JPH03139547A - 軟質フッ素樹脂組成物 - Google Patents

軟質フッ素樹脂組成物

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JPH03139547A
JPH03139547A JP27804489A JP27804489A JPH03139547A JP H03139547 A JPH03139547 A JP H03139547A JP 27804489 A JP27804489 A JP 27804489A JP 27804489 A JP27804489 A JP 27804489A JP H03139547 A JPH03139547 A JP H03139547A
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峯岸 清一
Yoshinobu Fujii
藤井 義信
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は押出成形時の溶融樹脂の伸び特性、ならびに成
形品の表面性を改良した充填材含有の軟質フッ素樹脂組
成物に関する。フッ素樹脂は含有するC−F結合に由来
するすぐれた特性(耐熱性、耐油脂性、耐薬品性、耐候
性など)のため広い分野で使用されており年々その使用
量は増加し、中でも柔軟性と成形加工性を併せもった軟
質フッ素樹脂はチューブ、シール材、フィルムなどの形
で巾広い用途に使用されている。
(従来の技術) 柔軟性と溶融成形加工性を併せもった軟質フッ素樹脂と
しては本発明者らが、特公昭6234324に開示して
いる。なお、軟質フッ素樹脂に各種の充填材を配合して
軟質フッ素樹脂の特性を改良する試みもなされている。
例えば軟質フッ素樹脂にカーボンブラックを混合して導
電性を改良する方法(特開昭6l−11845)。更に
は摺動性を改良する方法としてポリテトラフルオロエチ
レン粉末を配合することも知られている(特開昭62−
195035)。
一方ポリテトラフルオロエチレン(P T F E)粉
末は圧縮、せん断力を受けると微細繊維(フィブリル)
になりやすいという性質がある。PTFEは、(Ch 
 CFz )flの構造を有する完全に対称の線状高分
子であり、かつ分子間凝集力が極めて小さいことが知ら
れている。このために一般にPTFE粒子は分子鎮同志
の界面からはがれてフィブリル化するといわれている。
このようなPTFEのフィブリルを樹脂中に含ませて該
樹脂の種々の性質を改良する方法として、例えば相互に
非混和性の複数のポリマーを混合するときに、PTFE
フィブリルのネットワークを混合物中に形成し、非混和
性ポリマー同志の分離を妨げる方法(特開昭6O−90
260)。
難燃化されたポリカーボネートにPTFEを加え、PT
FEフィブリルのネットワークを成形品中に形成し、高
温化ポリカーボネートの溶融滴下による着火を防止する
方法(特開昭6023442)。およびイオン交換樹脂
とPTFEを混合してPTFEをフィブリル化し製膜す
ることにより膜の機械的強度を高める方法(特開昭53
149881)などが知られている。
(発明が解決しようとする問題点) 特公昭62−34324に開示されている軟質フッ素樹
脂は、チューブ、シート、フィルム、ロンド、y4型品
等の押出成形品の形で広く利用されているが、その特性
を改良するために各種の充填材を混合する場合がある。
例えば摺動性の改良には、PTFE粉末、グラファイト
、球状フェノール樹脂等が充填され、導電性を向上する
ためにカーボンブランク、金属粉等が充填される。さら
に発煙性を減少させるための酸化アンチモン、フィルム
の光線透過率を減少させるための酸化チタン、炭酸カル
シウム等が用いられる。軟質フッ素樹脂にこれらの充填
材を混合する際の共通の問題点として、押出成形時に溶
融樹脂の伸びがなくなり、かつ成形品の表面平滑性が悪
くなることが指摘されている。この傾向は充填材量を増
加していった場合特に顕著となり、フィルムの厚みが薄
くできなかったりあるいは小口径のチューブが得られな
い等所望形状の押出成形品が得られないという不具合を
生じる。また成形品の表面性も凹凸が増加し実用上差支
