用し
た線状低密なポリエチレンの識別記号は、LPX−2で
あった。
実施例23A 製造した最初の材料は試料23Aと命名されたが、テフ
ロン6を含有していない。加工する際のロール機のロー
ル温度は約235゜Fであった。線状低密度ポリエチレン
は低粘度になる非常に明確な融点を有し、溶融後は非常
に粘着性であった。
材料の試料をロール機から取出し、実施例23Eで使用
するために保管した。
実施例23B 1.8部のテフロ6を、実施例23Aで加工した線状低密
度ポリエチレンに添加した。実施例23Aの試料に比べ
て材料の外観に著しい変化があり、またびテフロン6を
ロール機で高密度ポリエチレンに添加したときに起った
のと類似するレオロジーの改善があった。
実施例23Cと23D 実施例23Cでは、20部のTranslinkクレー
を添加して組成物によくブレンドさせた。実施例23D
では追加の25部のTranslinkクレーを添加し
て組成物によくブレンドさせた。
実施例23Eと23F 最初の2種類のこれら材料、即ち23Aと23Bを製造
した後、それらを別々にロール機に戻して過酸化物を添
加した。具体的にいえば、1.4部のVulcup Rを
各試料に添加した。得られた試料を次に圧縮成形機に入
れ、350゜Fで約30分間加熱し、圧縮成形された硬化
スラブを作った。圧縮成形機中で、このスラブを該成形
機の内部冷却によって冷却させた。
実施例23Eと実施例23Fで作ったスラブの引張特性
と伸長特性を測定し、この実施例の表に記載した。
実施例24A、24B、24C及び24D 実施例23で用いた手順を繰返したが、この場合、10
0部の線状低密度ポリエチレンを用いる代わりに、10
0部のエチレンプロピレンゴム、特にNordel 1
145を用いた。実施例24A、24B、24Cおよび
24Dの組成物を、実施例23と同様にして製造した。
実施例24E、24F、24Gおよび24H この実施例は、上記の各試料に1.4部のVulcup
Rを添加し、得られた試料を、上記実施例に記載したの
と同様に熱硬化させてスラブにした。
実施例24Eと実施例24Fの試料の引張強さと伸び率
を測定した。その結果をこの実施例の表に示す。架橋E
PRの引張強さと伸び率の両者は、繊維状PTFEを添
加することによって約50%増加した。
実施例25 LLDPE/EPR 実施例23と24について記載した組成物と手順を繰返
したが、この場合、処理されたポリマーは、実施例23
で挙げた線状低密度ポリエチレンと、Nordel 1
145と呼ばれる実施例24のエチレンプロピレンゴム
すなわちEPDMの組合わせであった。
実施例25A 同じ順序の処理工程を用いた。実施例25Aの組成物は
テフロン6なしで製造したが、著しく粒子が粗大で、表
面が粗く、この点については実施例23の試料A及び実
施例24の試料Aとは全く異なっていた。
実施例25B 実施例25Bの試料は、実施例25Aの試料を作るのに
用いたのと同じ手順で製造した。しかし、この場合は1.
8部のテフロン6を含有させた。テフロン6添加物の存
在と影響によって、試料の外観が著しく明確に改善され
た。この外観の改善は、線状低密度ポリエチレンとエチ
レンプロピレンゴムの相互分散物が、PTFEのテフロ
ン6によって生成したことを立証していると見なされ
る。
実施例25Cと実施例25D 実施例25Cでは、実施例25Bによって製造した材料
に、20部のTranslinkクレーを添加した。
また実施例25Dでは、実施例25Cの組成物にさらに
25部のTranslinkクレーを添加した(Tra
nslinkクレーの添加量は合計45部)。
実施例25E、25F、25G及び25H 前記の各試料を、過酸化物を添加するのに適切な温度の
ロール機に戻し、1.4部の過酸化物、Vulcup R
を各試料に別個に添加した。次いで、試料を圧縮成形機
で350゜Fにて30分間圧縮成形してスラブを作製し、
これを室温まで冷却した。
実施例25Eの試料と実施例25Fの試料の試験結果が
得られた。これらの結果は、繊維状のテフロン6の添加
物を含有する実施例25Fの試料について、引張特性が
劇的に改善されたことを立証している。この改善は、実
施例25Bの試料中に繊維状テフロン6が存在している
こと、および比較的非相溶性の線状低密度ポリエチレン
とエチレンプロピレンゴムを相互分散させる工程におい
て、繊維状テフロン6の存在で誘発される2つのポリマ
ーの相互分散物の均質性が一層優れていることに起因し
ている。
実施例26A 40部のポリ塩化ビニルと40部の塩素化ポリエチレン
および20部のポリエチレンを含有する組成物を、22
0゜Fに加熱されたロール機で混練した。得られた組成物
に、25部の二塩基性フタル酸鉛を1.5部のFlect
ol Hとともに添加した。
これらの試料は、前記実施例に記載したのと同様にして
製造したが、実施例26Aの組成物はテフロン6添加剤
なしでロール練りした。
実施例26B 実施例26Bの試料は、実施例26Aについて記載した
のと正確に同じ成分を正確に同じ比率で含有させた。そ
の組成物を270゜Fに加熱したロール機でテフロン6添
加物なしでロール練りを行った。
上記2つの試料の差は、26Aの試料がロールの表面温
度が220゜Fのロール機でロール練りされたのに対し
て、実施例26Bの試料はロール温度が約270゜Fのロ
ール機でロール練りされたことである。270゜Fという
ロール機ロールの温度は、上記のような成分をブレンド
するか、または製品を商業生産する際にこれらの成分を
ブレンドしようと試みる場合の温度よりはるかに低い。
実際に、上記の温度は、上記組成物をブレンドする方法
で通常用いられる温度より約80〜100゜F低い。
実施例26C 実施例26Cの試料は、実施例26A及び実施例26B
と同じ成分を含有させて製造したが、実施例26Cの試
料には1.8部のテフロン6を含有させた。実施例26C
の組成物は実施例26Bの組成物と同じ方法で製造し、
ロール温度が270゜Fのロール機でロール練りを行っ
た。
実施例26Aの試料をロール機上で観察したところ、P
VC成分の全粒子が分散していなかった。対照的に、実
施例26Bの組成物は実施例26Aの組成物を凌駕する
明確な改善を示し、組成物中のPVC粒子のかなりの量
