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技術 高いメルトフロー性のフルオロポリマー組成物

出願人 アーケマ・インコーポレイテッド
発明者 ジェームズ・ティー・ゴールドバックジェイムズ・ジェイ・ヘンリーショーン・エム・ステイブラージェローム・ショーヴォー
出願日 2015年5月19日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2016-568617
公開日 2017年6月15日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-515960
状態 特許登録済
技術分野 高分子組成物 付加系(共)重合体、後処理、化学変成 積層体(2) 不織物
主要キーワード 付随装置 パイプコネクタ フルオロポリマー繊維 VDFモノマー 添加モード 摩擦電気系列表 非混和性物質 計量スクリュー
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課題・解決手段

本発明は、低い溶融粘度を有する、極めて高いメルトフロー性のフルオロポリマー組成物に関する。そのフルオロポリマーは、5kDa〜200kDaの低分子量と、232℃、100s-1で2キロポワズ(kP)未満の溶融粘度とを有している。その高いメルトフロー性のフルオロポリマーの用途の一つは、メルトブローン不織布材料のために有用な、極めて小さな直径の繊維の形成である。9ミクロン未満、好ましくは500〜2000nmの繊維直径を製造することができる。

概要

背景

不織布の分野は、極めて多くの各種原料から成っており、それらは、織物でも編み物でもなく、物理的な交絡によるか、または化学的機械的、熱的または溶媒処理によって結合された長繊維で構成されている。不織布は、それらの繊維を製造し、それらを結合させて夫な繊維ウェブとするのに使用された方法で分類される。

不織布は、多くの分野、たとえば乾式および湿式濾過使い捨ての手術着、拭い布、おむつ、および吸収剤消音、ならびに多層テクスタイルなどに用途を見出している。各種所定の用途のための不織布の選択は、対象となっている製品の、物理的、化学的性能および要求コストによって決まる。多くの場合、それらの要求は、相互に関わり合い、一つの領域と他の領域での増減が、トレードオフの関係になる。

不織用のメルトブローン繊維は一般に、低粘度(高メルトフロー速度)の熱可塑性プラスチックを、ダイの中の開口部または配列された開口部を通過させて溶融押出しし、それに続けて、紡糸延伸カレンダー加工するか、または付随装置を用いて、その押出し物移動式引き取り装置に吹き付けて、物理的に交絡された繊維ウェブを発生させることによって形成される。次いでそれらの繊維ウェブを、後加工、たとえば、熱、超音波エネルギー溶媒への曝露、他の材料を用いたコーティング、およびその機械的靱性を増大させるための物理的な圧縮などにより、さらなる加工を加えることができる。

樹脂メルトフロー性が、可能な加工のタイプと、製造される繊維の特性とを支配する。樹脂のメルトフロー性が、繊維直径、形状、密度、およびウェブの厚みなどのような、最終的な性能に影響する。そのことによって、繊維の性能が、材料の性質、たとえば濾過保持性能、(空気または液体の)通過速度、および機械的な靱性などに反映される。メルトブローンプロセスによって得られる典型的な繊維直径は、2〜8ミクロンの範囲とすることができる(米国特許第7,989,369号明細書)。

ナノスケール(1ミクロン未満)の直径の繊維を有する、ナノ繊維ウェブが、それらの高い表面積、小さな細孔径、およびその他の特性から、望まれている。そのような物質を製造するには、ミクロ繊維で使用されるものよりも、ほぼ1桁高メルトフロー値を有する樹脂が必要とされる。この超高メルトフロー性を有する樹脂の入手性は、極めて限られていて、ポリプロピレンおよびポリブチレンテレフタレートが挙げられる。化学的、熱的、酸化抵抗性が厳しい多くの用途では、それらの材料クラスでは不十分である。

フルオロポリマー、特にポリフッ化ビニリデンは、多くの好ましい物理的性質を有しているために、多くの用途において好適な材料となっている。ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、顕著な靱性および高い弾性を有し、高い耐薬品性耐候性耐浸透性、および難燃性を有している。

Arkema Inc.製のKYNAR(登録商標)705フルオロポリマー樹脂は、260℃、100s-1のキャピラリーレオメトリー法で約3.0kPのメルトフロー性を有しており、5〜25ミクロンの範囲の直径を有する繊維を製造することができる。

概要

本発明は、低い溶融粘度を有する、極めて高いメルトフロー性のフルオロポリマー組成物に関する。そのフルオロポリマーは、5kDa〜200kDaの低分子量と、232℃、100s-1で2キロポワズ(kP)未満の溶融粘度とを有している。その高いメルトフロー性のフルオロポリマーの用途の一つは、メルトブローン不織布材料のために有用な、極めて小さな直径の繊維の形成である。9ミクロン未満、好ましくは500〜2000nmの繊維直径を製造することができる。

目的

メルトブロープロセスによってナノ繊維を製造するのに使用可能な高いメルトフロー性のフルオロポリマーが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

少なくとも60重量パーセントの1種または複数のフルオロモノマーを有するフルオロポリマーを含むフルオロポリマー組成物であって、前記フルオロポリマーが、100s-1および232℃で平行板レオロジー法で測定して0.01〜2.0kPの溶融粘度を有し、かつGPC法により測定し、ポリメタクリル酸メチルPMMA)の狭い標準に関連させて15,000〜200,000Daltonの重量平均分子量を有する、フルオロポリマー組成物。

請求項2

前記フルオロポリマーが、100s-1および232℃で平行板レオロジー法で測定して0.02〜1.0kPの溶融粘度を有し、かつGPC法により測定し、PMMAの狭い標準に関連させて15,000〜140,000Daltonの重量平均分子量を有する、請求項1に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項3

前記フルオロポリマーが、100s-1および232℃で平行板レオロジー法で測定して0.03〜0.5kPの溶融粘度を有し、かつGPC法により測定し、PMMAの狭い標準に関連させて15,000〜100,000Daltonの重量平均分子量を有する、請求項1に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項4

