JPH08504874A - ポリマーブレンド - Google Patents

ポリマーブレンド

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JPH08504874A
JPH08504874A JP6515423A JP51542394A JPH08504874A JP H08504874 A JPH08504874 A JP H08504874A JP 6515423 A JP6515423 A JP 6515423A JP 51542394 A JP51542394 A JP 51542394A JP H08504874 A JPH08504874 A JP H08504874A
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トイ、レスター・ティー
ロー、アルドリッチ・エヌ・ケー
レオン、チク−ウェン
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Abstract

(57)【要約】 ポリエチレンまたはポリ(ビニリデンフルオライド)と液晶ポリマーのブレンドから寸法的回復性物品を製造する方法が開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリマーブレンド産業上の利用分野 本発明は、ビニリデンフルオライドまたはポリエチレンと液晶ポリマーから製 造されたブレンド、そのようなブレンドから製造された寸法的回復性物品、およ びそのようなブレンドおよび物品を製造する方法に関する。発明の背景 寸法的回復性物品は、処理に付された場合に、寸法的形状が実質的に変化する 物品である。通常、そのような物品は、予め変形された形状から初めの形状に向 かって回復するが、本明細書で使用する「回復性」という用語は、予め変形され ていなくとも、新しい形状を採る物品をも包含する。 典型的な形態の寸法的回復性物品は、物品を熱処理に付すことによって寸法的 形状が変化する熱回復性物品である。最も通常の形態において、熱回復性物品は 、ポリエチレンまたはポリ(ビニリデンフルオライド)のようなポリマー材料か らできている収縮性スリーブまたはチューブを有して成る。 熱回復性物品の製造において、ポリマー材料は、所望の寸法的回復性を向上さ せる物品の製造におけるいずれかの工程において架橋してよい。熱回復性物品を 製造する1つの方法は、ポリマー材料を所望の熱安定性形状に成形し、次いでポ リマー材料を架橋し、ポリマーの結晶融点または非晶質材料の場合には軟化点以 上の温度に物品を加熱し、物品を変形し、物品の変形状態が維持されるように変 形状態に保ったまま物品を冷却することを含んで成る。使用時において、物品の 変形状態は熱不安定であるので、熱をかけることによって、物品は初めの熱安定 形状を採ろうとする。 回復性物品は、例えば、環境的封止保護を与えるように、チューブ状のまたは 他の形態の規則的な長い形状を有する物体を覆うために使用されることが頻繁に ある。長い物体の自由末端が得られない場合、向かい合う長手方向の縁が重なり 合うように覆うべき物体のまわりに巻き付けることによって装着されるいわゆる ラップアラウンド物品、すなわち典型的にはシートの形態である物品を使用する ことが一般的である。物体のまわりにラップアラウンド物品を保持するために、 向かい合う長手方向縁を一体に固定するクロージャー手段を適用する。 いくつかの用途において、寸法的回復性物品が他の方向ではなくて1つの方向 に沿って回復することが望ましい。例えば、チューブ状またはラップアラウンド 物品が保護すべき物体のまわりで半径方向に回復するが、長手方向に沿って回復 (または収縮)をほとんどかまたは全く示さないことが一般的に望ましい。この ようにして、チューブ状またはラップアラウンド物品の長さにわたって、保護す ベき物体の領域を適合させることが容易になる。実質的な長手方向回復がある場 合に、チューブ状またはラップアラウンド物品の最終的な長さを見積もる必要が ある。長手方向歪みも望ましくない。長手方向歪みがストレスクラッキングの可 能性を増加させるからである。しかし、成形工程からの残留歪みの緩和のために 長手方向における変形がない場合にさえ、実質的な長手方向回復がしばしばある 。 