JP2004502014A - 安定化黒色ポリオキシメチレン成形組成物 - Google Patents
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Abstract
実質的な成分として、A)成分A)〜D)を基準にして5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーと、B)A)〜D)から製造される成形組成物を基準にして1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーと、C)0.01〜15質量%のカーボンブラックと、D)0〜80質量%の他の添加剤と、を含み、成分A)〜D)の全質量%が常に100%である熱可塑性成形組成物。
Description
【0001】
本発明は、実質的な成分として、
A)成分A)〜D)を基準にして5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーと、
B)A)〜D)から製造される成形組成物を基準にして1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーと、
C)0.01〜15質量%のカーボンブラックと、
D)0〜80質量%の他の添加剤と、
を含み、成分A)〜D)の全質量%が常に100%である熱可塑性成形組成物に関する。
【0002】
さらに本発明は、任意の種類の成形物を製造するための本発明の成形組成物の使用方法、ならびにそれによって得られる成形物、ならびにカーボンブラックを含むポリオキシメチレンを特に熱応力下で安定化させるためのポリエチレンイミンの使用方法に関する。
【0003】
ポリオキシメチレンホモポリマーおよびコポリマーは、以前より知られている。これらのポリマーは、多くの優れた性質を有し、そのため種々の工業的用途に好適である。しかしながら、これらのポリマーの加工性(例えば流動性、硬化時間など)を向上させる手段の発見、および/またはこの種のポリマーから製造される成形物の機械的性質および寸法安定性の向上のための多くの試みが行われている。
【0004】
ドイツ特許出願第23 19 359号は、98〜25質量%のオキシメチレンコポリマーと、2〜75質量%の針状メタケイ酸カルシウムとで構成される組成物は、改良された加工性、寸法安定性、および熱老化性を有することを教示している。
【0005】
従来技術としては、ポリオキシメチレン成形組成物の好適な添加剤による安定化も挙げられる。この目的のため、立体障害フェノール誘導体などの酸化防止剤が、ポリオキシメチレン成形組成物に加えられる。この種のフェノール誘導体はドイツ特許出願第27 02 661号にまとめられている。
【0006】
欧州特許出願第19 761号では、衝撃強さを向上させるためにガラス繊維で補強したポリオキシメチレン成形組成物にアルコキシメチルメラミンを混入している。欧州特許出願第52 740号によると、部分的にエーテル化させた特殊なメラミン−ホルムアルデヒド縮合生成物を加えることによって、100〜150℃の範囲の熱に曝露しても長期間耐えられるポリオキシメチレン成形組成物が得られる。ドイツ特許出願第3 011 280号には、少なくとも1種類のアミノ置換トリアジンと、少なくとも1種類の立体障害フェノールと、少なくとも1種類の金属含有化合物との混合物を含む安定剤を有する安定化オキシメチレンコポリマー組成物が記載されている。この場合、金属含有化合物は水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、または炭酸マグネシウムで構成されることが好ましい。
【0007】
しかしながら、これらの対策にかかわらず、公知のポリオキシメチレン成形組成物は一部の用途では熱安定性が不十分であり、このことは、成形物を得るための加工に悪影響を与え、例えば、成形型状に付着物が形成されたり離型が不十分となったり、および/または後の成形物の使用中に変色や機械的性質の低下が起こったりする。さらに別の欠点は、この混合物はホルムアルデヒド付加体をなお含む場合があることであり、これは高温で加工中に、ホルムアルデヒドの放出による周期の問題および分子量低下の原因となりうる。
【0008】
ドイツ特許出願第36 28 560号、ドイツ特許出願第36 28 561号、およびドイツ特許出願第36 28 562号は、ポリオキシメチレン成形組成物を開示しており、この組成物に存在する安定剤は、立体障害フェノール類と、アルカリ土類金属径酸塩と、アルカリ土類金属グリセロホスフェートとの混合物を含む。その説明によると、さらなる共安定剤としてポリアミドを使用することができる。これらの組成物は改良された熱安定性を有するが、色品質および分子量低下に関しては満足できないままである。
【0009】
ドイツ特許出願第198 37 686号は、レドックス剤を安定剤として含む黒色POM成形組成物を提案している。
【0010】
ポリエチレンイミンも同様にそれ自体公知であり、製紙で使用されており、これらの物質は紙繊維を凝集させ、望ましくない少量成分を結合させ、すなわち凝固剤、凝集剤、および錯化剤として使用され、紙の湿潤強度を向上させる。ポリエチレンイミンは、着色剤やコーティング剤の製造、積層ポリプロピレン複合フィルム、石油および天然ガスの生産、さらには酵素の固定にも使用される。「ウルマン工業化学百科事典(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)」第6版、1999年電子版(フェアラークVCHワインハイム(Verlag VCH Weinheim)、キーワード「アジリジン(Aziridines)」、第6章「使用(Uses)」(以下では「ウルマン電子版」と呼ぶ)を参照されたい。熱可塑性成形組成物の成分としてのポリエチレンイミンの使用は開示されていない。
【0011】
したがって、本発明の目的の1つは、改良された熱安定性を有し加工中の分子量低下傾向(特にカーボンブラックの添加により起こる)が軽減されたカーボンブラック含有ポリオキシメチレン成形組成物を提供することである。
【0012】
本発明者らは、最初に規定した成形組成物によってこの目的が実現されることを発見した。好ましい実施形態はサブクレームに記載されている。ポリオキシメチレンの熱安定性を増加させるためにポリエチレンイミンを使用することも発見し、特に黒色から灰色に着色されたポリオキシメチレンの場合に安定性が向上する。
【0013】
本発明の成形組成物は成分A)として、5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)の少なくとも1種類のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーを含む。A)の比率は、好ましくは30質量%〜(99.95質量%−1ppm)であり、特に(80質量%−1ppm)〜(99.9質量%−1ppm)である。これらの値はA)〜D)より調製される成形組成物を基準としており、ppbは10億部当たりの部数(質量基準)=1:109を意味し、ppmは100万部当たりの部数(質量基準)=1:106を意味する。
【0014】
用語(99.99質量%マイナス1ppb)は、99.99質量%から1ppbを引いて得られる質量%の比率を意味する。小数点の後に多数の9が並ぶ99.999...などよりも明確であるという理由でこの用語にこの表記を使用している。同様のことは、用語(99.95または99.99質量%−1ppm)および(80質量%−1ppm)にも適用される。
【0015】
この種のポリマーは当業者には公知であり、文献に記載されている。
【0016】
これらのポリマーは非常に一般的には、少なくとも50mol%の−CH2O−繰り返し単位をポリマー主鎖中に有する。
【0017】
これらのホモポリマーは一般に、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを、好ましくは好適な触媒の存在下で重合させることによって調製される。
【0018】
非常に一般的には、これらのポリマーは少なくとも50mol%の−CH2O−繰り返し単位をポリマー主鎖中に有する。
【0019】
これらのホモポリマーは一般に、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを、好ましくは好適な触媒の存在下で重合させることによって調製される。
【0020】
本発明の目的では、成分Aは、ポリオキシメチレンコポリマーが好ましく、特に、−CH2O−繰り返し単位以外に、最大50mol%、好ましくは0.1〜20mol%、特に0.3〜10mol%、非常に特に好ましくは、2〜6mol%の繰り返し単位
【0021】
【化1】
も有するポリオキシメチレンコポリマーであり、式中、R1〜R4は互いに独立に、水素、C1〜C4−アルキル、または1〜4個の炭素原子を有するハロゲン置換アルキルであり、R5は−CH2−、−CH2O−、C1〜C4−アルキル−、またはC1〜C4−ハロアルキル置換メチレン、または対応するオキシメチレン基であり、nは0〜3である。これらの基は、環状エーテルの開環によってコポリマーの導入されると好都合となりうる。好ましい環状エーテルは、式
【0022】
【化2】
を有し、式中のR1〜R5およびnは前述の定義の通りである。単に例としてであるが、環状エーテルとして、エチレンオキシド、プロピレン−1,2−オキシド、ブチレン−1,2−オキシド、ブチレン−1,3−オキシド、1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、および1,3−ジオキセパンを挙げることができ、コモノマーとしてポリジオキソランまたはポリジオキセパンなどの線状のオリゴホルマールおよびポリホルマールを挙げることができる。
【0023】
その他の好適な成分A)は、例えばトリオキサンと、上記環状エーテルのうちの1つと、好ましくは式
【0024】
【化3】
の二官能性化合物である第3のモノマーとの反応などによって調製されるオキシメチレンターポリマーであり、式中、Zは化学結合、−O−、−ORO−(R=C1〜C8−アルキレンまたはC2〜C8−シクロアルキレン)である。
【0025】
この種の好ましいモノマーは、単なる一部の例として、エチレンジグリシド、グリシジル化合物とホルムアルデヒドから合成されるジグリシジルエーテルおよびジエーテル、モル比が2:1のジオキサンまたはトリオキサン、ならびにジグリシジル化合物2molと2〜8個の炭素原子を有する脂肪族ジオール1molとから合成されるジエーテル、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,3−シクロブタンジオール、1,2−プロパンジオール、または1,4−シクロヘキサンジオールのジグリシジルエーテルが挙げられる。
【0026】
前述のホモポリマーおよびコポリマーの調製方法は当業者には公知であり、文献に記載されており、従って本明細書ではさらなる詳細は不要である。
【0027】
好ましいポリオキシメチレンコポリマーは融点が少なくとも150℃であり、分子量(質量平均)Mwが5000〜200,000の範囲、好ましくは7000〜150,000の範囲である。
【0028】
鎖の末端にC−C結合を有する末端機安定化ポリオキシメチレンポリマーが特に好ましい。
【0029】
本発明によると成分B)として、熱可塑性成形組成物は、1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーを含む。B)の比率は好ましくは1ppm〜0.5質量%であり、特に1ppm〜3000ppmである。これらの値は、A)〜D)より調製される成形組成物を基準にしている。用語ppbおよびppmは上記成分A)の場合に定義している。
【0030】
本発明の目的では、ポリエチレンイミンは、例えば、ウルマン電子版におけるキーワードのアジリジンにおける方法、またはWO−A94/12560号に記載のように調製されるホモポリマーまたはコポリマーのいずれかである。
【0031】
これらのホモポリマーは一般に、酸放出性化合物、酸、またはルイス酸の存在下で水溶液または有機溶液のエチレンイミン(アジリジン)を重合させることによって調製することができる。この種のホモポリマーは、一般に第1級、第2級、および第3級アミノ基を約30%:40%:30%の比率で含有する分岐ポリマーである。アミノ基の分布は、一般に13C−NMR分光法によって求めることができる。
