JPH06172603A - 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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JPH06172603A
JPH06172603A JP33050092A JP33050092A JPH06172603A JP H06172603 A JPH06172603 A JP H06172603A JP 33050092 A JP33050092 A JP 33050092A JP 33050092 A JP33050092 A JP 33050092A JP H06172603 A JPH06172603 A JP H06172603A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐薬品性、耐酸性、耐アルカリ性などに優れ
たフッ素樹脂と、機械的強度に優れたポリアミド樹脂と
からなるブレンド樹脂の特性を損なうことなく低温での
機械的強度を改良した押出成形用軟質フッ素樹脂組成物
を提供する。 【構成】 軟質フッ素樹脂及びポリアミド樹脂からなる
ブレンド樹脂又は、軟質フッ素樹脂、フッ化ビニリデン
構造単位を含むフッ素樹脂およびポリアミド樹脂からな
るブレンド樹脂に、熱可塑性ウレタン樹脂を配合してな
る軟質フッ素樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は押出成形時の樹脂配向性
を低減化した、軟質フッ素樹脂とポリアミド樹脂とを含
むブレンド樹脂に熱可塑性ウレタン樹脂を配合してなる
軟質フッ素樹脂組成物に関する。本発明の軟質フッ素樹
脂組成物は単体又は積層体の形態で、例えば、アルコー
ル、酸等に対する高度の耐薬品性が要求されかつ、特に
低温での機械的強度が要求されるホース、チューブ、ガ
スケット等に利用することができる。
【0002】
【従来の技術】柔軟性と成形加工性を併せもった軟質フ
ッ素樹脂としては、特公昭62ー34324号公報に開
示されている、フッ素ゴム組成の幹ポリマーに結晶性フ
ッ素樹脂を与えるモノマーをグラフト重合して得られる
樹脂が挙げられる。例えば、フッ素ゴム組成の幹ポリマ
ーにフッ化ビニリデン(VDF)モノマーをグラフト重
合して得られる軟質フッ素樹脂はフッ素樹脂の範疇では
比較的低温での溶融成形が可能であることから、チュー
ブ、シートなどの押出成形品、パッキン、ダイヤフラム
などの射出成形品として広く使用されている。
【0003】また軟質フッ素樹脂の物性の改良あるいは
価格低減を目的として、種々の樹脂とのポリマーブレン
ドおよび積層体も検討されている。例えば本発明に用い
られる軟質フッ素樹脂にポリフッ化ビニリデン(PVD
F)あるいはVDFとトリフルオロエチレン(TrF
E)の共重合体、VDFとテトラフルオロエチレン(T
FE)の共重合体、VDFとヘキサフルオロアセトンの
共重合体などをブレンドして軟質フッ素樹脂の成形性お
よび力学的強度を改良する方法が特開昭62ー6884
4号公報に開示されている。また本発明に用いる軟質フ
ッ素樹脂はポリアミド樹脂とある程度の相溶性を有して
おり、ポリアミド樹脂との熱接着により製造された積層
体ならびにこの両者のブレンド樹脂とポリアミド樹脂も
しくは軟質フッ素樹脂との熱接着により製造された積層
体が、特開平3ー278949号公報に開示されてい
る。
【0004】一方、特開平3ー182538号公報には
本発明に用いられる軟質フッ素樹脂とそのガラス転移温
度が40℃以下であるポリウレタン樹脂を含む溶液が提
案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平3ー27894
9号公報に提案されている軟質フッ素樹脂とポリアミド
樹脂とのブレンド樹脂は柔軟性、成形性に優れており、
軟質フッ素樹脂のもつ耐薬品性、耐熱性とポリアミド樹
脂のもつ力学的特性、低温特性などを併せもった成形材
料である。さらにこのブレンド樹脂はポリアミド樹脂お
よび軟質フッ素樹脂との熱接着性にすぐれているため、
特に多層チューブ等の積層体材料として有用である。
【0006】しかしながら、これらの積層体材料を低温