従来技術において、機械的性質を改良し、線膨張係数を減少させるために、ポ リ(ビニリデンフルオライド)のようなフルオロポリマーと液晶ポリマー(要す れば相溶化剤が存在する)のブレンドを形成することが教示されている。従来技 術は、比較的多量の液晶ポリマーを使用することを教示し、記載した量よりも少 ない量の使用が線膨張係数の減少を与えないという注意を示している。しかし、 そのような高濃度の液晶ポリマーを使用すると、ブレンドの伸びが低く、寸法的 回復性物品において使用するのに不適切である。 本発明者らは、予想外に非常に低い長手方向回復性を有し、同時にチューブ状 またはラップアラウンドクロージャーおよびキャップのような寸法的回復性物品 において使用するのに好適な高い伸びおよび他の優れた機械的性質を有する液晶 ポリマーとビニリデンフルオライドポリマーのブレンドを見い出した。発明の要旨 本発明は、(a)結晶性ビニリデンフルオライドポリマーおよびポリエチレン から成る群から選択されたマトリックスポリマー85〜96重量部、(b)液晶 ポリ マー2〜4重量部、(c)放射線架橋促進剤1〜10重量部、ならびに(d)熱分 解阻害剤0.05〜1重量部からなるブレンドを含んで成る放射線架橋性組成物 を提供する。 他の態様において、本発明は、寸法的回復性物品を製造する方法であって、 (i)前記ブレンドを含んで成る組成物を準備し; (ii)組成物を成形物品に溶融成形し; (iii)成形物品を架橋し; (iv)成形物品を、マトリックスポリマーの融点よりも高く液晶ポリマーの融点 よりも低い高温に加熱し; (v)成形物品を、高温に保ちながら変形状態に変形し;ならびに (vi)拘束を除去したときに成形物品が変形状態を維持する低温に到達するまで 、成形物品を変形状態に保持する拘束をかけながら物品を冷却する ことを含んで成る方法を提供する。 別の態様において、本発明は、(a)結晶性ビニリデンフルオライドポリマー およびポリエチレンから成る群から選択されたマトリックスポリマー85〜96 重量部、(b)液晶ポリマー2〜4重量部、(c)放射線架橋促進剤1〜10重量 部、ならびに(d)熱分解阻害防止剤0.05〜1重量部からなる架橋ブレンドを 含んで成る寸法的回復性物品を提供する。図面の簡単な説明 図1および図2は、本発明のブレンドのモルホロジーを示す電子顕微鏡写真で ある。好ましい態様の説明 マトリックスポリマーは、結晶性ビニリデンフルオライドポリマーまたはポリ エチレンのいずれかである。 結晶性ビニリデンフルオライドポリマーは、ポリ(ビニリデンフルオライド) またはPVDFとしても知られているビニリデンフルオライドのホモポリマーで あってよい。あるいは、ビニリデンフルオライドと、エチレン、ヘキサフルオロ プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、ペンタフルオロエトキシエチレンまた はテトラフルオロエチレンのような少なくとも1種のコモノマーとのコポリマー であってよい。好ましくは、結晶性ビニリデンフルオライドポリマーは主として ホモポリマー性であってよく、これは、繰り返し単位の少なくとも80モル%が ビニリデンフルオライドから誘導されていることを意味する。主としてホモポリ マー性の結晶性ビニリデンフルオライドポリマーは、アトケム(Atochem)から 商品名カイナー(Kynar)(登録商標)として市販されている。 ポリエチレンは、レオメトリックス(Rheometrics)からのダイナミック・メ カニカル・アナライザーを使用して190℃および10%歪みで試験した場合に 、1000rad/秒で3600パスカル〜100rad/秒で16000パスカルの 粘度を有する高密度ポリエチレンであることが好ましい。高密度ポリエチレンの 好適な例は、クオンタム(Quantum)からのペトロテン(Petrothene)LB83 2、シェブロン(Chevron)からのシェブロン(Chevron)9606および963 2、ならびにフィリップス(Philips)からのマーラックス(Marlax)6003 である。 液晶ポリマー(LCP)は、溶融形態において異方性を示すポリマーである。 異方性は、偏光顕微鏡を使用して光学的に検出できる。LCPは、ポリエステル 、ポリエステルアミド、ポリアゾメチン、ポリアジン、ポリエステルイミドなど であってよい。