ES2568054T3 - Masas de moldeo de poliamida, especialmente para la fabricación de piezas moldeadas en el sector del agua potable - Google Patents

Masas de moldeo de poliamida, especialmente para la fabricación de piezas moldeadas en el sector del agua potable Download PDF

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Abstract

Masa de moldeo de poliamida de los siguientes constituyentes: (A) 25 - 74,9 % en peso de al menos una poliamida 6T/6I parcialmente aromática, parcialmente cristalina, formada por: (a1) del 65 al 82 % en moles de ácido tereftálico referido a la suma de los ácidos dicarboxílicos utilizados; (a2) del 18 al 35 % en moles de ácido isoftálico referido a la suma de los ácidos dicarboxílicos utilizados; (a3) 1,6-diaminohexano; (a4) al menos un ácido carboxílico monofuncional; (a5) de 40 a 400 ppm de fósforo, referida la masa al peso inicial anhidro de la suma de los componentes (a1) a (a5), en forma de un compuesto de fósforo; con la primera condición de que la relación molar del componente (a3) con respecto a la suma de los ácidos dicarboxílicos utilizados ((a1) + (a2)) sea por lo menos 1,04 y como máximo 1,10; y con la segunda condición de que la relación molar del componente (a4) con respecto al componente (a3) se encuentre en el intervalo de 0,01-0,08; (B) 25 - 60 % en peso de sustancias de refuerzo fibrosas; (C) 0 - 30 % en peso de cargas en partículas, dado el caso en forma superficialmente tratada, seleccionadas del grupo constituido por: talco, mica, silicato, cuarzo, dióxido de titanio, wollastonita, caolín, ácidos silícicos amorfos, carbonato de magnesio, hidróxido de magnesio, creta, cal, feldespato, sulfato de bario, esferas de vidrio macizas o huecas, vidrio molido, compuestos metálicos y/o aleaciones permanentemente magnéticos o magnetizables, así como mezclas de los elementos de este grupo; (D) 0,1 - 2 % en peso de estabilizadores del calor, con la condición de que no estén contenidos estabilizadores que contienen cobre en su interior; (E) 0 - 2 % en peso de negro de humo; (F) 0 - 4 % en peso de adyuvantes y/o aditivos, distintos de C, D y E; en donde la suma de los componentes (A)- (E) representa el 100 % en peso.

Description

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se excluye preferiblemente la presencia de poliamida 6I/6T amorfa (proporción molar de T < 52 % en moles) en la masa de moldeo de poliamida.
En el marco de los aditivos, por ejemplo, también debe entenderse sustancias de soporte para el negro de humo del componente (E), para que el negro de humo pueda introducirse sin problemas en forma de una mezcla madre en el proceso de fabricación. Una sustancia de soporte tal es preferiblemente una poliamida alifática, por ejemplo, poliamida 66.
Como ya se ha explicado adicionalmente anteriormente, la masa de moldeo de poliamida propuesta se caracteriza especialmente por que, cuando se procesa para dar un cuerpo moldeado, preferiblemente mediante moldeo por inyección, extrusión o moldeo por soplado, es adecuada para el almacenamiento o el transporte de agua potable a elevada temperatura, preferiblemente a temperaturas superiores a 60 ºC ± 2 ºC. En este sentido destaca específicamente porque la concentración total de carbono orgánico disuelto en la séptima extracción no supera un valor de 12,5 mg C/m2d que se determina según un procedimiento, como se expuso al principio. Otra forma de realización preferida de la masa de moldeo de poliamida propuesta también se caracteriza concretamente por que la masa de moldeo de poliamida, cuando se procesa para dar un cuerpo moldeado, está diseñadas y es adecuada para el almacenamiento o el transporte de agua potable a temperaturas superiores a 80 ºC, preferiblemente a temperaturas superiores a 85 ºC ± 2 ºC, no superando a este respecto de forma especialmente preferible la concentración total de carbono orgánico disuelto en la séptima extracción un valor para la tasa de migración de 12,5 mg C/m2d.
