BRPI0923860B1 - Condutor óptico baseado em poliuretano termoplástico opticamente condutor, uso do poliuretano termoplástico opticamente condutor, e, processo para a produção de condutores ópticos - Google Patents

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optical
diisocyanate
optically
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Jörn Duwenhorst
Oliver Steffen Henze
Oliver MÜHREN
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Basf Se
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Abstract

condutor óptico baseado em poliuretano termoplástico opticamente condutor, uso do poliuretano termoplástico opticamente condutor, e, processo para a produção de condutores ópticos a invenção diz respeito a poliuretanos termoplásticos (daqui por diante tpus) adequados para a produção de condutores ópticos, a um processo para a sua produção, e a condutores ópticos com base nos tpus.

Description

[1] A invenção diz respeito a poliuretanos termoplásticos (daqui por diante TPUs) adequados para a produção de condutores ópticos, a um processo para a sua produção, e também a condutores ópticos com base nos TPUs.
[2] É conhecido o fato de que os guias de ondas ópticas podem ser usados para transmitir grandes quantidades de dados, e que a transmissão destes dados é livre de rompimento, isto é, não pode ser afetada pelos campos eletromagnéticos. Existem condutores ópticos conhecidos compostos de fibras de vidro, mas existem também condutores ópticos conhecidos compostos de plástico. Estes últimos são, em particular, conhecidos do setor de engenharia mecânica, do setor de construção de automóveis, e do setor de escritórios. Condutores ópticos deste tipo, também denominados de “fibras ópticas poliméricas”, podem ter um núcleo óptico composto do polímero transmitindo um material de blindagem óptica de luz, e uma bainha protetora. Exemplos de polímeros principais usados industrialmente são o metacrilato de polimetila para o núcleo e fluoropolímeros, tais como o fluoreto de polivinilideno ou politetrafluoroetileno, para o material de blindagem.
[3] A US-A-4 836 646 apresenta o uso de camadas protetoras específicas (“blindagem”) e, com referência ao núcleo óptico aqui presente, uma referência geral é feita ao poliestireno, ao metacrilato de polimetila, ao policarbonato, ao poliuretano, ou aos copolímeros de estireno e metacrilato de metila, estireno e acrilato de metila, metacrilato de metila e acrilato de etila, estireno e alfa-metilestireno, ou estireno e viniltolueno. A US 2008/0117639 A1 apresenta folhas opticamente condutoras com um efeito de condensação leve, que altera a luz durante a sua passagem. Os plásticos usados com esta
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 10/27 / 15 finalidade são planejados serem TPU, PC, siliconas, PMMA ou PET.
[4] A WO 94/09048 A1 apresentou poliuretanos reticulados e redes de poliuretanos, e estes podem ser usados para aplicações biomédicas, um exemplo sendo as fibras ópticas. A intenção aqui é que os grupos hidróxi e os grupos isocianato sejam estequiometricamente usados e que os polióis sejam de baixo peso molecular.
[5] Entretanto, os materiais condutores ópticos conhecidos com base nos plásticos que sejam flexíveis, elásticos e altamente transparentes, não proporcionam confiavelmente a transmissão de luz adequada para o equipamento transmissor/receptor em comprimentos maiores do que 3 m. Além disso, os plásticos opticamente condutores, tais como o metacrilato de polimetila, são muito rígidos e quebradiços para as conexões flexíveis, e os condutores ópticos minerais com o uso de fibras de vidro são inadequados para raios de ligação estreitos. Os condutores ópticos conhecidos têm excessivas perdas de absorção e/ou propriedades mecânicas inadequadas.
[6] É um objeto da invenção prover condutores ópticos melhorados que sejam flexíveis, elásticos e altamente transparentes, e que de maneira confiável proporcionem transmissão da luz adequada mesmo quando os comprimentos sejam relativamente elevados.
