JP2006524722A - ポリオキシメチレン成形材料 - Google Patents

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Abstract

A)ポリオキシメチレンホモポリマー又はポリオキシメチレンコポリマー 15〜99.94質量%
B)無極性ポリプロピレンろう 0.05〜10質量%、
C)炭素原子10〜40個を有する飽和又は不飽和の脂肪族カルボン酸と炭素原子2〜40個を有する脂肪族飽和のアルコール又はアミンとの少なくとも1つのエステル又はアミド 0.01〜5質量%、
D)その他の添加剤 0〜80質量%、
を含有している熱可塑性成形材料、その際に成分A)〜D)の質量百分率の総和は常に100%である。

Description

本発明は、
A)ポリオキシメチレンホモポリマー又はポリオキシメチレンコポリマー 15〜99.94質量%、
B)無極性のポリプロピレンろう 0.05〜10質量%、
C)炭素原子10〜40個を有する飽和又は不飽和の脂肪族カルボン酸と、炭素原子2〜40個を有する脂肪族飽和のアルコール又はアミンとの、少なくとも1つのエステル又はアミド 0.01〜5質量%、
D)その他の添加剤 0〜80質量%
を含有する熱可塑性成形材料に関するものであり、その際に成分A)〜D)の質量百分率の総和は常に100%である。
さらに本発明は、各種成形体を製造するためのそのような成形材料の使用及びこの際に得ることができる成形体に関する。
ポリオキシメチレン−ホモ及び/又は−コポリマーは久しい以前から公知である。前記ポリマーは多数の優れた性質に傑出しているので、これらは多種多様な工業用途に適している。
本質的な要求は、しばしば添加剤のそれぞれの組合せにおいて使用される潤滑剤が本質的な役割を果たす良好な加工挙動である。例えば、EP-A 548 692、EP-A 905 190、US 6046 141又はCA-A 2 331 052からは(酸化された)ポリエチレンろうの添加が公知である。(脂肪)酸又はそれらの塩もしくはそれらのエステルは例えば、DE-A 422 90 88及びDE-A 100 29 533から潤滑剤として公知である。技術水準から公知の潤滑剤の場合に不利であるのは、金型付着物及び特に機械的性質(特に靭性)の劣悪化である。
DE-A 33 44 313からは、機械的性質の改善のために反応性の多官能性シアン酸エステルと組み合わされたアミン置換されたトリアジン化合物が公知である。
故に、機械的性質、特に衝撃強さを維持もしくは改善しながら、良好な離型挙動、僅かな金型付着物と共にできるだけ僅かなサイクル時間を有する、ポリオキシメチレン−成形材料を提供するという課題が本発明の基礎となっていた。付加的に残留ホルムアルデヒド含量は減少されるべきである。
それに応じて、冒頭に定義された成形材料が見出された。好ましい実施態様は従属請求項から得られる。
意外なことに、(PE−ろうと比較して)より脆いPP−ろうの使用は、より良好な加工性及び減少された残留ホルムアルデヒド含量をもたらす。
成分A)として、本発明による成形材料は、ポリオキシメチレンホモポリマー又はポリオキシメチレンコポリマー15〜99.94質量%、好ましくは30〜98質量%及び特に40〜90質量%を含有する。
そのようなポリマーは当業者には本来公知であり、かつ文献に記載されている。
かなり一般的に、これらのポリマーはポリマー主鎖中に繰返し単位−CHO−を少なくとも50mol%を有する。
ホモポリマーは一般的に、好ましくは適している触媒の存在で、ホルムアルデヒド又はトリオキサンの重合により製造される。
本発明の範囲内で、成分A)としてポリオキシメチレンコポリマー、特に、繰返し単位−CHO−に加えてさらに繰返し単位
Figure 2006524722
[式中、R〜Rは互いに独立して水素原子、C−〜C−アルキル基又は炭素原子1〜4個を有するハロゲン置換されたアルキル基であり、かつRは−CH−、CHO−、C−〜C−アルキル又はC−〜C−ハロゲンアルキル置換されたメチレン基又は相応するオキシメチレン基であり、かつnは0〜3の範囲内の値を有する]を50mol%まで、好ましくは0.1〜20mol%、特に0.3〜10mol%及び極めて特に好ましくは2〜6mol%有するものが好ましい。有利にはこれらの基は環状エーテルの開環によりコポリマー中へ導入されることができる。好ましい環状エーテルは、式
Figure 2006524722
[式中、R〜R及びnは前記の意味を表す]で示されるものである。単に例えば、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、1,2−ブチレンオキシド、1,3−ブチレンオキシド、1,3−ジオキサン、1,3−ジオキソラン及び1,3−ジオキセパンを環状エーテルとして挙げることができ、並びに線状のオリゴ−又はポリホルマール、例えばポリジオキソラン又はポリジオキセパンをコモノマーとして挙げることができる。
成分A)として同様に適しているのは、例えばトリオキサン、前記の環状エーテルの1つと、三番目のモノマー、好ましくは式
Figure 2006524722
[式中、Zは化学結合、−O−、−ORO−(R=C−〜C−アルキレン又はC−〜C−シクロアルキレン)である]で示される二官能性化合物との反応により製造されるオキシメチレンターポリマーである。
この種類の好ましいモノマーは、単に幾つかの例を挙げるために、エチレンジグリシド、ジグリシジルエーテル及びモル比2:1のグリシジル類(Glycidylen)及びホルムアルデヒド、ジオキサン又はトリオキサンからなるジエーテル並びにグリシジル化合物2molと炭素原子2〜8個を有する脂肪族ジオール1molとからなるジエーテル、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、シクロブタン−1,3−ジオール、1,2−プロパンジオール及びシクロヘキサン−1,4−ジオールのジグリシジルエーテルである。
前記のホモポリマー及びコポリマーの製造方法は当業者に公知であり、かつ文献に記載されているので、本明細書ではより詳細な記載は不必要である。
好ましいポリオキシメチレンコポリマーは、少なくとも150℃の融点及び5000〜300000、好ましくは7000〜250000の範囲内の分子量(質量平均値)Mを有する。
鎖末端にC−C−結合を有する、末端基の安定化されたポリオキシメチレンポリマーが、特に好ましい。