一般的にLCPは、全芳香族であることを包含する実質的な芳香 族含量を有していてよいが、芳香族/脂肪族ポリマーであってもよい。LCPポ リエステルの例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)およびp−ヒドロキ シ安息香酸(HBA)のコポリマー;HBAと6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸 (HNA)のコポリマー;ポリ(デカメチレン4,4'−テレフタロイルジオキシ ジベンゾエート);HBA、HNA、テレフタル酸(TA)およびヒドロキノン のコポリマー;ならびにHBA、TAおよび2,6−ジヒドロキシナフタレンの コポリマーを包含する。LCPポリエステルアミドの例は、HBA、TAおよび アミノフェノールのコポリマーである。LCPポリアゾメチンの例は、ポリ(ニ トリロ−2−メチル−1,4−フェニレンニトロエチリデン−1,4−フェニレン エチリデン)である。LCPポリアジンの例は、4,4'−ジヒドロキシ−α,α' −ジ メチルベンズアラアジン(benzalazine)のポリアルカノエートである。LCP ポリエステルイミドの例は、2,6−ナフタレンジカルボン酸、TAおよび4− (4'−ヒドロキシフタルイミド)フェノールのコポリマー、ならびにジフェノ ールおよび4−(4'−ヒドロキシフタルイミド)安息香酸のコポリマーを包含 する。 LCPは、コポリエステルであることが好ましい。特定の好ましいLCPは、 HBAとHNAのコポリマーであるセラニーズ(Celanese)からのベクトラ(Ve ctra)A950(登録商標)である。他のLCPは、アモコ(Amoco)からのキ シダー(Xydar)(登録商標)である。 LCPは、マトリックスポリマー100重量部当たり、2〜4重量部、好まし くは3〜4重量部の量で存在する。 好ましい架橋促進剤(c)は、例えば、アリル、メタリル、プロパルギル、ア クリルまたはビニル基に存在していてよい少なくとも2つのエチレン性二重結合 を有している。好適な架橋促進剤の例は、トリアリルシアヌレート(TAC)、 トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリアリルトリメリテート、トリア リルトリメセート、テトラアリルピロメリテート、1,1,3−トリメチル−5− カルボキシ−3−(p−カルボキシフェニル)インダンのジアリルエステル、ジ アリルアジペート、ジアリルフタレート(DAP)、ジアリルイソフタレート、 ジアリルテレフタレート、1,4−ブチレングリコールジメタクリレート、トリ メチロールプロパントリメタクリレート(TMPTM)、ペンタエリスリトール トリメタクリレート、グリセロールプロポキシトリメタクリレート、液状ポリ( 1,2ーブタジエン)、トリ(2−アクリルオキシエチル)イソシアヌレートおよ びトリ(2−メタクリルオキシエチル)イソシアヌレートを包含する。好ましい 架橋剤は、TAC、TAIC、TMPTMおよびDAPである。使用できる他の 架橋剤は、米国特許第3,763,222号、第3,840,619号、第3,89 4,118号、第3,911,192号、第3,970,770号、第3,985,7 16号、第3,995,091号、第4,031,167号、第4,155,823号 および第4,353,961号に記載されている。これらの文献の開示を参照とし て本明細書に組み込む。架橋剤の混合物を使用してもよい。 好適な熱分解阻害剤は、アルキル化フェノール、例えば、グッドライト(Good rite)3125(登録商標)、イルガノックス(Irganox)1010(登録商標 )(ペンタエリスリチルテトラキス−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロ キシフェニル)プロピオネート)、イルガノックス1035(登録商標)、イル ガノックス1076(登録商標)(オクタデシル3−(3,5−ジ−t−ブチル− 4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、イルガノックス3114(登録商 標)(1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イ ソシアヌレート)、トパノール(Topanol)CA(登録商標)(1,1,3−トリ ス−(5−t−ブチル−4−ヒドロキシ−2−メチルフェニル)ブタン)、イル ガノックス1093(登録商標)、バルカノックス(Vulkanox)BKF(登録商 標);有機のホスファイトまたはホスフェート、例えば、ジラウリルホスファイ トおよびマーク(Mark)1178(登録商標);アルキリデンポリフェノール、 例えば、エタノックス(Ethanox)330(登録商標)(1,3,5−トリスー( 3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)メシチレン);チオビスアル キル化フェノール、例えば、サントノックス(Santonox)R(登録商標)(4, 4'−チオビス−(3−メチル−6−t−ブチルフェノール));ジラウリルチオ ジプロピオネート、例えば、カースタブ(Carstab)DLTDP(登録商標); ジミリスチルチオジプロピオネート、例えば、カースタブDMTDP;ジステア リルチオジプロピオネート、例えば、シアノックス(Cyanox)STDP;アミン 、例えば、ウィングステイ(Wingstay)29など;および受酸剤、例えば、炭酸 カルシウム、酸化亜鉛、三酸化アンチモンおよび酸化鉛を包含する。熱分解阻害 剤の組合わせを使用できる。高温で使用するブレンドに特に好ましい組合わせは 、受酸剤およびアルキル化フェノールまたは他の酸化防止剤である。 加えて、他の添加剤、例示すれば、UV安定剤、例えば、[2,2'−チオビス (4−t−オクチルフェノラト)]n−ブチルアミンニッケル、シアソーブ(Cyas orb)UV1084、3,5−ジ−t−ブチル−p−ヒドロキシ安息香酸、UVチ ェック(Chek)AM−240;難燃剤、例えば、デカブロモジフェニルエーテル 、パークロロペンタシクロデカン、1,2−ビス(テトラブロモフタルイミド) エチレン ;および顔料、例えば二酸化チタンを常套どおり使用することができる。 要すれば、本発明のブレンドは、マトリックスポリマー100重量部当たり、 1〜100重量部、好ましくは1〜50重量部の量でエラストマーを含有してい てもよい。マトリックスポリマーが結晶性ポリビニリデンフルオライドポリマー である場合に、好ましいエラストマーは、エラストマー状非結晶性ビニリデンフ ルオライドコポリマー、例えば、デュポン(du Pont)から市販されているバイ トン(Viton)(登録商標)である。マトリックスポリマーがポリエチレンであ る場合に、好ましいエラストマーは、エチレン/プロピレン/ジエンポリマー( EPDM)、例えば、デュポンから市販されているノーデル(Nordel)(登録商 標)またはエクソン(Exxon)から市販されているビスタロン(Vistalon)(登 録商標)である。 本発明のブレンドは、一軸または二軸スクリュー押出機、バンバリーミキサー 、ブラベンダープラシチコーダートルクレオメーター、バス(Buss)ニーダーま たは他のプラスチック加工装置において成分を溶融混合することによって製造す ることができる。加工温度はLCPの溶融温度に近いかまたはわずかに高い温度 であることが好ましい。LCPの溶融温度がブレンドのために低下されている場 合において、溶融温度とは低下されている溶融温度を意味し、純粋な混合されて いないLCPの溶融温度を意味するのではない。 寸法的回復性物品は、当技術で公知である種々の方法によって本発明の組成物 から製造することができる。組成物を、例えば、射出成形または押出によってL CPの融点よりも高い温度(前記のようにいずれかの低下のために調節した温度 )で所望の寸法的安定性形態に溶融成形する。本発明者らは、溶融成形工程時に 組成物を少なくとも1000sec-1、好ましくは少なくとも3000sec-1の剪断 応力に付した場合に、得られる物品が所望の低い線膨張係数を示し、かつ寸法的 回復性物品に必要である実質的な伸び(典型的には少なくとも100%)を維持 することを見出した。剪断応力とは、特性流動長さでブレンドの平均速度を割っ たものを意味する。 以下に説明するように、組成物にLCPを含有させることは、最終生成物に改 良性質を生じさせることに加えて、溶融成形工程における利点をも与える。本発 明者らは、LCPの存在が、溶融加工中において減少された溶融粘度および低い ヘッド圧を与えることを見い出した。 本発明の組成物は、好ましくは変形工程後の放射線照射によって架橋すること ができる。