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JPH0726311B2 - ポリテトラフルオロエチレンとシリコーンエラストマーとのフィブリル化された半相互浸透ポリマー網状構造体の製造方法およびその成形品 - Google Patents
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JPH0726311B2 - ポリテトラフルオロエチレンとシリコーンエラストマーとのフィブリル化された半相互浸透ポリマー網状構造体の製造方法およびその成形品 - Google Patents

ポリテトラフルオロエチレンとシリコーンエラストマーとのフィブリル化された半相互浸透ポリマー網状構造体の製造方法およびその成形品

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JPH0726311B2
JPH0726311B2 JP62506339A JP50633987A JPH0726311B2 JP H0726311 B2 JPH0726311 B2 JP H0726311B2 JP 62506339 A JP62506339 A JP 62506339A JP 50633987 A JP50633987 A JP 50633987A JP H0726311 B2 JPH0726311 B2 JP H0726311B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、ポリテトラフルオロエチレンとシリコーン
エラストマーとの半相互浸透ポリマー網状構造体を含む
新規な組成物、そのような組成物の製造方法、およびそ
のような組成物から形成される成形品に関する。さらに
詳しく述べるならば、この発明は、（１）多量の未焼結
未フィブリル化粒状ポリテトラフルオロエチレン分散樹
脂および少量の（Ａ）炭化水素液および（Ｂ）アルケニ
ル不飽和を有するポリジオルガノシロキサン、オルガノ
水素ポリシロキサン架橋剤、前記ポリシロキサンの架橋
を促進するための触媒、および接触反応の抑制剤から本
質的になる付加硬化性シリコーン組成物の混合物を緊密
にブレンドし、（２）前記ブレンドを押出可能な形に成
形し、（３）前記ブレンドをダイを介して二軸方向押出
しして不規則にフィブリル化された構造を有する成形品
とし、（４）前記炭化水素液を蒸発させ、前記シリコー
ン組成物を硬化させて前記フィブリル化された押出物構
造を含む硬化されたシリコーンエラストマーとポリテト
ラフルオロエチレンの半相互浸透ポリマー網状構造を生
じさせることにより製造される組成物に関する。
先行技術の開示 米国特許第3315020（ここにその開示を参照する）に
は、未焼結の状態であるけれども、シートの主平面のす
べての方向に高い伸度および強度を有する、二軸方向に
フィブリル化されたポリテトラフルオロエチレンのシー
ト状製品を製造する方法が開示されている。この方法に
おいては、比較的大きな円柱状の、圧縮された未フィブ
リル化分散グレードのポリテトラフルオロエチレン（PT
FE）粒子が連続する２つのオリフィスを有するダイを通
過せしめられる。第１のオリフィスは円形、正方形また
は長方形のオリフィスであり、第２のオリフィスは細長
いスリットの形のオリフィスである。粒状PTFEのこの押
出は、例えば、ケロシン、VM＆Ｐナフサおよびイソバー
ル（Isobars）の如き有機流体滑剤の圧縮粒子と予備混
合することにより補助される。得られる押出物は部分的
に揮発性有機液で飽和されたPTFEの二軸延伸フィブリル
化構造を有する連続シートを与える。所定の処理条件下
において、炭化水素はPTFEシートをさらに処理する前
に、例えば焼結の前に、蒸発せしめられる。この発明の
目的に対しては、二軸方向フィブリル化は米国特許3315
020に開示された押出方法を意味する。PTFE分散グレー
ド樹脂は、未焼結（即ち、327℃以上に加熱されていな