[7] A invenção fornece um poliuretano termoplástico opticamente condutor, obtenível de
A) pelo menos um diisocianato
B) pelo menos um poliol
C) pelo menos um extensor de cadeia reativo em isocianato, em que, no poliuretano termoplástico
a) o conteúdo de aromáticos e de sistemas π-eletrônicos conjugados é no máximo de 40 % em peso, preferivelmente no máximo de 25 % em peso, particularmente preferível no máximo de 10 % em peso, com base no poliuretano termoplástico, inclusive de quaisquer aditivos presentes,
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 11/27 / 15
b) o índice refrativo do poliuretano termoplástico é de pelo menos 1,50, preferivelmente de pelo menos 1,52, e
c) a opacidade total seja menor do que 10 %, preferivelmente menor do que 7 %.
[8] O conteúdo de sistemas π-eletrônicos aromáticos e conjugados em a) baseia-se no peso dos átomos aromáticos (sem hidrogênio H), insaturados, e heteroátomos que façam parte do sistema π-eletrônico, mas excluindo aqui os átomos de oxigênio.
[9] O índice refrativo é determinado em uma temperatura de 20°C, e a opacidade total é preferivelmente determinada pelos métodos estabelecidos nos exemplos. É preferível medir o índice refrativo sobre um espécime de teste que tenha uma espessura de camada uniforme de 2 mm, que tenha sido produzido pelo escoamento do poliuretano termoplástico líquido opticamente condutor sobre uma superfície plana suave horizontalmente orientada, que é também denominada, daqui por diante, de uma folha moldada por injeção. Espécimes de teste de tamanho adequado são então retirados por perfuração, ou retirados por corte, desta folha fundida.
[10] A invenção ainda provê o uso dos TPUs da invenção como elementos opticamente condutivos nos condutores ópticos, em particular em fibras.
[11] A invenção ainda provê um processo para a produção de condutores ópticos, os quais compreendam o uso de um TPU da invenção como material opticamente condutor, em particular em fibras e tubagem.
[12] A invenção ainda provê um processo para a produção dos TPUs da invenção, o qual compreende reagir pelo menos um diisocianato orgânico A), pelo menos um poliol B terminado em hidróxi, preferivelmente linear, e pelo menos um extensor de cadeia de cadeia curta, com base em um diol, que compreenda
- usar uma relação equivalente de grupos de NCO para a
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 12/27 / 15 totalidade dos grupos reativos de isocianato, de 0,9:1,0 a 1,2:1,0, preferivelmente de 0,95:1,0 a 1,10:1,0
- não introduzir nenhum centro de dispersão
- e não introduzir nenhuma, ou em essência nenhuma, adição que absorva a radiação UV e/ou a radiação de VIS.
[13] Outras formas de realização da presente invenção podem ser encontradas nas reivindicações, na descrição e nos exemplos. É, naturalmente, possível usar os aspectos acima mencionados dos artigo/processos/usos da invenção não apenas na respectiva combinação estabelecida, mas também em outras combinações, sem que exceder o escopo da invenção, e o mesmo se aplica aos aspectos da invenção descritos abaixo.
[14] Poliuretanos termoplásticos TPUs são poliuretanos que, dentro de uma certa faixa de temperatura, podem ser repetidamente amolecidos por aquecimento e endurecidos por esfriamento, e, no estado amolecido, podem ser repetidamente moldados através de fundição na forma de uma parte moldada, extrusados, ou formados em parte, para dar um produto semiacabado ou para dar artigos. Os TPUs são copolímeros de bloco, estes tendo segmentos duros e macios dentro de uma molécula em uma forma de realização preferida, a proporção da fase dura, com base no TPU inteiro, sendo preferivelmente de 15 a 65 % em peso, em particular de 400 a 65 % em peso, no caso do TPU alifático, em que a proporção da fase dura seja definida através da seguinte fórmula:
k Proporção da fase dura = {Σ [(mcEx / MCEx )* Miso + mCEX ] }/ M-x=1 em que as definições são como a seguir:
MCEx: massa molar do extensor de cadeia x em g/mol mCEx: massa do extensor de cadeia x em g MISO: massa molar do isocianato usado, em g/mol mtot: massa total de todos os materiais de partida em g
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 13/27 / 15 k: número de extensores de cadeia.