前記フルオロモノマーが、フッ化ビニリデン(VDF)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ジクロロジフルオロエチレンヘキサフルオロプロペン(HFP)、フッ化ビニル(VF)、ヘキサフルオロイソブチレン(HFIB)、ペルフルオロブチルエチレン(PFBE)、ペンタフルオロプロペン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン、2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロペンフルオロ化ビニルエーテル(ペルフルオロメチルエーテルPMVE)、ペルフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、ペルフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)、ペルフルオロブチルビニルエーテル(PBVE)、より長鎖ペルフルオロ化ビニルエーテルを含む)、フルオロ化ジオキソール、C4およびそれよりも高級の部分フルオロ化もしくは完全フルオロ化アルファオレフィン、C3およびそれよりも高級の部分フルオロ化もしくは完全フルオロ化環状アルケン、ならびにそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項5

前記フルオロポリマーが、フッ化ビニリデンのホモポリマー、または少なくとも51重量パーセントのフッ化ビニリデンモノマー単位を有するコポリマーのいずれかを含む、請求項4に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項6

前記フルオロポリマーが、65〜99重量パーセントのフッ化ビニリデンモノマー単位と、1〜35重量パーセントのヘキサフルオロプロペンモノマー単位とを含む、請求項4に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項7

前記フルオロポリマーを含み、可塑剤無機充填剤着色剤染料抗酸化剤、相溶性のある非フルオロポリマー、(メタアクリレートのホモポリマーおよびコポリマー、ならびに溶媒からなる群から選択される1種または複数の添加剤をさらに含む、請求項1に記載のフルオロポリマー組成物。

請求項8

請求項1に記載のフルオロポリマー組成物を含む物品

請求項9

前記物品が、9.0ミクロン未満の数平均直径を有する2種以上の繊維を含む、請求項8に記載の物品。

請求項10

前記物品が、50〜5,000ナノメートルの数平均直径を有する2種以上の繊維を含む、請求項9に記載の物品。

請求項11

前記繊維が、500〜2000nmの数平均直径を有する、請求項9に記載の物品。

請求項12

前記繊維が、メルトブロープロセスによって形成される、請求項9に記載の物品。

請求項13

前記物品が、500〜2,000nmの数平均直径を有するフルオロポリマー繊維を含む不織布材料である、請求項9に記載の物品。

請求項14

前記不織布材料が、500〜2000nmの数平均直径を有する前記フルオロポリマー繊維を少なくとも1重量パーセント含む複合不織布材料である、請求項13に記載の物品。

請求項15

前記不織布物品が、500〜2000nmの数平均直径を有する前記フルオロポリマー繊維を含み、かつ2.0ミクロンより大きい直径を有するフルオロポリマーから選択される1種または複数の繊維、およびポリエステルポリオレフィンポリ(メタ)アクリレート、ガラス繊維炭素繊維セルロースポリアラミドポリスルホンポリアミドポリイミドポリエーテルポリエーテルケトンポリカーボネートポリエーテルイミドポリ乳酸ポリスチレン系化合物熱可塑性デンプン、およびカーボンナノチューブからなる群から選択される各種の直径の繊維をさらに含む、複合不織布である、請求項13に記載の物品。

請求項16

前記物品が、射出成形された部品である、請求項8に記載の物品。

請求項17

前記物品が、基材に対して接着されている、請求項8に記載の物品。

請求項18

前記基材が、セルロース、ガラス繊維、金属繊維もしくはワイヤー、または非フルオロ化熱可塑性繊維を含む、請求項17に記載の物品。

請求項19

前記フルオロポリマー繊維が、成形されて前記物品となった後に内部架橋されている、請求項13に記載の物品。

請求項20

請求項8の物品を成形するためのプロセスであって、前記物品を、前記物品を成形する途中または前記物品を成形した後のいずれかで、下記のプロセス:a.カレンダー加工、接着、ニードルパンチ交絡延伸プリーツ加工、または帯電化;b.化学的処理電磁照射処理、プラズマ処理、または熱処理;c.切断、摩砕、または細断による小片化;d.プリーツ加工、延伸、または圧縮;e.着色または染色の一つまたは複数にかけるプロセス。

技術分野

0001

本発明は、低い溶融粘度を有する、極めて高いメルトフロー性のフルオロポリマー組成物に関する。そのフルオロポリマーは、5kDa〜200kDaの低分子量と、232℃、100s-1で2キロポワズ(kP)未満の溶融粘度とを有している。その高いメルトフロー性のフルオロポリマーの用途の一つは、メルトブローン不織布材料のために有用な、極めて小さな直径の繊維の形成である。9ミクロン未満、好ましくは500〜2000nmの繊維直径を製造することができる。

背景技術

0002

不織布の分野は、極めて多くの各種原料から成っており、それらは、織物でも編み物でもなく、物理的な交絡によるか、または化学的機械的、熱的または溶媒処理によって結合された長繊維で構成されている。不織布は、それらの繊維を製造し、それらを結合させて夫な繊維ウェブとするのに使用された方法で分類される。

0003

不織布は、多くの分野、たとえば乾式および湿式濾過使い捨ての手術着、拭い布、おむつ、および吸収剤消音、ならびに多層テクスタイルなどに用途を見出している。各種所定の用途のための不織布の選択は、対象となっている製品の、物理的、化学的性能および要求コストによって決まる。多くの場合、それらの要求は、相互に関わり合い、一つの領域と他の領域での増減が、トレードオフの関係になる。

0004

不織用のメルトブローン繊維は一般に、低粘度(高メルトフロー速度)の熱可塑性プラスチックを、ダイの中の開口部または配列された開口部を通過させて溶融押出しし、それに続けて、紡糸延伸カレンダー加工するか、または付随装置を用いて、その押出し物移動式引き取り装置に吹き付けて、物理的に交絡された繊維ウェブを発生させることによって形成される。次いでそれらの繊維ウェブを、後加工、たとえば、熱、超音波エネルギー溶媒への曝露、他の材料を用いたコーティング、およびその機械的靱性を増大させるための物理的な圧縮などにより、さらなる加工を加えることができる。

0005

樹脂のメルトフロー性が、可能な加工のタイプと、製造される繊維の特性とを支配する。樹脂のメルトフロー性が、繊維直径、形状、密度、およびウェブの厚みなどのような、最終的な性能に影響する。そのことによって、繊維の性能が、材料の性質、たとえば濾過保持性能、(空気または液体の)通過速度、および機械的な靱性などに反映される。メルトブローンプロセスによって得られる典型的な繊維直径は、2〜8ミクロンの範囲とすることができる(米国特許第7,989,369号明細書)。

