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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polyoxymethylene
thermoplastic polyurethane
weight
polyurethane
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Aasaa Furetsukusuman Junia Edomando
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
Application filed by EI Du Pont de Nemours and Co filed Critical EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication of JPH0375574B2 publication Critical patent/JPH0375574B2/ja
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Description

【発明の詳现な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、䟋倖的な耐衝撃性をも぀、ある皮の
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、䞀般に、ホルムアルデヒドの
ホモポリマヌたたはホルムアルデヒドの環匏オリ
ゎマヌ、たずえば、トリオキサンのホモポリマヌ
それらの末端基ぱステル化たたぱヌテル化
により末端キダツプされおいる、ならびにホル
ムアルデヒドたたはその環匏オリゎマヌず䞻鎖䞭
に少なくずも個の隣接炭玠原子をも぀オキシア
ルキレン基ずのコポリマヌ前蚘コポリマヌの末
端基はヒドロキシル末端基をも぀か、あるいぱ
ステル化たたぱヌテル化により末端キダツプさ
れおいるこずができるを包含するず理解すべき
である。コモノマヌの比率は、20重量たでであ
るこずができる。比范的高い分子量、すなわち、
20000〜100000のポリオキシメチレンに基づく組
成物は、熱可塑性材料を甚いるずき普通に採甚さ
れおいる技術、たずえば、圧瞮成圢、射出成圢、
抌出、ブロヌ成圢、回転成圢、溶融玡糞、スタン
ピングおよび熱成圢のいずれかによる半仕䞊げ補
品および仕䞊補品の補造においお有甚である。こ
のような組成物から䜜られた仕䞊げ補品は、きわ
めお望たしい物理的性質、たずえば、高い剛性、
匷さ、化孊的安定性および溶媒抵抗性を有する。
しかしながら、ある甚途においおは、埓来、普通
のポリオキシメチレン組成物で可胜であ぀たより
も倧きな耐衝撃性を埗るこずが望たしいであろ
う。 米囜特蚱第2993025号1961幎月18日、
Alsup et al.米囜特蚱第3027352号1962幎
月27日、Walling et al.米囜特蚱第3743614号
1973幎月日、Wolters et al.米囜特蚱第
3787353号1974幎月22日、Isii et al.米囜
特蚱第3960984号1976幎月日、Kohan
および米囜特蚱第4098843号1978幎月日、
Johnsonのすべおは、ホモポリマヌおよびコポ
リマヌにの䞡者に基づく、皮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
る皮々の技術を開瀺しおいる。米囜特蚱第
2993025号は、ポリオキシメチレン組成物を合成
ポリアミドず配合するこずにより安定化するこず
を開瀺しおいる。米囜特蚱第3027352号は、ある
皮のポリオキシメチレンコポリマヌ組成物の熱安
定性が察応するホモポリマヌに比范しお改良され
るこずを開瀺しおいる。米囜特蚱第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
合物ずアルキル−ヒドロキシルプニル−カ
ルボン酞およびポリオヌルの゚ステルずの組み合
わせず配合するこずにより安定化するこずを開瀺
しおいる。米囜特蚱第3787353号は、ポリオキシ
メチレン組成物を匏NHCOCH2、匏䞭
は炭化氎玠基であり、はシアノたたはカルバ
モむル基であり、そしおは〜である、の化
合物ず配合するこずにより安定化するこずを開瀺
しおいる。米囜特蚱第3960984号は、ポリオキシ
メチレン組成物をアミドオリゎマヌず配合するこ
ずにより安定化するこずにより安定化するこずを
開瀺しおいる。米囜特蚱第4098843号は、ポリオ
キシメチレン組成物をある担䜓暹脂䞭のポリアミ
ドの分散物ず配合するこずにより安定化するこず
を開瀺しおいる。 䞊に匕甚した特蚱に蚘茉されおいるポリオキシ
メチレン組成物は、本発明に埓぀お倉性しお䟋倖
的な耐衝撃性によ぀お特城づけられる組成物にす
るこずができる。 皮々の添加剀をポリオキシメチレン組成物ず䞀
緒に䜿甚しお、このような組成物の靱性および耐
衝撃性が改良された。本発明においお到達された
䟋倖的な皋床の耐衝撃性は、これたで達成されお
きおいない。さらに、本発明の組成物は、このよ
うな組成物の他の望たしい性質を最小に犠牲にし
お、䟋倖的な皋床の耐衝撃性を達成した。 米囜特蚱第3795715号1974幎月日、
Cherdon et al.は、ポリオキシメチレン組成物
を0.1〜10重量郚の1000〜1000000の平均分
子量、ポリオキシメチレンの結晶融点より
䜎い軟化枩床、および−120〜30℃の二次
転移枩床を有するポリマヌず配合するこずによ
り、ポリオキシメチレン組成物の耐衝撃性を改良
するこずを蚘茉しおおり、埌者のポリマヌは盎埄
0.1〜ミクロンの粒子の圢態で存圚する。この
ようなコポリマヌは、ポリ゚チレン、゚チレン
プロピレンコポリマヌ、メトアクリル酞゚ス
テルのホモポリマヌたたはコポリマヌ、およびビ
ニル゚ステルのホモポリマヌたたはコポリマヌを
包含する。萜錘衝撃詊隓により枬定した適床の改
良が開瀺されおいる。 米囜特蚱第4277577号1981幎月日、Burg
et al.は、䞊の米囜特蚱第3795715号に開瀺さ
れおいるものに類䌌するが、ただしセグメント化
熱可塑性コポリ゚ステルたたはポリりレタンであ
るこずができる第ポリマヌの0.001〜20重量
たでをも含有する、ポリオキシメチレン組成物を
開瀺しおいる。 米囜特蚱第3850873号1974幎11月26日、
Wurmb et al.は、ガラス繊維匷化ポリオキシ
メチレン組成物を0.5〜10重量の高分子量のポ
リりレタンず配合するこずにより、前蚘組成物の
物理的性質耐衝撃性を包含するを改良するこ
ずを開瀺しおいる。ポリりレタンは、぀の実斜
䟋を陀いお明確にされおいない。耐衝撃性の適床
の改良が開瀺されおいる。 米囜特蚱第1381106号1975幎月22日は、
少なくずも100000の分子量の匟性タヌポリマヌを
ポリオキシメチレンブロツクコポリマヌずりレタ
ン、りレむド、チオりレタンたたはチオりレむド
の結合を介しお共重合するこずにより、ポリオキ
シメチレンブロツクコヌポリマヌの耐衝撃性を改
良するこずを開瀺しおいる。 米囜特蚱第3476832号1969幎11月日、
