Detaillierte Beschreibung der Erfindung
-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine
Acetalharz-Zusammensetzung. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf
eine Acetalharz-Zusammensetzung, die Zellstoff) (Pulpe)
enthält, und einen Formkörper mit einer ausgezeichneten
mechanischen Festigkeit, Wärmebeständigkeit und
Feuerbeständigkeit ergibt.
-
Ein Acetalharz ist ein in Massen produzierbares und
billiges thermoplastisches Harz und es weist eine
ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit und
chemische Beständigkeit (Chemikalienbeständigkeit) auf. Es wird
daher mit Vorteil auf vielen industriellen
Anwendungsgebieten eingesetzt, bei denen bisher allgemein
Metallmaterialien verwendet wurden, d.h. als
Ausgangsmaterial für verschiedene mechanische Teile, wie Lager,
Zahnräder bzw. Getriebe und dgl., und als Teil und Komponente
für die Verwendung in einem Automobil, eine
Präzisionsvorrichtung, ein elektrisches oder elektronisches Gerät, ein
Bauelement und dgl.
-
Ein Acetalharz hat jedoch den Nachteil, daß es zu einer
Verbiegung, einer Wärmeverformung und dgl. neigt, wenn es
als mechanisches Teil bei einer hohen Temperatur oder
unter
Spannung über einen langen Zeitraum hinweg verwendet
wird.
-
Es ist generelle Praxis, die obengenannten Nachteile zu
überwinden durch Einarbeitung eines anorganischen
Füllstoffes, z.B. einer Glasfaser, von Talk und dgl., in ein
Acetalharz-Formmaterial. Die Einarbeitung eines solchen
Füllstoffes führt jedoch zu neuen entscheidenden Defekten
insofern, als nicht nur das Aussehen des Formkörpers stark
beeinträchtigt (verschlechtert) wird, sondern dann, wenn
ein einen solchen Füllstoff enthaltendes Acetalharz zu
einem Gleitelement, wie z.B. einem Lager, einem Zanrad bzw.
Getriebe, einer Nocke und dgl. geformt wird, auch der
Verschleiß (Abrieb) eines Teils, das mit diesem Gleitelement
in Kontakt steht, zunimmt.
-
Das Acetalharz hat ferner den schwerwiegenden Nachteil,
daß es unter Tropfen schmilzt und leicht brennbar ist.
Dieser Nachteil kann nicht durch Einarbeitung eines
anorganischen Füllstoffes in das Acetalharz beseitigt werden.
Das heißt, die Einarbeitung eines anorganischen
Füllstoffes in das Acetalharz hat kaum einen Effekt auf die
Inhibierung und Verhinderung des Tropfens des Harzes, d.h. das
Herabfallen des geschmolzenen Harzes in Form von Tropfen,
obgleich das Harz in bezug auf seine Steifheit, Festigkeit
und Wärmebeständigkeit verbessert ist. Es wurde bereits
ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein
Flammschutzmittel, wie roter Phosphor und dgl., eingearbeitet
wird. Eine ausreichende Flammschutzwirkung kann jedoch in
Abhängigkeit von dem Flammschutzmittel oder der Menge
desselben nicht immer erzielt werden. Außerdem
beeinträchtigen einige Flammschutzmittel die ausgezeichneten
Eigenschaften des Acetalharzes. Deshalb ist das entscheidende
technische Problem, dem Acetalharz Feuerbeständigkeit zu
verleihen, oder die Feuerbeständigkeit des Harzes zu
verbessern, immer noch ungelöst.
-
Inzwischen ist eine Zusammensetzung bekannt, bei der der
Oberflächenglanz des Acetalharzes verbessert ist.
-
In der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 135
552/1981 ist eine Zusammensetzung beschrieben, die durch
Schmelzmischen eines modifizierten Holzmehls erhalten
wird, bei der eine organische Gruppe mit nicht weniger als
3 Kohlenstoffatomen vorläufig in mindestens einen Teil der
Hydroxylgruppen des Holzes eingeführt wird, mit einem
thermoplastischen Harz wie Polyoxymethylen. In diesem
Falle kann eine Zusammensetzung mit einem Oberflächenglanz
dadurch erzielt werden, daß man das modifizierte Holzmehl
mit einem wärmeschmelzbaren Harz mischt.
