JPS59217752A - 成形製品の製造方法 - Google Patents

成形製品の製造方法

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JPS59217752A
JPS59217752A JP5970284A JP5970284A JPS59217752A JP S59217752 A JPS59217752 A JP S59217752A JP 5970284 A JP5970284 A JP 5970284A JP 5970284 A JP5970284 A JP 5970284A JP S59217752 A JPS59217752 A JP S59217752A
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JP
Japan
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polyoxymethylene
weight
polyurethane
compositions
composition
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JP5970284A
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English (en)
Inventor
エドマンド・ア−サ−・フレツクスマン・ジユニア
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L59/00Compositions of polyacetals; Compositions of derivatives of polyacetals
    • C08L59/02Polyacetals containing polyoxymethylene sequences only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

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、高靭性及び/又は耐衝撃性が特色であるある
種のポリオキシメチレン組成物を製造する方法に関する
。ポリオキシメチレン組成物は、一般にホルムアルデヒ
ドの或いはホルムアルデヒドの環状オリゴマー例えばト
リオキサンの単独重合体で、その末端基がエステル化又
はエーテル化によって末端処理されている単独重合体、
並びにホルムアルデヒドの或いはホルムアルデヒドの環
状オリゴマーの、主鎖に少くとも2つの隣った炭素原子
をもつオキシアルキレン基を含む共単量体との共重合体
で、その末端基がヒドロキシル末端でも、エステル化又
はエーテル化によって末端処理されていてもよい共重合
体、に基づく組成物を含むものと理解されている。但し
共単量体の割合は20重量%までであってよい。標準的
なゲル透過クロマトグラフィー法で測定して比較的高分
子量、即ち20000〜100000のポリオキシメチ
レンに基づく組成物は、熱可塑性物質に関して通常使用
される技術、例えば圧縮成形、射出成形、押出し、ブロ
ー成形、回転成形、溶融紡糸、打抜き(5taI!ip
 i nQ >及び熱成形のいずれかによって半製品及
び製品を製造するのに有用である。そのような組成物か
ら作られる最終製品は、高剛性、強度、及び耐溶媒性を
含めて非常に望ましい物理性を有する。しかしながらポ
リオキシメチレン組成物の熱成形は、従来主にポリオキ
シメチレン単独重合体及び直鎖ポリオキシメチレン共重
合体がいくつかの重大な性質、即ち熱成形に一般に使用
される条件下での高溶融物強度及び低結晶化速度に欠け
ているという点で、実際的には分岐鎖ポリオキシメチレ
ン共重合体に基づく組成物に制限されてきた。最近ある
種の熱可塑性ポリウレタンを5〜40重量%で含有する
ポリオキシメチレン組成物が開発され、これは異常なほ
どの靭性及び/又は耐衝撃性を有する製品に成形できた
。ポリオキシメチレンが単独重合体又は線状重合体であ
るそのようなポリオキシメチレン/ポリウレタン組成物
は、ポリウレタンを含まない同様のポリオキシメチレン
組成物と比べて溶融物強度のかなりの増加及び結晶化速
度の減少、が特色であることが予期を越えて発見された
。更にそのようなポリオキシメチレン/ポリウレタン組
成物は通常の装置及び条件で成功裏に熱成形でき、一方
ポリウレタンを含まない同様の組成物は小さくてこみ入
ってない形にだけ及び非常に限られた条件下にだけ熱成
形できるということも発見された。従って本発明は、そ
のようなポリオキシメチレン/ポリウレタン組成物から
熱成形された製品の製造法及びそ5− の方法で製造した熱成形された製品に関する。
E 、 A 、 F lexmanによる1983年2
月7日付けの関連米国特許願第464412号及び19
84年1月16日付けの関連米国特許願第570036
号は、異常なほどの耐衝撃性、即ち(ASTM  D−
3029、第G法、ジェオメトリー(Geometry
 ) Dに従い、重量3,6ko及び射出成形した7、
62x12.7X0.16cmの小板を用いて測定して
)9Jより大きいガードナー衝撃値を有するポリオキシ
メチレン組成物を開示している。この組成物は、 (a)熱可塑性ポリウレタン、但し0℃より低いガラス
転移温度を有する該ポリウレタンの少くとも1梗5〜1
5重量%、及び (b)ポリオキシメチレン重合体、但し、20000〜
100000の分子量を有する該ポリオキシメチレン重
合体の少くとも1種85〜95重量%、 から本質的になり、但し上述の百分率が成分(a )6
一 及び(b >だけの全量に基づ゛き、熱可塑性ポリウレ
タンが別個の粒子どしてポリオキシメチレン重合体中に
分散し、そして組成物が9Jより大きいガードナー衝撃
値を有する。
E 、A 、 F lexmanによる1983年2月
7日付G)関連米国特許願第464411号及び198
4年1月16日付は関連米国特許願第570037号は
、異常なほどの靭性、即ち(ASTM  D−256、
第八法に従ッテ測定しT)375J/n+より大きいノ
