ES2224401T3 - Composicion de resina de poliacetal para piezas en contacto con un combustible. - Google Patents
Composicion de resina de poliacetal para piezas en contacto con un combustible.Info
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Abstract
La invención se refiere a una composición de resina de poliacetal para piezas relacionadas con combustible que tienen una excelente resistencia a la fluencia, que tiene alta conductividad y estabilidad térmica en los pasos de amasado y moldeado. La composición contiene: (A) una resina de poliacetal; (B) fibra de vidrio, (C) un carbón conductor y (D) una resina de poliuretano, y tiene una resistibidad no mayor de 1 x 10{sup,5} {og}cm y, como resistencia a la fluencia, tal como la resistencia a la fluencia de tracción no rompe bajo una tensión de 20 MPa en agua a 60ºC durante al menos 200 horas.
Description
Composición de resina de poliacetal para piezas
en contacto con un combustible.
La presente invención se refiere a una
composición de resina de poliacetal para piezas en contacto con un
combustible, que comprende una resina de poliacetal, fibras de
vidrio, un carbón conductor y una resina de poliuretano, y que tiene
una excelente resistencia a la fluencia, una elevada conductividad y
una elevada estabilidad térmica en la etapa de amasado o de moldeo.
También se refiere a las piezas en contacto con un combustible
producidas a partir de
ella.
ella.
Una resina de poliacetal es excelente en
propiedades mecánicas, resistencia a la fatiga, resistencia a la
fricción y abrasión, resistencia química, resistencia al aceite,
resistencia térmica, y en la capacidad de ser moldeada. Por lo
tanto, se usa en una amplia variedad de campos, tales como
automóviles, equipo eléctrico y electrónico, otras máquinas de
precisión, y tuberías para materiales de construcción. A medida que
se amplían sus aplicaciones de uso, se requieren y se fabrican
composiciones de resinas que tienen propiedades mejoradas como
materiales. Como una de tales composiciones de resina, se usa una
resina de poliacetal que contiene un negro de carbón conductor con
el fin de proporcionar conductividad. Por ejemplo, las resinas de
poliacetal se usan como piezas en contacto con un combustible, en
consideración a su excelente resistencia química. Pero, en este
caso, puesto que se genera electricidad estática por cizallamiento
de un combustible y la resina, es necesario que la resina de
poliacetal sea conductora. En consecuencia, habitualmente se mezcla
el negro de carbón conductor con la resina de poliacetal.
Sin embargo, la resina de poliacetal tiene un
serio inconveniente, de forma que la mezcla del negro de carbón
disminuye notablemente la tenacidad de la resina de poliacetal. Y
así, cuando a una tubería o similar, como la pieza anterior en
contacto con un combustible, se le proporciona continuamente una
presión constante, o se carga continuamente con un esfuerzo, aparece
una ruptura por fluencia en un corto periodo de tiempo, incluso si
el esfuerzo es bajo.
Por otro lado, a fin de dar a la resina de
poliacetal tanto conductividad como una elevada resistencia
mecánica, se le añade una fibra de carbón tratada en su superficie.
Sin embargo, tal resina de poliacetal no se puede usar como
materiales para fines generales, debido a un coste enorme.
Por lo tanto, ha habido el deseo de una
composición de resina de poliacetal, para piezas en contacto con un
combustible, que se pueda fabricar a bajo coste y que tenga una
elevada conductividad, una elevada tenacidad y, en particular, una
excelente resistencia a la fluencia.
Se ha investigado intensamente cómo obtener una
composición de resina de poliacetal para piezas en contacto con un
combustible, que tenga excelentes propiedades como las descritas
anteriormente. Como resultado, se ha encontrado que es
extremadamente eficaz mezclar fibras de vidrio, un carbón conductor
y una resina de poliuretano, con una resina de poliacetal, y, en
consecuencia, se ha llevado a término la presente invención.
