JPS59155453A - 強化ポリオキシメチレン組成物 - Google Patents

強化ポリオキシメチレン組成物

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JPS59155453A
JPS59155453A JP1952884A JP1952884A JPS59155453A JP S59155453 A JPS59155453 A JP S59155453A JP 1952884 A JP1952884 A JP 1952884A JP 1952884 A JP1952884 A JP 1952884A JP S59155453 A JPS59155453 A JP S59155453A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例外的な靱性(toughness)をもつ
、ある種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、一般に、ホルムアルデヒドのホ
モポリマーまたはホルムアルデヒドの環式オリゴマー、
たとえは、トリオキサンのホモポリマー(それらの末端
基はエステル化またはエーテル化により末端キャンプさ
れている)、ならびにホルムアルデヒドまたはその環式
オリゴマーと主鎖中に少なくとも2個の隣接炭素原子を
もつオキシアルキレン基とのコポリマー(前記コポリマ
ーの末端基はヒドロキシル末端基をもつか、あるいはエ
ステル化またはエーテル化により末端キャップされてい
ることができる)を包含すると理解すべきである。コモ
ノマーの比率は、20i量%までであることができる。
比較的高い分子量、すなわち、2’0,000〜ioo
、’oooのポリオキシメチレンに基づく組成物は、熱
可塑性材料を用いるとき普通に採用されている技術、た
とえば、圧縮成形、射出成形、押出、ブロー成形、回転
成形、溶融紡糸、スタンピングおよび熱成形のいずれか
による半仕上げ製品および仕上製品の製造において有用
である。このような組成物から作られた仕上げ製品は、
きわめて望ましい物理的性質、たとえば、高い剛性、強
さおよび溶媒抵抗性を有する。しかしながら、ある用途
においては、従来、普通のポリオキシメチレン組成物で
可能であったよりも大きい靭性を得ることが望ましいで
あろう。
米国特許第2.993.025号(1961年7月18
日、Al5up  et  al、);米国特許第3,
027,352号(1962年3月27[」、Wall
ing  et  al、);米国時Fj第3,743
,614号(1973年7月3[]、Wolt、ers
  et  al、);米国特許第3,787..35
3号(1974年1月221」、l5ii  et  
al、);米国4S許第3゜960.984号(197
6年6月1日、Kohan);および米国特許第4,0
98,843号(1978年7月41」、Johnso
n)のすべては、ホモポリマーおよびコポリマーにア両
渚に基づく、種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種々の技術を開示してい
る。米国特許第2.993.025号は、ポリオキシメ
チレン組成物を合成ポリアミドと配合することにより安
定化することを開示している。米国特許第3.027.
352号は、ある種のポリオキシメチレンコポリマー組
成物の%安定性が対応するホモポリマーに比較して改良
されることを開示している。米国特許第3 、743 
614号は、ポリオキシメチレン組成’Iytヲフルヵ
リ土類金属化合物と(アルキル−ヒドロキシルフェニル
)−カルボン酩およびポリオールのエステルとの組み合
わせと配合することにより安定化することを開示してい
る。米国特許第3,787.353号は、ポリオキシメ
チレン組成物を式R(N HCOCH2X) n 、式
中Rは炭化水素基であり、Xはシアンまたはカルバモイ
ル基であり、モしてnは2〜6である、の化合物と配合
することにより安定化することを開示している。米国特
許第3.960.984号は、ポリオキシメチレン組成
物をアミドオリゴマ艷と配合することにより安定化する
ことにより安定化することを開示している。米国特許第
4,098,843号は、ポリオキシメチレン組成物を
ある担体樹脂中のポリアミドの分散物と配合することに
より安定化することを開示している。
上に引用した特許に記載されているポリオキシメチレン
組成物は、本発明に従って変性して2例外的な靭性によ
って特徴づけられる組成物にすることができる。
種々の添加剤をポリオキシメチレン組成物と一緒に使用
して、このような組成物の靭性および耐衝撃性が改良さ
れた。本発明において到達された例外的な程度の靭性は
、これまで達成されてきていない。さらに、本発明の組
成物は、このような組成物の他の望ましい性質の犠牲を
最小にして、例外的な程度の靭性を達成した。
米国髄訪第3,795,715号(1974年−3月5
1」、Cherdon  et  al、)は、ポリオ
キシメチレン組成物を091〜10重量部(1)(a)
]、、000〜1.000.000の平均分子量、(b
)ポリオキシメチレンの結晶融点より低い軟化温度、お
よび(C)−120〜+3000の二次転移温度を有す
るポリマーと配合することにより、ポリオキシメチレン
組成物の耐衝撃′性を改良することを記載しており、後
者のポリマーは直径0.1〜5ミクロンの粒子の形態で
存在する。このようなコポリマーは、ポリエチレン、エ
チレン/プロピレンコポリマー、(メト)アクリル酸エ
ステルのホモポリマーまたはコポリマー、およびビニル
エステルのホモポリマーまたはコポリマーを包含する。
落錘衝撃試験により測定した適度の改良が開示されてい
る。
米国特許第4.277.577号(1981年7月7日
、Burg  et  al、)は、上の米国特許第3
,795,715号に開示されているものに類似するが
、ただしセグメント化熱可曹性コポリエステルまたはポ
リウレタンであることができる第3ポリマーの0.01
〜20重量%までをも含有する、ポリオキシメチレン組
成物を開示している。
米国特許第3,850,873号(1974年11月2
6日、Wurmb  et  al、)は、ガラス繊維
強化ポリオキシメチレン組成物を0゜5〜lO重量%の
高分子量のポリウレタンと配合することにより、前記組
成物の物理的性質(耐衝撃性を包含する)を改良するこ
とを開示してぃる。ポリウレタンは、2つの実施例を除
し)て明確にされていない。耐衝撃性の適度の改良か開
示されている。
英国特許第1,381,106号(1975年1月22
 B )は、少なくともtoo、000の分子量の弾性
ターポリマーをポリオキシメチレンブロンクコポリマー
とウレタン、ウレイド、チオウレタンまたはチオウレイ
ドの結合を介して共重合することにより、ポリオキシメ
チレンプロ1.クコ−ポリマーの耐衝9R性を改良する
ことを開示している。
米国特許第3.476.832号(1969年11月4
]コ、Pr1tchard)は、熱可W性オキシメチレ
ンポリマーを、20重量%までの00C以下のガラス転
移温度を有するゴム状ポリマー材料と配合することによ
り、前記オキシメチレンポリマーの耐衝撃性を改良する
ことを開示している。好ましくは、ゴム状材料は、20
ミクロン以下の小さい平均直径の粒子として分散してい
る。
熱可塑性ポリウレタンは述べられていす、そして1耐衝
撃性の適度のみの増加が報告されている。
米国特許第3.642.940号(1972年2月15
1」、Burg  et  al、)は、ポリオキシメ
チレン成形用組成物を1弾性ポリマーと硬質ポリマーと
の2相組成物と配合することにより、ポリオキシメチレ
ン成形用組成物の耐衝撃性を改良することを開示してい
る。熱可塑性ポリウレタンは、2相混合物の可能な弾性
成分として述べられていない。
米国特許第3.749.755号(1973年7月31
日、Bronstert  et   al、)は、ポ
リオキシメチレン成形用組成物を、−20°C以下のガ
ラス転移温度を有する弾性グラフトコポリマーと配合す
ることにより、ポリオキシメチレン成形用組成物の#衝
撃性を改良することを開示している。熱可塑性ポリウレ
タンは、述べられていない。
ポリオキシメチレン組成物の耐衝撃性を改良するだめの
、熱+orq性ポリウレタン以外の種々の添加剤の他の
例は、米国特許第3,975,4.59号(1976年
8月171」、Schmidt  et  al、);
米国特許第4,017,558号(1977年4月12
日、Schmidt  eLal、);特開昭48−1
5,954号(1973年2月28日);および特開昭
52−Of9’、、752号(1977年2月15日)
に開示されている。
にに論し、あるいは列挙した引用例のいずれも、本発明
により達成可能な例外的な靭性を報告していない。
本発明は、例外的な靭性により特徴つけられる、ある種
のポリオキシメチレン組成物に関する。ここで使用する
「ポリオキシメチレン」という語は、ホルムアルデヒド
のホモポリマーまたはホルムアルデヒドの環式オリゴマ
ーのホモポリマー(それらの末端基はエステル化または
エーテル化により末端キャップされている)、およびホ
ルムアルデヒドまたはその環式オリゴマーと主鎖中に少
なくとも2個の隣接炭素原子をもつオキシアルキレン基
とのコポリマー(前記コポリマーの末端基はヒドロキシ
ル末端基をもつか、あるいはエステル化またはエーテル
化により末端キャップされていることができる)を包含
する。
ある種のポリオキシメチレンは、このようなポリオキシ
メチレンを用いて従来達成された程度の靭性よりもかな
り高い例外的な靭性をもつ組成物に配合できることが発
見された。さらに詳しくは、ある種の高分子量のポリオ
キシメチレンを、ある種のガラス転移温度が低い熱可塑
性ポリウレタンエラストマーと、熱可塑性エラストマー
の比率が15重量%より大きくかつ40重量%以下であ
り、かつ熱可塑性ポリウレタンエラストマーがポリオキ
シメチレンと均質に混合されかつその中に全体にわたっ
て分離した相(下に定義するように、最小の方向におい
て小さい平均の断面大きさを有する)として分散される
ように、熔融配合するとき、qlノられる組成物は、標
準アイゾツト試験(ASTM  D−256、方法−D
)おいて測定するとき、例外的な靭性により特徴づけら
れる。
本発明のポリオキシメチレン組成物は、375J/m 
(7,0ft−、Qb/in)より大きい、好ましくは
500J/m (9,4ft−Jlb/in)、最も好
ましい場合において650 J / m(12,2ft
−ub/in)より大きいアイゾツト試験11jにより
特徴づけられるであろう。これは、約123 J / 
m以下のアイゾツト値を示すであろう、未変性のポリオ
キシメチレンと対照することができるであろう。事実、
本発明の組成物のいくつかは靭性が非常に高く、標準の
アイゾツト別院試験において測定される範囲を越えるこ
と、これは約1350J/m(25,3ft−1b/i
n)より大きいアイゾツト値を意味する、ことによって
特徴づけられる。さらに、本発明の好ましい組成物は、
種々の試験(標準のアイゾツト試験を包含する)におけ
る延性破損を示すことならびに高いアイゾツト値を有す
ることによって、例外的な靭性を証明する。
例外的に高い靭性、すなわち、375 J / m(7
,0ft−Jlb/in)より大きいアイ・ジッド値を
もつポリオキシメチレン組成物は、いくつかの重要なパ
ラメーターまたは条件が共存するときにのみ、作ること
ができることを発見した。
とくに、例外的に靭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ーがある分子量を有すること
を必要とする。さらに詳しくは、ポリオキシメチレンポ
リマーは分枝鎖または直鎖であることができ、かつ2.
