ES2306387T3 - Composicion termoplastica de fibra de vidrio. - Google Patents
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Abstract
Una composición de material compuesto translúcida o transparente que comprende a. un policarbonato aromático (PC) y poli(1,4-ciclohexano-dimetil-1,4-ciclohexanodicarboxilato) (PCCD), estando comprendida la relación en peso de PC a PCCD en el intervalo de 30 a 85 PC para 70 a 15 PCCD, b. fibra de vidrio de al menos 0,75 mm de longitud, siendo la cantidad de fibra de vidrio desde 1 a 50% en peso de la composición, c. coincidiendo estrechamente el índice de refracción del policarbonato y el PCCD con el índice de refracción de la fibra de vidrio y estando comprendido en el intervalo de 1,540 a 1,570.
Description
Composición termoplástica de fibra de
vidrio.
Las composiciones termoplásticas de fibra de
vidrio se utilizan en gran escala en la industria, pero generalmente
son opacas/translúcidas, privando por tanto a los artículos
fabricados a partir de ellas de aspecto superficial e intensidad de
color satisfactorios. Tales artículos tienen también dificultad para
alcanzar efectos visuales.
Se ha descubierto una nueva composición con
claridad y transparencia incrementadas de las mezclas de fibra de
vidrio de tal modo que mejora su susceptibilidad de coloración y su
aspecto superficial. La composición proporciona una mejor
plataforma para efectos visuales. Y lo que es más importante y
sorprendente, se mantiene una eficiencia mecánica superior aun
cuando la cantidad de policarbonato se ha reducido y se ha
incrementado el poliéster.
De acuerdo con la invención, se proporciona una
composición transparente o translúcida que comprende
a. policarbonato aromático (PC) y
poli(1,4-ciclohexano-dimetileno-1,4-ciclohexanodicarboxilato)
al que se hace referencia en lo sucesivo como (PCCD), estando la
relación en peso de PC a PCCD comprendida en el intervalo de 30 a
85 PC para 70 a 15 PCCD,
b. fibra de vidrio de al menos aproximadamente
0,75 mm de longitud, siendo la cantidad de fibra de vidrio desde
aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en peso de la
composición,
c. coincidiendo el índice de refracción de la
mezcla PC/PCCD y la fibra de vidrio dentro del intervalo de
aproximadamente 1,540 a aproximadamente 1,570.
Un aspecto adicional de la invención es una
combinación de copoliéster-carbonato junto con PCCD
y fibra de vidrio, estando comprendidos la relación en peso de
copoliéster-carbonato a PCCD y la longitud mínima de
la fibra de vidrio, así como el % en peso en los mismos intervalos
descritos anteriormente excepto el índice de refracción, que es de
1,508 a aproximadamente 1,585. El éster contenido en el
copoliéster-carbonato es preferiblemente el residuo
de un ácido dicarboxílico aromático y un diol, por ejemplo bisfenol
A. Se prefiere particularmente el enlace éster del residuo de un
ácido dicarboxílico aromático tal como ácido tereftálico y un diol
tal como resorcinol, v.g. 1,3-resorcinol.
El policarbonato aromático empleado en la
invención se prepara por reacción de un fenol divalente con un
precursor de carbonato. El fenol divalente que puede emplearse para
proporcionar tales polímeros de carbonato aromáticos son compuestos
aromáticos mononucleares o polinucleares, que contienen como grupos
funcionales dos radicales hidroxi, cada uno de los cuales está
unido directamente a un átomo de carbono de un núcleo aromático.