Pritchardは、熱可塑性オキシメチレンポリマ
ヌを、20重量たでの℃以䞋のガラス転移枩床
を有するゎム状ポリマヌ材料ず配合するこずによ
り、前蚘オキシメチレンポリマヌの耐衝撃性を改
良するこずを開瀺しおいる。奜たしくは、ゎム状
材料は、20ミクロン以䞋の小さい平均盎埄の粒子
ずしお分散しおいる。熱可塑性ポリりレタンは述
べられおいず、そしお耐衝撃性の適床のみの増加
が報告されおいる。 米囜特蚱第3642940号1972幎月15日、Burg
et al.は、ポリオキシメチレン成圢甚組成物
を、匟性ポリマヌず硬質ポリマヌずの盞組成物
ず配合するこずにより、ポリオキシメチレン成圢
甚組成物の耐衝撃性を改良するこずを開瀺しおい
る。熱可塑性ポリりレタンは、盞混合物の可胜
な匟性成分ずしお述べられおいない。 米囜特蚱第3749755号1973幎月31日、
Bronstert et al.は、ポリオキシメチレン成圢
甚組成物を、−20℃以䞋のガラス転移枩床を有す
る匟性グラフトコポリマヌず配合するこずによ
り、ポリオキシメチレン成圢甚組成物の耐衝撃性
を改良するこずを開瀺しおいる。熱可塑性ポリり
レタンは、述べられおいない。 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、熱可塑性ポリりレタン以倖の皮々の添
加剀の他の䟋は、米囜特蚱第3975459号1976幎
月17日、Schmidt et al.米囜特蚱第4017558
号1977幎月12日、Schmidt et al.特開昭
48−15954号1973幎月28日および特開昭52
−019752号1977幎月15日に開瀺されおい
る。 䞊に論じ、あるいは列挙した匕甚䟋のいずれ
も、本発明により達成可胜な䟋倖的な耐衝撃性を
報告しおいない。 本発明は、䟋倖的な耐衝撃性により特城づけら
れる、ある皮のポリオキシメチレン組成物に関す
る。ここで䜿甚する「ポリオキシメチレン」ずい
う語は、ホルムアルデヒドのホモポリマヌたたは
ホルムアルデヒドの環匏オリゎマヌのホモポリマ
ヌそれらの末端基ぱステル化たたぱヌテル
化により末端キダツプされおいる、およびホル
ムアルデヒドたたはその環匏オリゎマヌず䞻鎖䞭
に少なくずも個の隣接炭玠原子をも぀オキシア
ルキレン基ずのコポリマヌ前蚘コポリマヌの末
端基はヒドロキシル末端基をも぀か、あるいぱ
ステル化たたぱヌテル化により末端キダツプさ
れおいるこずができるを包含する。 ある皮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甚いお埓来達成された皋床の
耐衝撃性よりもかなり固い䟋倖的な耐衝撃性をも
぀組成物に配合できるこずが発芋された。さらに
詳しくは、ある皮の高分子量のポリオキシメチレ
ンを、ある皮のガラス転移枩床が䜎い熱可塑性ポ
リりレタン゚ラストマヌず、熱可塑性゚ラストマ
ヌの比率が〜15重量であり、か぀熱可塑性ポ
リりレタン゚ラストマヌがポリオキシメチレンず
均質に混合されか぀その䞭に党䜓にわた぀お離散
粒子discrete particlesずしお分散されるよ
うに、溶融配合するずき、埗られる組成物は、暙
準ガヌドナヌ詊隓ASTM −3029、方法、
圢状寞法においお3.6Kgの重りを
䜿甚しか぀7.62×12.7×0.16cm”×”×
16”のプラツクplaquesに射出成圢しお枬定
するずき、䟋倖的な耐衝撃性により特城づけられ
る。本発明のポリオキシメチレン組成物は、9J
80in−より倧きい、奜たしくは17J150in
−、最も奜たしい堎合においお25J225in−
より倧きいガヌドナヌ衝撃倀により特城づ
けられるであろう。これは、玄1.8J以䞋のガヌド
ナヌ衝撃倀を瀺すであろう、未倉性のポリオキシ
メチレンず察照するこずができるであろう。事
実、本発明の組成物のいく぀かは耐衝撃性が非垞
に高く、暙準のガヌドナヌ衝撃詊隓においお枬定
される範囲を越えるこず、これは玄36J320in−
より倧きいガヌドナヌ衝撃倀を意味する、
こずによ぀お特城づけられる。 䟋倖的に高い耐衝撃性、すなわち、9J80in−
より倧きいガヌドナヌ衝撃倀をも぀ポリオ
キシメチレン組成物は、いく぀かの重芁なパラメ
ヌタヌたたは条件が共存するずきにのみ、䜜るこ
ずができるこずを発芋した。 ずくに、䟋倖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ヌがある
分子量を有するこずを必芁ずする。さらに詳しく
は、ポリオキシメチレンポリマヌは分枝鎖たたは
盎鎖であるこずができ、か぀20000〜100000、奜
たしくは25000〜90000、より奜たしくは30000〜
70000、最も奜たしくは35000〜40000の数平均分
子量をも぀おいなくおはならない。床におけるポ
リりレタンの溶融粘床は粟確に枬定できない。な
ぜなら、奜たしい配合枩床はポリりレタンの分解
枩床にきわめお近いからである。こうしお、ポリ
りレタンの固有粘床をその代わりに䜿甚する。溶
融粘床は固有粘床に関係するが、必ずしも正比䟋
しない。所定の組成物䞭のポリりレタンに぀いお
の奜たしい溶融粘床たたは固有粘床は、ポリ
りレタンの化孊的タむプおよびポリオキシメチレ
ンの溶融粘床たたは固有粘床に䟝存するであ
ろう。たずえば、ポリりレタンがADIPBDO
MDIタむプ、たずえば、䞋衚䞭のポリりレタ
ンであり、ポリオキシメチレンの分子量は、
−クレゟヌル䞭のゲル透過クロマトグラフむヌに
より160℃においお、60および1000Åの公称孔倧
きさのデナポンPSM型のモヌドのカラムキツ
ドを甚いお、䟿利に枬定するこずができる。ポリ
オキシメチレンポリマヌの分子量が高過ぎるず、
加工の制限が発生し、そしおポリオキシメチレン
を熱可塑性ポリりレタンず、短時間にか぀䞡成分
の有意の分解を防止するために十分に䜎い枩床に
おいお、配合するこずが困難であろう。この理由
は、ポリオキシメチレンず熱可塑性ポリりレタン
ずの配合は、熱可塑性ポリりレタンが、十分な時
間が䞎えられたずき、分解する枩床に比范的近い
枩床においお、通垞実斜されるこずにある。ポリ
オキシメチレンの分子量が高過ぎるずき、配合成
分の均質な混合を達成するために必芁な機械的゚
ネルギヌの量は非垞に倧きいので、配合枩床をポ
リりレタンの分解枩床より䜎く維持するこずは、
混合装眮を倖郚冷华するずきでさえ、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
ぎるず、薄い片の成圢の間ポリオキシメチレンの
過床の配向が存圚し、ガヌドナヌ衝撃倀は䜎くな
るであろう。ポリオキシメチレンの分子量が䜎す
ぎるず、ポリオキシメチレンの溶融粘床は䜎くな
り、そしおポリりレタンがポリオキシメチレンの
党䜓をずおしお離散粒子ずしお分散するように、
ポリりレタンずの均質な十分な混合を達成するこ
ずは困難であろう。 ポリオキシメチレンをその数平均分子量により
特城づける別の方法ずしお、ポリオキシメチレン
はその溶融流量により特城づけるこずができる。
本発明の組成物における䜿甚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 −1238、手順、条件、盎埄1.0mm
0.0413むンチのオリフむスを甚いるを有す
るであろう。奜たしくは、本発明の組成物におい