が分散していた。それにもかかわらず、実施例22Bの
試料中のPVCの多くは分散していないことが明らかで
あった。
対照的に、実施例26Cは比較的均質な組成物を示し、
均質な相互分散物の形態で、成分が互いに良好にかつ好
ましく分布・分散していた。
実施例26D、26Eおよび26F ロール練りを行った後、上記の各組成物をロール機から
個々に取出し保管した。その後、個々にロール機に戻
し、各々に1.7部のVulcup Rを添加した。各々
の場合に、ロール機のロール温度を下げて約250゜Fに
した。上記過酸化物の成分が組成物に吸収されてしまう
まで、各組成物をブレンドしてからロール機から組成物
を取出して圧縮成形機に入れ、350゜Fにて約30分間
圧縮し、各試料を圧縮成形し硬化させた。過酸化物で硬
化させた実施例26D、実施例26Eおよび実施例26
Fの試料は夫々、最初に実施例26A、26Bおよび2
6Cの試料として製造したものである。実施例26Dの
試料は多数の微細な黒点と、元の未分散ポリ塩化ビニル
が劣化したと考えられる小さな青色の領域とを有する非
常に灰色の外観であった。
実施例26Eの試料のスラブは、灰色の実施例26Dの
試料とは対照的に、明確なサケ肉色を呈していた。それ
でもやはり、組成物中で起こったPVCの分布の制限が
原因で明らかに劣化した、PVCの多数の極めて微細な
粒子を明示していた。
さらに対照的な実施例26Fの組成物は、滑らかでかな
り淡色であるが、肉眼では、劣化したPVCの目視可能
な明白な証拠はなかった。この実施例は、単一の操作と
単一の混合によって、複数の異なるポリマー成分が相互
分散されることを示す。テフロン6の相互分散剤を採用
した場合、相互分散させた三元ポリマー組成物の製品の
高度の均質性を達成している。
上記の観察結果は、硬化スラブについての下記の引張試
験によって強化される。
加えて、RTFEの上記の分散、および実施例26Fの
三元ポリマー組成物の相互分散は、材料が他の方法でブ
レンドされる場合の温度より低い温度で達成される。ポ
リマーが加工中に暴露される時間と温度が大きく低下す
るのが有利であることは、プラスチックの技術分野では
勿論明らかなことである。
実施例27 濃縮物 実施例27A 100部の天然ゴムのスモークドシートの試料をロール
機に入れ、天然ゴム中のテフロンの濃度が高くなったた
めに組成物の混練が不良になる時点まで、テフロン6を
組成物に徐々に添加した。この材料は、この試料につい
て不良混練がみとめられた時点で約6部のテフロンを含
有していた。
実施例27B 100部の高密度ポリエチレンの試料をロール機に入れ
てロール練りを行い、テフロン6の濃度が高くなったた
めに組成物の混練が不良になる時点まで、テフロン6を
組成物に徐々に添加した。実施例27Aの場合と同じ程
度に混練が不良になるまでに、約12部のテフロン6を
高密度ポリエチレンに添加できることが観察された。
実施例27C 50部の天然ゴムと、50部の高密度ポリエチレンから
なる組成物をロール機に入れ、テフロン6の存在下でロ
ール練りを行った。テフロン6の添加は徐々に行い、組
成物に対して、その優れたロール練り特性を失なうこと
なくテフロン6を添加できる程度を決定した。実施例2
7Aと実施例27Bに見られる程度に、組成物がその優
れたロール練り特性を失うまでに、ロール機内の相互分
散物に対して約25部のテフロン6を添加できることが
分かった。百分率基準では、実施例27Cの試料に添加
された25部のテフロン6は、生成した組成物の20%
に相当する。組成物が不良混練挙動を示すまで天然ゴム
に添加できるPTFEの量には最大レベルがあること
が、この実施例27Aに認められる。実施例27Aにお
いては、天然ゴム100部当り6部のPTFE、即ち、
天然ゴム50部当り3部のPTFEであると決定され
た。
同様に、高密度ポリエチレンに添加できるPTFEの最
大量は、高密度ポリエチレン100部あたり12部であ
り、これは実施例27Bで証明されている。換言すれ
ば、不良混練性に到達する限度に基づいて、PTFEの
3部が天然ゴムの50部に対する最大レベルであり、P
TFEの6部が高密度ポリエチレンの50部に対する最
大レベルである。
従って、50部の天然ゴムと50部の高密度ポリエチレ
ンで構成された組成物は、PTFEの混合しうる最大レ
ベルが9部のはずである。
驚くべき予想外のことであるが、50/50部の天然ゴ
ム及び高密度ポリエチレンを含有する組成物は、不良な
混練特性を示すまでに25部のPTFEを添加すること
ができる。
明らかに、この組成物マトリックスは、天然ゴムのマト
リックス及び高密度ポリエチレンのマトリックスの何れ
でもなく、25部のPTFEを受入れることができる点
で全く独特な新規の何かであることを示唆している。天
然ゴムと高密度ポリエチレンの相互分散物が、予想外の
何かを生成したことを示唆している。
これらの結論は、50/50の天然ゴムと高密度ポリエ
チレンの相互分散物が、個々の材料が本発明によって提
供される相互分散物の一部分でないときに、個々に受入
れたPTFEの量に基づいて受入れるであろうと予想し
たPTFEの量の約27%を受入れたということにある
程度基づいてなされた。
実施例28A PE/PVC;80/20 実施例20の表に記載してあるようにして、80部の低
密度ポリエチレンを、ロール機で20部のポリ塩化ビニ
ルとブレンドした。1.5部のFlectol Hと1.5部
のシアヌル酸トリアリルを添加した。PTFEを含有し
てない上記材料を、明らかに均一組成物が得られるまで
ロール機上で10部の二塩基性フタル酸鉛とともに溶融
させた。得られた実施例28Aの試料をロール機から取
出し、その1/2を実施例28Bで使うために保管し
た。
ロール機から取出した試料の1/2をロール機に戻し、
低温で溶融させ、表に示すように1.7部のVulcuo
Rを添加した。
溶融による生成物をロール機から取出し、圧縮成形機内
で350゜Fにて30分間圧縮成形し該成形器内で冷却し
た。上記のようにして製造したスラブから試料をとり、
引張強さと伸び率の値を測定した。その平均値を下記表
の実施例28Aの項の下方に記載してある。
実施例28B 実施例28Aで保管した1/2の試料をロール機に入
れ、最初の溶融について表に示したのと同様にして、1.
