JPH0657097A - 耐衝撃変性されたポリオキシメチレン混合物 - Google Patents

耐衝撃変性されたポリオキシメチレン混合物

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JPH0657097A
JPH0657097A JP5137948A JP13794893A JPH0657097A JP H0657097 A JPH0657097 A JP H0657097A JP 5137948 A JP5137948 A JP 5137948A JP 13794893 A JP13794893 A JP 13794893A JP H0657097 A JPH0657097 A JP H0657097A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 実質的にポリオキシメチレン(成分A)およ
び5〜50重量% (混合物全体を基準として)のゴム弾
性グラフト重合体(成分B’)並びに重合体の第三成分
(成分C)より成る混合物において、成分B’が、ポリ
(メタ)アクリル酸エステルまたはシリコーンゴムを基
礎とするゴム弾性の単一相核と硬質のグラフト殻とで構
成された粒子より成り、その際成分B’が成分Cと一緒
に二相系B’/Cを形成しており、そしてこの二相系並
びに場合によっては追加的に更に存在する成分B’がポ
リオキシメチレン中に細かく分配された状態で存在して
いる。 【効果】 この混合物は、−40℃までの温度のもとで
従来公知の系に比べて本質的に改善された強靱性パラメ
ーターを示し、ポリオキシメチレン本来の本質的性質、
例えば良好な耐候性および老化安定性、高い表面品質お
よび有利な熱可塑加工性に実質的に害を及ぼされていな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は、耐衝撃変性されたポリオ
キシメチレン混合物に関する。
【0002】
【従来技術】ポリアセタールは久しい以前から多様な材
料として特に工業的分野で用いられている。このもの
は、その優れた機械的性質、例えば高い剛性、硬度およ
び強度、並びに狭い許容限界内では造形された製品およ
び成形体を製造することが可能であることおよび多くの
化学薬品に対する良好な安定性の為にしばしば金属代替
物として適している。しかしながら多くの潜在的用途に
とっては、このものは比較的に高いガラス転移温度を持
つ為に衝撃強度、特に切欠き衝撃硬度が低過ぎる。かゝ
る用途分野の為には、製品がまた低い周囲温度のもとで
も良好な衝撃強度を維持することが望ましい。
【0003】特許文献から、熱可塑的な手段によって加
工できる部分的に結晶質の重合体の強靱性を、架橋した
または架橋してないエラストマー、ある場合にはグラフ
トもされたエラストマーを加えることによって改善する
幾つかの方法が公知である。ポリオキシメチレンの例と
しては、以下のものが挙げられる:ポリウレタンで変性
したポリオキシメチレン(ドイツ特許第1,193,2
40号明細書)、ポリブタジエンとスチレン/アクリル
ニトリルとの二相混合物(ABS)で変性したポリオキ
シメチレン(ドイツ特許第1,931,392号明細
書)、アクリルエステル−ブタジエンを基礎として製造
されるグラフト共重合体で変性されたポリオキシメチレ
ン(ドイツ特許第1,964,156号明細書)、ポリ
ジエン/ポリアルキレンオキサイド−ブロック共重合体
で変性されたポリオキシメチレン(ドイツ特許第2,4
08,487号明細書)および最後に、変性されたポリ
シロキサンあるいはシリコーンゴムで処理されたポリオ
キシメチレン(ドイツ特許出願公開第2,659,35
7号明細書)。上記の混合物は確かに室温のもとで、改
善された強靱性パラメーターを示すが、特に冷間衝撃強
度はエラストマー相の比較的高いガラス転移温度の為に
いくつかの目的にとっては不満足なものである。このこ
とは確かに上記ドイツ特許出願公開明細書の混合物には
当嵌らないが、こゝでグラフト基体として用いられるポ
リシロキサンあるいはシリコーンゴムは正に高価であ
る。一部の場合にはこれらまたはこれらからグラフト反