えるものとなる。
かかる現象は、一般の熱可塑性樹脂の場合でもみられる
が該軟質フッ素樹脂は、実質的に溶融成形性に乏しいフ
ッ素ゴムセグメントに結晶性フッ素樹脂をグラフト重合
することにより溶融成形性を付与しているもので、充填
材を混合した場合の押出成形性の低下は特に大きいとさ
れている。
(問題点を解決するための手段) 本発明はこれら軟質フ、素樹脂に充填材を混合した際の
押出成形性を改良するためになされたもので、特定繊維
状の充填材を添加することによりこれらを改善するもの
である。
充填する材料としては、軟質フッ素樹脂の有する特長で
ある耐酸、耐アルカリ性、耐油性、k4候性等を損なわ
ずに高温における補強効果を発現しうる性質を持つこと
が必要である。本発明者らはかかる観点からガラス繊維
、カーボン繊維、アラミド繊維を含む種々の繊維状充填
剤について検討した結果、PTFE粉末にセン断力をか
けて得られる微細繊維(フィブリル)がこの[1的に合
致することを見出し、本発明に到達したものである。
対象となる軟質フッ素樹脂は、本発明者らが特公昭62
−34324に開示しているもののうち、すくなくとも
一種の含フッ素単量体を含む一種類以上の単量体と、分
子内に二重結合とペルオキシ結合を同時に有する#l量
体とを共重合せしめて、その分子内にペルオキシ基を含
有させ、かつそのガラス転移温度が室温以下である含フ
ッ素弾性共重合体を製造することを第1段階とし、第2
段階において、第1段階で得られた共重合体の水性乳濁
液または分散溶媒中でその融点が130℃以上である結
晶性重合体を与える、すくなくとも一種の含フッ素II
i量体を含む一種類以l−のip−i体を、グラフト共
重合させることによって(IIられる軟質フッ素樹脂で
ある。
ここで用いられる不飽和ペルオキシドとしては、各種の
不飽和ペルオルジエステル或いはペルオキシカーボネー
ト等が知られているが、共+n合系に応じてその種類を
選択する必要がある。
具体的な不飽和ペルオキシエステルとしては、t−ブヂ
ルベルオキシメタクリレート、ジ(t−ブチルペルオキ
シ)フマレート、(−ブチルペルオキシクロトネート等
が例示される。不飽和ペルオキシカーボネートとしては
、t−ブチルペルオキシアリルカーボネート、L−ヘキ
シルベルオキンアリルカーボイ、−1・、!、1.3.
3.−テトラメチルブチルペルオキシアリルカーボネー
ト、E−フチルベルオキシメタリルカーボネート、1.
1.3゜3、−テトラメチルブチルペルオキシメタリル
カーボネート、P−メタンタペルオキシアリルカーボネ
ート、P−メンタンペルオキシメタリルカーボネート等
が例示される。
ここでフッ素ゴムの組成を有する弾性重合体とは、その
Tgが室温以下であり、かつ非品性の大きい重合体をい
い、従来知られているものとしては、)、化ビニリデン
(以下VDFと略記)とへキサフルオロプロペン(以下
RFPと略記)との共重合体、VDFとRFPおよびテ
トラフルオロエチレン(以下TFEと略記)との三元共
重合体、VDFとクロロトリフルオロエチレン(以下C
TFEと略記)との共重合体、TFEとプロピレンの共
重合体、TFEと含フッ素ビニルエーテルとの共重合体
ならびに炭化水素系のジエン化合物と含フッ素中量体と
の共重合体等があるが特にその組成を限定するものでは
ない。
一方その融点が130℃以上である含フッ素結晶性重合
体としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロ
トリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフ
ッ化ビニル、TFEとエチレンとの共重合体、CTFE
とエチレンとの共重合体並びにTFEと含フッ素ビニル
エーテルとの共重合体等が広く知られているが、特にそ
の組成を限定するものではない。
ここで、該軟質フッ素樹脂に混合する充填材としては、
軟質フッ素樹脂の成形温度で溶融しないものを意味し、
具体的には130℃以下の温度で溶融しない物質を云う
。
かかる充填材には無機系、有機系でそれぞれ多くのもの
が例示される。例えば無機系では、炭酸カルシウム、炭
酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、カーボンブラック
、グラファイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシ
ウム、ケイ酸カルシウム、マイカ、アスベスト、チタン
酸カリ、酸化アンチモン、硫酸バリウム、酸化ビスマス
およびガラスバルン等が例示され、また有機系では、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂粉末、P
TFE樹脂、PPS樹脂等の融点の高い熱可塑性樹脂粉
末が例示されるが、各種充填材の持つ機能性の用途によ
り選択すればよく特にその種類を限定するものではない
。
軟質フッ素樹脂に混合する充填材量としては、充填材の
種類とそれを混合する目的によって大きく異なるが軟質
フッ素樹脂100重量部に対して0.1〜80重量部の
範囲が望ましく、好ましくは001〜60重量部である
。この範囲より少ない場合には充填材としての効果が発
現しないし、この範囲を超えて混合した場合には、混合
物の粘度が上昇し、押出成形時に押出機にかかる負荷が
過大となり成形が困難になる。
また比較的多量の充填材を混合する際に成形時の溶融粘
度を低下させる目的で、軟質フッ素樹脂に含まれる結晶
性樹脂と相溶性のある樹脂をさらに混合することもでき
る。この場合には溶融粘度の低下とともに混合樹脂の剛
性が増加するが、本発明はそれらを否定するものではな
い。
繊維状(フィブリル)ポリテトラフルオロエチレンは、
結晶化度の高いテトラフルオロエチレン重合体にせん断
力を印加することで得られこれらフィブリルは、軟質フ
ッ素樹脂と充填材の間に繊維による樹枝状またはくもの
巣状の三次元の網目構造を形成して、混合樹脂溶融時の
伸び特性を改良し、かつ充填材粒子が成形品表面に遊離
して浮き出すことを防止して押出成形品の表面性を改良
するものである。
かかるフィブリル化をおこすテトラフルオロエチレン重
合体としては、テトラフルオロエチレンモノマーの乳化
重合によって得られるいわゆるファインパウダーが好ま
しく、懸濁重合で得られるいわゆるモールディングパウ
ダーではフィブリル化の程度が少なく、軟質フッ素樹脂
と充填材きの混合系において充分な成形性改良効果を与
えない。
繊維状PTFHの添加割合は、充填材の種類および混合
量によって異なるが0.05〜10重量部が適当である
。この範囲以下では充分な成形性改良が得られないし、
この@囲を越えて添加した場合には、前記した三次元の
網目構造が増加し、混合樹脂の溶融粘度が増加して押出
成形が困難になるという状況を引き起こす。
軟質フ・ノ素樹脂と充填材ならびに繊維状PTF I?
、の混合は、通常の樹脂成形で用いられている二本ロー
ル間での混練、バンバリーミキサ−での混練、−軸また
は二軸押出機での混練等の方法が採用できるが、PTF
Eのフィブリル化を促進するためには、粉末状の軟質フ
ッ素樹脂あるいは、粉末状充填材と乳化重合で得られた
PTFEパウダーを予め、ヘンシェルミキサー等の高い
せん断力を与えられるミキサーで混合した後前記した混
練機にかけることが望ましい。
このようにして得られた軟質フッ素樹脂と充填材および
繊維状PTFEの混合物は、繊維状PTFEを含まない
混合樹脂に比較して、押出成形時の溶融樹脂の伸び特性
が改良されることで引落し性が向上し、押出成形の自由
度を増加させるとともに表面のより優れた成形物を得る
ことができる。
以下、実施例および比較例により本発明を詳述するがこ
れらによって限定されるものではない。
実施例1 (A)軟質フッ素樹脂(1)の製造 100N容量のステンレス製オートクレーブに純水50
.0kg、過硫酸カリウム100g、パーフロロオクタ
ン酸アンモニウム150gおよびt−ブチルペルオキシ
アリルカーボネート100gを加え、排気後フッ化ビニ
リデンモノマー12.5kg、クロロトリフルオロエチ
レンモノマー7.55kgを仕込み、かくはんしながら
50℃の温度で20時間市合反応を行なった。生成物は
白色ラテックス状態で得られ、これを塩析してゴム状の
粒子を得た。水洗、真空乾燥の後、n−ヘキサンにて洗
蘭し未反応のt−ブチルペルオキシアリルカーボネート
を除去して再度真空乾燥し、白色粉末の共重合体16.