成分B)として、本発明による成形材料は無極性ポリプロピレンろうを0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%の量で含有する。ポリプロピレンろうは、一般的に、ろう様の性質を有し、相応して低い分子量を有するポリプロピレンであると理解される。
本発明によるろうB)は、2000〜60000(GPC及びポリスチレン標準を用いて)、好ましくは5000〜50000及び特に10000〜45000の平均分子量(質量平均)Mを有する。
本発明によるろうB)の軟化点は好ましくは、少なくとも140℃、好ましくは少なくとも150℃である、DIN EN 1427(環球法)により決定。
本発明によるろうB)の粘度はDIN 53018によれば170℃で、一般的に10〜5000mPas、好ましくは100〜3000mPasである。
本発明によるろうB)の密度はDIN 53479によれば、通常0.87〜0.92g/cm、好ましくは0.88〜0.91g/cmである。
好ましいPP−ろうB)は、いわゆるマイクロパウダーの形を有し、そのd50−値は1〜50μm、好ましくは5〜30μmである。
本発明の範囲内で無極性のPP−ろうは、Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry、第6版 見出語 6.1.5 Polar Polyolefin waxes、Verlag Chemie、2000)によれば、極性基(特にカルボキシル基及び/又はエステル基)が組み込まれていないろうであると理解される。
本発明によるPP−ろうB)の製造は、撹拌高圧オートクレーブ中で又は高圧管形反応器中で調節剤の使用下に行われることができる。撹拌高圧オートクレーブ中での製造が好ましい。本発明による方法に使用される撹拌高圧オートクレーブは本来公知であり、記載はUllmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry、第5版、見出語: Waxes、A 28巻、146頁以降、Verlag Chemie Weinheim、Basel、Cambridge、New York、Tokio、1996に見出される。それらの場合に、主に長さ/直径の比は5:1〜30:1、好ましくは10:1〜20:1の差になる。同様に使用可能な高圧管形反応器は同様にUllmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry、第5版、見出語: Waxes、A 28巻、146頁以降、Verlag Chemie Weinheim、Basel、Cambridge、New York、Tokio、1996に見出される。
別の製造法として普通であるのはUllmann(上記参照)によれば、より高いモル質量を有するポリプロピレンの解重合である。
商業的に入手可能なPP−ろうB)は、澄明な融成物をもたらし、かつ無極性溶剤中に可溶である、透明で無色ないし白色の粉末製品である。
好ましい製品は、Licowax(登録商標) PP、特にLicowax PP 230並びにPP 220及びLicowax VP PP-タイプ(Clariant GmbH社)及びCeridust(登録商標) VP 6071並びにHana Corporation社、大韓民国のLC 525 N、LC 502 N、LC 502 NC、LC 503 N、LC 503 NC-タイプである。
成分C)として、本発明による成形材料は、炭素原子10〜40個、好ましくは炭素原子16〜22個を有する飽和又は不飽和の脂肪族カルボン酸又は炭素原子2〜40個、好ましくは炭素原子2〜6個を有する脂肪族飽和のアルコール又はアミンの少なくとも1つのエステル又はアミド0.01〜5質量%、好ましくは0.09〜2質量%及び特に0.1〜0.7質量%を含有する。
カルボン酸は1又は2価であってよい。例としてペラルゴン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、マルガリン酸、ドデカン二酸、ベヘン酸及び特に好ましくはステアリン酸、カプリン酸並びにモンタン酸(炭素原子30〜40個を有する脂肪酸からなる混合物)を挙げることができる。
脂肪族アルコールは1〜4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、グリセリン及びペンタエリトリトールであり、その際にグリセリン及びペンタエリトリトールが好ましい。
脂肪族アミンは1〜3価であってよい。このため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、ジ(6−アミノヘキシル)アミンであり、その際にエチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンが特に好ましい。好ましいエステル又はアミドは相応してグリセリンジステアレート、グリセリントリステアレート、エチレンジアミンジステアレート、グリセリンモノパルミテート、グリセリントリラウレート、グリセリンモノベヘネート及びペンタエリトリトールテトラステアレートである。
多様なエステルもしくはアミド又はアミドと組み合わせたエステルの混合物も使用されることもでき、その際に混合比は任意である。
成分D)として、本発明による成形材料は、別の添加剤0〜80質量%、好ましくは0〜50質量%及び特に0〜40質量%を含有していてよい。
立体障害性フェノール類D1)として、フェノール環上に少なくとも1つの立体配置の要求の大きい基を有するフェノール構造を有する原則的に全ての化合物が適している。
好ましくは、例えば式
Figure 2006524722
で示される化合物が当てはまり、式中、次の意味を有する:
及びRはアルキル基、置換されたアルキル基又は置換されたトリアゾール基を表し、その際に基R及びRは同じか又は異なっていてよく、かつRはアルキル基、置換されたアルキル基、アルコキシ基又は置換されたアミノ基を表す。
挙げられた種類の酸化防止剤は例えばDE-A 27 02 661(US-A 4 360 617)に記載されている。
好ましい立体障害性フェノール類の別の群は、置換されたベンゼンカルボン酸から、特に置換されたベンゼンプロピオン酸から誘導される。
これらのクラスからの特に好ましい化合物は、式
Figure 2006524722
[式中、R、R、R及びRは互いに独立して、それらもまた置換されていてよいC〜C−アルキル基であり(それらの中の少なくとも1つは立体要求の大きい基である)、かつRは、主鎖中にC−O結合も有していてよい、炭素原子1〜10個を有する二価脂肪族基である]で示される化合物である。
