DE2350415B2 - Formmasse auf Poly(oxymethylen)-Basis - Google Patents
Formmasse auf Poly(oxymethylen)-BasisInfo
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Description
H1N-CO-NH
IO
R2
N N
R1
-R-
OH
in der R1 ein Wasserstoffatom, einen Alkyl- oder Alkoxyrest mit jeweils 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,,
einen Phenyl- oder Phenoxyrest — der gegebenenfalls mit einer Hydroxylgruppe oder einer Aminogruppe
substituiert ist, die ein oder zwei Alkylreste mit jeweils 1 bis 6 Kohlenstoffatomen tragen
kann — oder eine Aminogruppe bedeutet, die gegebenenfalls ein oder zwei Alkylreste mit jeweils
1 bis 6 Kohlenstoffatomen trägt, und R2 ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, einen Alkyl-
oder Alkoxyrest mit jeweils 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder einen Phenylrest darstellt, besteht.
2. Verwendung einer Formmasse nach Anspruch 1 zur Herstellung von Formkörpern.
35
Es ist einerseits bekannt, daß Oxymethylen-Polymere (Polyoxymethylen POM) eine stark ausgeprägte
Neigung zur Kristallisation besitzen. Bereits bei geringer Unterkühlung ihrer Schmelze beobachtet man
ein rasches Wachsen von Sphärolithen, die meist weit größer als die Lichtwellenlänge sind und die
dem Material eine erhebliche Opazität verleihen. Außerdem entstehen als Folge des Kristallisationsprozesses im Innern und an der Oberfläche des Materials
zahlreiche mikroskopisch kleine Risse sowie innere Spannungen. Durch diese Risse und inneren
Spannungen werden die mechanischen Eigenschaften von Formkörpern, z. B. Spritzgußteilen, aus Poly(oxymethylen)
nachteilig beeinflußt. Die vorgenannten Fehlstellen sind um so stärker ausgeprägt, je größer
die ein/einen Sphiirolithe sind.
Weiterhin ist bekannt, daß man durch Zusatz von Talkum zu hochmolekularen Poly(oxymcthylcnen)
und gleichmäßige Verteilung dieses anorganischen Zusat/es in dem organischen Material die Kristallstruktur
von spritzgegossenen Formteilen vereinheitlichen und so von einem grobsphärolithischen Gefüge <>o
mit minieren Sphärolilhdurchmessern von 100 Mikron
/u homogenen Strukturen mit Sphärolilhdurchmessern von 4 his S Mikron gelangen kann (vgl.
deutsche Auslegeschrift 12 47 645). Da es sich hierbei
um spril/gegossene Proben handeil, beziehen sich fts
die vorstehenden Größenangaben auf Präparate, du unter Druck bei Temperaturen /wischen 50 und 100 (J
krKiiillisiert worden waren.
415 Es ist ferner bekannt, daß die Sphärolithgröße von
Poly(oxymethylenen) verringert werden kann, wenn die Polyoxymethylene) vor dem Aufschmelzen mn
bestimmten niedermolekularen organischen Nukleierunusmitteln,
die in der Po)y(oxymethylen)-Schmc-l/e nicht oder nur wenig löslich s.nd, z. B. hydroxylgrupnenhaltiuen
Imidazol- oder Pyrazindenvaten. vermischt werden (vgl. deutsche OfTenlegungssehnft
16 94 078). . . . . . ,
Die bekannten Nukleierungsmittel weisen jedoch
keine stabilisierende Wirkung für Polyoxymethylene) «e«enübcr thermisch-aeidolylischem Abbau au!.
~ Andererseits ist eine große Zahl von organischen Verbindungen bekannt, die eine stabilisierende, aber
keine nukleierende Wirkung für Polyoxymethylene) zei»en Das Schwergewicht der stabilisierenden Wirkun»
beruht bei diesen Verbindungen auf einer Verhinderun» des thermisch-aeidolytischen Abbaus.