[15] É, além disso, preferível evitar o uso de quaisquer aditivos que, na faixa de cerca de 280 a 800 nm, tenham o tipo de absorção significativa ou dispersão gerada pelos centros de dispersão.
[16] “Nenhuma absorção significativa” significa, no contexto desta invenção, que a transmitância de uma folha moldada por injeção de 2 mm na faixa de 280 nm a 800 nm, seja maior do que 80 %, preferivelmente maior do que 85 %, mais preferível maior do que 90 %, e particularmente preferível maior do que 95 %.
[17] No contexto desta invenção, um centro de dispersão é qualquer partícula que causa a dispersão da luz no comprimento de onda usado perpendicularmente à direção de incidência. A dispersão da luz ocorre como uma função do comprimento de onda da luz incidente sobre o TPU transparente se a dimensão máxima dos centros de dispersão for de 4/2, preferivelmente de 1/1, mais preferível de 1/2, particularmente preferível de 1/4, do comprimento de onda da luz usada.
[18] Consequentemente, as partículas denominadas centros de dispersão são aquelas que têm uma dimensão espacial mais longa menor do que 4/2, preferivelmente 1/1, mais preferível particularmente preferível 1/4, do comprimento de onda da luz incidente sobre o condutor óptico.
[19] Os centros de dispersão são, muito particularmente preferível, partículas das quais a dimensão espacial do diâmetro maior seja maior do que 0,7 pm, preferivelmente maior do que 0,6 um, particularmente preferível de mais do que 0,5 pm.
[20] A produção dos poliuretanos termoplásticos na invenção usa a reação do isocianato A com o poliol B e, opcionalmente, com outros compostos reativos em relação aos isocianatos, e com os extensores de cadeia C opcionalmente na presença dos catalisadores D e/ou dos auxiliares convencionais E.
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 14/27 / 15 [21] Os componentes A, B, C, e também opcionalmente D e/ou E usualmente usados na produção dos poliuretanos serão descritos abaixo por meio de exemplos.
[22] a) Os isocianatos orgânicos A usados podem compreender isocianatos aromáticos, alifáticos, cicloalifáticos e/ou aralifáticos bem conhecidos, preferivelmente diisocianatos, exemplos sendo o 2,2'-, 2,4'- e/ou
4.4- diisocianato de difenilmetano (MDI), 1,5-diisocianato de naftileno (NDI),
2.4- e/ou 2,6-diisocianato de tolileno (TDI), diisocianato de difenilmetano, diisocianato de 3,3'-dimetildifenila, diisocianato de 1,2-difeniletano, e/ou diisocianato de fenileno, diisocianato de tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta- e/ou octametileno, 1,5-diisocianato de 2-metilpentametileno, 1,4-diisocianato de 2etilbutileno, 1,5-diisocianato de pentametileno, 1,4-diisocianato de butileno, 1-isocianato-3,3,5-trimetil-5-isocianatometilcicloexano (diisocianato de isoforona, IPDI), 1-isocianato-4-[(4-isocianatocicloexil)metil]cicloexano (H12MDI), éster 2,6-diisocianato-hexanocarboxílico, 1,4- e/ou 1,3bis(isocianatometil)-cicloexano (HXDI), 1,4-diisocianato de cicloexano, 2,4e/ou 2,6-diisocianato de 1-metilcicloexano e/ou 4,4'-, 2,4'- e 2,2'-diisocianato de dicicloexilmetano, preferivelmente 2,2'-, 2,4'- e/ou 4,4'-diisocianato de difenilmetano (MDI), 1,5-diisocianato de naftileno (NDI), 2,4 e/ou 2,6diisocianato de tolileno (TDI), diisocianato de hexametileno, 1-isocianato-4[(4-isocianatocicloexil)metil]-cicloexano, e/ou IPDI.
[23] Isocianatos particularmente preferidos são os isocianatos alifáticos, por exemplo o diisocianato de hexametileno e, em particular, H12MDI.