0.000〜100.  。
000、好ましくは25.000〜90,000、より
好ましくは30.000〜70 、000、最も好マシ
くは60,000〜70,000の数平均分子量をもた
なくてはならない。ポリオキシメチレンの分子量は、m
−クレゾール中のゲル透過クロマトグラフィーにより1
60℃において、60および100OAの公称孔大きさ
のデュポンPSM型の2モードのカラムキッドを用いて
、便利に測定することができる。ポリオキシメチレンポ
リマーの分子量が高過ぎると、加工の制限が発生し、そ
してポリオキシメチレンを熱可塑性ポリウレタンと、短
時間にかつ両成分の有意の分解を防止するために十分に
低い温度において、配合することが困難であろう。この
理由は、ポリオキシメチレンと熱可塑性ポリウレタンと
の配合は、熱++f 5性ポリウレタンが、十分な時間
が与えられたとき、分解する温度に比較的近い温度にお
いて、通常実施されることにある。ポリオキシメチレン
の分子量が高過ぎるとき、配合成分の均質な混合を達成
するために配合中に加えられる機械的エネルギーの量は
非常に大きいので、配合温度をポリウレタンの゛分解温
度より低く維持することは、混合装置を外部冷却すると
きでさえ、困難であろう。ポリオキシメチレンの分子量
が低すぎると、ポリオキシメチレンの溶融粘度は低くな
り、そしてポリウレタンがポリオキシメチレンの全体を
とおして最小の方向において小さい平均の断面大きさを
有する分離した相として分散する′ように、ポリウレタ
ンとの均質な十分な混合を、適当な剪断レベルにおいて
、達成することは困難であろう。ポリウレタン相゛の平
均の断面大きさの重要性は、後述する。しかしな、がら
、前述の限界の範囲内で、かつすべての他のパラメータ
ーが等しいと仮定すると、一般にポリオキシメチレンの
分子量が高くなると、本発明の組成物の靭性は高くなる
ポリオキシメチレンをその数平均分子量により特徴づけ
る別の方法として、ポリオキシメチレンはその溶融流量
により特徴づけることができる。
本発明の組成物における使用に適するポリオキシメチレ
ンは、01〜30g710分の溶融流量(ASTM、D
−1238、手順A、条件G、直径1.0mm (0,
0413インチ)のオリフィスを用いる)を有するであ
ろう。好ましくは、本発明の組成物において使用するポ
リオキシメチレンの溶融流量は、0.5〜10 g/l
 0分であろう。最も好ましいポリオキシメチレンは約
1g/10分の溶融流量を有する直鎖のポリオキシメチ
レンまたは1g710分より小の溶融流量を有するポリ
オキシメチレンである。
」二に示したように、ポリオキシメチレンはホモポリマ
ー、コポリマーまたはそれらの混合物であることかでき
る。コポリマーはポリオキシメチレン組成物の製造に一
般に使用されるコモノマーの1種または2種以上を含有
することができる。より普通に使用されるコモノマーは
、2〜12個の炭素原子のアルキレンオキシドを包含す
る。コポリマーを選択するとき、コモノマーの量は20
重量%以下、好ましくは15重量%以下、最も好ましく
は約2重量%であろう。最も好ましいコモノマーはエチ
レンオキシドであり、そして好ましいポリオキシメチレ
ンコポリマーはホルムアルデヒドとエチレンオキシドと
のジポリマーでり、ここでエチレンオキシドの量は約2
重量%である。一般に、ポリオキシメチレンホモポリマ
ーはその剛性が大きいためコポリマーよりも好ましい。
本発明の組成物における使用に最も好ましいホモポリマ
ーは、分子量が約65.000であるものおよび末端ヒ
ドロキシル基が化学反応により末端キャップされて、そ
れぞれエステル基またはエーテル基、好ましくはアセテ
ート基またはメトキシ基を形成しているものである。
本発明の組成物中のポリオキシメチレンの比率は、組成
物の少なくとも60重量%のでありかっ85重量%より
少なくあるべきである。したがって、熱可塑性ポリウレ
タンは組成物の手答÷ミ逝15重量%梗’)9’l<か
つ40重量%以下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ウレタンのみを」−
に述べた比率で含有する組成物、および他の成分、変性
剤および/または添加剤、たとえば、ポリアミド安定剤
、たとえば、米国特許第3.960.984号および同
第4,098,843号に開示されているもの、醇化防
止剤、顔料、着色剤、カーボンブラック、強化剤および
充填剤を含有する(ただしポリオキシメチレンおよびポ
リウレタンの前述の比率は維持される)組成物を包含す
ることを理解すべきである。前記限界の範囲内において
、かつすべての他のパラメーターが等しいと仮定すると
、熱C可塑性ポリウレタンの比率が大きくなると、木発
つレタン相は連続となる傾向がるでろうから、ポリオキ
シメチレン組成物のある性質、たとえば、靭性は低下す
る。したがって、本発明の組成物の例外的な靭性および
ポリオキシメチレン組成物中に通常存在する他の高度に
望ましい性質を達成するためには、一般に15重量%よ
り大きくかつ40重量%までのポリウレタン、好ましく
は20〜40重量%、より好ましくは20〜35重量%
、ことに25〜35重量%、最も好ましくは25〜32
重量%のポリウレタンを含有する組成物を仏ようとする
例外的な靭性により特徴づけられるポリオキシメチレン
組成物の製造に必要な他の重要なパラメーターは、最小
の方向において分散した熱可塑性ポリウレタン相の平均
の断面大きさである。ポリオキシメチレンポリマーは本
発明の組成物の連続相奪春蜂4を構成し、モして熱可塑
性ポリウレタンはポリオキシメチレンの連続相蚕体にわ
たり分散されるであろう。熱可塑性ポリウレタンはポリ
オキシメチレンの連続相全体にわたり分散した離散粒子
(discrete particle)を構成するこ
とができ、そしてこの立体配置は組成物中のポリウレタ
ンの比率が比較的低いとき普通に見い出される。ポリウ
レタンのこれらの粒子はほぼ球形である(すなわち、粒
子は1.0にほぼ等しいアスペクト比を有するであろう
)かあるいは細長く(すなわち、粒子は1.0より実質
的に大きいアスペクト比を有するであろう)あることが
でき、そしてそれらの大きさの分布はカラス、2モード
または多モードの分布であることができる。細長いとき
、粒子はわずかに細長くかつほぼ長円形であることがで
きるか、あるいはきわめて細長くかつポリオキシメチレ
ンの連続相全体を通して走る熱可塑性ポリウレタンのス
トランドに類似することができる。事実このようなスト
ランドは本発明の組成物から作られた物品の全長を連続
的に走ることができる。あるいは、このようなストラン
ドはポリオキシメチレンの連続相を通じて熱可塑性ポリ
ウレタンの網状組織を形成するように、相互にからみ合
うことができ、そしてこの立体配置は、本発明の組成物
中のポリか*憂つレタンの比率が比較的高いとき、最も
普通に起こることがわかった。このような網状組織は本
発明の高い靭性の組成物を構成すると信じられる。また
、射出成形装置により引き起された配向のため、ポリウ
レタン相の形状は射出成形物品の中心付近よりも表面付
近において異なることがある。
ポリウレタン相が細長いとき、伸びの方向は相のすべて
について一般に同一であり、かつ一般に組成物の調製の
最終段階の間の組成物がなお溶融48態にある間に適用
される剪断方向にある。本発明の組成物の調製において
、組成物が二軸スクリュー押出機により杯の形状に溶融
配合され、次いで丸いダイを通過し、そして水中で急冷
されるとき、熱可塑性ポリウレタンが伸びる場合、その
伸びは一般に棒材の軸に対して平行であろう。伸びの方
向に対して垂直の平面でかつ形成される物品の中心にお
いてポリウレタン相の平均の断面大きさを測定すること
は、本発明の組成物を特徴づけるために最も有用である
ことがわかった。
3(1均の断面大きさは、次ぎの技術により測定した。
ダイヤモンドのナイフ“’Sor、vall −Chr
istensen”FTS−LTC−2セクシ甘ナー(
5ectioner)を備え、−9000において作動
する”5orvalビ’MT−2B超ミクロト−ムを使
用して、成形された0、32X1.27X12.7cm
(1/8インチ×1/2インチ×5インチ)の棒材の中
心から棒材の輔に対して垂直に厚さ200ナノメーター
の断片を切った。本発明の組成物から射出成形された棒
材の異方性のため、熱可塑性ポリウレタン相の平均の断
面大きさの最も便利な、一致しかつ精確な特徴つけは、
流れ方向に対して垂直にかつ0.32cm(1/8イン
チ)の棒材の中央において測定したとき、得られること
がわかった。エタノールをナイフの潤滑剤として使用し
、そしである数のスライスを集め、次いで蒸留水を含有
するペトリ皿を配置する。エタノールと水との混合作用
は、ミクロトームしたスライスを分離して広げ、スライ
スを水の上部の浮かす。ミクロトームしたスライスを2
00メツシユの銅の顕微鏡グリッド上に配置した。典型
的な電子顕微鏡写真を2500×で、70mmのロール
フィルムのカメラおよびイーストマン(Eastman
)5302フイルムを備えるツァイス(Ze i s 
s) EMI OA電子顕微鏡を80KVにおいて使用
して撮影した。顕微鏡のネガの暗室の引伸しにより、1
1゜800×で最後の20.3X25.4cm (8イ
ンチ×10インチ)の写真が得られる。
2つの10.2X12.7cm(4インチ×5インチ)
片を各20.3X25.4cm (8インチ×10イン
チ)の写真から切り、存在する場合、ポリウレタンの大
部分が配向されている方向に対して各片の12.7cm
(5インチ)のへりは平行であった。はとんどの写真は
このような方向を有した。各写真は短い寸法を横切って
1度に1列でスポットスキャナーを200ミクロン平方
でフライングすることにより捜査した。スポ・ントのこ
の写真のラインは、グレーのレベルが相互に異なる明る
い区域と暗い区域のパターとして現われた。このライン
の平均濃度を計算した。この平均値よりも暗い(より雀
な)画像のすべては、熱可塑性ポリウレタン相であると
考えた。逆に、このラインより明るい画像のすべては、
ポリオキシメチレンのマトリックスであると考えた。上
りパルス(up  pulse)(暗い区域すなわち熱
可塑性ポリウレタン相)の平均長さを計算した。
この測定値を以後「最小方向におけるポリウレタン相の
平均の断面大きさ」、あるいは単に「平均の断面大きさ
」という。
データをCl−1000型スキヤナー(Optroni
cs  International  InC8製)
により集め、記録した。
最小力向における分散した熱Ul塑性ポリウレタンの平
均の断面大きさは本発明の組成物の靭性について強い影
響を及ぼすことが決定された。すなわち、すべての他の
パラメーターが等しいと仮定すると、ポリウレタンの平
均の断面大きさが小さくなると、靭性は高くなり、ただ
しポリウレタンはポリオキシメチレン中に溶解している
よりはむしろポリオキシメチレン全体中に離散相として
存在し、かつさらにポリウレタン相は前述の技術により
10,000xの倍率において有限の測定が可能でない
ほど小さくはない平均の断面大きさを有する。たとえば
、1つの特定の熱可塑性ポリウレタン(「硬質」セグメ
ントを含有しない、すなわち、連鎖延長剤を含有せずか
つエチレンアジペートを結合する1つのみのジイソシア
ネート基を含有し、分子量約2000およびTg約20
°Cの「軟質」セグメントを有するエチレンアジペート
に基づく材料)は、ポリウレタン相の平均の断面大きさ
が前述の技術により実際に小さすぎると測定される(ポ
リウレタンは、離散相としてよりは、むしろ10.0O
OXの倍率の写真においてくもった区域として現われる
)かつ、順次に、ポリウレタン相はポリオキシメチレン
を強化するとき無効なほど小さすぎる、このような組成
物を与えることがわかった。したがって、実際的事柄と
して、本発明の組成物におけるポリウレタン相は少なく
とも0.01ミクロンの最小方向における平均の断面大
きさを有するべきである。そして、この最小値を用いて
、熱可塑性ポリウレタン相の平均の断面大きさが0.9
ミク”ロン以下であるとき、例外的な靭性を崩する本発
明の組成物を作ることかできる。好ましくは本発明の熱
可塑性ポリウレタン相の平均の断面大きさは、0.7ミ
クロンより小さく、最も好ましくは05ミクロンより小
さい。より小さい大きさは熱可塑性ポリウレタンのより
低い濃度において例外的な靭性を与える。一般に、熱可
塑性ポリウレタン相の最適な平均の断面大きさは約30
重量%の熱可凹性ポリウレタンを有する組成物において
約0.5ミクロン以下であろう。
例外的な靭性より特徴づけられるポリオキシメチレン組
成物の製造に必要な他の重要なパラメーターは、特定の
熱可塑性ポリウレタンの選択である。本発明の組成物に
おける使用に適した熱可塑性ポリウレタンは、商業的に
入手できるものから選択することができるか、あるいは
既知の方法により製造することができる。(たとえば、
Rubber  Technology、第2版、 M
 a urice  Morton(1973)、17