【0032】
使用されるコモノマーは、少なくとも2つのアミノ官能基を有する化合物が好ましい。例として挙げることができる好適なコモノマーは、アルキレン基中に2〜10個の炭素原子を有するアルキレンジアミンであり、好ましくはエチレンジアミンまたはプロピレンジアミンである。他の好適なコモノマーは、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、ジヘキサメチレントリアミン、アミノプロピルエチレンジアミン、およびビスアミノプロピルエチレンジアミンである。
【0033】
通常ポリエチレンイミンは平均分子量(質量平均)が100〜3,000,000であり、好ましくは800〜2,000,000である(光散乱によって測定される)。ISO 2555(20℃)による粘度は一般に100〜200,000mPasであり、好ましくは1000〜100,000mPasである。
【0034】
他の好適なポリエチレンイミンは、官能基として少なくとも1つのハロヒドン単位、グリシジル単位、アジリジン単位、またはイソシアネート単位、あるいはハロゲン原子を有する二官能性または多官能性架橋剤とポリエチレンイミンとを反応させることによって得ることができる架橋ポリエチレンイミンである。例としては、2〜100単位のエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドを有するポリアルキレングリコールのエピクロロヒドリンおよびビスクロロヒドリンエーテル、ならびにドイツ特許出願第19 93 17 20号および米国特許第4,144,123号に挙げられている化合物を挙げることができる。架橋ポリエチレンイミンの調製方法は、例えば上述の刊行物などで公知であり、欧州特許出願第895 521号および欧州特許出願第25 515号にも記載されている。
【0035】
グラフトポリエチレンイミンも好適であり、本発明で使用されるグラフト化剤は、ポリエチレンイミンのアミノ基および/またはイミノ基と反応可能な任意の化合物であってよい。好適なグラフト化剤およびグラフトポリエチレンイミンの調製方法は、例えば欧州特許出願第675 914号に見られる。
【0036】
本発明の目的に好適な他のポリエチレンイミンは、アミド化ポリマーである、通常はポリエチレンイミンを、カルボン酸、それらのエステル、または無水物、カルボキサミド、またはカルボニルハロゲン化物と反応させることによって得ることができる。ポリエチレンイミン鎖中のアミド化窒素原子の比率に依存するが、アミド化ポリマーは前述の架橋剤を使用して後に架橋させることができる。本発明では、最大30%のアミノ基がアミド化されることが好ましく、それによって、なお十分な第1級および/または第2級窒素原子が後の架橋反応に寄与しうる。
【0037】
アルコキシル化ポリエチレンイミンも好適であり、これらは例えばポリエチレンイミンをエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドと反応させることによって得ることができる。これらのアルコキシル化ポリマーも後に架橋させることができる。
【0038】
ヒドロキシル基含有ポリエチレンイミン、および両性ポリエチレンイミン(陰イオン性基を含む)も、本発明の他の好適なポリエチレンイミンとして挙げることができ、さらに、長鎖炭化水素基をポリマー鎖に導入することによって一般に得られる親油性ポリエチレンイミンも挙げることができる。この種のポリエチレンイミンの調製方法は当業者には公知であり、そのためこれと関連するさらなる詳細の説明は不要である。
【0039】
本発明の組成物は成分C)として、0.01〜15質量%、好ましくは0.05〜10質量%、特に0.1〜5質量%のカーボンブラックを含む。好適なカーボンブラックは、DIN 53 601による孔隙体積(DPBフタル酸ジブチル吸着)が少なくとも30ml/100gであり、好ましくは少なくとも50ml/100gである。
【0040】
一般にDBF吸着速度は、DIN 53 601またはASTM D2414に準拠して測定され、特定のカーボンブラックの構造と関連する大きさである。本発明の目的では、カーボンブラックの構造は、一次カーボンブラック粒子が結合して凝集体を形成する程度である。このパラメータは、加えられる力を測定可能なニーダー(プラストグラフ(Plastograph))に10gのカーボンブラックを入れて、最大トルク点(カーボンブラックの湿潤点)を通過するまでフタル酸ジブチルを滴下することによって測定される。
【0041】
成分C)は好ましくはBET比表面積(DIN 60 132またはASTM D3037に準拠)が少なくとも20m2/gであり、好ましくは300m2/gである。
【0042】
平均一次粒子径は通常5〜50nmであり、好ましくは12〜35nmである。
【0043】
この種のカーボンブラックのグレードの例としては、商標プリンテックス(Printex)(登録商標)XE2(デグッサ(Degussa)AG)またはケトジェン・ブラック(Ketjen Black)EC DJ 600(アクゾ(Akzo))、あるいはプリンテックス(登録商標)90、75、80、85、または95などのファーネスブラックが入手可能である。
【0044】
本発明の成形組成物は成分D)として、0〜80質量%、好ましくは0〜30質量%の他の添加剤を含んでもよい。
【0045】
好適な立体障害フェノール類D)は、原則として、フェノール構造を有し、フェノール環状に少なくとも1つのかさ高い基を有する任意の化合物である。
【0046】
使用が好ましい化合物の例は、式
【0047】
【化4】
の化合物であり、式中、
R1およびR2は、アルキル基、置換アルキル基、または置換トリアゾール基であり、R1とR2は同種でも異種でもよく、R3はアルキル、置換アルキル、アルコキシ、または置換アミノである。
【0048】
上述の種類の酸化防止剤は例えば、ドイツ特許出願第27 02 661号(米国特許第4,360,617号)に記載されている。
【0049】
別の種類の好ましい立体障害フェノール類は、置換ベンゼンカルボン酸、特に置換ベンゼンプロピオン酸から誘導される。
【0050】
この種類の特に好ましい化合物は、式
【0051】
【化5】
を有し、式中、R4、R5、R7、およびR8は互いに独立にC1〜C8アルキルであり、これらは置換基を有してもよく(これらの少なくとも1つはかさ高い基である)、R6は、1〜10個の炭素原子を有し主鎖中にC−O結合を有してもよい二価の脂肪族基である。
【0052】
この式の好ましい化合物は、
【0053】
【化6】
(チバガイギー(Ciba−Geigy)のイルガノックス(Irganox)(登録商標)245)
【0054】
【化7】
(チバガイギーのイルガノックス(登録商標)259)
である。
【0055】
立体障害フェノール類の例としては、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジステアリル、2,6,7−トリオキサ−1−ホスファビシクロ[2.2.2]オクト−4−イルメチル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ桂皮酸、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル−3,5−ジステアリルチオトリアジルアミン、2−(2’−ヒドロキシ−3’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルジメチルアミン、およびN,N’−ヘキサメチレンビス−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミドを挙げることができる。
【0056】
特に有効であることが分かっておりそのため使用が好ましい化合物は、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオールビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)(イルガノックス(登録商標)259)、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、および前述のチバガイギー製イルガノックス(登録商標)245(これが特に好適である)である。
【0057】
存在する酸化防止剤(D)(単独または混合物として使用することができる)の量は、成形組成物A)〜C)の全質量を基準にして、通常最大2質量%であり、好ましくは0.005〜2質量%であり、特に0.1〜1質量%である。
【0058】
特に長期間拡散光中で保存したときの色安定性を評価する場合に特に好都合であることが分かっている立体障害フェノール類は、場合によっては、フェノール性ヒドロキシル基のオルト位に1つ以下の立体障害基を有する。
【0059】
成分D)として使用可能なポリアミドはそれ自体公知である。例えば、「高分子科学工学百科事典(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering)」、第11巻、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons,Inc.)、1988、315〜489ページなどに記載されているように、部分的に結晶質または非晶質の樹脂を使用することができる。この場合、ポリアミドの融点は好ましくは225℃未満であり、特に好ましくは215℃未満である。
【0060】
これらの例は、ポリヘキサメチレンアゼラミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリヘキサメチレンドデカンジアミド、ポリ−11−アミノウンデカナミド、およびビス(p−アミノシクロヘキシル)メタンドデカンジアミド、およびポリラウロラクタムなどのラクタムの開環によって得られる生成物である。その他の好適なポリアミドは、酸成分としてのテレフタル酸またはイソフタル酸と、ジアミン成分としてのトリメチルヘキサメチレンジアミンまたはビス(p−アミノシクロヘキシル)プロパンとを主成分とするポリアミド、ならびに上述のポリマーまたはその成分2種類以上の共重合によって調製されるポリアミド系樹脂である。
【0061】
特に好適なポリアミドとしては、カプロラクタム、ヘキサメチレンジアミン、p,p’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、およびアジピン酸を主成分とするコポリアミドが挙げられる。これらの例として、BASFアクチエンゲゼルシャフト(BASF Aktiengesellschaft)より商品名ウルトラミド(Ultramid)(登録商標)1Cで販売される製品が挙げられる。
【0062】
その他の好適なポリアミドは、デュポン(Du Pont)より商品名エルバミド(Elvamide)(登録商標)で販売されている。
【0063】
これらのポリアミドの調製も前述の文献に記載されている。末端アミノ基と末端酸基の比率は、出発化合物のモル比を変化させることによって制御可能である。
【0064】
新規成形組成物中のポリアミドの比率は最大2質量%であり、好ましくは0.005〜1.99質量%が好ましく、好ましくは0.01〜0.08質量%である。
【0065】
使用されるポリアミドの分散性は、2,2−ジ(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)とエピクロロヒドリンから生成される重縮合生成物を併用することによって向上することもある。
【0066】
エピクロロヒドリンとビスフェノールAより生成されるこの種の縮合生成物は市販されている。これらの調製方法も当業者には公知である。これらの重縮合物の商標は、フェノキシ(Phenoxy)(登録商標)(ユニオン・カーバイド・コーポレーション(Union Carbide Corporation))およびエピコート(Epikote)(登録商標)(シェル(Shell))である。これらの重縮合物の分子量は広範囲で変動しうる。原則的には、市販グレードの任意のものが好適である。
【0067】