Esto es, la presente invención se refiere a una
composición de resina de poliacetal para piezas en contacto con un
combustible, que se obtiene mezclando (A) una resina de poliacetal
con (B) fibras de vidrio, (C) un carbón conductor y (D) una resina
de poliuretano, y que tiene una resistividad de volumen de 1 x
10^{5} \Omegacm o menos, y, como resistencia a la fluencia, una
resistencia a la tracción en el punto de fluencia de forma que no se
rompa bajo un esfuerzo de 20 MPa en agua a 60ºC durante al menos 200
horas.
En una palabra, la presente invención se refiere
a la composición que contiene los anteriormente descritos (A), (B),
(C) y (D), y que tiene la resistividad de volumen y la resistencia a
la tracción en el punto de fluencia como se describen anteriormente,
y a las piezas en contacto con un combustible producidas a partir de
ella.
Los componentes constitutivos de la presente
invención se describirán en lo sucesivo.
La resina de poliacetal (A) según la presente
invención es un polímero que tiene grupos oximetilénicos
(-CH_{2}O-) como la unidad principal que se repite, y tal resina
de poliacetal incluye homopolímeros polioximetilénicos y copolímeros
de poliacetal. Los copolímeros contienen, además de los grupos
oximetilénicos, grupos oxialquilénicos que tienen alrededor de 2
hasta 6 átomos de carbono, preferiblemente alrededor de 2 hasta 4
átomos de carbono (por ejemplo, un grupo oxietilénico
(-CH_{2}CH_{2}O-), un grupo oxipropilénico, un grupo
oxitetrametilénico). La relación de contenido de las unidades
oxialquilénicas que tienen alrededor de 2 a 6 átomos de carbono se
puede seleccionar adecuadamente según la aplicación del poliacetal,
por ejemplo, 0,1 a 30% en moles, preferiblemente 1 a 20% en moles,
basada en el poliacetal total.
El copolímero de poliacetal puede estar
constituido de una multitud de componentes, tal como un copolímero
que consta de dos componentes, y un terpolímero que consta de tres
componentes, y puede ser un copolímero de bloques. La resina de
poliacetal puede ser no sólo una resina lineal sino que puede tener
una estructura ramificada o reticulada. Además, los terminales de la
resina de poliacetal se pueden estabilizar por esterificación con
ácidos carboxílicos, tales como ácido acético, ácido propiónico y
ácido butírico. Los grados de polimerización, de ramificación y de
reticulación de la resina de poliacetal no están particularmente
restringidos en tanto que la resina se pueda fundir y se pueda
moldear.
Las resinas de poliacetal preferibles incluyen
homopolímeros de polioximetileno y copolímeros de poliacetal (por
ejemplo, un copolímero que comprenda al menos tanto una unidad
oximetilénica como una unidad oxietilénica). Se da preferencia a los
copolímeros de poliacetal desde el punto de vista de la estabilidad
térmica.
El peso molecular de la resina de poliacetal
anteriormente mencionada es preferiblemente tan grande como sea
posible. Cuanto más grande sea el peso molecular, tanto mejora la
resistencia a la fluencia. Concretamente, se prefiere que el índice
de fluidez a 190ºC de la resina no sea mayor que 9,0 g/10 min.
La resina de poliacetal anteriormente mencionada
se puede producir mediante un método convencional, por ejemplo
polimerizando aldehídos, tales como formaldehído, paraformaldehído y
acetaldehído, y éteres cíclicos, tales como trioxano, óxido de
etileno, óxido de propileno y 1,3-dioxolano.
Las fibras de vidrio (B) utilizables en la
presente invención no están particularmente restringidas. En vista
de la manipulación, es preferible una hebra cortada que se corta en
longitudes de aproximadamente 2 a 8 mm. Se puede usar adecuadamente
la fibra de vidrio que tiene un diámetro de habitualmente 5 a 15
\mum, preferiblemente 7 a 13 \mum.