Fenoles divalentes típicos son:
2,2-bis(4-hidroxifenil)-propano;
hidroquinona; resorcinol;
2,2-bis(4-hidroxifenil)pentano;
2,4'-(dihidroxidifenil)metano;
bis(2-hidroxifenil)metano;
bis(4-hidroxifenil)metano;
1,1-bis(4-hidroxifenil)-3,3,5-trimetilciclohexano;
fluorenona-bisfenol,
1,1-bis(4-hidroxifenil)etano;
3,3-bis(4-hidroxifenil)pentano;
2,2-dihidroxidifenilo;
2,6-dihidroxinaftaleno;
bis(4-hidroxidifenil)sulfona;
bis(3,5-dietil-4-hidroxifenil)sulfona;
2,2-bis(3,5-dimetil-4-hidroxifenil)propano;
2,4'-dihidroxidifenil-sulfona;
5'-cloro-2,4-dihidroxidifenil-sulfona;
bis-(4-hidroxifenil)difenil-sulfona;
4,4'-dihidroxidifenil-éter;
4,4'-dihidroxi-3,3'-diclorodifenil-éter;
4,4-dihidroxi-2,5-difenil-éter;
y análogos. Otros fenoles divalentes utilizados en la preparación
de los policarbonatos anteriores se describen en las Patentes de
EE.UU. núms. 2.999.835; 3.038.365; 3.334.154; y 4.132.575.
Los policarbonatos aromáticos se pueden fabricar
por procesos conocidos, tales como, por ejemplo y como se ha
mencionado anteriormente, por reacción de un fenol divalente con un
precursor de carbonato, tal como fosgeno, de acuerdo con métodos
indicados en la bibliografía arriba citada y en la Patente de EE.UU.
No. 4.123.436, o por procesos de transesterificación tales como se
describen en la Patente de EE.UU. No. 3.153.008, así como otros
procesos conocidos por los expertos en la técnica.
Es también posible emplear dos o más fenoles
divalentes diferentes o un copolímero de un fenol divalente con un
glicol o con un poliéster terminado en hidroxi o en ácido o con un
ácido dibásico en el caso de que se desee un copolímero o
interpolímero de carbonato en lugar de un homopolímero, para uso en
la preparación de las mezclas de policarbonatos de la invención.
Son también útiles policarbonatos ramificados, tales como los
descritos en la Patente de EE.UU. No. 4.001.184. Asimismo, pueden
utilizarse mezclas de policarbonato lineal y un policarbonato
ramificado. Además, pueden emplearse mezclas de cualquiera de los
materiales anteriores en la práctica de esta invención para
proporcionar el policarbonato aromático.
Un carbonato aromático es un homopolímero, v.g.,
un homopolímero derivado de
2,2-bis(4-hidroxifenil)propano
(bisfenol-A) y fosgeno, disponible en el comercio
bajo la designación comercial LEXAN Registered^{TM} de General
Electric Company.
Los policarbonatos ramificados se preparan por
adición de un agente de ramificación durante la polimerización.
Estos agentes de ramificación son bien conocidos y pueden comprender
compuestos orgánicos polifuncionales que contienen al menos tres
grupos funcionales que pueden ser hidroxilo, carboxilo, anhídrido
carboxílico, haloformilo, y mezclas de los mismos. Ejemplos
específicos incluyen ácido trimelítico, anhídrido trimelítico,
tricloruro trimelítico,
tris-p-hidroxi-fenil-etano,
isatina-bis-fenol,
tris-fenol TC
(1,3,5-tris((p-hidroxi-fenil)isopropil)benceno),
tris-fenol PA
(4(4(1,1-bis(p-hidroxifenil)-etil)alfa,alfa-dimetilbencil)fenol),
anhídrido 4-cloroformil-ftálico,
ácido trimésico y ácido
benzofenona-tetracarboxílico. El agente de
ramificación puede añadirse a un nivel de aproximadamente
0,05-2,0% en peso. Agentes de ramificación y
procedimientos para la fabricación de policarbonatos ramificados se
describen en las Patentes de EE.UU. núms. 3.635.895; 4.001.184; y
4.204.047.
Dado que un flujo en fusión relativamente alto
es una característica importante de la mezcla, se prefiere un
policarbonato aromático de viscosidad intrínseca (IV) relativamente
baja a moderada, que tenga una IV de aproximadamente 42 a
aproximadamente 50 ml/g como se mide en cloruro de metileno a
25ºC.
Una IV preferida es de aproximadamente 44 a
aproximadamente 48 ml/g, de modo más preferible aproximadamente 46,5
a 47,5 ml/g.