これらの形に相当する好ましい化合物は、
Figure 2006524722
(Ciba-Geigy社のIrganox(登録商標) 245)
Figure 2006524722
(Ciba-Geigy社のIrganox(登録商標) 259)
である。
立体障害性フェノール類として全体として例示的に挙げることができる:
2,2′−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、ペンタエリトリトール−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]、ジステアリル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネート、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−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート、3,5−ジ−t−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−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2,6−ジ−t−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−t−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−t−ブチルフェノール)、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル−ジメチルアミン及びN,N′−ヘキサメチレン−ビス−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド。
特に有効であることが判明しており、故に好ましくは使用されるのは、2,2′−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェニル)、1,6−ヘキサンジオール−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]−プロピオネート(Irganox(登録商標) 259)、ペンタエリトリトール−テトラキス−[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート]及び特に好適であるCiba Geigy社の前記のIrganox(登録商標) 245である。
個々にか又は混合物として使用されることができる酸化防止剤(D1)は、成形材料A)〜D)の全質量に対して、0.005〜2質量%まで、好ましくは0.1〜1.0質量%の量で使用されることができる。
往々にして、フェノール性ヒドロキシ基に対してo−位の立体障害性基1個以下を有する立体障害性フェノール類が特に有利であることが判明している;特により長期間に亘る分散光中での貯蔵の際の色安定性の評価の場合に。
成分D2)として使用可能なポリアミドは本来公知である。半結晶質又は無定形の樹脂は使用されることができ、これらは例えばEncyclopedia of Polymer Science and Engineering、11巻、315〜489頁、John Wiley & Sons、Inc.、1988に記載されており、その際にポリアミドの融点は好ましくは225℃未満、好ましくは215℃未満である。
これらの例は、ポリヘキサメチレンアゼライン酸アミド、ポリヘキサメチレンセバシン酸アミド、ポリヘキサメチレンドデカン二酸アミド、ポリ−11−アミノウンデカン酸アミド及びビス−(p−アミノシクロヘキシル)−メタン−ドデカン酸ジアミド又はラクタム、例えば又はポリラウリンラクタムの開環により得られた生成物である。また、酸成分としてテレフタル酸又はイソフタル酸及び/又はジアミン成分としてトリメチルヘキサメチレンジアミン又はビス−(p−アミノシクロヘキシル)−プロパンをベースとするポリアミド並びに2つ又はそれ以上の前記のポリマー又はそれらの成分の共重合により製造されているポリアミドベース樹脂も適している。
特に適しているポリアミドとして、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及びアジピン酸をベースとする混合ポリアミドを挙げることができる。これらの一例は名称Ultramid(登録商標) 1 CでBASF株式会社から販売されている製品である。
別の適しているポリアミドは、Du Pont社から名称Elvamide(登録商標)で販売されている。
これらのポリアミドの製造は同様に前記の刊行物に記載されている。末端アミノ基と末端酸基との比は、出発化合物のモル比を変えることにより制御されることができる。
本発明による成形材料中のポリアミドの含分は、0.001〜2質量%、好ましくは0.005〜1.99質量%、より好ましくは0.01〜0.08質量%である。
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)及びエピクロロヒドリンからなる重縮合生成物の同時使用により、往々にして使用されるポリアミドの分散性は改善されることができる。
エピクロロヒドリン及びビスフェノールAからなるそのような縮合生成物は商業的に入手可能である。その製造方法は当業者に同様に公知である。重縮合物の商品名はフェノキシ(登録商標) (Union Carbide Corporation)もしくはEpikote(登録商標) (Shell社)である。重縮合物の分子量は幅広い範囲で変えることができ;原則的に商業的に入手可能なタイプは例外なく適している。
成分D3)として、本発明によるポリオキシメチレン−成形材料は、成形材料の全質量に対して、1つ又はそれ以上のアルカリ土類金属ケイ酸塩及び/又はアルカリ土類金属グリセロリン酸塩0.002〜2.0質量%、好ましくは0.005〜0.5質量%及び特に0.01〜0.3質量%を含有していてよい。ケイ酸塩及びグリセロリン酸塩の形成のためのアルカリ土類金属として、好ましくはカルシウム及び特にマグネシウムが優れていることが判明している。好都合にはグリセロリン酸カルシウム及び好ましくはグリセロリン酸マグネシウム及び/又はケイ酸カルシウム及び好ましくはケイ酸マグネシウムが使用され、その際にアルカリ土類金属ケイ酸塩として、特に式