Como fibra de vidrio, también se prefiere usar
una fibra pretratada en su superficie. Como material para el
tratamiento de la superficie se prefieren las resinas u oligómeros
de poliuretano. Tales fibras de vidrio tratadas en su superficie son
fácilmente manipulables.
El carbón conductor (C) usado en la presente
invención no está restringido a ninguno en particular. Se puede usar
cualquiera de negro Ketchen, negro de acetileno, negro de humo o
diversos carbonos conductores de tipo horno que tienen un tamaño
medio de partículas de 1-500 m\mu, preferiblemente
10-100 m\mu.
La resina de poliuretano (D) usada en la presente
invención es un polímero o un oligómero que tiene un enlace
uretánico en la cadena principal. Generalmente, en muchos casos,
está presente un grupo funcional reactivo, tal como un grupo
hidroxilo, en el extremo de la cadena polimérica, o se suspende de
la cadena principal un grupo funcional que incluye un grupo
hidroxilo. La resina de poliuretano incluye, por ejemplo,
poliuretanos termoplásticos preparados haciendo reaccionar un
componente de poliisocianato, tal como poliisocianatos alifáticos,
alicíclicos o aromáticos, con un componente poliólico, tal como un
componente poliólico de bajo peso molecular, por ejemplo, polioles
alifáticos, alicíclicos o aromáticos, poliéter dioles, poliéster
dioles y policarbonato dioles. En la preparación del poliuretano, se
puede hacer uso de un agente alargador de la cadena, tales como
dioles o diaminas. Adicionalmente, también se pueden incluir
elastómeros poliuretánicos en la resina de poliuretano. Estas
resinas de poliuretano se pueden usar solas, o en combinación de dos
o más de ellas.
En la presente invención, la adición de tal
resina de poliuretano da como resultado la mejora de la estabilidad
de la masa fundida y la procesabilidad de la resina de poliacetal
conductora. Esto reduce la descomposición durante el moldeo o el
procesamiento, y mejora la resistencia mecánica y la resistencia a
la fluencia.
La resina de poliuretano puede ser no sólo lineal
sino también ramificada o reticulada, en tanto que pueda mantener la
termoplasticidad. Entre estas resinas de poliuretano, se da
preferencia al poliuretano y al elastómero de poliuretano, que se
producen haciendo reaccionar un componente de diisocianato con un
componente diólico.
El peso molecular de la resina de poliuretano no
está restringido. Por ejemplo, se pueden usar desde oligómeros que
tienen un peso molecular de cómo máximo 10.000 hasta polímeros que
tienen un peso molecular de al menos 100.000.
Los ejemplos del componente de diisocianato son
diisocianatos alifáticos tales como
1,6-hexametilendiisocianato, diisocianatos
alicíclicos tales como diisocianato de isoforona, diisocianatos
aromáticos tales como
2,4-tolueno-diisocianato,
2,6-toluendiisocianato y
4,4'-difenilmetano-diisocianato, y
otros.
Los ejemplos del componente diólico son
alquilendioles C_{2}-C_{10},
polioxialquilenglicoles tales como
poli(oxietilen)glicol,
poli(oxipropilen)glicol,
poli(oxitetrametilen)glicol, o glicoles copoliméricos
de los mismos, tal como copolímero de bloques de poli(óxido de
etileno) y poli(óxido de propileno), poliéster dioles tales como un
poliéster diol que se produce mediante la polimerización por
condensación de ácidos dicarboxílicos alifáticos
C_{4}-C_{12}, por ejemplo, polietilenadipato o
polibutilenadipato, que contienen grupos hidroxilo terminales, con
dioles alifáticos C_{2}-C_{16}, y otros.
Un elastómero de poliuretano es más útil que una
resina de poliuretano para mejorar la estabilidad de la masa fundida
y la procesabilidad de la resina de poliacetal conductora. El
elastómero de poliuretano incluye, por ejemplo, un elastómero de
poliuretano que se produce haciendo reaccionar el componente de
diisocianato anteriormente mencionado con un componente diólico, tal
como polioxialquilenglicoles y poliéster dioles que contienen
unidades de polioxialquilenglicoles.