[24] b) Os compostos (b) usados, que são reativos em relação aos isocianatos, podem compreender compostos bem conhecidos reativos em relação aos isocianatos, exemplos sendo os poliesteróis, os polieteróis e/ou os policarbonatodióis, para os quais o termo coletivo de “polióis” é também comumente usado, com massas molares médias numéricas (Mn) de 500 g/mol
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 15/27 / 15 a 8000 g/mol, preferivelmente de 600 g/mol a 6000 g/mol, em particular de 800 g/mol a menos do que 3000 g/mol, e preferivelmente com funcionalidade média de 1,8 a 2,3 em relação aos isocianatos, preferivelmente de 1,9 a 2,2, em particular 2.
[25] É preferível usar os polióis de poliéter, exemplos sendo aqueles com base nas bem conhecidas substâncias de partida e nos óxidos de alquileno convencionais, tais como o óxido de etileno, o óxido de propileno e/ou o óxido de butileno, preferência sendo dada aos polieteóis com base no 1,2-óxido de propileno e no óxido de etileno, e, em particular, nos polioxitetrametileno glicóis. Os polieteróis usados podem também compreender o que se conhece como polieteróis de baixa insaturação. Para os fins desta invenção, os polióis de baixa insaturação são, em particular, álcoois de poliéter tendo menos do que 0,02 meq/g de conteúdo dos compostos insaturados, preferivelmente menos do que 0,01 meq/g. Os álcoois de poliéter deste tipo são na maior parte produzidos através de uma reação de adição dos óxidos de alquileno, em particular o óxido de etileno, o óxido de propileno, e misturas destes, sobre os dióis ou trióis descritos acima na presença de catalisadores de alta atividade.
[26] Exemplos de catalisadores de alta atividade deste tipo são os catalisadores de hidróxido de césio e de cianeto de metais múltiplos, também denominados de catalisadores de DMC. Um catalisador de DMC frequentemente usado é o hexacianocobaltato de zinco. O catalisador de DMC pode ser deixado no álcool de poliéter após a reação, mas é usualmente removido, por exemplo, por sedimentação ou filtração.
[27] Ao invés de um poliol, é também possível usar uma mistura de vários polióis. É particularmente preferível que o poliuretano termoplástico da invenção seja à base do politetraidrofurano com uma massa molar média numérica (Mn) de 600 g/mol a 2000 g/mol, preferivelmente de 800 g/mol a 1400 g/mol, particularmente preferível de 950 g/mol a 1050 g/mol, como o
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 16/27 / 15 componente (b).
[28] c) O extensor de cadeia C usado pode compreender compostos alifáticos, aralifáticos, aromáticos e/ou cicloalifáticos bem conhecidos com uma massa molar média numérica de 50 g/mol a 499 g/mol, preferivelmente compostos difuncionais, exemplos sendo os alcanodióis tendo de 2 a 10 átomos de carbono no radical alquileno, preferivelmente 1,4butanodiol, 1,6-hexanodiol e/ou di-, tri-, tetra-, penta-, hexa-, hepta-, octa-, nona- e/ou decaalquileno glicóis tendo de 3 a 8 átomos de carbono, preferivelmente alcanodióis não ramificados, em particular 1,3-propanodiol e
1,4-butanodiol.
[29] d) Catalisadores D adequados que, em particular, aceleram a reação entre os grupos de NCO dos diisocianatos A e componente B são as amina terciárias que são convencionais e conhecidas da técnica anterior, exemplos sendo a trietilamina, a dimetilcicloexilamina, a N-metilmorfolina, a N,N’-dimetilpiperazina, o 2-(dimetilaminoetoxi)etanol, diazabiciclo (2,2,2)octano, e outros, e também, em particular, compostos organometálicos, tais como os ésteres titânicos, os compostos de ferro, preferivelmente o acetilacetonato de ferro(III), os compostos de estanho, preferivelmente o diacetato estanhoso, o dioctoato estanhoso, dilaurato estanhoso, ou, em outra forma de realização preferida, os sais de dialquilestanho de ácidos carboxílicos alifáticos, mais preferivelmente o diacetato de dibutilestanho, o dilaurato de dibutilestanho, ou coisa parecida. As quantidades usualmente usadas dos catalisadores são de 0,00001 a 0,1 parte em peso por 100 partes em peso do composto de poliidróxi (b).