Las masas de moldeo termoplásticas según la invención destacan por una buena resistencia a la presión interna a largo plazo a altas temperaturas y altas presiones internas, estabilidad dimensional y estabilidad durante el procesamiento, así como idoneidad para agua potable. Estas masas de moldeo son adecuadas, por tanto, para la fabricación de cuerpos moldeados de cualquier tipo mediante moldeo por inyección, extrusión o moldeo por soplado para aplicaciones en contacto con agua templada o medios que contienen agua templada, contacto con alimentos o aplicaciones para agua potable, especialmente aplicaciones para agua caliente, como, por ejemplo, contadores de agua, carcasas de contador de agua, componentes sanitarios, tubos, conducciones, conectores de tubos, accesorios, por ejemplo, para aplicación en agua potable, válvulas, griferías, electrodomésticos, calderas de agua caliente, cocedores de arroz, vaporeras eléctricas, planchas de vapor, piezas para teteras y cafeteras. Las masas de moldeo son igualmente adecuadas para la fabricación de cuerpos moldeados en contacto con agua caliente en el suministro de agua, como, por ejemplo, tanques de agua caliente, y en sistemas de calefacción y refrigeración. En el caso de los sistemas de calefacción son de mencionar especialmente calefacciones de fuel, gas, madera y solares, así como bombas de calor y calefacciones de locales, en el caso de los sistemas de refrigeración especialmente sistemas en la construcción de automóviles, como, por ejemplo, bombas de agua de refrigeración.
Según otra forma de realización preferida, la masa de moldeo de poliamida anteriormente descrita también puede diseñarse, cuando se ajusta correspondientemente, y cuando se procesa para dar un cuerpo moldeado, preferiblemente mediante moldeo por inyección, extrusión o moldeo por soplado, para el almacenamiento o transporte de agua potable a temperaturas superiores a 80 ºC, preferiblemente a temperaturas superiores a 85 ºC ± 2 ºC. En este sentido destaca específicamente porque la concentración total de carbono orgánico disuelto en la séptima extracción no supera un valor de 12,5 mg C/m2d.
Correspondientemente, la presente invención se refiere además a un cuerpo moldeado para el transporte y/o el almacenamiento de agua potable, especialmente a elevadas temperaturas, preferiblemente en el intervalo de o por encima de 80 ºC. El cuerpo moldeado puede adoptar a este respecto especialmente la forma tridimensional de los siguientes elementos estructurales: tubos, grifería, accesorio, carcasa, mezcladora, grifo, carcasa de filtro, contador de agua, componente de contador de agua (rodamientos, propulsores, espigas), válvula, componente de válvula (carcasa, bola de retención, pasador, cilindro), distribuidor, electrodoméstico, caldera de agua caliente, cocedor de arroz, vaporera eléctrica, plancha de vapor, cartucho, bomba, componente de bomba (por ejemplo, ruedas de turbina, impulsores), conducción o recipiente o respectivamente un constituyente o elemento del mismo, fabricado usando una masa de moldeo como se describió anteriormente. Preferiblemente, por lo menos una región, por ejemplo, en forma de un recubrimiento o de una sección del componente, está esencialmente directamente expuesta al agua potable durante el uso convencional.
Además, la presente invención se refiere a un uso de una masa de moldeo de poliamida, como se describió anteriormente, para la fabricación de un cuerpo moldeado, especialmente de un componente para el transporte y/o el almacenamiento de agua potable, especialmente a elevadas temperaturas, preferiblemente en el intervalo de o por encima de 80 ºC, especialmente grifería, accesorio, carcasa, carcasa de filtro, grifo, distribuidor, válvula, componente de válvula, cartucho, bomba, componente de bomba, conducción o recipiente o respectivamente un constituyente o elemento del mismo.
Otras formas de realización se especifican en las reivindicaciones dependientes.
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determinaciones individuales. Las probetas se almacenaron en agua durante 28 días a 80 ºC antes de la medición.