い）であっても、高度に結晶性であり（約95％）、極め
て高い溶融粘度を有し、327℃以上の温度に加熱された
時にPTFE結晶の一部が壊れ、これによってポリマーの非
晶質含量が増加する。そのようなポリマーの加熱および
引き続く327℃以下の温度への冷却は、焼結PTFEを与え
る。形状を保持したままで成形された未焼結PTFE構造物
を焼結すると、ポリマーに対する熱硬化作用が得られ、
形状の保持が可能となる。
分散グレードPTFE樹脂の二軸方向フィブリル化のプロセ
スにおいて、押出圧力は経済的な理由ならびに品質的な
理由から低い方が望ましい。ダイの構造、ダイのオリフ
ィス面積に対するプレフォーム断面積の比（減速比）、
押出速度および滑剤の量は所定のPTFE樹脂がダイを通過
せしめられるのに必要な圧力を決定する。しかしなが
ら、過剰の潤滑によって低い圧力を達成しようとする安
易な試みは有害である。押し出された材料は機械方向に
過剰延伸され、横方向強度の明らかな低下を生ずること
となる。また、過剰の滑剤が蒸発される時に、配向を有
する他の構造を残留せしめることなく気孔が形成され、
これによって強度の低下が生じる。おそらく、過剰な潤
滑の最も顕著な問題は、押出物の軟化が生じるというこ
とに過ぎないけれども、これによって次の処理、例え
ば、カレンダー処理および延伸が厳しく制限されること
となる。
連続二軸方向フィブリル化PTFE押出物のカレンダー処理
は、通常、押出物がまだ炭化水素滑剤を含んでいる間に
行われ、所定の距離をもって隔てられたロール間の圧縮
およびこれによる引き伸ばしを含む。通常、押出し物
は、次いで、炭化水素滑剤が妥当な時間内に安全に蒸発
されるであろう温度に加熱される。管用ねじシーラント
の製造においては、押出物の追加の延伸が、乾燥された
材料に対してまたはまだ炭化水素滑剤を含む材料に対し
て、差速ローラーを用いる直線的な延伸により達成され
る。微孔質PTFE膜の製造においては、二軸方向フィブリ
ル化プロセスの直線的な延伸押出物に対して、テンター
等の如き装置により追加の横方向延伸が与えられる。こ
のようにして製造される膜は、通常、327℃以上に加熱
され、次いで冷却されて焼結が行われる。
二軸方向フィブリル化PTFE押出物の特性を改良する先行
技術のプロセスにおいては、十分な横方向延伸を促進す
るためにフィブリル化された材料の十分な配向を有する
均一な押出物を製造しようとする時に困難が生じる。こ
の困難の１つの理由は、直線的に延伸された材料に固有
の低い横方向伸度である。これらの困難の例は米国特許
4187390に見出される。
発明の概要 我々は、PTFEの二軸方向フィブリル化の先行技術のプロ
セスは、増大された強度および均一性を有する、PTFEお
よび硬化されたシリコーンエラストマーの二軸方向フィ
ブリル化半相互浸透ポリマー網状構造を含む新規な製品
を製造するように変更することができるということを、
予期せず、見出したのである。そのような製品は、微孔
質PTFEテープおよびフィルムの機能に匹敵する機能を有
する、延伸され、焼結された最終製品の製造を可能にす
る。この発明の製品は、それらの製品が製造される出発
原料とは明らかに異なる特性を有する。
図面の簡単な説明 図面は、この発明の方法により製造された成形品の走査
電子顕微鏡写真である。
発明の詳細な説明 この発明の方法における第１の工程は、多量の未焼結未
フィブリル化粒状PTFE分散樹脂と少量の（Ａ）炭化水素
液および（Ｂ）アルケニル不飽和を有するポリジオルガ
ノシロキサン、オルガノ水素ポリシロキサン架橋剤、前
記ポリシロキサンの架橋を促進する触媒、および接触反
応の抑制剤から本質的になる付加硬化性シリコーン組成
物との混合物を緊密にブレンドすることである。この混
合物は、PTFE分散樹脂の実質的に剪断を避けるために、
液体−固体ブレンダーを用いてまたはジャータンブリン
グによってブレンドされるべきである。
適当な未焼結および未フィブリル化PTFE分散樹脂は、E.