章。
Urethane  EIastomers、D。
A 、 M e y e r、ことに453〜456ペ
ージ参照)。ポリウレタンはポリエステルまたはポリエ
ーテルジオールとジイソシアネートとの反応から、およ
び必要に応じてこのような成分と連鎖延長剤、たとえば
、低分子量のポリオール、好ましくはジオールと、また
はジアミンとさらに反応させて尿素結合を形成すること
から誘導される。ポリウレタンエラストマーは一般に軟
質セグメント、たとえば、ポリエステルまたはポリエス
テルジオール、および硬質セグメント、通常低分子量の
ジオールとジイソシアネートとの反応から誘導された硬
質セグメントから構成される。硬質セグンメントをもた
ないポリウレタンエラスI・マーを使用して、本発明の
組成物を調製することができる。本発明の組成物におい
て有用な他の熱可塑性ポリウレタンすべてを用いるとき
のように、ポリウレタン相のガラス転移温度と平均の断
面大きさとの適切な組み合わせを達成することが必要で
あろう。前述のように、少なくとも1つの「すべての軟
質」(all soft)エチレンアジペートに基づく
ポリウレタンは、押出しの間の通常の剪断で、ポリウレ
タン相の平均の断面大きさが実際に強化剤どして効果的
に機能するのにポリウレタンについて小さすぎる、生成
物を与えることがわかった。いずれにしても、本発明の
組成物において最も有用なポリウレタンは軟質セグメン
トおよび硬質セグメントの両者を含有する。
本発明の組成物において有用な熱可塑性ポリウレタンの
調製において、少なくとも2個/分子のヒドロキシル基
を有しかつ少なくとも約500、好ましくは約550〜
5.000、最も好ましくは約1,000〜約2.50
0の分子量を有するポリマーの軟質セグメント物質たと
えば、2価のポリエステルまたはポリアルキレンエーテ
ルジオールを、有機ジイソシアネートと、多少の分岐鎖
が存在しうるが、実質的に直鎖のポリウレタンポリマー
が生ずるような比率で反応させる。約250より小さい
分子量のジオールの連鎖延長剤を組み込むこともできる
。ポリマー中のインシアネート対ヒドロキシルのモル比
は、好ましくは約0.95〜1.08、より好ましくは
0.95〜1.05、最も好ましくは0.95〜1.0
0である。さらに、■官能性のインシアネートまたはア
ルコールを使用してポリウレタンの分子量を調整するこ
とができる。
適当のポリエステルポリオールは、1種または2種以上
の2価のアルコールと1種または2挿具」二のジカルボ
ン酸とのポリエステル化生成物を包含する。適当のジカ
ルボン酸は、アジピン酸、コハク酎、セバシン酸、スペ
リン酸、メチルアジピン酸、クルクル酸、ピメリン酸、
アゼライン酸、チオジ゛プロピオン酸およびシトラコン
酸および少量の芳香族ジカルボン酸を含有する混合物を
包含する。適当な2価のアルコールは、1,3−または
1,2−プロピレングリコール、■、4−ブタンジオー
ル、1,3−ブタンジオール、2−メチルペンタンジオ
−ルー1,5、ジエチレングリコール、1,5−ベンタ
ンジオール、1,6−ベンタンジオール、1.12−ド
デカンジオールおよびそれらの混合物を包含する。
さらに、ヒISロキシルカルポン醇、ラクトン、および
環式カーボネート、たとえば、ε−カプロラクトンおよ
び3−ヒドロキシル酩酊をポリエステルの製造に使用で
きる。
好ましいポリエステルは、ポリ(エチレンアジペート)
、ポリ(1,4−ブチレンアジペート)およびこれらの
アジペートとポリε−カプロラクトンとの混合物を包含
する。
適当なポリエーテルポリオールは、1種または2種以上
のアルキレンオキシドと少量の1種または2種以上の活
性水素含有基を有する化合物、たとえば、水、エチレン
グリコール、1,2−または1,3−プロピレングリコ
ール、■、4−ブタンジオールおよび1,5−ベンタン
ジオール、およびそれらの混合物との縮合生成物を包含
する。
適当なエチレンオキシド縮合物は、エチレンオキシド、
■、2−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。適当なポリアル
キレンエーテルグリコールもテトラヒドロフランから製
造することができる。
さらに、ポリエーテルポリオールは、コモノマー、こと
に不規則コモノマーまたはブロックコモノマーとして、
エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/または
テトラヒドロフラン(THF)から誘導されたエーテル
グリコールを含有できる。あるいは、少量の3−メチル
THFとのTHFポリエーテルコポリマーを使用するこ
ともてきる。
好ましいポリエーテルは、ポリ(テトラメチレンエーテ
ル)グリコール(PTMEG) 、ポリ(プロピレンオ
キシド)グリコール、プロピレンオキシドとエチレンオ
キシドとのコポリマー、およびテトラヒドロフランとエ
チレンオキシドとのコポリマーを包含する。他の適当な
ポリマーのジオールは、性質が主として炭化水素である
もの、たとえば、ポリブタンジオールを包含する。
適当な有機ジイソシアネートは、1.4−ブチレンジイ
ンシアネート、1.6−ヘキサメチレンジインシアネー
ト、シクロペンチシン−1,3−ジインシアネート、4
,4”−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イ
ンホロンジイソシアネ−1・、シクロヘキシレン−1,
4−ジインシアネート、2,4−トリレンジイソシアネ
ート、2.6−トリレンジイソシアネート、2,4−ト
リレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシア
ネートとの異性体混合物、4.4’−メチレンビス(フ
ェニルイソシアネート)、2.2−ジフェニルプロパン
−4,4゛−ジイソシアネート、p−フェニレンジイソ
シアネート、m−フェニレンジインシアネート、キシレ
ンジインシアネート、1,4−ナフチレンジイソシアネ
ート、1.5−ナフチレンジイソシアネート、4゜4゛
−ジフェニルジイソシアネート、アゾベンゼン−4,4
゛−ジインシアネート、m−またはp−テトラメチルキ
シレンジイソシアネートおよび1−クロロベンゼン−2
,4−ジインシアネートを包含する。4,4′−メチレ
ンビス(フェニルイソシアネー))、1.6−へキサメ
チレンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシル
メタンジイソシアネートおよび2.4−1リレンジイソ
シアネートは好ましい。
塩化アジピルおよびピペラジンから誘導されたものを包
含する第ニアミド結合、およびP TMEGおよび/ま
たはブタンジオールのビス−クロロホルメートを包含す
る、第二ウレタン結合も、ポリウレタン中に存在するこ
ともできる。
熱可勃性ポリウレタンの製造において連鎖延長剤として
使用するのに適する2価アルコールは、妨害されないか
、あるいは酸素またはイオウ結合により妨害された炭素
連鎖を含有するもの、たとえば、次ぎのものを包含する
: 1.2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、
インプロピル−a−グリセリルエーテル、1,3−プロ
パンジオール、1,3−ブタンジオール、2,2−ジメ
チル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−
1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−
]、]3−プロパンジオール2−メチル−2,4−ベン
タンジオール、2,2.4−1−リフチル−1,3−ベ
ンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオー
ル、1,4−ブタンジオール、2,5−ヘキサンジオー
ル、■、5−ベンタンジオール、ジヒドロキシシクロペ
ンクン、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘ
キサンジオール、4゜4“−シクロヘキサンジメチロー
ル、チオジグ1ノコール、ジエチレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロンくン
ジオール、2−メチル−2−エチル−1,3−プロンく
ンジオール、ヒドロキノンのジヒドロキシエチルエーテ
ル、水素化ビスフェノールA、ジヒドロキシエチルテレ
フタレートおよびジヒドロキシメチルベンゼンおよびそ
れらの混合物。1.4−/’タンジオールテフタレート
のヒドロキシ末端オリゴマーを使用して、ポリエステル
−ウレタン−ポリエステル反復構造を形成することもで
きる。ジアミンを連鎖延長剤として使用して尿素結合を
形成することもできる。1,4−ブタンジオール、■、
2−エタンジオールおよび1.6−ヘキサンジオールは
好ましい。
であり、そして反応は1王程または2工程の反応である
ことができる。触媒を使用することができ、そして反応
は溶媒の存在または不存在で実施することができる。
ポリウレタンの選択に関して」−に説明したこと以外に
、熱可塑性ポリウレタンの最も重要な特性は軟質セグメ
ントのガラス転移温度(Tg)である。ガラス転移温度
をここに報告するときはいつでも、それは990型DT
A基具へ取り付けたデュポン981型ダイナミツク・メ
カニカル・アナリシスφセル(Dynamic  Me
chnical  Analysis  Ce1l)を
使用して′MI+定されたものである。セルはン令り某
として1夜体窒素を使用し、かつ試料を保持する3、2
cm(l、25インチ)のギャップを使用できるように
変更した。振幅は0.2cmにセントした。信号の振幅
に依存して、25°C/分の加熱速度を一170°C〜
0〜40°cで使用した。読みは1°Cの増分毎に取っ
た。貯蔵弾性率および損失弾性率をプロットし、そして
主要な損失弾性率のピークを軟質セグメントのカラス転
移温度として定義した。すべての他のパラメーターが等
しいと仮定して、熱可塑性ポリウレタンの軟質セグメン
トのガラス転移温度が低くなると、靭性は高くなる。例
外的な靭性を有する本発明の組成物は、熱り矧性ポリウ
レタンの軟質セグメントのガラス転移温度が一15°C
より低いとき、作ることができる。好ましくは、ポリウ
レタンの軟質セグメントのガラス転移温度は一20°C
より低く、最も好ましくは一30°Cより低い。熱可塑
性ポリウレタンの組み合わせまたは混合物を本発明の組
成物において使用することもできそして、後述するよう
に、ある種の組み合わせは別々に使用する痢記組み合わ
せの成分のいずれの等量よりも効果があることが分った
」二に論じたこれらのパラメーターは、例外的な靭性を
有するポリオキシメチレン/熱可塑性ポリウレタン組成
物を製造できるがどうかを決定するうえで、最も重要で
あることがわかった。明らかなように、最適な組成物、
すなわち、最高の靭性を石すると同時にポリオキシメチ
レン組成物および製作された物品において重要な他の性
質の適度なレベルを維持する組成物は、これらの最も重
要なパラメーターの各々について最適な値を表す材料お
よび条件を選択するとき、得られるであろう。たとえは
、最適な組成物を得ようとするためには1、高い分子量
(たとえば、約63.C100)のポリオキシメチレン
ホモポリマーおよび低い軟質セグメントのカラス転移温
度(たとえば、約−35°C)の熱可塑性ポリウレタン
を選択しかつ約70重量%のポリオキシメチレンを約3
0重量%の熱可塑性ポリウレタンと、これらの2成分を
均質に4lコ合しかつ熱可塑性ポリウレタンがポリオキ
シメチレン中に小さい分離した相として分nkするよう
な方法で、配合すべきであり、ここで前記ポリウレタン
相1オ最小力向において05ミクロンより小さい平均の
断面大きさを冶する。同等に明らかなように、上に論じ
た最も重要なパラメーターの1種または2種以」二につ
いて最適値から逸脱することにより、最適の組成物のよ
うに多分高くないが、例外的な靭性を有する本発明の組
成物を調製できるであろう。しかしながら、これらのパ
ラメーターは、各々互いに、独立であり、そしてこれら
のパラメーターの各々についての最適(1tiから逸脱
する効果は累積的であろう。こうして、これらのパラメ
ーターのいくつかまたはすべてに関する周辺において実
施するように選択するとき、有用であるが、その靭性が
例外的なものよりも劣るポリオキシメチレン/熱可塑性
ポリウレタン組成物を調製することが可能である。こう
して、例外的な靭性と考えるものを定義することが重要
となってくる。
本発明を定義する目的で、靭性C±ASTM  D−2
56、方法Aに従い測定する。ATMIノンチング・力
・ンクー43−15型上で単−南の切削車を、10.0
の切削速度および60の供給速度において、使用してノ
ツチを形成した。試料は、成形後かつ試験前に、室温に
おいて3日間静置した。相対湿度は試料の靭性に有意に
影響を及ぼさないので、試料の湿度のコントロールに努
力を払う必要はなかった。試料は12.7cmX12.