-
In der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 103
804/1982 ist ein "thermoplastisches modifiziertes Holz"
beschrieben, das hergestellt wird durch Einführen
mindestens einer organischen Gruppe in einen Teil der
Hydroxylgruppen. In dieser Publikation ist angegeben, daß das
genannte thermoplastische modifizierte Holz eine verbesserte
Affinität gegenüber einem thermoplastische Harz aufweist
und eine Zusammensetzung ergibt, in der es in einem
thermoplastisches Harz sehr homogen dispergiert ist.
-
In der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 225
658/1988 ist eine Zusammensetzung beschrieben, die enthält
ein plastifiziertes Holz, das hergestellt worden ist durch
Einführen einer Phenyl-enthaltenden organischen Gruppe in
einen Teil der oder in alle Hydroxylgruppen durch eine
Veresterungs- oder Verätherungsbehandlung, und ein
thermoplastisches synthetisches Polymer wie
Polyoxymethylen-Polymer und dgl. Darin ist auch angegeben, daß diese
Zusammensetzung eine homogene Mischung mit einer verbesserten
Oberflächenstruktur ist.
-
In der Beschreibung WO-A-87 04 476 ist ein nicht-gewebtes
faserverstärktes Verbundmaterial beschrieben, das
hergestellt
wurde aus einer Aufschlämmung von verstärkenden
Fasern und wärmeschmelzbaren polymeren Teilchen (Polyacetale
sind als Beispiel angegeben), denen eine stabilisierende
Menge von Zellstoffasern (Pulpenfasern) zugesetzt worden
ist. Die Pulpenfasern können unter anderem Cellulosefasern
sein und das resultierende Verbundmaterial weist, wie
darin angegeben, eine verbesserte Integrität auf.
-
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue
Acetalharz-Zusammensetzung zu schaffen. Ein weiteres Ziel
dieser Erfindung ist es, eine Acetalharz-Zusammensetzung
zu schaffen, die stabile mechanische Eigenschaften, eine
ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eine gute
Feuerbeständigkeit aufweist.
-
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der
nachfolgenden Beschreibung hervor.
-
Die obengenannten Ziele und Vorteile dieser Erfindung
können erfindungsgemäß erreicht werden mit einer Acetalharz-
Zusammensetzung, die umfaßt eine innige Mischung, die ein
Acetalharz und Holzzellstoff (Holzpulpe) enthält, wobei
der Holzzellstoff in einer Menge vorliegt, die mehr als 10
Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der innigen
Mischung, beträgt.
-
Eine Untersuchung der Erfinder der vorliegenden Erfindung
hat gezeigt, daß die Einarbeitung einer Glasfaser, einer
Kohlenstoffaser und dgl., wie sie allgemein als Füllstoff
oder als Verstärkungsmaterial verwendet wird, in ein
Acetalharz zwar dessen Steifheit, Festigkeit und
Wärmebeständigkeit verbessert, jedoch kaum einen Verbesserungseffekt
hat in bezug auf die Inhibierung oder Verhinderung des
Tropfens der Harzkomponente beim Verbrennen.
-
Außerdem wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße
Zusammensetzung eine Verbesserung in bezug auf das
Tropfphänomen
beim Verbrennen sowie eine ausgeprägte
Feuerbeständigkeit aufweist.
-
Der Effekt auf die Inhibierung und Verhinderung des
Tropfphänomens des Acetalharzes wird noch ausgeprägter bei
steigender Menge an Holzzellstoff (Holzpulpe). Obgleich
der Mechanismus des obengenannten Effekts bisher noch
nicht völlig geklärt ist, wird angenommen, daß der
Mechanismus in engem Zusammenhang steht mit der räumlichen
Molekülstruktur des Holzzellstoffs (der Holzpulpe).
-
Als erfindungsgemäßes Acetalharz können beliebige bekannte
Acetalharze verwendet werden und es kann beispielsweise
ausgewählt werden aus einem Polyacetal-Homopolymer und
einem Polyacetal-Copolymer, in dem nicht weniger als 50 %
der Hauptkette aus einer Oxymethylenkette bestehen. Es
kann auch ausgewählt werden aus modifizierten Produkten,
die erhalten werden durch Vernetzen oder
Pfropfpolymerisieren solcher Polyacetale nach einem bekannten Verfahren.
-
Unter dem erfindungsgemäß verwendeten Holzzellstoff
(Holzpulpe) ist ein Material vom Cellulose- oder
Lignocellulose-Typ zu verstehen, das ausgewählt werden kann
beispielsweise aus Chemiefaserzellstoff, Vollzellstoff,
Halbzellstoff, mechanischem Zellstoff (z.B.
thermomechanischem Zellstoff, gemahlenem Refiner-Zellsotff,
gepulvertem Zellstoff) und Altpapier-Zellstoff.