0kgを得た。この共重合体のDSC曲線はペルオキシ
基の分解に基づく発熱ピークを160〜180℃に有し
ており、またヨウ素滴定法により共重合体の活性酸素量
は0.042%と測定された。
次の段階で、前記白色粉末の共重合体12.0kgとフ
ロンR−11375,0kgを100気圧に耐える10
01容量のステンレス製オートクレーブに加え、排気後
、フッ化ビニリデンモノマー6.0kgを仕込み、95
℃で24時間重合を行なった。
生成したポリマーを溶媒と分離後乾燥し16.6kgの
白色粉末を得た。このポリマーのDSC測定による融点
は155〜160℃と測定された。
(B)混合 軟質フッ素樹脂(1)100重量部に摩擦係数を低下さ
せる目的で、充填材として低分子量PTFE粉末(セン
トラル硝子nW1商品名セフラルルーブ1分子量8,5
00、粒径5〜10μm融点315℃)、および乳化重
合で製造されたPTFE粉末(三井デュポンフロロ■製
テフロン@に一10J 、 MP、327℃)を第゛1
表に示す割合で合計3 kgを20ff容量のへキシエ
ルミキサーに投入し1500回転/回転速度で5分間混
合した。混合粉末の状態は混合時間が経過するに従って
粉塵がたたなくなり、PTFEのフィブリル化による効
果が確認された。
(C)ペレット製造 (B)で得た混合樹脂を、30■1口径の一軸押出機(
L/D:22)を用いて3 n径のロッドに押出成形(
180〜210℃の温度)し、これを2〜4龍の長さに
切断してペレットを製造した。
(D)混合樹脂の溶融伸びの測定(引落とし性の評価) 東洋精機■製キャビログラフを用い°ζ行なった。方法
は200°(:の温度に加熱された1 ctAの円筒の
中に(C)で得たベレットを25g充填し、5分間予熱
後上部からシリンダーで10mm/分の一定速度で押し
、円筒下部に設けた1 am径長さlO■曹のオリフィ
スから樹脂を流出させた。
この流出する細ひも状樹脂をオリフィス下方のプーリー
を介して速度可変のゴム製2本ロールで引きとった。こ
の引取りロールの速度を1O1l1分から連続的に増加
させて行き、細ひもが切断した時の速度をもって溶融伸
びの評価を行った。引取ロールの速度を上げるにつれ押
出物の径は細くなるので、実際の押出成形時の引落とし
性の評価がこの方法で得られる。
一方この時の押出圧力を測定し、実際の押出成形時の押
出トルクの評価を行なった。その結果を第1表に示す。
(E)チューブ成形 (C)で得たベレー/ トを30龍口径の一軸押出81
(L/D:22)を用いて外径? 、 4 ss内径5
nφの口金から押出し、引取機の速度を調節して引落し
外径6B内径4龍φのチューブを製造した。
(F)表面粗さの測定 ランクテーラーホブソン■の表面粗さ針タリステップを
用いて、(E)で得たチューブの外面を薄く削りとった
ものの表面粗さを測定した。測定は2 mnの長さにつ
いて3個所行ない、得られた波形の最高値及び最低値の
差の平均をとって表面粗さの尺度とした。その結果を第
1表に示す。
(G)摩擦係数の測定 (C)で得たベレットを200℃の温度で圧縮成形し、
厚み2■lX40mm1!の円板を製造した。
この円板と鉄(545C)との摩擦係数を■オリエンチ
ック製摩擦試験機EFM−II[−ENを用いて5kg
f/cIItの圧力、0.2m/秒の速度で測定した。
摩擦係数は測定開始t&1時間後の値を採りその結果を
第1表に示す。
比較例1 実施例1の(B)において、テフロン@ K−10Jを
添加しない他は実施例と同様に行なった。その結果を第
1表に示す。
比較例2 実施例1の(B)において、セフラルルーブlを90重
量部添加し、テフロン@ K−10Jの添加および無添
加で他は実施例と同様に行なった。その結果を第1表に
示す。
第1表から分かるように、摺動性改良のための充填材と