8部のテフロン6を材料に添加した。温度を下げて、V
ulcup Rを表に示した程度まで添加して溶融を続
けた。ロール練りした試料をロール機から取出し、プラ
スチック圧縮成形機内で350゜Fにて30分間圧縮成形
してスラブにした。引張強さと伸び率の特性を測定し、
下記表の実施例28Bの項の下方に示してある。
実施例28Aについて得られた結果を比較すると、この
実施例に単に1.8部のテフロン6を含有させた結果、引
張強さの特性が劇的に改善され、また伸び率の特性もい
くらか改善されたことは明らかである。
実施例29A LDPE/PP 約85部の低密度ポリエチレン及び3.0部のFlect
ol Hを、ロール温度が300゜Fのロール機に入れ
た。15部のポリプロピレンのペレット(Amoco
Avison 10−1016)を添加した。この組成
物はブレンドしなかった。それどころか、ポリプロピレ
ンのペレットは、溶融ポリエチレンのマトリックス内に
その存在をとどめており、低密度ポリエチレンとは混在
もブレンドもしなかった。次に、組成物の1/2をロー
ル機から取出した。この組成物は、成分の分布が均質で
ないので試験は行わなかった。
実施例29B 実施例29Aに記載したようにして製造し、ロール機内
に残した組成物に対して、1.8部のテフロン6を添加し
た。ポリプロピレンのペレットは、低密度ポリエチレン
中にかなり急速に分散して均質に見える相互分散物を形
成し、ロール機の温度が低下してから取出した。
85部の低密度ポリエチレン及び15部のポリプロピレ
ンからなるこのブレンド品を、ロール温度が220゜Fの
ロール機に入れ、再度ロール練りしてロールに巻きつ
け、1.4部のVulcup Rを添加した。次いでこれ
を取出し、350゜Fにて30分間圧縮硬化させた。得ら
れたスラブ組成物の引張強さと伸び率を測定した。得ら
れた結果を以下の表に示す。
明らかに、均質な架橋組成物が得られた。
実施例29C 100部の低密度ポリエチレン、1.5部の酸化防止剤お
よび1.8部のPTFEを220゜Fでロール練りを行い、
2.5部のジクミルペルオキシドを添加して組成物とロー
ル練りした。組成物をロール機から取出し、その組成物
を350゜Fにて30分間圧縮成形機で成形することによ
って圧縮スラブを製造し、次いで該成形機中で冷却させ
た。モジュラス、引張強さおよび伸び率を測定し、その
結果を実施例29の表に記載した。
実施例29Bの組成物の方がかなり高いモジュラス値を
有し、特に低モジュラスの範囲で高いモジュラス値を有
し、実施例29の表から明らかなように、かなり一定の
低いモジュラス値をもっている。
実施例30A 50部の低密度ポリエチレンを、ロールの温度を約31
0゜Fに予熱した小形ロール機に入れた。この低密度ポリ
エチレンを、ペレットが溶融の徴候を示すまで加熱し、
次いでポリエチレンを用いる他の実施例でロール機を用
いて行ったのと同様に、ロール機でロール練りしてロー
ルに巻付け熱平衡に達するまで溶融させた。次いでポリ
エチレンを用いる他の実施例で実施したのと同様に、1.
9部のFlectol Hの酸化防止剤を添加し低密度
ポリエチレンにブレンドした。組成物が平衡に達した
後、50部のポリスチレンをロール機に添加し、ロール
機で溶融していたポリエチレンに徐々にブレンドした。
この材料は凝集性は非常に小さいが接着性が高いのでロ
ール機に粘着する傾向があり、かみそりの刃を用いてか
きとることによってロール機のロールから取外さねばな
らなかった。
おおまかな手による評価によって非常に容易に割れると
思われる一般にベージュ色の組成物が2成分の見掛けの
ブレンド品として生成した。試料の重量を測定し、ほぼ
1/2を試料として保管した。
実施例30B 残りの1/2を310゜Fのロール機に戻し、ロール機の
ロールに巻付いた材料に分布している材料中に、1.8部
のポリテトラフルオロエチレンを添加した。
実施例30Bの組成物はいくぶん粘着性であるが、ロー
ル機のロールからはがれるので、実施例30Aの組成物
が大きく改善され、粘着性が減少したのみならず、取扱
う際の強度がはるかによくなった。
また、バルク材料およびシェーブした試料片をおおまか
に手で試験して実施例30Aの試料と比較すると、実施
例30Bの試料の可撓性と強度はいくつかの注目すべき
差があった。この試験は非常に定性的であったが、テフ
ロン6を含有する相互分散物の改善された物理特性、特
にその材料の破砕性の改善のある種の指標が得られた。
冷却された試料は、組成物内に繊維の広範囲の細目があ
るという肉眼に対してはっきり見える証拠なしでかなり
きれいに割れた。
実施例31 ポリマー物質が、その製造、加工および使用のルートの
過程で経験する累積的熱履歴は、その材料で製造された
物品の耐用年数を制限するか、または短かくすることは
よく知られている。従って、連鎖の切断と劣化を最少に
するために最低の最適加工温度で前記物品を作らせるこ
とは、材料の耐用年数について有益である。換言すれ
ば、熱履歴の蓄積を最少にすることが好ましい。従っ
て、例えば低くした加工温度でポリマー材料を加工する
等、加工操作の改善を行うことが常に必要である。この
関連して、実施例31Aと31Bを参照のこと。
実施例31A 実施例31Aの試料を作るために、ロール機のロールの
表面温度をほぼ240°〜250゜Fにすることを除い
て、実施例30Aの試料を作るのに使用した成分と手順
を繰返した。
ポリスチレンのペレットは、ロール機でロール練りして
ロールに巻付けたポリエチレン中に溶融もしくはブレン
ドする有意な徴候を示さなかった。それどころか、非常
に幅の広い開口、非常に大きな表面の凹凸、及びポリス
チレンがロール機に入れたときのペレットの形態が保持
されている明らかな徴候がみられた。更に、ポリスチレ
ンが、ロール機でロール練りされロールに巻付いている
組成物中に含有されていることを示す徴候は幾らかみら
れる程度である。幾らかのペレットはポリエチレン中に
包含されているようであるが、部分的に単一組成物にな
ったかまたは単一組成物になったことを示す指標はほと
んどないに等しかった。この組成物は、肉眼でみて明ら
