JPH08509052A - 巻回された複合ガスケット材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム（12）で巻回された長尺ポリテトラフルオロエチレンコア（11）で構成された複合ガスケット材料が提供される。この複合ガスケット材料は、使用中のクリープに対する高められた抵抗を示し、このためその複合ガスケット材料の厚さとしたがってガスケットの応力が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】 巻回された複合ガスケット材料 発明の分野 本発明は、高分子ガスケット材料の分野、より詳しくは、多孔質延伸ポリテト ラフルオロエチレンのガスケット材料に関する。 発明の背景 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、多くの異なる領域において、材 料としての有用性を実証している。例えばガスケットのような工業的材料として 、ポリテトラフルオロエチレンは、通常多くの一般的な金属や高分子材料を劣化 させる厳しい化学的環境下で使用する材料としての有用性を示している。また、 ポリテトラフルオロエチレンは、２６０℃のように高くから−２７３℃付近の低 くまでの広い温度範囲で有用である。 しかしながら、圧縮成形又は押出され、次いで３４５℃より高い温度に加熱さ れた通常の非多孔質ポリテトラフルオロエチレンガスケット材料は、低い引張強 度や低い常温流れ抵抗のような乏しい機械的特性を示し、このため多少の物理的 強度や常温流れ（クリープとしても知られる）抵抗を必要とする領域においては 、それらの用途を制限している。 ポリテトラフルオロエチレンは、Ｇｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号明細 書に教示されたように、多孔質の延伸された形態で製造されることができる。多 孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）は、未延伸の形態のポリテ トラフルオロエチレンよりも強度が高く、ポリテトラフルオロエチレンの化学的 不活性を有し 、ガスケットとして使用された場合、高くは３１５℃までのように非常に広い使 用温度範囲を有する。多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンガスケット材料の １つの例は、ゴアテックス（商標）ジョイントシーラント（メリーランド州のＥ ｌｋｔｏｎにあるＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社により製造） である。多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンのジョイントシーラントは、割 合に広いシール面を有し、それらに充分な締付荷重が与えられる適用に際してす ぐれたシールを提供し、その結果、シール面の間にシーラントが広がり薄くて広 いガスケットを形成する時、ガスケットを緻密化させ且つ所望のシール性を提供 するために必要な圧縮応力のレベルが発現される。したがって、それらは、狭い シール面を有する又は割合に厚いガスケットを必要とする用途については充分に は適さない。 充分に圧縮されていない多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンのガスケット 材料は、５０ダイン／ｃｍ²より低い表面張力を有する有機液体に対して、バリ ヤとしての役割を果たさないであろう。また、それらは経時的にガスケットの厚 さの減少と増加された幅に結びつく比較的高いクリープ値（常温流れ）を示す。 ガスケット厚さの低下とガスケット幅の増加の両者は、使用中のガスケットの比 較的低い表面応力をもたらす。 その上にポリテトラフルオロエチレンテープが巻回されたポリテトラフルオロ エチレンコアからなるポリテトラフルオロエチレンシーラント材料は、当該技術 で公知である。例えば、ゴアテックス（商標）バルブステムパッキン（メリーラ ンド州のＥｌｋｔｏｎにあるＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社に より製造）とＩｎｅｒｔｅｘ（商標）バルブステムパッキン（カリホルニア州の Ｍｏｎｔｅｒｅｙ ＰａｒｋにあるＩｎｅｒｔｅｃｈ社から入手で きる）は、その上に多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンテープが巻回された 多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンのコアからなる。これらの市販の巻回さ れたＰＴＦＥシーラント材料の両者は、限られた容積の中に閉じ込められた場所 で圧縮パッキンとして使用するには適切であるが、閉じ込められていない容積の 中でガスケットとして使用される場合、圧縮荷重下にあるときは、不都合なクリ ープ性を経時的に示す。米国特許第５１６０７７３号明細書（Ｓａｓｓａ）は、 溶融加工が可能の熱可塑性フルオロポリマーにラミネートされた多孔質ポリテト ラフルオロエチレンシートによって封入されたポリテトラフルオロエチレンフェ ルトのシール用材料を開示している。この封入されたポリテトラフルオロエチレ ンのフェルト材料は、非常に低い締付力がシール面に適用されて低圧の液体に対 するシールを得るといった、移動面への「ワイパー」シールとしての使用に設計 されている。封入されたフェルト材料は、圧力下のガス又は液体に対する固定用 シールとしての使用に適さず、この理由はそれを圧縮するには非常に高い締付荷 重が必要とされ、前記の材料が使用された場合、その封入されたフェルト材料は 、完全に圧縮されるにつれて薄くて広い形状に変形し、不都合なクリープ性を示 すためである。封入されたフェルトの外側のラップは、そのシールを液体不透過 性にするためだけを目的とされ、高い圧縮応力下でコアの常温流れを遅くするた めの充分な強度を有していない。 常温流れ又はクリープによる寸法変化の結果、多くの市販のポリテトラフルオ ロエチレンガスケットは、ガスケットを装着した後のある期間に、ガスケットに 付加的な締付力を与えることを必要とする。このことは、ガスケット材料におい て非常に不都合な性質である。機能的又は安全的理由により、使用中にガスケッ トの特定の高さが維持されなければならない場合、締付力の繰り返しの調節は不 可能である。