照射工程において使用する線量は、約50メガラドよりも低く、ポリ マーが過剰な照射によって分解しないことが確実になる。使用する線量は、高い 照射線量によって分解するポリマーの傾向にバランスさせ、所望の架橋度に依存 する。好適な線量は、一般的に2〜40メガラド、例えば2〜30メガラド、好 ましくは3〜20メガラド、特に4〜25メガラド、特別には4〜15メガラド である。電離線照射は、例えば、電子線からの加速電子または放射線源からのガ ンマ線の形態であってよい。照射は、一般的にほぼ室温で行うが、より高い温度 を使用してもよい。 寸法的回復形状への物品の変形は、米国特許第3,086,242号(Cook、1 963年)および米国特許第3,397,372号(Cook、1971年)に記載さ れているような方法によって行うことができる。これら文献の開示を本明細書に おいて参照として組み込む。初めの寸法的に安定な形状は、例えば、押出チュー ブを(例えば、内部空気圧または外部真空の適用によって)熱いまま寸法的不安 定形状に膨張させる連続的工程における一時的形状であってよいが、他の場合に おいて、予め形成した寸法的安定物品を別の段階において寸法的不安定形状に変 形する。例えば、チューブ状物品は、熱い流体の浴において加熱して、熱いチュ ーブ状物品にマンドレルを挿入することによって変形してよい。変形後、変形物 品を、変形形状が安定である低い温度に冷却する。冷却工程時の回復を、空気圧 または機械的手段のような拘束を使用することによって防止する。低い温度に冷 却後、拘束を除去する。 本発明の組成物から製造した寸法的回復性物品において、変形温度は、マトリ ックスポリマーの溶融温度よりも高く、(いずれかの低下のために調節した)L CPの溶融温度よりも低いことが好ましい。マトリックスポリマーが結晶性ビニ リデンフルオライドポリマーである場合に、変形温度は、典型的には、160〜 3 00℃である。 前記のように、本発明の組成物から製造した寸法的回復性物品は、0.5%よ りも小さい長手方向における予想外に小さい回復を示し、一方、対応する半径方 向回復は、100よりも大きい。加えて、優れた機械的性質、例えば、モジュラ スをも示す。 本発明者らは、LCPをマイクロフィブリルとしてマトリックスポリマーに分 散して補強効果を与えることを見い出した。さらにマイクロフィブリルは、溶融 加工時における剪断力のために、長手方向に整列する傾向を有する。図1を参照 すれば、これは、長手方向に配向したLCP繊維を示すブレンドの長手方向断面 図の1560倍に拡大した電子顕微鏡写真である。繊維の平均直径は約1.5μm であり、アスペクト比は100:1(L:D)のオーダーである。図2は、LC Pマイクロフィブリルが結晶性ビニリデンフルオライドポリマーのマトリックス から突出しているブレンドの(わずかな角度での)断面図を示す2000倍の電 子顕微鏡写真である。それぞれの図において、底部の白色の棒は参照のために、 長さ10μmを示す。 以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、実施例は本発明を限定す るものではない。実施例1 特定の好ましい材料を使用して、本発明のブレンドを製造する使用可能な方法 は以下の通りである。初めに、ビニリデンフルオライドポリマー(カイナー45 0、アトケムから市販されている実質的にホモポリマー性の結晶性ビニリデンフ ルオライドポリマー)のマスターバッチを199℃(390°F)でバンバリー ミキサーのようなバッチミキサーを使用して溶融調製した。マスターバッチの組 成を表Iに示す。 次いで、15rpmのスクリュー速度および199℃(390°F)の溶融温度 で可塑化押出機でマスターバッチをペレット化した。次に、150rpmのスクリ ュー速度、500psiのダイ圧力および304℃(580°F)の溶融温度で共 回転二軸スクリュー押出機において、マスターバッチを表IIに示す割合で、LC P(ベクトラ950)と混合した。 285℃(545°F)の溶融温度で一軸スクリュー押出機を使用してブレン ドをチューブ状形材に押し出した。チューブ状形材は、2.24mm(0.088イ ンチ)の内径および0.29mm(0.0115インチ)の肉厚を有していた。形材 を76.2m/分(250フィート/分)の速度で押し出した。ダイにおける溶融 物の剪断速度は、3200s-1であった。