Me ・ x SiO ・ n H
により記載されるものが好ましく、式中、
Meはアルカリ土類金属、好ましくはカルシウム又は特にマグネシウムであり、
xは1.4〜10、好ましくは1.4〜6の数であり、かつ
nは0に等しいか又は0を上回り、好ましくは0〜8の数である。
化合物D)は有利には微細に粉砕された形で使用される。100μm未満、好ましくは50μm未満の平均粒度を有する製品が特に好適である。
好ましくはケイ酸カルシウム及びケイ酸マグネシウム及び/又はグリセロリン酸カルシウム及びグリセロリン酸マグネシウムが使用され、例えば次の特性データにより詳細に個々に記載されることができる:
ケイ酸カルシウムもしくはケイ酸マグネシウム:
CaOもしくはMgO含量:4〜32質量%、好ましくは8〜30質量%及び特に12〜25質量%、
SiO:CaOもしくはSiO:MgOの比(mol/mol):1.4〜10、好ましくは1.4〜6及び特に1.5〜4、
かさ質量:10〜80g/100ml、好ましくは10〜40g/100ml及び
平均粒度:100μm未満、好ましくは50μm未満及び
グリセロリン酸カルシウムもしくはグリセロリン酸マグネシウム:
CaOもしくはMgO含量:70質量%を上回る、好ましくは80質量%を上回る
強熱残渣:45〜65質量%
融点:300℃を上回る及び
平均粒度:10μm未満、好ましくは50μm未満。
成分D4)として、本発明による成形材料は、一般式
Figure 2006524722
[式中、R、R及びRは同じか又は異なり、かつその都度水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールアルキルオキシ基又は置換又は非置換のアミン基であるが、但し、少なくとも1つの基R、R及びRは置換又は非置換のアミン基である]で示される少なくとも1つの化合物を0〜3質量%、好ましくは0.05〜3質量%、特に0.09〜2質量%及び極めて特に好ましくは0.1〜1質量%を含有していてよい。
好ましい成分D4)として、一般式
Figure 2006524722
で示される化合物を挙げることができ、式中、R、R及びRは同じか又は異なり、かつその都度水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールアルキルオキシ基又は置換又は非置換のアミン基であるが、但し、基R、R及びRの少なくとも1つは置換又は非置換のアミン基であり、かつ少なくとも1つの基R、R又はRは場合により置換されていてよい芳香族C〜C20−基から形成されている。
ハロゲン原子は、例えば塩素又は臭素から、かつ好ましくは塩素からなる。
アルキル基の例は炭素原子1〜6個、好ましくは炭素原子1〜4個を有するものである。
アルコキシ基の例は炭素原子1〜6個、好ましくは炭素原子1〜4個を有するものである。
フェニル基、ナフチル基及びフルオレニル基はアリール基として好ましく、かつフェニルアルキルオキシ基、特にベンジルオキシ基又はフェニルエチルオキシ基は、アリールアルキルオキシ基として好ましい。
置換されたアミノ基の置換基の例は、炭素原子1〜6個を有する低級アルキル基、例えばメチル基、エチル基、ブチル基又はヘキシル基、フェニル基、炭素原子3〜6個を有する低級アルケニル基、例えばアリル基又はヘキセニル基、炭素原子1又は2個を有するヒドロキシアルキル基、例えばヒドロキシメチル基又はヒドロキシエチル基、及び炭素原子3〜6個を有するシアンアルキル基、例えばシアンエチル基又はシアンブチル基を含む。
アミン置換され、かつ芳香族置換されたトリアジンの例は、2,4−ジアミノ−6(o,p,m)クロロフェニルトリアジン、2−アミノ−4−クロロ−6−フェニルトリアジン、2−アミノ−4,6−ジフェニルトリアジン、2,4−ジアミノ−6−ナフチルトリアジン、2,4−ジアミノ−6−フルオレニルトリアジン、2,4−ジアミノ−6(o,m,p)アルキルフェニルトリアジン、その際にメチル基が置換基として好ましい、2,4−ジアミノ−6(o,m,p)メトキシフェニルトリアジン及び2,4−ジアミノ−6(o,m,p)カルボキシル−フェニルトリアジン、N−フェニルメラミン、N,N′−ジフェニルメラミンを含み、その際にベンゾグアナミン、すなわち2,4−ジアミノ−6−フェニル−sym−トリアジン及び2,4−ジアミノ−6−ベンジルオキシ−sym−トリアジンが特に好ましい。
特に好ましい成分D4)は、置換された(置換されていない)アミノ基から形成されており、及び/又は芳香族基R、R又はRが少なくとも1つのフェニル環からなる少なくとも2つの基R、R又はRを有する。
極めて特に好ましくは成分D4)はベンゾグアナミンからなる。
製造方法は当業者に公知であるので、このためにさらなる詳細は不必要である。
別の成分D5)として、本発明による成形材料は、成核剤を0.0001〜3質量%、好ましくは0.001〜1質量%及び特に0.01〜0.3質量%含有していてよい。
成核剤として、全ての公知化合物、例えばメラミンシアヌレート、ホウ素化合物、例えば窒化ホウ素、ケイ酸、顔料、例えばHeliogenblau(登録商標)(銅フタロシアニン顔料;BASF株式会社の登録商標)が当てはまる。
好ましい成核剤は、組成Mg[(OH)/Si10]又は3 MgO ・ 4 SiO ・ HOの水和されたケイ酸マグネシウムであるタルクである。これらのいわゆる三層−フィロケイ酸塩は、小葉状の外観を有し、三斜晶系、単斜晶系又は斜方晶系の結晶構造を有する。別の微量元素についてはMn、Ti、Cr、Ni、Na及びKが存在していてよく、その際にOH−基は部分的にフッ化物により置換されていてよい。
特に好ましくはタルクが使用され、その粒度の100%が<20μmである。粒度分布は通常、沈降分析により測定され、かつ好ましくは次の通りである:
<20μm 100質量%
<10μm 99質量%
<5μm 85質量%
<3μm 60質量%
<2μm 43質量%。
そのような製品は、Micro-Talc I.T. extra(Norwegian Talc Minerals社)として商業的に入手可能である。
成分D5)として、本発明による成形材料は、成核剤として少なくとも1つの分枝鎖状の又は架橋されたポリオキシメチレンコポリマーを0.01〜3質量%、好ましくは0.1〜1.0質量%及び特に0.1〜0.6質量%含有していてよい。
本発明による分枝鎖状の又は架橋されたポリオキシメチレンは、