Als Stabilisatoren für Polyoxymethylene) sind beispielsweise
bekannt Amide (vgl. deutsche Auslegeschrift 1104 695), Harnstoffverbindungen (vgl. deutsche
Ausleceschrift 11 85 371), Amidine (vgl. deutsche
Auslceschrift 12 85 736). Triazine (vgl. deutsche Oflenle»un»sschrift
14 94 997). Hydrazine, aromatische Amine und Harnstoffe (vgl. deutsche Auslegeschrift
11">7O8O), cyclische Ureide (vgl. deutsche Auslegeschrift
11 88 803). Semicarbazone (vgl. deutsche Ausleccschriften
1152 542 und 12 41 110) sowie Oxalsäurediamide
(vgl. deutsche Offenlegungssehnfi
16 93 010). Die vorgenannten stickstoffhaltigen Siabilisatoren werden gewöhnlich in Kombination mil
phenolischen Antioxidationsmitteln verwendet.
Schließlich ist noch bekannt, daß bestimmte 3..vDialkyl-4-hydroxvphenyl-triazin-Dcrivate
als Stabilisatoren für omanische Materialien, unter anderem auch
Polyacetale." die der thermischen und oxydaliven Zersetzunii unterliegen, geeignet sind (vgl. deutsche
Offenlegungsschrifl22 19 012).
Die Erfindung betrifft nun eine stabilisierte Formmasse auf Poly(oxymethylen)-Basis. die dadurch gekennzeichnet
ist. daß sie aus a) 99.9 bis 95 Gewichtsprozent eines Poly(oxymethylene) und b) 0,1 bis 3 Gewichtsprozent
eines Hydroxyphenyl-ureido-s-triazins der Formel I
H2N-CO-NH
N N
R' AnJ-
R2
R:
OH
besieht, in der R1 ein Wassersloflaiom. einen Alkyl-
oder Alkoxyrest mit jeweils 1 bis 6. vorzugsweise 1. 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, einen Phenyl- oder
Phenoxyrest - der gegebenenfalls mit einer Hydroxylgruppe
oder einer Aminogruppe substituiert ist. die ein oder zwei Alkylreste mit jeweils 1 bis 6. vorzugsweise
1. 2. 3 oder 4 Kohlenstoffatomen tragen kann oder eine Aminogruppe bedeutet, die gegebenenfalls
ein oder zwei Alkylreste mit jeweils 1 bis 6. vorzugsweise 1. 2. 3 oder 4 Kohlenstoffatomen trägt, und R2
ein Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, einen Alkyl- oder Alkoxyresi mit jeweils 1 bis 6. vorzugsweise
1. 2. 3 oder 4 Kohlenstoffatomen oder einen Phenvlrest darstellt.
Die erfiiidungsgemalk· Formmasse ist vorzugsweise
zusammengesetzt aus a) 99,5 bis 97 Gewichtsprozent eines Poiy(oxymethylens) und b) 0.5 bis 3 Gewichtsprozent
eines Hydroxyphenyl-ureido-s-triazins.
Als Beispiel für die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen der Formel I seien die folgenden genannt:
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-methyl-
1,3,5-triazin,
4-Ureido-2-(2-hydroxy phenyl l-6-iert.buiyl-
1,3,5-triazin,
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-phenyl-
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-phenyl-
1,3,5-triazin,
4-Ureido-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-6-pheny!-
4-Ureido-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-6-pheny!-
1,3,5-triazin,
4-Ureido-2-(2-hydroxy-4-methoxy-phenyl)-
4-Ureido-2-(2-hydroxy-4-methoxy-phenyl)-
6-äthyl- 1,3,5-triazin,
4-Ureido-2-(2-hydroxy-5-methyl-phenyl.l-
4-Ureido-2-(2-hydroxy-5-methyl-phenyl.l-
6-phcnyl-1,3,5-triazin, 4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-(4-dimethyl-
amino-phenyl)-l,3,5-triazin. 4-Ureido-2,6-bis(2-hydroxyphenyl)-l,3,5-triazin.
4-Ureido-2-(2.4-dihydroxyphenyl)-6-(2-hydroxy-
phenyl)-l,3.5-lriazin.