0006

ナノスケール(1ミクロン未満)の直径の繊維を有する、ナノ繊維ウェブが、それらの高い表面積、小さな細孔径、およびその他の特性から、望まれている。そのような物質を製造するには、ミクロ繊維で使用されるものよりも、ほぼ1桁高メルトフロー値を有する樹脂が必要とされる。この超高メルトフロー性を有する樹脂の入手性は、極めて限られていて、ポリプロピレンおよびポリブチレンテレフタレートが挙げられる。化学的、熱的、酸化抵抗性が厳しい多くの用途では、それらの材料クラスでは不十分である。

0007

フルオロポリマー、特にポリフッ化ビニリデンは、多くの好ましい物理的性質を有しているために、多くの用途において好適な材料となっている。ポリフッ化ビニリデン(PVDF)は、顕著な靱性および高い弾性を有し、高い耐薬品性耐候性耐浸透性、および難燃性を有している。

0008

Arkema Inc.製のKYNAR(登録商標)705フルオロポリマー樹脂は、260℃、100s-1のキャピラリーレオメトリー法で約3.0kPのメルトフロー性を有しており、5〜25ミクロンの範囲の直径を有する繊維を製造することができる。

発明が解決しようとする課題

0009

メルトブロープロセスによってナノ繊維を製造するのに使用可能な高いメルトフロー性のフルオロポリマーが望まれている。驚くべきことには、超高メルトフロー性を有する低分子量フルオロポリマーを製造することが可能であり、それらの超高メルトフロー性のフルオロポリマーが、フルオロポリマーナノ繊維を製造するのに有用であることが見出された。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、少なくとも60重量パーセントの1種または複数のフルオロモノマーを含むフルオロポリマーに関するが、ここで前記フルオロポリマーが、100s-1、230℃で平行板レオロジー法で測定して0.01〜2.0kP未満の溶融粘度を有し、GPCで測定して5,000〜200,000Daltonの重量平均分子量を有している。

0011

本発明はさらに、その低溶融粘度フルオロポリマーから形成されるミクロ繊維およびナノ繊維、ならびにそのナノ繊維からメルトブロープロセスによって形成される不織布材料にも関する。本発明はさらに、射出成形プロセスにおける、ニート成分またはブレンド物の主成分としてのそれらの材料の使用にも関するが、ここで、そのプロセスでは、本明細書において記載されるものよりは高い測定溶融粘度を有していると考えられる、当業界で一般的に使用されているものよりも高いメルトフロー性の材料が必要である。そのようなプロセスにおいて本発明の材料を使用することによって、より高い溶融粘度の他のフルオロポリマーを用いては到達不能な、複雑な形状の最終部品の製造が容易となる。

0012

本発明は、メルトブローン不織布材料のための極めて小さな直径の繊維を形成させるため、および射出成形プロセスにおいて有用な、極めて低いメルトフロー性のフルオロポリマーに関する。

0013

本明細書に引用したすべての参考文献は、参照することにより取り入れたものとする。特に断らない限り、分子量はすべて、室温で、DMF/0.003MのLiBr溶媒でのゲル浸透クロマトグラフィーによって測定し、ポリメタクリル酸メチル)の狭い標準較正と対比させた重量平均分子量であり、そしてすべてのパーセントは重量パーセントである。溶融粘度は、230Cでキャピラリーレオメトリー法または平行板レオメトリー法によって測定したものであって、報告した値は、100s-1の剪断速度で測定したものである。

0014

本明細書で使用するとき、「コポリマー」という用語は、2種以上の異なったモノマー単位からなるポリマーを表しており、それらには、2種のコモノマー、3種のコモノマー(ターポリマー)、そして、4種以上の異なったモノマーを有するポリマーが含まれる。それらのコポリマーは、ランダムであってもブロックであってもよく、モノマーが不均一に分布していても、均一に分布していてもよく、そして当業者には一般的に公知のように、ニートなモノマー、溶媒、水性懸濁液または水性エマルションを使用した、バッチ、セミバッチ、または連続プロセスで合成してよい。

0015

フルオロポリマー
本発明の高いメルトフロー性のフルオロポリマーは、フルオロ化モノマーを含むホモポリマーまたはコポリマーである。ポリマー中フッ素を存在させると、耐薬品性が向上し、摩擦係数が低下し、高熱定性で、物質の摩擦電気性が高くなることは公知である。「フルオロモノマー(fluoromonomer)」という用語または「フルオロ化モノマー(fluorinated monomer)」という表現は、アルケン重合に関わる二重結合に結合された、少なくとも1個のフッ素原子フルオロアルキル基、またはフルオロアルコキシ基をその構造中に含む、重合可能なアルケンを意味している。「フルオロポリマー」という用語は、少なくとも1種のフルオロモノマーを重合させることによって形成されるポリマーを意味しており、それには、ホモポリマーおよびコポリマーが含まれ、また熱可塑性および熱硬化性のポリマーの両方が含まれる。熱可塑性ポリマーは、熱をかけることによって流動して、有用な部品成形することができ、それはたとえば金型成形押出し成形プロセスによって実施され、ブローン繊維も含まれる。それに対して、熱硬化性のフルオロポリマーは、それ自体メルトブロー法によって加工することは不可能であるが、熱硬化性ポリマーへの前駆体および熱硬化性ポリマーのオリゴマーを、粘度を調節して、メルトブローが可能である粘度にすることが可能であれば、メルトブローさせることができる。当業者には公知のように、必要があれば、増粘剤を使用してプレポリマーの粘度を高くすることも可能である。逆に、可塑剤または希釈剤を添加して、プレポリマーの粘度を下げることもまた可能である。プレポリマーを共にメルトブローさせたら、次いでそれらを、適切なエネルギー源、たとえば熱、UV照射、e−ビームガンマ線照射などを用いて、硬化させる(官能基を反応させて、架橋させる)ことができる。熱硬化性フルオロポリマーの非限定的な一つの例を挙げれば、フッ化ビニリデンおよびヘキサフルオロプロペンのモノマーを、臭素官能性を有するフルオロモノマーと共に使用する。臭素化フルオロポリマーが、メルトブローできたら、それに続けてあらかじめ添加しておいた熱ラジカル源、または光、UV、電子ビーム、またはガンマ線照射をあてることによってラジカルを発生するものを使用して、その臭素官能性を利用して、ラジカル架橋させる。