a)A)で前記されたモノマー、好ましくはトリオキサンと、これらのモノマー、好ましくはトリオキサンと共重合可能で多官能性に反応する少なくとも1つの化合物及び場合によりトリオキサンと共重合可能で単官能性に反応する少なくとも1つの化合物との共重合によるか、又は
b)側位又は鎖上にある(seiten- oder kettenstaendigen)官能基を有する線状ポリオキシメチレン上でその後に実施される分枝反応又は架橋反応によるか、又は
c)A)で前記されたモノマー、好ましくはトリオキサンと、これらのモノマー、好ましくはトリオキサンと共重合可能で単官能性に反応する少なくとも1つの化合物及び分枝鎖状の又は架橋されたポリエーテルとの共重合によるかもしくは線状ポリオキシメチレンと分枝鎖状の又は架橋されたポリエーテルとの反応により
得られることができる。そのようなポリマーは例えばDE-A 22 33 143、DE 21 01 817、DE-A 21 66 377及びDE-A 21 50 038から得られることができる。
成分D5)として特に適しているのは、例えばトリオキサン、A)で前記された環状エーテルの1つと、第三のモノマー、好ましくは式
Figure 2006524722
[式中、Zは化学結合、−O−、−ORO−(R=C−〜C−アルキレン又はC−〜C−シクロアルキレン)である]で示される二官能性化合物との反応により、製造されるオキシメチレンターポリマーである。
この種類の好ましいモノマーは、単に幾つかの例を挙げるために、エチレンジグリシド、ジグリシジルエーテル及びモル比2:1のグリシジル類及びホルムアルデヒド、ジオキサン又はトリオキサンからのジエーテル並びにグリシジル化合物2molと炭素原子2〜8個を有する脂肪族ジオール1molとからなるジエーテル、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、シクロブタン−1,3−ジオール、1,2−プロパンジオール及びシクロヘキサン−1,4−ジオールのジグリシジルエーテルである。
本発明により使用される分枝鎖状の又は架橋されたポリオキシメチレンは、ISO 11 33による190℃の温度及び2.16kgの負荷で0.1〜80cm/10min、好ましくは0.5〜50cm/10minのメルトインデックスMVRを有する。0.8〜40cm/10minのメルトインデックスを有する分枝鎖状の又は架橋されたポリオキシメチレンが極めて特に適している。
50質量%まで、好ましくは5〜40質量%の量の充てん剤として、例えばチタン酸カリウム−ウィスカー、炭素繊維及び好ましくはガラス繊維を挙げることができ、その際にガラス繊維は例えば、5〜200μm、好ましくは8〜50μmの直径を有するアルカリの乏しいE−ガラスからなる、ガラス織布、−マット、−不織布及び/又はガラス絹糸ロービング又はチョップトガラス絹糸の形で使用されることができ、その際に繊維状充てん剤はそれらの配合後に好ましくは0.05〜1mm、特に0.1〜0.5mmの平均長を有する。
他の適している充てん剤は、例えば、好ましくは粉砕された形の、炭酸カルシウム又はガラスビーズ又はこれらの充てん剤の混合物である。
別の添加剤として、50質量%まで、好ましくは0〜40質量%の量で、耐衝撃性を改良するポリマー(以下にゴム弾性ポリマー又はエラストマーとも呼ぶ)を挙げることができる。
好ましい種類のそのようなエラストマーはいわゆるエチレン−プロピレン(EPM)もしくはエチレン−プロピレン−ジエン−(EPDM)−ゴムである。
EPM−ゴムは一般的に事実上二重結合をもはや有しないのに対して、EPDM−ゴムは炭素原子100個当たり二重結合1〜20個を有していてよい。
EPDM−ゴム用のジエン−モノマーとして、例えば共役ジエン、例えばイソプレン及びブタジエン、炭素原子5〜25個を有する非共役ジエン、例えばペンタ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,4−ジエン、ヘキサ−1,5−ジエン、2,5−ジメチルヘキサ−1,5−ジエン及びオクタ−1,4−ジエン、環状ジエン、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及びジシクロペンタジエン並びにアルケニルノルボルネン、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−メタリル−5−ノルボルネン、2−イソプロペニル−5−ノルボルネン及びトリシクロジエン、例えば3−メチル−トリシクロ(5.2.1.0.2.6)−3,8−デカジエン又はそれらの混合物を挙げることができる。ヘキサ−1,5−ジエン、5−エチリデン−ノルボルネン及びジシクロペンタジエンが好ましい。EPDM−ゴムのジエン含量は、ゴムの全質量に対して、好ましくは0.5〜50質量%、特に1〜8質量%である。
EPDM−ゴムは、別のモノマーで、例えばグリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸エステル及び(メタ)アクリルアミドでグラフトされていてもよい。
好ましいゴムの別の群は、エチレンと(メタ)アクリル酸のエステルとのコポリマーである。付加的にゴムはさらにエポキシ基を有するモノマーを含有していてよい。これらのエポキシ基を有するモノマーは好ましくは、モノマー混合物への一般式I又はIIのエポキシ基を有するモノマーの添加によりゴム中へ組み込まれ、
Figure 2006524722
その際にR〜R10は水素又は炭素原子1〜6個を有するアルキル基を表し、かつmは0〜20の整数であり、gは0〜10の整数であり、かつpは0〜5の整数である。
好ましくは基R〜Rは水素を表し、その際にmは0又は1を表し、かつgは1を表す。相当する化合物はアリルグリシジルエーテル及びビニルグリシジルエーテルである。
式IIの好ましい化合物は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸のエポキシ基を有するエステル、例えばグリシジルアクリレート及びグリシジルメタクリレートである。
有利にはコポリマーは、エチレン50〜98質量%、エポキシ基を有するモノマー0〜20質量%並びに(メタ)アクリル酸エステル残余量からなる。
特に好ましくは、
エチレン 50〜98質量%、特に55〜95質量%、
グリシジルアクリレート及び/又はグリシジルメタクリレート、(メタ)アクリル酸及び/又は無水マレイン酸 0.1〜40質量%、特に0.3〜20質量%及び