新規ポリオキシメチレン成形組成物中に存在してもよい他の安定剤は、成形組成物の全質量を基準にして最大2.0質量%、好ましくは0.005〜0.5質量%、特に0.01〜0.3質量%の量の1種類以上のアルカリ土類金属ケイ酸塩および/またはアルカリ土類金属グリセロリン酸塩である。ケイ酸塩およびグリセロリン酸塩を形成するのに好ましいことが分かっているアルカリ土類金属は、カルシウム、そして特にマグネシウムである。有用な化合物は、グリセロリン酸カルシウムおよび好ましくはグリセロリン酸マグネシウム、および/またはケイ酸カルシウムおよび好ましくはケイ酸マグネシウムである。この場合、特に好ましいアルカリ土類金属ケイ酸塩は、式
Me・xSiO2・n H2O
で表され、式中、
Meはアルカリ土類金属であり、好ましくはカルシウム、特にマグネシウムであり、
xは1.4〜10の数、好ましくは1.4〜6の数であり、
nは0以上、好ましくは0〜8である。
【0068】
これらの化合物は微粉砕した形態で好都合に使用される。特に好適な生成物は、平均粒径が100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0069】
ケイ酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウム、および/またはグリセロリン酸カルシウムおよびグリセロリン酸マグネシウムを使用することが好ましい。これらの例は、以下の特性値でより正確に規定することができる。
【0070】
ケイ酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムはそれぞれ、
CaOおよびMgOのそれぞれの含有率は、4〜32質量%、好ましくは8〜30質量%特に12〜25質量%であり、
SiO2のCaOに対する比およびSiO2のMgOに対する比はそれぞれ(mol/mol)、1.4〜10、好ましくは1.4〜6、特に1.5〜4であり、
かさ密度は、10〜80g/100ml、好ましくは10〜40g/100mlであり、
平均粒径は、100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0071】
グリセロリン酸カルシウムおよびグリセロリン酸マグネシウムはそれぞれ、
CaOおよびMgOのそれぞれの含有率は、70質量%を超え、好ましくは80質量%を超え、
灰化残留物は、45〜65質量%であり、
融点は、300℃を超え、
平均粒径は、100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0072】
本発明の新規成形組成物中に存在しうる好ましい潤滑剤D)は、最大5、好ましくは0.09〜2、特に0.1〜0.7の量の、10〜40個の炭素原子、好ましくは16〜22個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪族カルボン酸と、ポリオール、あるいは2〜40個の炭素原子、好ましくは2〜6個の炭素原子を有する飽和脂肪族アルコールまたはアミン、あるいはアルコールとエチレンオキシドから誘導されるエーテルとの少なくとも1種類のエステルまたはアミドである。
【0073】
カルボン酸は一塩基酸でも二塩基酸でもよい。例としては、ペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸、および特に好ましくは、ステアリン酸、カプリン酸、およびモンタン酸(30〜40個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物)を挙げることができる。
【0074】
脂肪族アルコールは1価〜4価であってよい。アルコールの例は、n−ブタノール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、およびペンタエリスリトールであり、好ましくはグリセロール、およびペタエリスリトールである。
【0075】
脂肪族アミンは、1〜3塩基性であってよい。これらの例は、ステアリルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、およびジ(6−アミノヘキシル)アミンであり、特に好ましくはエチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンである。これに対応して、好ましいエステルおよびアミドは、グリセロールジステアレート、グリセロールトリステアレート、エチレンジアンモニウムジステアレート、グリセロールモノパルミテート、グリセロールトリラウレート、グリセロールモノベネネート、およびペンタエリスリトールテトラステアレートである。
【0076】
異なるエステルまたはアミドの混合物またはエステルとアミドの混合物も、任意の希望の混合比で使用することができる。
【0077】
その他の好適な化合物は、一塩基または多塩基カルボン酸、好ましくは脂肪酸でエステル化された、あるいはエーテル化されたポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールである。好適な製品は、例えばヘンケル(Henkel KGaA)より市販されるロキシオール(Loxiol)(登録商標)EP 728である。
【0078】
アルコールとエチレンオキシドから誘導される好ましいエーテルは、式
RO(CH2CH2O)nH
を有し、式中、Rは6〜40個の炭素原子を有するアルキルであり、nは1以上の整数である。Rは特に好ましい飽和C16〜C18脂肪アルコールでありnが約50のものはBASFよりルテンソル(Lutensol)(登録商標)AT 50として市販されている。
【0079】
本発明の新規成形組成物は、0〜5質量%、好ましくは0.001〜5質量%、特に好ましくは0.01〜3質量%、特に0.05〜1質量%のメラミン−ホルムアルデヒド縮合物を含んでもよい。これは、架橋した水不溶性沈殿縮合物の微粉砕された形態が好ましい。ホルムアルデヒドとメラミンのモル比は、好ましくは1.2:1〜10:1であり、特に1.2:1〜2:1である。この種類の縮合物の構造およびそれらの調製方法は、ドイツ特許出願第25 40 207号に記載されている。
【0080】
本発明の新規成形組成物は、0.0001〜1質量%、好ましくは0.001〜0.8質量%、特に0.01〜0.3質量%の核剤を成分D)として含んでもよい。
【0081】
使用可能な核剤は、例えばシアヌル酸メラミン、窒化ホウ素などのホウ素化合物、シリカ、ヘリオゲン(Heliogen)(登録商標)ブルー(Blue)(銅フタロシアニン顔料、BASFアクチエンゲゼルシャフトの登録商標)などの顔料、または分岐ポリオキシメチレンなどの任意の公知の化合物であり、これらは少量で核形成作用を示す。
【0082】
特にタルクが核剤として使用され、これは式Mg3[(OH)2/Si4O10]またはMgO・4SiO2・H2Oの水和ケイ酸マグネシウムである。これは3層フィロケイ酸塩と呼ばれ、三斜晶、単斜晶、または斜方晶の結晶構造を有し、層状の外観を有する。存在しうる他の微量元素はMn、Ti、Cr、Ni、Na、およびKであり、OH基の一部はフッ素で置き換えられている場合もある。
【0083】
100%粒径が<20μmであるタルクを使用することが特に好ましい。粒径分布は沈降分析によって通常測定され、好ましくは、
<20μm 100質量%
<10μm 99質量%
<5μm 85質量%
<3μm 60質量%
<2μm 43質量%
である。
【0084】
この種類の製品は、マイクロ−タルクI.T.エクストラ(Micro−Talc I.T.extra)(ノルウィージャン・タルク・ミネラルズ(Norwegian Talc Minerals))として市販されている。
【0085】
充填剤の例としては、最大50質量%、好ましくは5〜40質量%、チタン酸カリウムウィスカー、炭素繊維、および好ましくはガラス繊維を挙げることができる。ガラス繊維は例えば、低アルカリEガラスから製造され直径が5〜200μm、好ましくは8〜50μmであるガラス織物、マット、不織布および/またはガラスフィラメントロービングまたはチョップドガラス繊維の形態で使用することができる。これらを混入した後、繊維状充填剤の平均長さは好ましくは0.05〜1μmであり、特に0.1〜0.5μmである。
【0086】
他の好適な充填剤の例は、炭酸カルシウムおよびガラスビーズであり、好ましくはこれらの充填剤は粉砕形態または混合物である。
【0087】
他の添加剤としては、最大50質量%、好ましくは0〜40質量%の量の、衝撃改質性ポリマー(以下ではエラストマーポリマーまたはエラストマーとも呼ぶ)を挙げることができる。
【0088】
このようなエラストマーの好ましい種類は、エチレン−プロピレン(EPM)ゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)ゴムとして知られるエラストマーである。
【0089】
一般にEPMゴムは二重結合が実質的に残留せず、一方EPDMゴムは100個の炭素原子当たり1〜20個の二重結合を有することがある。
【0090】
EPDMゴムのジエンモノマーの例としては、共役ジエン類、例えばイソプレンおよびブタジエン、5〜25個の炭素原子を有する非共役ジエン類、例えば、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン、および1,4−オクタジエン、環状ジエン類、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、およびジシクロペンタジエン、ならびにアルケニルノルボルネン類、例えば5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−メチルアリル−5−ノルボルネン、および2−イソプロペニル−5−ノルボルネン、ならびにトリシクロジエン類、例えば3−メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]−3,8−デカジエン、あるいはこれらの混合物が挙げられる。1,5−ヘキサジエン−5−エチリデンノルボルネンおよびジシクロペンタジエンが好ましい。EPDMゴムのジエン含有率は、ゴムの全質量を基準にして、好ましくは0.5〜50質量%であり、特に1〜8質量%である。
【0091】
EPDMゴムは、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸エステル、または(メタ)アクリルアミドなどの他のモノマーでグラフト化されている場合もある。
【0092】
エチレンと(メタ)アクリル酸エステルのコポリマーは、別の種類の好ましいゴムである。これらのゴムは、エポキシ基を有するモノマーも含有してもよい。これらのエポキシ基含有モノマーは、モノマー混合物に加えることによってゴムに混入されることが好ましく、エポキシ基含有モノマーは式IまたはII
【0093】
【化8】
を有し、式中、R6〜R10は水素、または1〜6個の炭素原子を有するアルキルであり、mは0〜20の整数であり、gは0〜10の整数であり、pは0〜5の整数である。
【0094】
R6〜R8は好ましくは水素であり、mは0または1であり、gは1である。対応する化合物は、アリルグリシジルエーテルおよびビニルグリシジルエーテルである。
【0095】
式IIの好ましい化合物は、エポキシ基を有するアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルであり、例えば、アクリル酸グリシジルおよびメタクリル酸グリシジルである。
【0096】
コポリマーは好都合には、50〜98質量%のエチレンと、0〜20質量%のエポキシ基含有モノマーと、残部の(メタ)アクリル酸エステルとから構成される。
【0097】
特に好ましいコポリマーは、
50〜98質量%、特に55〜95質量%のエチレン、
特に0.3〜20質量%のアクリル酸グリシジル、および/または
0〜40質量%、特に0.1〜20質量%のメタクリル酸グリシジル、および
1〜50質量%、特に10〜40質量%のアクリル酸n−ブチルおよび/またはアクリル酸2−エチルヘキシル、
から生成される。
【0098】
その他の好ましい(メタ)アクリレートは、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、およびtert−ブチルのエステルである。
【0099】
これら以外で使用可能なコモノマーはビニルエステルおよびビニルエーテルである。
【0100】
上述のエチレンコポリマーはそれ自体公知の方法によって調製可能であり、好ましくは、高温高圧のランダム共重合よって調製される。適切な方法は公知である。
【0101】