してPTFE粉末を混合しても溶融樹脂の伸び破断速度
は比較例に比べ3〜5倍大きい、このことは単位時間当
りの生産量がその倍率に相当して大きいことを意味する
。また押出成形品のチューブ表面層は極めて均一な平滑
性を保持しているが、比較例では押出圧力が高<300
kgf/cj以上の圧力では成形機の負荷が大きく損傷
を招(。
実施例2 軟質フッ素樹脂(1)100重量部に導電性を増加させ
る目的で充填材として、カーボンブラック(花王石鹸f
l製ケッチエンブラック比表面積950rrr/g)お
よびテフロンΦに一10Jを第2表に示す割合で混合し
た。混合方法は実施例1の(B)に準じて行ない、その
後(C)〜(F)の操作については実施例1と同様の方
法で行なった。
また、前記混合物のベレットを圧縮成形して2龍厚X1
60nX160■lのシートを製造し、このシートを用
いてJISK6911に規定されている方法で体積固有
抵抗を測定した。その結果を第2表に示す。
比較例3 実施例2の混合物中からテフロンΦに一10Jを除いた
他は実施例2と同様に行なった。その結果を第2表に示
す。
比較例4 実施例2中のテフロンΦに一10Jを12.0重量部添
加した以外は実施例2と同様に行なった。その結果を第
2表に示す。
(以下f白) L−−−、−: 、−J 第2表からも分かるように、導電性付与のためのカーボ
ンブランクを混合しても溶融樹脂の伸び破断速度は比較
例の3〜7倍と大きく、また成形品のチューブ表面は極
めて平滑性も良好であることが分かる。
実施例3 (A)軟質フッ素樹脂(II)の製造 100気圧に耐える21’aHのステンレス製オートク
レーブに純水1000g、過硫酸カリウム3g、パーフ
ルオロオクタン酸アンモニウム1g1および不飽和ペル
オキシドとしてフロンR−113にて5%に希釈したt
−プチルペルオキシアリルカーボネー)2gを加え、排
気、窒素置換を繰り返した後、フッ化ビニリデンモノマ
ー169g、クロロトリフルオロエチレンモノマー13
3gを仕込み、攪拌しながら50℃の温度で20時間重
合反応を行い生成物は白色のラテックス状態で得られた
。
得られたラテックス重量は1262g、サンプリングし
たラテックスの濃度は21.1%であり、ポリマー重量
で270gのゴムラテックスが得られた。
この共重合体のDSC曲線はペルオキシ基の分解に基づ
く発熱ピークを160〜180℃に有しており、またヨ
ウ素滴定法により共重合体の活性酸素量は0.04%と
測定された。また、低温でのDSC測定による共重合体
のTgは15℃であった。さらに幹ポリマー組成を元素
分析にて調べたところ、VDFとCTFEのモル組成比
は30.8/69.2であった。
このようにして得たペルオキシ基を構成要素に持つゴム
状共重合体よりなるラテックスを固形分換算にて100
g(ラテックスH474g)秤量し、100気圧に耐え
る11の電磁攪拌装置付オートクレーブに仕込み、純水
を加え、500m1に調整したのち、排気、窒素置換を
3回繰り返した。クロロトリフルオロエチレンモノマー
79.1g、エチレン19.8g仕込んだのち、さらに
還元剤としてNaH3O:+ 0.9gを水溶液として
加えた後、30℃にて8時間重合を行った。
残存上ツマ−をパージした後、オートクレーブを開け、
生成したポリマーを取り出した。
その後水を分離、洗浄した後、減圧乾燥器により乾燥し
164.8gの白色粉末を得た。
このポリマーのDSCによる融点は217℃であった。
(B)  l見合 軟質フッ素樹脂(II)100重量部に対しlit鰹性
と、燃焼時の発煙量を減少させる目的で酸化アンチモン
粉末(菊池色素all製ポーエン5KN54粒径1.5
μm)ならびにテフロン■に一10Jをff13表に示