n−ブチルアクリレート及び/又は2−エチルヘキシルアクリレート 1〜50質量%、特に10〜40質量%
からなるコポリマーである。
アクリル酸及び/又はメタクリル酸の別の好ましいエステルはメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル及びイソブチルもしくはt−ブチルエステルである。
それらに加えてビニルエステル及びビニルエーテルもコモノマーとして使用されることができる。
前記のエチレンコポリマーは、本来公知の方法により、好ましくは高圧及び高められた温度下でのランダム共重合により製造されることができる。相応する方法は一般的に公知である。
好ましいエラストマーはエマルションポリマーでもあり、それらの製造は例えばBlackley、モノグラフ“Emulsion Polymerization”に記載されている。使用可能な乳化剤及び触媒は本来公知である。
原則的に、均質に構成されたエラストマー又はしかしシェル構成を有するものが使用されることができる。シェル状の構成はとりわけ個々のモノマーの添加順序により決定され;ポリマーのモルホロジーもこの添加順序の影響を受ける。
代理的にのみ、ここではエラストマーのゴム部分の製造のためのモノマーとして、アクリレート、例えばn−ブチルアクリレート及び2−エチルヘキシルアクリレート、相応するメタクリレート、ブタジエン及びイソプレン並びにそれらの混合物を挙げることができる。これらのモノマーは、別のモノマー、例えばスチレン、アクリロニトリル、ビニルエーテル及び別のアクリレート又はメタクリレート、例えばメチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート及びプロピルアクリレートと共重合されることができる。
エラストマーの軟質相又はゴム相(0℃未満のガラス転移温度を有する)は、コア、外側のエンベロープ又は中央のシェル(2よりも多いシェル構成を有するエラストマーの場合)であってよく;複数のシェルのエラストマーの場合に複数のシェルはゴム相からなっていてもよい。
ゴム相に加えてさらに1つ又はそれ以上の硬質成分(20℃を上回るガラス転移温度を有する)がエラストマーの構成に関与している場合には、これらは一般的に、主モノマーとしてスチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、a−メチルスチレン、p−メチルスチレン、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステル、例えばメチルアクリレート、エチルアクリレート及びメチルメタクリレートの重合により製造される。それらに加えて、ここでもより少ない含分の別のコモノマーが使用されることができる。
幾つかの場合に、表面上に反応性基を有するエマルションポリマーを使用することが有利であることが判明している。そのような基は、例えばエポキシ基、アミノ基又はアミド基並びに、一般式
Figure 2006524722
で示されるモノマーの同時使用により導入されることができる官能基であり、
その際に置換基は次の意味を有していてよい:
15は水素又はC−〜C−アルキル基であり、
16は水素、C−〜C−アルキル基又はアリール基、特にフェニルであり、
17は水素、C−〜C10−アルキル−、C−〜C12−アリール基又は−OR18であり、
18は、場合によりO−又はN−含有基で置換されていてよい、C−〜C−アルキル−又はC−〜C12−アリール基であり、
Xは化学結合、C−〜C10−アルキレン基又はC〜C12−アリーレン基であるか、又は
Figure 2006524722
であり、
YはOZ又はNH−Zであり、かつ
ZはC〜C10−アルキレン基又はC〜C12−アリーレン基である。
EP-A 208 187に記載されたグラフトモノマーも、表面上への反応性基の導入に適している。
別の例として、さらにアクリルアミド、メタクリルアミド及びアクリル酸又はメタクリル酸の置換されたエステル、例えば(N−t−ブチルアミノ)エチルメタクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)エチルアクリレート、(N,N−ジメチルアミノ)メチルアクリレート及び(N,N−ジエチルアミノ)エチルアクリレートを挙げることができる。
さらにゴム相の粒子は架橋されていてもよい。架橋剤として作用するモノマーは、例えばブタ−1,3−ジエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ブタンジオールジアクリレート及びジヒドロジシクロペンタジエニルアクリレート並びにEP-A 50 265に記載された化合物である。
さらに、いわゆるグラフト架橋するモノマー(graftlinking monomers)、すなわち、重合の際に異なる速度で反応する2つ又はそれ以上の重合性二重結合を有するモノマーも使用されることができる。好ましくは、少なくとも1つの反応性基がその他のモノマーとほぼ同じ速度で重合するのに対して、他の反応性基(又は複数の反応性基)が例えば明らかによりゆっくりと重合する化合物が使用される。異なる重合速度はゴム中の不飽和二重結合の特定の含分を必然的に伴う。引き続いてそのようなゴムに別の相がグラフトされる場合には、ゴム中に存在している二重結合は少なくとも部分的に、化学結合の形成下にグラフトモノマーと反応し、すなわちグラフトされる相は少なくとも部分的に化学結合を介してグラフトベースと結合されている。
そのようなグラフト架橋するモノマーの例は、アリル基を有するモノマー、特にエチレン系不飽和カルボン酸のアリルエステル、例えばアリルアクリレート、アリルメタクリレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネート又はこれらのジカルボン酸の相応するモノアリル化合物である。それらに加えて、多数の別の適しているグラフト架橋するモノマーがあり;より詳しい詳細については、ここでは例えば米国特許(US-PS)第4 148 846号明細書を指摘することができる。
一般的に、成分D)のこれらの架橋するモノマーの含分は、D)に対して、5質量%まで、好ましくは3質量%以下である。
次に、幾つかの好ましいエマルションポリマーを挙げることができる。まず最初に、ここでは、次の構成を有する、コア及び少なくとも1つの外側のシェルを有するグラフトポリマーを挙げることができる:
Figure 2006524722
