JPS58148739A - 炭素繊維で強化したフルオロポリマ−組成物の押出製造方法 - Google Patents

炭素繊維で強化したフルオロポリマ−組成物の押出製造方法

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JPS58148739A
JPS58148739A JP58019921A JP1992183A JPS58148739A JP S58148739 A JPS58148739 A JP S58148739A JP 58019921 A JP58019921 A JP 58019921A JP 1992183 A JP1992183 A JP 1992183A JP S58148739 A JPS58148739 A JP S58148739A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスケット、弁座、バルブポール並びｉ’ｃｉ々の他の
コンプレッサ一部品及びポンプ部品の如き物品ＶＣ成型
された、マンンユア（Ｍａｎｓｕｒｅ　）の出願に対し
て１９７９年８月７日付で発行された米国特許第４．１
６３．７４２号Ｖこ開示されたものの如き、炭素繊維で
強化された溶融加工可能なテトラフルオロエチレンコポ
リマー樹脂１丁、高温ＶＣ２−ける変形ＶＣ対して曖れ
た抵抗性を示してきた。これらの強化樹脂は、従来、マ
ンシュアの教示のとおり、樹脂および繊維を水および成
る棟の選ばれた水と混和しうる有機溶媒との混合物の中
で配合することによって製造されてきた。しかし、この
方法はブレンド樹脂の連続的商業製造？許容しうるもの
ではない。従って、そのような製造のための￥ＶＣ経済
的な方法？工夫することが望ブしい。
本発明は炭素繊維およびテトラフルオロエチレンコポリ
マーのブレンド物の押出製造方法でめる。
更に％ず的Ｖｃは、本発明の一つの具庵例でＶｌ、本発
明の方法げ、スクリュー速度５０乃至１２０ＲＰＭお工
ひバレル副層２２０乃至４１０　’Ｃの、共回転かみ古
い２軸スクリユー押出磯全準備し、該押出機はスクリュ
ー長さ対スクリューピッチの比が１１乃至１５でりる第
一のゾーン、ブレンド物を計量するための第二ゾーンお
よびスロットの開口がさしわたし２乃至４Ｗでりるよう
なダイ・スロット會有するものでめり；ポリマーおよび
ポリマー會基準として２０乃至３５重量％の連続炭素繊
維ケ第一のゾーンＶＣ供給し、その中でポリマー’に溶
融させ、実質的な部分が長さ１．５乃至１３關となるよ
うＶＣ繊維を切断し、そしてポリマーおよび切断された
繊維全配合し；そしてポリマー／繊維ブレンド物音押出
機の第二のゾーン紮通して移送シ、ダイ・スロット？油
して押出機プロセス　５− の外へ移送することから代る。
本発明のもう−りの具体例では、本発明の方法は、スク
リュー速度５０乃−Ｌ１２０ＲＰＭνよび・ぐレル【黒
度２２０乃至４１０℃の、共回転かみ合い２［１１１Ｉ
スクリユ一押出機を準備し、該押出機は第一の可塑化ゾ
ーン、スクリュー長さ対スクリューピッチの比が４乃至
６でりる第二のゾーンおよびスロットの開口がさしわた
し２乃至４閣であるようなダイ・スロットゾーン分有す
るものであり；ポリマーを第一の可塑化ゾーンに供帖し
、実質的ｒ（［融するまでその中１１Ｃそれ全保持し；
ｇ＃ポリマーを第二のゾーンへ移送し、そして同時Ｖ（