La cantidad de policarbonato aromático empleada
en la composición es de aproximadamente 50 a aproximadamente 80% en
peso de la composición, con preferencia aproximadamente 55 a
aproximadamente 75% en peso. El policarbonato aromático preferido
es policarbonato de bisfenol A en una calidad óptica alta o máxima
tal como OQ1030, OQ3820 y los análogos disponibles de GE Plastics.
Este es un policarbonato aromático protegido terminalmente con
para-cumil-fenol que tiene un peso
molecular determinado por cromatografía en fase gaseosa en cloruro
de metileno de aproximadamente 17.000 a aproximadamente 37.000 y un
índice de refracción de 1,586.
También pueden emplearse en la invención
copoliéster-carbonatos además de o en sustitución de
policarbonato. El enlace éster puede proporcionarse por el residuo
de un ácido dicarboxílico, preferiblemente aromático, y una
molécula de diol tal como bisfenol A o un resorcinol. Los enlaces
éster preferidos se forman a partir de un ácido dicarboxílico
aromático tal como el residuo de ácido tereftálico, ácido isoftálico
o mezclas de los mismos y resorcinol, tal como
1,3-resorcinol. Se prefieren
copoliéster-carbonatos con bloques de los grupos
éster. Moléculas de este tipo son bien conocidas en la técnica de
los polímeros. Los materiales preferidos se describen en patentes
tales como la Patente de EE.UU. 6.559.270 B1 y 6.627.303 B1. Estos
materiales son vendidos por GE Advanced Materials como resinas
Sollx.
El PCCD al que se ha hecho referencia arriba es
poli(1,4-ciclohexilenodimetileno-1,4-ciclohexanodicarboxilato),
al que se hace referencia también a veces como
poli(1,4-ciclohexenodimetanol-1,4-dicarboxilato),
que tiene unidades repetitivas de la fórmula:
y modificaciones de PCCD con
diversos dioles o co-monómeros de
politetrahidrofurano.
El PCCD empleado es un PCCD estándar disponible
de Eastman Chemical. El mismo tiene un peso molecular de
aproximadamente 41.000 a 60.000 y un índice de refracción de
aproximadamente 1,506 a aproximadamente 1,508.
La fibra de vidrio que puede emplearse es
cualquier fibra y recubrimiento que satisfaga el índice de
refracción cuando se combina con las resinas empleadas. Puede
utilizarse una fibra estándar E que tiene un índice de refracción
de aproximadamente 1,558. Adicionalmente, pueden utilizarse fibras
de vidrio con otros índices de refracción tales como vidrio de
borosilicato basado en metal no alcalino, vidrio de borosilicato
basado en metal alcalinotérreo, vidrios de borosilicato de
álcali-plomo y vidrios con alto contenido de óxido
de circonio.
Aproximadamente 1 a aproximadamente 50% en peso
de la composición es fibra de vidrio, con preferencia
aproximadamente 5 a aproximadamente 30% en peso. Una longitud
mínima de la fibra de vidrio es superior a aproximadamente 0,75 mm,
con preferencia superior a aproximadamente 1,0 mm.
Esta composición de vidrio puede utilizarse en
muchas aplicaciones, que requieren propiedades mecánicas
satisfactorias combinadas con propiedades ópticas y estéticas
satisfactorias. Ejemplos de tales aplicaciones incluyen moldeo por
inyección, extrusión en película, y aplicaciones de composición
tales como procesos de extrusión en fibra continua y pultrusión.
Ejemplos de tales tipos de aplicación se encuentran en la Patente de
EE.UU. 5.039.566 y la Patente de EE.UU. 5.665.450.
Además de los componentes anteriores de la
invención, pueden estar presentes otras resinas. Por ejemplo, pueden
estar presentes componentes de resina poliéster que comprenden
típicamente unidades estructurales de la fórmula siguiente:
en donde cada R^{1} es
independientemente un radical hidrocarbonado bivalente alifático,
alicíclico o aromático o un radical polioxialquileno, o mezclas de
los mismos y cada A^{1} es independientemente un radical
alifático, alicíclico o aromático bivalente, o mezclas de los
mismos. Ejemplos de poliésteres adecuados que contienen la
estructura de la fórmula anterior son poli(dicarboxilatos de
alquileno), poliésteres líquidos cristalinos, y copolímeros de
poliésteres. Es también posible utilizar poliésteres ramificados en
los cuales se ha incorporado un agente de ramificación, por
ejemplo, un glicol que tiene 3 o más grupos hidroxilo o un ácido
carboxílico trifuncional o multifuncional. Adicionalmente, a veces
es deseable tener diversas concentraciones de grupos terminales
ácido e hidroxilo en el poliéster, dependiendo del uso final último
de la
composición.