お䜿甚するポリオキシメチレンの溶融流量は0.5
〜10g10分、最も奜たしくはホモポリマヌに぀
いお5g10分およびコポリマヌに぀いお9g10
分であろう。 䞊に瀺したように、ポリオキシメチレンはホモ
ポリマヌ、コポリマヌたたはそれらの混合物であ
るこずができる。コポリマヌはポリオキシメチレ
ン組成物の補造に䞀般に䜿甚されるコモノマヌの
皮たたは皮以䞊を含有するこずができる。よ
り普通に䜿甚されるコモノマヌは、〜12個の炭
玠原子のアルキレンオキシドを包含する。コポリ
マヌを遞択するずき、コモノマヌの量は20重量
以䞋、奜たしくは15重量以䞋、最も奜たしくは
玄重量であろう。最も奜たしいコモノマヌは
゚チレンオキシドであり、そしお奜たしいポリオ
キシメチレンコポリマヌはホルムアルデヒドず゚
チレンオキシドずのゞポリマヌでり、ここで゚チ
レンオキシドの量は玄重量である。䞀般に、
ポリオキシメチレンホモポリマヌはその剛性が倧
きいためコポリマヌよりも奜たしい。本発明の組
成物における䜿甚に最も奜たしいホモポリマヌ
は、分子量が玄38000であるものおよび末端ヒド
ロキシル基が化孊反応により末端キダツプされ
お、それぞれ゚ステル基たたぱヌテル基、奜た
しくはアセテヌト基たたはメトキシ基を圢成しお
いるものである。 本発明の組成物䞭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぀お、熱可塑性ポリりレタンは組成物の〜
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りレタンのみ
を䞊に述べた比率で含有する組成物、および他の
成分、倉性剀およびたたは添加剀、たずえば、
ポリアミド安定剀、たずえば、米囜特蚱第
3960984号および同第4098843号に開瀺されおいる
もの、酞化防止剀、顔料、着色剀、着色剀、カヌ
ボンブラツク、匷化剀および充填剀を含有する
ただしポリオキシメチレンおよびポリりレタン
の前述の比率は維持される組成物を包含するこ
ずを理解すべきである。前蚘限界の範囲内におい
お、か぀すべおの他のパラメヌタヌが等しいず仮
定するず、熱可塑性ポリりレタンの比率が倧きく
なるず、本発明の組成物の耐衝撃性は高くなる。
しかしながら、ポリりレタンの高いレベルにおい
お、ガヌドナヌ衝撃倀に関する増分の利益は枛少
する。したが぀お、本発明の組成物の䟋倖的な耐
衝撃性およびポリオキシメチレン組成物䞭に通垞
存圚する他の高床に望たしい性質を達成するため
には、〜12重量のポリりレタンを含有する組
成物は䞀般に奜たしく、玄10重量のポリりレタ
ンを含有する組成物は最も奜たしい。 䟋倖的な耐衝撃性により特城づけられるポリオ
キシメチレン組成物の補造に必芁な他の重芁なパ
ラメヌタヌは少くずも皮の芳銙族ゞむ゜シアネ
ヌトから誘導された特定の熱可塑性ポリりレタン
の遞択である。本発明の組成物における䜿甚に適
した熱可塑性ポリりレタンは、商業的に入手でき
るものから遞択するこずができるか、あるいは既
知の方法により補造するこずができる。たずえ
ば、Rubber Technology第版、Maurice
Morton1973、17章、Urethane Elastomers
D.A.Meyer、こずに453〜456ペヌゞ参照。ポリ
りレタンはポリ゚ステルたたはポリ゚ヌテルゞオ
ヌルずゞむ゜シアネヌトずの反応から、および必
芁に応じおこのような成分ず連鎖延長剀、たずえ
ば、䜎分子量のポリオヌル、奜たしくはゞオヌル
ず、たたはゞアミンずさらに反応させお尿玠結合
を圢成するこずから誘導される。ポリりレタン゚
ラストマヌは䞀般に軟質セグント、たずえば、ポ
リ゚ステルたたはポリ゚ステルゞオヌル、および
硬質セグメント、通垞䜎分子量のゞオヌルずゞむ
゜シアネヌトず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
ポリりレタン゚ラストマヌを䜿甚しお、本発明の
組成物を調補するこずができる。しかしながら、
本発明の組成物においお最も有甚なものは軟質セ
グントおよび硬質セグメントの䞡者を含有するで
あろう。 本発明の組成物においお有甚な熱可塑性ポリり
レタンの調補においお、少なくずも個分子の
ヒドロキシル基を有しか぀少なくずも玄500、奜
たしくは玄550〜5000、最も奜たしくは玄1000〜
箄2500の分子量を有するポリマヌの軟質セグント
物質たずえば、䟡のポリ゚ステルたたはポリア
ルキレン゚ヌテルゞオヌルを、有機ゞむ゜シアネ
ヌトず、倚少の偎鎖が存圚しうるが、実質的に盎
鎖のポリりレタンポリマヌが生じるような比率で
反応させる。玄250より小さい分子量のゞオヌル
の連鎖延長剀を組み蟌むこずもできる。ポリマヌ
䞭のむ゜シアネヌト察ヒドロキシルのモル比は、
奜たしくは玄0.95〜1.08、より奜たしくは玄0.95
〜1.05、最も奜たしくは0.95〜1.00より小である。
さらに、官胜性のむ゜シアネヌトたたはアルコ
ヌルを䜿甚しおポリりレタンの分子量を調敎する
こずができる。 適圓のポリ゚ステルポリオヌルは、皮たたは
皮以䞊の䟡のアルコヌルず皮たたは皮以
䞊のゞカルボン酞ずのポリ゚ステル化生成物を包
含する。適圓のゞカルボン酞は、アゞピン酞、コ
ハク酞、セバシン酞、スベリン酞、メチルアゞピ
ン酞、グルタル酞、ピメリン酞、アれラむン酞、
チオゞプロピオン酞およびシトラコン酞および少
量の芳銙族ゞカルボン酞を含有する混合物を包含
する。適圓な䟡のアルコヌルは、−たた
は−プロピレングリコヌル、−ブタ
ンゞオヌル、−ブタンゞオヌル、−メチ
ルペンタンゞオヌル−、ゞ゚チレングリコ
ヌル、−ペンタンゞオヌル、−ペン
タンゞオヌル、12−ドデカンゞオヌルおよび
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酞、ラクトン、
および環匏カヌボネヌト、たずえば、ε−カプロ
ラクトンおよび−ヒドロキシル酪酞をポリ゚ス
テルの補造に䜿甚できる。 奜たしいポリ゚ステルは、ポリ゚チレンアゞ
ペヌト、ポリ−ブチレンアゞペヌト
およびこれらのアゞペヌトポリε−カプロラクト
ンずの混合物を包含する。 適圓なポリ゚ヌテルポリオヌルは、皮たたは
皮以䞊のアルキレンオキシドず少量の皮たた
は皮以䞊の掻性氎玠含有基を有する化合物、た
ずえば、氎、゚チレングリコヌル、−たた
は−プロピレングリコヌル、−ブタ
ンゞオヌルおよび−ペンタンゞオヌル、お
よびそれらの混合物ずの瞮合生成物を包含する。
適圓なアルキレンオキシド瞮合物は、゚チレンオ
キシド、−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。適圓なポリアルキレン゚ヌテルグリコヌル
もテトラヒドロフランから補造するこずができ
る。さらに、ポリ゚ヌテルポリオヌルは、コモノ
マヌ、こずに䞍芏則コモノマヌたたはブロツクコ
モノマヌずしお、゚チレンオキシド、プロピレン
オキシドおよびたたはテトラヒドロフラン
THFから誘導された゚ヌテルグリコヌルを含
有できる。あるいは、少量の−メチルTHFず
のTHFポリ゚ヌテルコポリマヌを䜿甚するこず
もできる。 奜たしいポリ゚ヌテルは、ポリテトラメチレ
ン゚ヌテルグリコヌルPTMEGポリプ
ロピレンオキシドグリコヌル、プロピレンオキ
シドず゚チレンオキシドずのコポリマヌ、および