例えば、平板型熱交換器や平板型フィルターの多数の板の間の固定 用シールとして使用された場合、板の間のガスケット材料のクリープが原因の全 ての厚さの低下は、累積的であり、ユニットの多数の板によって積算された場合 、それは重大な修復不可能な漏洩問題に結びつくことがあるガスケット締付荷重 のかなりの低下に帰着することがある。 発明の簡単な説明 本発明は、使用の際の、荷重下でのポリテトラフルオロエチレンコアの実質的 な横流れを防ぐことができる、高強度を有する延伸ポリテトラフルオロエチレン フィルムをその上に巻回された長尺ポリテトラフルオロエチレンコアを有し、そ れによって圧縮されたガスケットの所望の高さと幅のアスペクト比を維持するこ とができる、巻回されたガスケット材料に関する。 本願で使用される「高強度フィルム」は、本願において示される方法によって 試験された場合、少なくとも１つの方向において、１３．８ＭＰａ（２０００ｐ ｓｉ）以上の最大引張強度と、１７２ＭＰａ（２５０００ｐｓｉ）以上の２％割 線引張弾性率を有するフィルムを意味する。２％割線引張弾性率は、２％伸びに おける、引張応力／歪の比であり、小さい歪の伸び又は変形に対するフィルムの 抵抗の指標であり、この値が高い程、伸び又は変形に対する抵抗が大きい。 本発明のもう１つの態様は、溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーで１つ の面をコーティングされた高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィル ムで巻回された、長尺ポリテトラフルオロエチレンコアを含み、溶融加工可能な 熱可塑性フルオロポリマーは、ポリテトラフルオロエチレンコアに接触してこれ に多孔質延伸 ポリテトラフルオロエチレンフィルムを接着させる。 本発明のさらにもう１つの態様は、前記の態様のいずれかを含み、高強度の第 １多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムの上に巻回・接着された、溶 融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーでコーティングされた又はされていない 第２多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをさらに含む。第２多孔質 延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、アセンブリーにより高い耐クリー プ性を付与するため、やはり高強度フィルムであることができ、あるいは、ガス ケット材料のシール性を高めるため、高強度第１多孔質延伸ポリテトラフルオロ エチレンフィルムよりも低い引張強度と低い引張弾性率を有してもよい。 本発明のガスケット材料に、電気伝導性、熱伝導性、寸法安定性等のような特 定の性質を付与する又は高めるため、本発明のこの他の態様は、その一方又は両 方がその望まれる特性を与える粒状フィラー材料を含んでよい、多孔質延伸ポリ テトラフルオロエチレンフィルムで巻回されたポリテトラフルオロエチレンコア を含むことができる。 図面の簡単な説明 図１は、コーティングされていない高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチ レンのフィルムで巻回された、本発明の態様の透視図である。 図２は、図１の２と２’を通る横断面図である。 図３は、コーティングされた高強度複合フィルムで巻回された、本発明の態様 の横断面図である。 図４は、本発明の螺旋状に巻回された態様の透視図である。 図５は、本発明の縦に巻回された態様の透視図である。 図６Ａと６Ｂは、巻回の前に成形された本発明の態様の横断面図である。 図６Ｃ、６Ｄ、６Ｅは、巻回の後に成形された本発明の態様の横断面図である 。 発明の詳細な説明 本発明の生成品は、図面を参照して最もよく説明される。図１に関し、本発明 の複合ガスケット材料10が透視図で描かれている。図２は、図１の線２−２’に そった本発明の横断面図を描いている。複合ガスケット材料10は、高強度ポリテ トラフルオロエチレンのフィルム12が巻回された長尺ポリテトラフルオロエチレ ン（ＰＴＦＥ）のコア11を含む。 長尺ポリテトラフルオロエチレンのコア11は、延伸又は未延伸ポリテトラフル オロエチレンの成形物品から作成されることができ、例えば、シート、フィルム 、繊維、及び糸が、巻かれ、撚りをかけられ、又は編み込まれ、適当なコア材料 を形成することができる。長尺ポリテトラフルオロエチレンのコア11は、好まし くは多孔質ポリテトラフルオロエチレン、より好ましくは多孔質延伸ポリテトラ フルオロエチレンである。好ましいコア材料は、ＰＴＦＥファインパウダーのペ ースト押出により調製され、当該技術で周知の方法と装置によってロッド又はビ ードが作成される。次いでそのペースト押出のロッド又はビードが延伸され、Ｇ ｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号明細書に教示されたプロセスにしたがって それを伸長させることにより、フィブリルによって相互に接続されたノードの柔 軟な多孔質構造を形成する。ペースト押出ポリテトラフルオロエチレンのロッド 又はビードは、コア材料に望まれる強度・圧縮特性に依存し、２：１〜２５：１ の範囲の値、好ましくは３：１〜１２： １の範囲の値で縦方向に伸長される。巻回の前に、長尺多孔質ポリテトラフルオ ロエチレンコア材料11は、フィルム12がそのコア材料の表面に連続的に接触して 巻回されることが可能な表面形状を有する。好ましくは、長尺多孔質ポリテトラ フルオロエチレンコア材料11は円形の横断面を有するが、ここで、長円形、正方 形、長方形、又は凹んでいない表面を有する他の形状も使用されることができる 。例えば窪み又は突起を有する表面のようなより複雑な形状は、コア材料が巻回 された後に形成されることができる。 長尺ポリテトラフルオロエチレンのコアは、粒状フィラーを含むことができる 。用語「粒状」は、任意のアスペクト比の粒子を含むことを意味し、したがって 切断したファイバー、ウィスカー等を含む。粒状フィラーは、金属、半金属、金 属酸化物、炭素、グラファイト、及びガラスを含む無機フィラーでよい。あるい は、粒状フィラーは、ポリマー樹脂を含む有機フィラーでもよい。適切な樹脂に は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ化エチレンプロピレ ン（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ（プロピルビニルエーテ ル）のコポリマー（ＰＦＡ）、及び他の類似の高融点ポリマーがある。 