El radical R^{1} puede ser, por ejemplo, un
radical alquileno C_{2-12}, un radical alicíclico
C_{6-12}, un radical aromático
C_{6-20} o un radical polioxialquileno en el cual
los grupos alquileno contienen aproximadamente 2-6
y en la mayoría de los casos 2 ó 4 átomos de carbono. El radical
A^{1} en la fórmula anterior es muy frecuentemente p- o
m-fenileno, un cicloalifático o una mezcla de los
mismos. Esta clase de poliéster incluye los
poli(tereftalatos de alquileno) y los poliarilatos. Tales
poliésteres son conocidos en la técnica como se ilustra por las
patentes siguientes, que se incorporan en esta memoria por
referencia:
| 2.465.319 | 2.720.502 | 2.727.881 | 2.822.348 |
| 3.047.539 | 3.671.487 | 3.953.394 | 4.128.526 |
Ejemplos de ácidos dicarboxílicos aromáticos
representados por el residuo dicarboxilado A^{1} son ácido
iso-ftálico o tereftálico,
1,2-di(p-carboxifenil)etano,
4,4'-dicarboxidifenil-éter, ácido
4,4'-bisbenzoico y mezclas de los mismos. También
pueden estar presentes ácidos que contienen anillos condensados,
tales como los ácidos 1,4-, 1,5-, 2,7- o
2,6-naftalenodicarboxílicos. Los ácidos
dicarboxílicos preferidos son ácido tereftálico, ácido isoftálico,
ácido naftaleno-dicarboxílico, ácido
ciclohexano-dicarboxílico o mezclas de los
mismos.
Los poliésteres incluyen poli(tereftalato
de etileno) ("PET") y poli(tereftalato de
1,4-butileno) ("PBT"), poli(naftanoato
de etileno) ("PEN"), poli(naftanoato de butileno)
("PBN"), y poli(tereftalato de propileno) ("PPT"),
y mezclas de los mismos.
Los poliésteres incluyen también resinas
constituidas por ácido tereftálico,
1,4-ciclohexanodimetanol y etilenglicol, por
ejemplo resinas PCTG, PETG, PCTA, PCT que están disponibles de la
Eastman Chemical Company.
Los poliésteres pueden incluir cantidades
menores, v.g. desde aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5% en
peso, de unidades derivadas de diversos ácidos alifáticos y/o
polioles alifáticos para formar copoliésteres. Los polioles
alifáticos incluyen glicoles, tales como poli(etilenglicol) o
poli(butilenglicol). Tales poliésteres pueden fabricarse
siguiendo la doctrina de, por ejemplo, las Patentes de EE.UU. núms.
2.465.319 y 3.047.539.
Los poliésteres de este proceso pueden tener una
viscosidad intrínseca de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2,0
dl/g tal como se mide en una mezcla 60:40 de fenol/tetracloroetano o
disolvente similar a 23º-30ºC.
Pueden utilizarse poliésteres reciclados y
mezclas de poliésteres reciclados con poliéster virgen.
Un poliéster aromático tal como un
poli(tereftalato de etileno) tiene una I.V. de
aproximadamente 0,52 a aproximadamente 0,62 dl/g, con preferencia
0,54 a aproximadamente 0,60 tal como se mide en una mezcla 60:40 de
fenol/tetracloroetano o disolvente similar a
23-30ºC.
