JPH0375574B2 - - Google Patents
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- JPH0375574B2 JPH0375574B2 JP59019527A JP1952784A JPH0375574B2 JP H0375574 B2 JPH0375574 B2 JP H0375574B2 JP 59019527 A JP59019527 A JP 59019527A JP 1952784 A JP1952784 A JP 1952784A JP H0375574 B2 JPH0375574 B2 JP H0375574B2
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Description
本発明は、例外的な耐衝撃性をもつ、ある種の
ポリオキシメチレン組成物に関する。ポリオキシ
メチレン組成物は、一般に、ホルムアルデヒドの
ホモポリマーまたはホルムアルデヒドの環式オリ
ゴマー、たとえば、トリオキサンのホモポリマー
(それらの末端基はエステル化またはエーテル化
により末端キヤツプされている)、ならびにホル
ムアルデヒドまたはその環式オリゴマーと主鎖中
に少なくとも2個の隣接炭素原子をもつオキシア
ルキレン基とのコポリマー(前記コポリマーの末
端基はヒドロキシル末端基をもつか、あるいはエ
ステル化またはエーテル化により末端キヤツプさ
れていることができる)を包含すると理解すべき
である。コモノマーの比率は、20重量%までであ
ることができる。比較的高い分子量、すなわち、
20000〜100000のポリオキシメチレンに基づく組
成物は、熱可塑性材料を用いるとき普通に採用さ
れている技術、たとえば、圧縮成形、射出成形、
押出、ブロー成形、回転成形、溶融紡糸、スタン
ピングおよび熱成形のいずれかによる半仕上げ製
品および仕上製品の製造において有用である。こ
のような組成物から作られた仕上げ製品は、きわ
めて望ましい物理的性質、たとえば、高い剛性、
強さ、化学的安定性および溶媒抵抗性を有する。
しかしながら、ある用途においては、従来、普通
のポリオキシメチレン組成物で可能であつたより
も大きな耐衝撃性を得ることが望ましいであろ
う。
米国特許第2993025号(1961年7月18日、
Alsup et al.);米国特許第3027352号(1962年3
月27日、Walling et al.);米国特許第3743614号
(1973年7月3日、Wolters et al.);米国特許第
3787353号(1974年1月22日、Isii et al.);米国
特許第3960984号(1976年6月1日、Kohan);
および米国特許第4098843号(1978年7月4日、
Johnson)のすべては、ホモポリマーおよびコポ
リマーにの両者に基づく、種々のポリオキシメチ
レン組成物、およびこのような組成物を安定化す
る種々の技術を開示している。米国特許第
2993025号は、ポリオキシメチレン組成物を合成
ポリアミドと配合することにより安定化すること
を開示している。米国特許第3027352号は、ある
種のポリオキシメチレンコポリマー組成物の熱安
定性が対応するホモポリマーに比較して改良され
ることを開示している。米国特許第3743614号は、
ポリオキシメチレン組成物をアルカリ土類金属化
合物と(アルキル−ヒドロキシルフエニル)−カ
ルボン酸およびポリオールのエステルとの組み合
わせと配合することにより安定化することを開示
している。米国特許第3787353号は、ポリオキシ
メチレン組成物を式R(NHCOCH2X)n、式中
Rは炭化水素基であり、Xはシアノまたはカルバ
モイル基であり、そしてnは2〜6である、の化
合物と配合することにより安定化することを開示
している。米国特許第3960984号は、ポリオキシ
メチレン組成物をアミドオリゴマーと配合するこ
とにより安定化することにより安定化することを
開示している。米国特許第4098843号は、ポリオ
キシメチレン組成物をある担体樹脂中のポリアミ
ドの分散物と配合することにより安定化すること
を開示している。
上に引用した特許に記載されているポリオキシ
メチレン組成物は、本発明に従つて変性して例外
的な耐衝撃性によつて特徴づけられる組成物にす
ることができる。
種々の添加剤をポリオキシメチレン組成物と一
緒に使用して、このような組成物の靱性および耐
衝撃性が改良された。本発明において到達された
例外的な程度の耐衝撃性は、これまで達成されて
きていない。さらに、本発明の組成物は、このよ
うな組成物の他の望ましい性質を最小に犠牲にし
て、例外的な程度の耐衝撃性を達成した。
米国特許第3795715号(1974年3月5日、
Cherdon et al.)は、ポリオキシメチレン組成物
を0.1〜10重量部の(a)1000〜1000000の平均分
子量、(b)ポリオキシメチレンの結晶融点より
低い軟化温度、および(c)−120〜+30℃の二次
転移温度を有するポリマーと配合することによ
り、ポリオキシメチレン組成物の耐衝撃性を改良
することを記載しており、後者のポリマーは直径
0.1〜5ミクロンの粒子の形態で存在する。この
ようなコポリマーは、ポリエチレン、エチレン/
プロピレンコポリマー、(メト)アクリル酸エス
テルのホモポリマーまたはコポリマー、およびビ
ニルエステルのホモポリマーまたはコポリマーを
包含する。落錘衝撃試験により測定した適度の改
良が開示されている。
米国特許第4277577号(1981年7月7日、Burg
et al.)は、上の米国特許第3795715号に開示さ
れているものに類似するが、ただしセグメント化
熱可塑性コポリエステルまたはポリウレタンであ
ることができる第3ポリマーの0.001〜20重量%
までをも含有する、ポリオキシメチレン組成物を
開示している。
米国特許第3850873号(1974年11月26日、
Wurmb et al.)は、ガラス繊維強化ポリオキシ
メチレン組成物を0.5〜10重量%の高分子量のポ
リウレタンと配合することにより、前記組成物の
物理的性質(耐衝撃性を包含する)を改良するこ
とを開示している。ポリウレタンは、2つの実施
例を除いて明確にされていない。耐衝撃性の適度
の改良が開示されている。
米国特許第1381106号(1975年1月22日)は、
少なくとも100000の分子量の弾性ターポリマーを
ポリオキシメチレンブロツクコポリマーとウレタ
ン、ウレイド、チオウレタンまたはチオウレイド
の結合を介して共重合することにより、ポリオキ
シメチレンブロツクコーポリマーの耐衝撃性を改
良することを開示している。
米国特許第3476832号(1969年11月4日、
Pritchard)は、熱可塑性オキシメチレンポリマ
ーを、20重量%までの0℃以下のガラス転移温度
を有するゴム状ポリマー材料と配合することによ
り、前記オキシメチレンポリマーの耐衝撃性を改
良することを開示している。好ましくは、ゴム状
材料は、20ミクロン以下の小さい平均直径の粒子
として分散している。熱可塑性ポリウレタンは述
べられていず、そして耐衝撃性の適度のみの増加
が報告されている。
米国特許第3642940号(1972年2月15日、Burg
et al.)は、ポリオキシメチレン成形用組成物
を、弾性ポリマーと硬質ポリマーとの2相組成物
と配合することにより、ポリオキシメチレン成形
用組成物の耐衝撃性を改良することを開示してい
る。熱可塑性ポリウレタンは、2相混合物の可能
な弾性成分として述べられていない。
米国特許第3749755号(1973年7月31日、
Bronstert et al.)は、ポリオキシメチレン成形
用組成物を、−20℃以下のガラス転移温度を有す
る弾性グラフトコポリマーと配合することによ
り、ポリオキシメチレン成形用組成物の耐衝撃性
を改良することを開示している。熱可塑性ポリウ
レタンは、述べられていない。
ポリオキシメチレン組成物の耐衝撃性を改良す
るための、熱可塑性ポリウレタン以外の種々の添
加剤の他の例は、米国特許第3975459号(1976年
8月17日、Schmidt et al.);米国特許第4017558
号(1977年4月12日、Schmidt et al.);特開昭
48−15954号(1973年2月28日);および特開昭52
−019752号(1977年2月15日)に開示されてい
る。
上に論じ、あるいは列挙した引用例のいずれ
も、本発明により達成可能な例外的な耐衝撃性を
報告していない。
本発明は、例外的な耐衝撃性により特徴づけら
れる、ある種のポリオキシメチレン組成物に関す
る。ここで使用する「ポリオキシメチレン」とい
う語は、ホルムアルデヒドのホモポリマーまたは
ホルムアルデヒドの環式オリゴマーのホモポリマ
ー(それらの末端基はエステル化またはエーテル
化により末端キヤツプされている)、およびホル
ムアルデヒドまたはその環式オリゴマーと主鎖中
に少なくとも2個の隣接炭素原子をもつオキシア
ルキレン基とのコポリマー(前記コポリマーの末
端基はヒドロキシル末端基をもつか、あるいはエ
ステル化またはエーテル化により末端キヤツプさ
れていることができる)を包含する。
ある種のポリオキシメチレンは、このようなポ
リオキシメチレンを用いて従来達成された程度の
耐衝撃性よりもかなり固い例外的な耐衝撃性をも
つ組成物に配合できることが発見された。さらに
詳しくは、ある種の高分子量のポリオキシメチレ
ンを、ある種のガラス転移温度が低い熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーと、熱可塑性エラストマ
ーの比率が5〜15重量%であり、かつ熱可塑性ポ
リウレタンエラストマーがポリオキシメチレンと
均質に混合されかつその中に全体にわたつて離散
粒子(discrete particles)として分散されるよ
うに、溶融配合するとき、得られる組成物は、標
準ガードナー試験(ASTM D−3029、方法G、
形状寸法D)において3.6Kg(8b)の重りを
使用しかつ7.62×12.7×0.16cm(4”×5”×1/
16”)のプラツク(plaques)に射出成形して測定
するとき、例外的な耐衝撃性により特徴づけられ
る。本発明のポリオキシメチレン組成物は、9J
(80in−b)より大きい、好ましくは17J(150in
−b)、最も好ましい場合において25J(225in−
b)より大きいガードナー衝撃値により特徴づ
けられるであろう。これは、約1.8J以下のガード
ナー衝撃値を示すであろう、未変性のポリオキシ
メチレンと対照することができるであろう。事
実、本発明の組成物のいくつかは耐衝撃性が非常
に高く、標準のガードナー衝撃試験において測定
される範囲を越えること、これは約36J(320in−
b)より大きいガードナー衝撃値を意味する、
ことによつて特徴づけられる。
例外的に高い耐衝撃性、すなわち、9J(80in−
b)より大きいガードナー衝撃値をもつポリオ
キシメチレン組成物は、いくつかの重要なパラメ
ーターまたは条件が共存するときにのみ、作るこ
とができることを発見した。
とくに、例外的に耐衝撃性のポリオキシメチレ
ン組成物は、ポリオキシメチレンポリマーがある
分子量を有することを必要とする。さらに詳しく
は、ポリオキシメチレンポリマーは分枝鎖または
直鎖であることができ、かつ20000〜100000、好
ましくは25000〜90000、より好ましくは30000〜
70000、最も好ましくは35000〜40000の数平均分
子量をもつていなくてはならない。度におけるポ
リウレタンの溶融粘度は精確に測定できない。な
ぜなら、好ましい配合温度はポリウレタンの分解
温度にきわめて近いからである。こうして、ポリ
ウレタンの固有粘度をその代わりに使用する。溶
融粘度は固有粘度に関係するが、必ずしも正比例
しない。所定の組成物中のポリウレタンについて
の好ましい溶融粘度(または固有粘度)は、ポリ
ウレタンの化学的タイプおよびポリオキシメチレ
ンの溶融粘度(または固有粘度)に依存するであ
ろう。たとえば、ポリウレタンがADIP/BDO/
MDIタイプ、たとえば、下表中のポリウレタ
ンBであり、ポリオキシメチレンの分子量は、m
−クレゾール中のゲル透過クロマトグラフイーに
より160℃において、60および1000Åの公称孔大
きさのデユポンPSM型の2モードのカラムキツ
ドを用いて、便利に測定することができる。ポリ
オキシメチレンポリマーの分子量が高過ぎると、
加工の制限が発生し、そしてポリオキシメチレン
を熱可塑性ポリウレタンと、短時間にかつ両成分
の有意の分解を防止するために十分に低い温度に
おいて、配合することが困難であろう。この理由
は、ポリオキシメチレンと熱可塑性ポリウレタン
との配合は、熱可塑性ポリウレタンが、十分な時
間が与えられたとき、分解する温度に比較的近い
温度において、通常実施されることにある。ポリ
オキシメチレンの分子量が高過ぎるとき、配合成
分の均質な混合を達成するために必要な機械的エ
ネルギーの量は非常に大きいので、配合温度をポ
リウレタンの分解温度より低く維持することは、
混合装置を外部冷却するときでさえ、困難であろ
う。さらに、ポリオキシメチレンの分子量が高過
ぎると、薄い片の成形の間ポリオキシメチレンの
過度の配向が存在し、ガードナー衝撃値は低くな
るであろう。ポリオキシメチレンの分子量が低す
ぎると、ポリオキシメチレンの溶融粘度は低くな
り、そしてポリウレタンがポリオキシメチレンの
全体をとおして離散粒子として分散するように、
ポリウレタンとの均質な十分な混合を達成するこ
とは困難であろう。
ポリオキシメチレンをその数平均分子量により
特徴づける別の方法として、ポリオキシメチレン
はその溶融流量により特徴づけることができる。
本発明の組成物における使用に適するポリオキシ
メチレンは、0.1〜30g/10分の溶融流量
(ASTM D−1238、手順A、条件G、直径1.0mm
(0.0413インチ)のオリフイスを用いる)を有す
るであろう。好ましくは、本発明の組成物におい
て使用するポリオキシメチレンの溶融流量は0.5
〜10g/10分、最も好ましくはホモポリマーにつ
いて5g/10分およびコポリマーについて9g/10
分であろう。
上に示したように、ポリオキシメチレンはホモ
ポリマー、コポリマーまたはそれらの混合物であ
ることができる。コポリマーはポリオキシメチレ
ン組成物の製造に一般に使用されるコモノマーの
1種または2種以上を含有することができる。よ
り普通に使用されるコモノマーは、2〜12個の炭
素原子のアルキレンオキシドを包含する。コポリ
マーを選択するとき、コモノマーの量は20重量%
以下、好ましくは15重量%以下、最も好ましくは
約2重量%であろう。最も好ましいコモノマーは
エチレンオキシドであり、そして好ましいポリオ
キシメチレンコポリマーはホルムアルデヒドとエ
チレンオキシドとのジポリマーでり、ここでエチ
レンオキシドの量は約2重量%である。一般に、
ポリオキシメチレンホモポリマーはその剛性が大
きいためコポリマーよりも好ましい。本発明の組
成物における使用に最も好ましいホモポリマー
は、分子量が約38000であるものおよび末端ヒド
ロキシル基が化学反応により末端キヤツプされ
て、それぞれエステル基またはエーテル基、好ま