好ましいエラストマーとしては、ブラックレイ(Blackley)の論文「乳化重合(Emulsion Polymerization)」などに記載される方法で調製されるエマルションポリマーも挙げられる。使用可能な乳化剤および触媒は公知である。
【0102】
原則的に、均一構造エラストマーまたはシェル構造を有するエラストマーを使用することができる。シェル型構造は、個々のモノマーの添加の順序によって決定される。ポリマーの形態も添加の順番の影響を受ける。
【0103】
エラストマーのゴム部分の調製のためのモノマーの単なる例としては、アクリル酸n−ブチルやアクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル、および対応するメタクリル酸エステル、およびブタジエンとイソプレン、ならびにこれらの混合物が挙げられる。これらのモノマーは、スチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテルなどの他のモノマー、あるいはメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、またはアクリル酸プロピルなどの他のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルと共重合させることができる。
【0104】
エラストマーの軟質相またはゴム相(ガラス転移温度0℃未満)は、コアであってもよいし、外層、または中間シェル(3つ以上のシェルを有する構造のエラストマーの場合)であってもよい。エラストマーが2つ以上のシェルを有する場合、2つ以上のシェルがゴム相で構成される場合もある。
【0105】
エラストマー構造中に1種類以上の硬質成分(ガラス転移温度が20℃を超える)がゴム相以外に含まれる場合、これらは、主要モノマーとしての、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、あるいはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、またはメタクリル酸メチルなどのアクリル酸エステルまたはメタクリ酸エステルの重合によって一般に調製される。これら以外に、比較的低い比率の他のコモノマーも使用することができる。
【0106】
場合によっては、表面に反応性基を有するエマルションポリマーを使用すると好都合であることが分かった。このような種類の基の例は、エポキシ基、アミノ基、およびアミド基であり、式
【0107】
【化9】
のモノマーを素要することによって導入可能な官能基も挙げられ、式中、
R15は水素またはC1〜C4−アルキルであり、
R16は水素、C1〜C8−アルキルまたはアリール、特にフェニルであり、
R17は水素、C1〜C10−アルキル、C6〜C12−アリール、または−OR8であり、
R18はC1〜C8−アルキルまたはC6〜C12−アリールであり、希望するのであればO−またはN−含有基で置換され、
Xは化学結合、C1〜C10−アルキレン、またはC6〜C12アリーレン、あるいは、
【0108】
【化10】
である。
【0109】
欧州特許出願第208 187号に記載されるグラフトモノマーも、表面への反応性基の導入に好適である。
【0110】
その他の例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、ならびにメタクリル酸(N−tert−ブチルアミノ)エチル、アクリル酸(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸(N,N−ジメチルアミノ)メチル、およびアクリル酸(N,N−ジエチルアミノ)エチルなどの置換アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを挙げることができる。
【0111】
ゴム相の粒子も架橋させることができる。架橋性モノマーの例は、1,3−ブタジエン、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、ブタンジオールジアクリレート、およびアクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル、ならびに欧州特許出願第50 265号に記載の化合物が挙げられる。
【0112】
グラフト−架橋性モノマーとして知られるモノマー、すなわち重合中に異なる速度で反応する2つ以上の重合可能な二重結合を有するモノマーを使用することもできる。少なくとも1つの反応性基が別のモノマーとほぼ同じ速度で重合し、別の反応性基(または反応性基(複))は例えばはるかにゆっくりと重合する化合物を使用することが好ましい。重合速度の差によって、ゴムの不飽和二重結合がある比率まで上昇する。この種のゴム上に別の相がグラフトする場合、ゴム上に存在する少なくとも一部の二重結合はグラフトモノマーと反応して化学結合を形成し、すなわちグラフトした相は少なくともある程度の化学結合をグラフトベースと形成する。
【0113】
この種のグラフト−架橋性モノマーの例は、アリル基含有モノマーであり、特に、エチレン系不飽和カルボン酸のアリルエステル、例えば、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、およびイタコン酸ジアリル、ならびにこれらのジカルボン酸の対応するモノアリル化合物である。これら以外に、多くの他のグラフト−架橋性モノマーが存在する。さらに詳細な説明は例えば、米国特許第4,148,846号に見ることができる。
【0114】
成分D)中のこれらの架橋性モノマーの比率は,D)を基準にして、一般に最大5質量%であり、好ましく3質量%以下である。
【0115】
ある好ましいエマルションポリマーを以下に示す。コアと少なくとも1つの外部シェルを有するグラフトモノマーは以下の構造を有する。
【0116】
【表1】
【0117】
2つ以上のシェルを有する構造のグラフトポリマー以外に、1,3−ブタジエン、イソプレン、およびアクリル酸n−ブチルから生成される均一、すなわち1つのシェルを有するエラストマー、あるいはこれらのコポリマーを使用することもできる。これらの生成物も、架橋性モノマーまたは反応性基を有するモノマーを併用して調製することができる。
【0118】
前述のエラストマーD)は、懸濁重合などの他の従来の方法によって調製することもできる。
【0119】
他の好適なエラストマーとしては、例えば、欧州特許出願第115 846号、欧州特許出願第115 847号、および欧州特許出願第117 664号に記載されるような熱可塑性ポリウレタンを挙げることができる。
【0120】
当然ながら、前述の種類のゴムの混合物を使用することもできる。
【0121】
本発明の成形組成物は、他の従来の添加剤および加工助剤も含むことができる。単なる例であるが、例えば、ホルムアルデヒド捕捉物質(ホルムアルデヒド捕捉剤)、可塑剤、カップリング剤、および顔料を挙げることができる。この種類の添加剤の比率は、一般に0.001〜5質量%の範囲である。
【0122】
本発明の成形組成物は成分D)として、A)およびD)の全質量を基準として、0〜2質量%、好ましくは10ppm〜1.5質量%、特に0.001〜1質量%のアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物を含むことができる。
【0123】
一般的に任意のアルカリ土類金属陽イオンおよび/またはアルカリ金属陽イオンを使用することができ、好ましくはリチウム陽イオン、ナトリウム陽イオン、カリウム陽イオン、またはカルシウム陽イオンである。
【0124】
本発明の目的では、アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物は、水溶液または懸濁液中でアルカリ反応が起こる無機塩または有機塩である化合物である。
【0125】
無機塩の例としては、炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物、酸化物、およびリン酸塩、が挙げられ、特に炭酸カリウムおよび炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩が好ましい。
【0126】
有機塩の例は、C2〜C12−アルコールのアルコラート、フェノラート、および2〜12個の炭素原子を有するカルボン酸の塩であり、クエン酸塩、シュウ酸塩、および酒石酸塩が特に好ましい。
【0127】
アルカリ金属水酸化物が特に好ましく、特に水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムであり、これらは10〜70%の力価、好ましくは40〜60%の力価の水溶液の形態でPOM成形組成物の調製中に加えられることが好ましく、カーボンブラックとともに加えてもよい。
【0128】
本発明の熱可塑性成形組成物は、公知の方法で成分を混合することによって調製され、したがってこれに関する詳細な説明の提供は不要である。成分を押出機で混合すると好都合である。
【0129】
好ましい調製方法の1つでは、成分B)、さらに適切である場合には成分C)および/またはD)を室温でA)のペレットに加えてから、押出加工することができる。
【0130】
別の好ましい実施形態では、溶液、好ましくは水溶液によってB)が熱可塑性メルトA)に加えられる。これは、通常固形分含有率が0.005〜5%であり、好ましくは0.1〜1%である。
【0131】
本発明の熱可塑性成形組成物は、バランスのとれた特性と、性質による非常に良好な熱安定性とを有し、組成物の加工では、成形型の付着物がわずかであり、変色やホルムアルデヒドの放出もほとんどない。したがって、得られる成形物は、チェーンリンク、キャスター、滑りレール、または歯車などへの使用に特に好適である。
【0132】
実施例
以下の成分を使用した。
【0133】
成分A)
97.3質量%のトリオキサンと2.7質量%のブタンジオールホルマールとからポリオキシメチレンコポリマーを生成した。この生成物は、約3質量%の未反応トリオキサンと5質量%の熱的に不安定な成分とを含んだ。コポリマーの熱的に不安定な成分が分解した後のMVRは2.2ml/10分であった(190℃、2.16kg、ISO 1133/Bに準拠)。
【0134】
成分B)
【0135】
【表2】
【0136】
成分C)
デグッサAGのファーネスブラック(プリンテックス(登録商標)90)粒径14nm、DBP吸着95ml/100g、BET表面積300m2/g
成分D)
D/1 チバガイギーのイルガノックス(登録商標)245
【0137】
【化11】
【0138】
D/2 米国特許第3,960,984号の実施例5〜4(「PA−二重キャップ」)と類似の方法でカプロラクタム、ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸、およびプロピオン酸(分子量調整剤として)から調製した分子量約3000のポリアミドオリゴマー
D/3 合成ケイ酸Mg(ソシエテ・ノーベル(Societe Nobel)(ピュトー(Puteaux))のアンボソル(Ambosol(登録商標))、これは以下の性質を有する。
MgO含有率 ≧14.8質量%
SiO2含有率 ≧59質量%
比SiO2:MgO 2.7mol/mol
かさ密度 20〜30g/100m
灰化による減少 <25質量%
D/4 ドイツ特許出願第25 40 207号の実施例1のメラミン−ホルムアルデヒド縮合物
D/5 0.5%炭酸カリウム水溶液
【0139】
成形組成物を調製するために、成分Aを、表に示される量の成分B〜Dと、乾式混合機で23℃で混合した。得られた混合物を、排気される2軸スクリュー押出機に装入し、230℃で均質化および揮発分除去を行い、得られた均質混合物をダイから押出物として取り出し、ペレット化した。
【0140】
熱安定性を試験するため以下のことを測定した。
【0141】
WLN2:1.2gのペレット試料を窒素中220℃で2時間加熱した後の質量減。
【0142】
WL空気:1.2gのペレット試料を空気中220℃で2時間加熱した後の質量減。
【0143】
MVRの測定方法は成分A)に関する説明で述べている。
【0144】
成形組成物の混合仕様および測定結果を表1〜4に示す。
【0145】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
本発明は、実質的な成分として、
A)成分A)〜D)を基準にして5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーと、