7 cmXo 、32cm (5インチ×1/2イニチ
×1/8インチ)の射出成形した棒材から調製し、各端
からノツチでほぼ3.1cm(11/4インチ)の半分
に切った。各組成物の6つの試料を室温において試験し
、そして平均、値を報告した。
前述のように、本発明のポリオキシメチレン熱可塑性ポ
リウレタン組成物は、375 J / mより大きい、
好ましくは500 J / mより大きい、より好まし
くは650 J / mより大きい、嚇場寺4アイゾン
ド値により特徴 づけられるとき、例外的な靭性を有すると考えられる。
したがって、本発明の組成物は、(a)   15重量
%より多くかつ40重量%よリウレタン、前記ポリウレ
タンは軟質 セグメントのガラス転移温度が一15 °Cより低い、および (b)  少なくとも60重量%でありかつ85重量%
のより少ない少なくとも1種の ポリオキシメチレンポリマー、前記ポ リオキシメチレンポリマーは20..000〜100,
000の分子量を有す る、 から本質的に成り、前述の重量%は成分(a)および(
b)の合計量にのみ基づき、前記熱可塑性ポリウレタン
はポリオキシメチレンポリマーの全体にわたって平均の
断面大きさが0.9ミクロン以下である分離した相とし
て分散されており、そして前記組成物はアイゾツト値が
375 J / mより大きい、ことを特徴とする。前
述のように、種々の他の成分、変性剤および/または添
加剤を、ポリオキシメチレンおよびポリウレタンの前述
の性質が維持されるかぎり、本発明の組成物に含めるこ
とができる。
−にに論じたパラメーターは特定のポリオキシメチレン
/8可塑性ポリウレタン組成物が例外的な靭性より特徴
づけられるかどうかを決定するとき最も重要なものであ
るが、他のパラメーターは特定の組成物の靭性へ少ない
程度に影響を及ぼすことがある。たとえば、熱可塑性ポ
リウレタンとポリオキシメチレンとの相溶性は、組成物
の性質に影響を及はすであろう。しかしながら、組成物
のそれぞれの成分の相溶性は種々の技術により評価する
ことができるが、1つの信頼性ある指示は臨界表面張力
である。臨界表面張力は、試験すべきポリマー材料の成
形されたブラックについて精製された液体を使用した接
触角のグラフ処理により測定できる。ブラックについて
の各液体の進行角(advancing  angle
)は、3滴の増分の接触角を測定し、各液体について測
定した6つの角度を得ることにより、得られる。平均値
の範囲から著しく外れるデータの点はいずれも、それ上
の計算から除外した。
生データを入力として使用して、各液体についての平均
接触角(データの角度も示す)対その液体についての液
体/表面張力のプロットをつくる。データの最小2乗か
ら線を引く。表面張力の軸をこの直線が通過する点(コ
サインが1である)を、「臨界表面張力」と呼ぶ。(た
とえば、W、A、Zisman、”Re1ation 
 。
f  Equilibrium  ContactAn
gle  to  Liquid  and  S。
lid  Con5.titution;”  、F。
M、Fowkes  i、Contact  A、nl
e  Wettabilit   and  Adhe
sion、AdV、Chem、5erieS43.1,
1964;およびJ、J、Bikerman、Ph  
5ical  5urfaces。
Academic  Press、N、Y、1970、
参照)。
すべての他のパラメーク−を等しいとすると、組成物の
成分の臨界表面張力の差が小さくなると、それらの成分
の相溶性は大きくなり、かつポリウレタン相の平均の断
面大きさは小さくなるであろう。しかしながら、−]二
に示したように、ポリウレタンがポリオキシメチレンと
相溶しすぎると、ポリウレタンはポリオキシメチレンの
強化に有効ではないであろう。
同様に、配合温度における熱可塑性ポリウレタンの溶融
粘度は、組成物の性質に影響を及ぼすでろう。溶融粘度
が低すぎると、ポリウレタン、を小さい平均の断面大き
さを有する分離した相に分散することは困難であろう。
溶融粘度か高すぎると、熱可Q、I性ポリウレタンはそ
の分解温度において加工することが困難となる。ポリウ
レタンの溶融粘度に関する重要な面は、それか加工温度
におけるポリオキシメチレンの溶融粘度にいかに近づく
かにあると信じられる。
実際的事柄として、配合温度におけるポリウレタンの溶
融粘度は精確に測定できない。なぜなら、好ましい配合
温度はポリウレタンの分解温度にきわめて近いからであ
る。こうして、ポリウレタンの固有粘度をその代わりに
使用する。溶融粘度は固有粘度に関係するが、必ずしも
正比例しない。本発明の目的に対して、固有粘度が0.
7以上(ASTM  D−2857に従い、「スコツト
(S、c h o t t、)自動粘度計を用いてジメ
チルホルムアミド中のO′、1%のポリウレタンおよび
′30°Cにおいて測定した)である熱可塑性ポリウレ
タンを一般に使用する。固有粘度が2.7までである熱
可塑性ポリウレタンは本発明の組成物において有効に使
用されたが、固有粘度が0.75〜25であるものは一
般に好ましく、1.o・〜1.7であるものは最も好ま
しい。また、ポリウレタンの好ましい固有粘度はポリウ
レタンの化学的型に依存することがわかった。たとえば
、ポリエチレンアジペートの軟質セグメントを有するポ
リウレタンは好ましくは少なくとも0.7の固有粘度を
もつへきであり、ポリブチレンアジペートの軟質セグメ
ントを有するポリウレタンは好ましくは少なくともO2
,9の固有粘度をもつべきであり、そしてポリ・二一テ
1し型ポリウレタンは好ましくは少なくとも2.0の固
イ〕粘度をもつへきである。固有粘度はポリウレタンの
近似の溶融粘度を評価するだめの1手段にすぎず、そし
て現実に問題のパラメーターである配合温度における溶
融粘度であること゛を理解すべきである。したがって、
非常に低い固有粘度をイ」するポリウレタンを用いて出
発し、次いで配合操作の間、たとえは、出発材料のポリ
ウレタンの固有粘度は非常に低かったが、さらに重合ま
たは橋かけし、こうしてポリウし/タンの有効溶融粘度
を所望レベルに増加することにより、前記ポリウレタン
を変性することが可能である。あるいは、高い固イーJ
粘度を有するポリウレタンを用いて開始し、それを配合
中に分解または加水分解して所望の有効粘度を得ること
ができるであろう。あるいは、高分子:絃のポリウレタ
ンと低分子量のポリウレタンとの配合物を使用すること
ができるであろう。
特定の組成物の靭性に少ない程度に影響を及ぼしうる他
の関連するパラメーターは、熱可塑性ポリウレタンの軟
質セグメントの分子量である。軟質セグメントの分子量
が低すぎると、ガラス転移温度は十分に低くないであろ
う。これは硬質セグメントからの軟質セグメントの分離
が不完全であることによると信じられる。軟質セグメン
トの分子量が高すぎると、結晶化が起こり、そしてポリ
ウレタンのガラス転移温度は高すぎるであろう。
一般に、軟質セグメントのの分子量は約550〜約50
00であり、好ましくは約850〜3000、より好ま
しくは約1000〜2500であるべきであり、最も好
ましいポリウレタンは約2000の平均分子量の軟質セ
グメントを有する。所望の軟質セグメントの平均分子量
は狭い分子量分布または広い分子量分布を用いて達成す
ることができる。事実、非常に高い分子量および非常に
低い分子量の軟質セグメント(前述の範囲外)を有する
ポリウレタンの、軟質セグメンI・の平均分子量が前述
の範囲内にあるような、配合物を用いて、すなわち、軟
質セグメンI・について極めて広い分子量分布をもつポ
リウレタンを用いて、本発明の組成物を調製することが
できる。
組成物、とくにポリウレタンの湿分は、達成される結果
に影響を及ぼすでろう。水はポリウレタンと反応し、ポ
リウレタンを分解させ、ポリウレタンの有効分子量を低
下させ、ポリウレタンの固有粘度および溶融粘度を低下
させ、そして小さい平均の断面大きさを有するポリウレ
タン相を有する組成物をつくることを困難とさせること
が知られている。したがって、乾燥しているほど好まし
い。いずれの場合においても、本発明の組成物中の成分
および本発明の組成物自体は、ことに水が逃げるvi会
かないとき、たとえば、射出成形中、0.2重量%より
少ない、好ましくは0.1重量%より少ない水を含有す
べきである。
本発明の組成物の調製および成形において使用する加工
条件も、組成物の靭性に影響を及ぼすことがある。前述
のように、ポリウレタンは均質に混合しかつポリオキシ
メチレン中に小さい平均17)断面大きさを有する分離
した相として分散しなくてはならず、そして仕上げ製品
の形成の間その状態で維持されなくてはならない。した
がって、本発明の組成物について言及するとき、それは
成形または造形された物品ならびに引き続いて造形また
は成形できる溶融配合された材料を包含することを意味
する。
成分の融点以上において高い剪断を発現できる強力混合
装置を使用して、ポリウレタンをポリオキシメチレン中
に分散させることができる。このような装置の例は、コ
ム用ロール機、内部ミキサー、たとえば、バンバリー(
”Banburyoo)ミキサーおよびブラベンター(
°“Brabender″“)ミキサー、外部的にまた
は摩擦により加熱されたキャビティをもつ単一または多
ブレード内部ミキサー、コニ−ター(”K−o−k n
eader”、多バレル型ミキサー、たとえば1、ファ
レル・コンティニュアス・ミキサー(”Farrel 
 Continuous  Mixier″゛)、射出
成形機、および−・軸および二軸スクリュー(同じ方向
または異る方向に回転する)の押出機を包含する。これ
らの装置は単独で、あるいは静止ミキサー、混合トーピ
ードおよび/または混合の内部圧力および/または強さ
を増加するだめの種々の装置、たとえば、この目的に設
計された弁、ゲートまたはスクリューと組み合わせて、
使用することができる。最も好ましい本発明の組成物、
すなわち、最高のノツチ付きアイゾツト値をもつ組成物
、を得るためには、最大の効率、−数件および均一性を
もって均質な混合を達成するであろう装置を使用するこ
とが重要である。前述の他のパラメーターと一緒に考慮
したとき、組成物の成分として最適なものより劣ったも
のを選択する、たとえば、限界のガラス転移温度をもつ
ポリウレタンを選択し、かつまた不十分な混合装置、た
とえば、ゴムロール機、を選択すると、許容しえない組
成物、たとえば、375J/mより小さいノツチ付きア
イゾツト値をもつ組成物が生じうる。したがって、連続
的装置は好ましい。二軸スクリュー押出機、とくに高い
強度の混合区画、たとえば、逆ピツチ要素および混練要
素を組み込んだものは、ことに好ましい。この出願の実
施例のすべてにおいて使用した混合装置は、特記しない
かぎり、28mmの同時回転するウニルナ−(Wern
er)春半曇フレイダラー(Pfleiderer)の
二軸スクリュー押出機であり、2つの作動区画を含有し
、合計5つの4吊練要素(75mm)、2つの逆転要素
(24mm)、および真空口を、ダイへの供給スロート
からの距離の約70%において有するスクリューの設計