I.Du Pont de Nemous＆Co.Inc.によって、TEFLON およ
び6Cの名前で、およびImperial Chemical Industriesに
よって、FLUON CD1、CD123およびCD525として製造され
ているものである。
本発明の実施に有用な典型的なアルケニル含有ポリジオ
ルガノシロキサンは、例えば米国特許4061609（Bobea
r）の教示に従う、25℃において100000000センチポイズ
までのまたはそれ以上の粘度を有することができる。25
℃で約500〜50000センチポイズ、特に25℃で約3000〜60
00センチポイズの粘度を有するアルケニル含有ポリシロ
キサンを用いる場合に優れた結果が得られるということ
が見出された。
本発明に用いることのできるオルガノ水素ポリシロキサ
ンは、線状または樹脂状であってよく、25℃において約
25〜10000センチポイズの粘度を有し、25℃で約100〜10
00センチポイズであるのが好ましい。
硬化触媒は、有機過酸化物または貴金属含有材料のいず
れであってもよい。適当な有機過酸化物は、過酸化ジベ
ンゾイル、ビス−2,4−ジクロロベンゾールパーオキシ
ド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5
−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、およびジクミ
ルパーオキシドを含む。貴金属含有触媒は、ロジウム、
ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムおよ
び白金からなる金属に基づくものであってよい。例え
ば、米国特許3159601および3159662（Ashby）、米国特
許3220970（Lamoreaux）、米国特許3814730（Karsted
t）、および米国特許3516946（Modic）に教示される如
き、白金金属錯体を触媒として用いるのが特に好まし
い。
特に好ましい態様においては、付加硬化性のシリコーン
組成物は、さらに、米国特許3284406（Nelson）または
米国特許3436366（Modic）に開示されたタイプの強化用
オルガノポリシロキサン樹脂を含む。簡単にいえば、そ
のような樹脂はSiO2単位、（CH3）3SiO0.5単位および
（CH3）２＝CH）SiO0.5単位の、およびSiO2単位、（C
H3）3SiO0.5単位および（CH3）（CH2＝CH）SiO単位のコ
ポリマーである。特に好ましいオルガノポリシロキサン
樹脂は、単官能価シロキサン単位、二官能価シロキサン
単位またはその両者の上にビニル不飽和を有するMDQ樹
脂である。そのような強化用オルガノポリシロキサン樹
脂の使用は、アルケニル含有ポリジオルガノシロキサン
の粘度が25℃において約5000センチポイズより小さい場
合に特に望ましい。
また、いかなる鎖延長および／または強化用フィラーを
含んでいてもよい。ヒュームドシリカは強化用フィラー
として特に有効であることが認められた。
本発明の他の特に好ましい態様においては、付加硬化性
シリコーン組成物は、また、抑制剤および接着促進剤の
両方の機能を果たすシランまたはポリシロキサンを含
む。そのような組成物の１つは、米国特許3759968（Ber
ger外）において、マレエートまたはフマレート機能シ
ランまたはポリシロキサンとして記載されている。抑制
剤としてのみ有効な組成物は米国特許4256870（Eckber
g）および4061609（Bobear）に開示されている。他の適
当な抑制剤は当業者に自明であろう。
さらに、シリコーンは、縮合硬化性シリコーン組成物で
あってよい。一般に、縮合硬化性シリコーン組成物は、
１液または２液として得られ、（１）末端加水分解性
基、例えば、ヒドロキシルまたはアルコキシルを有する
ポリジオルガノシロキサン、および（２）縮合硬化を促
進する触媒を含む。そのような組成物は、例えば、米国
特許3888815（Bessmer外）に記載されているように、当
業者に周知である。
あるいは、ポリシロキサン網状構造体は、下記一般式を
有するシランの加水分解縮合重合によって製造すること
ができる。
Ｙ−Si−（OX）３ 上式中、Ｘはそれぞれ独立に水素、アルキル基、ヒドロ
キシアルキル基、アルコキシアルキル基、およびヒドロ
キシアルコキシアルキル基からなる群から選ばれ、Ｙは
アルキル基、OX（ここでＸは前記規定に同一のものを表