応によって得られる耐衝撃性成分はハロゲンを含有して
いる。ハロゲン化水素酸の形でハロゲンが脱離すること
がポリオキシメチレン−マトリックスに維持的に害をも
たらす。
【0004】ヨーロッパ特許出願公開第37,686号
明細書からは、硬質の熱可塑性合成樹脂、ゴム弾性エラ
ストマーおよび、合成樹脂マトリックス中にエラストマ
ーを分散させるのに有効な成分より成る耐衝撃性混合物
が公知である。エラストマー成分には、核−殻−構造を
有するグラフト共重合体(殊にMBSまたはABS)が
適している。ポリオキシメチレンは文献では重合体−マ
トリックスとして記されていない。同じことが、ポリエ
ステルおよび耐衝撃性成分、殊に核−殻−構造を有する
ものより成る改善された低温衝撃強度を有する成形組成
物を対象とするヨーロッパ特許出願公開第79,477
号明細書にも当嵌まる。この場合耐衝撃性成分の粒子の
殻は色々な物質組成の複数の薄層で構成されていてもよ
い。耐衝撃性成分は必須成分として更にポリカーボネー
トを含有している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】それ故に本発明の課題
は、−40℃までの温度のもとで従来公知の系に比べて
本質的に改善された強靱性パラメーターを示しそしてそ
の際にポリオキシメチレン本来の本質的性質、例えば良
好な耐候性および老化安定性、高い表面品質および有利
な熱可塑加工性に実質的に害を及ぼされていない耐衝撃
変性されたポリオキシメチレンを提供することである。
更にこの課題に従って、価格的に有利なハロゲン不含の
耐衝撃性成分を用いるべきである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、実質的にポリ
オキシメチレン(成分A)および5〜50重量% (混合
物全体を基準として)のゴム弾性グラフト重合体(成分
B’)並びに重合体の第三成分(成分C)より成る混合
物において、成分B’が、ポリ(メタ)アクリル酸エス
テルまたはシリコーンゴムを基礎とするゴム弾性の単一
相核と硬質のグラフト殻とで構成された粒子より成り、
その際成分B’が成分Cと一緒に二相系B’/Cを形成
しており、そしてこの二相系並びに場合によっては追加
的に更に存在する成分B’がポリオキシメチレン中に細
かく分配された状態で存在していることを特徴とする、
上記混合物に関する。
【0007】更に本発明の混合物で製造された成形体も
本発明の対象である。本発明の混合物の本質的特徴は、
成分B’、要するにゴム弾性グラフト共重合体の含有量
にあり、その量は混合物全体を基準として5〜50重量
% 、殊に10〜40重量% 、特に10〜30重量% であ
る。
【0008】成分B’は本発明によると、主として、殊
に70% より多くが核−殻(薄層)−構造を有している
粒子より成る。この場合核は、複数の薄層より成ってい
てもよい硬質の殻がグラフトしているゴム弾性重合体相
で形成されている。この核はこの場合、本発明の別の特
徴によると単一相であるべきである。このことは、該核
が主として、殊に完全にゴム弾性軟質相より成っており
そして殻の硬質重合体成分の含有物を僅かな程度しか、
殊に全く有していないことを意味する。一般に核は成分
B’の粒子の40〜95重量% 、殊に60〜90重量%
、特に70〜80重量% であり、これに相応して殻
(薄層)の割合は5〜60重量% 、殊に10〜40重量
% 、特に20〜30重量% である。
【0009】成分B’は、核は先ず第一に主としてまた
は完全に、好ましくは部分的に架橋したポリ−(メタ)
アクリル酸エステルより成り、その際エステル中のアル
コール成分は一般に1〜15個のC−原子、殊に1〜8
個のC−原子を有している。共重合性成分としてはオレ
フィン系単量体、例えばブタジエン、シクロオクタジエ
ン、ビニルエーテルおよびハロゲン化アルキルアクリレ
ートが適している。(トルエン中における)ゲルの割合
は殊に少なくとも50% 、特に少なくとも70% であ
る。
【0010】グラフト殻に適する重合体を造る単量体と
しては以下のものをこゝに記すことができる:メタクリ