しくはアセテート基またはメトキシ基を形成して
いるものである。
本発明の組成物中のポリオキシメチレンの比率
は、組成物の85〜95重量%であるべきである。し
たがつて、熱可塑性ポリウレタンは組成物の5〜
15重量%を構成するであろう。本発明の組成物
は、ポリオキシメチレンおよびポリウレタンのみ
を上に述べた比率で含有する組成物、および他の
成分、変性剤および/または添加剤、たとえば、
ポリアミド安定剤、たとえば、米国特許第
3960984号および同第4098843号に開示されている
もの、酸化防止剤、顔料、着色剤、着色剤、カー
ボンブラツク、強化剤および充填剤を含有する
(ただしポリオキシメチレンおよびポリウレタン
の前述の比率は維持される)組成物を包含するこ
とを理解すべきである。前記限界の範囲内におい
て、かつすべての他のパラメーターが等しいと仮
定すると、熱可塑性ポリウレタンの比率が大きく
なると、本発明の組成物の耐衝撃性は高くなる。
しかしながら、ポリウレタンの高いレベルにおい
て、ガードナー衝撃値に関する増分の利益は減少
する。したがつて、本発明の組成物の例外的な耐
衝撃性およびポリオキシメチレン組成物中に通常
存在する他の高度に望ましい性質を達成するため
には、8〜12重量%のポリウレタンを含有する組
成物は一般に好ましく、約10重量%のポリウレタ
ンを含有する組成物は最も好ましい。
例外的な耐衝撃性により特徴づけられるポリオ
キシメチレン組成物の製造に必要な他の重要なパ
ラメーターは少くとも1種の芳香族ジイソシアネ
ートから誘導された特定の熱可塑性ポリウレタン
の選択である。本発明の組成物における使用に適
した熱可塑性ポリウレタンは、商業的に入手でき
るものから選択することができるか、あるいは既
知の方法により製造することができる。(たとえ
ば、Rubber Technology,第2版、Maurice
Morton(1973)、17章、Urethane Elastomers,
D.A.Meyer、ことに453〜456ページ参照)。ポリ
ウレタンはポリエステルまたはポリエーテルジオ
ールとジイソシアネートとの反応から、および必
要に応じてこのような成分と連鎖延長剤、たとえ
ば、低分子量のポリオール、好ましくはジオール
と、またはジアミンとさらに反応させて尿素結合
を形成することから誘導される。ポリウレタンエ
ラストマーは一般に軟質セグント、たとえば、ポ
リエステルまたはポリエステルジオール、および
硬質セグメント、通常低分子量のジオールとジイ
ソシアネートとの反応から誘導された硬質セグメ
ントから構成される。硬質セグメントをもたない
ポリウレタンエラストマーを使用して、本発明の
組成物を調製することができる。しかしながら、
本発明の組成物において最も有用なものは軟質セ
グントおよび硬質セグメントの両者を含有するで
あろう。
本発明の組成物において有用な熱可塑性ポリウ
レタンの調製において、少なくとも2個/分子の
ヒドロキシル基を有しかつ少なくとも約500、好
ましくは約550〜5000、最も好ましくは約1000〜
約2500の分子量を有するポリマーの軟質セグント
物質たとえば、2価のポリエステルまたはポリア
ルキレンエーテルジオールを、有機ジイソシアネ
ートと、多少の側鎖が存在しうるが、実質的に直
鎖のポリウレタンポリマーが生じるような比率で
反応させる。約250より小さい分子量のジオール
の連鎖延長剤を組み込むこともできる。ポリマー
中のイソシアネート対ヒドロキシルのモル比は、
好ましくは約0.95〜1.08、より好ましくは約0.95
〜1.05、最も好ましくは0.95〜1.00より小である。
さらに、1官能性のイソシアネートまたはアルコ
ールを使用してポリウレタンの分子量を調整する
ことができる。
適当のポリエステルポリオールは、1種または
2種以上の2価のアルコールと1種または2種以
上のジカルボン酸とのポリエステル化生成物を包
含する。適当のジカルボン酸は、アジピン酸、コ
ハク酸、セバシン酸、スベリン酸、メチルアジピ
ン酸、グルタル酸、ピメリン酸、アゼライン酸、
チオジプロピオン酸およびシトラコン酸および少
量の芳香族ジカルボン酸を含有する混合物を包含
する。適当な2価のアルコールは、1,3−また
は1,2−プロピレングリコール、1,4−ブタ
ンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチ
ルペンタンジオール−1,5、ジエチレングリコ
ール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ペン
タンジオール、1,12−ドデカンジオールおよび
それらの混合物を包含する。
さらに、ヒドロキシルカルボン酸、ラクトン、
および環式カーボネート、たとえば、ε−カプロ
ラクトンおよび3−ヒドロキシル酪酸をポリエス
テルの製造に使用できる。
好ましいポリエステルは、ポリ(エチレンアジ
ペート)、ポリ(1,4−ブチレンアジペート)
およびこれらのアジペートポリε−カプロラクト
ンとの混合物を包含する。
適当なポリエーテルポリオールは、1種または
2種以上のアルキレンオキシドと少量の1種また
は2種以上の活性水素含有基を有する化合物、た
とえば、水、エチレングリコール、1,2−また
は1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタ
ンジオールおよび1,5−ペンタンジオール、お
よびそれらの混合物との縮合生成物を包含する。
適当なアルキレンオキシド縮合物は、エチレンオ
キシド、1,2−プロピレンオキシドおよびブチ
レンオキシドおよびそれらの混合物のものを包含
する。適当なポリアルキレンエーテルグリコール
もテトラヒドロフランから製造することができ
る。さらに、ポリエーテルポリオールは、コモノ
マー、ことに不規則コモノマーまたはブロツクコ
モノマーとして、エチレンオキシド、プロピレン
オキシドおよび/またはテトラヒドロフラン
(THF)から誘導されたエーテルグリコールを含
有できる。あるいは、少量の3−メチルTHFと
のTHFポリエーテルコポリマーを使用すること
もできる。
好ましいポリエーテルは、ポリ(テトラメチレ
ンエーテル)グリコール(PTMEG),ポリ(プ
ロピレンオキシド)グリコール、プロピレンオキ
シドとエチレンオキシドとのコポリマー、および
テトラヒドロフランとエチレンオキシドとのコポ
リマーを包含する。他の適当なポリマーのジオー
ルは、性質が主として炭化水素であるもの、たと
えばポリブタンジオール、を包含する。
適当な芳香族ジイソシアネートは、2,6−ト
リレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイ
ソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネー
トとの異性体混合物、4,4'−メチレンビス(フ
エニルイソシアネート)、2,2−ジフエニルプ
ロパン−4,4'−ジイソシアネート、p−フエニ
レンジイソシアネート、m−フエニレンジイソシ
アネート、キシレンジイソシアネート、1,4−
ナフチレンジイソシアネート、1,5−ナフチレ
ンジイソシアネート、4,4'−ジフエニルジイソ
シアネート、アゾベンゼン−4,4'−ジイソシア
ネート、m−またはp−テトラメチルキシレンジ
イソシアネートおよび1−クロロベンゼン−2,
4−ジイソシアネートを含有する。4,4'−メチ
レンビス(フエニルイソシアネート)および2,
4−トリレンジイソシアネートは好ましい。
塩化アジピルおよびピペラジンから誘導された
ものを包含する第二アミド結合、およびPTMEG
および/またはブタンジオールのビスークロロホ
ルメートを包含する、第二ウレタン結合も、ポリ
ウレタン中に存在することもできる。
熱可塑性ポリウレタンの製造において連鎖延長
剤として使用するのに適する2価アルコールは、
妨害されないか、あるいは酸素またはイオウ結合
により妨害された炭素連鎖を含有するもの、たと
えば、次ぎのものを包含する:
1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオ
ール、イソプロピル−a−グリセリルエーテル、
1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオ
ール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオ
ール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオ
ール、2−メチル−2−ブチル−1,3−プロパ
ンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオ
ール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタ
ンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、2,5−ヘキサ
ンジオール、1,5−ペンタンジオール、ジヒド
ロキシシクロペンタン、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジオール、4,4'−
シクロヘキサンジメチロール、チオジグリコー
ル、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、
2−メチル−2−エチル−1,3−プロパンジオ
ール、ヒドロキノンのジヒドロキシエチルエーテ
ル、水素化ビスフエノールA、ジヒドロキシエチ
ルテレフタレートおよびジヒドロキシメチルベン
ゼンおよびそれらの混合物。1,4−ブタンジオ
ールテフタレートのヒドロキシ末端オリゴマーを
使用して、ポリエステル−ウレタン−ポリエステ
ル反復構造を形成することもできる。ジアミンを
連鎖延長剤として使用して尿素結合を形成するこ
ともできる。1,4−ブタンジオール、1,2−
エタンジオールおよび1,6−ヘキサンジオール
は好ましい。
熱可塑性ポリウレタンの製造において、イソシ
アネート対ヒドロキシルの比は1(unity)に近づ
けるべきであり、そして反応は1工程または2工
程の反応であることができる。触媒を使用するこ
とができ、そして反応は溶媒の存在または不存在
で実施することができる。
ポリウレタンの選択に関して上に説明したこと
以外に、熱可塑性ポリウレタンの最も重要な特性
は軟質セグントのガラス転移温度(Tg)である。
ガラス転移温度をここに報告するときはいつで
も、それは990型DTA基具へ取り付けたデユポン
981型ダイナミツク・メカニカル・アナリシス・
セル(Dynamic Mechnical Analysis Cell)を
使用して測定されたものである。セルは冷媒とし
て液体窒素を使用し、かつ試料を保持する3.2cm
(1,25インチ)のギヤツプを使用できるように
変更した。振幅は0.2cmにセツトした。信号の振
幅に依存して、2.5℃/分の加熱速度を−170℃か
ら40℃まで使用した。読みは1℃の増分毎に取つ
た。貯蔵弾性率および損失弾性率をプロツトし、
そして主要な損失弾性率のピークを軟質セグント
のガラス転移温度として定義した。すべての他の
パラメーターが等しいと仮定して、熱可塑性ポリ
ウレタンの軟質セグントのガラス転移温度が低く
なると、耐衝撃性は高くなることが発見された。
例外的な耐衝撃性を有する本発明の組成物は、熱
可塑性ポリウレタンの軟質セグントのガラス転移
温度が0℃より低いとき、作ることができる。好
ましくは、ポリウレタンの軟質セグントのガラス
転移温度は−10℃より低く、より好ましくは−15
℃より低く、最も好ましくは−30℃より低い。熱
可塑性ポリウレタンの組み合わせまたは混合物を
本発明の組成物において使用することもできる。
上に論じたこれらのパラメーターは、例外的な
耐衝撃性を有するポリオキシメチレン/熱可塑性
ポリウレタン組成物を製造できるかどうかを決定
するうえで、最も重要であることがわかつた。明
らかなように、最適な組成物、すなわち、最高の
耐衝撃性を有すると同時にポリオキシメチレン組
成物および製作された物品において重要な他の性
質の適度なレベルを維持する組成物は、これらの
最も重要なパラメーターの各々について最適な値
を表す材料および条件を選択するとき、得られる
であろう。たとえば、最適な組成物を得ようとす
るためには、適度な分子量(たとえば、約30000
〜40000)のポリオキシメチレンホモポリマーお
よび低い軟質セグントのガラス転移温度(たとえ
ば、約−35℃)の熱可塑性ポリウレタンを選択し
かつ約90重量%のポリオキシメチレンを約10重量
%の熱可塑性ポリウレタンと、これらの2成分を
均質に混合しかつ熱可塑性ポリウレタンがポリオ
キシメチレン中に小さい離散粒子として分散する
ような方法で、配合すべきである。同時に明らか
なように、上に論じた最も重要なパラメーターの
1種または2種以上について最適値から逸脱する
ことにより、最適の組成物のように多分高くない
が、例外的な耐衝撃性を有する本発明の組成物を
調製できるであろう。しかしながら、これらのパ
ラメーターは、各々互いに、独立であり、そして
これらのパラメーターの各々についての最適値か
ら逸脱する結果は累積的である。こうして、これ
らのパラメーターのいくつかまたはすべてに関す
る周辺において実施するように選択するとき、有
用であるが、その耐衝撃性が例外的なものよりも
劣るポリオキシメチレン/熱可塑性ポリウレタン
組成物を調製することが可能である。こうして、
例外的な耐衝撃性と考えるものを定義することが
重要となつてくる。
本発明を定義する目的で、耐衝撃性は
ASTMD−3029、方法G、形状寸法Dに従い3.6
Kgの重りを用いて測定する(ガードナー衝撃)。
各試料は7.6×12.7×0.16cm(3インチ×5インチ
×1/16インチ)のプラツクとして射出成形し
た。プラツクを成形後試験前に少なくとも2日室
温において静置した。各組成物の25の試料を室温
において試験し、そしてブルーセトン・ステイア
ケイス方法(Bruceton Staircase Method)に
より測定した平均値を報告した。
前述のように、本発明のポリオキシメチレン熱
可塑性ポリウレタン組成物は、9Jより大きい、好
ましくは17Jより大きい、より好ましくは25Jより
大きい、最も好ましくは34Jより大きいガードナ
ー衝撃等級により特徴づけられるとき、例外的な
耐衝撃性を有すると考えられる。したがつて、本
発明の組成物は、
(a) 5〜15重量%の少くとも1種の熱可塑性
ポリウレタン、前記ポリウレタンは、少なくと
も1種の芳香族ジイソシアネートから誘導さ
れ、その軟質セグントのガラス転移温度が0℃
より低い、および
(b) 85〜95重量%の少なくとも1種のポリオ
キシメチレンポリマー、前記ポリオキシメチレ
ンポリマーは20000〜100000の分子量を有する、
から本質的に成り、前述の重量%は成分(a)お
よび(b)の合計量にのみ基づき、前記熱可塑性
ポリウレタンはポリオキシメチレンポリマーの全
体にわたつて離散粒子として分散されており、そ
して前記組成物はガードナー衝撃値が9Jより大き
い、ことを特徴とする。前述のように、種々の他
の成分、変性剤および/または添加剤を、ポリオ