[30] e) É também possível adicionar auxiliares E convencionais, catalisadores D lado a lado com os componentes estruturais A a C. Exemplos que podem ser mencionados são os agentes de assopro, tensoativos, retardadores de chama, agentes de nucleação, lubrificantes e agentes de liberação de moldes, corantes e pigmentos, estabilizadores, por exemplo para
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 17/27 / 15 proteção contra a hidrólise, a luz, o calor, ou a descoloração, enchedores inorgânicos e/ou orgânicos, agentes reforçadores, plastificantes, e desativadores de metal. Estabilizadores de hidrólise preferidos usados são as carbodiimidas oligoméricas e/ou alifáticas poliméricas ou aromáticas.
[31 ] Entretanto, uma forma de realização preferida usa apenas uma quantidade que seja preferivelmente no máximo de 1 % em peso de auxiliares deste tipo, em particular no máximo 0,1 % em peso, com base no peso total do poliuretano termoplástico, inclusive dos aditivos. Uma forma de realização particularmente preferida não usa nenhum dos referidos auxiliares.
[32] Preferência particular é dada aos TPUs com base no MDI hidrogenado e em pelo menos um polieterol com uma proporção máxima de 25 % em peso, preferivelmente no máximo 10 % em peso, de sistemas πeletrônicos aromáticos e conjugados, com base no poliuretano termoplástico, inclusive de quaisquer aditivos presentes, em particular TPU excluindo-se os compostos aromáticos.
[33] “Excluindo-se compostos aromáticos” significa que, na faixa de comprimentos de ondas da luz de 0,25 pm a 0,35 pm, a transmitância de um espécime de teste feito de uma folha moldada por injeção de 2 mm de espessura é mais elevada do que 30 %, mais preferível de mais do que 50 %, e particularmente preferível de mais do que 70 %.
[34] Os TPUs podem ser produzidos por processos conhecidos, em bateladas ou continuamente, por exemplo com o uso de extrusoras reativas ou de processo de correia, no processo monoestável ou prepolimérico, preferivelmente no processo monoestável. Nestes processos, os componentes de reação A, B, e opcionalmente C, D e/ou E, podem ser misturados em sucessão ou simultaneamente um com o outro, em que a reação inicia imediatamente. No processo de extrusora, os componentes estruturais A, B e também, opcionalmente, C, D e/ou E, são introduzidos individualmente ou na forma de uma mistura dentro da extrusora, e preferivelmente reagidos nas
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 18/27 / 15 temperaturas de 100°C a 280 °C, mais preferível de 140°C a 250°C, e o poliuretano termoplástico é extrusado, esfriado e pelotizado.
[35] De modo a aperfeiçoar os TPUs, o componente B de poliol e o extensor de cadeia C podem ser variados. Uma forma de realização preferida estabelece uma relação em peso de 20 para 2, em particular de 8 para 3, quanto ao poliol B para a totalidade dos extensores de cadeia C a serem usados.
[36] Em uma forma de realização preferida, a reação do isocianato A com os componentes reativos ao isocianato tem lugar em um índice de 950 a 1050, particularmente preferível de 970 a 1010 e, em particular, de 980 a 1000. O índice aqui é definido através da relação da totalidade dos grupos de isocianato usados durante a reação no componente A para os grupos reativos de isocianato, isto é, em particular os grupos B e C. Se o índice for de 1000, existirá um átomo de hidrogênio ativo para cada grupo de isocianato do componente A. Se o índice for acima de 1000, existirão mais grupos de isocianato do que grupos de OH.