ルニトリル;アクリルニトリル;アルコール成分に1〜
4の炭素原子を有するメタクリレート、例えばメチルメ
タクリレート;1〜6個の炭素原子を有するアルコール
から誘導されるアクリレート、例えばエチルアクリレー
ト、プロピルアクリレートまたはn−ブチルアクリレー
ト;ビニルアセテートの如きビニルエステル;ビニルエ
ーテル;N−ビニル−N−メチルアセトアミド;ビニル
ピロリドン。殻の構成に適する共重合体もこれらの単量
体より成る共重合体またはこれらの単量体の一種以上と
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンとの共
重合体である。この場合、20〜80重量% のアクリル
ニトリルまたはメタクリルニトリルと80〜20重量%
の上記のアクリレート、メタクリレートまたはビニル化
合物との混合物が特に有利であることが判っている。更
に成分B’として有利なグラフト共重合体は殻が2つの
薄層構成されているものであり、その際最初の薄層はポ
リスチレンで構成されておりそして2番目のそれ(外側
の薄層)は、別の有利な実施形態によると部分的に、架
橋されているポリ(メタ)アクリレートより成る。この
場合架橋性単量体としては多官能性単量体、例えばエチ
レングリコール−またはブチレングリコール−ジメタク
リレートまたはトリアリルジアヌレートが使用できる。
【0011】上記の本発明に従う成分B’のガラス転移
温度は、好ましくは−40℃〜−120℃、殊に−60
℃以下、特に−80℃〜−120℃であるべきである。
成分B’の粒子の平均粒度は20〜250μm 、特に2
0〜150μm であるのが有利である。
【0012】ポリ−(メタ)アクリル酸エステルを基礎
とするこの種のグラフト共重合体並びにその製法は、例
えばドイツ特許出願公告第1,964,156号明細
書、ドイツ特許出願公開第2,116,653号明細書
並びにヨーロッパ特許出願公開第50,265号明細
書、同第60,601号明細書および同第64,207
号明細書に開示されており、こうゆうことで明らかにこ
れらは関連している。
【0013】他の場合には、グラフト共重合体の核は主
としてまたは完全にシリコーンゴムより成り、その際こ
のシリコーンゴムなる言葉は未架橋のオルガノポリシロ
キサンもここでは包含されるべきである。次に、好まし
いグラフト活性基を含有しているこれらのシリコーンゴ
ムに適当な単量体をグラフトさせる。かゝる単量体とし
ては、成分Bの場合に既に開示したものが適する。シリ
コーンゴムを基礎とするこの種のグラフト共重合体並び
にその製法は、これに同様に明らかに関連しているドイ
ツ特許出願公開第2,659,357号明細書に開示さ
れている。
【0014】成分AおよびB’より成る混合物中に本発
明に従って存在する成分Cは、溶融状態で成分B’と有
利に混合できる比較的に低い融点の物質(希釈剤)であ
る。二成分混合物に比較して、特に強靱性の改善におい
て示す特に良好な効果は、成分B’が、成分Cの溶融物
中で該成分B’の溶解が行われない程に──要するに二
相系を形成しそして系B’/Cの界面張力が成分C中へ
の成分B’の細分散を許容する程に──架橋している場
合に得られる。この二相系B’/C中において成分B’
が好ましくは主として周縁領域に存在しており、それ故
にある程度この二相系の殻を形成し、他方その核は主と
して成分Cより成る。その際成分B’の量の増加と共に
該成分B’は、この二相系の核に益々多量に存在しそし
て最後には──相当に多量の場合には──二相系外にお
いても重合体マトリックスA中に存在する。本発明に従
う三成分混合物中には二成分系B’/C並びに場合によ
っては追加的に存在下にする成分B’が重合体マトリッ
クスA中に細かく分布している。
【0015】成分B’とCとより成る二相系が成分A中
に細かく分布している──この場合、成分B’が二相系
の界面に、要するに一見して成分AとCとの間に濃縮さ
れている──三成分ブレンドの形態が、本発明に適して
有利である。この場合B’は明らかに重合体マトリック
スA中で成分Cの為の“重合体分散剤”の1種として作
用する。