ポリマーを基準として２０乃主３５重−一の連続炭素繊
維を該第二のゾーンＶＣ供給し、それＶＣよって、繊維
ケ実質的な部分が長さ１．５乃至１３ｆｌとなるようＶ
ｃｖＩ断し、そして浴融ポリマーと配付し；そしてポリ
マー／繊維ブレンド物音ダイ・スロット　６− 紫通して押出機の外へ移送することがらＩｊＺる。
米国特許第４．１６３．７４２号の如く、ここで使用す
るテトラフルオロエチレンコポリマーｆｉｔ　ｌ＋旨＆
：Ｊ、粉末またはペレット状であって、ホモポリマーで
あるポリテトラフルオロエチレンニ代表される非溶融加
工可能な樹脂とは逆ＶＣ，浴融加工可能なものである。
一般Ｖこ、溶融加工が可能でない種類のポリマーは、３
８０℃でｌＸｌ０’ポアズ丑たａそれ以上の浴融粘度含
有するが、これに対して、浴融加工可能なテトラフルオ
ロエチレンコポリマー類に、溶融粘度ゲ３８０　’Ｃで
ｌＸｌ０’　−ＩＸｌ　　０７ポアズまで低下させて溶
融加工を５Ｔ能とするＶＣ十分なコモノマー？有し、そ
して加工された物品にげ有用な特性をなお保持している
。
一般ＶＣ、コモノマーが多く存すれば存するほど、溶融
粘度に低くなる。かくして、ここで使用する溶融加工可
能なテトラフルオロエチレンコポリマーハ、テトラフル
オロエチレンおよび、生成するコポリマーの浴融粘変を
３８０℃でｌＸ１０７Ｆ＋？アズ以下とし得る量で存在
する、例えば、異なるパーフルオロ化エチレン性不飽和
有機共甫合性モノマーとのコポリマーから成る。エチレ
ン性不飽不ロモノマーの１つの好ましい種類ｄ１３乃全
７１１＾１の炭素から成る、ノン−フルオロ（アルキル
ビニルエーテル）でぬる。一般ＶＣ，コポリマー―、こ
れらのコモノマー全０５乃至２０重覇係含有し得る。
もう一つ別の好筐しい種類は、３乃中７個の炭素原子か
ら成る・ぞ−フルオロ（末端不飽オｌ」オレフィン）で
りる。一般に、コポリマーげ、これらのコモノマーゲ約
１０乃全２５重量％甘で含有し得る。
他の有用なコポリマーＶＣは、クロロトリフルオロエチ
レンケ使用するもの、並びにテトラフルオロエチレンＰ
よびエチレンのコポリマーがある。十Ｖ（特定した量よ
りも少ないコモノマーしか存在しない場合ｖＣげ、上記
のコポリマーは溶融加工可能とはならす、他方、特定し
た量よりも多く存在する場８ｃｃは、コポリマーはエラ
ストマー的になる。
上で詳述した樹脂の何れか１柚と配合すべきカーボン繊
維は、好−ましくは、少ｉくとも２００，０００ｐｓｉ
の引張強厩および２−２０μの直径を壱１〜、その表面
は通常の手段で処理し、或いａ、場合ＶＣより未処理で
りる。本発明の方法ｒこ従って切断した後、繊維の実質
的部分は約１．５乃至１３間の間の長さ含有する。強化
された樹脂は、２０乃主３５重は係の炭素繊維全含有し
、更Ｖ（好筐しくに、３０乃主３５重量係含有する。
本発明の方法では、テトラフルオロエチレンコポリマー
樹脂および炭素繊維を、例えばウニルナ−（Ｗｅｒｎｅ
ｒ　）　ｋよびフライトラ−（Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ）
によって設計されたものの如き、２軸スクリユ一共回転
かみ合い押出機中で配合する。本発明の目　９　− 的のためｒＣＨ，バレル温度灯、テトラフルオロエチレ
ンコポリマー樹脂を尋融する程度とすべきであり、一般
ＶＣ，ホッノｅ−の所で約２２０　’Ｃがらダイの所で
４１０℃箇で変化する。