キシメチレンおよびポリウレタンの前述の性質が
維持されるかぎり、本発明の組成物に含めること
ができる。
上に論じたパラメーターは特定のポリオキシメ
チレン/熱可塑性ポリウレタン組成物が例外的な
耐衝撃性により特徴づけられるかどうかを決定す
るとき最も重要なものであるが、他のパラメータ
ーは特定の組成物の耐衝撃性への少ない程度に影
響を及ぼすことがある。たとえば、熱可塑性ポリ
ウレタンの軟質セグントの分子量は前記組成物の
性質に影響を及ぼすであろう。軟質セグントの分
子量が低すぎると、ガラス転移温度は十分に低く
ないであろう。これは硬質セグメントからの軟質
セグントの分離が不完全であることによると信じ
られる。軟質セグントの分子量が高すぎると、結
晶化が起こり、そしてポリウレタンのガラス転移
温度は高すぎるであろう。一般に、軟質セグント
のの分子量は約500〜約5000であり、好ましくは
約850〜3000、より好ましくは約1000〜2500であ
るべきであり、最も好ましいポリウレタンは約
2000の平均分子量の軟質セグントを有する。所望
の軟質セグントの平均分子量は狭い分子量または
広い分子量分布を用いて達成することができる。
事実、非常に高い分子量および非常に低い分子量
の軟質セグント(前述の範囲外)を有するポリウ
レタンの、軟質セグントの平均分子量が前述の範
囲内にあるような、配合物を用いて、すなわち、
軟質セグントについて極めて広い分子量分布をも
つポリウレタンを用いて、本発明の組成物を調製
することができる。
同様に、配合時の熱可塑性ポリウレタンの溶融
粘度は組成物の性質に影響を及ぼすであろう。溶
融粘度が低すぎると、ポリウレタンを離散粒子に
分散することは困難であろう。溶融粘度が高すぎ
ると、熱可塑性ポリウレタンはその分解温度にお
いて加工することが困難となる。ポリウレタンの
溶融粘度に関する重要な面は、それが加工温度に
おけるポリオキシメチレンの溶融粘度にいかに近
づくかにあると信じられる。
実際的事柄として、配合温かつポリオキシメチ
レンが約38000の数平均分子量のアセテート末端
キヤツプされたホモポリマーであるとき、ポリウ
レタンの固有粘度は0.75〜1.50であることがこと
に好ましいことがわかつた。固有粘度はポリウレ
タンの近似の溶融粘度を評価するための1手段に
すぎず、そして現実に問題のパラメータは配合温
度における溶融粘度であることを理解すべきであ
る。したがつて、非常に低い固有粘度を有するポ
リウレタンを用いて出発し、次いで配合操作の
間、たとえば、出発材料のポリウレタンの固有粘
度は非常に低かつたが、さらに重合または橋かけ
し、こうしてポリウレタンの有効溶融粘度を所望
レベルに増加することにより、前記ポリウレタン
を変性することが可能である。あるいは、高い固
有粘度を有するポリウレタンを用いて開始し、そ
れを配合中に分解または加水分解して所望の有効
粘度を得ることができるであろう。あるいは、高
分子量のポリウレタンと低分子量のポリウレタン
との配合物を使用することができるであろう。
組成物、とくにポリウレタンの湿分は、達成さ
れる結果に影響を及ぼすであろう。水はポリウレ
タンと反応し、ポリウレタンを分解させ、ポリウ
レタンの有効分子量を低下することが知られてい
る。したがつて、乾燥しているほど好ましい。い
ずれの場合においても、本発明の組成物中の成分
および本発明の組成物自体は、ことに水が逃げる
機会がないとき、たとえば、射出成形中、0.2重
量%より少ない、好ましくは0.1重量%より少な
い水を含有すべきである。
本発明の組成物の調製および成形において使用
する加工条件も、組成物の耐衝撃性に影響を及ぼ
すことがある。前述のように、ポリウレタンは均
質に混合しかつポリオキシメチレン中に離散粒子
として分散しなくてはならず、そして仕上げ製品
の形成の間その状態で維持れなくてなならない。
ポリウレタンのこれらの粒子は形状がほぼ球形で
あり(すなわち、粒子はほぼ1.0の等しいアスペ
クト比を有する)あるいは細長く(すなわち、粒
子は1.0より実質的に大きいアスペクト比を有す
る)、そして粒子の大きさの分布はガウス、2モ
ードまたは多モードの分布であることができる。
細長い場合、粒子はわずかに細長くかつ形状がほ
ぼ長円形であることができ、あるいは大きく細長
くかつポリオキシメチレンの連続相を走る熱可塑
性ポリウレタンのストランドに似ることができ
る。したがつて、本発明の組成物について言及す
るとき、それは成形または造形された物品ならび
に引き続いて造形または成形できる溶融配合され
た材料を包含することを意味する。
成分の融点以上において高い剪断を発現できる
強力混合装置を使用して、ポリウレタンをポリオ
キシメチレン中に分散させることができる。この
ような装置の例は、ゴム用ロール機、内部ミキサ
ー、たとえば、バンバリー(“Banbury”)ミキサ
ーおよびブラベンダー(“Brabender”)ミキサ
ー、外部的にまたは摩擦により加熱されたキヤビ
テイをもつ単一または多ブレードの内部ミキサ
ー、コニーダー(Ko−kneader”)“、多バレル
ミキサー、たとえば、フアレル・コンテイニユア
ス・ミキサー(“Farrel Continuous Mixier”)、
射出成形機、および一軸および二軸スクリユー
(同じ方向または異なる方向に回転する)の押出
機を包含する。これらの装置は単独で、あるいは
静止ミキサー、混合トーピードおよび/または混
合の内部圧力および/または強さを増加するため
の種々の装置、たとえば、この目的に設計された
弁、ゲートまたはスクリユーと組み合わせて、使
用することができる。連続的装置は好ましい。二
軸スクリユー押出機、とくに高い強度の混合区
画、たとえば、逆ピツチ要素および混練要素を組
み込んだものは、ことに好ましい。この出願の実
施例のすべてにおいて使用した混合装置は、特記
しないかぎり、28mmの同時回転するウエルナー
(Werner)およびフレイダラー(Pfleiderer)の
二軸スクリユー押出機であり、2つの作動区画を
含有し、合計5つの混練要素、2つの逆転要素、
および真空口を、ダイへの供給スロートからの距
離の約70%において有するスクリユーの設計を用
いた。すべてのゾーンは190℃にツセツトした。
ダイの中から出る溶融物の温度は、約220〜260℃
であつた。冷却水の低い流れを使用して、ある場
合において温度を低下させた。押出機は225〜
250rpmにおいて運転し、処理速度は6.8〜13.6Kg
(15〜30ポンド)/時であつた。窒素のブランケ
ツトを供給スロートにわたつて維持して、酸素を
排除しかつ成分の乾燥を保存し、そしてダイから
出るストランドを水中で急冷し、ペレツトの切に
た。これらの条件から逸脱可能である。たとえ
ば、処理速度を調整して補償しかつ溶融しないか
あるいは分解しない生成物が生成されない場合、
190℃より低いかあるいは260℃より高い温度は可
能である。しかしながら、溶融配合に170〜260℃
は好ましいと考えられ、185〜240℃は好ましく、
そして200〜230℃な最も好ましい。示した溶融温
度は、ダイ出口において取つた測定値に基づく概
算値である。押出機の形状に依存して、混合の最
後の点とダイとの間において有意な冷却が存在し
うる。実際の溶融温度は多少高いことがある。
造形品の製造に用いる製作条件は等しく重要で
ある。なぜなら前もつて溶融配合された材料から
本発明の造形品を製造する場合、溶融配合された
材料中に発生した条件、たとえば、ポリオキシメ
チレン中の熱可塑性ポリウレタンの離散粒子とし
ての分布、組成物の乾燥などを維持することは重
要であるからである。造形品は、いくつかの普通
の方法、たとえば、圧縮成形、射出成形、押出、
ブロー成形、回転成形、溶融紡糸、熱成形および
スタンピングにより作ることができる。造形品の
例は、シート、形材、棒材、フイルム、フイラメ
ント、繊維、ストラツピ、テープ、チユーブおよ
びパイプを包含する。このような造形品は、配
向、延伸、コーテイング、アニール、塗装、積層
およびめつきにより後処理することができる。本
発明の使用しない造形品、不合格の造形品または
屑組成物は粉砕し、そして再成形することができ
る。
例外的な耐衝撃性に加えて、本発明の組成物は
標準の引張り試験における増大した伸びにより示
されるように、改良された靱性を有する押出し棒
材を作るために使用できることに注意すべきであ
る。さらに、(伸び)の有意の増加は5%程度に
少ないポリウレタンとの組成物において明らかで
ある。
さらに、ポリオキシメチレンから、棒材を包含
する厚い製品を製造するとき、冷却の時ポリオキ
シメチレンは通常収縮しかつ厚い製品の冷却は不
均一に、すなわち、外側から内側に、起こるとい
う事実のために、このような製品の中心において
ボイドがしばしば形成する。本発明の組成物は、
有意に少ないおよび/または小さいボイドを有
し、ある場合においてはボイドをまつたく排除し
た、このような厚い製品を生成するであろうこと
がわかつた。
一般に、造形品の製造に用いる条件は、溶融配
合について前述した条件に類似するであろう。よ
り詳しくは、溶融温度および滞留時間は、ポリウ
レタンの有意の分解が起こる点にまで使用するこ
とができる。好ましくは、溶融温度は約170〜250
℃、より好ましくは約185〜240℃、最も好ましく
は200〜230℃であろう。本発明の組成物を射出成
形するとき、製造される形状の複雑さにできるだ
け一致するように型は冷たいことが好ましい。す
なわち、一般に、型が冷たいほど、造形品の耐衝
撃性は高くなる。しかしながら、型が冷たいほ
ど、とくに通路が狭いか、あるいは形状が複雑で
あるとき、充填において固い。一般に、型温度は
10〜120℃、好ましくは10〜100℃であり、最も好
ましくは型温度は約50〜90℃であろう。同様に、
溶融物中の合計の保持時間を決定する、サイクル
時間は、直面する特定の条件に適合するように調
整することができる。たとえば、溶融物中の合計
の保持時間が長すぎると、ポリウレタンは分解す
ることがある。サイクル時間が短すぎると、型が
なお加圧下にある間、造形品は完全に固化しない
ことがある。一般に、溶融物中の合計の保持時間
は約3〜15分であり、短い時間が好ましく、高品
質の造形品の形成と合致する。一例として、ガー
ドナー衝撃試験において使用した0.16cm(1/16
インチ)の試験試料は、6オンスの往復スクリユ
ー射出成形機で、180〜210℃のシリンダー温度、
25〜120℃の型温度、最小の背圧、60〜120rpmの
スクリユー速度、速いラム速度、30/15〜60/30
秒の射出/保持のサイクル、および一般目的のス
クリユーを用いて、製造することができる。試料
を成形と試験との間において少なくとも2日間静
置した。実施例の各々において用いた特定の成形
条件を、下表に記載する。
以下の実施例において本発明の特定の実施態様
と、上に論じたパラメーターの1種または2種以
上を本発明の限界を規定する範囲の外に選択した
対照実験の実施態様とのある種のかたわらの比較
とを示す。本発明の組成物は例外的な耐衝撃性に
より特徴づけられるが、対照組成物はそうでない
ことが理解されるであろう。特記しないかぎり、
すべての部およびパーセントは重量により、そし
て温度はセ氏である。本来SI単位でない測定値は
そのように変換しかつ適当ならば四捨五入した。
以下の実施例において、曲げ弾性率は、
ASTM 790、形状寸法A,方法Aに従い、3つ
の試料について決定し、そして平均値を報告す
る。試料は成形後室温において少なくとも2日間
静置した。試験した商業的に入手可能な熱可塑性
ポリウレタンの各々の化学的組成は、バリアン・
アソシエーツ(“Varian Associates”)XL型200
核磁気共鳴吸収分光計を用いて決定した。プロト
ンのスペクトルを使用した。熱可塑性ポリウレタ
ンを、ジユウテロー1,1,2,2−テトラクロ
ロエタン中に2〜5%の固形分で溶解し、100〜
120℃において検査した。
以下の実施例において、熱可塑性ポリウレタン
およびポリオキシメチレンに加えて、試験した組
成物の3種(表および中の対照および実施例
33中の数平均分子量約38000のアセテート末端キ
ヤツプされたホモポリマー)を除外したすべて
は、1.5重量%のポリアミドオリゴマー安定剤
(米国特許第3960984号に記載されているような)
および0.1重量%の4,4'−ブチリデンビス(6
−t−ブチル−m−クレゾール)酸化防止剤を含
有した。表および中の対照および実施例33中
の分子量約38000のアセテート末端キヤツプされ
たホモポリマーは、0.4重量%のポリアミド安定
剤(ほぼ38%のポリカプロラクタム、35%のポリ
ヘキサメチレンアジパミド、および27%のポリヘ
キサメチレンセバカミドのターポリマー)および
0.1重量%の2,2'−メチレンビス(6−t−ブ
チル−4−メチルフエノール)を含有した。さら
に、実施例28〜32において使用したコポリマー
は、供給会社の登録添加剤を含有していることが
できる。特に述べないかぎり、ポリオキシメチレ
ンは約38000の数平均分子量をもつアセテート末
端キヤツプされたホモポリマー(米国特許第
2998409号に従い調製した)であつた。安定剤お
よび酸化防止剤の使用は、本発明の実施可能性に
ついて必要ではない。それらは以下の実施例にお
いて熱的および酸化的安定剤を改良するために使
用し、そして試験した組成物の耐衝撃性に有意の
影響を及ぼさなかつた。
以下実施例において使用した熱可塑性ポリウレ
タンの各々の化学的組成、固有粘度およびガラス
転移温度を、下表中に要約する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to certain polyoxymethylene compositions that have exceptional impact properties. Polyoxymethylene compositions generally include homopolymers of formaldehyde or cyclic oligomers of formaldehyde, such as homopolymers of trioxane (whose end groups are end-capped by esterification or etherification), as well as formaldehyde or its rings. Copolymers of the formula oligomers and oxyalkylene groups having at least two adjacent carbon atoms in the main chain, the end groups of which may have hydroxyl end groups or be end-capped by esterification or etherification. should be understood to include the following: The proportion of comonomers can be up to 20% by weight. Relatively high molecular weight, i.e.