かに不均質であった。
生成した材料をロール機から取出し均等に2分した。
実施例31B 実施例31Aでロール機から取出した、ポリエチレン中
に相互分散されたポリスチレンのペレットの混合物の1
/2を、240°〜250゜Fのロール機に戻し、1.8部
のPTFEを添加した。ポリスチレンのペレットは急速
にポリエチレンマトリックス中に消え、組成物は均質に
なった。生成した組成物は一般に黄褐色もしくは褐色で
あった。また、特に実施例30Aにおいて高温で加工し
た材料がもっていた粘着性を全く示さず、ロール機から
容易に取出すことができた。
試料をロール機から取出し、便利な平坦なピースに成形
した。
冷却したピースを曲げると、曲げた部分にそって淡色の
部分が生じ、実施例30Bの材料のように明確に割れる
ことはなかった。実際に、その材料は“一体ヒンジ”に
類似した方式で折り畳まれるようであった。換言すれ
ば、そのシートの折畳まれた部分は、折畳み線にそって
試料が明確に割れることなく、繰返し折畳んで広げるこ
とができた。繊維構造の非常に広範な網目が、“一体ヒ
ンジ”の折目とその近傍にみとめられた。
この実施例は、組成部中に微細な繊維形態で分布するP
TFEによって、ポリスチレンのような一般にガラス状
態のポリマーと高結晶性ポリマーとの間に、本発明に従
って相互分散物を作ることができる温度は、著しく低く
てもよいことを示している。この実施例では、材料が繊
維状のPTFEの助けをかりずに見掛けの相互分散を行
う温度よりも60°〜70゜F低い。
実施例31Aの試料はブレンド品にならなかったので、
以後の試験からは除外した。実施例30A、30Bおよ
び31Bで示されたブレンド品の冷却試料から小さな帯
状体を切取り、重量を測定して沸騰トルエン中に入れ
た。5分後に実施例30Aの帯状体は崩壊し溶解した
が、一方実施例30Bと31Bの帯状体は崩壊および溶
解に抵抗し、沸騰トルエン中にて1時間入れておいても
なお認めることができた。トルエンから取出してトルエ
ンを完全に蒸発させた後にも、帯状体はなお元の重量の
約1/3をもっていた。従って、実施例30Bと31B
は夫々240°〜150゜Fと310゜Fでブレンディング
を示したが、ブレンディング助剤である繊維状PTFE
のポリマーの絡み合いの程度はかなり類似しているよう
である。
実施例32A LDPE/PEI 50部の定密度ポリエチレンを、先の実施例と同様にし
てロール機上で溶融させ、次いで1.5部のFlecto
l Hを添加した。General Electric
Companyの商品名ULTEMで市販されている
ポリエーテルイミドのペレットをロール機上で溶融して
いる定密度ポリエチレンに添加した。ロール機のロール
表面温度は約400゜Fであった。この温度で所定の期間
溶融させた後、ポリエーテルイミドは組成物中にブレン
ドしないことが明らかになった。組成物の1/2をロー
ル機から取出し試料として保管した。
実施例32B ロール機に残した組成物の1/2が溶融しているところ
へ、約2.5部のテフロン6を添加した。ロール機のロー
ルの表面温度を約430゜Fまで徐々に上昇させた。その
とき、ほぼ円筒形のUltemのペレットが平坦にな
り、最初の形態は系状にのびて消失し始めた。またロー
ル機のロールに巻付いた材料が一層かたく粘稠になり、
粘度が著しく変化したことが認められた。これは、UL
TEMがポリエチレンと相互分散したことを示してい
る。これらのことを観察した後、ロール機の温度を、ロ
ールの表面温度が約220゜Fになるまで徐々に低下させ
た。この温度において、ロール機のロールに巻付いて残
っていた組成物を難なく取出し、便利な平坦な試料に成
形した。
目視観察およびこの試験の経験から、ポリエーテルイミ
ドのポリエチレンへの相互分散物は繊維状PTFEによ
って形成され、両成分の比率は、ほぼ、10部のポリエ
ーテルイミド:90部のポリエチレンであると推定され
る。
実施例33A LLDPE/PVC;80/20 80部の線状低密度ポリエチレンを、ロール機で20部
のポリ塩化ビニルとブレンドした。1.5部のFlect
ol Hと1.5部のシアヌル酸トリアリルを添加した。
明らかに均質な組成物が得られるまで、上記の材料を1
0部の二塩基性フタル酸鉛とともに、ロール温度を23
5゜Fに加熱したロール機で溶融させた。試料をロール機
から取出し、1/2を実施例33Bで使うために保管し
た。ロール機から取出した試料をロール機に戻し低温で
溶融させ、次に実施例33の表に示すように1.7部のV
ulcup Rを添加した。
溶融生成物をロール機から取出し、圧縮成形機で350
゜Fにて30分間成形して機内で冷却させた。上記のよう
にして作ったスラブから試料を取り、引張強さと伸び率
を測定した。その平均値を、下記の表の実施例33Aの
項の下に記載した。
実施例33B 実施例33Aで保管した1/2の試料をロール機に入
れ、初期溶融を行うために下記の表に示すように、1.8
部のテフロン6をロール機内の材料に添加した。温度を
下げて、Vulcup Rを下記の表に示す量を添加し
溶融を続けた。試料をロール機から取出し、プラスチッ
ク圧縮成形機で、350゜Fにて30分間、圧縮硬化させ
てスラブを作製した。引張強さと伸び率を測定し、以下
の表の実施例33Bの項の下に示した。
実施例33Aについて得た結果と比較して、実施例33
Bの組成物には1.8部のテフロン6から含まれていると
いうことだけで、引張強さが著しく改善されまた伸び率
もいくらか改善されたことは明らかである。
実施例34 PE/EPR;50/50 この実施例では、低密度ポリエチレンをブレンドまたは
他の方法で加工するために通常利用される温度より低い
温度で、ポリテトラフルオロエチレンを低密度ポリエチ
レンに相互分散させる試みを開示する。
実施例34A エチレンプロピレンゴムを、ロールの表面温度が約19
0゜Fのロール機に入れた。1.8部のPTFEを添加し、
ロール機中で溶融しているEPRに相互分散させた。次
いで、ロール機上で溶融している材料にポリエチレンの