を用いた。すべてのラーンは190°Cにツセントした
。ダイの中から出る溶融物の温度は、約220〜260
°Cであった。冷却水の低い流れを使用して、ある場合
において温度を低下させた。押出機は200〜250r
pmにおいて運転し、処理速度は6.8〜9.1kg(
15〜20ポンド)7時であった。窒素のプランケット
を供給スロートにわたってM[持して、酸素を排除しか
つ成分の乾燥を保存し、そしてグイから出るストランド
を水中で急冷し、ペレットの切った。これらの条件から
逸脱可能である。たとえば、処理速度を調整して補償し
かつ溶融しないかあるいは分解しない生成物が生成され
ない場合、l 90 ’Oより低いかあるいは260°
Cより高い温度は可能である。しかしながら、溶融配合
に170〜2600Cは好ましいと考えられ、185〜
240°Cは好ましく、そして200〜230°Cは最
も好ましい。示し、た溶融温度は、ダイ出1コにおいて
取った測定値に基づく概算値である。押出機の形状に依
存して、混合の最後の点とグイとの間において有意な冷
却が存在しうる。実際の溶融温度は多少高いことがある
造形節の製造に用いる製作条件は等しく重要である。な
ぜなら前もって溶融配合された材料から本発明の造形節
を製造する場合、溶融配合された材料中に発生した条件
、たとえば、ポリオキシメチレン中の熱可瞑性ポリウレ
タン相の平均の断面大きさおよび分布、組成物の乾燥お
よびポリウレタン固有粘度および溶融粘度を維持するこ
とは重要であるからである。造形節は、いくつかの普通
の方法、たとえば、圧縮成形、射出成形、押出、ブロー
成形、回転成形、溶融紡糸および熟成形のいずれによっ
ても作ることができる。混合装置に関して前述したよう
に、本発明の最も好ましい造形節、すなわち、最高の例
外的な靭性をもつもの、を得るためには、」二に論じた
パラメーター、たとえば、ポリオキシメチレン中のポリ
ウレタンの粒子サイズおよび分布を維持し、かつ好まし
くは改良する成形装置を使用することが重要である。最
適なものより劣った組成物の成分を選択し、かつまた好
ましさに劣る混合装置、たとえ、ば、圧縮成形機、を選
択すると、許容しえない造形節、たとえば、375 J
 / mより小さいノンチ伺きアイゾント値をもつもの
ハ生しうる。したがって、射出成形機はことに好ましい
。最適な造形節の例は、シーI・、形材、棒材、フィル
ム、フィラメント、繊維、ストランプ、テープ、チュー
ブおよびパイプを包含する。このような造形節は、配向
、延伸、コーティング、アニール、塗装、積層およびめ
っきにより後処理することができる。本発明の物品は粉
砕し、そして再成形することができる。
一般に、造形節の製造に用いる条件は、溶融配合につい
て前述した条件に類似するであろう。より詳しくは、溶
融温度および滞留時証は、ポリウレタンの有意の分解が
起こる点にまで使用することができる。好ましくは、溶
融温度は約170〜250°C1より好ましくは約18
5〜240°C1最も好ましくは200〜230°Cで
あろう。本発明の組成物を射出成形するとき、製造され
る形状の複雑さにできるだけ一致するように型は冷たい
ことか好ましい。すなわち、一般に、型が冷たいほど、
造形節の耐衝繋性は高くなる。しかじなが一般に、型温
度は1.0〜120°C5好ましくは10〜100 ’
Oであり、最も好ましくは型温度は約50〜90°Cで
あろう。一般に、溶融物中の合計の保持時間は約3〜1
5分であり、短い時間が好ましく、高品質の造形節の製
造に一致する。溶融物中の合計の保持時間が長ずざると
、ポリウレクン相は分解および/または粗大となること
かある。たとえは、後に報告するアイゾント試験におい
て使用した標べf:の厚さ0.32cm(L/8インチ
)の試験試料は、221−75−350型の1、♂しス
のアパーグ”(”Aburg−往復スクリュー射出成形
機により、後部180°C1中央190°C1前部20
0℃および゛ノズル2100Cのシリンダ一温度の設定
を用い、型温度90°C1背圧0°、3MPa’(50
psi)、ラム速度5.45秒の射出/15秒の保持の
サイクル、およびlt用ススクリユー、調製した。溶融
物の合計の保持時間は、約5分であると推定された。試
料を成形と試験との間にお−いて少なくとも3日間静置
した。
以下の実施例において本発明の特定の実に態様と、上に
論じたパラメーターの1種または2種以上を本発明の限
界を規定する範囲の外に選択した対照実験の実施態様と
のある種のかたわらの比較とを示す。本発明の組成物は
例外的な靭性により特徴づけられるが、対照組成物はそ
うでないことが理解されるであろう。特記しないかきり
、すへての部およびパーセン)・は重量により、そして
ン1請度はセ氏である。本来SI単位でない測定値はそ
のように変換しかつ適当ならば四捨五入した。
以下の実施例において、曲げ弾性率は、ASTM  7
90、形状寸法A、方法Aに従い、3つの試料について
決定し、そして平均値を報告する。
試料は成形後室温において少なくとも3日間静置した。
試験した商業的に入手可能な熱可塑性ポリウレタンの各
々の化学的組成は、パリアン・アンシエーツ(“Var
ian  As5ociateS”)XL型200核磁
気共鳴吸収分光言1を用いて決定した。プロトンのスペ
クトルを使用した。
熱可塑性ポリウレタンを、シュウテロ−1”、l。
2.2−テトラクロロエタン中に2〜5%の固形分で溶
解し、100〜120°Cにおいて検査した。
以下の実施例において、熱可塑性ポリウレタンおよびポ
リオキシメチレンに加えて、試験した組成物の2種(表
■および実施例118中の対照)を除外したすべては、
1.5?、1%のポリアミドオリゴマー安定剤(米国特
許第3 、960 、984号に記・成されているよう
な)および0.・1重量%の4,4°−ブチリデンビス
(6−し−ブチル−m−クレゾール)醇化防止剤を含有
し、た。表■および実施例118中の対照は、+ 0 
、4重量%のポリアミド安定剤(はぼ43%のポリカプ
ロラクタム、33,6%のポリヘキサメチレンアジパミ
ド、および234%のポリへキサメチレンセバカミドの
ターポリマー)およびo、1爪り)%の2.2”−メチ
レンビス(6−t−ブチル−4−メチルフェノール)を
含有した。さらに、実施例100〜106において使用
したコポリマーは、供給会社の登録添加剤を含有してい
ることがてきる。生りに述へないかぎり、ポリオキシメ
チレンは約63,0OO0′)数平均分子量をもつアセ
テート末端キャップされたホモポリマー(米国特許第2
.998,109号に従い調製した)であった。安定剤
および醇化防止剤の使用は、本発明の実施可能性につい
て必要ではない。それらは以下の実施例において熱的お
よび酸化的安定性を改良するために使用し、そして試験
した組成物の靭性に有意の影響を及ぼさなかった。
実施例1 熱可塑性ポリエステルポリウレタンの製造本発明の組成
物における使用に適当な熱可塑性ポリウレタンは、商菓
的に入手可能なものから選択することができ、あるいは
既知の方法により製造することができる。典型的に適当
なポリエステルポリウレタンは、次ぎのようにして製造
した。
半球の底をもつ円筒形の反応器を使用した。反応器は内
径的95mmおよび高さ約160mmであった。それは
55150内部ジヨイントにおいて終っていた。それは
機械的かきまぜ機の10mmのツルーボアー(”Tru
ebore”)かきいまぜ案内と適合する5 5150
外側ジヨイント、温度計(17,8mmの浸漬)のため
の10/30ジヨイント、および添加のだめの追加の2
9/26ジヨイントから作られた上部とともに使用した
。かきまぜの羽根は幅約41mmのガラスプロペラであ
った。
1972 g(7)ル171zックス(”Rucofl
ex” )S l 02P55 (乾燥したヒドロキシ
ル末端ブチレンアジペート、ヒドロキシル価−55)お
よび88.7gの最近蒸留した1、4−ブタンジオール
を含有、する混合物の383゜1gを、円憧形モ合器に
加えた。5滴(約0.05g) の”DABCO” 3
3LV (ジプロピL/7グリコール中の33重量%の
トリメチレンジアミン)環式アミン触媒を、この混合物
に添加した。
前記触媒を2時間で前記ジオール混合物中によく混合さ
れるまでかくまぜながら入れ、そしてこの混合物を約5
5±5°Cに維持した。
最近蒸留した溶融MDI[4,4°−メチレンビス(フ
ェニルイソシアネート)]の88.9gを、この混合物
に加えた。このMDIをジオールと、急速なかきまぜお
よびかきまぜブレードに関する反応ポットの上下の運動
により、混合した。
(このかきまぜ機を時々停止させ、気泡をプロペラのま
わりの空洞形成区域から上昇させた)。この混合物の温
度は53℃から78°Cに上昇し、この時点においてそ
れを100°Cに真空炉内で予熱したパン[テフロン(
Teflonの)のフルオロカーボンポリマーでコーテ
ィングされている]中に注いだ。前記パンおよび重合混
合物を含有する炉を、0.5気圧に排気し、次いで圧力
を窒素で0.97に上げた。
重合を100°Cおよび0.95気圧窒素圧におて66
時間続けた。生したポリマー(以後、ポリウレタンAと
呼ぶ)を真空炉から取り出し、冷却した。このポリで−
について測定した固有粘度は1.47(0;1%、DM
F中、30’O)であった。
次いで、ポリマーを立方体(6mmの辺)に裁断し、ポ
リオキシメチレンと、前述のように、溶融配合し、得ら
れた組成物を射出成形し、そしてアイゾツト試験にイリ
した。30重量%のこのポリウレタンと70重量%のポ
リオキシメチレンホモポリで−との配合物についてのア
イゾツト値は1080 J 7mであった。
実施例2 熱可塑性ポリエーテルポリウレタンの製造分子量100
0のポリ(テトラメチレンエーテル)グリコール(PT
ME(、−1000)を、1oo’cに加熱することに
より乾燥し、次いで2mmHgにおいて、初期の急速な
ガスの発生が遅い速度(は(′五′5分)に低十゛する
まで、かきまぜを増加しながら脱ガスした。乾燥したP
TMEC,1000を室11.五に冷却し、窒素のもと
に大気圧において貯蔵した。
屹燻したPTMEG−1000[1000g、1モル]
を1,4−ブタンジオール[182,2g、2モル]と
混合した。この混合物を90分間かけて5リンドル容の
4首丸底フラスコにゆっくり添加した、前記フラスコは
、かきまぜ機、滴下漏斗、ガス入口、および水スクラバ
ーへのリードをもつ大型のドライアイス/アトン冷却器
を備えた。(スクラバーへのリードは、窒素の要求コン
トロール源および反応フラスコへの吸引による戻りを防
止するためのトラップを有した。)生じた溶液を約6時
間かきまぜ、次いでドライアイス/アセトン冷却器のも
とに一夜乾燥させた。トライアイス/アセトンを冷却器
から次ぎの朝除去し、そしてフラスコをカス入口管から
入る窒素で24時間パージして、スクラバーを経てホス
ゲンを除去した。この手順により、混合ビスタロロホル
メートが得られた。
再結晶化ピペラジン(5B、5g、0.68モル)を、
ワーリングブL/7ダー(”Wa r i ng”bl
ender)内の2.2リツトルの塩化メチレン(15
°C)中に溶解した250g(0゜48モル)と26.