Compositions based on polyoxymethylene of 20,000 to 100,000 can be prepared using techniques commonly employed when using thermoplastic materials, such as compression molding, injection molding,
It is useful in the production of semi-finished and finished products either by extrusion, blow molding, rotational molding, melt spinning, stamping and thermoforming. Finished products made from such compositions have highly desirable physical properties, such as high stiffness,
It has strength, chemical stability and solvent resistance.
However, in some applications it may be desirable to obtain greater impact resistance than has heretofore been possible with common polyoxymethylene compositions. U.S. Patent No. 2993025 (July 18, 1961)
Alsup et al.); U.S. Patent No. 3,027,352 (Mar. 1962);
U.S. Pat. No. 3,743,614 (July 3, 1973, Wolters et al.); U.S. Pat.
No. 3787353 (January 22, 1974, Isii et al.); U.S. Patent No. 3960984 (June 1, 1976, Kohan);
and U.S. Patent No. 4,098,843 (July 4, 1978;
Johnson) disclose various polyoxymethylene compositions, both based on homopolymers and copolymers, and various techniques for stabilizing such compositions. US Patent No.
No. 2993025 discloses stabilizing polyoxymethylene compositions by blending them with synthetic polyamides. US Pat. No. 3,027,352 discloses that the thermal stability of certain polyoxymethylene copolymer compositions is improved compared to corresponding homopolymers. U.S. Patent No. 3,743,614
It is disclosed that polyoxymethylene compositions are stabilized by compounding them with combinations of alkaline earth metal compounds and esters of (alkyl-hydroxylphenyl)-carboxylic acids and polyols. U.S. Pat. No. 3,787,353 describes polyoxymethylene compositions having the formula R( NHCOCH2X )n, where R is a hydrocarbon group, X is a cyano or carbamoyl group, and n is from 2 to 6. It discloses that it can be stabilized by blending with a compound of US Patent No. 3,960,984 discloses stabilizing polyoxymethylene compositions by blending them with amide oligomers. US Pat. No. 4,098,843 discloses stabilizing polyoxymethylene compositions by compounding them with a dispersion of polyamide in some carrier resin. The polyoxymethylene compositions described in the patents cited above can be modified in accordance with the present invention into compositions characterized by exceptional impact resistance. Various additives have been used with polyoxymethylene compositions to improve the toughness and impact resistance of such compositions. The exceptional degree of impact resistance reached in the present invention has not been achieved heretofore. Furthermore, the compositions of the present invention achieved an exceptional degree of impact resistance with minimal sacrifice of other desirable properties of such compositions. U.S. Patent No. 3,795,715 (March 5, 1974)
Cherdon et al.) prepared polyoxymethylene compositions with 0.1 to 10 parts by weight of (a) an average molecular weight of 1,000 to 1,000,000, (b) a softening temperature below the crystalline melting point of the polyoxymethylene, and (c) a describes improving the impact resistance of polyoxymethylene compositions by blending with a polymer having a second-order transition temperature of +30°C, the latter polymer having a diameter
It exists in the form of particles of 0.1-5 microns. Such copolymers include polyethylene, ethylene/
Includes propylene copolymers, homopolymers or copolymers of (meth)acrylic esters, and homopolymers or copolymers of vinyl esters. Moderate improvements are disclosed as measured by drop weight impact testing. U.S. Patent No. 4,277,577 (July 7, 1981, Burg.
et al.) is similar to that disclosed in U.S. Pat. No. 3,795,715 above, but from 0.001 to 20% by weight of the third polymer, which can be a segmented thermoplastic copolyester or polyurethane.
A polyoxymethylene composition is disclosed that also contains. U.S. Patent No. 3,850,873 (November 26, 1974)
Wurmb et al.) improved the physical properties (including impact resistance) of glass fiber reinforced polyoxymethylene compositions by blending them with 0.5-10% by weight of high molecular weight polyurethane. This is disclosed. Polyurethane is not specified except in two examples. Moderate improvements in impact resistance are disclosed. U.S. Patent No. 1381106 (January 22, 1975)
Discloses improving the impact resistance of polyoxymethylene block copolymers by copolymerizing an elastic terpolymer with a molecular weight of at least 100,000 with the polyoxymethylene block copolymers via urethane, ureido, thiourethane or thiouraid linkages. are doing. U.S. Patent No. 3,476,832 (November 4, 1969)
Pritchard discloses improving the impact resistance of thermoplastic oxymethylene polymers by blending them with up to 20% by weight of a rubbery polymeric material having a glass transition temperature below 0°C. ing. Preferably, the rubbery material is dispersed as small average diameter particles of 20 microns or less. Thermoplastic polyurethanes are not mentioned and only modest increases in impact resistance are reported. U.S. Patent No. 3,642,940 (February 15, 1972, Burg.
et al. disclose improving the impact resistance of polyoxymethylene molding compositions by blending them with a two-phase composition of an elastic polymer and a hard polymer. ing. Thermoplastic polyurethane is not mentioned as a possible elastic component of the two-phase mixture. U.S. Patent No. 3,749,755 (July 31, 1973)
Bronstert et al.) improved the impact resistance of polyoxymethylene molding compositions by blending them with an elastomeric graft copolymer having a glass transition temperature below -20°C. is disclosed. Thermoplastic polyurethanes are not mentioned. Other examples of various additives other than thermoplastic polyurethanes for improving the impact resistance of polyoxymethylene compositions are U.S. Pat. No. 3,975,459 (August 17, 1976, Schmidt et al.); Patent No. 4017558
No. (April 12, 1977, Schmidt et al.);
No. 48-15954 (February 28, 1973); and JP-A-52
-019752 (February 15, 1977). None of the references discussed or listed above report the exceptional impact resistance achievable with the present invention. The present invention relates to certain polyoxymethylene compositions characterized by exceptional impact resistance. As used herein, the term "polyoxymethylene" refers to homopolymers of formaldehyde or cyclic oligomers of formaldehyde whose end groups are end-capped by esterification or etherification, and formaldehyde or its rings. Copolymers of the formula oligomers and oxyalkylene groups having at least two adjacent carbon atoms in the main chain, the end groups of which may have hydroxyl end groups or be end-capped by esterification or etherification. possible). It has been discovered that certain polyoxymethylenes can be formulated into compositions with exceptional impact resistance that is considerably harder than the levels of impact resistance previously achieved with such polyoxymethylenes. More specifically, a certain kind of high molecular weight polyoxymethylene is mixed with a certain kind of thermoplastic polyurethane elastomer having a low glass transition temperature, and the ratio of the thermoplastic elastomer is 5 to 15% by weight, and the thermoplastic polyurethane elastomer is a polyoxymethylene. When melt compounded so as to be homogeneously mixed with the oxymethylene and dispersed throughout as discrete particles therein, the resulting composition passes the Standard Gardner Test (ASTM D-3029, Method G). ,
Shape and dimensions D) using a weight of 3.6Kg (8b) and 7.62 x 12.7 x 0.16 cm (4" x 5" x 1/
The polyoxymethylene compositions of the present invention are characterized by exceptional impact resistance when measured by injection molding into 9J" plaques.
(80in-b), preferably 17J (150in-b)
-b), in the most preferred case 25J (225in-
b) Will be characterized by a larger Gardner impact value. This could be contrasted with unmodified polyoxymethylene, which would exhibit a Gardner impact value of about 1.8 J or less. In fact, some of the compositions of the present invention are so impact resistant that they exceed the range measured in the standard Gardner impact test, which is approximately 36 J (320 in-
b) means a greater Gardner impact value;
characterized by Exceptionally high impact resistance, i.e. 9J (80in−
b) It has been discovered that polyoxymethylene compositions with higher Gardner impact values can only be made when several important parameters or conditions coexist. In particular, exceptionally impact resistant polyoxymethylene compositions require that the polyoxymethylene polymer have a certain molecular weight. More particularly, the polyoxymethylene polymer can be branched or linear and has a molecular weight of 20,000 to 100,000, preferably 25,000 to 90,000, more preferably 30,000 to
It must have a number average molecular weight of 70,000, most preferably 35,000 to 40,000. The melt viscosity of polyurethane at a certain temperature cannot be measured accurately. This is because the preferred compounding temperature is very close to the decomposition temperature of the polyurethane. Thus, the intrinsic viscosity of the polyurethane is used instead. Melt viscosity is related to intrinsic viscosity, but is not necessarily directly proportional. The preferred melt viscosity (or intrinsic viscosity) for the polyurethane in a given composition will depend on the chemical type of the polyurethane and the melt viscosity (or intrinsic viscosity) of the polyoxymethylene. For example, polyurethane is ADIP/BDO/
MDI type, for example, polyurethane B in the table below, and the molecular weight of polyoxymethylene is m
- It can be conveniently determined by gel permeation chromatography in cresol at 160° C. using a Dupont PSM type bimodal column kit with nominal pore sizes of 60 and 1000 Å. If the molecular weight of polyoxymethylene polymer is too high,
Processing limitations may occur and it may be difficult to blend polyoxymethylene with thermoplastic polyurethane in a short time and at temperatures low enough to prevent significant decomposition of both components. The reason for this is that compounding of polyoxymethylene and thermoplastic polyurethane is usually carried out at temperatures relatively close to the temperature at which the thermoplastic polyurethane will decompose given sufficient time. When the molecular weight of polyoxymethylene is too high, the amount of mechanical energy required to achieve homogeneous mixing of the formulation components is very large, so keeping the compounding temperature below the decomposition temperature of the polyurethane is
Even when externally cooling the mixing equipment it may be difficult. Furthermore, if the molecular weight of the polyoxymethylene is too high, there will be excessive orientation of the polyoxymethylene during molding of the thin strips and the Gardner impact value will be low. If the molecular weight of the polyoxymethylene is too low, the melt viscosity of the polyoxymethylene will be low and the polyurethane will disperse as discrete particles throughout the polyoxymethylene.
Achieving homogeneous and thorough mixing with polyurethane may be difficult. As an alternative way to characterize polyoxymethylene by its number average molecular weight, polyoxymethylene can be characterized by its melt flow rate.
Polyoxymethylenes suitable for use in the compositions of the present invention have a melt flow rate of 0.1 to 30 g/10 min (ASTM D-1238, Procedure A, Condition G, 1.0 mm diameter).
(using a 0.0413 inch) orifice). Preferably, the melt flow rate of the polyoxymethylene used in the composition of the invention is 0.5
~10g/10min, most preferably 5g/10min for homopolymers and 9g/10min for copolymers
It would be a minute. As indicated above, the polyoxymethylene can be a homopolymer, a copolymer or a mixture thereof. The copolymer can contain one or more comonomers commonly used in making polyoxymethylene compositions. More commonly used comonomers include alkylene oxides of 2 to 12 carbon atoms. When choosing a copolymer, the amount of comonomer should be 20% by weight
It will preferably be less than 15% by weight, most preferably about 2% by weight. The most preferred comonomer is ethylene oxide, and the preferred polyoxymethylene copolymer is a dipolymer of formaldehyde and ethylene oxide, where the amount of ethylene oxide is about 2% by weight. in general,
Polyoxymethylene homopolymers are preferred over copolymers due to their greater stiffness. The most preferred homopolymers for use in the compositions of the invention are those having a molecular weight of about 38,000 and in which the terminal hydroxyl groups are end-capped by chemical reaction to form ester or ether groups, preferably acetate or methoxy groups, respectively. This is what we are doing. The proportion of polyoxymethylene in the composition of the invention should be 85-95% by weight of the composition. Therefore, the thermoplastic polyurethane is
It will constitute 15% by weight. The compositions of the invention include compositions containing only polyoxymethylene and polyurethane in the proportions mentioned above, and other ingredients, modifiers and/or additives, such as
Polyamide stabilizers, for example, U.S. Pat.