0016

フルオロポリマーは公知の手段によって合成することができるが、そのようなものを非限定的に挙げれば、たとえばバルクプロセス、溶液プロセス、懸濁プロセス、エマルションプロセス、および逆エマルションプロセスなどである。当業者には公知のように、フルオロモノマーを重合させるには、フリーラジカル重合が一般的に使用されている。

0017

本発明を実施するのに有用なフルオロモノマーとしては、たとえば以下のものが挙げられる:フッ化ビニリデン(VDF)、テトラフルオロエチレン(TFE)、トリフルオロエチレン(TrFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ジクロロジフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン(HFP)、フッ化ビニル(VF)、ヘキサフルオロイソブチレン(HFIB)、ペルフルオロブチルエチレン(PFBE)、1,2,3,3,3−ペンタフルオロプロペン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン、2−トリフルオロメチル−3,3,3−トリフルオロプロペン、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン、1−クロロ−3,3,3−トリフルオロプロペン、フルオロ化ビニルエーテル(ペルフルオロメチルエーテルPMVE)、ペルフルオロエチルビニルエーテル(PEVE)、ペルフルオロプロピルビニルエーテル(PPVE)、ペルフルオロブチルビニルエーテル(PBVE)、長鎖ペルフルオロ化ビニルエーテルを含む)、フルオロ化ジオキソール、C4およびそれよりも高級の部分フルオロ化もしくは完全フルオロ化アルファオレフィン、C3およびそれよりも高級の部分フルオロ化もしくは完全フルオロ化環状アルケン、ならびにそれらの組合せ。本発明を実施するのに有用なフルオロポリマーとしては、上述のフルオロモノマーの重合反応生成物、たとえばフッ化ビニリデン(VDF)のみを重合させることにより作製されるホモポリマー、またはVDFとHFPのコポリマーが挙げられる。

0018

本発明の一つの実施態様においては、すべてのモノマー単位がフルオロモノマーであるのが好ましいが、フルオロモノマーと非フルオロモノマーとのコポリマーもまた、本発明では考慮されている。非フルオロモノマーを含むコポリマーの場合においては、そのモノマー単位の少なくとも60重量パーセントがフルオロモノマーであり、好ましくは少なくとも70重量パーセント、より好ましくは少なくとも80重量パーセント、そして最も好ましくは少なくとも90重量パーセントがフルオロモノマーである。有用なコモノマーとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:エチレン、プロピレンスチレン系化合物アクリレートメタクリレート、(メタアクリル酸およびそれらからの塩、C4〜C16のアルファオレフィンブタジエンイソプレンビニルエステル、ビニルエーテル、フッ素非含有ハロゲン化エチレン、ビニルピリジン、およびN−ビニル直鎖状および環状アミド

0019

一つの実施態様においては、そのフルオロポリマーには、エチレンモノマー単位が含まれない。

0020

好ましい実施態様においては、そのフルオロポリマーには、重量で大部分のフッ化ビニリデン(VDF)モノマー単位、好ましくは少なくとも70重量パーセントのVDFモノマー単位、より好ましくは少なくとも80重量パーセントのVDFモノマー単位が含まれる。

0021

その他の有用なフルオロポリマーとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)、フルオロ化エチレンビニルエーテル(FEVE)、(ペル)フルオロ化エチレン−プロピレン(FEP)。

0022

フルオロポリマーおよびコポリマーは、公知の方法の溶液重合エマルション重合、および懸濁重合を使用して得ることができる。好ましい実施態様においては、そのフルオロポリマーが、乳化重合を使用して合成されるが、その際の乳化剤(「界面活性剤」)は、ペルフルオロ化されているか、フルオロ化されているか、非フルオロ化であるかのいずれかである。一つの実施態様においては、そのフルオロコポリマーが、フルオロ系界面活性剤を使用しないエマルションプロセスを使用して形成される。非フルオロ化(フルオロ界面活性剤フリーの)界面活性剤の例は、米国特許第8080621号明細書、米国特許第8124699号明細書、米国特許第8158734号明細書、および米国特許第号明細書8338518号明細書に記載されている(すべて、参照することにより、本明細書に取り入れたものとする)。フルオロ化界面活性剤またはペルフルオロ化界面活性剤を使用する乳化重合の場合においては、いくつかの具体的な例(これらに限定される訳ではない)として以下のものが挙げられる:米国特許第2,559,752号明細書に記載されている酸の塩である式X(CF2)n−COOM(式中、Xは水素またはフッ素であり、Mはアルカリ金属アンモニウム置換されたアンモニウム(たとえば、1〜4個の炭素原子アルキルアミン)、または四級アンモニウムイオンであり、nは、6〜20の整数である);式X(CF−)2−CH2−OSO3−M(ここで、XおよびMは上に同じ)のポリフルオロアルカノール硫酸エステル;ならびに式CF3(CF2)n−(CX2)m−SO3M(ここで、XおよびMは上に同じ、nは3〜7の整数、mは0〜2の整数である)の酸の塩、たとえば、ペルフルオロオクチスルホン酸カリウム。フッ化ビニリデンの重合において、ペルフルオロ化ポリエーテルカルボキシレート中性ペルフルオロポリエーテルと組み合わせたマイクロエマルションを使用することは、欧州特許出願第0816397A1号明細書に見出すことができる。界面活性剤の仕込み量は、使用した全モノマー重量規準にして0.05%〜2重量%であり、最も好ましくは界面活性剤の仕込み量が、0.1%〜0.2重量%である。

0023

本発明のフルオロポリマーは低分子量であって、平行板レオロジー法により、100s-1、230℃で測定して、0.01〜2.0kP、好ましくは0.03〜1.0kP、好ましくは0.05〜1.0kP、より好ましくは0.1〜0.8kPの溶融粘度を有している。別な方法として、ASTMD3825に従って、同じ条件下でキャピラリーレオメトリー法を使用することもできる。それら二つの方法は、同程度の結果を与えることが見出された。フルオロポリマーの重量平均分子量は、室温で、DMF/0.003MのLiBr中でのGPCによって測定し、ポリ(メタクリル酸メチル)の狭い標準の較正と対比させて、15,000〜200,000Dalton、好ましくは15,000〜100,000Daltonである。