本発明の重要な局面は、繊維が適当な長さに切Ｆｌｆｒ
サレ、次に耐層されたテトラフルオロエチレンコポリマ
ー樹脂と均一に配合されるようＶＣ５押出機ｒ（連続状
の炭素繊維全供給する必要があることである。予め切断
された繊維ケ押出機ＶＣ供給する場合ＶＣは、繊維片け
もつれＰＣよって凝集する傾向があり、ナして押出機の
中へ一様に供給されず、従って、配合がそこなわれる。
本発明の目的のためＶＣは、連続状の炭素繊維は、＃＆
維が押出機スクリューの１わり２０巻かれ、それンこよ
って繊維ケ押出機プロセスＶＣ均−ＶＣ引き込１れるよ
うＶＣ，少なくとも約１０（７）の長さを有するもので
ある。しかしながら、好ましくけ、連続状繊維はそのス
ノー−ｌ　〇　− ルから押出機中に引き込筺れる。
本発明の１つの態様でに、連続状の炭素繊維は、テトラ
フルオロエチレンコポリマー樹脂と共に、押出機にホラ
・ぞ−から供給される。繊維ケ適当な長さに切断し、樹
脂全浴融し、ナして切断された繊維および樹脂に適当に
配合するためＶ（は、ホラ・ぞ−に最も近い第一のゾー
ンはスクリュー長対スクリューピッチの比が約１１乃至
１５の間となるようなスクリュー配置を有する必要がる
り、これより大きい比では、繊維が所望の長さよりも短
く切断され、従って繊維の強化特性が低下し、一方、小
８い比でに繊維と樹脂全均−ＶＣ配合することができな
い。この特定の態様の目的に有用なスクリュー速度は約
５０乃至１２０ＲＰＭの間であるべきである。
この第一のゾーンＶＣ続いて、本発明の方法のこの態様
では、ブレンド物を押出機のダイＶ（移送するためＶＣ
通常の計量ゾーンを利用し、一般ＶＣ１約２乃主９の間
のスクリュー長対スクリューピッチ比が必要である。
本発明のもう一つの別の重要な局面として、ダイのスロ
ットの開口に２乃至４關の間であることが必要であり、
開口がこれより小さいと詰まりがちＫなり、一方、開口
がこれより大きいと、押出されたソートの繊維を押出の
面内Ｖ（整列させられ々くなる。そのような繊維配列は
、そのような物１杢ｉｃ繊維ｅｉ１一対して垂直ＶＣ作
用する期待通りの王縮力奮もたらし、かくして、繊維の
強化傾向を嵯大にする。
本発明の別の態様では、連続状の炭素繊維がホラ・ぞ−
から下流ＶＣ位置する通気ボート７通して押出ｍ　ｖｃ
　供給される。テトラフルオロエチレンコポリマーは、
ホラ・ぐ−に供給され、本分野でよく知られた条件下に
押出機の第一のゾーンで可塑化され、次Ｖ（通気ポート
の存在する第二のゾーンＶＣ移送される。この第二のゾ
ーンは、その甲へ供給される連続繊維を適当に切断し、
そしてこの切断された繊維と憎脂を均一に配合するため
ＶＣ１約４乃至６のスクリュー長対スクリューピッチ比
ヲ廟さねばならない。再度、これより大きい比では、繊
維全所望の長さより短く切断し、一方、これより小さい
比でａ、繊維と樹脂を均一に配合することができない。
この特定の態様の目的ＶＣ有用なスクリュー速度は、約
５０乃至１２０１１ＰＭの間であるべきである。切断さ
れｆｃ繊維および樹脂全配合した後、ブレンド物をダイ
のスロットから押出機の外へ搬出するが、その具俸的な
ことは−Ｆ記で詳述されている。
本発明の方法によって製造されたブレンド物は、薄いソ
ートの形でダイのスロットを出る。実質的な厚さの物品
を作るためＫは、これらのシート多−１３＝ 数ケ本分野でよく知られはつ以下の実施例ＶＣ詳述され
ている圧力モールドで積層することができる。