3960984 and 4098843, antioxidants, pigments, colorants, coloring agents, carbon black, reinforcing agents and fillers, maintaining the aforementioned proportions of polyoxymethylene and polyurethane. It should be understood that it encompasses compositions that are Within the limits mentioned above and assuming all other parameters to be equal, the higher the proportion of thermoplastic polyurethane, the higher the impact resistance of the compositions of the invention.
However, at higher levels of polyurethane, the incremental benefit in terms of Gardner impact value decreases. Therefore, in order to achieve the exceptional impact resistance of the compositions of the present invention and other highly desirable properties normally present in polyoxymethylene compositions, a polyurethane content of 8 to 12% by weight is preferred. Compositions are generally preferred, with compositions containing about 10% by weight polyurethane being most preferred. Another important parameter necessary for the production of polyoxymethylene compositions characterized by exceptional impact resistance is the selection of specific thermoplastic polyurethanes derived from at least one aromatic diisocyanate. Thermoplastic polyurethanes suitable for use in the compositions of the invention can be selected from those commercially available or can be manufactured by known methods. (For example, Rubber Technology, 2nd edition, Maurice
Morton (1973), Chapter 17, Urethane Elastomers,
DAMeyer, especially pages 453-456). Polyurethanes are produced from the reaction of polyester or polyether diols with diisocyanates and optionally further reaction of such components with chain extenders, such as low molecular weight polyols, preferably diols, or with diamines to form urea bonds. derived from forming. Polyurethane elastomers are generally composed of soft segments, such as polyester or polyester diols, and hard segments, usually derived from the reaction of low molecular weight diols with diisocyanates. Polyurethane elastomers without hard segments can be used to prepare the compositions of the present invention. however,
The most useful compositions of the invention will contain both soft and hard segments. In preparing thermoplastic polyurethanes useful in the compositions of the present invention, the thermoplastic polyurethanes have at least 2 hydroxyl groups/molecule and have at least about 500, preferably from about 550 to 5000, most preferably from about 1000 to
A polymeric soft segment material having a molecular weight of about 2500, such as a dihydric polyester or polyalkylene ether diol, is combined with an organic diisocyanate such that a substantially linear polyurethane polymer results, although some side chains may be present. React in proportion. Diol chain extenders of molecular weight less than about 250 can also be incorporated. The molar ratio of isocyanate to hydroxyl in the polymer is
Preferably about 0.95 to 1.08, more preferably about 0.95
~1.05, most preferably less than 0.95-1.00.
Additionally, monofunctional isocyanates or alcohols can be used to adjust the molecular weight of the polyurethane. Suitable polyester polyols include polyesterification products of one or more dihydric alcohols and one or more dicarboxylic acids. Suitable dicarboxylic acids include adipic acid, succinic acid, sebacic acid, suberic acid, methyladipic acid, glutaric acid, pimelic acid, azelaic acid,
Includes mixtures containing thiodipropionic acid and citraconic acid and small amounts of aromatic dicarboxylic acids. Suitable dihydric alcohols include 1,3- or 1,2-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 2-methylpentanediol-1,5, diethylene glycol, 1,5- Includes pentanediol, 1,6-pentanediol, 1,12-dodecanediol and mixtures thereof. In addition, hydroxyl carboxylic acids, lactones,
and cyclic carbonates, such as ε-caprolactone and 3-hydroxylbutyric acid, can be used in the production of polyesters. Preferred polyesters are poly(ethylene adipate), poly(1,4-butylene adipate)
and mixtures thereof with adipate polyε-caprolactone. Suitable polyether polyols are compounds having one or more alkylene oxides and small amounts of one or more active hydrogen-containing groups, such as water, ethylene glycol, 1,2- or 1,3- Includes condensation products with propylene glycol, 1,4-butanediol and 1,5-pentanediol, and mixtures thereof.
Suitable alkylene oxide condensates include those of ethylene oxide, 1,2-propylene oxide and butylene oxide and mixtures thereof. Suitable polyalkylene ether glycols can also be prepared from tetrahydrofuran. Furthermore, the polyether polyols can contain ether glycols derived from ethylene oxide, propylene oxide and/or tetrahydrofuran (THF) as comonomers, especially irregular or block comonomers. Alternatively, THF polyether copolymers with small amounts of 3-methyl THF can be used. Preferred polyethers include poly(tetramethylene ether) glycol (PTMEG), poly(propylene oxide) glycol, copolymers of propylene oxide and ethylene oxide, and copolymers of tetrahydrofuran and ethylene oxide. Other suitable polymeric diols include those that are primarily hydrocarbon in nature, such as polybutane diol. Suitable aromatic diisocyanates are 2,6-tolylene diisocyanate, isomeric mixtures of 2,4-tolylene diisocyanate and 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate), 2, 2-diphenylpropane-4,4'-diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, xylene diisocyanate, 1,4-
naphthylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, azobenzene-4,4'-diisocyanate, m- or p-tetramethylxylene diisocyanate and 1-chlorobenzene-2,
Contains 4-diisocyanate. 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate) and 2,
4-Tolylene diisocyanate is preferred. Secondary amide linkages, including those derived from adipyl chloride and piperazine, and PTMEG
Secondary urethane linkages may also be present in the polyurethane, including bis-chloroformate and/or butanediol. Dihydric alcohols suitable for use as chain extenders in the production of thermoplastic polyurethanes include:
those containing carbon chains that are either unhindered or interrupted by oxygen or sulfur bonds, including, for example: 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, isopropyl-a-glyceryl ether,
1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-2-butyl-1, 3-propanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 1,4-butanediol, 2 , 5-hexanediol, 1,5-pentanediol, dihydroxycyclopentane, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanediol, 4,4'-
Cyclohexane dimethylol, thiodiglycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol,
2-Methyl-2-ethyl-1,3-propanediol, dihydroxyethyl ether of hydroquinone, hydrogenated bisphenol A, dihydroxyethyl terephthalate and dihydroxymethylbenzene and mixtures thereof. Hydroxy-terminated oligomers of 1,4-butanediol tephthalate can also be used to form polyester-urethane-polyester repeat structures. Diamines can also be used as chain extenders to form urea linkages. 1,4-butanediol, 1,2-
Ethanediol and 1,6-hexanediol are preferred. In the production of thermoplastic polyurethanes, the isocyanate to hydroxyl ratio should approach unity and the reaction can be a one-step or two-step reaction. Catalysts can be used and the reaction can be carried out in the presence or absence of a solvent. Besides what has been explained above regarding polyurethane selection, the most important property of thermoplastic polyurethanes is the glass transition temperature (Tg) of the soft segments.
Whenever a glass transition temperature is reported here, it is a Dupont mounted on a Type 990 DTA fixture.
981 Dynamic Mechanical Analysis
It was measured using a Dynamic Mechanical Analysis Cell. The cell uses liquid nitrogen as the refrigerant and is 3.2cm long to hold the sample.
(1.25 inch) gap can be used. The amplitude was set at 0.2 cm. A heating rate of 2.5°C/min was used from -170°C to 40°C, depending on the signal amplitude. Readings were taken in 1°C increments. Plot the storage modulus and loss modulus,
Then, the main loss modulus peak was defined as the glass transition temperature of the soft segment. It has been discovered that the lower the glass transition temperature of a soft segment of thermoplastic polyurethane, the higher the impact resistance, assuming all other parameters are equal.
Compositions of the invention with exceptional impact resistance can be made when the glass transition temperature of the soft segments of thermoplastic polyurethane is below 0°C. Preferably, the glass transition temperature of the polyurethane soft segments is below -10°C, more preferably -15°C.
below -30°C, most preferably below -30°C. Combinations or mixtures of thermoplastic polyurethanes can also be used in the compositions of the present invention. These parameters discussed above were found to be of paramount importance in determining whether a polyoxymethylene/thermoplastic polyurethane composition with exceptional impact properties can be produced. As can be seen, the optimal compositions, i.e. those that have the highest impact resistance while maintaining reasonable levels of other properties important in polyoxymethylene compositions and fabricated articles, are those that The results will be obtained when selecting materials and conditions that represent optimal values for each of the most important parameters. For example, to try to obtain an optimal composition, a moderate molecular weight (e.g., about 30,000
~40,000) and a thermoplastic polyurethane with a low soft segment glass transition temperature (e.g., about -35°C) and about 90% by weight polyoxymethylene and about 10% by weight thermoplastic polyurethane. and should be formulated in such a way that these two components are homogeneously mixed and the thermoplastic polyurethane is dispersed as small discrete particles in the polyoxymethylene. At the same time, it is clear that by departing from the optimum values for one or more of the most important parameters discussed above, the impact resistance is exceptional, although perhaps not as high as in the optimum composition. Compositions of the invention could be prepared. However, each of these parameters is independent of each other, and the consequences of deviation from the optimal value for each of these parameters are cumulative. Thus, when chosen to perform around some or all of these parameters, one prepares polyoxymethylene/thermoplastic polyurethane compositions that are useful, but whose impact resistance is less than exceptional. Is possible. thus,
It becomes important to define what is considered exceptional impact resistance. For the purpose of defining this invention, impact resistance is
3.6 according to ASTMD-3029, Method G, Geometry D
Measured using a Kg weight (Gardner impact).
Each sample was injection molded as a 3 inch x 5 inch x 1/16 inch plaque. The plaques were allowed to stand at room temperature for at least two days after molding and before testing. Twenty-five samples of each composition were tested at room temperature and the average value determined by the Bruceton Staircase Method was reported. As mentioned above, when the polyoxymethylene thermoplastic polyurethane compositions of the present invention are characterized by a Gardner impact rating of greater than 9J, preferably greater than 17J, more preferably greater than 25J, most preferably greater than 34J, It is considered to have exceptional impact resistance. Accordingly, the composition of the invention comprises: (a) 5 to 15% by weight of at least one thermoplastic polyurethane, said polyurethane being derived from at least one aromatic diisocyanate, the glass transition of the soft segments thereof; temperature is 0℃
and (b) 85 to 95% by weight of at least one polyoxymethylene polymer, said polyoxymethylene polymer having a molecular weight of 20,000 to 100,000, wherein said weight % consists essentially of component (a) ) and (b), the thermoplastic polyurethane is dispersed as discrete particles throughout the polyoxymethylene polymer, and the composition is characterized in that the Gardner impact value is greater than 9 J. shall be. As mentioned above, various other ingredients, modifiers and/or additives can be included in the compositions of the present invention so long as the aforementioned properties of the polyoxymethylene and polyurethane are maintained. While the parameters discussed above are the most important when determining whether a particular polyoxymethylene/thermoplastic polyurethane composition is characterized by exceptional impact resistance, other parameters impact resistance may be affected to a lesser extent. For example, the molecular weight of the soft segment of the thermoplastic polyurethane will affect the properties of the composition. If the molecular weight of the soft segment is too low, the glass transition temperature will not be low enough. This is believed to be due to incomplete separation of the soft segment from the hard segment. If the molecular weight of the soft segment is too high, crystallization will occur and the glass transition temperature of the polyurethane will be too high. Generally, the molecular weight of the soft segment should be about 500 to about 5000, preferably about 850 to 3000, more preferably about 1000 to 2500, and the most preferred polyurethane is about
It has a soft segment with an average molecular weight of 2000. The desired soft segment average molecular weight can be achieved using a narrow molecular weight or a broad molecular weight distribution.
In fact, with a formulation of a polyurethane with a very high molecular weight and a very low molecular weight soft segment (outside the range mentioned above), such that the average molecular weight of the soft segment is within the range mentioned above, i.e.
Polyurethanes with extremely broad molecular weight distributions for soft segments can be used to prepare the compositions of the present invention. Similarly, the melt viscosity of the thermoplastic polyurethane at the time of compounding will affect the properties of the composition. If the melt viscosity is too low, it will be difficult to disperse the polyurethane into discrete particles. If the melt viscosity is too high, the thermoplastic polyurethane becomes difficult to process at its decomposition temperature. It is believed that an important aspect regarding the melt viscosity of polyurethane is how it approaches the melt viscosity of polyoxymethylene at the processing temperature. As a practical matter, it has been found to be particularly preferred that the intrinsic viscosity of the polyurethane be between 0.75 and 1.50 at compounding temperatures and when the polyoxymethylene is an acetate end-capped homopolymer of a number average molecular weight of about 38,000. It should be understood that intrinsic viscosity is only one means of evaluating the approximate melt viscosity of a polyurethane, and that the actual parameter in question is the melt viscosity at the compounding temperature. Therefore, one starts with a polyurethane with a very low intrinsic viscosity and then during the compounding operation, for example, the starting material polyurethane has a very low intrinsic viscosity, but is further polymerized or cross-linked and thus the polyurethane It is possible to modify the polyurethane by increasing the effective melt viscosity of the polyurethane to a desired level. Alternatively, one could start with a polyurethane with a high intrinsic viscosity and degrade or hydrolyze it during formulation to obtain the desired effective viscosity. Alternatively, a blend of high and low molecular weight polyurethanes could be used. The moisture content of the composition, particularly the polyurethane, will influence the results achieved. Water is known to react with polyurethane, causing it to degrade and reducing its effective molecular weight. Therefore, the drier the better. In any case, the components in the compositions of the invention and the compositions of the invention themselves contain less than 0.2% by weight, preferably 0.1% by weight, especially when there is no opportunity for water to escape, for example during injection molding. It should contain less water. The processing conditions used in preparing and molding the compositions of the present invention may also affect the impact resistance of the compositions. As previously mentioned, the polyurethane must be homogeneously mixed and dispersed in the polyoxymethylene as discrete particles and must remain so during the formation of the finished product.