す）、またはアミノまたは置換アミノ基である。加水分
解性の基を有するシランの、相互浸透ポリマー網状構造
体のポリシロキサン網状構造を形成するための使用は、
米国特許4250074（Foscante外）においてより詳しく記
載されている。
炭化水素液は、VM＆Ｐナフサ、アイソバーおよびケロシ
ンであるのが適当である。
少量の炭化水素液および付加硬化性シリコーン組成物
は、ともに、この発明の方法の第１の工程において、PT
FE粒子のために滑剤として機能し、従って過剰の滑剤の
公知の問題を避けるように注意して用いなければならな
い。しかしながら、２重量％程度の少量の付加硬化性シ
リコーン組成物がブレンド中に配合される場合、押出圧
力は炭化水素液とPTFE分散樹脂単独のブレンドの場合に
おけるよりもより低くなる。付加硬化性シリコーン組成
物を７重量％のレベルでブレンド中に配合した場合、押
出圧力は56％程度低下された。
この発明の方法の第２の工程においては、ブレンドは、
米国特許3315020に記載されている二軸方向フィブリル
化のプロセスに必要な形態に適合するプレフォーム形状
に圧縮される。
この発明の方法の第３の工程においては、プレフォーム
ブレンドのペースト状の押出が、米国特許3315020に記
載の如き公知の２軸方向フィブリル化方法で実施され
る。
この発明の方法の第４の工程においては、ブレンド中に
含まれる炭化水素液は蒸発され、これと同時にまたはそ
の後で、シロキサン架橋反応のための触媒が活性化さ
れ、これによって二軸方向フィブリル化押出物の形で、
硬化されたシリコーンエラストマーおよびポリテトラフ
ルオロエチレン半相互浸透ポリマー網状構造体が得られ
る。
例１ 下記の硬化性シリコーン組成物を製造する。
重量部 ビニルＮ停止ポリジメチルシロキサン（3500cps、25
℃） 68.2 MDQシリコーン樹脂ブレンド 22.7 ジメチルビニルシロキサン樹脂ブレンド 8.2 ビス（トリメトキシシリルプロピル）マレエート 0.9 Lamoreaux白金触媒 10p.p.m. この硬化性シリコーン組成物をFLUON CD123グレードの
ポリテトラフルオロエチレン分散樹脂およびVM＆Ｐナフ
サと下記のようにして一緒にした。
５のシリコーン/VM＆Ｐナフサ/PTFE分散グレード樹脂ブ
レンドおよび１のVM＆Ｐナフサ/PTFEブレンドを液体−
固体ブレンダーを用いて製造した。得られたブレンドを
円柱状に圧縮し、円形のオリフィスおよび900:1の減速
比を有するダイから押し出した。得られたビーズ状の押
出物は表１に示す押出圧力を必要とした。表１からわか
るように、押出圧力は、少量の硬化性シリコーンポリマ
ーの添加により、実質的に低下され、押出物サンプルの
すべてが肉眼にとって同一であると認められ、PTFE分散
グレード樹脂押出物の通常の感触を有していた。サンプ
ル５および６はそれぞれサンプル２および３と比較した
場合に、有機滑剤含有量の減少のために、押出圧力の増
加を示す。
例２ ３のケロシン/PTFE分散グレード樹脂ブレンドおよび４
のシリコーン／ケロシン/PTFE分散グレード樹脂ブレン
ドを、液体−固体ブレンダーおよび例１のシリコーン組
成物およびPTFE樹脂を用いて製造した。得られたブレン
ドを円柱状のプレフォームに圧縮し、米国特許3315020
に記載された二軸方向フィブリル化を達成するために構
成されたダイから押し出した。サンプル２−１、２−
２、２−３および２−４の押出物を５ミルの厚さにカレ
ンダー処理し、サンプル２−５、２−６および２−７を
４ミルの厚さにカレンダー処理した。各押出物を310゜
Ｆ〜320゜Ｆで加熱して、ケロシンを蒸発させ、シリコ
ーンエラストマーを硬化させた。押出条件および押出物
の物理的特性を表２に示す。サンプル番号２−１、２−
２、および２−５とサンプル番号２−３、２−４および
２−７を比較すると、シリコーンエラストマーを配合し
た押出物の密度は相当するPTFE押出物のそれよりも28％
程度増加されたことがわかる。また、シリコーンエラス
トマーを二軸方向フィブリル化押出物に配合するとシリ
コーンエラストマーを配合しない場合よりも破断前横方
向伸度特性が37.5％程度改善された。
例３ 例２に従って得られた押出物を、テンターを用いて横方
向に延伸した。シリコーンエラストマーを配合したサン
プルを延伸の間約120℃で加熱し、PTFE押出物を延伸の
間175℃で加熱した。得られた微孔質フィルムの物理的