B)A)〜D)から製造される成形組成物を基準にして1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーと、
C)0.01〜15質量%のカーボンブラックと、
D)0〜80質量%の他の添加剤と、
を含み、成分A)〜D)の全質量%が常に100%である熱可塑性成形組成物に関する。
【0002】
さらに本発明は、任意の種類の成形物を製造するための本発明の成形組成物の使用方法、ならびにそれによって得られる成形物、ならびにカーボンブラックを含むポリオキシメチレンを特に熱応力下で安定化させるためのポリエチレンイミンの使用方法に関する。
【0003】
ポリオキシメチレンホモポリマーおよびコポリマーは、以前より知られている。これらのポリマーは、多くの優れた性質を有し、そのため種々の工業的用途に好適である。しかしながら、これらのポリマーの加工性(例えば流動性、硬化時間など)を向上させる手段の発見、および/またはこの種のポリマーから製造される成形物の機械的性質および寸法安定性の向上のための多くの試みが行われている。
【0004】
ドイツ特許出願第23 19 359号は、98〜25質量%のオキシメチレンコポリマーと、2〜75質量%の針状メタケイ酸カルシウムとで構成される組成物は、改良された加工性、寸法安定性、および熱老化性を有することを教示している。
【0005】
従来技術としては、ポリオキシメチレン成形組成物の好適な添加剤による安定化も挙げられる。この目的のため、立体障害フェノール誘導体などの酸化防止剤が、ポリオキシメチレン成形組成物に加えられる。この種のフェノール誘導体はドイツ特許出願第27 02 661号にまとめられている。
【0006】
欧州特許出願第19 761号では、衝撃強さを向上させるためにガラス繊維で補強したポリオキシメチレン成形組成物にアルコキシメチルメラミンを混入している。欧州特許出願第52 740号によると、部分的にエーテル化させた特殊なメラミン−ホルムアルデヒド縮合生成物を加えることによって、100〜150℃の範囲の熱に曝露しても長期間耐えられるポリオキシメチレン成形組成物が得られる。ドイツ特許出願第3 011 280号には、少なくとも1種類のアミノ置換トリアジンと、少なくとも1種類の立体障害フェノールと、少なくとも1種類の金属含有化合物との混合物を含む安定剤を有する安定化オキシメチレンコポリマー組成物が記載されている。この場合、金属含有化合物は水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、または炭酸マグネシウムで構成されることが好ましい。
【0007】
しかしながら、これらの対策にかかわらず、公知のポリオキシメチレン成形組成物は一部の用途では熱安定性が不十分であり、このことは、成形物を得るための加工に悪影響を与え、例えば、成形型状に付着物が形成されたり離型が不十分となったり、および/または後の成形物の使用中に変色や機械的性質の低下が起こったりする。さらに別の欠点は、この混合物はホルムアルデヒド付加体をなお含む場合があることであり、これは高温で加工中に、ホルムアルデヒドの放出による周期の問題および分子量低下の原因となりうる。
【0008】
ドイツ特許出願第36 28 560号、ドイツ特許出願第36 28 561号、およびドイツ特許出願第36 28 562号は、ポリオキシメチレン成形組成物を開示しており、この組成物に存在する安定剤は、立体障害フェノール類と、アルカリ土類金属径酸塩と、アルカリ土類金属グリセロホスフェートとの混合物を含む。その説明によると、さらなる共安定剤としてポリアミドを使用することができる。これらの組成物は改良された熱安定性を有するが、色品質および分子量低下に関しては満足できないままである。
【0009】
ドイツ特許出願第198 37 686号は、レドックス剤を安定剤として含む黒色POM成形組成物を提案している。
【0010】
ポリエチレンイミンも同様にそれ自体公知であり、製紙で使用されており、これらの物質は紙繊維を凝集させ、望ましくない少量成分を結合させ、すなわち凝固剤、凝集剤、および錯化剤として使用され、紙の湿潤強度を向上させる。ポリエチレンイミンは、着色剤やコーティング剤の製造、積層ポリプロピレン複合フィルム、石油および天然ガスの生産、さらには酵素の固定にも使用される。「ウルマン工業化学百科事典(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry)」第6版、1999年電子版(フェアラークVCHワインハイム(Verlag VCH Weinheim)、キーワード「アジリジン(Aziridines)」、第6章「使用(Uses)」(以下では「ウルマン電子版」と呼ぶ)を参照されたい。熱可塑性成形組成物の成分としてのポリエチレンイミンの使用は開示されていない。
【0011】
したがって、本発明の目的の1つは、改良された熱安定性を有し加工中の分子量低下傾向(特にカーボンブラックの添加により起こる)が軽減されたカーボンブラック含有ポリオキシメチレン成形組成物を提供することである。
【0012】
本発明者らは、最初に規定した成形組成物によってこの目的が実現されることを発見した。好ましい実施形態はサブクレームに記載されている。ポリオキシメチレンの熱安定性を増加させるためにポリエチレンイミンを使用することも発見し、特に黒色から灰色に着色されたポリオキシメチレンの場合に安定性が向上する。
【0013】
本発明の成形組成物は成分A)として、5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)の少なくとも1種類のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーを含む。A)の比率は、好ましくは30質量%〜(99.95質量%−1ppm)であり、特に(80質量%−1ppm)〜(99.9質量%−1ppm)である。これらの値はA)〜D)より調製される成形組成物を基準としており、ppbは10億部当たりの部数(質量基準)=1:109を意味し、ppmは100万部当たりの部数(質量基準)=1:106を意味する。
【0014】
用語(99.99質量%マイナス1ppb)は、99.99質量%から1ppbを引いて得られる質量%の比率を意味する。小数点の後に多数の9が並ぶ99.999...などよりも明確であるという理由でこの用語にこの表記を使用している。同様のことは、用語(99.95または99.99質量%−1ppm)および(80質量%−1ppm)にも適用される。
【0015】
この種のポリマーは当業者には公知であり、文献に記載されている。
【0016】
これらのポリマーは非常に一般的には、少なくとも50mol%の−CH2O−繰り返し単位をポリマー主鎖中に有する。
【0017】
これらのホモポリマーは一般に、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを、好ましくは好適な触媒の存在下で重合させることによって調製される。
【0018】
非常に一般的には、これらのポリマーは少なくとも50mol%の−CH2O−繰り返し単位をポリマー主鎖中に有する。
【0019】
これらのホモポリマーは一般に、ホルムアルデヒドまたはトリオキサンを、好ましくは好適な触媒の存在下で重合させることによって調製される。
【0020】
本発明の目的では、成分Aは、ポリオキシメチレンコポリマーが好ましく、特に、−CH2O−繰り返し単位以外に、最大50mol%、好ましくは0.1〜20mol%、特に0.3〜10mol%、非常に特に好ましくは、2〜6mol%の繰り返し単位
【0021】
【化1】
も有するポリオキシメチレンコポリマーであり、式中、R1〜R4は互いに独立に、水素、C1〜C4−アルキル、または1〜4個の炭素原子を有するハロゲン置換アルキルであり、R5は−CH2−、−CH2O−、C1〜C4−アルキル−、またはC1〜C4−ハロアルキル置換メチレン、または対応するオキシメチレン基であり、nは0〜3である。これらの基は、環状エーテルの開環によってコポリマーの導入されると好都合となりうる。好ましい環状エーテルは、式
【0022】
【化2】
を有し、式中のR1〜R5およびnは前述の定義の通りである。単に例としてであるが、環状エーテルとして、エチレンオキシド、プロピレン−1,2−オキシド、ブチレン−1,2−オキシド、ブチレン−1,3−オキシド、1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、および1,3−ジオキセパンを挙げることができ、コモノマーとしてポリジオキソランまたはポリジオキセパンなどの線状のオリゴホルマールおよびポリホルマールを挙げることができる。
【0023】
その他の好適な成分A)は、例えばトリオキサンと、上記環状エーテルのうちの1つと、好ましくは式
【0024】
【化3】
の二官能性化合物である第3のモノマーとの反応などによって調製されるオキシメチレンターポリマーであり、式中、Zは化学結合、−O−、−ORO−(R=C1〜C8−アルキレンまたはC2〜C8−シクロアルキレン)である。
【0025】
この種の好ましいモノマーは、単なる一部の例として、エチレンジグリシド、グリシジル化合物とホルムアルデヒドから合成されるジグリシジルエーテルおよびジエーテル、モル比が2:1のジオキサンまたはトリオキサン、ならびにジグリシジル化合物2molと2〜8個の炭素原子を有する脂肪族ジオール1molとから合成されるジエーテル、例えば、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,3−シクロブタンジオール、1,2−プロパンジオール、または1,4−シクロヘキサンジオールのジグリシジルエーテルが挙げられる。
【0026】
前述のホモポリマーおよびコポリマーの調製方法は当業者には公知であり、文献に記載されており、従って本明細書ではさらなる詳細は不要である。
【0027】
好ましいポリオキシメチレンコポリマーは融点が少なくとも150℃であり、分子量(質量平均)Mwが5000〜200,000の範囲、好ましくは7000〜150,000の範囲である。
【0028】
鎖の末端にC−C結合を有する末端機安定化ポリオキシメチレンポリマーが特に好ましい。
【0029】
本発明によると成分B)として、熱可塑性成形組成物は、1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーを含む。B)の比率は好ましくは1ppm〜0.5質量%であり、特に1ppm〜3000ppmである。これらの値は、A)〜D)より調製される成形組成物を基準にしている。用語ppbおよびppmは上記成分A)の場合に定義している。
【0030】
本発明の目的では、ポリエチレンイミンは、例えば、ウルマン電子版におけるキーワードのアジリジンにおける方法、またはWO−A94/12560号に記載のように調製されるホモポリマーまたはコポリマーのいずれかである。
【0031】
これらのホモポリマーは一般に、酸放出性化合物、酸、またはルイス酸の存在下で水溶液または有機溶液のエチレンイミン(アジリジン)を重合させることによって調製することができる。この種のホモポリマーは、一般に第1級、第2級、および第3級アミノ基を約30%:40%:30%の比率で含有する分岐ポリマーである。アミノ基の分布は、一般に13C−NMR分光法によって求めることができる。
【0032】
使用されるコモノマーは、少なくとも2つのアミノ官能基を有する化合物が好ましい。例として挙げることができる好適なコモノマーは、アルキレン基中に2〜10個の炭素原子を有するアルキレンジアミンであり、好ましくはエチレンジアミンまたはプロピレンジアミンである。他の好適なコモノマーは、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、ジヘキサメチレントリアミン、アミノプロピルエチレンジアミン、およびビスアミノプロピルエチレンジアミンである。
【0033】
通常ポリエチレンイミンは平均分子量(質量平均)が100〜3,000,000であり、好ましくは800〜2,000,000である(光散乱によって測定される)。ISO 2555(20℃)による粘度は一般に100〜200,000mPasであり、好ましくは1000〜100,000mPasである。
【0034】