複数のシェル構成を有するグラフトポリマーの代わりに、ブタ−1,3−ジエン、イソプレン及びn−ブチルアクリレート又はそれらのコポリマーからなる、均質な、すなわち1つのシェルのエラストマーも使用されることができる。これらの生成物はまた、架橋するモノマー又は反応性基を有するモノマーの同時使用により製造されることができる。
記載されたエラストマーD)は、他の常法に従って、例えば懸濁重合により、製造されることもできる。
別の適しているエラストマーとして例えば、例えばEP-A 115 846、115 847並びにEP-A 117 664に記載されているような、熱可塑性ポリウレタンを挙げることができる。
もちろん前記のゴムタイプの混合物も使用されることができる。
本発明による成形材料はさらに別の常用の添加剤及び加工助剤を含有していてよい。例示的にのみ、ここではホルムアルデヒドを捕捉するための添加剤(ホルムアルデヒド−スカベンジャー)、メラミンホルムアルデヒド縮合物(MFK)、可塑剤、接着促進剤(Haftvermittler)及び顔料を挙げることができる。そのような添加剤の含分は一般的に0.001〜5質量%の範囲内である。
本発明による熱可塑性成形材料の製造は本来公知の方法で成分の混合により行われるので、ここでは詳細な記載は不必要である。有利には成分の混合は押出機上で行われる。
成分B)並びに場合により成分C)は、好ましい一製造形において好ましくは室温でA)のグラニュールに塗布され、引き続いて押し出されることができる。
前記成形材料からは、全ての種類の成形体(また半製品、シート、フィルム及びフォーム)が製造されうる。前記成形材料は、良好な機械的性質及び加工並びに熱安定性と同時に極めて僅かな残留ホルムアルデヒド含量に傑出している。故にそのような成形材料からなる成形体は特に、押しボタン、埋込み取っ手(Griffmulden)、スライドルーフフレーム(Schiebedachrahmen)、スピーカーグリル、サニタリー装備品部材(Sanitaerarmaturteile)、ビデオカセット、おもちゃ部品、窓及び窓取り付け具、クリップ、締結要素、スナップコネクタ(Schnappverbindungen)、ドアソケット(Kugelschalen)、タンク内部構造物部材、歯車、案内要素、輸送ベルト、搬送装置、スプレーバルブ、エスプレッソマシン用の浸漬ユニット(Brueheinheiten)、コーヒーマシン、継ぎ手(Gelenke)、ローラー、軸受け、スライドレール、ポンプ部材及びフィルターハウジング、駆動部(Antriebe)、ばね要素及び止め具要素、巻き枠、切換えローラー(Umlenkrollen)、ギア部材、振り子支持材としての使用に適している。
実施例
次の成分を使用した:
成分A/1
トリオキサン97.3質量%及びブタンジオールホルマール2.7質量%からなるポリオキシメチレンコポリマー。生成物はさらに、未反応トリオキサン約3質量%及び熱的に不安定な含分5質量%を含有していた。熱的に不安定な含分の分解後に、コポリマーは7〜8cm/10minのメルト体積流量(ISO 1133による、190℃ 2.16kg)を有していた。
成分A/2
MVR 25〜29cm/10min(ISO 1133による、190℃、2.16kg)を有するPOM−コポリマー。
成分B/1)
Licowax(登録商標) PP 230 P(Clariant GmbH社のPP−ろう、DIN EN 1427による軟化点160〜166℃、DIN 53018による170℃での粘度 約1700mPas;M 約10000〜12000g/mol、M 約30000〜45000g/mol)GPC(ポリスチレン標準)による。
成分B/2)(比較のため)
Licowax(登録商標) PED 191(Clariant社の酸化されたPE−ろう; DIN 51801/2による滴点120〜125℃、DIN 53018による140℃での粘度 約1800mPas)。
成分C)
Cognis社のLoxiol(登録商標) P 1206(グリセリンジステアレート)
成分D1)
Ciba社のIrganox(登録商標) 245:
Figure 2006524722
成分D2)
カプロラクタム、ヘキサメチレンジアミン、アジピン酸及びプロピオン酸(分子量調節剤として)からUS-A 3 960 984の例5−4に従って製造された("PA-dicapped")、約3000g/molの分子量を有するポリアミド−オリゴマー。
成分D3)
次の特性を有する合成のケイ酸Mg(Ambosol(登録商標) PQ France社):
MgO含量 ≧14.8質量%
SiO含量 ≧59質量%
SiO:MgO比 2.7mol/mol
かさ密度 20〜30g/100m
強熱減量 <25質量%。
成分D4)
Figure 2006524722
成分D5)
タルク(Mikro-Talc I.T. Extra)
粒度<20μm 100%
粒度<10μm 99%
粒度< 5μm 85%
粒度< 3μm 60%
粒度< 2μm 43%
沈降分析により測定。
成分D6)
DE-A 25 40 207の例1によるメラミン−ホルムアルデヒド−縮合物(MFK)。
成形材料の製造のために、成分A)を、表中に記載された量の成分B)〜D)とドライミキサー中で23℃の温度で混合した。こうして得られた混合物を、脱気装置を備えた二軸スクリュー押出機 (Werner & Pfleiderer社のZSK 30もしくはZSK 53)中で導入し、230℃で均質化し、脱気し、均質化された混合物をノズルを通してストランドとしてプレスしかつ造粒するか、もしくはノズルを通して球−/レンズ形に水中で造粒した。
熱安定性の試験のために測定した:
GV N:窒素下で222℃に2時間加熱した際のグラニュール1.2gからの試料の質量損失[%]。
GV 空気:空気下で222℃に2時間加熱した際のグラニュール1.2gからの試料の質量損失[%]。
残留ホルムアルデヒド含量を、次の後脱気後に測定した:
POM 5kgを、塔式乾燥器中で145℃で、0.6m/sの空気−流量を用いて12 l/hの体積流量及び空気1kg当たり50gの水蒸気量で5時間に亘り向流中で処理した。
ホルムアルデヒド放出をVDA 275により標準試験体で測定した。
グラニュール中のホルムアルデヒド含量を、次のように測定した:
250mlすり合わせエルレンマイヤーフラスコ中に、完全脱塩水70mlを装入し、調査すべき試料50gを加えて秤量した。その後、エルレンマイヤーフラスコに清浄な還流冷却器を取り付け、予熱した電磁撹拌機で撹拌しながら迅速に沸騰加熱した。50分後、迅速に冷却し、Metrohm-Titroprozessor 682でユーザ法1及び2でホルムアルデヒド含量を測定した。