実施例１ 本実施例は、樹脂と共にホラ・母−から連続状繊維全押
出機に供給することから成る、本発明の具体例を例示す
るためのものでおる。
テトラフルオロエチレンパーフルオロ（プロピルビニル
）エーテル（約３％アルキルエーテルおよび３７２℃で
５Ｘ１０’、１′！アズ）のコポリマー樹脂を、スクリ
ュー速度１１２／＜ＰＭおよびホツノＲ−の欣の２４０
℃からダイの所の４００℃まで徐々ＶＣ変化するバレル
温度である、共回転する２転スクリユー型の２８ＥＩＩ
ウニルナ−アンドフライドラ−押出機のホッパーＶＣ１
約４　Ｋ４　／　ｈ　ｒで供給した。同時ＶＣ１連続状
グラファイト繊維（ハーキュル、ｃ　（Ｈｅｒｃｕｌｅ
ｓ　）Ｍａｇｎａｍｉｔｅ　’　Ａｓ　、直径８μ、引
張強度ｚｓＧＰａおよびモノユラスー　１４− ０．２２１’ＰａＪをホッパーに約２縁／んｒで供給し
、切断し、そして溶融した樹脂と配目し、そして押出機
プロセスの残りの部分を通して計量した。
スクリュー配置は、第一のゾーン、即ち最初の５４０、
ＶＣ＆けるスクリュー長対スクリューピッチの比が１２
であり、そして第二の計量ゾーンにおける比が２７でり
る工うＶＣ−Ｆ紀の如くとした：押出機の長さ　　スク
リュー （ｍｓ　）　　　　　ピッチ Ｏ↑ ０ １８０　　　　　　　４５ｆ三車ねＬ山）　７０ ６０ ５０ ５４０　　　　　　　　↓ ６３０　　　　　　　　↑ ７２０　　　　　　　３０（単一ねＬ山）７８０　　　
　　　　　↓ （スクリュー長対スクリューピッチ比分計算する際は、
三重ねし山スクリューケ標準として使用し、従って、単
一ねし山スクリュー素子ヶ含む配Ｉｔｖｃついて化分計
算する時は、その特定の素子の比は、その素子の比を残
りの二重ねじ山素子の比ＶＣ加え計量して出しまた。ソ
ート円板を直径８．６　ｃｍ　ＶＣ切り、全体で１７０
ｊ”ｉ檀を一圧力モールド〔通常のクロス４ｊｔ層（ｃ
ｒｏｓｓ　−１重ｍｉｎａｔｉｏｎ）が好−４１，イＢ
Ｃかけた。モールドを次にプレスの中に置き、接触圧下
Ｖこ３４５℃ｅ（加熱し、約７　Ａ／　Ｐ　ａの圧力・
（４５３６に９重）下に１５分間保持し、加圧下に室温
１で冷却し、そしてモールドから取り出した。
２３５℃における変形％（ＡＳＴＭ’　　Ｄ６２１゜１
４ＭＰａ圧のもとでの２４ｈｒ変形）Ｈｌ、３と６４１
」定さｔ′した。
実施例２ 本実廁例は、連続状繊維を押出機の通気ポートＶζ供給
することから成る本発明の帆体例を例示するためのもの
でめる。
実施例１で使用した樹脂？同じ押出機のホッパーｙｃ約
３　Ｑ　／　ｈ　ｒで供給し、ナして押出機の第一のゾ
ーンの中で溶融させた。スクリュー速度は１１０７１’
Ａｆでアリ、バレル温度はホラ・ぞ−の汚［の２２５℃
から型の所の４０２℃葦で徐々に変化した。溶融したポ
リマー會、通気ポート含有する第二のゾーンｌＣ５連続
状グラフアイト繊維紫この通気ポートから押出機に約Ｌ
ＯＫｏ／ｈｒで供給しながら、通人させた。スクリュー
配置は、第一のゾーンが通常の可塑化ゾーンとなり、通
Ｕ、＊−トを含有する第二のゾーンがスクリュー長対ス
クリューピッチ３，０を有するように、下記の如くとし
た： １７− −　１８− （第二　　６００ ゾーン）　　６３０ 繊維が押出機ｌ（入ると、これけ切断されて、溶融され
た樹脂と配合され、このブレンド物は次に、ダイスロッ
トに通って、−Ｆ述の如く押出機プロセスから外へ計量