Otras resinas adicionales que pueden estar
presentes son modificadores de impacto semejantes a caucho. Los
modificadores de impacto semejantes a caucho comprenden generalmente
un polímero de injerto acrílico o metacrílico con un dieno
conjugado o un elastómero de acrilato, solo o copolimerizado con un
compuesto vinil-aromático. Son particularmente
útiles los polímeros núcleo-envoltura del tipo
disponible de Rohm & Haas, por ejemplo, los vendidos bajo la
designación comercial Acryloid®. En general, estos modificadores de
impacto contienen unidades derivadas de butadieno o isopreno, solas
o en combinación con un compuesto vinil aromático, o acrilato de
butilo, solo o en combinación con un compuesto vinilaromático. Los
modificadores de impacto arriba mencionados se cree que se
describen en Fromuth et al., Patente U.S. No. 4.180.494;
Owens, Patente U.S. No. 3.808.180; Farnham et al., Patente
U.S. No. 4.096.202; y Cohen et al., Patente U.S. No.
4.260.693. Muy preferiblemente, el modificador de impacto
comprenderá un polímero de dos etapas que tiene un núcleo semejante
a caucho basado en butadieno o acrilato de butilo y una segunda
etapa polimerizada a partir de metacrilato de metilo exclusivamente,
o en combinación con estireno. Están presentes también en la
primera etapa monómeros de reticulación y/o de injerto. Ejemplos de
los monómeros de reticulación incluyen
1,3-diacrilato de butileno, divinilbenceno y
dimetacrilato de butileno. Ejemplos de monómeros de injerto son
acrilato de alilo, metacrilato de alilo y maleato de dialilo.
Desde un punto de vista estético, debería
indicarse el uso de pigmentos de color para propósitos visuales. En
general, el pigmento puede ser un pigmento con efecto metálico, un
pigmento metálico recubierto con un óxido metálico, un pigmento de
grafito en forma de laminillas, un pigmento de disulfuro de
molibdeno en forma de laminillas, un pigmento de mica con efecto de
perlado, un pigmento de mica recubierto con óxido metálico, un
pigmento con efecto orgánico, un pigmento estratificado de
interferencia óptica, un pigmento holográfico polímero o un
pigmento líquido con interferencia cristalina. Preferiblemente, el
pigmento es un pigmento de efecto metálico seleccionado del grupo
constituido por pigmentos con efectos metálicos de aluminio, oro,
latón y cobre; especialmente pigmentos con efectos metálicos de
aluminio. Alternativamente, pigmentos con efecto preferido son
pigmentos de mica con efecto de perlado o un pigmento con efecto
orgánico de gran tamaño de partícula, preferiblemente de tipo de
laminillas, seleccionado del grupo constituido por azul de
ftalocianina de cobre, verde de ftalocianina de cobre,
carbazol-dioxazina, dicetopirrolopirrol,
iminoisoindolina, iminoisoindolinona, y pigmentos azo con efecto de
quinacridona.
Pigmentos colorados adecuados incluyen
especialmente pigmentos orgánicos seleccionados del grupo
constituido por azo, azometina, metina, antraquinona, ftalocianina,
perinona, perileno, dicetopirrolopirrol, tioíndigo,
dioxazina-iminoisoindolina, dioxazina,
iminoisoindolinona, quinacridona, flavantrona, indantrona,
antrapirimidina y pigmentos de quinoftalona, o una mezcla o
solución sólida de los mismos; especialmente un pigmento de
dioxazina, dicetopirrolopirrol, quinacridona, ftalocianina,
indantrona o iminoisoindolinona, o una mezcla o solución sólida de
los mismos. Pigmentos coloreados orgánicos de interés particular
incluyen Pigmento Rojo C.I. 202, Pigmento Rojo C.I. 122, Pigmento
Rojo C.I. 179, Pigmento Rojo C.I. 170, Pigmento Rojo C.I. 144,
Pigmento Rojo C.I. 177, Pigmento Rojo C.I. 254, Pigmento Rojo C.I.
255, Pigmento Rojo C.I. 264, Pigmento Pardo C.I. 23, Pigmento
Amarillo C.I. 109, Pigmento Amarillo C.I. 110, Pigmento Amarillo
C.I. 147, Pigmento Naranja C.I. 61, Pigmento Naranja C.I. 71,
Pigmento Naranja C.I. 73, Pigmento Naranja C.I. 48, Pigmento Naranja
C.I. 49, Pigmento Azul C.I. 15, Pigmento Azul C.I. 60, Pigmento
Violeta C.I. 23, Pigmento Violeta C.I. 37, Pigmento Violeta C.I.