ペレットを添加して、50部のEPRと50部の低密度
ポリエチレンの比率にした。
溶融を有効に進行させた後、ロール機の温度を下げ、材
料をロール機上で溶融させ続けた。ロール機の温度を約
170゜Fまで下げたが、この時点で組成物は充分に凝集
し、2.1部の過酸化ベンゾイルを粉末で添加することが
できた。この粉末は、ロール機上で溶融している組成物
中に容易に分散した。過酸化ベンゾイルを添加する前
に、ロール機のロールに巻付いていた組成物は比較的乾
燥していた。それにもかかわらずその凝集性を保持し続
け、過酸化ベンゾイルが簡単に組成物に導入されるよう
なしかたで、ロール機上で溶融を続けた。
この結果は、ポリエチレンを含有する組成物に低温硬化
剤を添加することができる点でなり独特であり、珍しい
ことである。ポリエチレン含有組成物に対して、低温硬
化剤すなわち過酸化ベンゾイルは通常は用いることがで
きない。
過酸化ベンゾイルを添加した後、試料をロール機から取
出し、圧縮成形機で350゜Fにて30分間圧縮成形し、
機内で冷却させた。
この実施例は、低温では従来加工することができなかっ
た、上記成分を含有する相互分散組成物の二次加工(こ
の場合は過酸化ベンゾイルによる架橋処理)を可能にす
る新規な利点を例示する多くの実施例の1つである。
過酸化ベンゾイルは非常に低い温度で分解するので、低
密度ポリエチレンに溶融によって混合させることができ
ない。従って、低密度ポリエチレンは通常、過酸化ベン
ゾイルで架橋させることができないことが知られてい
る。
しかし、本発明による一次加工として、低密度ポリエチ
レンとEPDMを相互分散させ、繊維状PTFEを用い
てこのような相互分散物を作ることによって、過酸化ベ
ンゾイルを使用できるようになる。何故なら、EP−M
Eと低密度ポリエチレンとの独特で新規の相互分散物が
生成し、この相互分散物は、本発明によって作られると
低温で溶融するからである。
実施例35A PE/ポリエステル ロール機を、そのロールの表面温度が約400゜Fになる
まで加熱した。該ロール機を用いて、100部の低密度
ポリエチレンをロール練りし、ロールに巻付けた。ロー
ル機のロールに巻付いているポリエチレンに対して、1
0部のValoxを添加した。3部のFlectol
Hを酸化防止剤として添加した。Valoxのペレット
は、変形、軟化およびポリエチレンとのブレンディング
の何れも起こさないことが観察された。生成した組成物
をロール機から取出し、460゜Fの温度に加熱された圧
縮成形機に入れ、5分間保持した。この加熱は、組成物
内でValoxペレットを溶融させるのに充分な加熱で
あった。Valoxが溶融した後、加熱された圧縮成形
機から取出し、約400゜Fに保持してあるロール機にす
ばやく入れ、材料がロール機の温度に達するまでロール
練りを続けた。
得られた組成物をロール機から取出し、460゜Fの高温
圧縮成形機中に更に約5分間入れた。材料を圧縮成形機
から取出した後、再び約400゜Fの温度で作動中のロー
ル機に直接入れて、組成物の温度がロール機のロール温
度より高いままでさらにロール練りを行った。
上記のロール機からの取出し、高温圧縮成形機での加熱
およびロール機への戻し入れを更に2回繰返した。
上記の4回の処理を行った後、ロール機内の組成物はわ
ずかしか変化せず、ごくわずかのブレンディングしか起
こらなかったことを示した。
実施例35B 3.6部のテフロン6を最初に混合物に入れておくこと以
外は、上記と同様にして実施例35Aを繰返した。この
ようにテフロン6を入れておくと、実施例35Aに記載
した一連のロール練りと圧縮加熱を行った後、Valo
xとポリエチレンの本質的に均一な相互分散物が得られ
た。
実施例36 PE/PS;50/50 50部の低密度ポリエチレンと50部のポリスチレン
を、実施例30Bと31Bに記載した仕方で、1.8部の
繊維状PTFEによって、ロール機でロール練りしてロ
ールに巻きつけた。
その組成物を約240゜Fの温度で充分ロール練りし、ロ
ールに巻付けて明らかに均質になった後に、ロールに巻
付いた組成物に対して0.5部のジクミルペルオキシドを
添加することにより、これをポリエチレンとポリスチレ
ンの相互分散物に対する共グラフティング剤(Co−g
rafting agent)として相互分散させた。
本願で用いる“共グラフティング”という用語は、二次
処理としての、異なるポリマー種の化学的結合の誘発を
意味する。本発明の一次処理は、2種の異なる不相溶性
ポリマーの相互分散、即ち、低密度ポリエチレンとポリ
スチレンの240゜Fにおける相互分散である。
理想的な共グラフティングは、一対の相互分散物の間も
しくは異なる各分子の間に化学結合を生成させることに
より、一次相互分散物が、一次ブレンド物の一方もしく
は両方の成分を溶解する溶剤で溶解される性質を低下さ
せ、なくすことである。例えば、1.8部の繊維状PTF
Eを含有する本発明のポリエチレン/ポリスチレン一次
相互分散物について既述したように、これら相互分散物
は沸騰トルエン中での溶解に抵抗し、繊維状PTFEの
一次相互分散剤を用いずに高温で製造した見掛けのブレ
ンド組成物に比較して、12倍以上の長期間にわたって
少なくとも一部分が相互分散物として存続する。
この実施例に従がい、二次処理として共グラフティング
剤を添加すると、本発明の一次相互分散物の耐溶剤性は
さらに増大する。この実施例では、過酸化物の共グラフ
ティング剤は、成分を電線の絶縁シースもしくは圧縮成
形機内のスラブ形態のような所定の形態で加熱される架
橋処理のような、静的な系で充分に架橋を起こさせるた
めに通常添加されるよりも少ない量で添加した。
むしろ、過酸化物はその分散温度より低い温度で、一次
相互分散物がまだロール機上で溶融しているときに、共
グラフティング剤として添加した。分子規模で共グラフ
ティングを起こさせるために、ロール機およびロール機
上で溶融している一次ブレンド物の温度は、一次相互分
散物がロール機のロールに巻付いたままロール機が一次
相互分散物を溶融し続けたときに、過酸化物の分解温度
以上に温度を上げた。温度が過酸化物の分解温度に到達