-
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt die Menge
des Holzzellstoffes, bezogen auf die innige Mischung, die
das Acetalharz und den Holzzellstoff enthält, vorzugsweise
nicht mehr als 70 Gew.-%, insbesondere 20 bis 60 Gew. -%.
-
Wenn die Menge des Holzzellstoffs weniger als 10 Gew.-%
beträgt, ist es unwahrscheinlich, daß ein ausreichender
Effekt in bezug auf die Inhibierung und Verhinderung des
Tropfphänomens erzielt wird, und der Effekt in bezug auf
die Verleihung einer Feuerbeständigkeit ist ebenfalls
unzureichend. Wenn die obengenannte Menge mehr als 70 Gew.-%
beträgt, ist es schwierig, diese Komponenten miteinander
zu mischen und in einigen Fällen kann keine homogene Harz-
Zusammensetzung erhalten werden.
-
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt die Menge
des Acetalharzes, bezogen auf den gleichen Standard wie
oben, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt
40 bis 80 Gew.-%.
-
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann die innige
Mischung, die das Acetalharz und den Holzzellstoff
enthält, beispielsweise hergestellt werden durch homogenes
Dispergieren oder Mischen dieser Komponenten, während das
Acetalharz unter Erwärmen schmilzt, unter Verwendung eines
bekannten Kneters, Extruders oder Banbury-Mischers unter
Anwendung eines bekannten Verfahrens.
-
Wenn die oben als Ausgangsmaterialien genannten
Komponenten miteinander gemischt werden, unterliegt die
Reihenfolge des Mischens keiner speziellen Beschränkung und sie
ist beliebig, sofern dadurch nicht gegen die allgemeinen
Lehren der Kunststoffverarbeitungsverfahren verstoßen
wird.
-
Der erfindungsgemäßen härtbaren Zusammensetzung können je
nach Bedarf verschiedene Additive einverleibt werden.
Insbesondere ist z.B. eine Triazinverbindung oder eine
Melaminverbindung wirksam zur Verbesserung der Steifheit und
Festigkeit der Acetalharz-Zusammensetzung. Als
Triazinverbindung und als Melaminverbindung bevorzugt sind solche,
wie sie in den japanischen Patentpublikationen Nr. 49
339/90 und 49 340/90 beschrieben sind. Die Menge der
Triazinverbindung oder der Melaminverbindung, die in der
erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten ist, beträgt
vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 bis 3 Gew.-
%.
-
Beispiele für andere Additive sind Wärmestabiliatoren und
Antioxidationsmittel, z.B. ein organischer
Phosphorigsäureester und sterisch gehinderte Phenole, ein
Ultraviolettlicht-Absorber, wie ein solcher vom
Benzotriazol- oder sterisch gehinderten Amin-Typ, anorganische
Füllstoffe, wie Glaspulver, Talk und Glimmer, faserförmige
Verstärkungsmaterialien, wie Glasfasern und
Kohlenstoffasern, Färbemittel, Gleit- bzw. Schmiermittel und
Antistatikmittel.
-
Die erfindungsgemäßen Effekte werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und
Vergleichsbeispiele näher erläutert. Die folgenden Beispiele sollen die
Erfindung näher erläutern, ohne daß die Erfindung auf die
darin beschriebene Ausführungsform beschränkt ist.
Beispiel 1
-
Ein Druckkneter vom Banbury-Typ (Fassungsvermögen 10 l,
Hauptschnecken-Umdrehungsgeschwindigkeit 26 UpM, Motor 40
HP, geliefert von der Firma Toshin Co., Ltd.) wurde mit 70
Gew.-Teilen (2,1 kg) eines Acetalharzes (Handelsname IUPI-
TAL F30-01, geliefert von der Firma Mitsubishi Gas
Chemical Company, Inc.) und 30 Gew.-Teilen (0,9 kg) gebleichter
Kraftpulpe (geliefert von der Firma Oji Paper Co., Ltd.)
beschickt. Diese Komponenten wurden unter einem Druck von
6,5 kg/cm².G bei einer Temperatur von 190 bis 210ºC 20 min
lang verknetet unter Bildung einer Mischung und die
Mischung wurde pelletisiert. Dann wurden die resultierenden
Pellets auf übliche Weise formgespritzt zur Herstellung
von Teststücken für physikalische Eigenschaftsmessungen.
Die Testergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben.