状態で使用するとき、圧縮成形により製作した成形品の
場合には充分な機械的強度を有するものの、押出成形に
より製作した成形品の場合には機械的特性が一定しない
という問題があることを見出した。しかも、かかる組成
物の応用分野として期待される自動車用部品の場合には
−30〜−40℃といった極めて低い温度での力学的強
度が要求されている。
【0007】従って、本発明は、軟質フッ素樹脂とポリ
アミド樹脂とを含むブレンド樹脂の優れた特性を損なう
ことなく、低温での機械的強度を改良した押出成形用ブ
レンド樹脂を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、軟質フッ
素樹脂およびポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂の低
温脆化特性について検討したところ、圧縮成形品におい
ては高度の低温特性が等方的に認められるものの、シー
ト、チューブ等の押出成形品においては押出の流れ方向
とその直角方向で低温脆化温度に大きな違いがあること
を見出し、かかる知見をもとにさらに検討をすすめたと
ころ、ブレンド樹脂成形品中での樹脂の配向性が、成形
品全体の低温特性を阻害している原因であるとの推測に
至った。
【0009】また、軟質フッ素樹脂、フッ化ビニリデン
構造単位を含むフッ素樹脂およびポリアミド樹脂からな
るブレンド樹脂についても検討したところ、前記した軟
質フッ素樹脂およびポリアミド樹脂のみからなるブレン
ド樹脂の場合と比べて、異方性がより顕著に現れること
から、この樹脂の配向性は軟質フッ素樹脂のグラフト成
分であるPVDFまたはフッ化ビニリデン構造単位を含
むフッ素樹脂とポリアミド樹脂との相溶性の不足に起因
するものと推察された。
【0010】そこで、本発明者らは、これらの軟質フッ
素樹脂及びポリアミド樹脂を含むブレンド樹脂の相溶性
を改良しうる添加物について種々検討した結果、これら
のブレンド樹脂にガラス転移温度が40℃以下である熱
可塑性ウレタン樹脂を配合することにより、押出成形時
の樹脂の配向性を低減でき、押出成形品の各方向におけ
る力学的特性を均一にし得ることを見出し、本発明に到
達した。
【0011】すなわち、本発明に従えば、軟質フッ素樹
脂およびポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂100重
量部に熱可塑性ウレタン樹脂1〜50重量部を配合して
なる軟質フッ素樹脂組成物並びに、軟質フッ素樹脂、フ
ッ化ビニリデン構造単位を含むフッ素樹脂およびポリア
ミド樹脂からなるブレンド樹脂100重量部に熱可塑性
ウレタン樹脂1〜50重量部を配合してなる軟質フッ素
樹脂組成物が提供される。
【0012】本発明において必須成分である熱可塑性ウ
レタン樹脂はフッ素含有樹脂とポリアミド樹脂との相溶
性の向上に寄与しているものと推察される。本発明に用
いる軟質フッ素樹脂は、少なくとも一種の含フッ素単量
体を含む一種以上の単量体と、分子内に二重結合とペル
オキシ結合を共に有する単量体とを共重合せしめてその
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
幹ポリマーを製造し、この幹ポリマー100重量部に対
してフッ化ビニリデン単量体を20〜80重量部グラフ
ト重合せしめて製造した樹脂である。
【0013】前記幹ポリマー100重量部に対してグラ
フト重合するフッ化ビニリデン単量体の量が20重量部
未満では軟質フッ素樹脂の溶融粘度が高くなってポリア
ミド樹脂との良好な溶融ブレンドが達成されない。また
80重量部を越えたものでは生成する軟質フッ素樹脂が
硬いものとなり、本来目的とする柔軟性が損われるとと
もにポリアミド樹脂および熱可塑性ウレタン樹脂との相
溶性が失われる。
【0014】ここで使用する分子内に二重結合とペルオ
キシ結合を共に有する単量体としては、t-ブチルペルオ
キシメタクリレート、t-ブチルペルオキシクロトネート
等の不飽和ペルオキシエステル類、およびt-ブチルペル
オキシアリルカーボネート、p-メンタンペルオキシアリ
ルカーボネート等の不飽和ペルオキシカーボネート類が
例示できる。
【0015】また、含フッ素弾性共重合体としては、フ