0024

本発明のフルオロポリマーは、先に説明した方法を使用してGPCにより測定して10,000Da未満の重量平均分子量を有すると定義されるような、オリゴマー性ではない。フルオロモノマーをオリゴマー化させることを可能とする方法は当業者には公知であり、以下の文献に概説されている:米国特許第2856440号明細書、米国特許第2907795号明細書、およびG.Mladenov,et.al.,Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,Vol.44,1470〜1485(2006)。それらの方法には限度があり、極めて低い分子量のオリゴマー性物質のみが生成し、多くの場合、たとえばジヨードペルフルオロアルカンのような極めて高価な出発物質を使用し、大量商業生産には適用できない溶液ベースのプロセス、ならびに反応条件および反応時間を使用している。

0025

本発明の低分子量のフルオロポリマーは、1種または複数の連鎖移動剤を、高分子量エンジニアリングサーモプラスチックを生成させるのに使用される反応プロセスに比較して、高レベルで使用することによって得ることが可能である。有用な連鎖移動剤を非限定的に挙げれば、C2〜C18炭化水素たとえば、エタンプロパン、n−ブタンイソブタンペンタンイソペンタン、2,2−ジメチルプロパンであるが、長鎖のアルカンは、それらの異性体である。有用なものとしてはさらに、以下のものが挙げられる:アルキルおよびアリールエステルたとえば、四酢酸ペンタエリスリトール酢酸メチル酢酸エチル酢酸プロピル酢酸イソプロピルプロピオン酸エチルイソ酪酸エチル、tert酪酸エチルマレイン酸ジエチルグリコール酸エチル、酢酸ベンジル安息香酸C1〜C16アルキル、およびC3〜C18シクロアルキルアルキルエステルたとえば、酢酸シクロヘキシルアルコールカーボネートケトンハロカーボンヒドロハロカーボンたとえば、クロロカーボンヒドロクロロカーボンクロロフルオロカーボンヒドロクロロフルオロカーボンクロロシラン、ならびにアルキルおよびアリールスルホニルクロリドなども、有用な連鎖移動剤と考えられる。一つの好ましい実施態様においては、炭化水素またはエステルが使用される。連鎖移動剤の量は、その反応に組み入れられたモノマー全量の、0.01〜30.0%、好ましくは0.1〜20.0%、最も好ましくは0.2〜10.0%とすることができる。連鎖移動剤は、反応の開始時に全量を一度に添加するか、反応の全体で数回に分けて添加するか、反応の進行に合わせて連続的に添加するか、あるいはそれらの方法を組み合わせて添加してもよい。連鎖移動剤の量および使用される添加モードは、その移動剤活性と、製品で望まれる分子量特性とに依存する。

0026

その溶媒が連鎖移動剤として機能するような溶媒系、または官能的には不活性な溶媒とそれに加えて連鎖移動活性を有する化合物とからの溶媒系の中で、重合を起こさせるということも考えられる。反応を高温で実施すれば、より分子量が低いポリマーが得られるであろうと予想されるし、重合開始剤のレベルを上げても同様であろう。

0027

無機ペルオキシド、酸化剤と還元剤との「レドックス」の組合せ、および有機ペルオキシドを含む、フルオロ化モノマーの重合用として公知の各種適切な重合開始剤を添加することによって、反応を開始させ、維持させることができる。典型的な無機ペルオキシドの例は、過硫酸塩のアンモニウムまたはアルカリ金属塩であり、それらは、65C〜105Cの温度範囲で有用な活性を有している。「レドックス」系は、さらに低い温度で機能することが可能であり、その例としては、酸化体たとえば、過酸化水素t−ブチルヒドロペルオキシドクメンヒドロペルオキシド、または過硫酸塩と、還元体たとえば、還元金属塩、特に鉄(II)塩の組合せ、場合によっては活性化剤たとえばホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム、またはアスコルビン酸と組み合わせたものが挙げられる。重合のために使用することが可能な有機ペルオキシドとしては、ジアルキルペルオキシドペルオキシエステル、およびペルオキシジカーボネートのタイプが挙げられる。ジアルキルペルオキシドの例は、ジ−t−ブチルペルオキシド、ペルオキシエステルの例は、t−ブチルペルオキシピバレートおよびt−アミルペルオキシピバレート、ならびにペルオキシジカーボネートの例は、ジ(n−プロピル)ペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ(secブチル)ペルオキシジカーボネート、およびジ(2−エチルヘキシル)ペルオキシジカーボネートである。フッ化ビニリデンの重合および他のフルオロ化モノマーとの共重合のためにジイソプロピルペルオキシジカーボネートを使用することは、米国特許第3,475,396号明細書に教示されており、さらにフッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレンコポリマーを作成するためにそれを使用することは、米国特許第4,360,652号明細書に示されている。フッ化ビニリデンの重合にジ(n−プロピル)ペルオキシジカーボネートを使用することは、特開昭58−065711号公報に記載されている。重合のために必要とされる重合開始剤の量は、その活性と重合に使用される温度とに関係する。使用する重合開始剤の全量は、一般的には、使用した全モノマーの重量を規準にして0.05%〜2.5重量%の間である。典型的には、最初は、反応を開始させるために十分な重合開始剤を添加し、次いで場合によっては、重合反応を維持させる目的で、都合のよい速度で追加の重合開始剤を添加してもよい。選択された重合開始剤に応じて、重合開始剤は、純品の形、溶液中、懸濁液中、またはエマルション中で添加することができる。具体的な例を挙げれば、ペルオキシジカーボネートは、水性エマルションの形態で添加するのが好都合である。

0028

一つの実施態様においては、長鎖コモノマー、多官能性(コ)モノマー、多官能性連鎖移動剤、多官能性重合開始剤を使用するか、または、ポリマーに対する連鎖移動速度が高くなるようにプロセス条件を調節し、それによってポリマー骨格から分岐成長するための活性部位を備えることによって、分岐ポリマーまたはスターポリマーを生成させる。分岐させることによって、ポリマーの溶融剪断低粘稠化が促され、特に、たとえばミクロ繊維およびナノ繊維を射出成形またはメルトブローするときに経験するような高剪断条件下ではメルトフロー性が大きくなる。

0029

また別の実施態様においては、官能性モノマーを使用するか、または後処理するかのいずれかによって、その低分子量フルオロポリマーが反応性官能基を含むようにすることができる。その官能性ポリマーを加工して有用な物品としてから、それを反応させるかまたは架橋させて、強度を向上させる。当業者には公知のように、架橋させることによって、一般的には、引張弾性率および曲げ弾性率が上昇し、その架橋された物質の溶解性および透過性が低下するが、その物質の最終的な用途によっては、それらすべてが、有利な物理的性質の向上をもたらす可能性がある。