Tabla 1: Composición de la poliamida 6T/6I base, la masa de moldeo y sus propiedades, para los Ejemplos B1-B4.
Propiedad
Unidad B1 B2 B3 B4
Tipo de poliamida
6T/6I 6T/6I 6T/6I 6T/6I
TPS:IPS
% en moles 70/30 70/30 75/25 80/20
1,6-Hexanodiamina
g 3803 3803 3802 3802
Ácido tereftálico
g 3590 3590 3846 4102
Ácido isoftálico
g 1539 1539 1282 1026
Ácido fosfínico, 50 %
g 3,07 3,07 3,08 3,08
Ácido benzoico
g 65,70 65,70 65,72 65,72
Agua
g 3000 3000 3001 3001
1,6-Hexanodiamina
Mol 32,72 32,72 32,72 32,72
Ácido tereftálico
Mol 21,61 21,61 23,15 24,69
Ácido isoftálico
Mol 9,26 9,26 7,72 6,17
Ácido benzoico
Mol 0,54 0,54 0,54 0,54
Moles de diamina
Mol 32,72 32,72 32,72 32,72
Moles de diácido
Mol 30,87 30,87 30,87 30,87
Diamina/diácido
Relación molar 1,060 1,060 1,060 1,060
Moles (ácido benzoico) / moles (diamina) X
% en moles 1,64 1,64 1,64 1,64
Fósforo / suma (monómeros)
ppm 81 81 81 81
Poliamida
% en peso 58,5 48,55 58,5 58,5
Irganox1010
% en peso 0,3 0,25 0,3 0,3
Fibra de vidrio tipo B
% en peso 40 50 40 40
Negro de humo-MB
% en peso 1,2 1,2 1,2 1,2
Viscosidad relativa
1,696 1,688 1,609 1,644
Absorción de agua, 336 h en H2O 95 ºC
% en peso 2,76 2,21 2,8 2,51
Módulo de elasticidad a la tracción, 23 ºC, seco
MPa 14150 18010 13920 14200
Resistencia a la rotura, 23 ºC, seco
MPa 251 279 219 214
Alargamiento a la rotura, 23 ºC, seco
% 2,5 2,4 2,2 2
Energía de rotura, 23 ºC, seco
J 10,6 12 8,1 6,9
Módulo de elasticidad a la tracción, 23 ºC, húmedo
MPa 14330 18280 14140 14580
Resistencia a la rotura, 23 ºC, húmedo
MPa 208 234 189 190
Alargamiento a la rotura, 23 ºC, húmedo
% 3,9 2,2 2,4 2,1
Energía de rotura, 23 ºC, seco
J 10 10 8,5 7,4
Módulo de elasticidad a la tracción, 80 ºC, seco
MPa 13110 16330 12620 12230
Resistencia a la rotura, 80 ºC, seco
MPa 200 220 178 180
Alargamiento a la rotura, 80 ºC, seco
% 2,5 2,4 2,1 2,1
Energía de rotura, 80 ºC, seco
J 6 6,5 4,3 4,3
Módulo de elasticidad a la tracción, 80 ºC, húmedo
MPa 6150 7770 7610 7810
Resistencia a la rotura, 80 ºC, húmedo
MPa 94 103 104 107
Alargamiento a la rotura, 80 ºC, húmedo
% 5,7 4,7 4,6 4,1
Energía de rotura, 80 ºC, húmedo
J 8,1 7,1 7,3 6,7
Resistencia a la presión interna a largo plazo, 45 bar, 80 ºC, H2O
h 1541 674 1850 1932
COT, 7ª extracción
mg C/m2d 8,5 9,5 9,1 8,8
Presión de rotura, seco, 23 ºC
bar 124 n.d. 128 132
Presión de rotura, húmedo, 23 ºC
bar 117 n.d. 122 124
n.d.: no determinado
Tabla 2: Composición de la poliamida 6T/6I base, la masa de moldeo y sus propiedades, para los Ejemplos comparativos B1-B6.