6g (C1,16g)の塩化アジピル(新しく再蒸留
した)との混合物に注意して添加した。急速な発熱反応
か起こった。ピペラジンの添加後1分に、750m1の
10%の炭酸ナトリウム水溶液を1度に加えた。混合を
15分間続けた。氷を要求に応じて加えて澗胎をコント
ロールした。アガライト・ホワイト’Agerite 
 White”%化防止剤(N 、 N ’−ジー2−
ナフチルーp−フェニレンジアミン)(2゜5g)を加
え、前記粘ふ1乳濁液中にかきまぜて入れた。この乳濁
液を6リツトルのWli flit水で処理した。生ず
る粘性塊を1リツトルの澗11i!水でブレンダーにも
どし、最高の剪断条件下に10分間かきませた。加熱お
よび混合により、残留溶媒を追い出して微細に粒子化し
た塊を得た。
微細な塊を濾過し、洗液のpHが蒸留水のそれに等しく
なるまで洗浄した。微細な塊を真空炉内で窒素のブリー
ドを用いて18時間乾燥した。
得られる熱可塑性ポリエーテルポリウレタン(以後ポリ
ウレタンBという)は、82のショアーA硬度(AST
M  D−ン240)、21O0Cの溶融温度、−68
℃の示差熱測定により測定したガラス転移温度および1
.l1g/cm3の音度を有した。ポリウレタンはm−
クレゾール中(0,1%の濃度、30℃)で2〜2.7
の固有粘度を有した。クラック・パーグTIO+OOO
(ASTM  I)−1043)は、−59°Cであっ
た。
ポリオキシメチレンホモポリマー中の30%のこのポリ
ウ・レタンの配合物のについてのアイゾツト値は、89
7 J / mであった。
実施例3〜8 熱可塑性ポリウレタンの比率の効果 下表工により詳しく記載するポリウレタン、前記表■中
および以後ポリウレタンCという、を種々の比率でポリ
オキシメチレンホモポリマー中に配合し、そして標準の
試験用棒材に射出成形し、曲げ弾性率およびアイゾツト
値について試験し、次ぎの結果を得た。
一人」− ポリウレタン 曲げ弾性率 アイゾツト欠癒町 工」」
C4と−工性ヱユチ 修−工U鹸対照    0   
  2620   1233    .5     2
480   1984   20     1.360
   4435   25     1390   7
326   30     1’230  13807
   35     1010  1175+(a)8
   40      920   (b)(a)試験
した6つの試料あるものについての値の平均1175J
/m、そして他のものについて破壊は起こらながた。
(b)破壊はすべての試料について起こらなかった。
実施例9〜48 1々の熱【1暉zポリウレタンの1′ 種々の商業的に入手可能な熱可塑性ポリウレタンを、種
々の比率(20,30または40重量%)で、ポリオキ
シメチレンホモポリマーと配合し、標準の試験用棒材に
射出成形し、そして曲げ弾性率およびアイゾツトについ
て試験した。使用した種々のポリウレタン、および各々
の化学的組成、固有粘度およびカラス転移温度を、下表
IIに記載する。表IIにおいて、ADIP=アジピン
酸、BDO=1.’4−ブタンジオール、MD I =
4.4′−メチレンビスフェニルイソシアネート、EG
=エチレングリコール、PCL=ポリεポリプロラクト
ン、HPDPM−ジヒドロキシプロピルジフェニルエー
テル、HDO=1.6−ヘキサンジオール、PICM=
4.4”−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネー
ト)、PTMEG=ポリ(テトラメチレンエーテル)グ
リコール、PPG−プロピレングリコール、HEHQ−
ビス−(β−ヒドロキシルエチル)−ヒドロキノン、I
−P=イソフタル酸、DEC−ジエチレンゲリコール、
およびTDI=)リレンシイソシアネート。
30重量%のこれらのポリウレタンの各々を含有する組
成物について、および20および40重重量のポリウレ
タンを含有するいくつかの追加の組成物についてのアイ
ゾツト値を、下表■に記載する。すべての場合においそ
、このような試験を実施し、そして得られた試験データ
が存在する。
さらに、30重量%のポリウレタンを含有する組成物に
ついての曲げ弾性率を報告する。
これらのデータから、いくつかの結論を導き出すことが
できる。第1に、ポリウレタンの比率が大きくなると、
組成物の靭性は高くなる。第2に、ガラス転移温度が約
−15°C以上であるポリウレタンは例外的な靭性によ
り特徴づけられない。第3に、約0.7より低い固侑粘
度を有するポリウレタンは、−・股に、少なくとも30
%の負荷において、例外的な靭性により特徴づけられな
い組成物を与える。最後に、種々の熱可塑性ポリウレタ
ンは、ガラス転移温度および固イ1粘度のカイトライン
が観測されるかぎり、例外的な靭性により特徴つけられ
る組成物を与える。
実施例49〜54 ポリウレタン利の−3の「かけの 1130重量%のポ
リウレタンDおよび70重量%のポリオキシメチレンホ
モポリマーを含有する組成物を調製した。これらの組成
物は同一・比率で同一成分を含イ1したが、成形条件は
試料毎に意図的に変化させて、ポリウレタン相の平均の
断面太きさを変動させた。結果を下表■に報告する。
−災双一 平均の断面大きさ  アイソ・ンド値 支癒主           −工上l旦m−490,
27’   1070+ (a)50    0.36
   .1070+ (a)51    0.37  
  1070+(a)52    0.45    .
1070+ (a)53        0.56  
            32654       0
.68              395(a)  
ある試料については破壊は起こらない。
いずれの場合においても、これらのデータが示すように
、より小さいポリウレタン相の平均の断面大きさはより
高い靭性を示す。1070 J / mの値を超えると
き、割れが伝ばんしない試料の発生はl 600 J 
/ mのレベルにおいてそのように増加し、6つの試料
の組の非常に少ない数がわずかに裂けるにすぎないであ
ろう。この高い値の限界は試験物理学の関数であり、そ
して多少試料の弾性率および引張り強さにも依存する。
実施例49〜52において試験した配合物について、報
告した値はl O70J / mに限定したが、それで
もなおいくつかの試料は約1350 J / mのレベ
ルに到達した。なぜなら、それらの群におけるいくつか
の試料は「無破壊Jの挙動を示したからである。
実施例55〜56 mJJ′物中のポリウレタン相の比率の勺−。
ポリオキシメチレンホモポリマー中に、それぞれ35%
および20%のポリウレタンDを含有する組成物を調製
した。組成物の調製および試料の成形の条件は両者の場
合において同一・であったが、ポリウレタンの比率を変
化させて、ポリウレタンの比率が低い(20%)とき、
ポリウレタン相の非常に小さい平均の断面大きさく0.