他の好適なポリエチレンイミンは、官能基として少なくとも1つのハロヒドン単位、グリシジル単位、アジリジン単位、またはイソシアネート単位、あるいはハロゲン原子を有する二官能性または多官能性架橋剤とポリエチレンイミンとを反応させることによって得ることができる架橋ポリエチレンイミンである。例としては、2〜100単位のエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドを有するポリアルキレングリコールのエピクロロヒドリンおよびビスクロロヒドリンエーテル、ならびにドイツ特許出願第19 93 17 20号および米国特許第4,144,123号に挙げられている化合物を挙げることができる。架橋ポリエチレンイミンの調製方法は、例えば上述の刊行物などで公知であり、欧州特許出願第895 521号および欧州特許出願第25 515号にも記載されている。
【0035】
グラフトポリエチレンイミンも好適であり、本発明で使用されるグラフト化剤は、ポリエチレンイミンのアミノ基および/またはイミノ基と反応可能な任意の化合物であってよい。好適なグラフト化剤およびグラフトポリエチレンイミンの調製方法は、例えば欧州特許出願第675 914号に見られる。
【0036】
本発明の目的に好適な他のポリエチレンイミンは、アミド化ポリマーである、通常はポリエチレンイミンを、カルボン酸、それらのエステル、または無水物、カルボキサミド、またはカルボニルハロゲン化物と反応させることによって得ることができる。ポリエチレンイミン鎖中のアミド化窒素原子の比率に依存するが、アミド化ポリマーは前述の架橋剤を使用して後に架橋させることができる。本発明では、最大30%のアミノ基がアミド化されることが好ましく、それによって、なお十分な第1級および/または第2級窒素原子が後の架橋反応に寄与しうる。
【0037】
アルコキシル化ポリエチレンイミンも好適であり、これらは例えばポリエチレンイミンをエチレンオキシドおよび/またはプロピレンオキシドと反応させることによって得ることができる。これらのアルコキシル化ポリマーも後に架橋させることができる。
【0038】
ヒドロキシル基含有ポリエチレンイミン、および両性ポリエチレンイミン(陰イオン性基を含む)も、本発明の他の好適なポリエチレンイミンとして挙げることができ、さらに、長鎖炭化水素基をポリマー鎖に導入することによって一般に得られる親油性ポリエチレンイミンも挙げることができる。この種のポリエチレンイミンの調製方法は当業者には公知であり、そのためこれと関連するさらなる詳細の説明は不要である。
【0039】
本発明の組成物は成分C)として、0.01〜15質量%、好ましくは0.05〜10質量%、特に0.1〜5質量%のカーボンブラックを含む。好適なカーボンブラックは、DIN 53 601による孔隙体積(DPBフタル酸ジブチル吸着)が少なくとも30ml/100gであり、好ましくは少なくとも50ml/100gである。
【0040】
一般にDBF吸着速度は、DIN 53 601またはASTM D2414に準拠して測定され、特定のカーボンブラックの構造と関連する大きさである。本発明の目的では、カーボンブラックの構造は、一次カーボンブラック粒子が結合して凝集体を形成する程度である。このパラメータは、加えられる力を測定可能なニーダー(プラストグラフ(Plastograph))に10gのカーボンブラックを入れて、最大トルク点(カーボンブラックの湿潤点)を通過するまでフタル酸ジブチルを滴下することによって測定される。
【0041】
成分C)は好ましくはBET比表面積(DIN 60 132またはASTM D3037に準拠)が少なくとも20m2/gであり、好ましくは300m2/gである。
【0042】
平均一次粒子径は通常5〜50nmであり、好ましくは12〜35nmである。
【0043】
この種のカーボンブラックのグレードの例としては、商標プリンテックス(Printex)(登録商標)XE2(デグッサ(Degussa)AG)またはケトジェン・ブラック(Ketjen Black)EC DJ 600(アクゾ(Akzo))、あるいはプリンテックス(登録商標)90、75、80、85、または95などのファーネスブラックが入手可能である。
【0044】
本発明の成形組成物は成分D)として、0〜80質量%、好ましくは0〜30質量%の他の添加剤を含んでもよい。
【0045】
好適な立体障害フェノール類D)は、原則として、フェノール構造を有し、フェノール環状に少なくとも1つのかさ高い基を有する任意の化合物である。
【0046】
使用が好ましい化合物の例は、式
【0047】
【化4】
の化合物であり、式中、
R1およびR2は、アルキル基、置換アルキル基、または置換トリアゾール基であり、R1とR2は同種でも異種でもよく、R3はアルキル、置換アルキル、アルコキシ、または置換アミノである。
【0048】
上述の種類の酸化防止剤は例えば、ドイツ特許出願第27 02 661号(米国特許第4,360,617号)に記載されている。
【0049】
別の種類の好ましい立体障害フェノール類は、置換ベンゼンカルボン酸、特に置換ベンゼンプロピオン酸から誘導される。
【0050】
この種類の特に好ましい化合物は、式
【0051】
【化5】
を有し、式中、R4、R5、R7、およびR8は互いに独立にC1〜C8アルキルであり、これらは置換基を有してもよく(これらの少なくとも1つはかさ高い基である)、R6は、1〜10個の炭素原子を有し主鎖中にC−O結合を有してもよい二価の脂肪族基である。
【0052】
この式の好ましい化合物は、
【0053】
【化6】
(チバガイギー(Ciba−Geigy)のイルガノックス(Irganox)(登録商標)245)
【0054】
【化7】
(チバガイギーのイルガノックス(登録商標)259)
である。
【0055】
立体障害フェノール類の例としては、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホン酸ジステアリル、2,6,7−トリオキサ−1−ホスファビシクロ[2.2.2]オクト−4−イルメチル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ桂皮酸、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル−3,5−ジステアリルチオトリアジルアミン、2−(2’−ヒドロキシ−3’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルジメチルアミン、およびN,N’−ヘキサメチレンビス−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミドを挙げることができる。
【0056】
特に有効であることが分かっておりそのため使用が好ましい化合物は、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオールビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート)(イルガノックス(登録商標)259)、ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、および前述のチバガイギー製イルガノックス(登録商標)245(これが特に好適である)である。
【0057】
存在する酸化防止剤(D)(単独または混合物として使用することができる)の量は、成形組成物A)〜C)の全質量を基準にして、通常最大2質量%であり、好ましくは0.005〜2質量%であり、特に0.1〜1質量%である。
【0058】
特に長期間拡散光中で保存したときの色安定性を評価する場合に特に好都合であることが分かっている立体障害フェノール類は、場合によっては、フェノール性ヒドロキシル基のオルト位に1つ以下の立体障害基を有する。
【0059】
成分D)として使用可能なポリアミドはそれ自体公知である。例えば、「高分子科学工学百科事典(Encyclopedia of Polymer Science and Engineering)」、第11巻、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons,Inc.)、1988、315〜489ページなどに記載されているように、部分的に結晶質または非晶質の樹脂を使用することができる。この場合、ポリアミドの融点は好ましくは225℃未満であり、特に好ましくは215℃未満である。
【0060】
これらの例は、ポリヘキサメチレンアゼラミド、ポリヘキサメチレンセバカミド、ポリヘキサメチレンドデカンジアミド、ポリ−11−アミノウンデカナミド、およびビス(p−アミノシクロヘキシル)メタンドデカンジアミド、およびポリラウロラクタムなどのラクタムの開環によって得られる生成物である。その他の好適なポリアミドは、酸成分としてのテレフタル酸またはイソフタル酸と、ジアミン成分としてのトリメチルヘキサメチレンジアミンまたはビス(p−アミノシクロヘキシル)プロパンとを主成分とするポリアミド、ならびに上述のポリマーまたはその成分2種類以上の共重合によって調製されるポリアミド系樹脂である。
【0061】
特に好適なポリアミドとしては、カプロラクタム、ヘキサメチレンジアミン、p,p’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、およびアジピン酸を主成分とするコポリアミドが挙げられる。これらの例として、BASFアクチエンゲゼルシャフト(BASF Aktiengesellschaft)より商品名ウルトラミド(Ultramid)(登録商標)1Cで販売される製品が挙げられる。
【0062】
その他の好適なポリアミドは、デュポン(Du Pont)より商品名エルバミド(Elvamide)(登録商標)で販売されている。
【0063】
これらのポリアミドの調製も前述の文献に記載されている。末端アミノ基と末端酸基の比率は、出発化合物のモル比を変化させることによって制御可能である。
【0064】
新規成形組成物中のポリアミドの比率は最大2質量%であり、好ましくは0.005〜1.99質量%が好ましく、好ましくは0.01〜0.08質量%である。
【0065】
使用されるポリアミドの分散性は、2,2−ジ(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)とエピクロロヒドリンから生成される重縮合生成物を併用することによって向上することもある。
【0066】
エピクロロヒドリンとビスフェノールAより生成されるこの種の縮合生成物は市販されている。これらの調製方法も当業者には公知である。これらの重縮合物の商標は、フェノキシ(Phenoxy)(登録商標)(ユニオン・カーバイド・コーポレーション(Union Carbide Corporation))およびエピコート(Epikote)(登録商標)(シェル(Shell))である。これらの重縮合物の分子量は広範囲で変動しうる。原則的には、市販グレードの任意のものが好適である。
【0067】
新規ポリオキシメチレン成形組成物中に存在してもよい他の安定剤は、成形組成物の全質量を基準にして最大2.0質量%、好ましくは0.005〜0.5質量%、特に0.01〜0.3質量%の量の1種類以上のアルカリ土類金属ケイ酸塩および/またはアルカリ土類金属グリセロリン酸塩である。ケイ酸塩およびグリセロリン酸塩を形成するのに好ましいことが分かっているアルカリ土類金属は、カルシウム、そして特にマグネシウムである。有用な化合物は、グリセロリン酸カルシウムおよび好ましくはグリセロリン酸マグネシウム、および/またはケイ酸カルシウムおよび好ましくはケイ酸マグネシウムである。この場合、特に好ましいアルカリ土類金属ケイ酸塩は、式
Me・xSiO2・n H2O
で表され、式中、
Meはアルカリ土類金属であり、好ましくはカルシウム、特にマグネシウムであり、
xは1.4〜10の数、好ましくは1.4〜6の数であり、
nは0以上、好ましくは0〜8である。
【0068】
これらの化合物は微粉砕した形態で好都合に使用される。特に好適な生成物は、平均粒径が100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0069】
ケイ酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウム、および/またはグリセロリン酸カルシウムおよびグリセロリン酸マグネシウムを使用することが好ましい。これらの例は、以下の特性値でより正確に規定することができる。
【0070】