[37] Os TPUs opticamente condutivos da invenção podem ser estirados diretamente para a produção dos filamentos, da tubagem ou das fibras, estes sendo usados em aplicações de condutor óptico. Em uma forma de realização preferida, os TPUs da invenção são usados em condutores compósitos que compreendam o TPU da invenção na forma de condutores ópticos que, preferivelmente, tenham uma outra camada (camada de blindagem) a fim de melhorar a reflexão total dentro do condutor óptico. Em uma forma de realização à qual mais preferência é dada, a camada de blindagem pode ter uma camada externa circundante para proteção contra danos mecânicos.
[38] A camada de blindagem é uma camada adicional sobre um condutor óptico, no presente caso sobre poliuretano termoplástico, e esta camada difere do condutor óptico no índice refrativo. Sem a camada de
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 19/27 / 15 blindagem, a reflexão na camada limite do condutor óptico deve ser determinada pela diferença do índice refrativo entre o condutor óptico e o ar, em que, com a camada de blindagem, o comportamento da reflexão correspondente é determinado pela relação do índice refrativo do condutor óptico para aquele da camada de blindagem. A diferença no índice refrativo entre o condutor óptico e a camada de blindagem é particularmente importante quando o condutor óptico é flexionado, tendo em vista que o ângulo até que a reflexão da luz ocorra na camada limite depende da diferença nos índices refrativos. O índice refrativo do núcleo de um condutor óptico é preferivelmente de mais do que 1,45, mais preferível de mais do que 1,5. A luz é assim mantida dentro dos raios, e não escapa mesmo quando o condutor óptico seja submetido a curvatura. Quando a diferença no índice refrativo entre o condutor óptico e a camada de blindagem se torna mais elevada, a extensão da flexão à qual o condutor óptico possa ser submetido se torna mais elevada. A diferença nos índices refrativos entre o condutor óptico e a camada de blindagem é preferivelmente de mais do que 0,1, mais preferível de mais do que 0,15, e particularmente preferível de mais do que 0,2.
[39] Em outra forma de realização, o TPU da invenção pode ser usado em um condutor compósito que compreenda um condutor elétrico central, por exemplo um fio de cobre, com uma camada circundante anular composta do TPU opticamente condutor da invenção, em que a própria coroa anular do TPU tenha uma camada de blindagem circundante. Em uma forma de realização à qual maior preferência é dada, a camada de blindagem tem um revestimento circundante para proteção contra danos mecânicos. As estruturas deste tipo são preferivelmente adequadas para a transmissão de sinais nos automóveis.
[40] Uma aplicação específica dos materiais da invenção, como os condutores ópticos, é encontrada na construção de automóveis, em que existem distâncias de transmissão de 3 a 5 m. Outra aplicação concebível é
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 20/27 / 15 nos sistemas de suprimento de energia, cujas partes têm um elevado grau de liberdade de movimentos, em particular quando as distâncias de transmissão são de 3 a 5 m. Os TPUs flexíveis, transparentes, opticamente condutores podem ser usados aqui para a blindagem dos cabos de energia flexíveis. As possibilidades dentro das aplicações de automóveis não são apenas a detecção preventiva do dano para as linhas que tenham funções de segurança (cabos ABS, mangueiras dos freios),mas também a rápida transmissão de dados para o fins de controle e medição, sem quaisquer voltagens de interferência. Um exemplo de outra aplicação é um sistema flexível para iluminação do funcionamento dos instrumentos.
[41] Camadas de blindagem adequadas são preferivelmente os fluoropolímeros, os elastômeros contendo flúor, e os copolímeros de poliuretano-siloxano conhecidos da US-A-4836646.
EXEMPLOS
1. COMPONENTES [42] Os seguintes componentes são usados nos exemplos abaixo:
TABELA 1
Nome do produto Chave Constituição química
PTHF B1 Politetraidrofurano, massa molar média numérica de 1000 g/mol
B14 KV1 1,4-Butanodiol
4,4’-MDI A1 Diisocianato de difenilmetano
Antioxidante E1 Irganox 1125 (antioxidante fenólico)
Estabilizador da hidrólise E2 Carbodiimida polimérica como estabilizador da hidrólise
Poliesterdiol 1 B2 Adipato de hexanodiol butanodiol, massa molar média numérica de 2000 g/mol
H12MDI A2 Diisocianato de difenilmetano per-hidrogenado
SDO D1 Dioctoato estanhoso como catalisador
TBOT D2 Catalisador de titânio
Poliesterdiol 2 B3 Adipato de butanodiol, massa molar média numérica de 1000 g/mol
2. MÉTODOS DE DETERMINAÇÃO [43] O poliuretano termoplástico é utilizado para extrusar filamentos de 2 mm de diâmetro, como condutores ópticos.