4-Ureido-2,6-bis(2.4-dihydroxy phenyl )-
4-Ureido-2,6-bis(2.4-dihydroxy phenyl )-
1,3.5-triazin.
4-Ureido-2-(2-hydroxy-4-methoxy-phenyl)-
4-Ureido-2-(2-hydroxy-4-methoxy-phenyl)-
6-(2-hydroxyphenyl)-1,3.5-triazin,
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-phenoxy-
1,3,5-triazin und
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-|3-methylphenoxy)-1,3.5-triazin.
4-Ureido-2-(2-hydroxyphenyl)-6-|3-methylphenoxy)-1,3.5-triazin.
Die Herstellung der Hydroxyphenyl-ureido-s-triazine
erfolgt analog zu einer an sich bekannten Reaktion von 4H-1.3-Benzoxazin-4-onen mit Amidinen.
im vorliegenden Fall Guanylharnsloff (vgl. HcIv.
C'him. Acta. Vol. 55, Fase. 5 [1972]. Nr. 153, S. 1566):
NH,
C)
H1N-CO- NH -C
+ R1 —
NH
R:
R2
H2N-CO- NH
+ N N
R:
OH
Beispielsweise wird 2.6-Bis-|2-hydro\yphenyl|- 4-ureido s-triazin
H2N-CO-NH
N N
OH
OH
wie folgt synthetisiert: Zu einer Mischung aus 12 g (50 mMol) 2-(2-Hydroxyphenyl)-4H-l,3-benzoxazin-4-on
und 7,5 g (55 mMol) Guanylharnstoff-sulfat mit 250 ml Methanol wird unter Rühren eine Lösung von
3,0 g (55 mMol) Natriummcthylat in 100 ml Methanol zugetropft, und das Gemisch wird 1 Stunde lang unter
Rückfluß erhitzt. Nach Erkalten auf Raumtemperatur wird das entstandene Präzipitat abgesaugt, einmal
mit 1 1 Wasser und dreimal mit Methanol gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 70 C getrocknet.
Die Ausbeute beträgt 9.7 g (60.1% der Theorie). Die erhaltene Substanz ist aus Methylglykol umkristallisierbar;
ein Schmelzpunkt kann bis 300 C nicht ermittelt werden, da die Substanz sublimiert. Die
Struktur des Triazinderivats wird durch IR-Spektrum und Massenspektrum bestätigt.
Als Poly(oxymethylcns) werden Homopolymer von Formaldehyd oder Trioxan oder Trioxan-Copolymere
verwendet; die erfindungsgemäß verwendeten Poly(oxymcthylenc) weisen vorzugsweise eine lineare
Struktur auf.
Unter Homopolymeren von Formaldehyd oder Trioxan werden solche Formaldehyd- oder Trioxan-Homopolymeren
verstanden, deren Hydroxyl-FnduruoDcn
chemisch, z. B. durch Veresterung oder Veräthernng, gegen Abbau stabilisiert sind. Unter Trioxan-Copolymerer.
sind Copolymere aus Trioxan und cyclischen Äthern. cyclischen Acetalen und oder
linearen Polyacetalen zu verstehen, die primäre Alkoholendgruppen aufweisen.
Als Comonomere für Trioxan kommen a) cyclische Äther mit 3 bis 5. vorzugsweise 3 Ringgliedern, b)
von Trioxan verschiedene cyclische Acetale mit 5 bis
11. vorzugsweise 5 bis 8 Ringgliedern und c) lineare
Polyacetale, jeweils in Mengen von 0.1 bis 20, vorzugsweise 0.5 bis 10 Gewichtsprozent, in Frage. Am besten
eignen sich Copolymere aus 99 bis 95 Gewichtsprozent Trioxan und 1 bis 5 Gewichtsprozent einer der vorgenannten
Cokomponenten.