して出さｒｂた。再開、これも筐た上に詳述した如く、
ダイ倉出るシートケ積１−シ、測定された変形％Ｖｉ２
００℃で０．８および２３５℃で１．０であった。
実施例１０手順に従って製造した積層物を通常の弁座の
形に切断し、１７０℃（０，ＩＭＰａ）（７Ｊスチーム
ラインの中のウォルセスター（Ｗｏｒｃｅｓ−ｔｇｒ）
Ｍ−ルパルブの中で１５，０００ザイクルさせた。サイ
クルが終った後、弁座汀４．５　Ｍ　Ｐαの静水圧を保
ち続けた。
特許出赤自人　　イー・アイ・デュポン・デ・ニモγス
・アンド・カンノや二一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　　（１）　　スクリュー速度５０乃至１２０ＲＰ
    Ｍ。 バレルＩ′Ｉ！Ｍ度２２０乃至４１０℃、スクリュー長
    対スクリューピッチの比が約１１乃至１５である第一の
    ゾーン、ブレンド物を計量するための第二のゾーンおよ
    び２乃至４四の開ロケ有するダイ・スロット會具有する
    共回転かみ合い２軸スクリユ一押出機を準備し；（１）
    　　ポリマーお工びボリマーケ基準として２０乃至３５
    重量％の連続炭素繊維を第一ゾーンｅ（供給し、その中
    でポリマー全溶融し、実質的な部分が長さ約１．５乃至
    １３節となるように繊維を切断し、そしてポリマーおよ
    び切断された繊維を配合し；そして （ｉｌｉ）　　ポリマー／繊維ブレンド９勿紫押出機の
    第二のゾーン會Ｊ用して移送し、ダイ・スロットｖ曲し
    て押出機プロセスから外へ移送することを％徴とする浴
    融押出可能なテトラフルオロエチレンコポリマーおよび
    炭素繊維のブレンド物の製造方法。 ２（１）スクリュー速度５０乃至１２０ノビＰＡｉ、バ
    レル温朋２２０乃至４１０　”Ｃ２第一〇〇Ｔ塑化ゾー
    ン、スクリュー長対スクリューピッチの比が４乃中６で
    ある第二のゾーンお工び２乃至４關の間口（ｒ−ｉする
    ダイ・スロットを具有する共回転かみ合い２軸スクリユ
    一押出機ケ準備し； （１）　　ポリマー全第一の可塑化ゾーンＶＣ供給して
    、それ會ぞの中で実質的ＶＣｍ融する丑で保持し； （ｉｉｉ）　　溶融したポリマーを第二のゾーンへ移送
    し、そして同時ＶＣ、ポリマーを基準として２０乃至３
    ５重量襲の連続炭素繊維を該第二のゾーンに供給し、そ
    こで、実質的な部分が長さ約１．５乃キ１３市となるよ
    うｅ（切断し、浴融されたポリマーと配合し；そして （ｌｖ）　　ポリマー／Ｍｌ維ブレンド物ケダイ・スロ
    ットから押出機の外へ移送する ことを％徴とする浴融押出可能なテトラフルオロエチレ
    ンコポリマーおよび炭素繊維のブレンド物の製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法の生
    成物。 ４、檀Ｉ−物の形態の特許請求の範囲第１項または第２
    項記載の生成物。 ５、　特許請求の範囲第４項記載の噴層物から作った成
    型物。
JP58019921A 1982-02-12 1983-02-10 炭素繊維で強化したフルオロポリマ−組成物の押出製造方法 Granted JPS58148739A (ja)

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