These particles of polyurethane are approximately spherical in shape (i.e., the particles have an equal aspect ratio of approximately 1.0) or elongated (i.e., the particles have an aspect ratio substantially greater than 1.0), and the particle size The distribution of can be Gaussian, bimodal or multimodal.
If elongated, the particles can be slightly elongated and approximately oval in shape, or they can be highly elongated and resemble strands of thermoplastic polyurethane running through a continuous phase of polyoxymethylene. Thus, when referring to the compositions of the present invention, it is meant to include molded or shaped articles as well as melt compounded materials that can be subsequently shaped or shaped. The polyurethane can be dispersed in the polyoxymethylene using high-intensity mixing equipment capable of developing high shear above the melting points of the components. Examples of such equipment are rubber roll machines, internal mixers such as the "Banbury" mixer and the "Brabender" mixer, single or multi-blade internal mixers, such as the “Ko-kneader”; multi-barrel mixers, such as the Farrel Continuous Mixer;
Includes injection molding machines, and single- and twin-screw (rotating in the same or different directions) extruders. These devices can be used alone or in combination with static mixers, mixing torpedoes and/or various devices for increasing the internal pressure and/or intensity of the mixing, such as valves, gates or screws designed for this purpose. , can be used. Continuous devices are preferred. Twin-screw extruders, especially those incorporating high-intensity mixing sections, such as inverted pitch elements and kneading elements, are particularly preferred. The mixing equipment used in all of the examples of this application, unless otherwise specified, was a 28 mm co-rotating Werner and Pfleiderer twin screw extruder containing two working sections and a total 5 kneading elements, 2 reversal elements,
and a screw design with a vacuum port at approximately 70% of the distance from the feed throat to the die. All zones were set at 190°C.
The temperature of the melt coming out of the die is approximately 220-260℃
It was hot. A low flow of cooling water was used to reduce the temperature in some cases. The extruder is 225~
Operates at 250rpm, processing speed is 6.8~13.6Kg
(15-30 pounds)/hour. A blanket of nitrogen was maintained across the feed throat to exclude oxygen and preserve the dryness of the ingredients, and the strand exiting the die was quenched in water and cut into pellets. Deviations from these conditions are possible. For example, if the process rate is adjusted to compensate and no product is produced that does not melt or decompose,
Temperatures below 190°C or above 260°C are possible. However, 170-260℃ for melt compounding
is considered preferable; 185-240°C is preferable;
and most preferably 200-230°C. The melt temperatures shown are approximate values based on measurements taken at the die exit. Depending on the extruder geometry, there may be significant cooling between the last point of mixing and the die. Actual melting temperatures may be somewhat higher. The fabrication conditions used to manufacture the shaped article are equally important. This is because when manufacturing the shaped articles of the invention from previously melt compounded materials, the conditions occurring in the melt compounded materials, such as the distribution of thermoplastic polyurethane as discrete particles in polyoxymethylene, the composition. This is because it is important to maintain dryness. Shaped articles can be manufactured using several common methods, such as compression molding, injection molding, extrusion,
It can be made by blow molding, rotomolding, melt spinning, thermoforming and stamping. Examples of shaped articles include sheets, profiles, bars, films, filaments, fibers, straps, tapes, tubes, and pipes. Such shaped articles can be post-processed by orientation, stretching, coating, annealing, painting, laminating and plating. Unused shaped articles, rejected shaped articles or scrap compositions of the present invention can be crushed and reshaped. It should be noted that in addition to exceptional impact resistance, the compositions of the present invention can be used to make extruded bars with improved toughness, as demonstrated by increased elongation in standard tensile tests. be. Furthermore, a significant increase in elongation is evident in compositions with as little as 5% polyurethane. Moreover, when producing thick products, including rods, from polyoxymethylene, the polyoxymethylene usually shrinks during cooling and the cooling of the thick products takes place non-uniformly, i.e. from outside to inside. Therefore, voids often form in the center of such products. The composition of the present invention comprises:
It has been found that such a thick product will be produced with significantly fewer and/or smaller voids, and in some cases completely void-free. Generally, the conditions used to manufacture shaped articles will be similar to those described above for melt compounding. More specifically, melt temperatures and residence times can be used up to the point where significant decomposition of the polyurethane occurs. Preferably the melting temperature is about 170-250
C, more preferably about 185-240C, most preferably 200-230C. When injection molding the compositions of the invention, the mold is preferably cold to match as closely as possible the complexity of the shape being produced. That is, generally speaking, the colder the mold, the higher the impact resistance of the shaped article. However, the colder the mold, the harder it is to fill, especially when the passages are narrow or the shape is complex. Generally, the mold temperature is
10-120°C, preferably 10-100°C, most preferably the mold temperature will be about 50-90°C. Similarly,
The cycle time, which determines the total retention time in the melt, can be adjusted to suit the particular conditions encountered. For example, polyurethane can degrade if the total retention time in the melt is too long. If the cycle time is too short, the part may not fully solidify while the mold is still under pressure. Generally, the total retention time in the melt is about 3 to 15 minutes, with short times being preferred and consistent with the formation of high quality shaped articles. As an example, the 0.16 cm (1/16
inch) test samples were made on a 6 oz reciprocating screw injection molding machine with a cylinder temperature of 180-210°C.
Mold temperature from 25 to 120℃, minimum back pressure, screw speed from 60 to 120 rpm, fast ram speed, 30/15 to 60/30
It can be manufactured using a second shot/hold cycle and a general purpose screw. The samples were left undisturbed for at least two days between molding and testing. The specific molding conditions used in each of the examples are listed in the table below. In the following examples, certain embodiments of the invention and embodiments of control experiments in which one or more of the parameters discussed above were selected outside the range defining the limits of the invention are illustrated. A side-by-side comparison is shown. It will be appreciated that the compositions of the invention are characterized by exceptional impact resistance, whereas the control compositions are not. Unless otherwise specified,
All parts and percentages are by weight and temperatures are in degrees Celsius. Measurements not originally in SI units were converted as such and rounded as appropriate. In the examples below, the flexural modulus is
Determined according to ASTM 790, Geometry A, Method A on three samples and reports the average value. The samples were allowed to stand at room temperature for at least 2 days after molding. The chemical composition of each of the commercially available thermoplastic polyurethanes tested was
Associates (“Varian Associates”) XL type 200
It was determined using a nuclear magnetic resonance absorption spectrometer. A proton spectrum was used. Thermoplastic polyurethane is dissolved in diutero 1,1,2,2-tetrachloroethane at 2-5% solids,
Tested at 120°C. In the examples below, in addition to thermoplastic polyurethane and polyoxymethylene, three of the compositions tested (controls and examples in the table and
33 (with the exception of an acetate end-capped homopolymer with a number average molecular weight of approximately 38,000) containing 1.5% by weight of a polyamide oligomer stabilizer (as described in U.S. Pat. No. 3,960,984)
and 0.1% by weight of 4,4'-butylidene bis(6
-t-butyl-m-cresol) antioxidant. The acetate end-capped homopolymer of molecular weight approximately 38,000 in the Table and in the Control and Example 33 contains 0.4% by weight polyamide stabilizer (approximately 38% polycaprolactam, 35% polyhexamethylene adipamide, and 27% polyhexamethylene sebamide terpolymer) and
It contained 0.1% by weight of 2,2'-methylenebis(6-t-butyl-4-methylphenol). Additionally, the copolymers used in Examples 28-32 may contain the supplier's registered additives. Unless otherwise stated, polyoxymethylene refers to an acetate end-capped homopolymer (U.S. Pat.
No. 2998409). The use of stabilizers and antioxidants is not necessary for the operability of this invention. They were used to improve the thermal and oxidative stabilizers in the examples below and did not significantly affect the impact resistance of the compositions tested. The chemical composition, intrinsic viscosity, and glass transition temperature of each of the thermoplastic polyurethanes used in the Examples are summarized in the table below.
【表】【table】
【表】
ガードナー衝撃試験のプラツクを、次ぎの実施例
において、成形する組成物および実験目的に依存
して種々の条件より、射出成形した。成形条件を
下表に要約する。TABLE Gardner impact test plaques were injection molded in the following examples under various conditions depending on the composition being molded and the purpose of the experiment. The molding conditions are summarized in the table below.
【表】【table】
【表】
実施例 1
熱可塑性ポリエステルポリウレタンの製造
本発明の組成物における使用に適当な熱可塑性
ポリウレタンは、商業的に入手可能なものから選
択することができ、あるいは既知の方法により製
造することができる。典型的に適当なポリエステ
ルポリウレタンは、次ぎのようにして製造した。
半球の底をもつ円筒形の反応器を使用した。反
応器は内径約95mmおよび高さ約160mmであつた。
それは55/50内部ジヨイントにおいて終つてい
た。それは機械的かきまぜ機の10mmのツルーボア
ー(“Truebore”)かきいまぜ案内と適合する
55/50外側ジヨイント、温度計(17.8mmの浸漬)
のための10/30ジヨイント、および添加のための
追加の29/26ジヨイントから作られた上部ととも
に使用した。かきまぜの羽根は幅約41mmのガラス
プロペラであつた。
3280gのルコフレツクス(“Rucoflex”)
S102P55(乾燥したヒドロキシル末端ブチレンア
ジペート、ヒドロキシル価=55)および819.7gの
最近蒸留した4,4'−メチレンビス(フエニルイ
ソシアネート)を含有する混合物の438.0gを、円
筒形重合器に加えた。1滴(約0.01g)の
“DABCO”33LV(ジプロピレングリコール中の
33重量%のトリメチレンジアミン)環式アミン触
媒を、この混合物に添加した。前記触媒を2時間
で前記ジオール混合物中にかきまぜながら入れ
た。次いで、9滴のDABCO33LVを14.95gのブ
タンジオール(乾燥した)に加えた。4分間激し
くかきまぜた後、この粘稠な塊を、100℃の真空
炉内で予熱したパン(テフロンのフルオロカーボ
ンポリマー)中に注いだ。前記パンおよび重合混
合物を含有する炉を、9インチ(22.9cm)Hgの
圧力に排気し、窒素でスイープした。
重合を100℃および0.95気圧窒素圧におて46時
間続けた。生じたポリマー(以後、ポリウレタン
Aと呼ぶ)を真空炉から取り出し、冷却した。こ
のポリマーについて測定した固有粘度は1.04(0.1
%、DMF中、30℃)であつた。
次いで、ポリウレタンAを立方体(6mmの辺)
に裁断し、前述のように、溶融配合し、射出成形
し、そしてガードナー試験に付した。ポリオキシ
メチレンホモポリマー中の10%のこのポリウレタ
ンの配合物についてのガードナー衝撃値は32.1J
であつた。
実施例 2〜9
熱可塑性ポリウレタンの比率の効果
ポリウレタンB(上の表に詳述した)を種々
の比率でポリオキシメチレンホモポリマー中に配
合し、試験用プラツクに射出成形し、曲げ弾性率
およびガードナー衝撃について試験し、次ぎの結
果を得た。EXAMPLE 1 Preparation of Thermoplastic Polyester Polyurethanes Thermoplastic polyurethanes suitable for use in the compositions of the invention can be selected from those commercially available or can be prepared by known methods. can. Typically suitable polyester polyurethanes were made as follows. A cylindrical reactor with a hemispherical bottom was used. The reactor had an inner diameter of about 95 mm and a height of about 160 mm.
It ended in a 55/50 internal joint. It is compatible with 10mm “Truebore” stirring guides on mechanical stirrers.
55/50 outer joint, thermometer (17.8mm immersion)
Used with a top made from a 10/30 joint for and an additional 29/26 joint for addition. The stirring blade was a glass propeller with a width of approximately 41 mm. 3280g “Rucoflex”
438.0 g of a mixture containing S102P55 (dried hydroxyl-terminated butylene adipate, hydroxyl number = 55) and 819.7 g of recently distilled 4,4'-methylene bis(phenyl isocyanate) was added to a cylindrical polymerization vessel. 1 drop (approximately 0.01g) of “DABCO” 33LV (in dipropylene glycol)
33% by weight trimethylene diamine) cyclic amine catalyst was added to this mixture. The catalyst was stirred into the diol mixture for 2 hours. Then 9 drops of DABCO33LV were added to 14.95g of butanediol (dried). After vigorous stirring for 4 minutes, the viscous mass was poured into a preheated pan (Teflon fluorocarbon polymer) in a vacuum oven at 100°C. The oven containing the pan and polymerization mixture was evacuated to a pressure of 9 inches (22.9 cm) Hg and swept with nitrogen. Polymerization was continued for 46 hours at 100° C. and 0.95 atmosphere nitrogen pressure. The resulting polymer (hereinafter referred to as Polyurethane A) was removed from the vacuum oven and cooled. The intrinsic viscosity measured for this polymer was 1.04 (0.1
% in DMF at 30°C). Next, polyurethane A is cubed (6 mm sides)
The samples were cut into pieces, melt compounded, injection molded and subjected to the Gardner test as described above. The Gardner impact value for a formulation of 10% of this polyurethane in polyoxymethylene homopolymer is 32.1J
It was hot. Examples 2-9 Effect of Thermoplastic Polyurethane Ratio Polyurethane B (detailed in the table above) was compounded into polyoxymethylene homopolymer in various ratios and injection molded into test plaques to determine the flexural modulus and Tested for Gardner impact with the following results.