[44] Para determinar a transmitância da luz, a finalidade de entrada dos filamentos, isto é, a localização em que a luz ficou incidente sobre o condutor óptico, foi conectada por meio de uma luva de conexão a um LED
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 21/27 / 15 (diodo emissor de luz) de “branco super-luminoso” (diâmetro de 5 mm) ou a um diodo de leiser (LD). O projeto do sítio de conexão aqui é tal que o diodo de leiser fica em contato perpendicularmente com aquela do corte da superfície do condutor óptico perpendicularmente ao seu eixo. A ponta do condutor óptico é da mesma forma cortada de forma perpendicular ao eixo do condutor óptico. O sinal de luz do LED ou do LD assim entrou, isto é, ficou incidente às seções de teste, isto é, os condutores ópticos. As medições foram feitas com o uso deste método, isto é, a incidência direta dos sinais de luz dos LEDs ou LDs, e um espectrômetro em miniatura getSpec 2048, na faixa de 380 nm a 780 nm, e a seguinte potência luminosa ou iluminância:
LED (branco) potência luminosa = 47 pW, iluminância = 1000 lux
Diodo de leiser LD (vermelho) potência luminosa = 450 pW, iluminância = 3450 lux [45] No final das seções de amostras de teste, isto é, os condutores ópticos produzidos de poliuretano termoplástico de 2 mm de diâmetro, houve um detector óptico que havia sido conectado por meio de um condutor óptico comercial (200 pm de diâmetro/colocado no centro dentro da cápsula do detector óptico) ao espectrômetro getSpec 2048. O comprimento dos condutores ópticos testados foi até 8 m.
[46] A opacidade total foi determinada como segue.
[47] O equipamento de medição da cor foi usado para medir a cor do espécime de teste, primeiro com o uso de um coletor de luz como fundamento e depois com o uso de um azulejo branco como fundamento, em reflexão, com exclusão da reflexão especular. A iluminação (valor de L da DIN 6174) é calculada como uma relação e estabelecida como opacidade em percentual.
[48] O equipamento de medição da cor “UltraScan” da HunterLab, ou equipamento equivalente, é usado. Os espécimes são produzidos de acordo
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 22/27 / 15 com AA E-10-132-002. O equipamento de medição da cor é padronizado em alcançar a temperatura de operação, geralmente por um período de 30 minutos, e operado com os seguintes parâmetros:
Modo: RSEX (Reflexão Especular Excluída), reflexão excluindo a reflexão especular, com abertura do coletor de brilho
Vista da área: grande
Tamanho da porta: 25,4
Filtro UV: fora [49] A seguinte fórmula é usada para calcular a opacidade total:
Opacidade = (valor L, negro/valor L, branco) x 100 % [50] Um valor da opacidade de 0 % assim significa transparência completa do espécime e um valor de 100% significa opacidade completa.
[51] O índice refrativo foi determinado com o uso de um refratômetro e luz espectral natural.
3. ESPECIFICAÇÃO GERAL PARA O PROCESSO DE PRODUÇÃO DOS TPUs [52] Os extrusados do teste foram produzidos sob as seguintes condições, com diâmetros de cerca de 2 mm:
TABELA 2
Extrusora: Extrusora de rosca dupla co-rotativa, APV MP19
Perfil da temperatura: HZ1 (alimentação) de 175°C a 185°C
HZ2 de 180°C a 190°C
HZ3 de 185°C a 195°C
HZ4 de 185°C a 195°C
HZ5 (matriz) de 180°C a 190°C
Velocidade de rotação da rosca: 100 rpm
Pressão: de cerca de 10 a 30 bar
Esfriamento do extrusado: Banho de água (10°C)
4. EXEMPLOS ESPECÍFICOS [53] Os seguintes TPUs foram produzidos com o uso dos componentes de partida identificados acima, no processo estabelecido (dados em g, a menos que de outra forma estabelecido).