【0016】成分Cの融点は一般に最高250℃、殊に
180〜210℃であるべきである。その量は成分B’
とCとの合計を基準として10〜95% 、有利には30
〜70% 、特に40〜60% である。成分Cの例として
は以下のものが挙げられる:ポリウレタン、セグメント
化コポリエステルおよびエチレン−ビニルアセテート共
重合体。これらの重合体は例えばドイツ特許出願公開第
2,818,240号明細書──これらはこのことに明
らかに関連している──に開示されている。この成分C
の別の例には、ドイツ特許第2,523,991号明細
書に従うコポリエーテルエステルアミドがある。
【0017】最初に成分Cを成分B’と混合し、そうし
て得られる予備混合物を次に成分Aと均一化することが
合目的的であるが、これは必ずしも必要ない。本発明に
従って基体重合体(成分A)としては、例えばドイツ特
許出願公開第2,947,479号明細書に記載されて
いる如き公知のポリオキシメチレンが用いられる。この
ものには、一般に少なくとも80% 、殊に少なくとも9
0% のオキシメチレン単位(−CH2 O−)を含有して
いる実質的に分枝状でない線状重合体がある。この場
合、ポリオキシメチレンという言葉はホルムアルデヒド
の単一重合体または、トリオキサンまたはテトラオキサ
ンの如きホルムアルデヒドの環状オリゴマー並びに相応
する共重合体を包含する。
【0018】この場合ホルムアルデヒドの単一重合体ま
たはトリオキサンは、その末端水酸基が公知の方法で例
えばエステル化またはエーテル化によって、分解に対し
て化学的に安定化されている重合体である。
【0019】共重合体はホルムアルデヒドまたはそれの
環状オリゴマー、特にトリオキサンおよび環状エーテ
ル、環状アセタールおよび/または線状ポリアセタール
より成る重合体である。
【0020】共重合性単量体としては、a)3,4また
は5個、殊に3個の環員を有する環状エーテル、b)5
〜11個、殊に5,6,7または8個の環員を有する、
トリオキサンと異なる環状アセタールおよびc)線状ア
セタールが適しており、それぞれ0.1〜20、殊に
0.5〜10重量% の量で用いる。99.5〜95重量
% のトリオキサンと0.5〜5重量% の上記共重合性成
分とより成る共重合体が最も適している。
【0021】ポリオキシメチレンの還元比粘度値(RS
W−値)は、0.3〜2.0dl/g、殊に0.5〜
1.5dl/g(2重量% のジフェニルアミンで安定化
した0.5g /100cm2 の濃度のブチロールアセト
ン溶液にて140℃のもとで測定する)でありそして溶
融指数値MFI 190/2.16は多くの場合0.0
2〜50g /分である。ポリオキシメチレンの結晶子融
点は140〜180℃、殊に150〜170℃の範囲に
あり、ポリオキシメチレンの密度は0.38〜1.45
g /ml、殊に1.40〜1.43g/ml(DIN5
3,479号に従って測定する)である。
【0022】本発明の混合物は場合によっては更に公知
の添加物、例えば安定剤、核化剤、帯電防止剤、耐光−
および耐炎剤、潤滑−および滑剤、可塑剤、顔料、染
料、蛍光漂白剤、加工助剤等を含有していてもよく、こ
れらの量は混合物全体を基準として50重量% までであ
ってもよい。
【0023】ポリアセタール相の熱の影響に対する安定
剤としては特にポリアミド、多塩基性カルボン酸のアミ
ド、アミジン、例えばジシアンジアミド、ヒドラジン、
尿素、ポリ−(N−ビニルラクタム)および2〜20の
炭素原子数の脂肪族の、好ましくは水酸基含有の一〜三
塩基性カルボン酸のアルカリ土類金属塩、例えばステア
リン酸カルシウム、リシノール酸カルシウム、乳酸カル
シウムおよびクエン酸カルシウムが適している。
【0024】酸化防止剤としては殊にビスフェノール化
合物、殊に7〜13、好ましくは7、8または9個の炭
素原子を持つ一塩基性4−ヒドロキシ−フェニルアルカ
ン酸のジエステルが用いられる。グラフト共重合体
(B’)に対する酸化攻撃に対して強化保護する為に
は、通例のジフェノール化合物の他に硫黄含有の共安定
剤、例えばβ,β’−チオ−ジ(プロピオン酸ラウリル
エステル)を加えるのが、あらゆる場合に有利である。