粒状フィラーが使用される場合、本発明の複合ガスケット材料が使用されるで あろう用途に応じ、コア又は巻回フィルムに特定の性質を付与する又はそれらを 高めるように選択される。例えば、それらは、電気伝導性や熱伝導性のような特 性を付与する又は高めるために使用されることができ、また、複合ガスケット材 料の圧縮性や寸法安定性の特性を改良するために使用されることができる。粒状 フィラーは、９０体積％のように高い濃度で使用されることもできるが、より一 般には、１０〜７０体積％の濃度範囲で使用される。 粒状フィラーとＰＴＦＥファインパウダーは、通常の乾式混合法 を用いて混合されることができ、その後に前記に引用したＧｏｒｅの米国特許第 ３９５３５６６号明細書に教示されたプロセスによって成形され、本発明のコア 材料を提供することができる。あるいは、粒状フィラーは水系分散系の中でＰＴ ＦＥと混合され、一緒に凝固され、湿った固体の混合物を生成することもできる 。標準的な乾燥法によってその混合物から水が除去され、その混合物はさらに、 乾式で混合された材料と同様な仕方で加工される。 さらに図１と２に関し、高強度ポリテトラフルオロエチレンのフィルム12は、 好ましくは、Ｇｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号明細書に教示のプロセスに よって製造されたような多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムである 。米国特許第３９５３５６６号明細書（欄２、７〜９行）に教示のように、ペー スト成形ポリテトラフルオロエチレンシートを１以上の方向に伸長させることに よって、高強度を有する多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが製造 される（欄３、４〜８行）。この高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン フィルムは、縦又は横の方向のいずれかに１軸で、又は縦と横の両方向に順次に 又は同時に２軸で伸長させることにより作成されることができる。この高強度延 伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、２：１〜１５０：１の範囲の値、よ り好ましくは２：１〜８０：１の範囲の値で、好ましくは縦方向に１軸で伸長さ れる。 本願で用いられる「縦方向」は、フィルム作成の平面方向を示し、「横方向」 は、その作成方向に垂直な平面方向を示す。 次に図３に関し、高強度ポリテトラフルオロエチレンフィルムは、より好まし くは、溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー22の薄い層に接着された高強度 多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム12を含む複合フィルム32である 。「薄い」は、３０μｍ以 下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下の厚さを意味する。 延伸された層状複合フィルムは、次のようにして作成される。 上記に説明したように同じ粒状フィラー材料と混合され、調製されてもよいＰ ＴＦＥファインパウダーに、通常は無臭ミネラルスピリットの炭化水素系押出助 剤が混合され、ペーストが作成される。このペーストはビレットに圧縮され、次 いでラム式押出機のダイを通して押出され、凝集性の平らなシートが作成される 。粒状フィラー材料を含む又は含まないこの凝集性ポリテトラフルオロエチレン シートは、随意に圧延され、次いで加熱によって炭化水素系押出助剤を揮発させ ることによって乾燥される。炭化水素系押出助剤の蒸発によって、わずかな多孔 度を有するポリテトラフルオロエチレンシートができる。得られた多孔質ポリテ トラフルオロエチレンシートは、次に溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー との結合に供され、結合されたシートは一緒に延伸される。ここで、高度に多孔 質の延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが望まれる場合、溶融加工可能な 熱可塑性フルオロポリマーと結合される前に、多孔質ポリテトラフルオロエチレ ンシートは、２００〜３００℃においてその元の長さの１．５〜５倍に伸長させ ることによって、予備的に延伸されることができる。 溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーフィルムを多孔質ポリテトラフルオ ロエチレンシートの上に置き、その組み合わせを溶融加工可能なフルオロポリマ ーの融点と３６５℃の間の温度に加熱することにより、多孔質ポリテトラフルオ ロエチレンシートは、溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーフィルムに結合 される。多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートは、加熱されるときに張力下 に保持され、それによって溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマ ー層がそれと結合される間、その寸法を維持する。多孔質ポリテトラフルオロエ チレンシートが溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーの融点より高い温度に 加熱されると、多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートと接触する溶融加工可 能な熱可塑性フルオロポリマー層は少なくとも部分的に溶融し、多孔質ポリテト ラフルオロエチレンシートの表面上に流れ、それによって複合材料前駆体、即ち 、延伸に供されるコーティングされた多孔質ポリテトラフルオロエチレンシート を生成する。 コーティングされた多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートは、Ｇｏｒｅの 米国特許第３９５３５６６号明細書に教示された方法にしたがって延伸される。 コーティングされた多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートの延伸が行われる 温度範囲は、溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層の融点以上の温度と、 ポリテトラフルオロエチレンの融点以下の温度との間である。