ケイ酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムはそれぞれ、
CaOおよびMgOのそれぞれの含有率は、4〜32質量%、好ましくは8〜30質量%特に12〜25質量%であり、
SiO2のCaOに対する比およびSiO2のMgOに対する比はそれぞれ(mol/mol)、1.4〜10、好ましくは1.4〜6、特に1.5〜4であり、
かさ密度は、10〜80g/100ml、好ましくは10〜40g/100mlであり、
平均粒径は、100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0071】
グリセロリン酸カルシウムおよびグリセロリン酸マグネシウムはそれぞれ、
CaOおよびMgOのそれぞれの含有率は、70質量%を超え、好ましくは80質量%を超え、
灰化残留物は、45〜65質量%であり、
融点は、300℃を超え、
平均粒径は、100μm未満であり、好ましくは50μm未満である。
【0072】
本発明の新規成形組成物中に存在しうる好ましい潤滑剤D)は、最大5、好ましくは0.09〜2、特に0.1〜0.7の量の、10〜40個の炭素原子、好ましくは16〜22個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪族カルボン酸と、ポリオール、あるいは2〜40個の炭素原子、好ましくは2〜6個の炭素原子を有する飽和脂肪族アルコールまたはアミン、あるいはアルコールとエチレンオキシドから誘導されるエーテルとの少なくとも1種類のエステルまたはアミドである。
【0073】
カルボン酸は一塩基酸でも二塩基酸でもよい。例としては、ペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸、および特に好ましくは、ステアリン酸、カプリン酸、およびモンタン酸(30〜40個の炭素原子を有する脂肪酸の混合物)を挙げることができる。
【0074】
脂肪族アルコールは1価〜4価であってよい。アルコールの例は、n−ブタノール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、およびペンタエリスリトールであり、好ましくはグリセロール、およびペタエリスリトールである。
【0075】
脂肪族アミンは、1〜3塩基性であってよい。これらの例は、ステアリルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、およびジ(6−アミノヘキシル)アミンであり、特に好ましくはエチレンジアミン、およびヘキサメチレンジアミンである。これに対応して、好ましいエステルおよびアミドは、グリセロールジステアレート、グリセロールトリステアレート、エチレンジアンモニウムジステアレート、グリセロールモノパルミテート、グリセロールトリラウレート、グリセロールモノベネネート、およびペンタエリスリトールテトラステアレートである。
【0076】
異なるエステルまたはアミドの混合物またはエステルとアミドの混合物も、任意の希望の混合比で使用することができる。
【0077】
その他の好適な化合物は、一塩基または多塩基カルボン酸、好ましくは脂肪酸でエステル化された、あるいはエーテル化されたポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオールである。好適な製品は、例えばヘンケル(Henkel KGaA)より市販されるロキシオール(Loxiol)(登録商標)EP 728である。
【0078】
アルコールとエチレンオキシドから誘導される好ましいエーテルは、式
RO(CH2CH2O)nH
を有し、式中、Rは6〜40個の炭素原子を有するアルキルであり、nは1以上の整数である。Rは特に好ましい飽和C16〜C18脂肪アルコールでありnが約50のものはBASFよりルテンソル(Lutensol)(登録商標)AT 50として市販されている。
【0079】
本発明の新規成形組成物は、0〜5質量%、好ましくは0.001〜5質量%、特に好ましくは0.01〜3質量%、特に0.05〜1質量%のメラミン−ホルムアルデヒド縮合物を含んでもよい。これは、架橋した水不溶性沈殿縮合物の微粉砕された形態が好ましい。ホルムアルデヒドとメラミンのモル比は、好ましくは1.2:1〜10:1であり、特に1.2:1〜2:1である。この種類の縮合物の構造およびそれらの調製方法は、ドイツ特許出願第25 40 207号に記載されている。
【0080】
本発明の新規成形組成物は、0.0001〜1質量%、好ましくは0.001〜0.8質量%、特に0.01〜0.3質量%の核剤を成分D)として含んでもよい。
【0081】
使用可能な核剤は、例えばシアヌル酸メラミン、窒化ホウ素などのホウ素化合物、シリカ、ヘリオゲン(Heliogen)(登録商標)ブルー(Blue)(銅フタロシアニン顔料、BASFアクチエンゲゼルシャフトの登録商標)などの顔料、または分岐ポリオキシメチレンなどの任意の公知の化合物であり、これらは少量で核形成作用を示す。
【0082】
特にタルクが核剤として使用され、これは式Mg3[(OH)2/Si4O10]またはMgO・4SiO2・H2Oの水和ケイ酸マグネシウムである。これは3層フィロケイ酸塩と呼ばれ、三斜晶、単斜晶、または斜方晶の結晶構造を有し、層状の外観を有する。存在しうる他の微量元素はMn、Ti、Cr、Ni、Na、およびKであり、OH基の一部はフッ素で置き換えられている場合もある。
【0083】
100%粒径が<20μmであるタルクを使用することが特に好ましい。粒径分布は沈降分析によって通常測定され、好ましくは、
<20μm 100質量%
<10μm 99質量%
<5μm 85質量%
<3μm 60質量%
<2μm 43質量%
である。
【0084】
この種類の製品は、マイクロ−タルクI.T.エクストラ(Micro−Talc I.T.extra)(ノルウィージャン・タルク・ミネラルズ(Norwegian Talc Minerals))として市販されている。
【0085】
充填剤の例としては、最大50質量%、好ましくは5〜40質量%、チタン酸カリウムウィスカー、炭素繊維、および好ましくはガラス繊維を挙げることができる。ガラス繊維は例えば、低アルカリEガラスから製造され直径が5〜200μm、好ましくは8〜50μmであるガラス織物、マット、不織布および/またはガラスフィラメントロービングまたはチョップドガラス繊維の形態で使用することができる。これらを混入した後、繊維状充填剤の平均長さは好ましくは0.05〜1μmであり、特に0.1〜0.5μmである。
【0086】
他の好適な充填剤の例は、炭酸カルシウムおよびガラスビーズであり、好ましくはこれらの充填剤は粉砕形態または混合物である。
【0087】
他の添加剤としては、最大50質量%、好ましくは0〜40質量%の量の、衝撃改質性ポリマー(以下ではエラストマーポリマーまたはエラストマーとも呼ぶ)を挙げることができる。
【0088】
このようなエラストマーの好ましい種類は、エチレン−プロピレン(EPM)ゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)ゴムとして知られるエラストマーである。
【0089】
一般にEPMゴムは二重結合が実質的に残留せず、一方EPDMゴムは100個の炭素原子当たり1〜20個の二重結合を有することがある。
【0090】
EPDMゴムのジエンモノマーの例としては、共役ジエン類、例えばイソプレンおよびブタジエン、5〜25個の炭素原子を有する非共役ジエン類、例えば、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン、および1,4−オクタジエン、環状ジエン類、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、およびジシクロペンタジエン、ならびにアルケニルノルボルネン類、例えば5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−メチルアリル−5−ノルボルネン、および2−イソプロペニル−5−ノルボルネン、ならびにトリシクロジエン類、例えば3−メチルトリシクロ[5.2.1.02,6]−3,8−デカジエン、あるいはこれらの混合物が挙げられる。1,5−ヘキサジエン−5−エチリデンノルボルネンおよびジシクロペンタジエンが好ましい。EPDMゴムのジエン含有率は、ゴムの全質量を基準にして、好ましくは0.5〜50質量%であり、特に1〜8質量%である。
【0091】
EPDMゴムは、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸エステル、または(メタ)アクリルアミドなどの他のモノマーでグラフト化されている場合もある。
【0092】
エチレンと(メタ)アクリル酸エステルのコポリマーは、別の種類の好ましいゴムである。これらのゴムは、エポキシ基を有するモノマーも含有してもよい。これらのエポキシ基含有モノマーは、モノマー混合物に加えることによってゴムに混入されることが好ましく、エポキシ基含有モノマーは式IまたはII
【0093】
【化8】
を有し、式中、R6〜R10は水素、または1〜6個の炭素原子を有するアルキルであり、mは0〜20の整数であり、gは0〜10の整数であり、pは0〜5の整数である。
【0094】
R6〜R8は好ましくは水素であり、mは0または1であり、gは1である。対応する化合物は、アリルグリシジルエーテルおよびビニルグリシジルエーテルである。
【0095】
式IIの好ましい化合物は、エポキシ基を有するアクリル酸エステルおよび/またはメタクリル酸エステルであり、例えば、アクリル酸グリシジルおよびメタクリル酸グリシジルである。
【0096】
コポリマーは好都合には、50〜98質量%のエチレンと、0〜20質量%のエポキシ基含有モノマーと、残部の(メタ)アクリル酸エステルとから構成される。
【0097】
特に好ましいコポリマーは、
50〜98質量%、特に55〜95質量%のエチレン、
特に0.3〜20質量%のアクリル酸グリシジル、および/または
0〜40質量%、特に0.1〜20質量%のメタクリル酸グリシジル、および
1〜50質量%、特に10〜40質量%のアクリル酸n−ブチルおよび/またはアクリル酸2−エチルヘキシル、
から生成される。
【0098】
その他の好ましい(メタ)アクリレートは、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、およびtert−ブチルのエステルである。
【0099】
これら以外で使用可能なコモノマーはビニルエステルおよびビニルエーテルである。
【0100】
上述のエチレンコポリマーはそれ自体公知の方法によって調製可能であり、好ましくは、高温高圧のランダム共重合よって調製される。適切な方法は公知である。
【0101】
好ましいエラストマーとしては、ブラックレイ(Blackley)の論文「乳化重合(Emulsion Polymerization)」などに記載される方法で調製されるエマルションポリマーも挙げられる。使用可能な乳化剤および触媒は公知である。
【0102】
原則的に、均一構造エラストマーまたはシェル構造を有するエラストマーを使用することができる。シェル型構造は、個々のモノマーの添加の順序によって決定される。ポリマーの形態も添加の順番の影響を受ける。
【0103】
エラストマーのゴム部分の調製のためのモノマーの単なる例としては、アクリル酸n−ブチルやアクリル酸2−エチルヘキシルなどのアクリル酸エステル、および対応するメタクリル酸エステル、およびブタジエンとイソプレン、ならびにこれらの混合物が挙げられる。これらのモノマーは、スチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテルなどの他のモノマー、あるいはメタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、またはアクリル酸プロピルなどの他のアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルと共重合させることができる。
【0104】
エラストマーの軟質相またはゴム相(ガラス転移温度0℃未満)は、コアであってもよいし、外層、または中間シェル(3つ以上のシェルを有する構造のエラストマーの場合)であってもよい。エラストマーが2つ以上のシェルを有する場合、2つ以上のシェルがゴム相で構成される場合もある。
【0105】