ッチド・イシド値を有するポリオキシメチレン組成物を
開示している。この組成物は、(a)−15℃より低い
軟セグメント・ガラス転移温度を有する熱可塑性ポリウ
レタンの少くとも1種15重量%以上及び高々40重量
%、及び(b )20000〜100000の分子量を
有するポリオキシメチレン重合体の少くとも1種牛くと
も60重量%及び85重量%以下、 から本質的になり、但し上述の百分率が成分(a )及
び(b)だけの全量に基づき、熱可塑性ポリウレタンが
0.9μより大きくない最小寸法の平均断面径を有する
分離した相としてポリオキシメチレン重合体中に分散し
、そして組成物が375J/mより大きいイシド値を有
する。
これらの2つの関連特許願に開示されているポリオキシ
メチレン組成物は、本発明に従って熱成形して高靭性及
び/又は耐衝撃性が特色の本発明の熱成形された製品を
与えることのできる組成物を含む。
多くの特許文献は、ポリオキシメチレン組成物(単独重
合体に基づくもの及び直鎖及び分岐鎖状の共重合体の双
方に基づくものの双方を含む)が熱成形を含む種々の技
術で加工できるという一般的な開示を行なっている。例
えばK ennedyによる1969年12月23日付
は米国特許第3485910号、WOlterSらによ
るそれぞれ1973年7月3日付は及び1976年7月
13日付けの米国特許第3743614号及び第396
9292号、Cher(Ionらによる奉細奉昨197
4年3月5日付は米国特許第3795715号、v a
lylによる1975年9月2日付は米国特許第392
0617号、[)uHieldらによる1977年12
月6日付は米国特許第4061706号、5fiXtr
Oらによるそれぞれ1977年5月17日付け、197
7年9月6日付け、1978年9月5日付は及び197
9年4月24日付は米国特許第4024105号、第4
04673.8号、第4111912号及び第4.15
1346号、5auerらによる1978年4月18日
付は米国特許第4085177号、及び3urgらによ
るそれぞれ1972年2月15日付け、1978年4月
4日付は及び1980年3月25日付けの米国特許第3
642940号、第4082728号及び第41951
’58号はすべてがそのような一般的な開示をしている
しかしながらこれらの文献のいずれもがポリオキシメチ
レン組成物の熱成形の実際の作業例を含んでいない。
事実、ポリオキシメチレン単独重合体及び直鎖9− 共重合体は熱成形に特に良く適していない、そしてポリ
オキシメチレン三元共重合体だけ、即ちポリオキシメチ
レン分岐鎖共重合体だけが熱成形に実際上適した十分な
溶融物強度を有する、ということが一般に知られている
。参照例えばp enche−rtらによる1970年
1月13日付は米国特許第3489717号、及び19
66年4月20日付は英国特許第102677号。
本発明は、ある種のポリオキシメチレン組成物を、高靭
性及び/又は耐衝撃性が特色の製品へ熟成形することに
より加工する方法に関する。本発明の方法で熱成形でき
るポリオキシメチレン組成物は、ホルムアルデヒドの又
はホルムアルデヒドの環状オリゴマーの単独重合体で、
その末端基がエステル化又はエーテル化によって末端処
理されている単独重合体、及びホルムアルデヒドの又は
ホルムアルデヒドの環状オリゴマーの、主鎖に少くとも
2つの隣った炭素原子をもつオキシアルキレン基を含む
共MI量体との線状共重合体で、その10− 末端基がヒドロキシル末端でも、又はエステル化もしく
はエーテル化によって末端処理されていてもよい線状共
重合体、に基づくものである。
今回、 (a )熱可塑性ポリウレタン、但し0℃よりも低い軟
セグメント・ガラス転移温度を有する該ポリウレタンの
少くとも1種5〜40重量%、及び(b)ポリオキシメ
チレン重合体、但し、20000〜100000の重量
平均分子量を有する単独重合体及び線状共重合体からな
る群から選択される該ポリオキシメチレン重合体の少く
とも1種60〜95重量%、 から本質的になる、なお上述の百分率が成分(a)及び
(b)だけの全量に基づくものである、靭性及び/又は
耐衝撃性のポリオキシメチレン組成物は、ポリウレタン
を含有しない同様のポリオキシメチレン組成物と比べて
かなり増大した溶融物強度、及び減少した結晶化速度を
示すことが発見された。
更に、上述した溶融物強度のかなりの増大及び結晶化速
度の減少は、上述のポリオキシメチレン/ポリウレタン
組成物を、大きい寸法及び/又はこみ入った形体の製品
を含む製品の熟成形による加工に対して特に良く適合せ
しめうろことも発見された。これは、ポリウレタンを含
有しないポリオキシメチレン単独重合体又は直鎖共重合
体に基づく同様の組成物が実際上熱成形できないから特
に重要である。
ポリオキシメチレン組成物が、20年以上も前に、[エ
ンジニャリング・プラスチック」として公知の完全に新
しい種類の材料になってものの中で最初のものとして開
発されてきたことも特記しなければならない。ポリオキ
シメチレン組成物が従来のプラスチック材料と比べであ
る種の物理的性質に関し、多くの利点を提供する一方で
、これらの組成物に対して種々の添加剤を用いることに
よりポリオキシメチレン組成物に固有のある樟の他の物
理的な性質を改変することに多大な努力が払われてきた
。これらの努力を行なっても、主にポリオキシメチレン
と適合する材料を発見することは非常に困難であり且つ
ポリオキシメ・チレンと適合し、しかも改良することが
求められている性質に強い正の効果を与える材料を発見
することは更に困難であるから、これらの性質に関して
非常に少しの改変及び改良しかもたらされなかった。
ポリオキシメチレン組成物に関する20年以上の研究に
おいて最初の重大な進歩は、上述の関連米国特許願第5
70036号及び第570037号の主題であった。そ
のような組成物、特にポリオキシメチレン単独重合体又
は線状重合体に基づくものは、その組成物から製造した
製品に見出される高靭性及び/又は耐衝撃性に加えて、
大きい及び/又は複雑な形の製品でさえも熱成形によっ
て加工するのに特に十分に適当ならしめる溶融状態での
特性を有する。これに対し、ポリオキシメチレン単独重
合体又は線状共重合体に基づくが、ポリウレタンを含有