Beispiel 2
-
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß 1 Gew.-Teil 2,4-Diamino-sym-triazin und 1 Gew.-Teil
Melamin zusätzlich zu einem Acetalharz und gebleichtem
Kraftzellsotff (Sulfatzellstoff) verwendet wurden, wobei
die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden.
Beispiel 3
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß die Menge des Acetalharzes von 70 Gew.-Teilen in 60
Gew.-Teile geändert wurde und die Menge des gebleichten
Kraftzellsotffes von 30 Gew.-Teilen in 40 Gew.-Teile
geändert wurde, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen
Ergebnisse erhalten wurden.
Beispiel 4
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß die Menge des Acetalharzes von 70 Gew.-Teilen in 50
Gew.-Teile geändert wurde und die Menge des gebleichten
Kraftzellstoffs von 30 Gew.-Teilen in 50 Gew.-Teile
geändert wurde, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen
Ergebnisse erhalten wurden.
Beispiel 5
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß die Menge des Acetalharzes von 70 Gew.-Teilen in 40
Gew.-Teile geändert wurde und die Menge des gebleichten
Kraftzellstoffs von 30 Gew.-Teilen in 60 Gew.-Teile
geändert wurde, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen
Ergebnisse erhalten wurden.
Beispiel 6
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß die Menge des 2,4-Diamino-sym-triazins von 1 Gew.-
Teile in 3 Gew.-Teile geändert wurde und die Menge des
Melamins von 1 Gew.-Teil in 3 Gew.-Teile geändert wurde,
wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden.
Vergleichsbeispiel 1
-
Es wurden Teststücke hergestellt durch Wiederholung des
Beispiels 1, jedoch mit der Ausnahme, daß 100 Gew.-Teile
eines Acetalharzes allein ohne jeden gebleichten
Kraftzellstoff verwendet wurden, und diese wurden
physikalischen Eigenschaftstests unterworfen, wobei die in der
Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Vergleichsbeispiel 2
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß 100 Gew.-Teile eines Acetalharzes allein ohne
irgendeinen gebleichten Kraftzellstoff verwendet wurden, wobei
die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden.
Vergleichsbeispiel 3
-
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß die Menge des Acetalharzes von 70 Gew.-Teilen in 95
Gew.-Teile geändert wurde und die Menge des gebleichten
Kraftzellstoffs von 30 Gew.-Teilen in 5 Gew.-Teile
geändert wurde, wobei die in der Tabelle 1 angegebenen
Ergebnisse erhalten wurden.
Vergleichsbeispiel 4
-
Das Beispiel 3 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß 40 Gew.-Teile des gebleichten Kraftzellstoffs in 40
Gew.-Teile Glasfasern (Handelsname GLASRON, geliefert von
der Firma Asahi Fiber Glass Co., Ltd.) geändert wurden,
wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten
wurden.
Vergleichsbeispiel 5
-
Das Beispiel 4 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß 50 Gew.-Teile des gebleichten Kraftzellstoffs geändert
wurden in 50 Gew.-Teile Glasfasern, wobei die in der
Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.
Vergleichsbeispiel 6
-
Das Beispiel 3 wurde wiederholt, jedoch mit der Ausnahme,
daß 40 Gew.-Teile des gebleichten Kraftzellstoffs geändert
wurden in 40 Gew.-Teile Kaliumtitanatfasern (Handelsnamen
TISMO D-102, geliefert von der Firma Otsuka Chemical Co.,
Ltd.), wobei die in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse
erhalten wurden.
Tabelle 1
Mengenanteile (Gew.-Teile)
Polyacetalharz
Zellstoff
Glasfasern
Kaliumtitanat Fasern
2,4-Diamino-sym-triazin
Melamin
Tabelle 1 (Fortsetzung)
Brennbarkeit(*1)
Tropfen
Verbrennungsgeschwindigkeit, mm/min
Biegefestigkeit (*2) kg/cm²
Biegemodul (*2) kg/cm²
Wärmeverformungstemperatur (*3) ºC
nein
extrem stark
ja
Fußnoten: *1 UL-94HB-Methode, Breite 12 mm, Dicke 3,2 mm
*2 ASTM D790, 23ºC
*3 ASTMD648,18, 6kg/cm²Belastung
-
Die erfindungsgemäße Mischung, in dem Holzzellstoff als
erfindungsgemäße Komponente oder Füllstoff verwendet wird,
kann eine Acetalharz-Zusammensetzung mit stabilen
mechanischen Eigenschaften, einer ausgezeichneten
Wärmebeständigkeit und einer guten Feuerbeständigkeit ergeben.