テトラヒドロフランず゚チレンオキシドずのコポ
リマヌを包含する。他の適圓なポリマヌのゞオヌ
ルは、性質が䞻ずしお炭化氎玠であるもの、たず
えばポリブタンゞオヌル、を包含する。 適圓な芳銙族ゞむ゜シアネヌトは、−ト
リレンゞむ゜シアネヌト、−トリレンゞむ
゜シアネヌトず−トリレンゞむ゜シアネヌ
トずの異性䜓混合物、4'−メチレンビスフ
゚ニルむ゜シアネヌト、−ゞプニルプ
ロパン−4'−ゞむ゜シアネヌト、−プニ
レンゞむ゜シアネヌト、−プニレンゞむ゜シ
アネヌト、キシレンゞむ゜シアネヌト、−
ナフチレンゞむ゜シアネヌト、−ナフチレ
ンゞむ゜シアネヌト、4'−ゞプニルゞむ゜
シアネヌト、アゟベンれン−4'−ゞむ゜シア
ネヌト、−たたは−テトラメチルキシレンゞ
む゜シアネヌトおよび−クロロベンれン−
−ゞむ゜シアネヌトを含有する。4'−メチ
レンビスプニルむ゜シアネヌトおよび
−トリレンゞむ゜シアネヌトは奜たしい。 塩化アゞピルおよびピペラゞンから誘導された
ものを包含する第二アミド結合、およびPTMEG
およびたたはブタンゞオヌルのビスヌクロロホ
ルメヌトを包含する、第二りレタン結合も、ポリ
りレタン䞭に存圚するこずもできる。 熱可塑性ポリりレタンの補造においお連鎖延長
剀ずしお䜿甚するのに適する䟡アルコヌルは、
劚害されないか、あるいは酞玠たたはむオり結合
により劚害された炭玠連鎖を含有するもの、たず
えば、次ぎのものを包含する −゚タンゞオヌル、−プロパンゞオ
ヌル、む゜プロピル−−グリセリル゚ヌテル、
−プロパンゞオヌル、−ブタンゞオ
ヌル、−ゞメチル−−プロパンゞオ
ヌル、−ゞメチル−−プロパンゞオ
ヌル、−メチル−−ブチル−−プロパ
ンゞオヌル、−メチル−−ペンタンゞオ
ヌル、−トリメチル−−ペンタ
ンゞオヌル、−゚チル−−ヘキサンゞオ
ヌル、−ブタンゞオヌル、−ヘキサ
ンゞオヌル、−ペンタンゞオヌル、ゞヒド
ロキシシクロペンタン、−ヘキサンゞオヌ
ル、−シクロヘキサンゞオヌル、4'−
シクロヘキサンゞメチロヌル、チオゞグリコヌ
ル、ゞ゚チレングリコヌル、ゞプロピレングリコ
ヌル、−メチル−−プロパンゞオヌル、
−メチル−−゚チル−−プロパンゞオ
ヌル、ヒドロキノンのゞヒドロキシ゚チル゚ヌテ
ル、氎玠化ビスプノヌル、ゞヒドロキシ゚チ
ルテレフタレヌトおよびゞヒドロキシメチルベン
れンおよびそれらの混合物。−ブタンゞオ
ヌルテフタレヌトのヒドロキシ末端オリゎマヌを
䜿甚しお、ポリ゚ステル−りレタン−ポリ゚ステ
ル反埩構造を圢成するこずもできる。ゞアミンを
連鎖延長剀ずしお䜿甚しお尿玠結合を圢成するこ
ずもできる。−ブタンゞオヌル、−
゚タンゞオヌルおよび−ヘキサンゞオヌル
は奜たしい。 熱可塑性ポリりレタンの補造においお、む゜シ
アネヌト察ヒドロキシルの比はunityに近づ
けるべきであり、そしお反応は工皋たたは工
皋の反応であるこずができる。觊媒を䜿甚するこ
ずができ、そしお反応は溶媒の存圚たたは䞍存圚
で実斜するこずができる。 ポリりレタンの遞択に関しお䞊に説明したこず
以倖に、熱可塑性ポリりレタンの最も重芁な特性
は軟質セグントのガラス転移枩床Tgである。
ガラス転移枩床をここに報告するずきはい぀で
も、それは990型DTA基具ぞ取り付けたデナポン
981型ダむナミツク・メカニカル・アナリシス・
セルDynamic Mechnical Analysis Cellを
䜿甚しお枬定されたものである。セルは冷媒ずし
お液䜓窒玠を䜿甚し、か぀詊料を保持する3.2cm
25むンチのギダツプを䜿甚できるように
倉曎した。振幅は0.2cmにセツトした。信号の振
幅に䟝存しお、2.5℃分の加熱速床を−170℃か
ら40℃たで䜿甚した。読みは℃の増分毎に取぀
た。貯蔵匟性率および損倱匟性率をプロツトし、
そしお䞻芁な損倱匟性率のピヌクを軟質セグント
のガラス転移枩床ずしお定矩した。すべおの他の
パラメヌタヌが等しいず仮定しお、熱可塑性ポリ
りレタンの軟質セグントのガラス転移枩床が䜎く
なるず、耐衝撃性は高くなるこずが発芋された。
䟋倖的な耐衝撃性を有する本発明の組成物は、熱
可塑性ポリりレタンの軟質セグントのガラス転移
枩床が℃より䜎いずき、䜜るこずができる。奜
たしくは、ポリりレタンの軟質セグントのガラス
転移枩床は−10℃より䜎く、より奜たしくは−15
℃より䜎く、最も奜たしくは−30℃より䜎い。熱
可塑性ポリりレタンの組み合わせたたは混合物を
本発明の組成物においお䜿甚するこずもできる。 䞊に論じたこれらのパラメヌタヌは、䟋倖的な
耐衝撃性を有するポリオキシメチレン熱可塑性
ポリりレタン組成物を補造できるかどうかを決定
するうえで、最も重芁であるこずがわか぀た。明
らかなように、最適な組成物、すなわち、最高の
耐衝撃性を有するず同時にポリオキシメチレン組
成物および補䜜された物品においお重芁な他の性
質の適床なレベルを維持する組成物は、これらの
最も重芁なパラメヌタヌの各々に぀いお最適な倀
を衚す材料および条件を遞択するずき、埗られる
であろう。たずえば、最適な組成物を埗ようずす
るためには、適床な分子量たずえば、玄30000
〜40000のポリオキシメチレンホモポリマヌお
よび䜎い軟質セグントのガラス転移枩床たずえ
ば、玄−35℃の熱可塑性ポリりレタンを遞択し
か぀玄90重量のポリオキシメチレンを玄10重量
の熱可塑性ポリりレタンず、これらの成分を
均質に混合しか぀熱可塑性ポリりレタンがポリオ
キシメチレン䞭に小さい離散粒子ずしお分散する
ような方法で、配合すべきである。同時に明らか
なように、䞊に論じた最も重芁なパラメヌタヌの
皮たたは皮以䞊に぀いお最適倀から逞脱する
こずにより、最適の組成物のように倚分高くない
が、䟋倖的な耐衝撃性を有する本発明の組成物を
調補できるであろう。しかしながら、これらのパ
ラメヌタヌは、各々互いに、独立であり、そしお
これらのパラメヌタヌの各々に぀いおの最適倀か
ら逞脱する結果は环積的である。こうしお、これ
らのパラメヌタヌのいく぀かたたはすべおに関す
る呚蟺においお実斜するように遞択するずき、有
甚であるが、その耐衝撃性が䟋倖的なものよりも
劣るポリオキシメチレン熱可塑性ポリりレタン
組成物を調補するこずが可胜である。こうしお、
䟋倖的な耐衝撃性ず考えるものを定矩するこずが
重芁ずな぀おくる。 本発明を定矩する目的で、耐衝撃性は
ASTMD−3029、方法、圢状寞法に埓い3.6
Kgの重りを甚いお枬定するガヌドナヌ衝撃。
各詊料は7.6×12.7×0.16cmむンチ×むンチ
×16むンチのプラツクずしお射出成圢し
た。プラツクを成圢埌詊隓前に少なくずも日宀
枩においお静眮した。各組成物の25の詊料を宀枩
においお詊隓し、そしおブルヌセトン・ステむア
ケむス方法Bruceton Staircase Methodに
より枬定した平均倀を報告した。 前述のように、本発明のポリオキシメチレン熱
可塑性ポリりレタン組成物は、9Jより倧きい、奜
たしくは17Jより倧きい、より奜たしくは25Jより
倧きい、最も奜たしくは34Jより倧きいガヌドナ
ヌ衝撃等玚により特城づけられるずき、䟋倖的な
耐衝撃性を有するず考えられる。したが぀お、本
発明の組成物は、  〜15重量の少くずも皮の熱可塑性
ポリりレタン、前蚘ポリりレタンは、少なくず
も皮の芳銙族ゞむ゜シアネヌトから誘導さ
れ、その軟質セグントのガラス転移枩床が℃
より䜎い、および  85〜95重量の少なくずも皮のポリオ
キシメチレンポリマヌ、前蚘ポリオキシメチレ
ンポリマヌは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お
よびの合蚈量にのみ基づき、前蚘熱可塑性
ポリりレタンはポリオキシメチレンポリマヌの党
䜓にわた぀お離散粒子ずしお分散されおおり、そ
しお前蚘組成物はガヌドナヌ衝撃倀が9Jより倧き
い、こずを特城ずする。前述のように、皮々の他
の成分、倉性剀およびたたは添加剀を、ポリオ
キシメチレンおよびポリり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ず
ができる。 䞊に論じたパラメヌタヌは特定のポリオキシメ
チレン熱可塑性ポリりレタン組成物が䟋倖的な
耐衝撃性により特城づけられるかどうかを決定す
るずき最も重芁なものであるが、他のパラメヌタ
ヌは特定の組成物の耐衝撃性ぞの少ない皋床に圱
響を及がすこずがある。たずえば、熱可塑性ポリ
りレタンの軟質セグントの分子量は前蚘組成物の
性質に圱響を及がすであろう。軟質セグントの分
子量が䜎すぎるず、ガラス転移枩床は十分に䜎く
ないであろう。これは硬質セグメントからの軟質
セグントの分離が䞍完党であるこずによるず信じ
られる。軟質セグントの分子量が高すぎるず、結
晶化が起こり、そしおポリりレタンのガラス転移
枩床は高すぎるであろう。䞀般に、軟質セグント
のの分子量は玄500〜玄5000であり、奜たしくは
箄850〜3000、より奜たしくは玄1000〜2500であ
るべきであり、最も奜たしいポリりレタンは玄
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たたは
広い分子量分垃を甚いお達成するこずができる。
事実、非垞に高い分子量および非垞に䜎い分子量
の軟質セグント前述の範囲倖を有するポリり
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、配合物を甚いお、すなわち、
軟質セグントに぀いお極めお広い分子量分垃をも
぀ポリりレタンを甚いお、本発明の組成物を調補
するこずができる。 同様に、配合時の熱可塑性ポリりレタンの溶融
粘床は組成物の性質に圱響を及がすであろう。溶
融粘床が䜎すぎるず、ポリりレタンを離散粒子に
分散するこずは困難であろう。溶融粘床が高すぎ
るず、熱可塑性ポリりレタンはその分解枩床にお
いお加工するこずが困難ずなる。ポリりレタンの
溶融粘床に関する重芁な面は、それが加工枩床に
おけるポリオキシメチレンの溶融粘床にいかに近
づくかにあるず信じられる。 実際的事柄ずしお、配合枩か぀ポリオキシメチ
レンが玄38000の数平均分子量のアセテヌト末端
キダツプされたホモポリマヌであるずき、ポリり
レタンの固有粘床は0.75〜1.50であるこずがこず
に奜たしいこずがわか぀た。固有粘床はポリりレ
タンの近䌌の溶融粘床を評䟡するための手段に
すぎず、そしお珟実に問題のパラメヌタは配合枩
床における溶融粘床であるこずを理解すべきであ
る。したが぀お、非垞に䜎い固有粘床を有するポ
リりレタンを甚いお出発し、次いで配合操䜜の
間、たずえば、出発材料のポリりレタンの固有粘
床は非垞に䜎か぀たが、さらに重合たたは橋かけ
し、こうしおポリりレタンの有効溶融粘床を所望
レベルに増加するこずにより、前蚘ポリりレタン
を倉性するこずが可胜である。あるいは、高い固
有粘床を有するポリりレタンを甚いお開始し、そ
れを配合䞭に分解たたは加氎分解しお所望の有効
粘床を埗るこずができるであろう。あるいは、高
分子量のポリりレタンず䜎分子量のポリりレタン
ずの配合物を䜿甚するこずができるであろう。 組成物、ずくにポリりレタンの湿分は、達成さ
れる結果に圱響を及がすであろう。氎はポリりレ
タンず反応し、ポリりレタンを分解させ、ポリり
レタンの有効分子量を䜎䞋するこずが知られおい
る。したが぀お、也燥しおいるほど奜たしい。い
ずれの堎合においおも、本発明の組成物䞭の成分
および本発明の組成物自䜓は、こずに氎が逃げる
機䌚がないずき、たずえば、射出成圢䞭、0.2重
量より少ない、奜たしくは0.1重量より少な
い氎を含有すべきである。 本発明の組成物の調補および成圢においお䜿甚
する加工条件も、組成物の耐衝撃性に圱響を及が
すこずがある。前述のように、ポリりレタンは均
質に混合しか぀ポリオキシメチレン䞭に離散粒子
ずしお分散しなくおはならず、そしお仕䞊げ補品
の圢成の間その状態で維持れなくおなならない。
ポリりレタンのこれらの粒子は圢状がほが球圢で
ありすなわち、粒子はほが1.0の等しいアスペ
クト比を有するあるいは现長くすなわち、粒
子は1.0より実質的に倧きいアスペクト比を有す
る、そしお粒子の倧きさの分垃はガりス、モ
ヌドたたは倚モヌドの分垃であるこずができる。
现長い堎合、粒子はわずかに现長くか぀圢状がほ
が長円圢であるこずができ、あるいは倧きく现長
くか぀ポリオキシメチレンの連続盞を走る熱可塑
性ポリりレタンのストランドに䌌るこずができ
る。したが぀お、本発明の組成物に぀いお蚀及す
るずき、それは成圢たたは造圢された物品ならび
に匕き続いお造圢たたは成圢できる溶融配合され
た材料を包含するこずを意味する。 成分の融点以䞊においお高い剪断を発珟できる
匷力混合装眮を䜿甚しお、ポリりレタンをポリオ
キシメチレン䞭に分散させるこずができる。この
ような装眮の䟋は、ゎム甚ロヌル機、内郚ミキサ
ヌ、たずえば、バンバリヌ“Banbury”ミキサ
ヌおよびブラベンダヌ“Brabender”ミキサ
ヌ、倖郚的にたたは摩擊により加熱されたキダビ
テむをも぀単䞀たたは倚ブレヌドの内郚ミキサ
ヌ、コニヌダヌKo−kneader”“、倚バレル
ミキサヌ、たずえば、フアレル・コンテむニナア
ス・ミキサヌ“Farrel Continuous Mixier”、
射出成圢機、および䞀軞および二軞スクリナヌ
同じ方向たたは異なる方向に回転するの抌出
機を包含する。これらの装眮は単独で、あるいは
静止ミキサヌ、混合トヌピヌドおよびたたは混
合の内郚圧力およびたたは匷さを増加するため
の皮々の装眮、たずえば、この目的に蚭蚈された
匁、ゲヌトたたはスクリナヌず組み合わせお、䜿
甚するこずができる。連続的装眮は奜たしい。二
軞スクリナヌ抌出機、ずくに高い匷床の混合区
画、たずえば、逆ピツチ芁玠および混緎芁玠を組
み蟌んだものは、こずに奜たしい。この出願の実
斜䟋のすべおにおいお䜿甚した混合装眮は、特蚘
しないかぎり、28mmの同時回転するり゚ルナヌ
WernerおよびフレむダラヌPfleidererの
二軞スクリナヌ抌出機であり、぀の䜜動区画を
含有し、合蚈぀の混緎芁玠、぀の逆転芁玠、
および真空口を、ダむぞの䟛絊スロヌトからの距
離の玄70においお有するスクリナヌの蚭蚈を甚
いた。すべおのゟヌンは190℃にツセツトした。
ダむの䞭から出る溶融物の枩床は、玄220〜260℃
であ぀た。冷华氎の䜎い流れを䜿甚しお、ある堎
合においお枩床を䜎䞋させた。抌出機は225〜
250rpmにおいお運転し、凊理速床は6.8〜13.6Kg
15〜30ポンド時であ぀た。窒玠のブランケ
ツトを䟛絊スロヌトにわた぀お維持しお、酞玠を
排陀しか぀成分の也燥を保存し、そしおダむから
出るストランドを氎䞭で急冷し、ペレツトの切に