しない組成物はすべての実際的13− な目的に対して熱成形による加工に適当でない。
従って本発明による方法は、 (a)熱可塑性ポリウレタン、但し0℃よりも低い軟セ
グメント・ガラス転移温度を有する該ポリウレタンの少
くとも1種5〜40重量%、及び(b)ポリオキシメチ
レン重合体、但し、20000〜100000の重量平
均分子量を有する単独重合体及び線状共重合体からなる
群から選択される該ポリオキシメチレン重合体の少(と
も1種60〜95重量%、 から本質的になる、なお上述の百分率が成分(a )及
び(b)だけの全量に基づくものである、組成物の熱成
形を含んでなる。本発明の方法に用いる組成物には、本
明細書に記述する如き本発明の本質的な特徴を重大なほ
ど変更しないならば、種々の他の成分、改変剤及び/又
は添加剤を含ませることができる。
同様に、本発明による製品は、 (a)熱可塑性ポリウレタン、但し0℃よりも低14− い軟セグメン1へ・ガラス転移温度を有する該ポリウレ
タンの少くとも1種5〜40重量%、及び(b)ポリオ
キシメチレン重合体、但し、′20000〜10000
0の重量平均分子量を有する単独重合体及び線状共重合
体からなる群から選択される該ポリオキシメチレン重合
体の少くとも1種60〜95重量%、 から本質的になる、なお上述の百分率が成分(a )及
び(b)だけの全量に基づくものである、組成物の熱成
形によって製造したものである。
本明細書においていう「熱成形」とは、本明細書に参考
文献として引用されるModern Plast −1
cs E ncyclopedla 、第58巻、10
A号、234〜243頁(1981年10月)及び1(
irk−Ottvet−4L Encyclopedi
a of  QhemicalTechnology、
第18巻、第3版、191〜192頁(1982)に記
述されているような直接真空成形、ドレープ(drap
e )成形、マツチド・モールド(matched m
old)成形、加圧ハフルーフラフ補助(plug a
ssist )真空成形、プラグ補助成形、真空スナッ
プバック(5napback) 、加圧バブル真空スナ
ップバック、トラップド・シート(trapp−ed 
5heet)−接触熱−圧力成形、空気滑り成形、及び
固相加圧成形を含むものと理解すべきである。
本発明の方法で用いる組成物とポリウレタンを含有しな
い同様の組成物との間の有用な比較は、実施例において
更に完全に記述される如き溶融物の引張力を測定するこ
とによって得られる。本発明の方法で使用される組成物
が、ポリウレタンを有さない同様の組成物よりもかなり
大きい溶融物張力を有することがわかるであろう。
ポリオキシメチレン単独重合体又は線状共重合体組成物
の性質の1つは、ある種の最終用途には非常に望ましい
が、熱成形による加工には受は入れられないその非常に
速い結晶化速度であるということも観察された。実施例
から、本発明の方法で用いる組成物はポリウレタンを含
有しない同様の組成物の結晶化速度よりもかなり遅い結
晶化速度を有することが理解されよう。これは、外表面
に沿う結晶化がかなりの程度で起こるまでに重合体を望
ましい形に成形するのに十分な時間があり、従って所望
の製品の完全な且つ適当な成形を可能にする。
熱成形で普通用いられる条件は本発明においても使用で
きる。一般に熱成形される組成物の温度はその融点以上
及びかなりの分解が起こる温度以下或いは組成物が柔か
すぎて加熱装置から成形装置へ移すことのできない温度
以下でなければならない。本発明の方法で使用しつる組
成物に対して、一般に温度は勿論成形すべき製品の形体
及び寸法に依存して約160〜195℃、好ましくは1
65〜185℃、最も好ましくは約170〜180℃で
あるへきである。型の表iii温度は速度又は表面の性
質のいずれが重要であるかに依存して約30〜約150
℃、好ましくは最良の結果に対して130〜140℃で
変えることができる。即ち一般に冷たい型の表面では短
いサイクル時間が可能17− であり、一方暖かい型の表面は成形品に対して高品質の
表面を与える。組成物を強制的に型の形にするための圧
力は、普通約80psi下の空気によって与えられる。
しかし技術的に公知のように他の気体及び条件も、成形
する製品の必要に適するように選択することができる。
マツチド成形又は圧縮熱成形では、高圧例えば150〜
2000psiが普通である。
本発明に有用な組成物の中で、ポリウレタンを高割合で
含有するものは、一般にその大きい溶融物強度が故に、
熱成形に対する適合性に関して好適である。同様に、高
分子量のポリオキシメチレンを含有する組成物は、一般
にその高溶融物粘度が故に、熱成形に対する適合性に関
して好適である。熱成形による加工の容易さを含めてす
べての性質のバランスに関して最も好適な組成物は、ポ
リウレタンを〉15〜40田量%、好ましくは20〜3
5重量%、最も好ましくは約25〜32重量%含有する
ものである。同様に熱成形による加=18− ■の容易さを含めてすべての性質のバランスに関して最
も好適な組成物は、ポリオキシメチレンの分子量が25
000〜90000.好ま′シフは30000〜700
00、最も好ましくは60000〜70000のもので
ある。
ポリオキシメチレンをその分子量で特徴づける他のもの
として、それはその溶融物流速で特徴づけることができ
る。好適なポリオキシメチレンは(ASTM  D−1
238,第八法、条件Gに従い直径1.0IllIIl
のオリフィスを用いて測定して)0.1〜30(1/1
0分間の溶融物流速を有するであろう。更に好ましくは
、ポリオキシメチレンの溶融物流速は0.5〜1(1/
10分間、最も好ましくは約1(1/10分間又はそれ
以下である。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に使用するのに最も好適なポリオキシメチレンは
、約63000の分子量を有し且つエステル又はエーテ
ル基好ましくはそれぞれアセテート又はメトキシ基を生
成するための化学反応によって末端処理された末端ヒド
ロキシル基を有する単独重合体である。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に使用するのに最も好適な熱可塑性ポリウレタン