優れた酸化防止剤としてはこれらの他にジフェニルアミ
ン−またはナフチルアミンを基礎とする系が実証されて
いる。成分B’を安定化させる為には、例えばベルギー
特許第853,844号明細書およびヨーロッパ特許出
願公開第44,159号明細書に記載されている如きフ
ェノール系酸化防止剤も適している。
【0025】光安定剤としては例えばα−ヒドロキシ−
ベンゾフェノン誘導体およびベンゾチアゾール誘導体が
適している。この安定剤は、多くの場合、全部で0.1
〜5、殊に0.5〜3重量% (成形用組成物全体を基準
として)の量で使用する。
【0026】更に本発明の混合物は通例のフィラーも含
有していてもよい。かゝるフィラーとしては例えば以下
のものが挙げられる:繊維状強化材料、例えばガラス繊
維、炭素繊維;非繊維状フィラー例えばガラス粉末、グ
ラファイト、カーボンブラック、金属粉末、酸化金属、
珪酸塩、炭酸塩およびモリブデン(IV)−硫化物。これら
のフィラーは接着促進剤または接着促進剤系で処理して
もよい。フィラーの量は混合物全体を基準として50重
量% まで、殊に5〜40重量% である。しかし本発明の
混合物はフィラーを含有していないのが好ましい。
【0027】本発明の混合物の製造は、高温のもとで、
即ち一般に成分Aの融点以上の温度のもとで、要するに
約160〜250℃、殊に180〜220℃のもとで、
良好な混合作用を奏する装置例えばブランベンダー(B
ranbender)、押出機、殊に二軸スクリュー式
押出機中でまたは混合用ロールにて各成分を激しく混合
することによって行う。通常は粉末状成分を最初に室温
で機械系に混合し、次に完全に均一化する為に溶融す
る。この場合に、マトリックス中のエラストマー粒子の
大きさおよび分布が混合物の機械的性質に非常に影響す
ることが判った。それ故に各成分の混合は、成分B’お
よび/または二相系B’/Cが重合体マトリックス中に
できるだけ均一に分布しそして成分B’および/または
二相系B’/Cの粒子の大きさが本発明の混合物中にお
いて0.1〜5μm 、殊に0.2〜1μm の範囲内にあ
る様に行うべきである。
【0028】本発明の混合物は機械的に、例えば細かく
切り刻むかまたは粉砕することによって顆粒、切断片、
フレーク状物または粉末に細分化することができる。こ
のものは熱可塑性であり、それ故に熱可塑性組成物にと
って典型的なあらゆる加工法を行ない得る。従ってこの
ものは射出成形、押出成形、溶融紡糸または深絞り成形
によって任意の成形体に加工することができそして半製
品および完成品、例えば帯状物、棒状物、シート状物、
フィルム、管およびホールの如き成形体並びにケーシン
グ、ギャーホイール、ベアリング部品および制御要素
(Controlelements)の如き機械部品並
びにスポイラー等の如き自動車用アクセサリーを製造す
る為の工業用材料として適している。
【0029】
【実施例】以下の例で本発明を更に詳細に説明する。こ
の目的の為に用いる値は次の様に測定する:MFI 1
90/2.16: DIN 53,735号による。
【0030】切欠き衝撃強度aK :標準小棒状物を用
い、DIN 53,453号による。 障害エネルギー WS :2mmのシート状物を用いる。
DIN 53,443号による 黄変値、G: DIN 6,167号による。
【0031】ガラス転移温度Tg :20°/分の加熱速
度でDSCによる。 各例において用いるグラフト共重合体(成分B’)は、
各例に記載の単量体または単量体混合物を、分散したポ
リブタジエンの存在下に水性乳化重合することによって
得られる。本発明に従う核−殻−構造を有するこの様に
して製造されるグラフト共重合体を噴霧乾燥し、二軸ス
クリュー式押出機中で色々な溶融粘度のポリオキシメチ
レンと色々な重量割合で混合する。混合される材料組成
物の温度は約210〜230℃(ケーシング温度:約1
90℃)である。乾燥した顆粒を普通の方法で試験体に
射出成形する。それら試験体について、以下の表に挙げ
る値が測定される。
【0032】材料として以下ののもを用いる:比較例1 成分A:トリオキサンと約2重量% のエチレンオキサイ