延伸比は1.36であった。 次いで、チューブ状形材を6メガラドの線量で電子線に照射することによって 架橋した。次いで179℃(355°F)の温度で真空膨張機を使用してチュー ブを初めの直径の3倍で膨張させた(400%膨張)。実施例2 標準パイナップル混合スクリューを有する一軸押出機を使用して、実施例1の ブレンドを製造した。表IIのブレンドを表Iのマスターバッチと等量で混合し、 実施例1に比較してLCPの量が半分である最終ブレンドを製造した。次いで、 このブレンドを押し出し、実施例1のように膨張させた。結果を表IIIに示す。 a コントロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI C08L 23/04 LCX 7107−4J //(C08L 27/16 101:12) (C08L 23/04 101:12) (72)発明者 ロー、アルドリッチ・エヌ・ケー アメリカ合衆国 94303 カリフォルニア、 パロ・アルト、アマリーロ・アベニュー 1067番 (72)発明者 レオン、チク−ウェン アメリカ合衆国 94303 カリフォルニア、 パロ・アルト、ウェスト・ベイショア・ロ ード 2466―2番

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(a)結晶性ビニリデンフルオライドポリマーおよびポリエチレンから成 る群から選択されたマトリックスポリマー85〜96重量部、(b)液晶ポリマ ー2〜4重量部、好ましくは3〜4重量部、(c)放射線架橋促進剤1〜10重 量部、ならびに(d)熱分解阻害剤0.05〜1重量部からなるブレンドを含んで 成る放射線架橋性組成物。 2.マトリックスポリマーが結晶性ビニリデンフルオライドポリマーである請 求の範囲第1項に記載の放射線架橋性組成物。 3.マトリックスポリマー100重量部当たり、1〜50重量部のエラストマ ーをさらに含有する請求の範囲第1項に記載の放射線架橋性組成物。 4.寸法的回復性物品を製造する方法であって、 (i)(a)結晶性ビニリデンフルオライドポリマーおよびポリエチレンから成る 群から選択されたマトリックスポリマー85〜96重量部、(b)液晶ポリマー 2〜4重量部、(c)放射線架橋促進剤1〜10重量部、ならびに(d)熱分解阻 害剤0.05〜1重量部からなるブレンドを含んで成る組成物を準備し; (ii)組成物を成形物品に溶融成形し; (iii)成形物品を架橋し; (iv)成形物品を、マトリックスポリマーの融点よりも高く液晶ポリマーの融点 よりも低い高温に加熱し; (v)成形物品を、高温に保ちながら変形状態に変形し;ならびに (vi)拘束を除去したときに成形物品が変形状態を維持する低温に到達するまで 、成形物品を変形状態に保持する拘束をかけながら物品を冷却する ことを含んで成る方法。 5.組成物においてマトリックスポリマーが結晶性ビニリデンフルオライドポ リマーである請求の範囲第4項に記載の方法。 6.組成物がマトリックスポリマー100重量部当たり、1〜50重量部のエ ラストマーをさらに含有する請求の範囲第4項に記載の方法。 7.溶融成形を少なくとも1000sec-1の剪断速度で行う請求の範囲第4項 に記載の方法。 8.チューブ状の成形した寸法的回復性物品を形成する請求の範囲第4項に記 載の方法。 9.変形工程において、少なくとも100%で半径方向にチューブ状成形寸法 的回復性物品を変形する請求の範囲第10項に記載の方法。 10.(a)結晶性ビニリデンフルオライドポリマーおよびポリエチレンから 成る群から選択されたマトリックスポリマー85〜96重量部、(b)液晶ポリ マー2〜4重量部、(c)放射線架橋促進剤1〜10重量部、ならびに(d)熱分 解阻害剤0.05〜1重量部からなる架橋ブレンドを含んで成る寸法的回復性物 品。 11.マトリックスポリマーが結晶性ビニリデンフルオライドポリマーである 請求の範囲第10項に記載の寸法的回復性物品。 12.チューブ状形状を有している請求の範囲第10項に記載の寸法的回復性 物品。 13.完全な回復時に、0.5%よりも小さい長手方向の回復および100% よりも大きい半径方向の回復を有する請求の範囲第14項に記載の寸法的回復性 物品。
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