は、市販のものから選択でき、或いは技術的に公知の方
法で製造できる。(参照、例えばM aurice  
M orton編、Rubber Techno−lo
gy、第2版、第17章、D、 A、 Meyer著、
U rethane E lastomers、特に4
53−6頁)。ポリウレタンは、ポリエステル又はポリ
エーテルポリオールのジイソシアネートとの反応に、及
び随時そのような成分の延鎖剤例えば低分子量ポリオー
ル好ましくはジオールとの更なる反応に由来する。ポリ
ウレタン弾性体は、一般に軟セグメント例えばポリエー
テル又はポリエステルジオール、及び硬セグメント例え
ば低分子量ジオール及びジイソシアネートの反応に由来
するセグメントからなる。硬セグメントを有さないポリ
ウレタン弾性体を使用しつるが、最も有用なものは軟及
び硬セグメントの双方を含有するであろう。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に使用するために好゛適な熱可塑性ポリウレタン
の製造においては、分子当り少くとも2つのヒドロキシ
ル基を含有し及び少くとも約500、好ましくは約55
0〜約5000、最も好ましくは約1000〜約250
0の分子量を有する重合体軟セグメント材料を、実質的
に線状のポリウレタン重合体が得られるような割合で有
機ジイソシアネートと反応させる。約250より小さい
分子間を有するジオール延鎖剤も導入しつる。
重合体中のイソシアネートとヒドロキシルとのモル比は
好ましくは0.95〜1.08、更に好ましくは0.9
5〜1.05、最も好ましくは0゜95〜<1.00で
ある。
適当なポリエステルポリオールは、1種又はそれ以上の
2価のアルコールの、 1種又はそれ以上のジカ ルボン酸とのポリエステル化生成物を含む。適当21− なジカルボン酸は、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸
、スペリン酸、メチルアジピン酸、グルタル酸、ピメリ
ン酸、アゼライン酸、チオジプロピオン酸及びシトラコ
ン酸及びこれらの混合物を含む。適当な2価のアルコー
ルはエチレングリコール、プロピレングリコール、1.
4−ブタンジオール、1.3−ブタンジオール、2−メ
チルペンタンジオ−ルー1.5、ジエチレングリコール
、ベンタンジオール、ヘキサンジオール及びこれらの混
合物を含む。
更に、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン、及び環状カー
ボネート、例えばカプロラクトン及びヒドロキシ酪酸も
ポリエステルの製造に使用できる。
好適なポリエステルは、ポリ(エチレンアジペート)、
ポリ(1,4−ブチレンアジペート)、これらのアジペ
ートの混合物及びポリカプロラクトンを含む。
適当なポリエーテルポリオールは、1種又はそれ以上の
アルキレンオキシドの、活性水素含有基22− を有する1種又はそれ以上の化合物例えば水、エチレン
グリコール、1,2−又は1,3−プロピレングリコー
ル、1,4−ブタンジオール及び1゜5−ベンタンジオ
ール、及びこれらの混合物の少量との綜合生成物を含む
。適当なアルキレンオキシド縮合物はエチレンオキシド
、1.2−プロピレンオキシド及びブチレンオキシド及
びこれらの混合物を含む。適当なポリアルキレンエーテ
ルグリコールはテトラヒドロフランからも製造できる。
更に適当なポリエーテルポリオールは、共単量体、特に
ランダム又はブロック共単量体としてエチレンオキサイ
ド及びプロピレンオキサイド及び/又はテ1へラヒドロ
フラン(THF)に由来するエチレングリコールを含有
することができる。別に少量の3−メチルTHEとのT
I−IFポリエーテル共重合体も使用できる。
好適なポリエーテルは、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サイ
ド、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドの共重
合体、及びテトラヒドロフランとエチレンオキサイドと
の共重合体を含む。
適当な有機ジイソシアネートは、1,4〜ブチレンジイ
ソシアネート、1.6−へキサメチレンジイソシアネー
ト、シクOペンチレンー1,3−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、イ
ソフオロンジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,
4−ジイソシアネート、2.4−1−リレンジイソシア
ネート、2.6−ドリレンジイソシアネート、2,4−
及び2.6−ドリレンジイソシアネートの異性体混合物
、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゜4−一ジイソシア
ネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニ
レンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、
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−−ジイソシアネート
、m−又はp−テトラメチルキシレンジイソシアネート
及び1−クロルベンゼン−2,4−ジイソシアネートを
含む。4.4′−メチレンビス()・エニルジイソシア
ネート)、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及
び2.4−1−リレンジイソシアネートは好適である。
アジピルクロライド及びピペラジンに由来するものを含
む2級アミド結合及びPTEMG及び/又はブタンジオ
ールのビス−クロルホーメートに由来するものを含む2
級つレタン結合もポリウレタン中に存在うる。
熱可塑性ポリウレタンの製造における延鎖剤として用い
るのに適当な2価のアルコールは、酸素又は硫黄結合が
介在してもよ<、1.2−エタンジオール、1,2−プ
ロパンジオール、イソプロピル−a−グリセルエーテル