19, Pigmento Verde C.I. 7, Pigmento Verde C.I. 36, o una mezcla o
solución sólida de los mismos. Pigmentos coloreados adecuados
incluyen también pigmentos inorgánicos; especialmente los
seleccionados del grupo constituido por óxidos metálicos, amarillo
de antimonio, cromato de plomo, cromato-sulfato de
plomo, molibdato de plomo, azul ultramar, azul de cobalto, azul de
manganeso, verde de óxido de cromo, verde de óxido de cromo
hidratado, verde de cobalto y sulfuros metálicos, tales como sulfuro
de cerio o de cadmio, sulfoseleniuros de cadmio, ferrito de cinc,
vanadato de bismuto y óxidos de metales mixtos.
Muy preferiblemente, el pigmento coloreado es un
pigmento orgánico transparente. Composiciones de pigmentos en las
cuales el pigmento coloreado es un pigmento orgánico transparente
que tiene un intervalo de tamaños de partícula inferior a 0,2
\mum, preferiblemente inferior a 0,1 \mum, son particularmente
interesantes. Por ejemplo, composiciones de pigmentos que
contienen, como pigmento orgánico transparente, las quinacridonas
transparentes en sus colores magenta y rojo, los pigmentos
transparentes amarillos, como las isoindolinonas o las soluciones
sólidas amarillas de quinacridona/quinacridonaquinona, azul
transparente de ftalocianina de cobre y verde de ftalocianina de
cobre halogenado, o los pigmentos transparentes altamente saturados
de dicetopirrolopirrol o dioxazina son particularmente
interesantes. Típicamente, la composición de pigmentos se prepara
por mezcla del pigmento con la carga por técnicas conocidas de
mezcladura en seco o en húmedo. Por ejemplo, los componentes se
mezclan en estado húmedo en el paso final de un proceso de
preparación del pigmento, o por mezcla de la carga en una
suspensión acuosa espesa de pigmento, después de lo cual la mezcla
de suspensión se filtra, se seca y se micropulveriza.
En un método preferido, el pigmento se mezcla en
seco con la carga en cualquier dispositivo adecuado que produce una
mezcla prácticamente homogénea del pigmento y la carga. Tales
dispositivos son, por ejemplo, recipientes tales como botellas o
depósitos cilíndricos que se someten a rodadura o agitación, o
equipo de mezcladura específico como por ejemplo el mezclador
TURBULA de W. Bachofen, CH-4002, Basilea, o el
P-K TWIN-SHELL INTENSIFIER BLENDER
de Patterson-Kelley Division, East Stroudsburg, Pa.
18301.
Las composiciones de pigmento se utilizan
generalmente en la forma de un polvo que se incorpora en una
composición orgánica de peso molecular alto, tal como una
composición de recubrimiento, a pigmentar. La composición de
pigmento comprende, está compuesta de o constituida esencialmente
por la carga y el pigmento coloreado, así como aditivos habituales
para composiciones de pigmentos. Tales aditivos habituales incluyen
agentes mejoradores de la textura y/o agentes antifloculación.
La combinación de resina y vidrio empleada en
estas composiciones permite el uso de cantidades relativamente
altas de vidrio y PCCD al tiempo que mantiene todavía propiedades
mecánicas muy satisfactorias, particularmente resistencia al
impacto. El uso de fibra de vidrio por encima de una cierta longitud
mínima apareado con el índice de refracción apropiado del sistema
de polímero parece explicar el excelente balance de propiedades,
particularmente el mantenimiento de propiedades mecánicas excelentes
tales como módulo y resistencia al impacto. Cuando la fibra de
vidrio tiene una longitud inferior a aproximadamente 0,75 mm y menor
hasta polvo y escamas, por regla general inferior a aproximadamente
0,2 mm, la composición es deficiente en módulo y resistencia, por
ejemplo a la tracción, la flexión, y el impacto. Adicionalmente, las
propiedades ópticas de la composición no son tan notables, por
ejemplo de una claridad inferior.