エラストマー構造中に1種類以上の硬質成分(ガラス転移温度が20℃を超える)がゴム相以外に含まれる場合、これらは、主要モノマーとしての、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、あるいはアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、またはメタクリル酸メチルなどのアクリル酸エステルまたはメタクリ酸エステルの重合によって一般に調製される。これら以外に、比較的低い比率の他のコモノマーも使用することができる。
【0106】
場合によっては、表面に反応性基を有するエマルションポリマーを使用すると好都合であることが分かった。このような種類の基の例は、エポキシ基、アミノ基、およびアミド基であり、式
【0107】
【化9】
のモノマーを素要することによって導入可能な官能基も挙げられ、式中、
R15は水素またはC1〜C4−アルキルであり、
R16は水素、C1〜C8−アルキルまたはアリール、特にフェニルであり、
R17は水素、C1〜C10−アルキル、C6〜C12−アリール、または−OR8であり、
R18はC1〜C8−アルキルまたはC6〜C12−アリールであり、希望するのであればO−またはN−含有基で置換され、
Xは化学結合、C1〜C10−アルキレン、またはC6〜C12アリーレン、あるいは、
【0108】
【化10】
である。
【0109】
欧州特許出願第208 187号に記載されるグラフトモノマーも、表面への反応性基の導入に好適である。
【0110】
その他の例としては、アクリルアミド、メタクリルアミド、ならびにメタクリル酸(N−tert−ブチルアミノ)エチル、アクリル酸(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸(N,N−ジメチルアミノ)メチル、およびアクリル酸(N,N−ジエチルアミノ)エチルなどの置換アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを挙げることができる。
【0111】
ゴム相の粒子も架橋させることができる。架橋性モノマーの例は、1,3−ブタジエン、ジビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、ブタンジオールジアクリレート、およびアクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル、ならびに欧州特許出願第50 265号に記載の化合物が挙げられる。
【0112】
グラフト−架橋性モノマーとして知られるモノマー、すなわち重合中に異なる速度で反応する2つ以上の重合可能な二重結合を有するモノマーを使用することもできる。少なくとも1つの反応性基が別のモノマーとほぼ同じ速度で重合し、別の反応性基(または反応性基(複))は例えばはるかにゆっくりと重合する化合物を使用することが好ましい。重合速度の差によって、ゴムの不飽和二重結合がある比率まで上昇する。この種のゴム上に別の相がグラフトする場合、ゴム上に存在する少なくとも一部の二重結合はグラフトモノマーと反応して化学結合を形成し、すなわちグラフトした相は少なくともある程度の化学結合をグラフトベースと形成する。
【0113】
この種のグラフト−架橋性モノマーの例は、アリル基含有モノマーであり、特に、エチレン系不飽和カルボン酸のアリルエステル、例えば、アクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、およびイタコン酸ジアリル、ならびにこれらのジカルボン酸の対応するモノアリル化合物である。これら以外に、多くの他のグラフト−架橋性モノマーが存在する。さらに詳細な説明は例えば、米国特許第4,148,846号に見ることができる。
【0114】
成分D)中のこれらの架橋性モノマーの比率は,D)を基準にして、一般に最大5質量%であり、好ましく3質量%以下である。
【0115】
ある好ましいエマルションポリマーを以下に示す。コアと少なくとも1つの外部シェルを有するグラフトモノマーは以下の構造を有する。
【0116】
【表1】
【0117】
2つ以上のシェルを有する構造のグラフトポリマー以外に、1,3−ブタジエン、イソプレン、およびアクリル酸n−ブチルから生成される均一、すなわち1つのシェルを有するエラストマー、あるいはこれらのコポリマーを使用することもできる。これらの生成物も、架橋性モノマーまたは反応性基を有するモノマーを併用して調製することができる。
【0118】
前述のエラストマーD)は、懸濁重合などの他の従来の方法によって調製することもできる。
【0119】
他の好適なエラストマーとしては、例えば、欧州特許出願第115 846号、欧州特許出願第115 847号、および欧州特許出願第117 664号に記載されるような熱可塑性ポリウレタンを挙げることができる。
【0120】
当然ながら、前述の種類のゴムの混合物を使用することもできる。
【0121】
本発明の成形組成物は、他の従来の添加剤および加工助剤も含むことができる。単なる例であるが、例えば、ホルムアルデヒド捕捉物質(ホルムアルデヒド捕捉剤)、可塑剤、カップリング剤、および顔料を挙げることができる。この種類の添加剤の比率は、一般に0.001〜5質量%の範囲である。
【0122】
本発明の成形組成物は成分D)として、A)およびD)の全質量を基準として、0〜2質量%、好ましくは10ppm〜1.5質量%、特に0.001〜1質量%のアルカリ金属化合物および/またはアルカリ土類金属化合物を含むことができる。
【0123】
一般的に任意のアルカリ土類金属陽イオンおよび/またはアルカリ金属陽イオンを使用することができ、好ましくはリチウム陽イオン、ナトリウム陽イオン、カリウム陽イオン、またはカルシウム陽イオンである。
【0124】
本発明の目的では、アルカリ金属化合物およびアルカリ土類金属化合物は、水溶液または懸濁液中でアルカリ反応が起こる無機塩または有機塩である化合物である。
【0125】
無機塩の例としては、炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物、酸化物、およびリン酸塩、が挙げられ、特に炭酸カリウムおよび炭酸ナトリウムなどのアルカリ金属炭酸塩が好ましい。
【0126】
有機塩の例は、C2〜C12−アルコールのアルコラート、フェノラート、および2〜12個の炭素原子を有するカルボン酸の塩であり、クエン酸塩、シュウ酸塩、および酒石酸塩が特に好ましい。
【0127】
アルカリ金属水酸化物が特に好ましく、特に水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムであり、これらは10〜70%の力価、好ましくは40〜60%の力価の水溶液の形態でPOM成形組成物の調製中に加えられることが好ましく、カーボンブラックとともに加えてもよい。
【0128】
本発明の熱可塑性成形組成物は、公知の方法で成分を混合することによって調製され、したがってこれに関する詳細な説明の提供は不要である。成分を押出機で混合すると好都合である。
【0129】
好ましい調製方法の1つでは、成分B)、さらに適切である場合には成分C)および/またはD)を室温でA)のペレットに加えてから、押出加工することができる。
【0130】
別の好ましい実施形態では、溶液、好ましくは水溶液によってB)が熱可塑性メルトA)に加えられる。これは、通常固形分含有率が0.005〜5%であり、好ましくは0.1〜1%である。
【0131】
本発明の熱可塑性成形組成物は、バランスのとれた特性と、性質による非常に良好な熱安定性とを有し、組成物の加工では、成形型の付着物がわずかであり、変色やホルムアルデヒドの放出もほとんどない。したがって、得られる成形物は、チェーンリンク、キャスター、滑りレール、または歯車などへの使用に特に好適である。
【0132】
実施例
以下の成分を使用した。
【0133】
成分A)
97.3質量%のトリオキサンと2.7質量%のブタンジオールホルマールとからポリオキシメチレンコポリマーを生成した。この生成物は、約3質量%の未反応トリオキサンと5質量%の熱的に不安定な成分とを含んだ。コポリマーの熱的に不安定な成分が分解した後のMVRは2.2ml/10分であった(190℃、2.16kg、ISO 1133/Bに準拠)。
【0134】
成分B)
【0135】
【表2】
【0136】
成分C)
デグッサAGのファーネスブラック(プリンテックス(登録商標)90)粒径14nm、DBP吸着95ml/100g、BET表面積300m2/g
成分D)
D/1 チバガイギーのイルガノックス(登録商標)245
【0137】
【化11】
【0138】
D/2 米国特許第3,960,984号の実施例5〜4(「PA−二重キャップ」)と類似の方法でカプロラクタム、ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸、およびプロピオン酸(分子量調整剤として)から調製した分子量約3000のポリアミドオリゴマー
D/3 合成ケイ酸Mg(ソシエテ・ノーベル(Societe Nobel)(ピュトー(Puteaux))のアンボソル(Ambosol(登録商標))、これは以下の性質を有する。
MgO含有率 ≧14.8質量%
SiO2含有率 ≧59質量%
比SiO2:MgO 2.7mol/mol
かさ密度 20〜30g/100m
灰化による減少 <25質量%
D/4 ドイツ特許出願第25 40 207号の実施例1のメラミン−ホルムアルデヒド縮合物
D/5 0.5%炭酸カリウム水溶液
【0139】
成形組成物を調製するために、成分Aを、表に示される量の成分B〜Dと、乾式混合機で23℃で混合した。得られた混合物を、排気される2軸スクリュー押出機に装入し、230℃で均質化および揮発分除去を行い、得られた均質混合物をダイから押出物として取り出し、ペレット化した。
【0140】
熱安定性を試験するため以下のことを測定した。
【0141】
WLN2:1.2gのペレット試料を窒素中220℃で2時間加熱した後の質量減。
【0142】
WL空気:1.2gのペレット試料を空気中220℃で2時間加熱した後の質量減。
【0143】
MVRの測定方法は成分A)に関する説明で述べている。
【0144】
成形組成物の混合仕様および測定結果を表1〜4に示す。
【0145】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
Claims (6)
- 実質的な成分として、
A)成分A)〜D)を基準にして5質量%〜(99.99質量%マイナス1ppb)のポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーと、
B)A)〜D)から製造される成形組成物を基準にして1ppb〜1質量%の少なくとも1種類のポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーと、
C)0.01〜15質量%のカーボンブラックと、
D)0〜80質量%の他の添加剤と、
を含み、成分A)〜D)の全質量%が常に100%である熱可塑性成形組成物。 - 存在する成分B)の量が1ppm〜0.1質量%である請求項1に記載の熱可塑性成形組成物。
- 前記ポリエチレンイミンポリマーが、
エチレンイミンホモポリマー、
エチレンイミンと、少なくとも2つのアミノ基を有するアミンとのコポリマー、
架橋ポリエチレンイミン、
グラフトポリエチレンイミン、
カルボン酸またはカルボン酸エステル、無水カルボン酸、カルボキサミド、またはカルボニルハロゲン化物と、ポリエチレンイミンを反応させることによって得られるアミド化ポリマー、
アルコキシル化ポリエチレンイミン、
ヒドロキシル基含有ポリエチレンイミン、
両性ポリエチレンイミン、および
親油性ポリエチレンイミン、
から選択された請求項1または2に記載の熱可塑性成形組成物。 - 成形物、フィルム、繊維、またはフォームを製造するための請求項1から3のいずれか1項に記載の熱可塑性成形組成物の使用法。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の熱可塑性成形組成物から得られる成形物、フィルム、繊維、またはフォーム。
- ポリオキシメチレンホモポリマーまたはコポリマーの熱安定性を増大させるためのポリエチレンイミンホモポリマーまたはコポリマーの使用法。
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