、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25− エチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−
ブチル−1,3−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−トリメチル−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、1゜5−ベンタンジオール、ジヒドロキシシ
クロペンタン、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、チオジグリコール、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−プロパ
ンジオール、2−メチル−2−エチル−1,3−プロパ
ンジオール、ハイドロキノンのジヒドロキシエチルエー
テル、水素化ビス水素化ビスフェノールA1ジヒドロキ
シエチルテレフタレート及びジヒドロキシメチルベンゼ
ン、 。
及びこれらの混合物を含む。1.4−ブタンジオール、
1.2−エタンジオール及び1.6−ヘキサンジオール
は好適である。
26− 熱可塑性ポリウレタンの製造において、イソシアネート
とヒドロキシミル末端基の比は1に近くあるべきで、反
応は1段又は2段反応であってよい。触媒は使用するこ
とができ、反応は無溶媒で又は溶媒中で行なってよい。
ポリウレタンの選択に関する上述のものとは別に、高耐
衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる組成
物を得ることに関して最も重要な熱可塑性ポリウレタン
の特徴は、そのガラス転移温度(Ta )である。本明
細書においてガラス転移温度を報告する場合、これはD
uPont製の990型熱分析機に取りつけられた98
1型動的機械的分析セル<[)ynamic  Mec
hanical   Analysis Ce1l )
を用いて決定した。このセルは冷媒として液体窒素を使
用しうるように且つ3.2CIのギャップを用いて試料
を保持すべく改良したものである。振動の増巾は0.2
mmk:設定される一170℃〜0℃〜40℃に亘り、
信号の増巾に依存して2.5℃/分の加熱速度を使用す
る。1℃の増加毎に読みを取る。蓄積と損失のモジュラ
スをプロットし、主たる損失のモジュラスのピークを軟
セグメント・ガラス転移温度として定義する。高耐衝撃
性及び/又は靭性を有する製品に熱成形しうる組成物は
、熱可塑性ポリウレタンの軟セグメント・ガラス転移温
度が0℃以下である時に最良に製造できる。好ましくは
、ポリウレタンの軟セグメント・ガラス転移温度は一1
0℃より低い、更に好ましくは一15℃以下、最も好ま
しくは一30℃以下であるべきである。熱可塑性ポリウ
レタンの組合せ物又は混合物も使用できる。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に対し、熱可塑性ポリウレタンの軟セグメントの
分子量は平均約500〜約50001好ましくは約85
0〜3000、更に好ましくは約1000〜2500で
あるべきであり、最も好適なポリウレタンは約2000
の平均分子量の軟セグメントを有する。
同様に、高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成
形できる組成物に対し、組成物の及びポリウレタンの水
分含量は、特に例えば成形中に水の蒸散する機会のない
場合、水0.2重量%以下、好ましくは0.1%以下で
あるべきである。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に対しては、ポリウレタンを別個の相としてポリ
オキシメチレン中に良く混合し且つ分散させなければな
らず、また最終生成物の生成中その状態に緒持しなけれ
ばならない。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物の場合、そのような組成物はエチレンビス−ステ
アルアミド0.2〜1.0重量%、好ましくは0.3〜
1.0重量%、最も好ましくは約0.8重層%、及び分
子量約1000を有し且つ式 の単位を含む少くとも1種のポリカルボジイミド0.0
75〜0.4重量%、好ましくは0.075〜0.25
重量%、最も好ましくは約0.1重問%を含むことが好
適である。更に、そのような組成物は立体障害されたフ
ェノール系抗酸化剤、例えば2.2′−メチレンビス(
6−1−ブチル−4−メチルフェノール)0.1重量%
及びポリアミド安定剤の少量、例えばポリカプロラクタ
ム約38%、ポリへキサメチレンアジペート35%及び
ポリへキサメチレンセバカミド27%の三元共重合体0
.4重量%を含有することが好適である。
成分の融点以上の温度において高剪断力を発現しうる強
力混合装置は、ポリウレタンをポリオキシメチレン中に
分散させる、及びエチレンビス−ステアルアミド及びポ
リカルボジイミドをポリオキシメチレン/ポリウレタン
組成物中に混入するために使用できる。そのような装置
の例は、ゴムミル、内部混合機例えば[パンベリー(B
anbu−30− rV)J及び「ブラベンダー(Brahender) 
J混合機、外部から又は摩擦により加熱する空洞を有す
る単−翼又は多翼内部混合機、「コニーダ−(K o−
kneader > J 、多胴混合機例えば「ファー
ル(Farrel )連続混合機」、射出成形機、及び
押出し機、単軸スクリュー押出し機及び同一方向に及び
反対方向に回転する双軸スクリュー押出し機を含む。こ
れらの装置は単独で或いは静止混合機(static 
m1xers ) 、混合ドアベトウス(1×−ing
 torpedos)及び/又は内部圧を上昇させるた
めの種々の手段及び/又は混合を強める手段例えばバル
ブ、グー1〜もしくはこの目的のために設計されたスク
リューと組合せて使用することができる。連続式の装置
は好適である。双軸押出し機、特に高強力混合部分例え
ば逆ピツチ要素及びニーダ−要素を含むものは特に好適
である。本発明の方法で用いるのに適当な組成物を製造
するために使用できる混合装置は、全部で5つのニーダ
−要素、2つの逆ピツチ要素、及び供給口から押出し口
金までの距離の約70%における真空部分をもつ2つの
作業域を含むスクリュー設計を用いた同一方向に回転す
る28mmのウニルナ−(Werner )及びフライ
プラー(p fleiderer )双軸押出し機であ
る。すべての領域は190℃に設定することができる。
口金から出る溶融物の温度は約220−260℃であっ
てよい。いくつかの場合には温度を減するために低流量
の冷却水を用いることができる。押出し機は200−2
50 rpm及び処理量6.8−13.6kg/時で運
転しうる。酸素を排除し且つ成分の無水状態を保持する
ために供給口上を窒素下に維持することができる。口金
から出てくる糸(5trand)は水中で急冷し、ペレ
ットに切断してよい。しかしながら、上述の条件から逸
脱してもよい。例えば190℃以下又は260℃より高
い溶融物温度も、5!l理量を補償するように調節する
ならば可能である。しかし、溶融混合に対しては170
〜260℃が、更に185〜240℃、最良には200
〜230℃が好適と考えられる。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に対し、溶融物混合材料中に生ずる状態、例えば
熱可塑性ポリウレタンの、ポリオキシメチレン中におけ
る分散相としての分布、組成物の乾燥状態などを維持す
ることは重要である。
本発明の方法によって作られる成形品は、配向、延伸、
コーティング、なましくannealing) 、ペイ
ント塗り、積層及びメッキによって後処理できる。使用
できない形の製品、不合格の形の製品又は本発明のくず
組成物は粉砕して再成形してよい。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に対して、ポリオキシメチレン重合体はそのよう
な組成物の連続相をなすであろうし、熱可塑性ポリウレ
タンは連続相のポリオキシメチレン中に分散しているで
あろう。本発明の方法で作られるブロー成形製品の場合
、熱可塑性ポリウレタンはポリオキシメチレン連続相中
に分散33− した別個の粒子をなし、この形態はポリウレタンの組成
物中における割合が比較的低い時に最も普通に見出され
る。これらのポリウレタンの粒子は、形が凡そ球形(即
ち粒子が約1.0に等しい縦横比を有する)又は長形(
即ち粒子が実質的に1゜Oより大きい縦横比を有する)
であってよく、その大きさの分布はガウス分布、ビモー
ダル又はポリモーダル(polymodal )分布な
どであってよい。
長い形の場合には、それは形が僅かに長くても、凡そ卵
形であってもよ(、或い非常に長くてポリオキシメチレ
ン連続相化に走る熱可塑性ポリウレタンの糸に似ていて
もよい。事実、そのような糸は製品の全長さに亘って連
続的に走っていてもよい。他にそのような糸は相互に連
結してポリオキシメチレン連続相中に熱可塑性ポリウレ
タンが相互に侵入した網状構造を形成していてもよく、
この形態はポリウレタンの組成物中における割合が比較
的高い場合に最も普通に見出される。 ポリウレタン相
が長い時、その長さの方向は一般にす34− べての相番J対して同一であり、一般には以前溶融状態
でありながら製品の製造の最終段階において適用される
剪断力の方向であることが観察された。
そのような組成物を特徴づけるためには、伸張の方向に
対して垂直な平面における及び成形製品の中心における
ポリウレタン相の平均の断面寸法を測定することが最も
有用であることが発見された。
平均断面寸法は次の方法で測定される。ダイヤモンドナ
イフを備えた’ S orvalドMT−2B超ミクロ
トーム及び−90℃で作動する’ 5orvall−C
hristensen” FTS−LTC−2セクショ
ナ−(Sec口oner)を用いて成形品の中央域から
ポリウレタン相の長さ方向に対して垂直に厚さ200n
IIlの部分を切り取る。エタノールをナイフの滑剤と
して用い、多く薄片を集め、次いで蒸留水を含むペトリ
皿を置く。エタノールと水の混合作用のためミクロトー
ムで切断した薄片が離れて広がり、水の上に浮く。この
ミクロトームで切断した薄片を200メツシユの顕微鏡
用グリッド上に置く。次いで7Qmmロールフィルムカ
メラとEas−tman5302フイルムを装備したZ
 eissE M 10A型電子顕微鏡を80KVで用
いることにより、典型的な領域の電子顕微鏡写真を25
00Xで撮る。顕微鏡の陰画を暗室で引伸して最終的に
11800×の20.3X25.4cmの電子顕微鏡写
真にする。
各の20 、3 X 25 、4 cmの電子顕微鏡写
真から、存在するならばポリウレタンの殆んどが配列し
ている好ましい方向に平行な台片の12.70mの端を
有して2つの10.2X12.7cmの小片を切り取る
。次いでフライインク・スポット・スキャナー(fly
ing 5pot 5canner > 200 μ平
方により1列を1度に、各の電子顕微鏡写真を短い寸法
を横切って掃引する。このスポットの電子顕微鏡写真線
はそれらの間に灰色の変化する水平線を有して明暗領域
の図形として表われる。この線の平均的な密度を計算す
る。この平均値より暗い(密度の高い)すべての像は熱
可塑性ポリウレタン相であると考えられる。反対にこの
線より明るいすべての像はポリオキシメチレンマトリッ
クスであると考えられる。アップ・パルス(up pu
lse)〈暗い領域又は熱可塑性ポリウレタン相)の中
央の長さを計算する。この尺度4.14%に最小の広が
りにおける平均断面寸法として言及される。
一般にポリウレタン相に対してより小さい平均断面寸法
を有する製品は、その大きい靭性及び/又は耐衝撃性が
故に好適である。しかし実際的な問題として、ポリウレ
タン相は少くとも0.01μの平均断面寸法を有すべき
である。
高耐衝撃性及び/又は靭性を有する製品に熱成形できる
組成物に対して、(ASTM  D−2857に従い、
ジメチルホルムアミド中0.1%ポリウレタンを用いて
“’ Schgtt ”自動粘度計により30℃で測定
して)0.7又はそれ以上の固有粘度を有する熱可塑性
ポリウレタンを用いることは好適である。0.75−2