【表】
数平均分子量が63000であるアセテート末端キヤ
ツプしたポリオキシメチレンホモポリマーを使用
して、1系列の実験を実施し、次ぎの結果を得
た。Table: A series of experiments was conducted using an acetate end-capped polyoxymethylene homopolymer having a number average molecular weight of 63,000 with the following results.
【表】
上の結果から明らかなように、例外的な耐衝撃
性により特徴づけられる組成物は、5重量%程度
に少ないポリウレタンを含有する組成物から調製
可能であり、そして一般に、ポリウレタンが多く
なると、耐衝撃性の等級は高くなる。
実施例 10〜13
ポリウレタン軟質セグントのガラス転移温度の効
果
10重量%の4種の化学的に同様な熱可塑性ポリ
ウレタンの各々および90重量%のポリオキシメチ
レンホモポリマーを使用して組成物を調製した。
ポリウレタンのすべての4種は、PTMEG軟質セ
グントおよびBDO/MDI硬質セグントを有した。
さらに、4種のポリウレタンの固有粘度は比較的
狭い範囲内であつた。前述のようにプラツクを準
備し、試験し、そして下表に報告する結果を得
た。Table: As is clear from the above results, compositions characterized by exceptional impact resistance can be prepared from compositions containing as little as 5% by weight of polyurethane, and generally As a result, the impact resistance grade becomes higher. Examples 10-13 Effect of Glass Transition Temperature of Polyurethane Flexible Segments Compositions were prepared using 10% by weight of each of four chemically similar thermoplastic polyurethanes and 90% by weight of polyoxymethylene homopolymer. .
All four types of polyurethane had PTMEG soft segments and BDO/MDI hard segments.
Furthermore, the intrinsic viscosities of the four polyurethanes were within a relatively narrow range. Plaques were prepared and tested as described above, and the results reported in the table below were obtained.
【表】
実施例 14〜17
ポリウレタンの固有粘度の効果
上に論じたように、ポリウレタンおよびポリオ
キシメチレンの溶融粘度は加工温度において合致
することが最も好ましい。固有粘度を概算値とし
て使用し、そしてこの実施例は1つの特定の系の
ための最適なポリウレタンの固有粘度を明らかに
する。
これらの4つの実施例の各々について調製され
た組成物は、ポリオキシメチレンホモポリマー中
に5%のポリウレタンを含有した。こられの実施
例の各々において使用したポリウレタンは、化学
的に分析すると、ポリウレタンB(上の表中に
記載した)と本質的に同一であつた。試料はすべ
て上の表中の実施例31に記載したように調製し
た。結果を下表に報告する。
表
実施例 固有粘度 ガードナー(J)
14 0.64 13.9
15 0.96 34.2
16 1.36 32.9
17 1.91 8.8
実施例 18
型温度の効果
10重量%のポリウレタンBおよび90重量%のポ
リオキシメチレンホモポリマーを含有する配合物
を溶融配合し、そして同一条件下にプラツクに射
出成形し、ただし一部分のプラツクを60℃の型内
で調製し、そして他の部分を100℃の型内で調製
した。他の加工条件は上の表中に詳述されてい
る。60℃の型からのプラツクは36Jのガードナー
衝撃値を有した。100℃からのプラツクは7.3Jの
ガードナー衝撃値を有した。
実施例 19〜30
種々の熱可塑性ポリウレタンの比較
種々のポリウレタンを10重量%で90重量%のポ
リオキシメチレンホモポリマーと配合し、上の表
中に記載するように試験用プラツクに射出成形
し、そしてガードナー衝撃について試験した。こ
られの実験の結果ならびにポリウレタンの各々の
固有粘度およびガラス転移温度を、下表に要約
する。TABLE Examples 14-17 Effect of Polyurethane Intrinsic Viscosity As discussed above, it is most preferred that the melt viscosities of the polyurethane and polyoxymethylene be matched at the processing temperature. Intrinsic viscosity is used as an approximation, and this example reveals the optimal polyurethane intrinsic viscosity for one particular system. The compositions prepared for each of these four examples contained 5% polyurethane in polyoxymethylene homopolymer. The polyurethane used in each of these examples was essentially identical to Polyurethane B (listed in the table above) when chemically analyzed. All samples were prepared as described in Example 31 in the table above. The results are reported in the table below. Table Examples Intrinsic Viscosity Gardner (J) 14 0.64 13.9 15 0.96 34.2 16 1.36 32.9 17 1.91 8.8 Example 18 Effect of Mold Temperature A formulation containing 10% by weight polyurethane B and 90% by weight polyoxymethylene homopolymer Melt compounded and injection molded into plaques under the same conditions except that one portion of the plaque was prepared in a mold at 60°C and the other part in a mold at 100°C. Other processing conditions are detailed in the table above. Plaques from the 60°C mold had a Gardner impact value of 36J. The plaque from 100°C had a Gardner impact value of 7.3J. Examples 19-30 Comparison of various thermoplastic polyurethanes Various polyurethanes were blended at 10% by weight with 90% by weight polyoxymethylene homopolymer and injection molded into test plaques as described in the table above. It was then tested for Gardner impact. The results of these experiments and the intrinsic viscosity and glass transition temperature of each of the polyurethanes are summarized in the table below.
【表】【table】
【表】
実施例 31〜35
ポリオキシメチレンコポリマーの組成物
ポリオキシメチレンコポリマーを使用して、例
外的な耐衝撃性により特徴づけられる組成物を調
製することもできる。以下の実施例の各々におい
て、10重量%のポリウレタンBを、前述のよう
に、90重量%の列挙したポリオキシメチレンコポ
リマーおよび匹敵するポリオキシメチレンホモポ
リマーの各々とともに標準のプラツクを、上の表
に記載するように、射出成形し、そしてガード
ナー衝撃値を得た。結果を下表に報告する。こ
れらの実施例におけるポリオキシメチレンポリマ
ーのすべては、ホモポリマーである実施例35を除
外して、ほぼ2重量%のエチレンオキシドを含有
するジポリマーである。TABLE Examples 31-35 Compositions of polyoxymethylene copolymers Polyoxymethylene copolymers can also be used to prepare compositions characterized by exceptional impact resistance. In each of the following examples, 10% by weight of polyurethane B was added to the standard plaque as described above with 90% by weight of each of the listed polyoxymethylene copolymers and comparable polyoxymethylene homopolymers. injection molding and Gardner impact values were obtained as described in . The results are reported in the table below. All of the polyoxymethylene polymers in these examples are dipolymers containing approximately 2% by weight ethylene oxide, with the exception of Example 35, which is a homopolymer.
【表】
実施例 36
異なるポリオキシメチレンの混合物を含有する
組成物
単一のポリオキシメチレンを含有する本発明の
組成物から本発明の造形品を製造することが好ま
しく、そしてポリオキシメチレンが約38000の数
平均分子量を有するアセテート末端キヤツプした
ホモポリマーである場合さらに好ましいが、例外
的な耐衝撃性を有する生成物は異なるがポリオキ
シメチレンのブレンドを含有する組成物から調製
することができる。
70重量%の約63000の数平均分子量を有するア
セテート末端キヤツプしたポリオキシメチレンホ
モポリマー中に30重量%のポリウレタンBを含有
する溶融配合した組成物の1部を、2種の異なる
低分子量のポリオキシメチレンの各々の2部と乾
式配合した。一方は約38000の分子量を有するア
セテート末端キヤツプしたホモポリマーであつ
た。他方は、約2重量%のエチレングリコールを
含有するジポリマーでる、“Polyplastic”M90−
02であつた。各乾燥配合物を、上の表に記載す
るように、射出成形し、そしてガードナー衝撃に
ついて試験した。ここで各々10重量%のポリウレ
タンを含有する、これらに組成物は、それぞれ
27.6Jおよび24.4Jのガードナー衝撃値を与えた。
実施例 37
押出された棒材の改良された伸び
93.6%のポリオキシメチレンホモポリマー(分
子量66000)、5%のポリウレタンB、0.2%の滑
剤、0.75%のポリアミド安定剤、0.11%の酸化防
止剤および0.3%の紫外線安定剤を含有する組成
物を、28mmの二軸スクリユー押出機で調製した。
追加の0.025%の滑剤を、この組成物のペレツト
に表面コーテイングとして加えた。
棒材は、マニホールドおよび二重70mmの棒押出ダ
イへ取り付けた2インチ(5.1cm)のTEC一軸ス
クリユー押出機を用いて製造した。二重積極引取
ブレーキ(dual positive take−off brake)を
使用した。押出条件は、次ぎのとおりであつた。
− バレル、アダプターおよびダイの温度:
340,350,360,370,370〓(171,177,182,
188℃)
− 溶融温度:375〓(191℃)
− 溶融圧力:650〜750psi
− 形成ダイの水温:85〓(29℃)
− 引取速度:1/2インチ(1.27cm)
棒材の試料を試験試料に機械加工した。厚さが
1/8(0.32cm)を多少越える円板を、旋盤により
棒材からカツトした。円板を検査して、表面の不
完全さが存在するかどうかを見た。表面研削盤を
使用して、円板を1/8インチ(0.32cm)の均一な
厚さに薄くした。中心のストリツプ幅1/2インチ
(1.27cm)を円板からルーターで切つた。試験片
は1/8インチ×1/8インチ×1 3/8インチ(0.32
cm×0.32cm×3.49cm)であつた。各棒材の試験試
料を、ASTM D−638に記載される手順に従い、
引張り強さおよび伸びについて試験した。結果を
下表に記載する。Table Example 36 Compositions Containing Mixtures of Different Polyoxymethylenes It is preferred to produce shaped articles of the invention from compositions of the invention containing a single polyoxymethylene, and the polyoxymethylene is approximately Although more preferred is an acetate end-capped homopolymer having a number average molecular weight of 38,000, products with exceptional impact properties can be prepared from compositions containing different blends of polyoxymethylenes. A portion of a melt compounded composition containing 30% by weight of polyurethane B in 70% by weight of an acetate end-capped polyoxymethylene homopolymer having a number average molecular weight of about 63,000 was mixed with two different low molecular weight polyesters. Dry blended with 2 parts each of oxymethylene. One was an acetate end-capped homopolymer having a molecular weight of approximately 38,000. The other is "Polyplastic" M90-, a dipolymer containing about 2% by weight of ethylene glycol.
It was 02. Each dry formulation was injection molded and tested for Gardner impact as described in the table above. These compositions each contain 10% by weight of polyurethane.
It gave Gardner impact values of 27.6J and 24.4J. Example 37 Improved elongation of extruded bar 93.6% polyoxymethylene homopolymer (66000 molecular weight), 5% polyurethane B, 0.2% lubricant, 0.75% polyamide stabilizer, 0.11% antioxidant and 0.3% UV stabilizer were prepared in a 28 mm twin screw extruder.
An additional 0.025% lubricant was added to the pellets of this composition as a surface coating. Bar stock was produced using a 2 inch (5.1 cm) TEC single screw extruder attached to a manifold and dual 70 mm bar extrusion dies. A dual positive take-off brake was used. The extrusion conditions were as follows. − Barrel, adapter and die temperatures:
340, 350, 360, 370, 370〓(171, 177, 182,
- Melt temperature: 375〓 (191℃) - Melt pressure: 650-750psi - Forming die water temperature: 85〓 (29℃) - Take-off speed: 1/2 inch (1.27cm) Bar specimens tested The sample was machined. A disk with a thickness slightly over 1/8 (0.32 cm) was cut from a bar using a lathe. The discs were inspected to see if any surface imperfections were present. The discs were thinned to a uniform thickness of 1/8 inch (0.32 cm) using a surface grinder. A center strip 1/2 inch (1.27 cm) wide was cut from the disc using a router. The specimen is 1/8 inch x 1/8 inch x 1 3/8 inch (0.32
cm×0.32cm×3.49cm). Test samples of each bar were tested according to the procedures described in ASTM D-638.
Tested for tensile strength and elongation. The results are listed in the table below.
【表】
本発明のポリオキシメチレン組成物は、押出さ
れかつ仕上げられた製品、たとえば、結合材料、
機械的コンベヤーおよび小型エンジン構成成分の
製作において有用である。これらの組成物の例外
的な耐衝撃性および例外的な耐摩耗性とポリオキ
シメチレン組成物において見い出される他の顕著
な性質との組み合わせにより、これらの組成物は
歯車および動く部品のような用途にとくによく適
合する。Table: The polyoxymethylene compositions of the present invention can be used in extruded and finished products, such as bonding materials,
Useful in the construction of mechanical conveyors and small engine components. The exceptional impact resistance and exceptional abrasion resistance of these compositions, combined with other notable properties found in polyoxymethylene compositions, make these compositions suitable for applications such as gears and moving parts. Especially suitable.