Estas resinas de poliuretano se pueden añadir
previamente como un agente para el tratamiento de la superficie para
las fibras de vidrio (B).
Es importante que la composición de resina de
poliacetal de la presente invención, para piezas en contacto con un
combustible, se prepare de forma que tenga una resistividad de
volumen no mayor que 1 x 10^{5} \Omegacm, y, como resistencia a
la fluencia, una resistencia a la tracción en el punto de fluencia
de forma que la composición de la resina no se rompa bajo un
esfuerzo de 20 MPa en agua a 60ºC durante al menos 200 horas, al
comprender una resina de poliacetal (A), fibras de vidrio (B), un
carbón conductor (C) y una resina de poliuretano (D) descritos
anteriormente.
Como método de preparación de la composición de
resina anteriormente mencionada, se puede mencionar un método de
mezclamiento de 100 partes en peso de la resina de poliacetal (A)
con 5 a 20 partes en peso de las fibras de vidrio (B), 5 a 20 partes
en peso del carbón conductor (C), y 0,01 a 10 partes en peso de la
resina de poliuretano (D), entre sí.
Una cantidad de las fibras de vidrio (B) a añadir
es preferiblemente 5 a 20 partes en peso, más preferiblemente 8 a 15
partes en peso. Dentro de tal intervalo de cantidades, se puede
mejorar la resistencia a la fluencia, y se puede hacer que la
capacidad para fluir y la procesabilidad en la extrusión sean
buenas.
Una cantidad del carbón conductor (C) a añadir es
preferiblemente 5 a 20 partes en peso, más preferiblemente 7 a 12
partes en peso. Dentro de tal intervalo de cantidades, se puede
obtener una conductividad suficiente así como una buena tenacidad y
una buena estabilidad térmica de la resina de poliacetal.
Una cantidad de la resina de poliuretano (D) a
añadir, que incluye la cantidad de la resina de poliuretano a añadir
como un agente para el tratamiento de la superficie para las fibras
de vidrio (B), es preferiblemente 0,01 a 10 partes en peso, más
preferiblemente 0,01 a 3 partes en peso. Dentro de tal intervalo de
cantidades, se mejoran la estabilidad de la masa fundida y la
procesabilidad en la extrusión/moldeo de la resina de poliacetal
conductora, y no se genera ni espumación durante la extrusión ni
olor a formalina. La presente composición de resina se puede usar
ampliamente como piezas en contacto con un combustible, con su buena
resistencia mecánica y resistencia a la fluencia.
Además, preferiblemente se añade a la presente
composición de resina un agente estabilizante para mejorar la
estabilidad térmica.
Opcionalmente, si es necesario, se pueden añadir
uno o más de los aditivos habituales, tales como agentes absorbentes
de la luz UV, lubricantes, agentes para la liberación del molde,
colorantes que incluyen tintes y pigmentos, y agentes
tensioactivos.
La composición de la presente invención se puede
preparar fácilmente mediante los métodos convencionales conocidos,
generalmente usados como un método para la preparación de la
composición de resina. Por ejemplo, un método en el que los
componentes se mezclan entre sí y después se amasan y se extruyen en
una extrusora para preparar peletes; un método en el que se preparan
peletes que tienen diferentes composiciones, y después se mezclan
entre sí en una relación predeterminada y se someten a moldeo para
obtener un producto moldeado que tiene una composición deseada; un
método en el que se cargan directamente uno o dos o más de los
componentes en una máquina de moldeo. Se puede usar cualquiera de
estos métodos.
La composición de resina de poliacetal de la
presente invención, para piezas en contacto con un combustible, se
aplica con conductividad y con elevada resistencia a la fluencia,
además de la resistencia química, la cual ya tiene originalmente una
resina de poliacetal, de forma que se puede usar para diversas
piezas en contacto con un combustible, y también está mejorada en la
estabilidad de la masa fundida y la procesabilidad de la
extrusión/moldeo mediante la adición de una resina de
poliuretano.