Propiedad
Unidad C1 C2 C3 C4 C5 C6
Tipo de poliamida
6T/6I 6T/6I 6T/6I/6 6T/6I/6 10T/612 10T/6T
Relación de monómeros
% en moles 70/30 70/30 73/19/8 73/19/8 80/20 82/18
1,6-Hexanodiamina
g 3729 3729 3379 3379 542 538
1,10-Decanodiamina
g 3303 3685
Ácido tereftálico
g 3658 3658 3716 3716 2991 4077
Ácido isoftálico
g 1568 1568 929 929
Ácido 1,12-dodecanodioico
g 1008
Caprolactama
g 892 892
Hipofosfito de sodio
g 2,67 2,67
Ácido fosfínico, 50 %
g 11,50 11,50 10,73
Ácido benzoico
g 19,10 19,10 72,00 72,00 190,65 89,04
Agua
g 3024 3024 3000 3000 3965 3600
1,6-Hexanodiamina
Mol 32,08 32,08 29,08 29,08 4,67 4,63
1,10-Decanodiamina
Mol 19,17 21,38
Ácido tereftálico
Mol 22,02 22,02 22,37 22,37 18,00 24,54
Ácido isoftálico
Mol 9,44 9,44 5,59 5,59
1,12-Dodecanodioico
Mol 4,38
Caprolactama
Mol 7,88 7,88
Ácido benzoico
Mol 0,16 0,16 0,59 0,59 1,56 0,73
Moles de diamina
Mol 32,08 32,08 29,08 29,08 23,83 26,02
Moles de diácido
Mol 31,46 31,46 27,96 27,96 22,38 24,54
Diamina/diácido
Relación molar 1,020 1,020 1,040 1,040 1,065 1,060
Moles (ácido benzoico) / moles (diamina) X
% en moles 0,49 0,49 2,03 2,03 6,22 2,80
Fósforo / suma (monómeros)
ppm 87 87 303 303 0 304
Poliamida
% en peso 58,5 48,55 59,7 52,5 58,5 58,5
Tafmer MC201
% en peso 6
Irganox1010
% en peso 0,3 0,25 0,3 0,3 0,3 0,3
Fibra de vidrio tipo A
% en peso 40 40
Fibra de vidrio tipo B
% en peso 40 50 40 40
Negro de humo-MB
% en peso 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
Viscosidad relativa
1,671 1,685 1,613 1,526 1,66 1,878
Absorción de agua, 336 h en H2O 95 ºC
% en peso 2,57 2,18 3,16 3,01 1,74 1,89
Módulo de elasticidad a la tracción, 23 ºC, seco
MPa 14220 17710 14044 13080 12750 12780
Resistencia a la rotura, 23 ºC, seco
MPa 255 275 232 194 193 213
Alargamiento a la rotura, 23 ºC, seco
% 2,4 2,2 2,2 2,4 2,2 2,7
Energía de rotura, 23 ºC, seco
J 10 11 5,9 8,8 7,6 7
Módulo de elasticidad a la tracción, 23 ºC, húmedo
MPa 14390 18180 12720 12170 11870 12138
Resistencia a la rotura, 23 ºC, húmedo
MPa 206 212 128 148 179 147
Alargamiento a la rotura, 23 ºC, húmedo
% 2,1 1,7 1,5 2,6 2,5 1,7
Energía de rotura, 23 ºC, húmedo
J 7,9 6,4 2,5 8,4 8,8 2,9
Módulo de elasticidad a la tracción, 80 ºC, seco
MPa 12640 16120 11540 10840 7300 9120
Resistencia a la rotura, 80 ºC, seco
MPa 201 214 161 139 121 122
5
10
15
20
25
30
35
Alargamiento a la rotura, 80 ºC, seco
% 2,4 2,1 2 2,1 4,3 3,1
Energía de rotura, 80 ºC, seco
J 5,6 5,5 3,9 3,7 7,4 5,4
Módulo de elasticidad a la tracción, 80 ºC, húmedo
MPa 6320 7860 4400 4020 4750 6220
Resistencia a la rotura, 80 ºC, húmedo
MPa 90 91 45 64 82 77
Alargamiento a la rotura, 80 ºC, húmedo
% 4,2 3,3 1,8 4,9 4,1 2,6
Energía de rotura, 80 ºC, húmedo
J 5,5 4,2 1,1 4,7 4,6 2,9
Resistencia a la presión interna a largo plazo, 45 bar, 80 ºC, H2O
h 436 170 0,01 3,4 120 n.d.