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 23/27 / 15
TABELA 3
TPU B1 B2 B3 A1 A2 CE1 E1 E2 D1 D2
TPU1 1000 650 144 18 2 ppm
TPU2 1000 500 88 8 1 ppm
TPU3 1000 977,1 289,25 8 200 ppm
TPU4 1000 1181 319,73 25 ppm
[54] Quando nenhuma unidade tenha sido fornecida para os dados da tabela, os dados são em gramas [g].
MEDIÇÃO DA POSSIVEL DISTÂNCIA DE
TRANSMISSÃO [55] Filamentos de amostra foram usados no método acima estabelecido para transmitir luz de um LED e de um LD na região visível do espectro, enquanto se detectava ou determinava a distância máxima possível de transmissão fornecendo transmissão de pulsos adequada para a aplicação TABELA 4
TPU RT (LED) RT (LD)
TPU1 1,5 2,6
TPU2 1,4 2,5
TPU3 2,9 4,0
TPU4 4,0 6,0
RT: distúrbio de transmissão relativa máximo [m] permitindo a transmissão de pulso que seja adequada à aplicação.
[56] As fontes de luz usadas foram como segue.
[57] LED (branco) potência luminosa 47 pW, iluminância de 1000 lux.
[58] Diodo de leiser LD (vermelho) potência luminosa 450 pW, iluminância de 3450 lux.

Claims (9)

1. Condutor óptico baseado em um poliuretano termoplástico opticamente condutor obtenível de:
A) um diisocianato
B) um poliol
C) um extensor de cadeia reativo em isocianato, caracterizado pelo fato de que, no poliuretano termoplástico,
a) o conteúdo de aromáticos e de sistemas π-eletrônicos conjugados é no máximo de 40 % em peso com base no poliuretano termoplástico inclusive de quaisquer aditivos presentes,
b) o índice refrativo do poliuretano termoplástico é de pelo menos 1,50, e
c) a opacidade total seja menor do que 10 %, em que o diisocianato A) é 1-isocianato-4-[(4isocianatociclohexil)metil]ciclohexano, o poliol é politetrahidrofurano com peso molecular médio de 600 a 2000 g/mol e o extensor de cadeia C é 1,3propanodiol e/ou 1,4-butanodiol.
2. Condutor óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o extensor de cadeia C é 1,4-butanodiol.
3. Condutor óptico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o condutor óptico é um filamento, ou tubagem, ou uma fibra.
4. Condutor óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que uma camada de blindagem circunda o condutor óptico.
5. Condutor óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, para proteção contra danos mecânicos, uma camada externa circunda o condutor óptico com a camada de blindagem.
Petição 870190063494, de 08/07/2019, pág. 25/27
2 / 2
6. Condutor óptico de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a camada de blindagem consiste de fluoropolímeros ou elastômeros contendo flúor.
7. Uso do poliuretano termoplástico opticamente condutor, caracterizado por ser como elemento opticamente condutor em condutores ópticos como definidos em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.
8. Processo para a produção de condutores ópticos com base no poliuretano termoplástico opticamente condutor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende reagir pelo menos um diisocianato orgânico A), pelo menos um poliol B terminado em hidróxi preferivelmente linear, e pelo menos um extensor de cadeia, de cadeia curta, com base em um diol, que compreenda:
- usar uma relação equivalente de grupos de NCO para a totalidade dos grupos reativos de isocianato, de 0,9:1,0 a 1,2:1,0, preferivelmente de 0,95:1,0 a 1,10:1,0
- não introduzir nenhum centro de dispersão;
- e não introduzir nenhuma, ou em essência nenhuma, adição que absorva a radiação UV e/ou a radiação de VIS.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a produção de poliuretano não usa auxiliares.
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