Claims (1)
であつて、 (a) 5〜15重量%の少なくとも1種の熱可塑
性ポリウレタン、前記ポリウレタンは少なくと
も1種の芳香族ジイソシアネートから誘導さ
れ、その軟質セグメントのガラス転移温度が0
℃より低い、および (b) 85〜95重量%の少なくとも1種のポリオ
キシメチレンポリマー、前記ポリオキシメチレ
ンポリマーは20000〜100000の分子量を有する、 から本質的に成り、前述の重量%は成分(a)お
よび(b)の合計量にのみ基づき、前記熱可塑性
ポリウレタンはポリオキシメチレンポリマーの全
体にわたつて離散粒子として分散されており、そ
して前記組成物はガードナー衝撃値が9Jより大き
い、ことを特徴とする耐衝撃性熱可塑性ポリオキ
シメチレン組成物。 2 ポリオキシメチレンはホモポリマーである特
許請求の範囲第1項記載の組成物。 3 ポリオキシメチレンはコポリマーである特許
請求の範囲第1項記載の組成物。 4 ポリオキシメチレンは少なくとも1種のコモ
ノマーを含有し、前記コモノマーは主原子価鎖中
に少なくとも2個の隣接炭素原子をもつオキシア
ルキレン基である特許請求の範囲第3項記載の組
成物。 5 前記コモノマーは2〜12個の炭素原子のアル
キレンオキシドから成る群より選ばれる特許請求
の範囲第4項記載の組成物。 6 前記コポリマーはジポリマーであり、そして
前記コモノマーはエチレンオキシドである特許請
求の範囲第5項記載の組成物。 7 ポリオキシメチレンコポリマー中のコモノマ
ーの重量%は0.1〜20.0である特許請求の範囲第
4項記載の組成物。 8 コモノマーはコポリマーの15.0重量%以下を
構成する特許請求の範囲第7項記載の組成物。 9 コモノマーはコポリマーの約2重量%を構成
する特許請求の範囲第8項記載の組成物。 10 17Jより大きいガードナー衝撃値を有する
特許請求の範囲第1項記載の組成物。 11 25Jより大きいガードナー衝撃値を有する
特許請求の範囲第1項記載の組成物。 12 ポリオキシメチレンポリマーは25000〜
90000の数平均分子量を有する特許請求の範囲第
1項記載の組成物。 13 ポリオキシメチレンポリマーは30000〜
70000の数平均分子量を有する特許請求の範囲第
1項記載の組成物。 14 ポリオキシメチレンポリマーは0.1〜
30.0g/10分の溶融流量を有する特許請求の範囲
第1項記載の組成物。 15 ポリオキシメチレンポリマーは0.5〜
10.0g/10分の溶融流量を有する特許請求の範囲
第1項記載の組成物。 16 熱可塑性ポリウレタンは組成物の8〜12重
量%を構成する特許請求の範囲第1項記載の組成
物。 17 熱可塑性ポリウレタンは分子量が少なくと
も500の軟質セグントを含んでなる特許請求の範
囲第1項記載の組成物。 18 熱可塑性ポリウレタンは分子量が550〜
5000の軟質セグントを含んでなる特許請求の範囲
第1項記載の組成物。 19 熱可塑性ポリウレタンは分子量が1000〜
2500の軟質セグントを含んでなる特許請求の範囲
第1項記載の組成物。 20 熱可塑性ポリウレタンは分子量が約250よ
り小さいジオールの連鎖延長剤を含有する特許請
求の範囲第1項記載の組成物。 21 熱可塑性ポリウレタンは0.95〜1.08イソシ
アネート対ヒドロキシルの比を有する特許請求の
範囲第1項記載の組成物。 22 熱可塑性ポリウレタンは0.95〜1.05イソシ
アネート対ヒドロキシルの比を有する特許請求の
範囲第1項記載の組成物。 23 熱可塑性ポリウレタンは0.95〜1.00より小
のイソシアネート対ヒドロキシルの比を有する特
許請求の範囲第1項記載の組成物。 24 熱可塑性ポリウレタンはヒドロキシル末端
ポリエステル、ジオールの連鎖延長剤およびジイ
ソシアネートの反応から誘導されたものである特
許請求の範囲第1項記載の組成物。 25 ポリエステルはポリε−カプロラクトン、
ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(エチレンア
ジペート)およびそれらの混合物から成る群より
選ばれる特許請求の範囲第24項記載の組成物。 26 熱可塑性ポリウレタンはヒドロキシル末端
ポリエーテル、ジオールの連鎖延長剤およびジイ
ソシアネートの反応から誘導されたものである特
許請求の範囲第1項記載の組成物。 27 ポリエーテルは、ポリテトラメチレンエー
テルグリコール、ポリ(プロピレンオキシド)、
ポリ(エチレンオキシド)、プロピレンオキシド
とエチレンオキシドとのコポリマー、およびそれ
らの混合物から成る群より選ばれる特許請求の範
囲第26項記載の組成物。 28 熱可塑性ポリウレタンは、ブチレンアジペ
ートおよび4,4′−メチレンビス(フエニルイソ
シアネート)および1,4−ブタンジオールの反
応から誘導されたものである特許請求の範囲第2
5項記載の組成物。 29 ジイソシアネートは4,4′−メチレンビス
(フエニルイソシアネート)および2,4−トリ
レンジイソシアネートから成る群より選ばれる特
許請求の範囲第24項記載の組成物。 30 ジイソシアネートは、4,4′−メチレンビ
ス(フエニルイソシアネート)および2,4−ト
リレンジイソシアネートから成る群より選ばれる
特許請求の範囲第26項記載の組成物。 31 ジイソシアネートは4,4′−メチレンビス
(フエニルイソシアネート)である特許請求の範
囲第29項記載の組成物。 32 グリコールは1,4−ブタンジオール、エ
チレングリコールおよび1,6−ヘキサンジオー
ルから成る群より選ばれる特許請求の範囲第24
項記載の組成物。 33 グリコールは1,4−ブタンジオールであ
る特許請求の範囲第32項記載の組成物。 34 熱可塑性ポリウレタンは−10℃より低い軟
質セグントのガラス転移温度を有する特許請求の
範囲第1項記載の組成物。 35 熱可塑性ポリウレタンは−15℃より低い軟
質セグントのガラス転移温度を有する特許請求の
範囲第1項記載の組成物。 36 熱可塑性ポリウレタンは約−30℃より低い
軟質セグントのガラス転移温度を有する特許請求
の範囲第1項記載の組成物。 37 耐衝撃性熱可塑性ポリオキシメチレン組成
物であつて、 (a) 5〜15重量%の少なくとも1種の熱可塑
性ポリウレタン、前記ポリウレタンは少くとも
1種の芳香族ジイソシアネートから誘導され、
その軟質セグメントのガラス転移温度が0℃よ
り低い、および (b) 85〜95重量%の少なくとも1種のポリオ
キシメチレンポリマー、前記ポリオキシメチレ
ンポリマーは20000〜100000の分子量を有する、 から本質的に成り、前述の重量%は成分(a)お
よび(b)の合計量にのみ基づき、前記熱可塑性
ポリウレタンはポリオキシメチレンポリマーの全
体にわたつて離散粒子として分散されており、そ
して前記組成物はガードナー衝撃値が9Jより大き
い耐衝撃性熱可塑性ポリオキシメチレン組成物を
調製するにあたり、熱可塑性ポリウレタンをポリ
オキシメチレンポリマーと、高剪断のもとに、組
成物の成分の融点以上でありかつ成分の分解が起
こる温度よりも低い温度において、混合すること
を特徴とする調製方法。 38 成分が混合されるダイの出口において測定
した温度は170〜260℃である特許請求の範囲第3
7項記載の方法。 39 成分が混合されるダイの出口において測定
した温度は185〜240℃である特許請求の範囲第3
8項記載の方法。 40 成分が混合されるダイの出口において測定
した温度は200〜230℃である特許請求の範囲第3
8項記載の方法。 41 高剪断の混合は二軸スクリユー押出機内で
実施する特許請求の範囲第38項記載の方法。 42 押出機を出る組成物を急冷する特許請求の
範囲第41項記載の方法。Claims: 1. An impact-resistant thermoplastic polyoxymethylene composition comprising: (a) 5 to 15% by weight of at least one thermoplastic polyurethane, said polyurethane derived from at least one aromatic diisocyanate; and the glass transition temperature of the soft segment is 0.
and (b) 85-95% by weight of at least one polyoxymethylene polymer, said polyoxymethylene polymer having a molecular weight of 20,000-100,000, wherein said weight % is the component ( Based solely on the total amount of a) and (b), the thermoplastic polyurethane is dispersed as discrete particles throughout the polyoxymethylene polymer, and the composition has a Gardner impact value greater than 9 J. Features an impact-resistant thermoplastic polyoxymethylene composition. 2. The composition according to claim 1, wherein the polyoxymethylene is a homopolymer. 3. The composition of claim 1, wherein the polyoxymethylene is a copolymer. 4. The composition of claim 3, wherein the polyoxymethylene contains at least one comonomer, said comonomer being an oxyalkylene group having at least two adjacent carbon atoms in the main valence chain. 5. The composition of claim 4, wherein said comonomer is selected from the group consisting of alkylene oxides of 2 to 12 carbon atoms. 6. The composition of claim 5, wherein the copolymer is a dipolymer and the comonomer is ethylene oxide. 7. The composition of claim 4, wherein the weight percent of comonomer in the polyoxymethylene copolymer is from 0.1 to 20.0. 8. The composition of claim 7, wherein the comonomer constitutes less than 15.0% by weight of the copolymer. 9. The composition of claim 8, wherein the comonomer comprises about 2% by weight of the copolymer. A composition according to claim 1 having a Gardner impact value greater than 10 17 J. 11. The composition of claim 1 having a Gardner impact value greater than 1125J. 12 Polyoxymethylene polymer is 25,000~
A composition according to claim 1 having a number average molecular weight of 90,000. 13 Polyoxymethylene polymer is 30,000~
A composition according to claim 1 having a number average molecular weight of 70,000. 14 Polyoxymethylene polymer is 0.1~
The composition of claim 1 having a melt flow rate of 30.0 g/10 minutes. 15 Polyoxymethylene polymer is 0.5~
The composition of claim 1 having a melt flow rate of 10.0 g/10 minutes. 16. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane constitutes 8 to 12% by weight of the composition. 17. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane comprises a soft segment having a molecular weight of at least 500. 18 Thermoplastic polyurethane has a molecular weight of 550~
A composition according to claim 1, comprising 5000 soft segments. 19 Thermoplastic polyurethane has a molecular weight of 1000~
A composition according to claim 1, comprising 2500 soft segments. 20. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane contains a diol chain extender having a molecular weight less than about 250. 21. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has an isocyanate to hydroxyl ratio of 0.95 to 1.08. 22. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has an isocyanate to hydroxyl ratio of 0.95 to 1.05. 23. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has an isocyanate to hydroxyl ratio of 0.95 to less than 1.00. 24. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane is derived from the reaction of a hydroxyl-terminated polyester, a diol chain extender, and a diisocyanate. 25 Polyester is polyε-caprolactone,
25. The composition of claim 24 selected from the group consisting of poly(butylene adipate), poly(ethylene adipate) and mixtures thereof. 26. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane is derived from the reaction of a hydroxyl-terminated polyether, a diol chain extender, and a diisocyanate. 27 Polyethers include polytetramethylene ether glycol, poly(propylene oxide),
27. The composition of claim 26 selected from the group consisting of poly(ethylene oxide), copolymers of propylene oxide and ethylene oxide, and mixtures thereof. 28 The thermoplastic polyurethane is derived from the reaction of butylene adipate and 4,4'-methylene bis(phenylisocyanate) and 1,4-butanediol.
Composition according to item 5. 29. The composition of claim 24, wherein the diisocyanate is selected from the group consisting of 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate) and 2,4-tolylene diisocyanate. 30. The composition of claim 26, wherein the diisocyanate is selected from the group consisting of 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate) and 2,4-tolylene diisocyanate. 31. The composition according to claim 29, wherein the diisocyanate is 4,4'-methylenebis(phenyl isocyanate). 32 The glycol is selected from the group consisting of 1,4-butanediol, ethylene glycol and 1,6-hexanediol. Claim 24
Compositions as described in Section. 33. The composition of claim 32, wherein the glycol is 1,4-butanediol. 34. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has a soft segment glass transition temperature of less than -10°C. 35. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has a soft segment glass transition temperature of less than -15°C. 36. The composition of claim 1, wherein the thermoplastic polyurethane has a soft segment glass transition temperature of less than about -30°C. 37. An impact-resistant thermoplastic polyoxymethylene composition comprising: (a) 5 to 15% by weight of at least one thermoplastic polyurethane, said polyurethane being derived from at least one aromatic diisocyanate;
and (b) 85 to 95% by weight of at least one polyoxymethylene polymer, said polyoxymethylene polymer having a molecular weight of 20,000 to 100,000. and the foregoing weight percentages are based solely on the total amount of components (a) and (b), the thermoplastic polyurethane is dispersed as discrete particles throughout the polyoxymethylene polymer, and the composition is based on the Gardner In preparing impact resistant thermoplastic polyoxymethylene compositions with impact values greater than 9 J, thermoplastic polyurethane is combined with polyoxymethylene polymer under high shear at temperatures above the melting points of the components of the composition and A preparation method characterized by mixing at a temperature lower than the temperature at which decomposition occurs. 38 The temperature measured at the outlet of the die where the components are mixed is 170 to 260°C.
The method described in Section 7. 39 The temperature measured at the outlet of the die where the ingredients are mixed is 185-240°C. Claim 3
The method described in Section 8. 40 The temperature measured at the outlet of the die where the components are mixed is 200 to 230°C. Claim 3
The method described in Section 8. 41. The method of claim 38, wherein the high shear mixing is carried out in a twin screw extruder. 42. The method of claim 41, wherein the composition exiting the extruder is rapidly cooled.
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