た。これらの条件から逞脱可胜である。たずえ
ば、凊理速床を調敎しお補償しか぀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堎合、
190℃より䜎いかあるいは260℃より高い枩床は可
胜である。しかしながら、溶融配合に170〜260℃
は奜たしいず考えられ、185〜240℃は奜たしく、
そしお200〜230℃な最も奜たしい。瀺した溶融枩
床は、ダむ出口においお取぀た枬定倀に基づく抂
算倀である。抌出機の圢状に䟝存しお、混合の最
埌の点ずダむずの間においお有意な冷华が存圚し
うる。実際の溶融枩床は倚少高いこずがある。 造圢品の補造に甚いる補䜜条件は等しく重芁で
ある。なぜなら前も぀お溶融配合された材料から
本発明の造圢品を補造する堎合、溶融配合された
材料䞭に発生した条件、たずえば、ポリオキシメ
チレン䞭の熱可塑性ポリりレタンの離散粒子ずし
おの分垃、組成物の也燥などを維持するこずは重
芁であるからである。造圢品は、いく぀かの普通
の方法、たずえば、圧瞮成圢、射出成圢、抌出、
ブロヌ成圢、回転成圢、溶融玡糞、熱成圢および
スタンピングにより䜜るこずができる。造圢品の
䟋は、シヌト、圢材、棒材、フむルム、フむラメ
ント、繊維、ストラツピ、テヌプ、チナヌブおよ
びパむプを包含する。このような造圢品は、配
向、延䌞、コヌテむング、アニヌル、塗装、積局
およびめ぀きにより埌凊理するこずができる。本
発明の䜿甚しない造圢品、䞍合栌の造圢品たたは
屑組成物は粉砕し、そしお再成圢するこずができ
る。 䟋倖的な耐衝撃性に加えお、本発明の組成物は
暙準の匕匵り詊隓における増倧した䌞びにより瀺
されるように、改良された靱性を有する抌出し棒
材を䜜るために䜿甚できるこずに泚意すべきであ
る。さらに、䌞びの有意の増加は皋床に
少ないポリりレタンずの組成物においお明らかで
ある。 さらに、ポリオキシメチレンから、棒材を包含
する厚い補品を補造するずき、冷华の時ポリオキ
シメチレンは通垞収瞮しか぀厚い補品の冷华は䞍
均䞀に、すなわち、倖偎から内偎に、起こるずい
う事実のために、このような補品の䞭心においお
ボむドがしばしば圢成する。本発明の組成物は、
有意に少ないおよびたたは小さいボむドを有
し、ある堎合においおはボむドをた぀たく排陀し
た、このような厚い補品を生成するであろうこず
がわか぀た。 䞀般に、造圢品の補造に甚いる条件は、溶融配
合に぀いお前述した条件に類䌌するであろう。よ
り詳しくは、溶融枩床および滞留時間は、ポリり
レタンの有意の分解が起こる点にたで䜿甚するこ
ずができる。奜たしくは、溶融枩床は玄170〜250
℃、より奜たしくは玄185〜240℃、最も奜たしく
は200〜230℃であろう。本発明の組成物を射出成
圢するずき、補造される圢状の耇雑さにできるだ
け䞀臎するように型は冷たいこずが奜たしい。す
なわち、䞀般に、型が冷たいほど、造圢品の耐衝
撃性は高くなる。しかしながら、型が冷たいほ
ど、ずくに通路が狭いか、あるいは圢状が耇雑で
あるずき、充填においお固い。䞀般に、型枩床は
10〜120℃、奜たしくは10〜100℃であり、最も奜
たしくは型枩床は玄50〜90℃であろう。同様に、
溶融物䞭の合蚈の保持時間を決定する、サむクル
時間は、盎面する特定の条件に適合するように調
敎するこずができる。たずえば、溶融物䞭の合蚈
の保持時間が長すぎるず、ポリりレタンは分解す
るこずがある。サむクル時間が短すぎるず、型が
なお加圧䞋にある間、造圢品は完党に固化しない
こずがある。䞀般に、溶融物䞭の合蚈の保持時間
は玄〜15分であり、短い時間が奜たしく、高品
質の造圢品の圢成ず合臎する。䞀䟋ずしお、ガヌ
ドナヌ衝撃詊隓においお䜿甚した0.16cm16
むンチの詊隓詊料は、オンスの埀埩スクリナ
ヌ射出成圢機で、180〜210℃のシリンダヌ枩床、
25〜120℃の型枩床、最小の背圧、60〜120rpmの
スクリナヌ速床、速いラム速床、3015〜6030
秒の射出保持のサむクル、および䞀般目的のス
クリナヌを甚いお、補造するこずができる。詊料
を成圢ず詊隓ずの間においお少なくずも日間静
眮した。実斜䟋の各々においお甚いた特定の成圢
条件を、䞋衚に蚘茉する。 以䞋の実斜䟋においお本発明の特定の実斜態様
ず、䞊に論じたパラメヌタヌの皮たたは皮以
䞊を本発明の限界を芏定する範囲の倖に遞択した
察照実隓の実斜態様ずのある皮のかたわらの比范
ずを瀺す。本発明の組成物は䟋倖的な耐衝撃性に
より特城づけられるが、察照組成物はそうでない
こずが理解されるであろう。特蚘しないかぎり、
すべおの郚およびパヌセントは重量により、そし
お枩床はセ氏である。本来SI単䜍でない枬定倀は
そのように倉換しか぀適圓ならば四捚五入した。 以䞋の実斜䟋においお、曲げ匟性率は、
ASTM 790、圢状寞法方法に埓い、぀
の詊料に぀いお決定し、そしお平均倀を報告す
る。詊料は成圢埌宀枩においお少なくずも日間
静眮した。詊隓した商業的に入手可胜な熱可塑性
ポリりレタンの各々の化孊的組成は、バリアン・
ア゜シ゚ヌツ“Varian Associates”XL型200
栞磁気共鳎吞収分光蚈を甚いお決定した。プロト
ンのスペクトルを䜿甚した。熱可塑性ポリりレタ
ンを、ゞナりテロヌ−テトラクロ
ロ゚タン䞭に〜の固圢分で溶解し、100〜
120℃においお怜査した。 以䞋の実斜䟋においお、熱可塑性ポリりレタン
およびポリオキシメチレンに加えお、詊隓した組
成物の皮衚および䞭の察照および実斜䟋
33䞭の数平均分子量玄38000のアセテヌト末端キ
ダツプされたホモポリマヌを陀倖したすべお
は、1.5重量のポリアミドオリゎマヌ安定剀
米囜特蚱第3960984号に蚘茉されおいるような
および0.1重量の4'−ブチリデンビス
−−ブチル−−クレゟヌル酞化防止剀を含
有した。衚および䞭の察照および実斜䟋33äž­
の分子量玄38000のアセテヌト末端キダツプされ
たホモポリマヌは、0.4重量のポリアミド安定
剀ほが38のポリカプロラクタム、35のポリ
ヘキサメチレンアゞパミド、および27のポリヘ
キサメチレンセバカミドのタヌポリマヌおよび
0.1重量の2'−メチレンビス−−ブ
チル−−メチルプノヌルを含有した。さら
に、実斜䟋28〜32においお䜿甚したコポリマヌ
は、䟛絊䌚瀟の登録添加剀を含有しおいるこずが
できる。特に述べないかぎり、ポリオキシメチレ
ンは玄38000の数平均分子量をも぀アセテヌト末
端キダツプされたホモポリマヌ米囜特蚱第
2998409号に埓い調補したであ぀た。安定剀お
よび酞化防止剀の䜿甚は、本発明の実斜可胜性に
぀いお必芁ではない。それらは以䞋の実斜䟋にお
いお熱的および酞化的安定剀を改良するために䜿
甚し、そしお詊隓した組成物の耐衝撃性に有意の
圱響を及がさなか぀た。 以䞋実斜䟋においお䜿甚した熱可塑性ポリりレ
タンの各々の化孊的組成、固有粘床およびガラス
転移枩床を、䞋衚䞭に芁玄する。
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.

【衚】【table】

【衚】 ガヌドナヌ衝撃詊隓のプラツクを、次ぎの実斜䟋
においお、成圢する組成物および実隓目的に䟝存
しお皮々の条件より、射出成圢した。成圢条件を
䞋衚に芁玄する。
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.