ッ化ビニリデン(VDF)とヘキサフルオロプロペン
(HFP)の二元共重合体、VDFとHFPとテトラフ
ルオロエチレン(TFE)の三元共重合体、およびVD
Fとクロロトリフルオロエチレン(CTFE)の二元共
重合体などが例示できるが、とくにその組成比を限定す
るものではない。
【0016】本発明で用いるフッ化ビニリデン構造単位
を含むフッ素樹脂としては、PVDFのほかにVDFと
TFEの共重合体、VDFとHFPの共重合体、VDF
とTrFEの共重合体、VDFとHFAの共重合体、V
DFとフッ化ビニル(VF)の共重合体などが例示でき
るが、とくにその組成比を限定するものではなく、ブレ
ンド樹脂の要求特性(溶融粘度、柔軟性等)に合せて適
宜配合することができる。
【0017】本発明で用いるポリアミド樹脂としては、
溶融成形性に優れたものが好ましく、ポリアミドー1
1、ポリアミドー12、ポリアミドー6、ポリアミドー
66、ポリアミドー6−10、ポリアミドー6−12、
ポリアミドー12−12、ポリアミドエラストマー等が
例示されるが、軟質フッ素樹脂の成形温度の上限である
250℃以下に融点又は流動点を有するものであればよ
く、単独または混合して使用でき、特にその組成比を限
定するものではない。また、柔軟性改良のため可塑剤を
添加したもの、あるいは耐衝撃性改良のため、NBR等
の耐衝撃強度改良剤を添加したものを使用することも可
能である。
【0018】軟質フッ素樹脂とポリアミド樹脂とのブレ
ンド比率はその目的によって、任意に設定できる。ブレ
ンド樹脂と軟質フッ素樹脂の積層体を目的とする場合に
は、そのブレンド比率はポリアミド樹脂100重量部に
対して、軟質フッ素樹脂5〜300重量部の範囲が好ま
しい。この範囲未満では軟質フッ素樹脂との接着力向上
効果が期待できない。またこの範囲を越える場合には積
層体中の軟質フッ素樹脂の割合が増加し、経済的に不利
となる。
【0019】一方、ブレンド樹脂とポリアミド樹脂の積
層体を目的とする場合には、そのブレンド比率は軟質フ
ッ素樹脂100重量部に対して、ポリアミド樹脂5〜1
00重量部の範囲が望ましい。この範囲未満ではポリア
ミド樹脂との接着力向上効果が期待できず、逆にこの範
囲を越えてブレンドした場合には、軟質フッ素樹脂の有
しているフッ素樹脂としての特性が失われ、積層体の目
的からはずれたものとなる。
【0020】本発明で用いる熱可塑性ウレタン樹脂は、
各種の方法で製造され市販されており、たとえば、エチ
レングリコール、プロピレングリール、ブチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサングリコ
ール、ネオペンチルグリコールなどの2官能ポリオー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3官能
ポリオールなどの短鎖ポリオール共存下、ポリイソシア
ネートとポリオールをポリアミン類などの活性水素基を
有する化合物を使用して反応させることにより得ること
ができるが、原料として使用されるポリオールの種類に
より、カプロラクトン型、アジペート型、エーテル(ポ
リテトラメチレンエーテルグリコール)型およびポリカ
ーボネート型に大別される。
【0021】本発明の熱可塑性ウレタン樹脂の原料とな
るポリオールは、分子中に2個以上のヒドロキシ基を有
する化合物であり、具体的に例示すると、エチレングリ
コール、プロピレングリール、ブチレングリコール、ジ
エチレングリコール、1,6−ヘキサングリコール、ネ
オペンチルグリコールなどの2官能ポリオール、グリセ
リン、トリメチロールプロパンなどの3官能ポリオール
などとアジピン酸を縮合させて得られるアジペート型ポ
リエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合して
得られるポリラクトンエステル型ポリオール、テトラヒ
ドロフランの開環重合で得られたポリテトラメチレング
リコール、1,6−ヘキサングリコールとジフェニルカ
ーボネートあるいはエチレンカーボネートなどのカーボ
ネート類から得られるポリカーボネートポリオールなど
を挙げることができる。
【0022】一方、ウレタン結合を与えるポリイソシア
ネートは、分子中に2個以上のイソシアネート基を有す