コーティングされ た多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートは、縦又は横の方向のいずれかに１ 軸で、又は縦と横の両方向に順次に又は同時に２軸で伸長されることができる。 １以上の工程で伸長されることができる。 コーティングされた多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートは、伸長されな がら多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムを形成する。延伸ポリテト ラフルオロエチレンフィルムは、フィブリルによって相互に接続された一連のノ ードによって特徴づけられる。コーティングされた多孔質ポリテトラフルオロエ チレンシートが延伸されて高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィル ムを形成する時、それに接着した溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層は 、溶融状態にあるうちに、延伸しているシートの表面にそって運ばれ、それによ って次第に薄くなり、多孔質延伸ポリテ トラフルオロエチレンシートの上に薄い溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマ ー層を形成する。この薄い溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層は、３０ μｍ以下の厚さを有する。この薄い溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーは 、好ましくはその熱可塑性フルオロポリマーフィルムの元の厚さの１／２、より 好ましくは１／１０の厚さを有する。例えば、最初に２５．４μｍ（１ミル）の 厚さを有する熱可塑性フルオロポリマーフィルムは、多孔質ポリテトラフルオロ エチレンシートから多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン生成品への延伸の後 、約２．５μｍ（０．１ミル）以下のように小さい厚さを有する薄い熱可塑性フ ルオロポリマー層を生成することができる。 多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンシートを加熱する手段は、当該技術で 通常知られる任意の加熱手段でよく、限定されるものではないが、環流式熱源、 輻射式熱源、又は伝導式熱源を含む。伝導式熱源は、加熱されたドラム、ロール 、曲がりプレート、又はダイのような加熱された表面であることができる。コー ティングされた多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンシートを加熱する手段と して伝導式熱源が使用された場合、伝導式熱源上の溶融加工可能な熱可塑性フル オロポリマー層の付着・溶融を防ぐように、シートのコーティングされていない 面を伝導式熱源に当てるべきである。 溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層として実用性のある熱可塑性フル オロポリマーは、３４２℃以下の融点を有する。それらはテトラフルオロエチレ ンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレ ンとペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）のコポリマー（ＰＦＡ）、ポリク ロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）のホモポリマー及びＴＦＥ又はＶＦ２ とのそのコポリマー、エチレン−クロロトリフルオロエチレン（Ｅ ＣＴＦＥ）コポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）コポリ マー、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、及びポリビニルフルオライド （ＰＶＦ）を含む。熱可塑性フルオロポリマーは溶融加工可能な熱可塑性フルオ ロポリマーとして好ましく、理由はそれらは性質上ポリテトラフルオロエチレン に類似であり、ポリテトラフルオロエチレンの最も低い結晶融点に近い融点を有 し、したがって割合に高温の熱可塑性ポリマーであるからである。また、熱可塑 性フルオロポリマーは、性質において割合に不活性であり、したがって多くの化 学物質による劣化に対して抵抗を示すからである。 溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーフィルムは、高強度多孔質延伸ポリ テトラフルオロエチレンフィルムを他の材料の表面に接着させる接着剤として作 用することができる。 さらに図３に関して、延伸された層状の複合フィルム32が、長尺ポリテトラフ ルオロエチレンのコア11の上に巻回され、溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリ マー22の薄い層が、長尺ポリテトラフルオロエチレンのコア11に接触している。 ある熱量が延伸された層状複合フィルム32に与えられ、溶融加工可能な熱可塑性 フルオロポリマー22の薄い層を少なくとも部分的に溶融させ、長尺ポリテトラフ ルオロエチレンのコア11に接着させる。 次に図４に関して、高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム32 が、ポリテトラフルオロエチレンコアの上に螺旋状に巻回され、高強度多孔質延 伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが、複合ガスケット材料の上で螺旋状の 継ぎ目を形成している。 次に図５に関して、高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム32 が、ポリテトラフルオロエチレンコアの上で縦の状態て巻回され、高強度多孔質 延伸ポリテトラフルオロエチレンフィル ムが、複合ガスケット材料の上で縦の継ぎ目を形成している。 長尺ポリテトラフルオロエチレンコアの上に高強度多孔質延伸ポリテトラフル オロエチレンフィルムを巻回することは、手で行われることもできる。