す割合で混合した粉末を、実施例1の(B)に準じた方
法で混合した。
(C)ペレット製造 (B)で得た混合樹脂を30關口径の一軸の押出成形機
(L/D・22)を用いて、220〜250℃の温度で
実施例1 (C)  と同様にペレットを製造した。
(I〕)混合樹脂の溶融伸びの測定 加熱筒の温度を250℃とした他は実施例1と同様に測
定した。
(E)フィルム成形 (C)で得たペレットを30m1押出機(L/D・22
)の先端に付けた先端厚み0.5關のスリットグイから
押出し、これを引取りロールで引取り厚み約0.21−
のフィルムを製造した。
(F)発煙性の測定 (C)で得た、ペレットを圧縮成形(230°C)  
して25X25X 6 amの角柱型試験片を製造し、
この試験片を用いてASTM02843に規定されてい
る方法に準拠しArapaphoe Smoke Ch
amberで燃焼V、験を行ない酸素指数ならびに発煙
量(%)を測定した。その結果を第3表に示す。
比較例5 実施例3でテフロン[相]に一10Jを混合しないで押
出成形を行ったが、(E)の押出成形時引き落しはでき
ず0.4■l厚のフィルムしか得られなかった。
(11F!6′] 第3表から、防煙剤としての酸化アンチモン添加によっ
ても伸び破断速度は4〜7倍でありフィルム表面の平滑
性も良好であることが分かる。また燃焼試験における発
煙量、酸素上数も変化せず伸び破断速度の大幅な改善が
認められる。
(発明の効果) 本発明の粉末状充填材とフィブリル化PTFEを含有す
る軟質フッ素樹脂組成物は、軟質フッ素樹脂の溶融成形
時の引落し性(破断伸び)の改良、ならびに成形品表面
の平滑性の改善が達成されるものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)軟質フッ素樹脂100重量部に対して、130℃以
    下の温度で溶融しない粉末状充填材0.1〜80重量部
    と、繊維状ポリテトラフルオロエチレンの0.05〜1
    0重量部を混合してなる押出成形用軟質フッ素樹脂組成
    物。 2)軟質フッ素樹脂がすくなくとも一種の含フッ素単量
    体を含む一種類以上の単量体と、分子内に二重結合とペ
    ルオキシ結合とを共重合せしめてその分子内にペルオキ
    シ基を含有させ、かつそのガラス転移温度が室温以下で
    ある含フッ素弾性共重合体(幹ポリマー)を製造するこ
    とを第1段階とし、第2段階において該幹ポリマーの水
    性乳濁液または分散溶媒中でその融点が130℃以上で
    ある結晶性重合体を与える、すくなくとも一種の含フッ
    素単量体を含む一種類以上の単量体をグラフト重合して
    得られる樹脂であることを特徴とする請求項1記載の軟
    質フッ素樹脂組成物。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5665027A (en) * 1979-08-27 1981-06-02 Lion Akzo Kk Production of conductive resin composition
JPS5686938A (en) * 1979-12-17 1981-07-15 Lion Corp Method of kneading thermoplastic resin
JPS61118455A (ja) * 1984-11-14 1986-06-05 Central Glass Co Ltd 導電性ふっ素樹脂の製造方法
JPS6234324A (ja) * 1985-08-07 1987-02-14 Hitachi Maxell Ltd 磁気記録媒体

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