る化合物であり、具体的には、トリレンジイソシアネー
ト(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(M
DI)、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(H
DI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、メ
チルシクロヘキサンジイソシアネート(水添TDI)、
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MD
I)、メチルシクロヘキシレンジイソシアネートなどお
よびこれらの粗製物、多量体などを例示できる。
【0023】なお、上記のポリオールおよびポリイソシ
アネートから熱可塑性ウレタン樹脂を製造するにあたっ
ては、あらかじめプレポリマーを調整し、それをブレン
ド樹脂と混合した後反応を完結させることも可能であ
る。
【0024】本発明において使用する熱可塑性ウレタン
樹脂は、前述のポリオールとポリイソシアネートとの組
合せから任意に選択することができるが、特に、ガラス
転移温度が40℃以下のものが好ましい。熱可塑性ウレ
タン樹脂のガラス転移温度が40℃よりも高い場合に
は、本発明のブレンド樹脂を調整した時に充分に相溶性
が改善されず、低温における配向性をなくすることに効
果を発揮しない。
【0025】本発明においては、軟質フッ素樹脂および
ポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂又は軟質フッ素樹
脂、フッ化ビニリデン構造単位を含むフッ素樹脂および
ポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂100重量部に対
し、熱可塑性ウレタン樹脂を1〜50重量部配合するこ
とを特徴とする。すなわち、前記熱可塑性ウレタン樹脂
の配合量が1重量部より少ないと、相溶性の改良が不十
分であり、一方、50重量部を超えると本来のフッ素樹
脂としての機械的強度、耐薬品性などが損なわれて好ま
しくない。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例および比較例をあげて
本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲をこれ
らの実施例に限定するものでないことはいうまでもな
い。
【0027】実施例1 (A)軟質フッ素樹脂の製造 100L容量のステンレス製オートクレーブに純水50
Kg、過硫酸カリウム100g、パーフルオロオクタン
酸アンモニウム150gおよびt ー 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、攪拌しながら50℃
の温度で20時間重合反応をおこなった。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 ー ヘキサンにて洗浄し
未反応のt ー 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、白色粉末の含フッ素弾性共重合
体16Kgを得た。この含フッ素弾性共重合体のDSC
曲線はペルオキシ基の分解に基ずく発熱ピークを160
〜180℃に有しており、またヨウ素滴定法により弾性
共重合体の活性酸素量は0. 042%と測定された。
【0028】次の段階で、前記白色粉末の含フッ素弾性
共重合体12KgとフロンRー113 75Kgを10
0L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6Kgを仕込み、95℃
で24時間重合をおこなった。生成したポリマーを溶媒
と分離後乾燥して白色粉末の軟質フッ素樹脂16. 6K
gを得た。収量から計算してこの軟質フッ素樹脂は含フ
ッ素弾性共重合体100重量部に対して、フッ化ビニリ
デンモノマー38. 3重量部がグラフト重合したもので
ある。
【0029】(B)軟質フッ素樹脂ペレットの製造 前記(A)で得られた軟質フッ素樹脂を30mm口径の押
出成形機(L/D:22)にて180〜200℃の温度