COT, 7ª extracción
mg C/m2d 9,4 10,7 n.d. n.d. n.d. 6,7
Presión de rotura, seco, 23 ºC
bar 117 n.d. n.d. 120 93 n.d.
Presión de rotura, húmedo, 23 ºC
bar 100 n.d. n.d. 90 67 n.d.
Mediante las mediciones pueden apreciarse sobre todo los siguientes efectos que diferencian inesperadamente y esencialmente las piezas moldeadas fabricadas a partir de las masas de moldeo según la invención (B1-B4) de los ejemplos comparativos (C1-C6) diseñados no correspondientemente a la invención:
Se muestra globalmente que las propiedades mecánicas (módulo de elasticidad a la tracción, resistencia a la rotura, alargamiento a la rotura, energía de rotura) para absorción de agua creciente y/o temperatura creciente en las masas de moldeo según la invención son esencialmente mejores, un efecto que no puede explicarse mediante una correlación con la absorción de agua eficaz.
Sin embargo, los valores para la resistencia a la presión interna a largo plazo ganan muy especialmente importancia. Como muestran las mediciones en las masas de moldeo según de la invención, los valores correspondientes de la resistencia a la presión interna a largo plazo son órdenes de magnitud mejores que en las masas de moldeo comparativas.
Mediante la utilización de un exceso de diamina del 1,06 y ácido benzoico del 1,64 % en los ejemplos B1 y B2 en lugar de un exceso de diamina del 1,02 y 0,49 % de ácido benzoico en los ejemplos comparativos C1 y C2 puede aumentarse la resistencia a la presión interna a largo plazo de 436 h y 170 h a 1541 h y 674 h a composición idéntica PA6T/6I 70/30. Al mismo tiempo, la resistencia a la rotura húmeda a 80 ºC de 90 y 91 MPa aumenta a 94 y 103 MPa y la energía de rotura de 5,5 y 4,2 a 8,1 y 7,1 J, aunque las propiedades mecánicas en seco a temperatura ambiente son prácticamente idénticas y casi no se distinguen las viscosidades relativas con 1,696 y 1,688 en lugar de 1,671 y 1,685.
Los dos ejemplos B3 y B4 muestran que la resistencia a la rotura en húmedo a 80 ºC todavía puede aumentar mediante el cambio de la relación de 6T/6I. También aumenta adicionalmente la resistencia a la presión interna a largo plazo. A temperatura ambiente, en seco y húmedo, así como a 80 ºC en seco, los dos productos B3 y B4 ya no son rígidos y no son más fuertes que B1. Solo a las condiciones de utilización 80 ºC en húmedo B3 y B4 tienen un mayor módulo y una mayor resistencia que B1.
En la utilización de monómeros que aumentan la absorción de agua, como por ejemplo caprolactama en los ejemplos comparativos C3 y C4, la resistencia se reduce fuertemente a 80 ºC en húmedo. Aunque mediante la utilización de modificador de la resistencia al impacto puede aumentarse concretamente la resistencia y la energía de rotura, la resistencia a la presión interna a largo plazo permanece al bajo nivel de 3,4 h.
Mediante la utilización de monómeros de cadena larga como en los ejemplos C5 y C6 se reduce muy fuertemente la absorción de agua, pero al mismo tiempo se reduce a 23 ºC el módulo y la resistencia. La resistencia a 80 ºC en el estado húmedo es insuficiente para una buena resistencia a la presión interna a largo plazo.

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