Adicionalmente, se observan muchos otros
aspectos interesantes de estas composiciones. Por ejemplo, la fibra
de vidrio en combinación con el PC y el PCCD proporciona propiedades
ópticas significativamente mejores para estas mezclas
transparentes/translúcidas que la fibra de vidrio con el PC solo o
el PCCD solo. La mezcla de inventiva posee mejores resistencias
óptica y al impacto que la mezcla sin PCCD, particularmente desde
los aspectos de amarilleo y transparencia.
Propiedades adicionales pueden observarse por
los experimentos que siguen. En estos experimentos, los ejemplos
comparativos se denotan por letras del alfabeto en tanto que las
composiciones de la invención se denotan por números arábigos.
Las composiciones se preparan por medios
estándar empleados en la técnica, añadiéndose por ejemplo la fibra
de vidrio aguas abajo en el extrusor o en la garganta de
alimentación.
Los ingredientes de los ejemplos que se muestran
a continuación en las Tablas, se mezclaron en tambor y se
extruyeron luego en un Extrusor Werner Pfleiderer de 30 mm de un
solo tornillo o de tornillos gemelos con un tornillo de mezcla
purgado a vacío, a una temperatura del barril y del cabezal matriz
entre 260-280ºC y 200-300 rpm. El
material extrudido se enfrió en un baño de agua antes de reducirlo a
pelets. Las partes a ensayar se moldearon por inyección en una
máquina de moldeo van Dorn con una temperatura de ajuste de
aproximadamente 260-280ºC. Los pelets se secaron a
vacío durante una noche antes del moldeo por inyección.
Las propiedades de tracción se ensayaron en
barras moldeadas por inyección del tipo "hueso de perro" - 150
mm x 10 mm x 4 mm (longitud x anchura x espesor) a la temperatura
ambiente con una velocidad de cruceta de 5 mm/min para muestras con
carga y 50 mm/min para muestras sin carga, utilizando el método ISO
527.
Las propiedades de flexión se ensayaron sobre
barras moldeadas por inyección de 80 mm x 10 mm x 4 mm (longitud x
anchura x espesor) a la temperatura ambiente con una velocidad de
cruceta de 2 mm/min utilizando el método ISO 178.
Las propiedades Vicat se midieron sobre piezas
moldeadas por inyección de 10 mm x 10 mm x 4 mm (longitud x anchura
x espesor) de acuerdo con ISO 306 utilizando una velocidad de
calentamiento de 120ºC/h.
Las medidas ópticas tales como % de transmisión,
turbidez e índice de amarilleo (YI) se realizaron en un instrumento
dual Haze-Guard, de BYK-Gardner, por
el ensayo ASTM D1003.
Las medidas de color se realizaron sobre piezas
moldeadas por inyección de 100 mm de diámetro y 3,2 mm de espesor,
utilizando el instrumento Color-Eye 7000 de Gretag
Macbeth.
Las placas de flexión (ensayos Dynatup) se
ensayaron sobre discos moldeados por inyección de 100 mm de diámetro
y 3,2 mm de espesor a la temperatura ambiente utilizando el método
ISO 130.
Las medidas CTE se condujeron sobre piezas
moldeadas por inyección de 10 mm x 10 mm x 4 mm (longitud x anchura
x espesor) y se condujeron siguiendo el método ISO
11359-2 sobre TMA-7 de
Perkin-Elmer.
Las medidas Izod se condujeron sobre piezas
moldeadas por inyección de 10 mm x 10 mm x 4 mm (longitud x anchura
x espesor) y se condujeron siguiendo el método ISO 180 a la
temperatura ambiente utilizando un péndulo de 5,5 J.
Los ejemplos siguientes ilustran el uso de dos
homopolímeros mezclados (PC & PCCD) que proporcionan
propiedades ópticas mejores para la mezcla transparente de material
compuesto frente a los homopolímeros con carga de vidrio. Se
obtiene un aumento espectacular en el valor de transmisión y en la
disminución del valor de turbidez cuando se utiliza una combinación
de PC & PCCD dentro de un intervalo amplio de relaciones frente
a PC-vidrio o PCCD-vidrio solos.