より好ま しくは、この巻回は、導体の上に絶縁性テープ層を巻回する技術において周知で あり、本願においても参考にして取り入れているＧｏｒｅの米国特許第３７５６ ００４号明細書に教示されたテープ巻回機を使用することによって行われる。こ のテープ巻回機は、長尺ポリテトラフルオロエチレンコアの周りにそれを螺旋状 に巻回する時高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムにある程度 の逆張力を与える。高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムへの 逆張力は、コアに圧縮力を与え、それによって長尺ポリテトラフルオロエチレン コアを幾分緻密化させる。高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィル ムに与えられる逆張力の度合いは変えられることができ、その結果、長尺ポリテ トラフルオロエチレンコアの密度とアセンブリーの最終寸法もまた変えられるこ とができる。 緻密化、即ち長尺多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンコアの気孔率の低下 は、延伸プロセスによってそれに発現された引張強度や引張弾性率特性を全く変 化させないが、しかしながら、緻密化はその材料の曲げと圧縮特性にはかなりの 影響を有する。コアを部分的に緻密化させ、次いで高強度多孔質延伸ポリテトラ フルオロエチレンフィルムでそれを巻回することによってそれを拘束することに より、使用中にそれを完全に緻密化させるに必要な変形量についての調節が行わ れることができる。言い換えると、複合ガスケット材料は、良好なシールを与え るに充分な圧縮荷重が、シール面の一体の割合に少ない動きで複合ガスケット材 料に適用されることができるようにして製造される。即ち、本発明の複合ガスケ ット材料は、 比較的低い密度又は強度を有する既存のポリテトラフルオロエチレンガスケット から得られることができるよりも、はるかに少ないシール面を覆ったはるかに厚 いガスケットを提供することができる。 あるいは、高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをＰＴＦＥ コアに適用する前に、長尺多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンコアを緻密化 させる他の手段が使用されることもできる。多孔質延伸ポリテトラフルオロエチ レンを緻密化させる他の手段には、圧盤プレス、溝付又は平面圧延ロール、及び 径違い又は成形ダイがある。 長尺ポリテトラフルオロエチレンコアの上に巻回された高強度多孔質延伸ポリ テトラフルオロエチレンフィルムは、実質的に高められた円周方向の強度値とポ リテトラフルオロエチレンコアへの拘束を付与する。この結果、クリープに対す る低められた性向、即ち、高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンの巻回 を備えていないＰＴＦＥガスケットに比較して、一定の圧縮荷重下でより広くよ り薄くなることに対するはるかに大きい抵抗を有する複合ガスケット材料が得ら れる。 本発明のもう１つの態様は、前記と同様に溶融加工可能な熱可塑性フルオロポ リマーでコーティングされることができ、第１の高強度多孔質延伸ポリテトラフ ルオロエチレンフィルムの上に巻回された第２の多孔質延伸ポリテトラフルオロ エチレンフィルムをさらに含む。第２の巻回されたフィルムは、複合ガスケット 材料に付加的な強度と耐クリープ性を与える引張特性を有することができ、ある いはガスケット材料のシール面の適合性を高めるため、比較的低い引張強度と引 張弾性特性を有することもできる。 次に図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、及び６Ｅに関し、本発明の複合ガスケット材 料はいろいろな横断面を有することができる。実現性 のある横断面のうち、複合ガスケット材料は、図６Ａに示すような円形の横断面 、図６Ｂに示すような長方形の横断面、図６Ｃに示すような長円形の横断面、図 ６Ｄに示すような突起を有する横断面、及び図６Ｅに示すような窪みを有する横 断面を有することができる。 本発明の方法と生成品を開示する次の例は、単なる例示であって、いかなる仕 方でも本発明の範囲を制限する意図はない。 試験法の説明 〔引張試験〕 高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムの引張特性を測定する ため、幅２．５４ｃｍ（１．０インチ）×長さ２０．３ｃｍ（８．０インチ）の フィルムのサンプルを入手する。フィルムの厚さは挟みマイクロメートルゲージ を用いて測定され、フィルムの幅は直線ゲージを用いて測定される。試験サンプ ルを破壊させるため、一定速度で掴み部を引き離す方式の試験機（インストロン 試験機Ｍｏｄｅｌ １１２２）が使用される。試験片のゲージ長さは１０．１６ ｃｍ（４．０インチ）である。採用される伸長速度は２．５４ｃｍ／分（１．０ インチ／分）である。サンプルは試験され、破壊される。ＡＳＴＭ標準試験法Ｄ ８８２−９１に記載のようにして、２％伸びにおける引張弾性率と最大応力が計 算され、記録される。５〜８のサンプル母集団が平均され、ここで挙げる各々の 値を得る。 〔ガスケットフロー試験〕 長さがそれぞれ１２．７ｃｍ（５インチ）の２つのガスケット材料の断片を入 手する。２５．４ｃｍ（１０インチ）平方の２つの硬 い平らな圧盤の間に、約２０ｃｍ（８インチ）ほど離して平行な配置でサンプル が装着される。８．０１ｋＮ／ｃｍ（線寸法）（１８００ポンド／インチ（線寸 法））の初期圧縮荷重がサンプルに与えられる。サンプルは、２００℃で１０分 間圧縮されたままにする。１０分間の圧縮の間にサンプルのクリープによって圧 縮荷重は減少する。一定荷重を保つための措置は行われない。 圧縮期間の終了時にサンプルが回収され、圧縮されたサンプル周囲の周りの長 さ（Ｐｆ）が測定される（サンプルの長軸に垂直な方向）。このＰｆ測定値は、 試験の前に同様にして採取したサンプルの初期周囲測定値（Ｐｉ）と比較され、 その増加は次の式によってガスケットフロー（ＧＦ）と記録される。 例１ 本発明の複合ガスケット材料は、次の方法で作成された。 次のようにして、ＦＥＰシートを溶融させ、多孔質ＰＴＦＥシートに接着させ るに充分な熱を与えることにより、０．０１２７ｍｍ（０．