Als Comonomere für Trioxan sind insbesondere Verbindungen der Formel 11
CH, — (CHR)x — [O — (CFi2IJ1-O
geeignet, in der R ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest
mit I bis 6. vorzugsweise 1. 2 oder 3 Kohlenstoffatomen, der mit 1. 2 oder 3 Halogenatomen, vorzugsweise
Chloralomen. substituiert sein kann, einen
Alkoxymethylrcst mit 2 bis 6. vorzugsweise 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, einen Phenylrest oder einen
Phenoxymethylresi bedeutet. \ eine ganze Zahl von
1 bis 3. wobei y gleich Null ist. y eine ganze Zahl von
1 bis 3. wobei .v gleich Null und ζ gleich 2 ist, und ζ
eint ganze Zahl von 3 bis 6. vorzugsweise 3 oder 4
darstellt, wobei ν gleich Null und y gleich 1 ist.
Als cyclische Äther eignen sieh vor allem Epoxide,
z. H. Äthylenoxid. Slyroloxid. Propylenoxid und Fpichlorhydrin sowie Phenylglyeidylälher.
Als cyclische Acetale eignen sich vor allem cyclische Formale von aliphatischen oder cycloaliphatische!!
!/.!■i-Diolen mit 2 bis 8. vorzugsweise 2. 3 oder 4 Koh-
lenstolTatomen, deren Kohlenstoffkette in Abstünden
.on 2 Kohlenstoffatomen durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann, z.B. Glykolformal (1,3-Dioxolan),
Propandiolformal (1,3-Dioxan). Butandiolformal
(i,3-Dioxepan) und Diglykolformal (1,3.6-Trioxocan)
sowie 4-Chlormethyl-l,3-d"oxolan, Hexandiolformal (1,3-Dioxonan) und Butendiolformal
(1,3-Dioxacyclohepten-(5)).
Als lineare Polyacetale eignen sich sowohl Hcmo- oder Copolymere der vorstehend definierten cyclisehen
Acetale als auch lineare Kondensate aus aliphatischen oder cycloaliphatischen «,(»-Diolen mit
aliphatischen Aldehyden oder Thioaldehyden, vorzugsweise Formaldehyd. Insbesondere werden Homopolymere
cyclischer Formale von aliphatischen iS <vr)-Diolen mit 2 bis 8, vorzugsweise 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen
verwendet, z.B. PoIy-(1,3-dioxolan), Poly(l,3-dioxan) und PoIy(1,3-dioxepan).
Die Werte für die reduzierte spezifische Viskosität (RSV-Werte) der erfindungsgemäß eingesetzten Poly-(oxymethylene)
(gemessen an einer Lösung des Polymeren in Butyrolacton, das 2 Gewichtsprozent Diphenylamin
enthält, bei 1400C in einer Konzentration von 0,5 g/100 ml) betragen 0,07 bis 2,50 dl · g~\ vorzugsweise
0,14 bis 1,20 dl ■ g"1. Die Kristallitschmelzpunkte
der Poly(oxymethylene) liegen im Bereich von 140 bis 1800C, vorzugsweise 150 bis 170° C, ihre
Dichten betragen 1,38 bis 1,45g- ml"1, vorzugsweise
1,40 bis 1,43 g-ml"1 (gemessen nach DIN 53 479).
Die erfindungsgemäß verwendeten, vorzugsweise binären oder ternären Trioxan-Copolymeren werden
in bekannter Weise durch Polymerisieren der Monomeren in Gegenwart kationisch wirksamer Katalysatoren
bei Temperaturen zwischen 0 und 1000C, vorzugsweise
zwischen 50 und 90° C, hergestellt (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift 14 20 283). Als Katalysatoren
werden hierbei beispielsweise Lewissäuren, z. B. Bortrifluorid und Antimonpentafluorid, und
Komplexverbindungen von Lewissäuren, vorzugsweise Ätherate, z. B. Bortrifluorid-diäthylätherat und Bortrifluorid-di-tert.-butylätherat,
verwendet. Ferner sind geeignet Protonensäuren, z. B. Perchlorsäure, sowie salzartige Verbindungen, z. B. Triphenylmethylhexafluorophosphat,
Triäthyloxoniumletrafluoroborat oder Acetylperchlorat. Die Polymerisation kann
in Masse, Suspension oder Lösung erfolgen. Zur Entfernung instabiler Anteile werden die Copolymeren
zweckmäßigerweise einem thermischen oder hydrolytischen kontrollierten, partiellen Abbau bis zu primären
Alkoholendgruppen unterworfen (vgl. deutsche Auslegeschriften 14 45 273 und 14 45 294).