0030

溶融加工することが可能な、本発明のフルオロポリマー組成物には、1種または複数のフルオロポリマーと、場合によっては1種または複数の添加剤とが含まれるが、その添加剤としてはたとえば以下のものが挙げられるが、それらに限定される訳ではない:可塑剤;無機充填剤たとえば、タルク炭酸カルシウム無機繊維ガラス繊維を含む)、炭素繊維、およびカーボンナノチューブ顔料染料抗酸化剤耐衝撃性改良剤;界面活性剤;分散助剤;相溶性が有るかまたは無い非フルオロポリマー;ならびに当業者には公知の溶媒。フルオロポリマー組成物の中で添加剤は、そのフルオロポリマーを規準にして、一般的には40重量パーセントまで、より好ましくは0.01〜30重量パーセント、より好ましくは0.1〜20重量パーセントのレベルで使用される。添加剤は、溶融加工の前、または溶融加工操作の途中に公知の方法によって、フルオロポリマー組成物に導入することができる。

0031

溶融加工
ポリマー樹脂をメルトブローするプロセスは、以前から公知であり、5μm未満の繊維直径を有する繊維の不織ウェブを作成するのに広く使用されている。米国特許第3849241号明細書にも記載されているように、このプロセスは、歴史的には、低メルトフロー性で高粘度のポリプロピレン樹脂インサイチュー部分分解ビスブレーキング)させて、そのような微細繊維を生成させるのに必要な低粘度で高流動性の物質としてきた。最近になって、合成方法が進歩したことによって、ビスブレーキング法を使用しなくても、必要とされる流動性を有するポリプロピレン樹脂を直接的に合成することが可能となった。さらに、文献における例でも、実用的な加工温度範囲で、これら高メルトフロー性のレオロジー的性質に適合するその他のポリマー樹脂を、効率的にメルトブローできることが示された(Ellison,C.J.et.al.,Polymer,48,2007,3306〜3316)。

0032

本発明のフルオロポリマーは、ポリプロピレン樹脂に似たレオロジー的挙動を有している。本発明の高いメルトフロー性のフルオロポリマーは、ポリプロピレンナノ繊維を製造するために現在使用されている装置を、なんらかの変更が必要だとしても、ほとんど変更することなく、使用することができる。

0033

繊維をメルトブローさせて不織布マットを形成させる基本的なプロセスは、米国特許第3,849,241号明細書に記載されており、それには以下の工程が含まれる:a)低粘度(高メルトフロー速度)の熱可塑性プラスチックをメルトブローダイの配列された孔を通して溶融押出しする工程、それに続けて、その押出し物を紡糸、延伸、カレンダー加工、またはブロー成形して、付随装置で移動式引き取りを行って、物理的に交絡された繊維ウェブを生成させる工程。次いでそれらの繊維ウェブを、後加工、たとえば、熱、超音波エネルギー、溶媒への曝露、およびその機械的靱性を増大させるための物理的な圧縮などにより、さらに結合させることができる。

0034

本発明のフルオロポリマーおよびフルオロポリマー組成物を用いて作成したメルトブローン繊維は、10〜9,000ナノメートル(nm)、好ましくは50〜5,000nm、より好ましくは500〜2000nmの数平均直径を有している。1種または複数の非混和性物質を含む個別の繊維として定義される、多成分繊維もまた本発明では考慮されており、本発明の高いメルトフロー性のフルオロポリマーを、類似の溶融流動特性を有する1種または複数の他のポリマーと組み合わせて、ナノスケールの多成分繊維を形成させることもできる。2種以上の異なったポリマー物質の繊維のブレンド物を含むこともまた考えられる。その多成分繊維は、多くの場合、「複合(conjugate)繊維」または「フィブリル化」繊維とも呼ばれている。それらには2種以上の成分が含まれ、それらは多くの場合、非相溶性である。多成分繊維は、単一の繊維の中に異なった熱可塑性プラスチックの性質を組み入れるための手段である。繊維の成分が、繊維の長さ方向に走る多くの独立した連続のミクロフィブリルを構成する。個々のフィブリルは、各種の形状、たとえばくさび状、パイの形状、サイドバイ・サイド、シースコア、コア・シース、バイローバル、またはマルチローバルをとることができる。繊維の断面には、それぞれのミクロフィブリルが非連続相として現れる。海島構造(islandsin the sea)と呼ばれることが多い一つの配列においては、第二のポリマーの連続相の中に、多くの場合10〜500本の、多数のミクロフィブリルが、非連続の個別の円形または卵形のフィブリルを構成している。本発明のフルオロポリマーと共に使用するのに有用な相溶性のあるポリマーとしては、以下のものが挙げられる:ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)、ポリ(メタクリル酸エチル)(PEMA)、ポリ(アクリル酸メチル)(PMA)、ポリ(アクリル酸エチル)(PEA)、ポリ(酢酸ビニル)(PVAc)、ポリ(ビニルメチルケトン)(PVMK)、熱可塑性ウレタンTPU)、熱可塑性デンプン、およびその他の(メタ)アクリル系ポリマー。有用な非相溶性のポリマーとしては、以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:ポリオレフィンたとえば、ポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリアミド(PA)およびコポリアミド(たとえば、PA11、PA12、PA6、PA6,6、PA6,10)、ポリエステルたとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(乳酸)(PLA)、ポリ(エーテル−エーテル−ケトン)(PEEK)、ポリ(エーテルスルホン)(PES)、および先に挙げたその他のフルオロポリマー。多成分繊維は、典型的には、複数の溶融ポリマーを同時かつ連続的に紡糸口金紡糸オリフィスを通過させて、マルチフィブリルストランドを形成させることにより製造される。

0035

さらに、本発明のフルオロポリマーは、先に述べたような各種の基本物質または多成分繊維からなる、繊維のブレンド物を含む物品の中のポリマーの1〜99重量パーセントの間になるようにすることができる。各種の基本物質の繊維は、ガラス繊維、炭素繊維、セルロースポリアラミドポリイミド、ポリエーテル、ポリカーボネートポリエーテルイミド、ポリアミド、またはポリスチレン系化合物からなることができる。