してこれを越えたとき、一次相互分散物もしくはその溶
融物の外観に明らかな変化は全くなかった。試料をロー
ル機から取出し評価するために保管した。
実施例37 PVC/LDPE;Sioplas;50
/50 実施例37A この実施例は、低密度ポリエチレン(LDPE)とブレ
ンドしたポリ塩化ビニルを組成物として用いた実施例2
0について記載した手順の繰返しであるが、使用される
LDPEが、商品名Sioplasとして商業上知られ
ているシランをグラフトさせた湿分硬化性の変種である
ことだけが異なる。
Sioplasは異なる硬化法に付されるので、ブレン
ド組成物には過酸化物を添加せず、外の方法で実施例2
0Aの手順を実施した。PVC粒子がLDPE中に分布
した混合物が得られた。
実施例37B 実施例37Aの組成物を分割し、1/2を保管し、残り
の実施例37Bの試料としてロール機に戻した。実施例
37Bのブレンド品を作ったとき、1.8部のテフロン6
が、シランとをグラフトしたポリエチレンとPVCとの
相互分散を著しく促進し、永久的なPVC粒子の明らか
な徴候なしで、滑らかで明らかに均質な組成物を生成す
ることがみとめられた。PVCは、実施例20Bにおい
て未変性のポリエチレンと相互分散させた場合と非常に
よく似た方法で、シランをグラフトしたポリエチレンと
相互分散した。
実施例37Aと37Bの組成物を製造した後、400゜F
で10分間圧縮成形して厚さ30ミルのスラブを作っ
た。次に、このスラブを実験室のベンチに2日間立て
て、外気の水分をスラブに浸透させた。次いで、そのス
ラブから帯状体を切りとり、実施例37Aと37Bの試
料としたが、両方の帯状体は沸騰トルエン中に長期間浸
漬した後も優れた形態保持性を示し、これはグラフトさ
れたシランによって架橋反応が起こったことを示してい
る。
実施例38A PP/シリコーンゴム;50/50 ロール機をロール温度330゜Fまで加熱した。商品名S
E−33でGeneral Electric Com
panyから入手できるシリコーンゴム50部をロール
機に入れ、50部のポリプロピレンもロール機に入れ
た。また1.5部のFlectol Hを添加した。ポリ
プロピレンとシリコーンゴムとのブレンディングは全く
起こらなかった。
実施例38B しかし、ロール機上の上記組成物に1.8部のテフロン6
を添加すると、ポリプロピレンはシリコーンゴムと相互
分散し、滑らかで明らかに均質な組成物を生成した。
実施例38C シリコーンゴムSE−33とポリプロピレンとを、75
部:25部の比率で用いて、実施例38Bの手順を繰返
した。最初のロール練りは、ロール機のロールの温度を
330゜Fにして行った。均質なブレンド品が繊維状PT
FEによって生成したとき、ロール機のロール温度を2
30゜Fに下げた。
実施例38D 次いで、1.4部のVulcup R過酸化物を、実施例
38Cで作った組成物に添加した。得られた組成物を圧
縮成形機に導入し、350゜Fにて30分間圧縮成形し、
硬化スラブを得た。
実施例39A,39B HDPE/PVC;80/20 80部のポリオレフィンと20部のPVC、並びに実施
例33の表に記載した他の成分を、実施例33Aと33
Bで用いた手順によって混合した。しかしこの実施例3
9では、実施例33Aと33Bの線状低密度ポリエチレ
ン(LPX−2)の代わりに、高密度ポリエチレン(U
SI MA−778)を用いた。
この実施例39Aと39Bでは、ロール機のロール表面
温度として約260゜Fを用いた。実施例39Bの試料は
テフロン6を含有しているため、硬化の前後における目
視と物理試験では、実施例39Aの試料を越える改善を
示す総合結果が得られた。
実施例33Aに対応する実施例39A(テフロン6な
し)については、引張強さは2748psiで、伸び率は
240%であった。実施例33Bに対応する実施例39
B(テフロン6を含有する)については、引張強さは3
095psiで、伸び率は300%であった。
実施例40 PS/LDPE Sioplas;50/
50 実施例40A 50部のLDPE Sioplasを50部のポリスチ
レンと混合することを除いて、実施例37Aに記載した
成分と手順を繰返した。この組成物は、ロールを250
゜Fに予熱したロール機でPTFEなしで製造した。Si
oplas中にポリスチレン粒子が分布した混合不良の
組成物が得られた。組成物をロール機から取出し、その
1/2を保管した。
実施例40B 残りの1/2をロール機に戻し、1.8部のPTFEを添
加して、組成物をロール機上で250゜Fにて溶融させ
た。PTFEによって、Sioplas LDPEとポ
リスチレンの充分に相互分散した混合物が生成した。
実施例40Aと40Bの組成物を、実施例37に記載し
たようにして圧縮成形してスラブを作り、そのスラブを
硬化させた。沸騰トルエンに浸漬したがスラブ試料の溶
解は起こらなかった。
実施例41 LDPE Sioplas/シリコーンゴ
ム;50/50 使用成分をLDPE SioplasとGESE−33
シリコーンゴムの50/50混合物とし、ロール機のロ
ールの表面温度を220゜Fにすることを除いて、実施例
37を繰返した。
実施例41A テフロン6を用いなかった場合、見掛けのブレンディン
グは非常に低いレベルであった。
実施例41B 1.8部のテフロン6によって相互分散物が形成され、よ
り優れた均質性、凝集性、および遥かに優れた取扱適性
を示した。
対応するスラブを400゜Fで圧縮成形して作製し、更に
特性決定を行った。
実施例42A CDPE/シリコーン油;100/5 100部の低密度ポリエチレンを、1.5部のFlect
ol Hと共に、220゜Fのロール機でロール練りして
ロールに巻付けた。粘度が30,000センチストーク
スのViscaselシリコーン油5部を、上記のロー
ルに巻付いたポリスチレンに注意深く添加した。添加し
たシリコーン油によって、ロールに巻付いた材料がくず
れてロール機のロールから落下した。生成したかけらの
1/2を保管した。
実施例42B かけらの残りの1/2をロール機のニップに戻した。1.
8部のテフロン6を添加したところ、驚くべきことに、
かけらが再アグロメレーションを起こし、うまくロール
に巻付いた。ロールに巻付いた組成物を取出して室温ま
で冷却させた。放置したところ、この組成物は、冷却し
たポリエチレンからシリコーン油がにじみでる(ブリー
ムする)傾向を全く示さなかった。
この実施例では、ごく普通の量の繊維状PTFEによっ
て、低分子量のポリマー材料を相互分散させることがで
きることを例示した。従って、この実施例の低分子量材
料のブレンディングは、他の低分子量材料についても、
普通量の繊維状PTFEによって相互分散させることが
できることを例示している。
ロール機のロールに巻付いたこの実施例の材料の優れた
外観と、冷却スラブの優れた外観から判断して、かなり
多量の低分子量ポリマーが、ロール機のロールに巻付い
た高分子量のポリマーにうまくブレンドされて保管され
ていると推定された。また、より高濃度のPTFEによ
って、低分子量ポリマーの相互分散性が改善され得ると
推定された。
実施例42C 実施例42Aの手順を、10センチストークスの粘度の
シリコーン油を用いて繰返した。ロール機に巻付いた低
密度ポリエチレンの崩れとロールからの落下は、2.5部
レベルのシリコーン油で起こった。
実施例42D 生成したかけらは、ロール機上において、5部と10部
のテフロン6を添加しても再アグロメレーションを起こ
さなかった。
実施例42E ロール機のロールに巻付いたポリエチレンに対して、1
0センチストークスのシリコーン油の添加を再び試み
た。しかし、この場合は1.8部のテフロン6を予め混合
して分散させておき、ロール練りされている低密度ポリ
エチレンにシリコーン油を添加した。ロールに巻付いた
組成物がはずれてロール機から落下するまでに、添加す
ることができた10センチストークスのシリコーン油の
全量は約3部であった。
本発明の発明者らは、この10センチストークスのシリ
コーン油は分子量が約600〜1000であると推定し
ている。本発明の発明者らは、上記分子またはポリマー
の上記オーダーのサイズ及び重量が、1.8部のテフロン
6によって通常の低密度ポリエチレンマトリックス中に
捕らえられ又は絡まらせられ又は相互分散され、それと
の結合を促進され得る限度であると推定している(他の
方法ではこの結合は起こらない)。
実施例43 PS/PVC;50/50 下記に示す一対の成分を加熱したプラスチックロール機
でブレンドする試みにおいて、ブレンド品が形成される
か否かを目視観察で決定するために、前の実施例の手順
と装置を使用した。
実施例43A ポリスチレンとポリ塩化ビニルを、50/50の比率で
テフロン6を使わずにブレンドする試みを行った。不確
かなブレンディングと不満足は取扱い挙動が起こること
が分かった。
実施例43B 1.8部のテフロン6を、実施例43Aの組成物の1/2
に添加した。得られた組成物には、満足すべき相互分散
と大きく改善された取扱い挙動が見られた。
実施例44 PS/PMA;50/50 下記に示す一対の成分を加熱したプラスチックロール機
でブレンドしようとする試みにおいて、ブレンド品が形
成されるか否かを目視観察で決定するために、前の実施
例の手順と装置を使用した。
実施例44A ポリスチレンとポリメチルメタクリレートを、50/5
0の比率でテフロン6を使わずにブレンドする試みを行
った。見掛けのブレンディングは全く起らず、粗い不均
質な混合が生成した。
実施例44B 1.8部のテフロン6を実施例44Aの組成物の1/2に
添加したところ、外観が均質な相互分散物が生成するの
が観察された。
実施例45 PC/PE;50/50;75/25 下記に示す一対の成分を加熱したプラスチックロール機
でブレンドしようとする試みにおいて、ブレンド品が形
成されるか否かを目視観察で決定するために、前の実施
例の手順と装置を使用した。
実施例45A LexanポリカーボネートとValoxポリエステル
を、50/50の比率てテフロン6を使わずにブレンド
する試みを行った。成分がロール機で混合された比較的
低い温度条件下では、ブレンディングの進行はほとんど
起こらなかったようである。
実施例45B 1.8部のテフロン6を実施例45Aの組成物の1/2に
添加したところ、有意な相互分散の進行がみとめられ
た。
実施例45C LexanポリカーボネートとValoxポリエステル
を、75/25の比率でテフロン6を使わずにブレンド
する試みを行った。成分が添加された比較的低温のロー
ル機中では、ブレンディングまたは混合の進行はほとん
ど起こらなかったようである。
実施例45D 1.8部のテフロン6を実施例45Cの組成物を添加した
ところ、有意な見掛けの相互分散の進行がみとめられ
た。
実施例46 PS/PAC;50/50 下記に示す一対の成分を、加熱したプラスチックロール
機でブレンドしようとする試みにおいて、ブレンド品が
形成されるか否かを目視観察で決定するために、前の実
施例の手順と装置を使用した。
実施例46A ポリスチレンとデルリンポリアセタールを、50/50
の比率でテフロン6を用いずにブレンドする試みをし
た。見掛けのブレンディングは全く起こらなかった。
実施例46B 1.8部のテフロン6を実施例46Aの組成物に添加した
ところ、相互分散物が生成するのが観察された。
実施例47 PS/PAM;60/40 下記に示す一対の成分を、加熱したプラスチックロール
機でブレンドしようとする試みにおいて、ブレンド品が
形成されるか否かを目視観察で決定するために、前の実
施例の手順と装置を使用した。
実施例47A ポリスチレンとポリアミド特にナイロン11を、60/
40の比率でテフロン6を使用せずにブレンドする試み
をした。目視による判断と凝集性不良から、ブレンディ
ングの成果は不満足であった。
実施例47B 1.8部のテフロン6を実施例47Aの組成物の1/2に
添加した。その結果、著しい改善がもたらされ、特に優
れた凝集性を示した。ポリスチレンとポリアミド特にナ
イロン11との間に、相互分散物が形成されたと結論さ
れた。
実施例47C ナイロン66を、入手可能な実験室用ロール機で溶融さ
せようと試みた。しかし、このナイロンの溶融温度が高
すぎるために溶融しなかった。
ポリエチレンとブレンドし、相互分散させようとした努
力も成功しなかった。相互分散ができなかったのは、実
験室用プラスチックロール機が達成できる温度に制限が
あり、且つ該ナイロンの軟化温度が他のものと比べて高
いことが原因であった。
上記のように、溶融温度が低いポリアミドのナイロン1
1とポリスチレンとの間には、PTFEを助剤に用いる
ことによって相互分散物が形成された。
実施例48A、48B、48C、48D 低分子量ポリエチレン(MI30 USI FN50
0)を、テフロン6なしで実施例48Aに用いた。これ
は非常に軟らかく、ロール練り中に粘着する傾向があっ
た。
1.8部のテフロン6を用いた実施例48Bの組成物は、
かなり硬くて粘着性が低かった。
実施例48Cと実施例48Dの組成物は、何れも1.8部
のテフロン6を含有し、また夫々20部と45部のTr
anslik37クレーを含有しているが、これらは一
層かたく、粘着性が低かった。
従って、本発明はFN500の低分子量の範囲でも使用
できるようであり、低分子ポリエチレンに対するPTF
Eの上記の作用は、該組成物が他のポリーと相互分散物
を作り易いことを証明していると考えられる。
実施例48E、48F、48Gおよび48H 過酸化物の硬化剤を上記の各組成物に添加し、上記の4
つの組成物を350゜Fにて30分間、圧縮成形して硬化
スラブを作った。
実施例49 LDPE/HDPE;50/50 下記のように、加熱したプラスチックロール機で一対の
成分をブレンドもしくは相互分散させようとする試みに
おいて、ブレンド品もしくは相互分散物が形成されるか
否かを目視観察で決定するために、前の実施例の手順と
装置を使用した。
実施例49A 低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレンを、50/5
0の比率でテフロン6を使わずにブレンドする試みを行
った。いくらか見掛けのブレンディングが起こったが、
その組成物は明らかに均質でなかった。
実施例49B 1.8部のテフロン6を実施例49Aの組成物の1/2に
添加したところ、外観、均質性および凝集性が改善され
た相互分散物が生成するのが観察された。
実施例50 CIPE/PP;50/50 下記のように、加熱したプラスチックロール機で一対の
成分をブレンドもしくは相互分散させようとする試みに
おいて、ブレンド品もしくは相互分散物が形成されるか
否かを目視観察で決定するために、前の実施例の手順と
装置を使用した。
実施例50A 塩素化ポリエチレンとポリプロピレンを、50/50の
比率でテフロン6を用いずにブレンドする試みを行っ
た。見掛けのブレンディングは全く起こらず、組成物全
体に広がる多数の開口を有する不均一なテクスチャの非
常に粗い混合物が生成した。
実施例50B 1.8部のテフロン6を実施例50Aの組成物の1/2に
添加したところ、外観、見掛けの均質性および凝集性が
著しく改善された相互分散物が生成するのが観察され
た。
この組成物は、電線およびケーブルの外被物および/ま
たは絶縁材料のように成形する用途に適していると考え
られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判番号 平5−4823 (56)参考文献 特開 昭56−49740(JP,A) 特開 昭53−79946(JP,A) 特開 昭51−86554(JP,A) 特開 昭57−149345(JP,A) 特開 昭50−42242(JP,A) 特開 昭51−82343(JP,A) 特開 昭50−66548(JP,A) 特開 昭51−47043(JP,A) 特開 昭56−86938(JP,A) 特開 昭50−119040(JP,A) 特開 昭48−102145(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第一ポリマー及び第二ポリマーの架橋可能
    な相互分散物からなり、該相互分散物は少なくとも一つ
    のポリテトラフルオロエチレン相互分散剤で形成され且
    つ過酸化物架橋剤を含有するポリマー相互分散組成物に
    おいて、 前記第一ポリマーは、低密度ポリエチレン、高密度ポリ
    エチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン/プロピ
    レンコポリマー、ポリプロピレン、エチレン/プロピレ
    ン/ジエンターポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリ
    マー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、塩素
    化ポリエチレン及びクロロスルホン化ポリエチレンから
    なる群から選択され、 前記第二ポリマーは、ポリエーテルイミド、ポリエステ
    ル、ポリアミド、ポリフェニレンオキシド、シリコーン
    ポリマー、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ塩
    化ビニル、スチレン/ブタジエンゴム、ポリクロロプレ
    ン、ポリメチルメタクリレート及びポリプロピレンから
    なる群から選択され、 また、前記相互分散物中の前記第一ポリマーは前記第二
    ポリマーとは異なるポリマー相互分散組成物。
  2. 【請求項2】前記第一ポリマーが、低密度ポリエチレ
    ン、エチレン/酢酸ビニルコポリマーまたはエチレン/
    エチルアクリレートコポリマーである特許請求の範囲第
    1項に記載のポリマー相互分散組成物。
  3. 【請求項3】前記第二ポリマーが、ポリ塩化ビニル、ス
    チレン/ブタジエンゴム、ポリプロピレン、ポリクロロ
    プレンまたはポリメチルメタクリレートである特許請求
    の範囲第1項に記載のポリマー相互分散組成物。
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