Die erfindungsgemäß verwendeten Homopolymeren
des Formaldehyds oder des Trioxans werden ebenfalls in bekannter Weise durch katalytisches Polymerisieren
des Monomeren hergestellt (vgl. zum Beispiel deutsche Auslegeschrift 10 37 705 und deutsche
Patentschrift 11 37 215).
Die erfindungsgemäße Formmasse wird zweckmäßigerweise durch Mischen der jeweils in Pulveroder
Granulatform vorliegenden Komponenten und anschließendes Homogenisieren hergestellt. Die erfindungsgemäß
verwendeten Nukleierungsmittel werden vorzugsweise in Form von staubfeinen Pulvern
mit einer Korngröße unterhalb 5, vorzugsweise unterhalb 3 Mikron eingesetzt. Das Mischen erfolgt üblichcrweise
bei Raumtemperatur, vorzugsweise bei einer Temperatur von 15 bis 30 C. und das Homo·
siercn erfolgt in beliebigen heizbaren Mischwerken.
z. B. Walzen, Kalandern, Knetern oder Extrudern, bei einer Temperatur oberhalb des Kristallitschmel/-punktes
des Poly(oxymethylens), d. h. bei einer Temperatur von 150bis250 C,vorzugsweise 170bis220 C.
Offensichtlich erfolgt durch das Vorhandensein der erfindungsgemäß verwendeten Hydroxyphenyl-ureidos-triazine
bei der Herstellung von Formkörpern eine Nukleierung, die sich in einer Verkleinerung der
Sphärolithe dokumentiert und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Formkörper bewirkt.
Beispielsweise wird eine Erhöhung der Kugeldruckhärte, der Streckspannung, der Reißfestigkeit
und der Torsionssteifheit gegenüber einem nicht modifizierten, linearen Poly(oxymethylen) beobachtet.
Eiiie weitere Folge der Nukleierung ist eine Erhöhung der Kristallisationsgeschwindigkeit, die eine Erhöhung
der Verarbeitungsgeschwindigkeit ermöglicht. Diese schnellere Verarbeitbarkeit macht sich besonders in
kürzeren Zykluszeiien beim Spritzgießen und in engeren Toleranzen von spritzgegossenen Teilen bemerkbar.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Hydroxyphcnyl-urcido-s-triazinc
ist besonders dadurch vorteilhaft, daß diese Verbindungen neben einer nukleierenden
Wirkung zugleich eine gute stabilisierende Wirkung sowohl gegen thermisch-acidolytischen als
auch gegen thermisch-oxydaliven Abbau von PoIy-(oxymethylenen) aufweisen. Im Gegensatz zu den
bisher bekannten Stabilisatoren bzw. Nukleicrungsmitteln, welche einerseits stabilisierend, aber nicht
nukleierend bzw. andererseits nukleierend, aber nicht stabilisierend wirken, wird hier gleichzeitig eine wirksame
Nukleierung und Stabilisierung gegen den E:influß von Wärme. Säure und Sauerstoff erreicht.
Die erfindungsgemäße Formmasse läßt sich mechanisch, z. B. durch Zerhacken oder Mahlen, zu Granulaten,
Schnitzeln, Flocken oder Pulver zerkleinern. Sie eignet sich vorzüglich zur thermoplastischen Verarbeitung,
z. B. durch Spritzgießen oder Strangpressen, insbesondere zur Herstellung von Formkörpern, die
als Halbzeug oder Fertigteile Verwendung finden, z. B. Barren, Stäben, Platten, Filmen, Bändern, Schalen
und Rohren; sie ist besonders geeignet als technischer Werkstoff zur Herstellung von dimensionsstabilen
und maßgenauen Maschinenteilen, z. B. Zahnrädern, Lagerteilcn und Steuerelementen.