で押出し、3mm径のストランドを冷却後切断する方法で
ペレット化した。
【0030】(C)ブレンド樹脂ペレットの製造 前記(B)で得られた軟質フッ素樹脂ペレットとポリア
ミド樹脂として宇部興産(株)製ポリアミド12(グレ
ード名:3035JU)および熱可塑性ウレタン樹脂と
してクラレ(株)製ウレタンエラストマー(グレード
名:クラミロンUM2030)を表1に示した混合割合
でドラム型タンブラーで混合した。この混合樹脂を
(B)と同様に30mm口径の押出成形機を通してペレッ
ト化した。
【0031】(D)ブレンド樹脂のシート成形 前記(C)で得られたブレンド樹脂ペレットを30mm口
径の押出成形機(L/D:22)にて190〜210℃
の温度で押出し、厚み2mm、幅65mmのシートを成形し
た。
【0032】(E)ブレンド樹脂シートの引張特性の測
定 前記(D)で作成したシートからJIS K6301に
規定された3号ダンベル形状の引張試験片をシートの押
出方向およびこれと直角方向に沿って打抜き、インスト
ロン型の引張試験機を用いて、23℃において200mm
/minの速度で引張強さならびに伸びを測定した。結果を
表1に示した。
【0033】(F)ブレンド樹脂シートの脆化温度の測
定 前記(D)で作成したシートの押出方向およびこれと直
角方向からJIS K6301、14項〔低温衝撃脆化
試験〕に規定された試験片(幅:6. 3mm、長さ:32
mm)を打抜き、温度を変化させながら低温衝撃試験をお
こなった。試験片の50%以上が破壊する最高温度を脆
化温度として、結果を表1に示した。
【0034】(G)ブレンド樹脂シートを使用した積層
体の製造 前記(D)で作成したブレンド樹脂シートとこれと同様
に成形した軟質フッ素樹脂シートおよびブレンド樹脂シ
ートとこれと同様に成形したポリアミド12シートとの
積層体を製造した。2mm厚、65mm幅、100mm長さの
ブレンド樹脂シートを1mm厚、200mm角のステンレス
製平板の中央部におき、シートの片側の65×50mmの
部分に溶着防止のために0. 1mm厚のPTFEフィルム
を置いた後、同一寸法の軟質フッ素樹脂シートあるいは
ポリアミド12シートを重ね、1mm厚、200mm角のス
テンレス製平板を載せた。
【0035】このステンレス板に挟まれたシートを20
0℃に加熱された圧縮成形機に入れ、最初の10分間は
圧力をかけない状態で余熱後、水冷された圧縮成形機に
移し、 20Kgf/cm2 の圧力で5分間加圧、冷却して積層
体(3mm厚)を得た。
【0036】(H)積層体の接着性の評価 前記(G)で製造した積層体のシートから未溶着部が長
手方向にくるように幅25mm、長さ100mmの試験片を
切出し、各層間の接着力をJIS K6854〔接着剤
の剥離接着強さ試験方法〕に準じ、23℃における18
0度剥離強さを測定した。結果は剥離試験における引張
荷重曲線の最大値で表1に示した。
【0037】(I)チューブの製造 前記(C)で得られたブレンド樹脂ペレットを30mm口
径の押出成形機(L/D:22)にて190〜210℃
の温度で押出し、内径6mm、外径8mmのチューブを製造
した。
【0038】(J)低温衝撃特性の測定 前記(I)にて得られたチューブを用いて、米国自動車
工業(SAE)規格のJ844dに規定されている落球
衝撃試験を−40℃で行なった(落球重量0.454K
g、径31. 75mm、落球面のR=15. 88mm、落球
高さ304. 8mm)。結果は破壊本数/試験本数で表わ
し、表1に示した。
【0039】比較例1 実施例1の(C)でブレンド樹脂ペレットを調整する際
に軟質フッ素樹脂とポリアミド樹脂のみからなるブレン
ド樹脂ペレットを表1に示した配合で製造した以外は実
施例1と同様に(D)から(I)の操作をおこなった。
結果は表1に示したが、実施例1に比較して、シートの
脆化温度に関して異方性が顕著であり、かつチューブの
低温衝撃特性が大きく劣っていることが明らかである。
【0040】実施例2 実施例1の(C)でブレンド樹脂ペレットを調整する際
に軟質フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ウレタン
樹脂に加えて、ブレンド樹脂の溶融粘度を下げる目的で