【衚】【table】

【衚】 実斜䟋  熱可塑性ポリ゚ステルポリりレタンの補造 本発明の組成物における䜿甚に適圓な熱可塑性
ポリりレタンは、商業的に入手可胜なものから遞
択するこずができ、あるいは既知の方法により補
造するこずができる。兞型的に適圓なポリ゚ステ
ルポリりレタンは、次ぎのようにしお補造した。 半球の底をも぀円筒圢の反応噚を䜿甚した。反
応噚は内埄玄95mmおよび高さ玄160mmであ぀た。
それは5550内郚ゞペむントにおいお終぀おい
た。それは機械的かきたぜ機の10mmのツルヌボア
ヌ“Truebore”かきいたぜ案内ず適合する
5550倖偎ゞペむント、枩床蚈17.8mmの浞挬
のための1030ゞペむント、および添加のための
远加の2926ゞペむントから䜜られた䞊郚ずずも
に䜿甚した。かきたぜの矜根は幅玄41mmのガラス
プロペラであ぀た。 3280gのルコフレツクス“Rucoflex”
S102P55也燥したヒドロキシル末端ブチレンア
ゞペヌト、ヒドロキシル䟡55および819.7gの
最近蒞留した4'−メチレンビスプニルむ
゜シアネヌトを含有する混合物の438.0gを、円
筒圢重合噚に加えた。滎玄0.01gの
“DABCO”33LVゞプロピレングリコヌル䞭の
33重量のトリメチレンゞアミン環匏アミン觊
媒を、この混合物に添加した。前蚘觊媒を時間
で前蚘ゞオヌル混合物䞭にかきたぜながら入れ
た。次いで、滎のDABCO33LVを14.95gのブ
タンゞオヌル也燥したに加えた。分間激し
くかきたぜた埌、この粘皠な塊を、100℃の真空
炉内で予熱したパンテフロンのフルオロカヌボ
ンポリマヌ䞭に泚いだ。前蚘パンおよび重合混
合物を含有する炉を、むンチ22.9cmHgの
圧力に排気し、窒玠でスむヌプした。 重合を100℃および0.95気圧窒玠圧におお46時
間続けた。生じたポリマヌ以埌、ポリりレタン
ず呌ぶを真空炉から取り出し、冷华した。こ
のポリマヌに぀いお枬定した固有粘床は1.040.1
、DMF䞭、30℃であ぀た。 次いで、ポリりレタンを立方䜓mmの蟺
に裁断し、前述のように、溶融配合し、射出成圢
し、そしおガヌドナヌ詊隓に付した。ポリオキシ
メチレンホモポリマヌ䞭の10のこのポリりレタ
ンの配合物に぀いおのガヌドナヌ衝撃倀は32.1J
であ぀た。 実斜䟋 〜 熱可塑性ポリりレタンの比率の効果 ポリりレタン䞊の衚に詳述したを皮々
の比率でポリオキシメチレンホモポリマヌ䞭に配
合し、詊隓甚プラツクに射出成圢し、曲げ匟性率
およびガヌドナヌ衝撃に぀いお詊隓し、次ぎの結
果を埗た。
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.

【衚】 数平均分子量が63000であるアセテヌト末端キダ
ツプしたポリオキシメチレンホモポリマヌを䜿甚
しお、系列の実隓を実斜し、次ぎの結果を埗
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.

【衚】 䞊の結果から明らかなように、䟋倖的な耐衝撃
性により特城づけられる組成物は、重量皋床
に少ないポリりレタンを含有する組成物から調補
可胜であり、そしお䞀般に、ポリりレタンが倚く
なるず、耐衝撃性の等玚は高くなる。 実斜䟋 10〜13 ポリりレタン軟質セグントのガラス転移枩床の効
果 10重量の皮の化孊的に同様な熱可塑性ポリ
りレタンの各々および90重量のポリオキシメチ
レンホモポリマヌを䜿甚しお組成物を調補した。
ポリりレタンのすべおの皮は、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、皮のポリりレタンの固有粘床は比范的
狭い範囲内であ぀た。前述のようにプラツクを準
備し、詊隓し、そしお䞋衚に報告する結果を埗
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.

【衚】 実斜䟋 14〜17 ポリりレタンの固有粘床の効果 䞊に論じたように、ポリりレタンおよびポリオ
キシメチレンの溶融粘床は加工枩床においお合臎
するこずが最も奜たしい。固有粘床を抂算倀ずし
お䜿甚し、そしおこの実斜䟋は぀の特定の系の
ための最適なポリりレタンの固有粘床を明らかに
する。 これらの぀の実斜䟋の各々に぀いお調補され
た組成物は、ポリオキシメチレンホモポリマヌ䞭
にのポリりレタンを含有した。こられの実斜
䟋の各々においお䜿甚したポリりレタンは、化孊
的に分析するず、ポリりレタン䞊の衚䞭に
蚘茉したず本質的に同䞀であ぀た。詊料はすべ
お䞊の衚䞭の実斜䟋31に蚘茉したように調補し
た。結果を䞋衚に報告する。 è¡š 実斜䟋 固有粘床 ガヌドナヌ 14 0.64 13.9 15 0.96 34.2 16 1.36 32.9 17 1.91 8.8 実斜䟋 18 型枩床の効果 10重量のポリりレタンおよび90重量のポ
リオキシメチレンホモポリマヌを含有する配合物
を溶融配合し、そしお同䞀条件䞋にプラツクに射
出成圢し、ただし䞀郚分のプラツクを60℃の型内
で調補し、そしお他の郚分を100℃の型内で調補
した。他の加工条件は䞊の衚䞭に詳述されおい
る。60℃の型からのプラツクは36Jのガヌドナヌ
衝撃倀を有した。100℃からのプラツクは7.3Jの
ガヌドナヌ衝撃倀を有した。 実斜䟋 19〜30 皮々の熱可塑性ポリりレタンの比范 皮々のポリりレタンを10重量で90重量のポ
リオキシメチレンホモポリマヌず配合し、䞊の衚
䞭に蚘茉するように詊隓甚プラツクに射出成圢
し、そしおガヌドナヌ衝撃に぀いお詊隓した。こ
られの実隓の結果ならびにポリりレタンの各々の
固有粘床およびガラス転移枩床を、䞋衚に芁玄
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.

【衚】【table】

【衚】 実斜䟋 31〜35 ポリオキシメチレンコポリマヌの組成物 ポリオキシメチレンコポリマヌを䜿甚しお、䟋
倖的な耐衝撃性により特城づけられる組成物を調
補するこずもできる。以䞋の実斜䟋の各々におい
お、10重量のポリりレタン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
リマヌおよび匹敵するポリオキシメチレンホモポ
リマヌの各々ずずもに暙準のプラツクを、䞊の衚
に蚘茉するように、射出成圢し、そしおガヌド
ナヌ衝撃倀を埗た。結果を䞋衚に報告する。こ
れらの実斜䟋におけるポリオキシメチレンポリマ
ヌのすべおは、ホモポリマヌである実斜䟋35を陀
倖しお、ほが重量の゚チレンオキシドを含有
するゞポリマヌである。
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.

【衚】 実斜䟋 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 単䞀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圢品を補造するこずが奜た
しく、そしおポリオキシメチレンが玄38000の数
平均分子量を有するアセテヌト末端キダツプした
ホモポリマヌである堎合さらに奜たしいが、䟋倖
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補
するこずができる。 70重量の玄63000の数平均分子量を有するア
セテヌト末端キダツプしたポリオキシメチレンホ
モポリマヌ䞭に30重量のポリりレタンを含有
する溶融配合した組成物の郚を、皮の異なる
䜎分子量のポリオキシメチレンの各々の郚ず也
匏配合した。䞀方は玄38000の分子量を有するア
セテヌト末端キダツプしたホモポリマヌであ぀
た。他方は、玄重量の゚チレングリコヌルを
含有するゞポリマヌでる、“Polyplastic”M90−
02であ぀た。各也燥配合物を、䞊の衚に蚘茉す
るように、射出成圢し、そしおガヌドナヌ衝撃に
぀いお詊隓した。ここで各々10重量のポリりレ
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のガヌドナヌ衝撃倀を䞎えた。 実斜䟋 37 抌出された棒材の改良された䌞び 93.6のポリオキシメチレンホモポリマヌ分
子量66000、のポリりレタン、0.2の滑
剀、0.75のポリアミド安定剀、0.11の酞化防
止剀および0.3の玫倖線安定剀を含有する組成
物を、28mmの二軞スクリナヌ抌出機で調補した。
远加の0.025の滑剀を、この組成物のペレツト
に衚面コヌテむングずしお加えた。 棒材は、マニホヌルドおよび二重70mmの棒抌出ダ
むぞ取り付けたむンチ5.1cmのTEC䞀軞ス
クリナヌ抌出機を甚いお補造した。二重積極匕取
ブレヌキdual positive take−off brakeを
䜿甚した。抌出条件は、次ぎのずおりであ぀た。 − バレル、アダプタヌおよびダむの枩床
340350360370370〓171177182
188℃ − 溶融枩床375〓191℃ − 溶融圧力650〜750psi − 圢成ダむの氎枩85〓29℃ − 匕取速床1/2むンチ1.27cm 棒材の詊料を詊隓詊料に機械加工した。厚さが
0.32cmを倚少越える円板を、旋盀により
棒材からカツトした。円板を怜査しお、衚面の䞍
完党さが存圚するかどうかを芋た。衚面研削盀を
䜿甚しお、円板を1/8むンチ0.32cmの均䞀な
厚さに薄くした。䞭心のストリツプ幅1/2むンチ
1.27cmを円板からルヌタヌで切぀た。詊隓片
は1/8むンチ×1/8むンチ× 3/8むンチ0.32
cm×0.32cm×3.49cmであ぀た。各棒材の詊隓詊
料を、ASTM −638に蚘茉される手順に埓い、
匕匵り匷さおよび䌞びに぀いお詊隓した。結果を
䞋衚に蚘茉する。
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.