ドとの共重合体;MFI 190/2.16:約9.0 成分B: −比較例2 成分A:トリオキサンと約2重量% のエチレンオキサイ
ドとの共重合体;MFI 190/2.16:約9.0 成分B:ポリブタジエン“ジエン35A”〔Fires
tone)〕、Tg=−75℃比較例3 成分A:トリオキサンと約2重量% のエチレンオキサイ
ドとの共重合体;MFI 190/2.16:約9.0 成分B:ポリブタジエン−ラテックス、平均粒度;約
0.1μm 、噴霧乾燥しそして架橋した;Tg=−76
比較例4 成分A:トリオキサンと約2.0重量% のエチレンオキ
サイドとの共重合体;MFI 190/2.16:約
9.0 成分B:55部のポリブタジエンと、70重量% のスチ
レンおよび30重量%のアクリルニトリルより成る45
部の混合物とのグラフト共重合体;平均粒度;0.5μ
m ;Tg=−70℃(ドイツ特許第1,964,156
明細書の実施例8)実施例1 成分A:トリオキサンと約2.0重量% のエチレンオキ
サイドとの共重合体;MFI 190/2.16:約
9.0 成分B:70部のポリブタジエンと、60重量% のポリ
スチレンおよび40重量% のポリメチルメタ
クリレートより成る2つの薄層のグラフト殻30部
とのグラフト共重合体;平均粒度;0.4μm ;
Tg=−72℃。
【0033】成分C:繰り返しの硬いセグメントと柔ら
かいセグメントで構成されているポリテトラメチレン−
テレフタレートを基礎とする市販のコポリエーテルエス
テル〔(Hytrel:登録商標)あるいは(Arni
tel:登録商標)〕、但し軟らかいセグメントはポリ
テトラメチレンエーテルグリコールより成りそして硬い
セグメントはブチレンテレフタレートより成る。ショア
ーD硬度は40〜80である。
【0034】成分BおよびCを二軸スクリュー式押出機
中で均一化して予備混合物とする。この組成物の温度は
200〜230℃の範囲内にある。次に、乾燥した顆粒
を、2番目の均一化段階にてポリオキシメチレン中に混
入する。
【0035】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリードリツヒ・クロース ドイツ連邦共和国、マインツ、ジユートリ ング、112 (72)発明者 ヘルムート・シユラーフ ドイツ連邦共和国、ケルクハイム/タウム ス、ツーム・ギムバツヒエル・ホーフ、20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的にポリオキシメチレン(成分A)
    および5〜50重量% (混合物全体を基準として)のゴ
    ム弾性グラフト重合体(成分B’)並びに重合体の第三
    成分(成分C)より成る混合物において、成分B’が、
    ポリ(メタ)アクリル酸エステルまたはシリコーンゴム
    を基礎とするゴム弾性の単一相核と硬質のグラフト殻と
    で構成された粒子より成り、その際成分B’が成分Cと
    一緒に二相系B’/Cを形成しており、そしてこの二相
    系並びに場合によっては追加的に更に存在する成分B’
    がポリオキシメチレン中に細かく分配された状態で存在
    していることを特徴とする、上記混合物。
  2. 【請求項2】 二相系B’/Cにおいて成分B’が主と
    して周縁領域に存在する請求項1に記載の混合物。
  3. 【請求項3】 成分Cが成分B’とCとの合計量を基準
    として10〜95重量% の量で存在する請求項1または
    2に記載の混合物。
  4. 【請求項4】 成分Cの融点が最高250℃である請求
    項 1〜3 の何れか一つに記載の混合物。
  5. 【請求項5】 成分Cがポリウレタン、セグメント化コ
    ポリエーテル−エステルまたはエチレン−ビニルアセテ
    ート共重合体である請求項1〜4の何れか一つに記載の
    混合物。
  6. 【請求項6】 成分Bが−60℃以下のガラス転移温度
    を有する請求項1〜5の何れか一つに記載の混合物。
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