38μ)でさえ適度のアイゾツト値を与えるにすぎない
ことを明らかにした。同様に、ポリウレタンの比率か大
きい(35%)とき、ポリウレタン相の比較的大きい平
均の断面大きさく0 、59 g)でさえ極めてすぐれ
たアイゾツト値を与える。データを表■に示す。
一人又一 平均の断 ポリウレタ 面大きさ アイゾツト値 支施雁 ヱ!ロ此圭−エエY−Jm− 55350,591070(a) 56       20      0.38    
  445(a)  いくつかの試料について破壊なし
実施例57〜69 固   ゛  のχ ポリウレタンの固有粘度の靭性への影響を他のパラメー
ターから出来るだけ多く分離する努力において、主とし
て固有粘度が互いに異る、実施例1に記載するものに類
似するある数の熱可塑性ポリウレタンを調製した。反応
性成分の比の変動を小さくして、分子量が変化する種々
の試料を調製した。さらに、高分子量の成分の調製にお
いて使用した成分の純度の変動は分子量の変動を生じさ
せた。ポリウレタンの分子量(固有粘度により測定した
)がポリオキシメチレンホモポリマー中ノ30%のポリ
ウレタンの配合物のアイゾツト値にどのように′#響を
及ぼすかを、表Vは示す。強い相関関係か見い出せる。
これらのデータから明らかなように、この型の熱可勃性
ポリウレタンの好ましい固有粘度は、0.8より大きく
、より好ましくは09より大きく、最も好ましくは10
より大きい。
表■ アイゾツト値 に膳立−−讃ロロ泥度一 美去Zユy−570,386
4 580,5169 590,66170 600,69240 610,79400 620,81336 630,86422 641,00774 651,01593 661,05497 67115897 681,29880 691、,471080 実施例70〜81 固有II′の1°一 実施例の前の組のようにコントロールしないが、固有粘
度とアイゾツト値との間の関係は、すぐ下の実施例にお
いてさらに明らかになる。これらの実験の各々は前述の
ように実施しくポリオキシメチレンホモポリマー中の3
0重量%のポリウレタン)、そして各ポリウレタンはガ
ラス転移温度が一20℃以下であるブタンジオールアジ
ペートの軟質セグメントおよびブタンジオール−MDI
の硬質セグメントを含有した。これらの試験の結果を下
表■およびWに示す。
f叫− アイソ ポリウ      ラド値  曲げ弾性笈上あ レタン
 匹互及渡 但bL−,’II(MF鴎70     
 Z    O,64326119071T    O
,72376114072N    O,814591
50073E     1.13  1025  12
.1074       I     1.19   
 694  124’0次ぎの群の実験は[並行してj
実施せず、したかでiJ4Mかつ精確な比較を表わすこ
とができないが、固有粘度の影響は、すべての他のパラ
メーターがほぼ等しいとして、理解することができる。
セグメントの比率は事実多少変化するが、ポリウレタン
のすべてはAp I P/BD I /MD I型であ
り、そしてすべては−33〜−35°Cの範囲のガラス
転移温度を有する。
一人舅一 アイソ ポリウ      ンド値  曲げ弾性支庭遣 レタン
 l有片渡 ΩjC−1℃伊U75      Z  
   O,64326119076T     O,7
2376113077N     O,8145915
0078D     1.04  1282  131
079       E     1.13  102
5  121080      I     1.19
    678123Gl       ’81   
     C1,3311481240実施例82〜9
9 30重量%の種々の熱可塑性ポリウレタンの各々および
70重量%のポリオキシメチレンホモポリマーを用いて
組成物を調製した。試料を前述のように調製し、かつ試
験し、そして下表■に結果をポリウレタンのカラス転移
温度゛の減少する順序で報告する。
これらに試験において測定したパラメーターを、」−に
論じたように、互いにかつ他のパラメーターから分離す
ることは不rJf能であるか、一般に、ポリウレタン相
が小さい平均の断面大きさを有し、最低のガラス転移温
度を有し、かつ0.7より大きい固有粘度布する組成物
は、@大の靭性を示すことが示された。
実施例100〜106 ポリオキシメチレンポリマーノ紹p−物ポリオキシメチ
レンコポリマーを使用して、例外的な靭性により特徴づ
けられる組成物を調製することもできる。以下の実施例
の各々において、30重量%のポリウレタンBまたはD
 (J二の表IIに記載されている)を、前述のように
、70重量%の列挙したポリオキシメチレンポリマーノ
各々とともに溶融配合した。次いで、標準試験試料を射
出成形により、前述のように、調製し、そしてアイゾツ
ト値を得た。結果を下表Xに報告する。実施例100〜
105におけるポリオキシメチレンポリマーの各々は、
はぼ2重量%のエチレンオキシドを含有するジポリマー
である。実施例106のコポリマーは、約2重量%のエ
チレンオキシドおよび約500ppmの1,4−ブタン
ジオールのジグリシジルエーテルを含有するターポリマ
ーであると信じられる。
一人■− ポリウ         アイゾツト m ±  コポリマー   在−ユ旦ユ100   D
   ”Ce1on”M   12825−04 101   D   ”Po1ypla    967
stics”M2 −01 102   D   ”Ult rafo   127
1rm”2320X 103   D   Ultrafo   1’159
rm”H2200 104D   ”Ultr’afo   114.3r
m”H2320 X 105    D    ”Ho5tafo     
 940rm”C2521 106B     ”Ce1on”U    1137
1 0−0 1 実施例107〜110 熱可塑性ポリウレタンの配合物の使用 ある場合において、本発明の組成物をポリオキシメチレ
ンの1種または2種以」−の熱可塑性ポリウレタンと溶
融配合することにより調製することが望ましいことがあ
る。さらに、ある場合において、ポリウレタン類の組み
合わせは等量の単独で使用するポリウレタンよりも効果
があることがある。
2 JiIの熱可塑性ポリウレタン配合物、50150
および25/75(ポリウレタンF/ポリウレタンS)
、を二1lqbスクリュー押出機に通し1次いでペレッ
ト化および乾燥することにより調製した。次いで、それ
らおよび個々の熱可塑性ポリウレタンの対照をポリオキ
シメチレンホモポリマー中に30重量%のレベルで配合
した。次いで、配合物を成形し、そして特徴づけた。2
種のポリウレタン類の組み合わせがいずれの成分自体よ
りも高い靭性をいかに与えるかを、表kに示す。
−人A− ポリウレタンの11上−4 ポリウレタン  アイゾツト値直 支息カ  F  −5−(J/m) 107    0 100  374 108  25  75  956 109  50  50  999 110’lOOO774 実施例111 すべての軟質セグメントのポリウレタン含有する組成物 硬質セグメントをもたないポリウレタンを本発明の組成
物において使用することもできる。ポリウレタンを実施
例1に記載するように調製したが、ただし出発物質は等
モル量のポリブチレンアジペート(分子量約1950)
およびMDIを含有したが、ブタンジオールの連鎖延長
剤を含有しなかった。固有粘度は1.87であり、そし
てポリオキシメチレンホモポリマー中に配合するとき、
成形後4日において、830 J / mのノ・ンチ伺
きアイゾツト値を与えた。
実施例112〜114 低レベルの硬質セグメントを有するポリウレタンを含有
する組成物 同様に、非常に小さい比率の硬質セグメントを含有する
ポリウレタンを、本発明の組成物の調製において使用す
ることができる。ポリウレタンは実施例1に記載するよ
うに調製したが、ただし出発物質は下表刈に示す相対的
モル量で使用した。
ポリウレタンの固有粘度および30%のこのようなポリ
ウレタンをポリオキシメチレンホモポリマー中に含有す
る組成物のアイゾツト値を、また表■に示す。
」すし ブタ ポリ    ンジ    アイゾツ ト値    オー 固有 ド値 欠蓋宅 久2 川 玄−顧 以bL− 1121,01,170,171,907141131
,01,250,252,19e18114   +、
0  x、340.34 1.96  729実施例1
15 広い分子量分布の軟質セグメントを有するポリウレタン
含有する組成物 変化する長さの軟質セグメントを有するポリウレタンを
、本発明の組成物の調製において使用することができる
。ポリウレタンは実施例1に記載するように製造したが
、ただし出発材料はポリブチレンアジペート類の混合物
(一方は分子量が1030でありかつ混合物の20.8
重量%を構成し、そして他方は分子量が2250であり
かつ混合物の79.2重量%を構成する)を含んだ。ポ
リブチレン混合物の平均分子量はほぼ1950であだ。
ポリオキシメチレンホモポリマー中の30重量%のこの
ポリウレタン(固有粘度的1.50)の配合物は、94
0 J / mのアイゾツト値をり−えた。
実施例116 広い分子量分布をもつポリウレタンを含有する組成物 同様に、変化する分子量のポリウレタンから本発明の組
成物を調製することができる。2種のポリウレタンを実
施例1に記載するように製造し、一方は1.79の固有
膣1度を有し、そして他方は083の固有粘度を有する
。70%のSlのポリウレタンと30%の第2のポリウ
レタンとの配合物を調製し、そしてポリオキシメチレン
ホモポリマー中に30%のこの配合物を含有する組成物
は824 J / mのアイゾツト値を与えた。
実施例117 分枝鎖のポリウレタンを含有する組成物分枝鎖のポリウ
レタンを、実施例1に記載するように、0.9%のブタ
ンジオール出発物質の代わりに0.6%のトリメチロー
ルプロパンを使用することにより調製した。このポリウ
レタンは1.89の固有粘度を有し、そしてポリオキシ
メチレンホモポリマー中に30%のこのポリウレタンを
含有する組成物は888 J / mのアイゾツト値を
与えた。この組成物を実施例1に記載するように配合し
たが、6オンスのパン拳トーン(VarI  Dorn
)成形機により185°Cのバレルおよびノズルの設定
、60°Cの型温度、3/45/15増圧(boost
)/射出/保持サイクル。
ラム速度について「速い」設定、および50psiの背
圧で成形した。
実施例118 PICMをもつポリウレタンを含有する組成物 ポリウレタンを実施例1に記載するように調製したが、
出発物質は4,4“−メチレンビス(フェニルイソシア
ネー))(M[lI)の代わりに4,4°−ジシクロヒ
キシルメタンジイソシアネ−1・ (P I CM)の
等モル量を含んでいた。ポリウレタンの固有粘度は1.
44であり、そしてポリオキシメチレンホモポリマー中
に30%のこのポリウレタンを含有する組成物は720
 J / mのアイゾッ)・イ1θを与えた。
実施例119 低分子量のポリオキシメチレン の組成物 約38.000の数平均分子量を有するアセテート末端
キャップしたポリオキシメチレンホモポリマー中の40
重量%のポリウレタンFの配合物を、上に記載したよう
に押出した。この配合物を前述の方法におけるように射
出成形し、ただし40°Cの型温度を使用した。アイゾ
ツト値は513 J / mであった。
実施例120 ポリオキシメチレンホモポリマーおよび分枝鎖のターポ
リマーを含有する組成物30%のポリウレタンD、7%
の“Ce1c。
n”U−10(分枝鎖のターポリマーは、約2重量%の
エチレンオキシド、約500ppmの1゜4−ブタンジ
オールのジグリシジルエーテルおよび残部のメチレンオ
キシドを含有すると信じられる)、および63%のポリ
オキシメチレンホモポリマーを含有する組成物を調製し
た。この組成物は1LIOJ/mのアイゾツト等級を有
した。
実情例121〜124 成形条件の効果 前述のように、成形条件は造形品の性質に影響を及ぼす
。たとえば、より冷たい型温度は一般により小さい粒子
サイズを与え、したがってより高いアイゾツト等級を与
える。同様に、より高いバレル温度は、一般に、少なく
ともポリウレタンが分解する点までにおいて、より高い
アイゾツト等級をもつ造形品を与える。70重量%のポ
リオキジメチレンホモポリマー中の30重量%のポリウ
レタンDの前もって溶融配合した配合物を、表にに特定
するパラメーターを除外して、前述したように、射出成
形機を用いて試験試料に成形したとき、得られたデータ
を表層に要約する。アイゾツト等級は、普通のように3
日ではなく、成形後わずかに24時間後に取った。
−jU隻− バレルの選釈 支施上      温n”の51″7(°C隻鄭−土迭
−画鄭−乙!] 121 170 180 180 19(122170
180I80 19( 12318019020021( 12418019020021( 型温度 アイゾツト値 ? エエエ エ±Z旦y− )  50    945 )  90    395 )  50   .1319 )  90   1084 実施例125 1貨ll+−1のr゛゛融配ム゛よひ ぞ前もって溶融
配合された本発明の組成物から造形品を製造することが
好ましいが、溶融配合および成形を同時に実施すること
ができる。実施例1の直前に記載した安定剤および酸化
防止剤を含有する30重量%のポリウレタンDおよび7