El ejemplo siguiente demuestra que la mezcla
PC-PCCD con vidrio tiene propiedades mecánicas
satisfactorias semejantes a las de la mezcla
PC-vidrio, pero posee propiedades ópticas y de
impacto mucho mejores. Desde un punto de vista de color, la mezcla
es menos "amarilla" (valor "b" inferior) y más
"transparente" (valor "L" mayor) comparada con la mezcla
PC-vidrio.
Los ejemplos siguientes demuestran que el
PC-PCCD con vidrio tiene propiedades mecánicas,
térmicas y de CTE mejoradas con relación a la mezcla sin vidrio, al
tiempo que mantiene todavía las propiedades ópticas.
El ejemplo siguiente demuestra que la mezcla
ITR20-PCCD con vidrio ITR20 es el
copoliéster-carbonato de bloques en el que el
contenido de éster (bloque) es 20% molar. El bloque es el éster
formado a partir de ácido tereftálico/isoftálico y
1,3-resorcinol. ITR20 es vendido por la compañía GE
Plastics como Sollx. Esta mezcla tiene propiedades mecánicas,
térmicas y de CTE espectacularmente mejoradas con relación a la
mezcla sin vidrio.
Los ejemplos siguientes ilustran de qué modo la
adición de otro poliéster (PCTG) a la mezcla
PC/PCCD-vidrio puede mejorar las propiedades de
impacto en tanto que se mantienen las propiedades ópticas.
Los ejemplos siguientes ilustran de qué modo la
mezcla PC-PCCD-PCTG con vidrio tiene
propiedades mecánicas y térmicas mejoradas con relación a la mezcla
sin vidrio al tiempo que mantiene las propiedades ópticas.
El ejemplo siguiente ilustra la importancia del
diseño del extrusor, dado que las propiedades ópticas y mecánicas
se mejoran para el material compuesto con carga de vidrio cuando se
extruye en un extrusor de un solo tornillo frente a un extrusor de
tornillos gemelos.
Claims (7)
1. Una composición de material compuesto
translúcida o transparente que comprende
a. un policarbonato aromático (PC) y
poli(1,4-ciclohexano-dimetil-1,4-ciclohexanodicarboxilato)
(PCCD), estando comprendida la relación en peso de PC a PCCD en el
intervalo de 30 a 85 PC para 70 a 15 PCCD,
b. fibra de vidrio de al menos 0,75 mm de
longitud, siendo la cantidad de fibra de vidrio desde 1 a 50% en
peso de la composición,
c. coincidiendo estrechamente el índice de
refracción del policarbonato y el PCCD con el índice de refracción
de la fibra de vidrio y estando comprendido en el intervalo de 1,540
a 1,570.
2. La composición de acuerdo con la
reivindicación 1, en donde la relación en peso de policarbonato a
PCCD es 55 a 75 PC para 45 a 25 PCCD.
3. La composición de acuerdo con la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la cantidad de
fibra de vidrio es de 5 a 30% en peso.
4. La composición de acuerdo con la
reivindicación 3, en donde el policarbonato aromático es
policarbonato de bisfenol-A.
5. Una composición de material compuesto
translúcida o transparente que comprende
a. un copoliéster-carbonato y
poli(1,4-ciclohexano-dimetil-1,4-ciclohexanodicarboxilato)
(PCCD), estando comprendida la relación en peso de
copoliéster-carbonato a PCCD en el intervalo de 30 a
85 PC para 70 a 15 PCCD,
b. fibra de vidrio de al menos 0,75 mm de
longitud, siendo la cantidad de fibra de vidrio desde 1 a 50% en
peso de la composición,
c. coincidiendo estrechamente el índice de
refracción del copoliéster-carbonato y el PCCD con
el índice de refracción de la fibra de vidrio y estando comprendido
en el intervalo de 1,508 a 1,585.
6. La composición de acuerdo con la
reivindicación 5, en donde el poliéster-carbonato
tiene enlaces éster del residuo seleccionados del grupo constituido
por ácido tereftálico, ácido isoftálico y mezclas de los mismos,
con 1,3-resorcinol; y los enlaces carbonato son el
residuo de bisfenol A y precursores de carbonato.
7. La composición de la reivindicación 6, en
donde los grupos éster se encuentran en forma de bloques.
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