.5の固有粘度を有37− する熱可塑性ポリウレタンは一般に更に好適であり、1
.0−1.7の固有粘度を有するものは最も好適である
。弛に非常に低い固有粘度のポリウレタンを出発物質と
し、次いで例えば混合操作中に更に重合又は架橋させて
改変し、そして出発物質のポリウレタンの固有粘度が全
く低くてもポリウレタンの有効粘度を所望の値まで増加
させることが可能である。他に、高い固有粘度のポリウ
レタンを出発物質とし、これを混合中に分解又は加水分
解して所望の有効粘度を得てもよい。
次の実施例においては、本発明の特別な具体例及びポリ
ウレタンを含まない同様の組成物に関する対照実験の具
体例を含むある種の並列的比較例が示される。本発明の
方法で用いる組成物は、かなり低い結晶化速度、及びか
なり高い溶融物引張力によって特徴づけられることが理
解されよう。
実施例中、断らない限りすべての部及び百分率は重量に
よる、またすべての温度はセラ氏によるものとする。元
々Sr単位でない測定値は適当なら38− は換緯し、四捨五入した。これらの実施例において及び
この明細書を通して報告するすべての分子量測定値はゲ
ル透過クロマトグラフィーで測定した重量平均分子吊で
ある。
実施例1 熱成形の予備評価 固有粘度1.33、ガラス転移温度−35℃、及び化学
組成、アジピン酸37重量%、ブタンジオール391i
@%及びメチレンビスフェノールイソシアネート24重
量%を有する熱可塑性ポリウレタン30重量%、ポリア
ミド安定剤(約38俤ポリカプロラクタム735%ポリ
へキサメチレンアソノ′eきド/27%ポリへキサメチ
レンセパカミドの三元共重合体10.75重its、2
12’−メチレンビス(6−t−ブチル−4−メチルフ
ェノール)抗酸化剤0.11屯t%、エチレンビス−ス
テアルアミド潤滑剤0.2重量%、分子量約1000を
有し且つ式 〔式中、nは約3の平均値を有する〕 の争位を含有するポリカルがノイミドの混合物0゜1重
量%、及び重量平均分子量約63.000を有するアセ
テートで末端処理されたポリオキシメチレン単独重合体
の残りの量、を含有する試験組成物を装造した。この組
−jv、物を厚さ約1.5祠のシートの形で準備し、次
の方法を用いることにより上部直径7.6 tmz底部
直径6.5−及び深さ1.2α全有する皿形の型中で熱
成形しだ: 1.175℃に保たれているワト7 ン(fatson
 )−スチル−rン(Stillrnan)f)加圧盤
(pLaten)間においてシートを3分間予熱する。
2 この予熱したシートを加圧機から取り出し、それを
140−150℃に保たれた型中にはさむ。
1 シート及び型間を真空に引く。
表 シート上の空間に620 kPαの圧力下の空気を
供給する。
5、60秒後、圧力と真空をとき、熱成形シートを減か
ら取り出す。
この組成物は容易に熱成形できるようであり、熱成形し
た皿に関して良好な表面特性を示した。
実施例 上記実施例1に記述したものと同一の組成物を、l+オ
ンスのArbwrgの往復式スクリュー射出成形機によ
り、0.16 x ?、 6 x 7.6備の小板に射
出成形した。この時170’lc−後、180’C−中
央、190℃−前及び190℃−ノズルの温度設定と共
に90℃の型を使用した。汎用スクリューを120 r
p愼で用い、45秒−射出/15秒−硬化のサイクルと
345 kpαの背圧の条件に設定した。
これらの小板は試料Aである。
ポリウレタン又はポリカーデジイミドを含まない同様の
組成物を同一の技術により小板に射出成形した。とれら
の小板は試料Bである。
両試料を、加圧機のポリテトラヌルオルエチレンでコー
ティングしたアルミニウムフォイル間で4分間180℃
に予熱した。次いでこれを迅速に取り出し、細かいメツ
シュのふるい上に置き、加熱したプフナーF斗を各小板
の上面に圧着させた。
E斗を熱板上にしつかり圧着させるや否や、約68kP
aの圧力で引いた。 試料Aの小板は容易にF耳中へ引
上けられ、そこで硬化した。限界はいくつかの重合体が
戸斗の底の孔中へ引き込まれるというようなものであっ
た。試料Aの予熱した小板のいくつかの上に置い友コイ
ンは(小板を上述のように真空下に引いた後)その像を
残し、逆になった文字を読むことができた。試料Bの小
板は速く結晶化しすぎ、F耳中へは約%以上引くことが
できず或いは破れて真空が漏れた。
実施例3 円筒形の試験用型を用いる熱成形の比較本実繍における
組成物は、重量平均分子量約63、000のアセテート
で末端処理されたポリオキシメチレン単独重合体70重
量係及び固有粘度1゜04、ガラス転移温度−35℃及
び化学組成、アゾピン酸37重量%、ブタンジオール3
9重量係及びメチレンビフェニルイソシアネート24重
量%を有する熱可塑性ポリウシタフ30重量係からなっ
た。この熱可塑性ポリウレタンはエチレンビス−ステア
ルアミド0.4重量係を予じめ混合して含有した。組成
物Bは上述のポリオキシメチレン100%からなった。
組成物A及びBを、ポリアミド安定剤(ポリカプロラク
タム約15%及びポリへキサメチレンドデカノアミド8
5チの共重合体)1.0事情チ、抗酸化剤(4、4’−
ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノー
ル))0.018重量:チ及びエチレンビス−ステアル
アミド0.025重量係と混合し、厚さ0.14cfI
Iのシートに押出した。この押出しは86.4cInの
チチアン(Titian) フィルム口金を備えた3、
5”のベロア(Delbit) 押出し横で行なった。
シートを成形し、標準的な加熱されたロール・カレンダ
ー・スタック(5tack )でカレンダー処理した。
押出しには次の条件を使用した。
筒温度(’C;)  −196/193/196/19
6/196  (後から前へ) アダプタ一温度(’IC)−1on 口金温鮭(’C)  −204/199/199/21
0/151/199  (左から右へ)口金の巾−86
,4訓 口金の間口−0,18百 ストック(stack)温度(’C)−116/138
/10?(上/中/下) −45− 取出し速度−5&9c!n/分 押出したシートから試料218X241mを切りとった
。組成物Aに基づくものを試料Aとし、同様に組成物H