５ミル）のＦＥＰテ ープ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．より入手した ５０Ａ）を多孔質ＰＴＦＥシートに貼り合わせた。 先ず、加熱された曲面圧盤の上で約３３０℃の温度において、結合されたシー トを１．５：１の値で縦に伸長し、次いで約３４０℃の温度において第２加熱ゾ ーンの中で１．５：１の値でさらに縦に伸長させ、このようにして２．２５：１ の合計延伸値を有する高強度複合フィルムを作成した。次いで付加的な延伸が生 じないように、複合フィルムを１：１の伸長比で第３加熱ゾーンの中で３３５℃ で加熱した。 次に、複合フィルムを縦方向に細長く切り、予めアモルファス固定プロセスに 供されてない多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードのコアの上に螺旋状 に巻回した。高強度複合フィルムは、そのフィルムの１／２が前に施された巻回 の上に重なるようにして巻回した。 巻回の前に、多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードは、約０．３ｇ／ ｃｃの密度と１７．８ｍｍ（０．７０インチ）の外径を有した。ビードの巻回が 完了したとき、巻回されたビードの外径が１２．２ｍｍ（０．４８インチ）に低 下するように、複合フィルムに逆張力を与えた。 高強度延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをアモルファス的に固定し、 ＦＥＰ層を溶融させるため、巻回されたビードを約４０５℃のオーブンに通し、 このようにして複合フィルムを多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードに 接着させた。 高強度複合フィルムの第２層を、前記の巻回されたガスケット材料の上に巻回 し、先に施した第１層と同様にアモルファス的に固定した。ビードの巻回が完了 したとき、巻回されたビードの外径が１１．７ｍｍ（０．４６インチ）に低下す るように、複合フィルムに逆張力を与えた。 この結果は、本発明の複合ガスケット材料であった。 上記に説明したようにして、例１で説明したようにして調製した高強度複合フ ィルムの引張特性を試験した。引張強度は１９．８７ＭＰａ（２８８２ｐｓｉ） で、２％割線引張弾性率は５８９．７ＭＰａ（８５５２０ｐｓｉ）であった。前 記のガスケットフロー試験によって例１の複合ガスケット材料を試験し、その結 果を表１に示した。例２ 本発明の複合ガスケット材料の第２の例は、次の方法で作成された。 次のようにして、ＦＥＰシートを溶融させ、多孔質ＰＴＦＥシートに接着させ るに充分な熱を与えることにより、０．０２５４ｍｍ（１．０ミル）のＦＥＰテ ープ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．より入手した １００Ａ）を、予め約２５０℃の温度で１．９：１の値で伸長させておいた多孔 質ＰＴＦＥシートに貼り合わせた。 先ず、加熱された曲面圧盤の上で約３３０℃の温度において、結合されたシー トを２：１の値で縦に伸長し、次いで約３４０℃の温度において第２加熱ゾーン の中で１０：１の値でさらに伸長させ、このようにして約３８：１の合計延伸値 を有する高強度複合フィルムを作成した。次いで付加的な延伸が生じないように 、複合フィルムを１：１の伸長比で第３加熱ゾーンの中で３３５℃で加熱した。 次に、複合フィルムを縦方向に細長く切り、予めアモルファス固定プロセスに 供していない多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードのコアの上に螺旋状 に巻回した。高強度複合フィルムは、そのフィルムの１／２が前に施された巻回 の上に重なるようにして巻回した。 巻回の前に、多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードは、約０．３ｇ／ ｃｃの密度と１７．８ｍｍ（０．７０インチ）の外径を有した。ビードの巻回が 完了したとき、巻回されたビードの外径が１３．７ｍｍ（０．５４インチ）に低 下するように、複合フィルムに逆張力を与えた。 高強度延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをアモルファス的に固定し、 ＦＥＰ層を溶融させるため、巻回されたビードを約４ ０５℃のオーブンに通し、このようにして複合フィルムを多孔質延伸ポリテトラ フルオロエチレンビードに接着させた。 高強度複合フィルムの第２層を、前記の巻回されたガスケット材料の上に巻回 し、先に施した第１層と同様にアモルファス的に固定した。ビードの巻回が完了 したとき、巻回されたビードの外径が１３．３ｍｍ（０．５２インチ）に低下す るように、複合フィルムに逆張力を与えた。 この結果は、本発明の複合ガスケット材料であった。 上記に説明したようにして、例２で説明したようにして調製した高強度複合フ ィルムの引張特性を試験した。引張強度は１７３．７ＭＰａ（２５２００ｐｓｉ ）で、２％割線引張弾性率は５８３８ＭＰａ（８４６７００ｐｓｉ）であった。 前記のガスケットフロー試験によって例２の複合ガスケット材料を試験し、その 結果を表１に示した。例３ 本発明の複合ガスケット材料の第３の例は、次の方法で作成された。 次のようにして、ＦＥＰシートを溶融させ、多孔質ＰＴＦＥシートに接着させ るに充分な熱を与えることにより、０．０２５４ｍｍ（１．０ミル）のＦＥＰテ ープ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．より入手した １００Ａ）を、予め約２５０℃の温度で１．９：１の値で伸長させておいた多孔 質ＰＴＦＥシートに貼り合わせた。 先ず、加熱された曲面圧盤の上で約３３０℃の温度において、結合されたシー トを２：１の値で縦に伸長し、次いで約３４０℃の温度において第２加熱ゾーン の中で２０：１の値でさらに伸長させ、 このようにして約７６：１の合計延伸値を有する高強度複合フィルムを作成した 。次いで付加的な延伸が生じないように、複合フィルムを１：１の伸長比で第３ 加熱ゾーンの中で３３５℃で加熱した。 次に、複合フィルムを縦方向に細長く切り、予めアモルファス固定プロセスに 供していないポリテトラフルオロエチレンビードのコアの上に螺旋状に巻回した 。巻回の前に、多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードは、約０．３ｇ／ ｃｃの密度と、１７．８ｍｍ（０．７インチ）の初期外径を有した。 