n/10カセイソーダ液(5ml)及びn/10硫酸を用いて、正確にpH 9.4に調節し、亜硫酸ナトリウム溶液5mlを添加し、短い反応時間後にn/10硫酸を用いてpH 9.4に逆滴定した。
残留ホルムアルデヒド含量の計算を、
FAの質量[mg]=消費(HSO)×2×濃度(HSO)×質量(ホルムアルデヒド)
FA−含量[%]=FAの質量[mg]/秤量分[g、POM−グラニュール]×(1000000/1000) (亜硫酸ナトリウム溶液=NaSO 136g+完全脱塩水1.000g)
FA=ホルムアルデヒド
により行った。
サイクル時間のキャラクタリゼーション
射出成形における非の打ち所のない成形部材の製造のために少なくとも必要なサイクル時間(“最小サイクル時間”)を測定するために、成形部材を、500kNの型締力及び18mmのスクリュー直径を有する型式Arburg Allrounder 270 Sの射出成形装置上で製造した。成形部材は、14mmの高さ、13.6mmの外径及び1mmの壁厚を有する、底で片側で閉じた円筒形ビーカーである。射出成形−条件:
・ 材料温度 200℃
・ 金型表面温度 90℃
・ スクリュー前進速度 60mm/s
・ 材料クッション 5mm
・ 射出時間 0.4s
・ 後加圧時間 3s
・ 射出圧 700bar
・ 後加圧 400bar
・ 動圧 50bar。
最小サイクル時間の算出のために、冷却時間を、25sから出発して段階的に0.5sだけ短縮した。極めて短い冷却時間で成形部材の底は成形部材の離型後に凸形の湾曲を有するので、下に向かって底で水平な台に合わされた成形部材は側方にひっくり返った、すなわちそれらの長軸はもはや台表面に対して垂直ではなかった。最小サイクル時間は、成形部材が、視覚的に観察する際にひっくり返ることのなく台表面に合わされることができた、すなわち部材が安定しており、それらの長軸が合わされた後に台表面に垂直であった最短のサイクル時間に相当する。
靭性の評価のために、ISO 527による+23℃での引張試験の公称破断伸び及びISO 179/1eA(f)による+23℃でのシャルピーノッチ付き衝撃強さ並びにISO 179/1eUによるシャルピー衝撃強さ(ノッチなし)を採用した。
成形材料の組成及び測定の結果は表から得られることができる。
B)〜D)が記載されており、その際にA/1又はA/2の量はその都度100質量%に対する差である。
Figure 2006524722
Figure 2006524722
Figure 2006524722

Claims (10)

  1. 熱可塑性成形材料において、
    A)ポリオキシメチレンホモポリマー又はポリオキシメチレンコポリマー 15〜99.94質量%
    B)無極性ポリプロピレンろう 0.05〜10質量%、
    C)炭素原子10〜40個を有する飽和又は不飽和の脂肪族カルボン酸と炭素原子2〜40個を有する脂肪族飽和のアルコール又はアミンとの少なくとも1つのエステル又はアミド0.01〜5質量%、
    D)その他の添加剤 0〜80質量%、
    を含有しており、その際に成分A)〜D)の質量百分率の総和は常に100%である、
    ことを特徴とする、熱可塑性成形材料。
  2. 成分Bが、少なくとも140℃のDIN EN 1427(環球法)による軟化点を有する、請求項1記載の熱可塑性成形材料。
  3. 成分B)が、10〜5000mPasのDIN 53018による170℃での粘度[mPas]を有する、請求項1又は2記載の熱可塑性成形材料。
  4. 成分B)が、2000〜60000の平均分子量(質量平均)Mを有する(ポリスチレン標準を用いるGPCによる)、請求項1から3までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
  5. D1)立体障害性フェノール 0.005〜2質量%又は
    D2)ポリアミド 0.001〜2質量%又は
    D3)アルカリ土類金属ケイ酸塩又はアルカリ土類金属−グリセロリン酸塩 0.002〜2質量%
    又はそれらの混合物を含有している、請求項1から4までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
  6. D4)一般式
    Figure 2006524722
    [式中、R、R及びRは同じか又は異なり、かつその都度水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールアルキレンオキシ基を表すが、但し、基R、R及びRの少なくとも1つは置換又は非置換のアミン基である]で示される少なくとも1つの化合物0.05〜3質量%
    を含有している、請求項1から5までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
  7. D5)分枝鎖状のポリオキシメチレン又はタルク又はそれらの混合物の群から選択される成核剤0.01〜3質量%
    を含有している、請求項1から6までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
  8. 成分D4)が、一般式
    Figure 2006524722
    [式中、R、R及びRは同じか又は異なり、かつその都度水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールアルキルオキシ基又は置換又は非置換のアミン基を表すが、但し、基R、R及びRの少なくとも1つは置換又は非置換のアミン基であり、かつ少なくとも1つの基R、R、又はRは場合により置換されていてよい芳香族C〜C20−基から構成されている]で示される化合物からなる、請求項1から7までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料。
  9. 繊維、シート及び成形体の製造のための、請求項1から8までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料の使用。
  10. 請求項1から8までのいずれか1項記載の熱可塑性成形材料から製造された、成形体。
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