Ein lineares Copolymercs aus 98 Gewichtsprozent Trioxan und 2 Gewichtsprozent Äthylenoxid mit
einer Dichte von 1,41 g-mP1. einem RSV-Wert von
0,73 dl g"1 und einem Kristallilschmelzpunkt von
166"C wird in Pulverform mit den in der Tabelle angegebenen Mengen Nukleierungsmittel, bezogen auf
die Menge des Poly(oxymcthylens), in Pulverform vermischt und in einem Einschncckcnextruder bei
200 C homogenisiert. Die Verweilzeit im Zylinder des Extruders beträgt etwa 4 Minuten. Die jeweils
erhaltene Poly(oxymethylen)-Masse wird nach dem Austritt aus dem Extruder geanuliert.
An einem Film, hergestellt aus der erhaltenen Formmasse,
wird die Sphärolithgröße gemessen; der Film wird durch Aufschmelzen der Formmasse zwischen
zwei Glasplatten bei 180' C unter einem Druck von 200kpcm~2 und anschließendes Kristallisieren bei
150"C unter Atmosphärendruck mit einer Stärke von
10 Mikron hergestellt und mikroskopisch untersucht. Außerdem werden aus der erhaltenen Formmasse
Platten mit den Abmessungen 60 χ 60 χ 2 mm bei
einer Massetemperatur von 200 C und einer Fonntemperatur von 80 C gespritzt, die zur Prüfung der
Kugeldruckhärte nach VDH 0302 (Belastungszeit 10 Sekunden) verwendet werden. Ferner wird der
Gewichtsverlust der granulierten Formmasse bestimmt, indem das Granulat 2 Stunden lang unter
Luft einer Temperatur von 230"C ausgesetzt wird.
Sphärolilhgrüüe, Kugeldruckhärte und Gewichtsverlust
von Formköifrn aus der erlindungsgemäßer
Formmasse sind aus der TaWeIIe ersichtlich. Zuir
Vergleich sind die einsprechenden Daten von Poly (oxymethylene!!) angeführt, die keinen Zusatz ent·
halten oder einen bekannten Stabilisator, ein bekann tes Nukleicrungsmittel oder beides enthalten (vgl
Beispiele A bis E).
A
B
C
D
E
B
C
D
E
Zusatzmiltcl
(Gewiirhlspriwnll
(Gewiirhlspriwnll
2.3-Dioxy-chinoxalin
Melamin
2.2'-Methylen-Wis(4-methyl-6-tert.butyl-phenol|
Melamin
2.2'-Methylen-bis(4-methyl-6-tert.hutyl-phcnoll
2.6-Bis(2-hydroxyphcnyl)-4-ureido-s-triazin 2.6-Bis(2-hydroxyphenyl)-4-ureido-s-triazin
2.6-Bis(2-hydroxyphenyl)-4-ureido-s-lriazin 2-(2-Hydroxyphenyl)-6-methyl-4-ureido-s-triazin
| Sphiiroliih- | KiiiieUlnkk- | Gewichts- | |
| tiiöße | harle | vci'lusl | |
| (Miki-.in) | Ikp cnr) | l"„ 2SuI.) | |
| 550 | 1550 | >50 | |
| 1 | <5 | 1640 | >50 |
| 1 | 350 | 1550 | 12 |
| 1 | 550 | 1555 | >50 |
| 0.5 | 400 | 1555 | -ι -i |
| 0.5 | |||
| 0.5 | 40 | 15S0 | 4.3 |
| 1 | 17 | 1610 | 2.3 |
| 5 | 1630 | ■) -ι | |
| 1 | 25 | 1600 | τ S |
Claims (1)
1. Stabilisierte Formmasse auf Poly(oxymethylen)-Basis,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie aus a) 99,9 bis 95 Gewichtsprozent eines Poly(oxymethylens) und b) 0,1 bis 5 Gewichtsprozent
eines Hydroxyphenyl-ureido-s-triazins der
Formel
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|---|---|---|---|
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| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |