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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine verbesserte Polyacetalharzzusammensetzung, insbesondere
auf eine Polyacetalharzzusammensetzung, die einen Formkörper mit
einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit ergibt und ein Polyacetalharz
umfasst, das mit einem anorganischen Füllstoff des Glastyps und einer
Borsäureverbindung
gemischt ist.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Bisher ist bekannt, dass Polyacetalharze
durch anorganische Füllstoffe
des Glastyps verstärkt
werden können.
Da die anorganischen Füllstoffe
des Glastyps chemisch inert sind, zeigt ein einfaches Schmelzen
und Kneten eines Polyacetalharzes mit einem anorganischen Füllstoff
des Glastyps, wie Glaskugeln, keine verstärkende Wirkung, und im Gegenteil
wird in einigen Fällen
die mechanische Festigkeit stärker
reduziert als diejenige von nichtverstärkten Polyacetalharzen.
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Um dies zu verbessern, wird vorgeschlagen,
dass anorganische Füllstoffe
des Glastyps verwendet werden, die einer Oberflächenbehandlung durch Epoxyverbindungen,
Silanverbindungen oder Titanatverbindungen unterzogen wurden.
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Wenn diese Verfahren jedoch industriell
durchgeführt
werden, sind die mechanischen Festigkeiten nicht in dieser Weise
verbessert und sind daher möglicherweise
noch nicht zufriedenstellend.
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Kurzbeschreibung
der Erfindung
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Im Hinblick auf solche Probleme führten intensive
Untersuchungen, die von den Erfindern durchgeführt wurden, um eine verstärkte Polyacetalharzzusammensetzung
mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften zu erhalten, zu der
Erkenntnis, dass die vorstehenden Probleme merklich verbessert werden
können,
indem man eine kleine Menge einer Borsäureverbindung zusammen mit
einem Polyacetalharz und einem anorganischen Füllstoff des Glastyps schmilzt
und knetet, um eine Zusammensetzung herzustellen, und somit wurde
die vorliegende Erfindung fertiggestellt.
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Das heißt, die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf eine Polyacetalharzzusammensetzung, die folgendes
umfasst:
- (A) 100 Gewichtsteile eines Polyacetalharzes;
gemischt mit
- (B) 3 bis 200 Gewichtsteilen eines anorganischen Füllstoffs
des Glastyps; und
- (C) 0,001 bis 3,0 Gewichtsteile einer Borsäureverbindung.
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Mit anderen Worten, die Zusammensetzung
umfasst (A), (B) und (C), die gut miteinander verknetet werden.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Im folgenden werden die strukturellen
Komponenten der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Das in der vorliegenden Erfindung
verwendete Polyacetalharz (A) ist eine Polymerverbindung, die eine Hauptstruktureinheit
aus einer Oxymethylengruppe (-CH2O-) umfasst,
und es kann sich dabei um Polyoxymethylen-Homopolymere oder -Copolymere,
-Terpolymere oder -Blockpolymere handeln, die eine Hauptrepetiereinheit
aus einer Oxymethylengruppe umfassen und eine kleine Menge einer
davon verschiedenen Struktureinheit, zum Beispiel einer Comonomer-Einheit, wie Ethylenoxid,
1,3-Dioxolan und 1,4-Butandiol, enthalten. Weiterhin kann das in
der vorliegenden Erfindung verwendete Polyacetalharz nicht nur ein
lineares Molekül umfassen,
sondern kann auch eine vernetzte Struktur aufweisen oder kann ein
allgemein bekanntes modifiziertes Polyoxymethylen sein, in das andere
organische Gruppen eingeführt
sind. Sein Polymerisationsgrad unterliegt keiner besonderen Einschränkung, solange
die gute Formverarbeitbarkeit (zum Beispiel beträgt die Schmelzflussrate (MFR)
mit angelegter Belastung von 2160 g bei 190°C 1,0 bis 100 g/10 Minuten)
gewährleistet
ist.
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Weiterhin kann der in der vorliegenden
Erfindung verwendete anorganische Füllstoff des Glastyps der Komponente
(B), d. h. ein anorganischer Füllstoff
aus Glas, je nach Verwendungszweck als faserige (Glasfaser), pulvrige
(gemahlene Faser) und tafelförmige
(Glasflocken) Füllstoffe
oder Hohlkörper
(Glasballons) oder Gemische davon verwendet werden.
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Unbehandelte Füllstoffe können als diese anorganischen
Füllstoffe
des Glastyps verwendet werden, doch anorganische Füllstoffe,
die einer Behandlung mit Oberflächenbehandlungsmitteln
wie Titanat- oder Silan-Kopplungsmitteln unterzogen wurden, werden
vorzugsweise verwendet. Zu den Titanat-Oberflächenbehandlungsmitteln gehören zum
Beispiel Titanisopropoxyoctylenglycolat, Tetra-nbutoxytitan und
Tetrakis(2-ethylhexoxy)titan.
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Zu den Silan-Kopplungsmitteln gehören zum
Beispiel Vinylalkoxysilan, Epoxyalkoxysilan, Aminoalkoxysilan, Mercaptoalkoxysilan
und Allylalkoxysilan.
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"Vinylalkoxysilan" umfasst zum Beispiel
Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan und Vinyltris(β-methoxyethoxy)silan.
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"Epoxyalkoxysilan" umfasst zum Beispiel γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, β(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan
und γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan.
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"Aminoalkoxysilan" umfasst zum Beispiel γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropylmethyldiethoxysilan,
N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan
und N-Phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilan.
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"Mercaptoalkoxysilan" umfasst zum Beispiel γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan
und γ-Mercaptopropyltriethoxysilan.