複合フィルムの形態の高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム は、そのフィルムの１／２が前に施された巻回の上に重なるようにして巻回した 。ビードの巻回が完了したとき、巻回されたビードの外径が１２．２ｍｍ（０． ４８インチ）に低下するように、複合フィルムに逆張力を与えた。 高強度延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをアモルファス的に固定し、 ＦＥＰ層を溶融させるため、巻回されたビードを約４０５℃のオーブンに通し、 このようにして複合フィルムを多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードに 接着させた。 高強度複合フィルムの第２層を、前記の巻回されたガスケット材料の上に巻回 し、先に施した第１層と同様にアモルファス的に固定した。ビードの巻回が完了 したとき、巻回されたビードの外径が１１．９ｍｍ（０．４７インチ）に低下す るように、複合フィルムに逆張力を与えた。 この結果は、本発明の複合ガスケット材料であった。 上記に説明したようにして、例３で説明したようにして調製した高強度複合フ ィルムの引張特性を試験した。引張強度は２１２．７ＭＰａ（３０８５０ｐｓｉ ）で、２％割線引張弾性率は７２１２ＭＰａ（１０４６０００ｐｓｉ）であった 。前記のガスケットフロー 試験によって例３の複合ガスケット材料を試験し、その結果を表１に示した。例４ 本発明の複合ガスケット材料の第４の例は、次の方法で作成された。 次のようにして、ＦＥＰシートを溶融させ、多孔質ＰＴＦＥシートに接着させ るに充分な熱を与えることにより、０．０２５４ｍｍ（１．０ミル）のＦＥＰテ ープ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．より入手した １００Ａ）を、予め約２５０℃の温度で１．９：１の値で伸長させておいた多孔 質ＰＴＦＥシートに貼り合わせた。 先ず、加熱された曲面圧盤の上で約３３０℃の温度において、結合されたシー トを２：１の値で縦に伸長し、次いで約３４０℃の温度において第２加熱ゾーン の中で１０：１の値でさらに伸長させ、このようにして約３８：１の合計延伸値 を有する高強度複合フィルムを作成した。次いで付加的な延伸が生じないように 、複合フィルムを１：１の伸長比で第３加熱ゾーンの中で３３５℃で加熱した。 次に、複合フィルムを縦方向に細長く切り、予めアモルファス固定プロセスに 供していない多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードのコアの上に螺旋状 に巻回した。巻回の前に、多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードは、約 ０．３ｇ／ｃｃの密度と、１７．８ｍｍ（０．７インチ）の初期外径を有した。 複合フィルムの形態の高強度多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム は、そのフィルムの１／２が前に施された巻回の上に重なるようにして巻回した 。ビードの巻回が完了したとき、巻回されたビードの外径が１２．２ｍｍ（０． ４８インチ）に低下するよ うに、複合フィルムに逆張力を与えた。 高強度延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをアモルファス的に固定し、 ＦＥＰ層を溶融させるため、巻回されたビードを約４０５℃のオーブンに通し、 このようにして複合フィルムを多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンビードに 接着させた。 この結果は、本発明の複合ガスケット材料であった。 上記に説明したようにして、例４で説明したようにして調製した高強度複合フ ィルムの引張特性を試験した。引張強度は２１２．７ＭＰａ（３０８５０ｐｓｉ ）で、２％割線引張弾性率は７２１２ＭＰａ（１０４６０００ｐｓｉ）であった 。前記のガスケットフロー試験によって例４の複合ガスケット材料を試験し、そ の結果を表１に示した。比較例１ 比較のため、市販の巻回された多孔質ポリテトラフルオロエチレンガスケット 材料のＩｎｅｒｔｅｘ ３／８”バルブステムパッキンの断片を入手し、前記の 例と同様にして試験した。コアの周りに巻回されたテープの一部分をほどき、サ ンプルの幅が１／２インチであったことを除き、先に説明したと同様にしてその サンプルの引張試験を行った。その結果もまた表１に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルビン，シンディー ベネット アメリカ合衆国，ペンシルバニア 19460, フェニックスビル，エランド ダウン 3305 (72)発明者 スパークス，ワンダ フェイ アメリカ合衆国，メリーランド 21921, エルクトン，ドッグウッド ロード 144 (72)発明者 ウォーターランド，アルフレッド フィッ ツジェラルド アメリカ合衆国，メリーランド 21921, エルクトン，プラム ポイント ロード 40

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（a）長尺ポリテトラフルオロエチレンコア、及び （b）前記長尺ポリテトラフルオロエチレンコアの上に巻回された第１の 多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム、を含み、前記第１の多孔質延 伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが、少なくとも１つの方向に、少なくと も１３．８ＭＰａの引張強度と１７２ＭＰａ以上の２％割線引張弾性率を有する 複合ガスケット材料。 ２．第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが、溶融加工可能 な熱可塑性フルオロポリマー層によってコーティングされ、前記溶融加工可能な 熱可塑性フルオロポリマー層が、前記第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチ レンフィルムを長尺ポリテトラフルオロエチレンコアに接着させた請求の範囲第 １項に記載の複合ガスケット材料。 ３．溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層が、テトラフルオロエチレン とヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとペルフル オロ（プロピルビニルエーテル）のコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレ ンのホモポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンとＴＦＥ又はＶＦ２のコポ リマー、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー、エチレン−テトラ フルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオライド、及びポリビニルフ ルオライドからなる群より選択された請求の範囲第２項に記載の複合ガスケット 材料。 ４．溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマーの層が１０μｍ以下の厚さを有 する請求の範囲第３項に記載の複合ガスケット材料。 ５．長尺ポリテトラフルオロエチレンコアが多孔質ポリテトラフ ルオロエチレンである請求の範囲第１、２、３、又は４項に記載の複合ガスケッ ト材料。 ６．長尺ポリテトラフルオロエチレンコアが多孔質延伸ポリテトラフルオロエ チレンである請求の範囲第１、２、３、又は４項に記載の複合ガスケット材料。 ７．長尺ポリテトラフルオロエチレンコアが粒状フィラーを含む請求の範囲第 １、２、３、又は４項に記載の複合ガスケット材料。 ８．第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが粒状フィラーを 含む請求の範囲第１、２、３、又は４項に記載の複合ガスケット材料。 ９．第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが粒状フィラーを 含む請求の範囲第７項に記載の複合ガスケット材料。 １０．第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが、長尺ポリテ トラフルオロエチレンコアの上に螺旋状に巻回された請求の範囲第１、２、３、 又は４項に記載の複合ガスケット材料。 １１．第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムが、長尺ポリテ トラフルオロエチレンコアの上に縦方向に巻回された請求の範囲第１、２、３、 又は４項に記載の複合ガスケット材料。 １２．溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層でコーティングされた第２ の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをさらに含み、前記第２の多 孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンが、第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロ エチレンフィルムの上に巻回され、前記第２の多孔質延伸ポリテトラフルオロエ チレンフィルムの前記溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層が、前記第２ の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムを前記第１の多孔質延伸ポリ テトラフルオロエチレンフィルムに接着させた請求の範囲第１、２、３、又は４ 項に記載の複合ガスケット材料。 １３．溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層が、テトラフルオロエチレ ンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとペルフ ルオロ（プロピルビニルエーテル）のコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチ レンのホモポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンとＴＦＥ又はＶＦ２のコ ポリマー、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー、エチレン−テト ラフルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオライド、及びポリビニル フルオライドからなる群より選択された請求の範囲第１２項に記載の複合ガスケ ット材料。 １４．溶融加工可能な熱可塑性フルオロポリマー層でコーティングされた第２ の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムをさらに含み、前記溶融加工 可能な熱可塑性フルオロポリマーが、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロ プロピレンのコポリマー、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ（プロピルビ ニルエーテル）のコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンのホモポリマー 、ポリクロロトリフルオロエチレンとＴＦＥ又はＶＦ２のコポリマー、エチレン −クロロトリフルオロエチレンコポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン コポリマー、ポリビニリデンフルオライド、及びポリビニルフルオライドからな る群より選択され、前記第２の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルム が第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンの上に巻回され、前記第２の多 孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムの溶融加工可能な熱可塑性フルオ ロポリマー層が、前記第２の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムを 前記第１の多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレンフィルムに接着させた請求の 範囲第６項に記載の複合ガスケット材料。