に基づくものを試料Bとする。各各からいくつかの試料
を切り、次のように熱成形に対して試験した: 熱成形は、円筒形の試験型を用いることによりブラウン
(Brown)  真空成形機で行なった。この試験用
の型は、1.3 cmの間隔で38−15.0cmの深
さに調節するととのできるアルミニウムの型底を有して
内径1173、真ちゅう管外径14.0傭、深さ216
mからなった。との型底を6つの等しい予じめ形どった
部分に分割した。1つの部分を滑らかに磨いて置いた。
他の5つの部分は限界(deftnitio%)量の尺
度として種々の深さの機械的溝を有した。
型は機械のはさみ枠に関して水平に中心がある。
−46− 型の上端がはさみ枠の支持部分上に0.3−0.6 t
:m処びるように型を設置した。
熱成形機には、シートの両面を加熱するための装備をし
た。両ヒーターの電圧制御器を、シートの均一な加熱を
保証するために約60チに設定した。成形時のシートの
表面温度を、PaperThermomettrr C
o、  (Gregnfield、Rawllamps
hire )製cr) ” T hartno lab
 i l g ’で測定した。熱成形中の真空&:t、
91kPαであった。
最も浅い深さから始め、続く試料の深さを増加すること
により種々の深さに設定した型を用いて試料を熱成形し
た。
試料の表面温度が177−182℃のとき、試料Aは7
.6cmの深さまで成功裏に引張られることが観察され
た。底の細部の再現は良好と判断されるにすぎなかった
。#1部は重大なほどではないが、より小さい引張りで
改良された。
これに対し、試料Bは3.8crnにおいてでさえ熱成
形できなかった。この試料は孔が開き、真空がもれた。
実施例4 溶融物の物理性の比較 上記実頬例2に記述した試料A及びBに用い丸紐放物に
対する結晶化の半時間(half time )及び溶
融物引張力を次のように測定した:結晶化の半時間は試
験組成物の結晶化速度の1尺厩である。この性質を次の
如く決定した。各々の試験組成物を、その溶融ピーク温
度以上40℃まで急速に(320℃/分で)加熱し、3
分間保った。次いで試験組成物全急速に(320℃/分
で)冷却し、同一の試料からの熱消費の速度を示差掃引
i$I歓計により154℃で測定した。各試料に対する
熱消費の速度は低値から始まり、最大に至るであろう。
与れられた試料がその最高値に達するのに必要な時間は
、結晶化半時間として定義される。組成物Aに対する1
54℃の結晶化半時間は1.9分であり、組成物Bに対
して0.6分であった。
溶融物引張力は試験組成物のffl融したフィラメント
を破断するのに必要とされる力の1尺度である。この性
質はm融物延伸法によって決定した。
試験組成物を直径α0312インチ×長さ0.126イ
ンチのキャピラリーを通して190℃で押出した。0.
2インチ/分のピストン速度を用いた。
シリンダーの直径は0.379インチであった。押出し
た流れを、力変換器に連結されたプーリー上へ、次いで
可変速伝動真上へ延伸した。組成物A及びBの各々に対
して6回繰返した破断時引張力を記録した。組成物Aに
対する平均値は19Fであり、組成物Bに対してLOf
であった。組成物Aに対する高い値は高溶融物強度を示
し、少くと−49− も部分的には実施例1〜3に示すような熱成形加工にお
ける組成物Aの優れた性能を説明する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(a)熱可塑性ポリウレタン、但し0℃よりも低い
    軟セグメント・ガラス転移温度を有する該ポリウレタン
    の少くとも1種5〜40重量%、及び (b )ポリオキシメチレン重合体、但し、20000
    〜100000の重量平均分子量を有する単独重合体及
    び線状共重合体からなる群から選択される該ポリオキシ
    メチレン重合体の少くとも1種60〜95重量%、 から本質的になる、なお上述の百分率が成分(a)及び
    (b)だけの全量に基づくものである、ポリオキシメチ
    レン組成物を熱成形することを含んでなる成形製品の製
    造法。 2、ポリオキシメチレン組成物を165〜195℃の温
    度に加熱して熱成形する特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 3、温度が165〜185℃である特許請求の範囲第2
    項記載の方法。 4、温度が約170〜180℃である特許請求の範囲第
    2項記載の方法。 5、ポリウレタンが一〇℃より低い軟セグメント・ガラ
    ス転移温度を有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 6、ポリオキシメチレンが単独重合体であり、3000
    0〜70000の分子量を有する特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 7、熱可塑性ポリウレタンが組成物の15〜40重量%
    をなす特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、熱可塑性ポリウレタンが組成物の20〜35重量%
    をなす特許請求の範囲第1項記載の方法。 9、熱可塑性ポリウレタンが組成物の25〜32重量%
    をなす特許請求の範囲第1項記載の方法。 10、熱可塑性ポリウレタンがブチレンアジペート、メ
    チレンビス(フェニルイソシアネート)及び1゜4−ブ
    タンジオールに由来する特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 11、型の温度が30〜120℃である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 12、型の温度が50〜90℃である特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 13、特許請求の範囲第1項記載の方法によって製造し
    た成形製品。
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