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"Allylalkoxysilan" umfasst zum Beispiel γ-Diallylaminopropyltrimethoxysilan, γ-Allylaminopropyltrimethoxysilan
und γ-Allylthiopropyltrimethoxysilan.
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Jede Art von Oberflächenbehandlungsmitteln
kann verwendet werden, um die beabsichtigten Wirkungen der vorliegenden
Erfindung zu erhalten, aber um das Ziel der vorliegenden Erfindung
zu erreichen, ist Aminoalkoxysilan ein besonders bevorzugtes Oberflächenbehandlungsmittel.
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Die verwendete Menge des Oberflächenbehandlungsmittels
beträgt
0,01 bis 20 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,05 bis 10 Gewichtsteile
und besonders bevorzugt 0,05 bis 5 Gewichtsteile, bezogen auf 100
Gewichtsteile des anorganischen Füllstoffs.
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Die zugemischte Menge des anorganischen
Füllstoffs
als Komponente (B) beträgt
3 bis 200 Gewichtsteile, vorzugsweise 5 bis 150 Gewichtsteile und
besonders bevorzugt 5 bis 100, 10 bis 70 und 10 bis 100 Gewichtsteile.
Eine zugemischte Menge von weniger als 3 Gewichtsteilen verbessert
die mechanischen Eigenschaften nur unzureichend, und eine Menge,
die 200 Gewichtsteile überschreitet,
erschwert das Formen.
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Die in der vorliegenden Erfindung
verwendete Borsäureverbindung
der Komponente (C) umfasst Orthoborsäure, Metaborsäure, Tetraborsäure und
Dibortrioxid. Kommerziell erhältliche
Produkte können
ebenfalls verwendet werden.
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Die zugemischte Menge der Borsäureverbindung
als Komponente (C) beträgt
0,001 bis 3 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,005 bis 1 Gewichtsteil
und besonders bevorzugt 0,005 bis 0,05, 0,001 bis 0,1 und 0,01 bis
0,5 Gewichtsteile. Eine zugemischte Menge von weniger als 0,001
Gewichtsteilen liefert nicht die gewünschten Wirkungen, und eine
Menge, die 3 Gewichtsteile übersteigt,
verursacht ein Problem mit der Wärmestabilität.
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Weiterhin können verschiedene allgemein
bekannte Stabilisatoren zu der Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung gegeben werden, um die Stabilität zu verstärken. Weiterhin können verschiedene
allgemein bekannte Additive zugemischt werden, um die physikalischen
Eigenschaften gemäß den Verwendungszwecken
zu verbessern. Beispiele für
die Additive sind verschiedene Färbemittel,
Gleitmittel, Trennmittel, Keimbildner, antistatische Mittel, andere
Tenside, verschiedene Arten von Polymeren, organische Verbesserungsmittel
und andere Füllstoffe
als die in der vorliegenden Erfindung verwendeten.
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Die Zusammensetzung der vorliegenden
Erfindung kann leicht mit allgemein bekannten Verfahren hergestellt
werden, die gewöhnlich
als Verfahren zur Herstellung von herkömmlichen Harzzusammensetzungen
verwendet werden. Zu diesen Verfahren gehören zum Beispiel ein Verfahren,
bei dem die Zusammensetzung nach denn Mischen der jeweiligen Komponenten
mittels eines Einschnecken- oder Doppelschneckenextruders knetextrudiert
wird, um ein Granulat herzustellen, und das Granulat dann geformt
wird, und ein Verfahren, bei dem Granulate (Masterbatch) mit unterschiedlichen
Zusammensetzungen auf einmal hergestellt werden und angegebene Mengen
der Granulate gemischt (verdünnt)
und geformt werden, um einen Formkörper mit einer beabsichtigten
Zusammensetzung zu erhalten.
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Bei der Herstellung der Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung besteht eine bevorzugte Methode zur Verbesserung
der Dispergierbarkeit der Additive darin, einen Teil oder die Gesamtheit
des Polyacetalharzes, das eine Grundkompönente ist, zu pulverisieren
und mit den anderen Komponenten zu vermischen und dann zu extrudieren.
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Die vorliegende Erfindung kann eine
Polyacetalharzzusammensetzung mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften
bereitstellen.
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Beispiele
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Die vorliegende Erfindung wird im
folgenden unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert, aber die vorliegende
Erfindung soll nicht auf diese Beispiele beschränkt sein.
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Beispiele 1 bis 19 und
Vergleichsbeispiele 1 bis 10
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Verschiedene anorganische Füllstoffe
des Glastyps und Borsäuren,
die in den Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, wurden in den in Tabelle
1 und 2 gezeigten Mengen mit 100 Gewichtsteilen eines Polyacetalharzes
(Handelsname Duracon M270J, hergestellt von Polyplastics Co., Ltd.)
gemischt, und die gemischten Komponenten wurden mittels eines Extruders
bei einer Zylindertemperatur von 200 °C geschmolzen und geknetet,
um die granulierten Zusammensetzungen herzustellen. Dann wurden
Teststücke
mittels einer Spritzgussmaschine aus diesen granulierten Zusammensetzungen
geformt, und die unten gezeigten physikalischen Eigenschaften wurden
gemessen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
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Zum Vergleich wurden Zusammensetzungen,
bei denen keine Borsäuren
zu den jeweiligen anorganischen Füllstoffen des Glastyps gegeben
wurden, in derselben Weise hergestellt, um sie zu bewerten. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Die Mess- und Bewertungsverfahren
sind unten gezeigt.
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Zugfestigkeit
und Biege-Dehn-Festigkeit
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Ein Teststück wurde 48 Stunden lang unter
den Bedingungen einer Temperatur von 23°C und einer Feuchtigkeit von
50% stehen gelassen und gemäß A5TM-D638 (Zugtest) und
A5TM-D790 (Biegetest) gemessen.
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