0036

本発明のフルオロポリマーナノ繊維、およびそれらの繊維から形成される不織布材料は、ポリオレフィンおよびポリエステル繊維に勝るいくつかの利点を有していて、そのためいくつかの用途では望ましいものとなることができる。以下で述べる繊維および不織布材料の性質および使用は、これらの繊維の性質および使用を代表するものである。本出願の教示に基づけば、通常の技量を有する当業者ならば、この新規な技術のための他の有用な性質および用途を思い浮かべることができるであろう。
1.耐薬品性。フッ素化学物質の性質から、フルオロポリマーは多くの化学薬品に対して高い抵抗性があることは知られているが、そのような化学薬品としては以下のものが挙げられる:酸、塩基、酸化剤、溶媒、たとえば炭化水素および炭化水素混合物、アルコール、アルキルエーテルおよび芳香族エーテル、塩の水溶液。したがって、繊維およびそれらの繊維から作られた不織布は、毒性物質および腐食性物質のためのフィルターおよび膜(オゾンまたは塩素清浄化されるフィルター/膜も含む);有害物質、高温、またはそれらの組合せと接触する可能性がある被服カバー、および拭い布として有用である。
2.難燃性。フルオロポリマーは、不織布材料の製造に一般的に使用されているポリオレフィンまたはポリエステルよりもはるかに高い難燃性を有している。フルオロポリマーのナノ繊維材料は、不織布が使用される領域における火炎に対して、より高い保護作用を与えることができる。
3. より高い溶融温度。本発明のフルオロポリマーナノ繊維の不織布は一般的に、より一般的なポリオレフィンおよびポリエステルの融点よりも高い融点を有していて、そのため、それらの物質をより高温の用途で使用することが可能となる。
4.帯電化。不織布は帯電させることが可能であり、それによって、汚れまたはその他の粒子をより強力に引きつけることが可能となる。ほとんどのフルオロポリマーは、摩擦電気系列表で低い位置にあるので、それらはより高い電荷を保持することが可能となり、その結果、汚れおよびその他の粒子の強力な誘引体として機能するので、清浄化および除塵用途のため、さらには微粒子捕捉、除去するためのエアフィルターにおいて極めて有用となる。

0037

本発明のナノサイズのフルオロポリマーは、ミクロフルオロポリマー繊維よりも高い表面積を有しているので、それらよりも有利であり、そのため、膜およびフィルターのためには、より有用となっている。

0038

本発明のメルトブローン材料の用途およびさらなる加工もまた、考慮されている。それらには以下のものが含まれるが、これらに限定されている訳ではない:当業者には公知のような、カレンダー加工による加熱接着ホットメルト接着剤、点接着、または超音波溶着。さらに、化学的処理を実施して、繊維を膨潤させるための溶媒処理を含めてその物質の最終的な性質を向上させたり、粘着性を導入したり、基材またはその他の物質に対する接着性を向上させたりする。さらには、ニードルパンチ、空気、水、またはその他の媒体を使用した交絡、延伸、プリーツ加工、圧縮、または帯電化などの、機械的処理を加えてもよい。さらに、化学エッチングプラズマコロナ処理、加熱、UVまたはその他の電磁照射などで表面処理を行って、他の官能性化合物を化学的に付着させるために繊維の外部に化学的官能性を与えたり、他の物質への接着性を改良したりしてもよいとも考えられる。次いで、その未処理または処理済みの材料を、切断または摩砕して、当業者には公知のようなステープルファイバーとして有用な小片とすることも可能である。本発明の組成物を使用して作成した繊維質材料を、特定の用途に応じて機械的な支持体またはその他の機能材としての基材に貼り付けるということもまた考えられる。それらの基材としては以下のものが挙げられるが、これらに限定される訳ではない:セルロース系材料/紙、ポリオレフィンのフィルムまたは繊維のウェブ、ポリエステルのフィルムまたは繊維のウェブ、その他のフルオロ化フィルムまたは繊維のウェブ、熱硬化性物質のフィルムまたはウェブ、およびガラスセラミックまたは金属繊維マットまたはウェブ、ならびに、当業者に公知の方法によって共紡糸または交絡により生成するこれらの各種の例の機械的ブレンド物。上述の最終的な材料の仕上げおよび用途としては、以下のものが挙げられる:折りたたみ加工/プリーツ加工、延伸、圧縮、帯電化、さらにはPVDFまたは、本明細書において先に述べたVDFその他のフルオロモノマーとのコポリマーから作られたハウジング(ここで前記ハウジングは、PVDFまたは、本明細書において先に述べたVDFその他のフルオロモノマーとのコポリマーから作られたキャップを用いてシールされている)の中へのそれらの材料の導入。さらに、本発明のポリマーを使用して製造された材料のウェブを、当業者には公知のようにして、マスターバッチを使用した押出し工程の途中か、または後加工工程で、顔料および染料を組み入れて着色することもまた可能であるとも考えられる。

0039

実施例1:
内容積2Lの高圧オートクレーブに、1000mLの脱イオン水と、0.6gのポリアルキレンオキシド界面活性剤とを仕込む窒素を用い、20分間急速撹拌してオートクレーブをパージする。オートクレーブのベントを閉じ、5.0gの炭化水素連鎖移動剤を加え、熱を加えて内容物を83℃にする。次いで、フッ化ビニリデン(VDF、約140g)を加え、圧力を650psiにする。撹拌を続けながら、(それぞれ)1重量%の硫酸カリウムおよび酢酸ナトリウム(合計して、固形分2重量%)を、圧力の低下が始まるまで3.0mL/分の速度で添加し、次いで添加速度を0.5mL/分にまで下げる。VDFを(400.0gに達するまで)連続的に添加して、650psiの圧力を維持する。VDFおよび重合開始剤のフィードを停止し、圧力が300psi未満に下がるまで反応物を83℃に維持するが、その時点で、反応器ガス抜きをし、冷却して室温とする。1.3Lの白色で流動性のあるラテックスが得られる。強制空気オーブンの中でそのラテックスを110℃で12時間かけて乾燥させると、乾燥した固体クラムが得られる。ラテックスの特性分析粒径:276nm、固形分%:30.2%;ポリマーの特性分析:メルトフロー(232℃、100s−1)=0.4kP、分子量(DMF/0.02MのLiBr中のGPC、ポリ(メタクリル酸メチル)の10点の狭い標準で較正):Mw=105.7kDa、Mn=52.7kDa;融点(DSC、第二加熱):170.7℃。