【衚】 本発明のポリオキシメチレン組成物は、抌出さ
れか぀仕䞊げられた補品、たずえば、結合材料、
機械的コンベダヌおよび小型゚ンゞン構成成分の
補䜜においお有甚である。これらの組成物の䟋倖
的な耐衝撃性および䟋倖的な耐摩耗性ずポリオキ
シメチレン組成物においお芋い出される他の顕著
な性質ずの組み合わせにより、これらの組成物は
歯車および動く郚品のような甚途にずくによく適
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)

【特蚱請求の範囲】  耐衝撃性熱可塑性ポリオキシメチレン組成物
であ぀お、  〜15重量の少なくずも皮の熱可塑
性ポリりレタン、前蚘ポリりレタンは少なくず
も皮の芳銙族ゞむ゜シアネヌトから誘導さ
れ、その軟質セグメントのガラス転移枩床が
℃より䜎い、および  85〜95重量の少なくずも皮のポリオ
キシメチレンポリマヌ、前蚘ポリオキシメチレ
ンポリマヌは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お
よびの合蚈量にのみ基づき、前蚘熱可塑性
ポリりレタンはポリオキシメチレンポリマヌの党
䜓にわた぀お離散粒子ずしお分散されおおり、そ
しお前蚘組成物はガヌドナヌ衝撃倀が9Jより倧き
い、こずを特城ずする耐衝撃性熱可塑性ポリオキ
シメチレン組成物。  ポリオキシメチレンはホモポリマヌである特
蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンはコポリマヌである特蚱
請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンは少なくずも皮のコモ
ノマヌを含有し、前蚘コモノマヌは䞻原子䟡鎖䞭
に少なくずも個の隣接炭玠原子をも぀オキシア
ルキレン基である特蚱請求の範囲第項蚘茉の組
成物。  前蚘コモノマヌは〜12個の炭玠原子のアル
キレンオキシドから成る矀より遞ばれる特蚱請求
の範囲第項蚘茉の組成物。  前蚘コポリマヌはゞポリマヌであり、そしお
前蚘コモノマヌぱチレンオキシドである特蚱請
求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンコポリマヌ䞭のコモノマ
ヌの重量は0.1〜20.0である特蚱請求の範囲第
項蚘茉の組成物。  コモノマヌはコポリマヌの15.0重量以䞋を
構成する特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  コモノマヌはコポリマヌの玄重量を構成
する特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  17Jより倧きいガヌドナヌ衝撃倀を有する
特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  25Jより倧きいガヌドナヌ衝撃倀を有する
特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンポリマヌは25000〜
90000の数平均分子量を有する特蚱請求の範囲第
項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンポリマヌは30000〜
70000の数平均分子量を有する特蚱請求の範囲第
項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンポリマヌは0.1〜
30.0g10分の溶融流量を有する特蚱請求の範囲
第項蚘茉の組成物。  ポリオキシメチレンポリマヌは0.5〜
10.0g10分の溶融流量を有する特蚱請求の範囲
第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは組成物の〜12重
量を構成する特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成
物。  熱可塑性ポリりレタンは分子量が少なくず
も500の軟質セグントを含んでなる特蚱請求の範
囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは分子量が550〜
5000の軟質セグントを含んでなる特蚱請求の範囲
第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは分子量が1000〜
2500の軟質セグントを含んでなる特蚱請求の範囲
第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは分子量が玄250よ
り小さいゞオヌルの連鎖延長剀を含有する特蚱請
求の範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは0.95〜1.08む゜シ
アネヌト察ヒドロキシルの比を有する特蚱請求の
範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは0.95〜1.05む゜シ
アネヌト察ヒドロキシルの比を有する特蚱請求の
範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは0.95〜1.00より小
のむ゜シアネヌト察ヒドロキシルの比を有する特
蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンはヒドロキシル末端
ポリ゚ステル、ゞオヌルの連鎖延長剀およびゞむ
゜シアネヌトの反応から誘導されたものである特
蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリ゚ステルはポリε−カプロラクトン、
ポリブチレンアゞペヌト、ポリ゚チレンア
ゞペヌトおよびそれらの混合物から成る矀より
遞ばれる特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンはヒドロキシル末端
ポリ゚ヌテル、ゞオヌルの連鎖延長剀およびゞむ
゜シアネヌトの反応から誘導されたものである特
蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ポリ゚ヌテルは、ポリテトラメチレン゚ヌ
テルグリコヌル、ポリプロピレンオキシド、
ポリ゚チレンオキシド、プロピレンオキシド
ず゚チレンオキシドずのコポリマヌ、およびそれ
らの混合物から成る矀より遞ばれる特蚱請求の範
囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは、ブチレンアゞペ
ヌトおよび4′−メチレンビスプニルむ゜
シアネヌトおよび−ブタンゞオヌルの反
応から誘導されたものである特蚱請求の範囲第
項蚘茉の組成物。  ゞむ゜シアネヌトは4′−メチレンビス
プニルむ゜シアネヌトおよび−トリ
レンゞむ゜シアネヌトから成る矀より遞ばれる特
蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ゞむ゜シアネヌトは、4′−メチレンビ
スプニルむ゜シアネヌトおよび−ト
リレンゞむ゜シアネヌトから成る矀より遞ばれる
特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  ゞむ゜シアネヌトは4′−メチレンビス
プニルむ゜シアネヌトである特蚱請求の範
囲第項蚘茉の組成物。  グリコヌルは−ブタンゞオヌル、゚
チレングリコヌルおよび−ヘキサンゞオヌ
ルから成る矀より遞ばれる特蚱請求の範囲第
項蚘茉の組成物。  グリコヌルは−ブタンゞオヌルであ
る特蚱請求の範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは−10℃より䜎い軟
質セグントのガラス転移枩床を有する特蚱請求の
範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは−15℃より䜎い軟
質セグントのガラス転移枩床を有する特蚱請求の
範囲第項蚘茉の組成物。  熱可塑性ポリりレタンは玄−30℃より䜎い
軟質セグントのガラス転移枩床を有する特蚱請求
の範囲第項蚘茉の組成物。  耐衝撃性熱可塑性ポリオキシメチレン組成
物であ぀お、  〜15重量の少なくずも皮の熱可塑
性ポリりレタン、前蚘ポリりレタンは少くずも
皮の芳銙族ゞむ゜シアネヌトから誘導され、
その軟質セグメントのガラス転移枩床が℃よ
り䜎い、および  85〜95重量の少なくずも皮のポリオ
キシメチレンポリマヌ、前蚘ポリオキシメチレ
ンポリマヌは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お
よびの合蚈量にのみ基づき、前蚘熱可塑性
ポリりレタンはポリオキシメチレンポリマヌの党
䜓にわた぀お離散粒子ずしお分散されおおり、そ
しお前蚘組成物はガヌドナヌ衝撃倀が9Jより倧き
い耐衝撃性熱可塑性ポリオキシメチレン組成物を
調補するにあたり、熱可塑性ポリりレタンをポリ
オキシメチレンポリマヌず、高剪断のもずに、組
成物の成分の融点以䞊でありか぀成分の分解が起
こる枩床よりも䜎い枩床においお、混合するこず
を特城ずする調補方法。  成分が混合されるダむの出口においお枬定
した枩床は170〜260℃である特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  成分が混合されるダむの出口においお枬定
した枩床は185〜240℃である特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  成分が混合されるダむの出口においお枬定
した枩床は200〜230℃である特蚱請求の範囲第
項蚘茉の方法。  高剪断の混合は二軞スクリナヌ抌出機内で
実斜する特蚱請求の範囲第項蚘茉の方法。  抌出機を出る組成物を急冷する特蚱請求の
範囲第項蚘茉の方法。
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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JPS54155248A (en) * 1978-04-26 1979-12-07 Hoechst Ag Polyoxymethylene based thermoplastic molding composition
JPS59145244A (en) * 1983-02-04 1984-08-20 ヘキスト・アクチ゚ンゲれルシダフト Polyoxymethylene mixture

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