La presente invención se elucidará adicionalmente
en base a los siguientes Ejemplos y Ejemplos Comparativos, pero el
alcance de la presente invención no debe estar limitado por estos
Ejemplos.
Ejemplos 1 a
7
Ejemplos Comparativos 1 a
5
Se mezclaron entre sí una resina de poliacetal
(A), fibras de vidrio (B), un carbón conductor (C) y una resina de
poliuretano (D), cuyos tipos y cantidades se indican en las Tablas 1
y 2, y se amasaron en estado fundido en una extrusora de doble
tornillo de 30 mm, a 190ºC, para preparar peletes que se evaluaron
entonces.
La conductividad, la resistencia a la fluencia, y
las propiedades mecánicas de los artículos moldeados se evaluaron
según lo siguiente:
Se usó una pieza de ensayo similar a un disco,
que tiene un diámetro de 100 mm y un grosor de 3 mm. Se aplicó pasta
conductora sobre ambos lados del disco, y se secó. Después, se
calculó la resistividad de volumen midiendo la resistencia eléctrica
de la muestra.
Se usó una pieza de ensayo ASTM
D-638. Se aplicó un esfuerzo constante, 20 MPa,
sobre la muestra, en agua a 60ºC. Se determinó el tiempo necesario
para la ruptura de la muestra.
La determinación se llevó a cabo según ASTM
D-638.
La evaluación se lleva a cabo mediante la
observación de la espumación y el olor a formalina durante la
formación del compuesto, en los siguientes tres niveles:
- \varocircle: No se produce espumación ni hay olor a formalina
- \varbigcirc: No hay espumación pero hay un poco de olor a formalina
- X: Hay espumación y un fuerte olor a formalina
La siguientes fibras de vidrio, carbones
conductores y resinas de poliuretano se usaron en los Ejemplos y
Ejemplos Comparativos:
(1) "Chopped Strand 3J-948";
nombre comercial, fabricado por Nitro-Boseki Company
(fibras de vidrio tratadas con epoxi)
(2) "Glossrun Choppel Strand CS 03 JA
FT102"; nombre comercial, fabricado por Asahi Fiberglass Company
(fibras de vidrio tratadas con uretano)
"Ketchen Black ECX"; nombre comercial,
fabricado por Ketchen Black Internacional Company
Poliuretano termoplástico ("Miractoran
E375MSJP-1"; nombre comercial, fabricado por
Nipón Miractoran Co., Ltd.)
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (5)
1. Una composición de resina de poliacetal para
piezas en contacto con un combustible, que contiene (A) una resina
de poliacetal, (B) fibras de vidrio, (C) un carbón conductor y (D)
una resina de poliuretano, y que tiene una resistividad de volumen
no mayor que 1 x 10^{5} \Omegacm y, como resistencia a la
fluencia, una resistencia a la tracción en el punto de fluencia tal
que no se rompa bajo un esfuerzo de 20 MPa en agua a 60ºC durante al
menos 200 horas.
2. La composición según la reivindicación 1, que
contiene 100 partes en peso de la resina de poliacetal (A), 5 a 20
partes en peso de las fibras de vidrio (B), 5 a 20 partes en peso
del carbón conductor (C) y 0,01 a 10 partes en peso de la resina de
poliuretano (D).
3. La composición según la reivindicación 1, en
la que las fibras de vidrio son fibras de vidrio tratadas
previamente con una resina de poliuretano, y que tienen un diámetro
de 7 a 13 \mum.
4. La composición según la reivindicación 1, en
la que la resina de poliacetal tiene un índice de fluidez no mayor
que 9,0 g/10 min.
5. Piezas en contacto con un combustible que
comprenden la composición según la reivindicación 1.
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