0040

実施例2〜6:VDFホモポリマー
内容積80ガロンの高圧オートクレーブ反応器に、400ポンドの脱イオン水および720gのフルオロ界面活性剤(30重量%水溶液)を仕込む。排気および窒素を用いた再充填により、オートクレーブから酸素をパージする。オートクレーブのベントを閉じ、エステル連鎖移動剤を加え、熱を加えて内容物を83℃にする。次いで、フッ化ビニリデンを加え、圧力を650psiにする。撹拌を続けながら、(それぞれ)1.65重量%の過硫酸カリウムおよび酢酸ナトリウムの溶液(合計して固形分3.3重量%)の8.0ポンドを迅速に添加する。短い誘導時間の後に、重合開始剤の溶液を連続的に0.5〜6.0ポンド/時間の速度でフィードして、十分な反応速度を維持する。VDFを(212.0ポンドに達するまで)連続的に添加して、650psiの圧力を維持する。VDFおよび重合開始剤のフィードを停止し、圧力が300psi未満に下がるまで反応物を83℃に維持するが、その時点で、反応器のガス抜きをし、冷却して室温とする。約600ポンドの白色で流動性のあるラテックスが得られる。そのラテックスを希釈して20重量%とし、噴霧乾燥させると、白色でふわふわした粉末が得られる。ラテックスの特性分析、粒径:約300nm、固形分%:約30.0%。

0041

実施例7&8:VDF/HFPコポリマー
内容積80ガロンの高圧オートクレーブ反応器に、345ポンドの脱イオン水および66gのポリアルキレンオキシド界面活性剤を仕込む。排気および窒素を用いた再充填により、オートクレーブから酸素をパージする。オートクレーブのベントを閉じ、アルキルエステル連鎖移動剤を加え、熱を加えて内容物を83℃にする。18.3ポンドのヘキサフルオロプロピレンを迅速に添加し、次いでフッ化ビニリデンを添加して、圧力を650psiにする。撹拌を続けながら、(それぞれ)1.0重量%の過硫酸カリウムおよび酢酸ナトリウムの溶液(合計して固形分2.0重量%)の6.5ポンドを迅速に添加する。短い誘導時間の後に、重合開始剤の溶液を連続的に0.5〜6.0ポンド/時間の速度でフィードして、十分な生産性を維持する。VDFおよびHFPを連続的に添加して、650psiの圧力に維持し、210.0ポンド(165ポンドのVDF/45ポンドのHFP)に達するまで添加した。VDF、HFPおよび重合開始剤のフィードを停止し、圧力が300psi未満に下がるまで反応物を83℃に維持するが、その時点で、反応器のガス抜きをし、冷却して室温とする。約550ポンドの白色で流動性のあるラテックスが得られる(固形分含量:約33%)。そのラテックスを希釈して20重量%とし、噴霧乾燥させて白色の粉末とする。

0042

実施例9:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100s−1)で測定して0.11kポワズの粘度を有するVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量(basis weight)および繊維直径を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダー末端に、直径0.018インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.45グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0043

0044

実施例10:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100s-1)で測定して0.25kポワズの粘度を有するVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.018インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.45グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(um))を得た。

0045

0046

実施例11:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100s-1)で測定して0.62kポワズの粘度を有するVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.018インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.45グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0047

0048

実施例12:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100s-1)で測定して0.04kポワズの粘度を有するVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.010インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.27グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0049

0050

実施例13:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100-1)で測定して0.11kポワズの粘度を有するVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.010インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.27グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0051

0052

実施例14:メルトブローンファブリック
DSCで測定して127℃の融点とキャピラリー粘度計(232℃、100s-1)で測定して0.40kポワズの粘度とを有する、VDF−HFPコ・ホモポリマー(co−homopolymer)を、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.010インチの孔120個を有し、セットバックが0.08インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.27グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0053

0054

実施例15:比較例
1550g/10分のメルトフロー速度(ASTMD1238、230℃、2.16Kg)を有するExxon Mobil製のポリプロピレン(PP)(Achieve 6936G1 Resin)を、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量を有するメルトブローンファブリックを製造した。その押出しラインは、標準的な計量スクリューを備えた、1.5インチBrabender単軸スクリューエクストルーダーから成っていた。そのエクストルーダーの末端に、直径0.010インチの孔120個を有し、セットバックが0.03インチ、エアギャップが0.60インチのExxonスタイルのメルトブローダイを取り付けた。0.27グラム/孔/分(ghm)の目標押出量でメルトブローン繊維を押出し加工し、移動ベルトの上で捕集した。プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。

0055

0056

実施例16
ファブリック試料14を、ChemIndustruments製のホットロールラミネーターを使用して、各種の圧力および温度条件下で積層した。ファブリック試料について、下記の表のように、積層条件関数として細孔径における変化を評価した。

0057

0058

実施例17:メルトブローンファブリック
キャピラリー粘度計(232℃、100s-1)で測定して0.11kポワズの粘度を有するPVDFホモポリマーを、メルトブロー押出しラインで加工して、各種の基本重量および繊維直径を有するメルトブローンファブリックを製造した。以下のパラメーターおよびライン構成を使用した:標準計量スクリューおよび35孔/インチのダイ孔分布を備えた2台の単軸スクリューエクストルーダー;Hills,Incスタイルのメルトブローダイ(直径:0.010&0.025インチ、セットバック:0.08インチ、エアギャップ:0.60インチ)をエクストルーダーの末端に取り付け、500mmの作業幅を有していた。エクストルーダーのゾーン温度プロファイルは200/215/235/250℃であり、そしてパイプコネクターを備えたギアポンプ(3.1kg/時)およびダイは、250℃に調節した。測定されたフィルターのパック圧は、240℃の溶融温度のとき、典型的には40bar(Ext A)、および60bar(Ext B)であった。押出し物にぶつけるために使用した空気は、210℃で0.7barの圧力に保持し、ダイ−コレクターの距離は80mm一定とし、材料の基本重量を変化させるために、捕集ラインドラム)の速度を、7〜28メートル/分の間で変化させた。

実施例

0059

プロセス条件を調節して、以下の表に示すような、各種の基本重量(単位:グラム/平方メートル(gsm)および繊維直径(単位:マイクロメートル(μm))を得た。7〜65グラム/平方メートルの基本重量と、走査型電子顕微鏡で測定して0.9〜1.1ミクロンの平均繊維直径とが得られた。

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