フッ化ビニリデン樹脂(SOLVEY社製PVDF グ
レード名:SOLEF1010)ペレットを表1に示し
た配合で混合し、ブレンド樹脂ペレットを製造した以外
は実施例1と同様に(D)から(I)の操作をおこなっ
た。結果は表1に示した。
【0041】比較例2 実施例2のブレンド樹脂から熱可塑性ウレタン樹脂を除
いたブレンド樹脂ペレットを実施例1の(C)と同様の
方法で製造した以外は実施例1と同様に(D)から
(I)の操作をおこなった。結果は表1に示したが、実
施例2に比較して、シートの脆化温度に関して異方性が
顕著であり、かつチューブの低温衝撃特性が大きく劣っ
ていることが明らかである。
【0042】実施例3 実施例1の(C)でブレンド樹脂ペレットを調整する際
に軟質フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ウレタン
樹脂に加えて、ブレンド樹脂の引張伸びの増加を目的と
してフッ化ビニリデン共重合樹脂(ATOCHEM社製
VDF−TFE共重合体 グレード名:KYNAR72
00)ペレットを表1に示した配合で混合し、ブレンド
樹脂ペレットを製造した以外は実施例1と同様に(D)
から(I)の操作をおこなった。結果は表1に示した。
【0043】比較例3 実施例3のブレンド樹脂から熱可塑性ウレタン樹脂を除
いたブレンド樹脂ペレットを実施例1の(C)と同様の
方法で製造した以外は実施例1と同様に(D)から
(I)の操作をおこなった。結果は表1に示したが、実
施例3に比較して、シートの脆化温度に関して異方性が
顕著であり、かつチューブの低温衝撃特性が大きく劣っ
ていることが明らかである。
【0044】
【表1】
【0045】
【発明の効果】表1の結果から明らかなように、軟質フ
ッ素樹脂及びポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂、又
は軟質フッ素樹脂、フッ化ビニリデン構成単位を含むフ
ッ素樹脂及びポリアミド樹脂からなるブレンド樹脂に、
熱可塑性ウレタン樹脂を添加することにより、成形品の
低温脆化温度の異方性が解消され、その結果、本発明の
軟質フッ素樹脂組成物を使用した成形品は、全体として
の機械的強度の改善に顕著な効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川島 親史 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社東京研究所内 (72)発明者 古賀 直 埼玉県川越市今福中台2805番地 セントラ ル硝子株式会社東京研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟質フッ素樹脂およびポリアミド樹脂か
    らなるブレンド樹脂100重量部に熱可塑性ウレタン樹
    脂1〜50重量部を配合してなる軟質フッ素樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】 軟質フッ素樹脂、フッ化ビニリデン構造
    単位を含むフッ素樹脂およびポリアミド樹脂からなるブ
    レンド樹脂100重量部に対し、熱可塑性ウレタン樹脂
    1〜50重量部を配合してなる軟質フッ素樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 軟質フッ素樹脂が、少なくとも一種の含
    フッ素単量体を含む一種以上の単量体と、分子内に二重
    結合とペルオキシ結合を共に有する単量体とを共重合せ
    しめて製造した、ガラス転移温度が室温以下の含フッ素
    弾性共重合体幹ポリマー100重量部に対してフッ化ビ
    ニリデン単量体20〜80重量部をグラフト重合せしめ
    たものである請求項第1項又は第2項に記載の軟質フッ
    素樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 熱可塑性ウレタン樹脂のガラス転移温度
    が40℃以下である請求項第1項又は第2項に記載の軟
    質フッ素樹脂組成物。
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