特性を表３に示す。各場合に、シリコーンエラストマー
の配合が機械方向および幅方向の両方において延伸され
た製品の引張強度を増加させるということがわかる。延
伸されたサンプル２−３の走査電子顕微鏡写真を5000倍
で撮影し、図面に示した。写真に見られる不規則なフィ
ブリル化は1.0ミクロン程度の大きい厚さを有する。
例４ 例３に従って製造されたサンプル番号３−６の微孔質フ
ィルムの５片を、例１に述べた硬化性シリコーン組成物
の低臭気性ケロシン溶液により、シリコーン濃度を増加
させながら（2.5％、5.0％、10.0％、15.0％、20.0
％）、15秒間連続的にスプレーした。スプレーおよび溶
剤の蒸発後、サンプルを150℃で15分間硬化させた。表
４は、この発明のポリマー網状構造組成物から形成され
た微孔質フィルム製品のこの硬化シリコーンエラストマ
ー含浸のフィルムの透明性に対する、未処理フィルムと
の比較における、驚くべき効果を示している。これらの
製品の他の物理特性も同様に表４に示されている。
例５ 液体−固体ブレンダーを用いて下記の成分を一緒にブレ
ンドした。
238.4gの例１のシリコーン組成物 238.4gの炭酸カルシウム 2701.3gのPTFE分散グレード樹脂 730.9gのケロシン 得られたブレンドを、次いで、円柱状のプレフォームに
圧縮し、サンプル２−１〜２−４の押出しに用いたダイ
を通して押し出した。3000psiの押出圧力が観測され
た。押出物をカレンダー処理して５ミルの厚さにし、次
いで310゜Ｆ〜320゜Ｆに加熱して、ケロシンを蒸発さ
せ、シリコーンエラストマーを硬化させた。この例か
ら、この発明の方法は、PTFEとシリコーンエラストマー
との充填剤入半相互浸透ポリマー網状構造体の製造に用
いることができるということが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−213739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−98570（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（１）多量の未焼結未フィブリル化粒状ポ
    リテトラフルオロエチレン分散樹脂と少量の（Ａ）炭化
    水素液および（Ｂ）アルケニル不飽和を有するトリジオ
    ルガノシロキサン、オルガノ水素ポリシロキサン架橋
    剤、前記ポリシロキサンの架橋を促進する触媒、および
    接触反応のための抑制剤から本質的になる付加硬化性シ
    リコーン組成物との混合物を均一にブレンドする工程、
    （２）前記ブレンドを押出可能な形に成形する工程、
    （３）前記ブレンドをダイを介して二軸方向押出しして
    不規則にフィブリル化された構造を有する成形押出製品
    とする工程、（４）前記炭化水素液を蒸発させ、前記シ
    リコーン組成物を硬化させて前記フィブリル化された押
    出物構造を含む硬化されたシリコーンエラストマーとポ
    リテトラフルオロエチレンの半相互浸透ポリマー網状構
    造を生じさせる工程を含む、ポリテトラフルオロエチレ
    ンとシリコーンエラストマーの半相互浸透ポリマー網状
    構造体の製造方法。
  2. 【請求項２】成形された押出物製品をカレンダー処理し
    て均一な厚さにすることをさらに特徴とする、請求の範
    囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】付加硬化性シリコーン組成物の量が、ポリ
    テトラフルオロエチレン、炭化水素液および付加硬化性
    シリコーン組成物の混合物の少なくとも２重量％を占め
    る、請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】工程（１）の混合物がさらに少量の炭酸カ
    ルシウムを含む請求の範囲第１項記載の方法。
  5. 【請求項５】ポリテトラフルオロエチレンとシリコーン
    エラストマーとの半相互浸透ポリマー網状構造体であっ
    て、前記シリコーンエラストマーがアルケニル不飽和を
    有するトリジオルガノシロキサンとオルガノ水素ポリシ
    ロキサンとの架橋反応生成物を含む網状構造体。
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