0重量%のぺシット化されたポリオキシメチレンホモポ
リマーのペレント配合物を、プラスチック袋内で混転し
、次いで1.5オンスのアー/久−グ(Arburg)
IJ4出成形機により、1.4MPaの背圧、60°C
に型温度および5秒の増圧(b o o st)を用い
て成形した。摺られる試料は1175J / mのノン
チ伺きアイゾツト値を有した。
実施例126 一音v15×輩渡− 熱口丁塑性ポリウレタンおよびポリオキシメチレンにつ
いて通常用いるものよりもかなり高い溶融温度は、これ
らの高温における合計の時間を最小とするように注意す
る場合、使用することができる。スクリューを28.m
mの二軸スクリュー押出機のために設計して、配合物を
後部の真空口に供給し、かつポリオキシメチレンの溶融
を防Iにするために最小に機械的エネルギーで、混練ブ
ロックへ移送した。配合後非常に短時間で、溶融物はダ
イを出、水で急冷された。スクリュウの設計は、次ぎの
通りであった:チップ、0301010.030103
0.241016  LH,KB  045、次いで後
部の真空口を過ぎた0451090の供給区画。バレル
区画を加熱または冷却した。後部−H2C、後部−中央
−H20、中央150’C1前部−中央190°C1前
部190°C,およびダイ1900C0押出機は157
rpmおよび8.2kg/時の供給速度において運転し
た。組成物はポリオキシメチレンホモポリマー中の30
%のポリウレタンCであった。溶融物の温度は270’
Oに到達したが、組成物の押出されたストラン1〜は白
色であり、そして60’Cの型温度において成形した棒
材は112.OJ/mのアイゾツト値を崩した。
本発明のポリオキシメチレン組成物は、仕上げ製品、た
とえば、スポーツ用ヘルメット、安全へルメント、靴の
クリ−1・、安全ステアリング−カラム(steari
ng  column)成分、特殊ジッパ−および鉄道
結合絶縁材の製造において有用である。これらの組成物
から作られた製品の例外的な靭性と、ポリオキシメチレ
ン組成物において通常見い出される他の顕著な性質との
組み合わせにより、これらの製品は、工業用プラスチッ
クが従来不適当であった用途、たとえは、燃料タンクに
よく適する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、強化熱可塑性ポリオキシメチレン組成物であって、 (a) 15重量%より多くかつ40重量%より多くな
    い少なくとも1種の熱可塑製ポリウレタン、前記ポリウ
    レタンは軟質 セグメン)・のガラス転移温度が一150Cより低い、
    および (b) 少なくとも60重量%でありかつ85重量%の
    より少ない少なくともl!!I!のポリオキシメチレン
    ポリマー、前記ポ リオキシメチレンポリマーは20,0 00〜ioo、oooの分子量を有す る、 から本質的に成り、前述の重量%は成分(a)および(
    b)の合計量にのみ基づき、前記熱可塑性ポリウレタン
    はポリオキシメチレンポリマーノ全体にわたって平均の
    断面大きさが0.01〜09ミクロンである分離した相
    として分散されておポリオキシメチレン組成物。 2、ポリオキシメチレンはホモポリマーである特許請求
    の範囲第1項記載の組成物。 3、ポリオキシメチレンはコポリマーである特許請求の
    範囲第1項記載の組成物。 4、ポリオキシメチレンは少なくとも1種のコモノマー
    を含有し、前記コモノマーは主原子価鎖中に少なくとも
    2個の隣接炭素原子をもつオキシアルキレン基である特
    許請求の範囲第3項記載の組成物。 5、前記コモノマーは2〜12個の炭素原子のアルキレ
    ンオキシドから成る群より選ばれる特許請求の範囲第4
    項記載の組成物。 6、前記コポリマーはジポリマーであり、そして前記コ
    モノマーはエチレンオキシドである特許請求の範囲第5
    項記載の組成物。 7、コポリマーはターポリマーであり、そしてコポリマ
    ーはエチレンオキシドおよび1,4−ブタンジオールの
    ジグリシジルエーテル 求の範囲第5項記載の方法。 8、ポリオキシメチレンコポリマー中のコモノマーの重
    量%は0.1〜20.0である特許請求の範囲第4項記
    載の組成物。 9、コモノマーはコポリマーのis.og1%以下を構
    成する特許請求の範囲第8項記載の組成物。 lO、コモノマーはコポリマーの約2爪量%を有する特
    許請求の範囲第1項記載の組成物。 13、ポリオキシメチレンポリマーは25,000〜9
    0 、000の分子量を南する特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。 14、ポリオキシメチレンポリマーは30,000〜7
    0 、000の分子量を有する特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。 15、ポリオキシメチレンポリマーは0.1〜30、0
    g/10分の溶融流量を有する特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。 16、ポリオキシメチレンポリマーは0.5〜10、0
    g/10分の溶融流量を有する特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。 17、熱可塑性ポリウレタンは組成物の20〜40重量
    %を構成する特許請求の範囲第1項記載の組成物。 18、熱可塑性ポリウレタンは組成物の20〜35重量
    %を構成する特許請求の範囲第1項記載の組成物。 19、熱可塑性ポリウレタンは組成物の25〜35重量
    %を構成する特許請求の範囲第1項記載の組成物。 20、熱可塑性ポリウレタンは組成物の25〜32重量
    %を構成する特許請求の範囲第1項記載の組成物。 21、熱可・ηり性ポリウレタン相の平均の断面大きさ
    は0.7ミクロン以下である特許請求の範囲第1項記載
    の組成物。 22、熱可塑性ポリウレタン相の平均の断面大きごは0
    .5ミクロン以下である特許請求の範囲第1項記載の組
    成物。 23、熱可塑性ポリウレタンは分子量が少なくとも50
    0の軟質セグメントからなる特許請求の範囲第1項記載
    の組成物。 24、熱可塑性ポリウレタンは分子量が550〜500
    0のlli!L−質セグメントからなる特許請求の範囲
    第1項記載の組成物。 25、熱ijf塑性ポリウレタンは分子量が1000〜
    2500の軟質セグメントからなる特許請求の範囲第1
    項記載の組成物。 26、熱可塑性ポリウレタンは分子量が約250より小
    さいジオールの連鎖延長剤を含有する特許請求の範囲第
    1項記載の組成物。 る特許請求の範囲第1項記載の組成物。 る特許請求の範囲第1項記載の組成物。 を有する特許請求の範囲第1−項記載の組成物。 30、熱可塑性ポリウレタンはヒドロキシル末端ポリエ
    ステル、ジオールの連鎖延長剤およびジイソシアネート
    の反応から誘導されたものである特許請求の範囲第1項
    記載の組成物。 31、ポリエステルは、ポリカプロラクトン、ポリ(ブ
    チレンアジペート)、ポリ(エチレンアジペート)およ
    びそれらの混合物から成る群より選ばれる特許請求の範
    囲第30項記載の組成物。 32、@ ri丁fl性ポリウレタンは、ヒドロキシル
    末端ポリエーテル、ジオールの連鎖延長剤およびジイソ
    シアネ−1・の反応から誘導されたものである特許請求
    の範囲第1項記載の組成物。 33、ポリエーテルは、ポリテトラメチレンエーテルグ
    リコール、ポリ(プロピレンオキシド)、ポリ(エチレ
    ンオキシド)、プロピレンオキシドとエチレンオキシド
    とのコポリマー、およびそれらの混合物から成る群より
    選ばれる特許請求の範囲第32項記載の組成物。 34、熱+jf Ff4性ポリウレタンは、1,4−ブ
    チレンアジペートおよび4,4“−メチレンビス(フェ
    ニルイソシアネート)および1,4−ブタンジオールの
    反応から誘導されたものである特許請求の範囲第30項
    記載の組成物。 35、熱呵・塑性ボリウレクンは0.8より大きい固有
    粘度を石する特許請求の範囲第34項記載の組成物。 36、熱可塑性ポリウレタンは0.9より大きい固有粘
    度を有する特許請求の範囲第34項記載の組成物。 37、熱可塑性ポリウレタンは1.0より大きい固有粘
    度を有する特許請求の範囲第34項記載の組成物。 38、ジイソシアネートは、4,4”−メチレンビス(
    フェニルイソシアネー))、1.6−へキサメチレンジ
    イソシアネート、4,4”−メチレンビス(シクロヘキ
    シルイソシアネート)および2.4−トリレンジイソシ
    アネートから成る群より選ばれる特許請求の範囲第31
    項記載の組成物。 39、ジイソシアネートは、4,4゛−メチレンビス(
    フェニルイソシアネ−1−) 、  1 、6−ヘキサ
    メチレンジイソシアネート、4.4’−メチレンビス(
    シクロヘキシルイソシアネート)および2,4−トリレ
    ンジイソシアネートから成る群より選ばれる特許請求の
    範囲第33項記載の組成物。 40、ジインシアネートは4,4゛−メチレンビス(フ
    ェニルイソシアネート)である特許請求の範囲第38項
    記載の組成物。 41、ジイソシアネートは4,4”−メチレンビス(シ
    クロヘキシルイソシアネ−1・)である特許請求の範囲
    第38項記載の組成物。 42、ジイソシアネートは4,4′−メチレンビス(フ
    ェニルイソシアネーI・)である特許請求の範囲第39
    項記載の組成物。 43、ジイソシアネ−1・は4,4”−メチレンビス(
    シクロヘキシルイソシアネート)である特許請求の範囲
    第3941記載の組成物。 44、グリコールは1,4−ブタンジオール、エチレン
    クリコールおよび1.6−ヘキサンジオールから成る群
    より選はれる特許請求の範囲第26項記載の組成物。 45、グリコールは1,4−ブタンジオールである特許
    請求の範囲第38項記載の組成物。 46、熱可塑性ポリウレタンは一20°Cより低い軟質
    セグメントのガラス転移温度を有する特許請求の範囲S
    1項記載の組成物。 47、熱可塑性ポリウレタンは一30°Cより低い軟質
    セグメントのガラス転移温度を有する特許請求の範囲第
    1項記載の組成物。 48、熱可勉性ポリウレタンは約−35°Cより低い軟
    質セグメントのガラス転移温度を有する特許請求の範囲
    第1項記載の組成物。 49、造型品の製造における使用に適した特許請求の範
    囲第1項記載の組成物。 50、特許請求の範囲第1項記載の組成物から作られた
    造型品。 51、シート、形材、棒材、フィルム、フィラメント、
    繊維、ストラップ、テープ、チューブおよびパイプから
    成る群より選ばれた特許請求の範囲第49項記載の造型
    品。 52、配向、延伸、コーティング、アニーリング、塗装
    、積層およびめっきから成る群より選ばれた技術により
    後処理されている特許請求の範囲第49項記載の組成物
    。 53、熱ini性ポリウレタンをポリオキシメチレンポ
    リマーと、高剪断のもとに、組成物の成分の融点風」二
    でありかつ成分の分解が起こる温度よりも低い温度にお
    いて、混合することからなる、特許請求の範囲第1項記
    載の組成物の調製方法。 54、成分が混合されるダイの出口において測定した温
    度は170〜260°Cである特許請求の範囲第53項
    記載の方法。 55、成分が混合されるダイの出口において測定した温
    度は185〜240°Cである特許請求の範囲第53項
    記載の方法。 56、数分が混合されるダイの出口において測定した温
    度は200〜230°Cである特許請求の範囲第53項
    記載の方法。 57、高剪断の混合は二輪スクリュー押出機内で実施す
    る特許請求の範囲第53項記載の方法。 58、押出機を出る組成物を急冷する特許請求の範囲第
    5.7項記載の方法。 59、圧縮成形、射出成形、押出、ブロー成形、回転成
    形、溶融紡糸および熱成形から成る群より選ばれる特許
    請求の範囲第46項記載の造型品の製造方法。 60、射出成形である特許請求の範囲第59項記載の方
    法。 61、成形前に組成物を170〜250℃に加熱する特
    許請求の範囲第59項記載の方法。 62、成形前に組成物を185〜240°Cに加熱する
    特許請求の範囲第59項記載の方法。 63、成形前に組成物を200〜230°Cに加熱する
    特許請求の範囲第59項記載の方法。 64、成形の1形態でありかつ成型温度は10〜120
    °Cである特許請求の範囲第59項記載の方法。 65、成形の1形態でありかつ成型7温度を土10〜1
    00°Cである特許請求の範囲第59項記載の方法。 66、成形の1形態でありかつ廓!温度は50〜90’
    Cである特許請求の範囲859項記載の方法。
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